JP2003111490A - Inverter control method and device - Google Patents
Inverter control method and deviceInfo
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- JP2003111490A JP2003111490A JP2001305319A JP2001305319A JP2003111490A JP 2003111490 A JP2003111490 A JP 2003111490A JP 2001305319 A JP2001305319 A JP 2001305319A JP 2001305319 A JP2001305319 A JP 2001305319A JP 2003111490 A JP2003111490 A JP 2003111490A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 直接トルク制御方式において、マイコンの制
御演算時間の間において電圧ベクトルの切り替えを行う
ことによって、トルクリプル、磁束リプルの極小化、イ
ンバータ最大出力電圧の向上、インバータのスイッチン
グ周波数の高周波数化を達成する。
【解決手段】 直流電圧Vdc(n)、回転角速度ω
e(n)、位相角φ(n+1)、φ0(n+1)、領域
番号、トルク偏差演算部45の判定出力、および磁束比
較部48の判定出力を入力として電圧ベクトル出力時間
を演算し、3相PWMタイマ部42にタイマ値としてセ
ットする電圧ベクトル出力時間演算部51を有してい
る。
(57) [Summary] In a direct torque control method, by switching a voltage vector during a control operation time of a microcomputer, torque ripple and magnetic flux ripple are minimized, an inverter maximum output voltage is improved, and inverter switching is performed. Achieve higher frequency. SOLUTION: DC voltage V dc (n), rotational angular velocity ω
e (n), the phase angle φ (n + 1), φ0 (n + 1), the area number, the judgment output of the torque deviation calculating unit 45 and the judgment output of the magnetic flux comparing unit 48 are input, and the voltage vector output time is calculated. It has a voltage vector output time calculation section 51 that is set in the PWM timer section 42 as a timer value.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明はインバータ制御方
法およびその装置に関し、さらに詳細にいえば、インバ
ータに接続された交流モータの線電流および端子電圧を
検出し、これらの検出値からトルクおよび固定子磁束を
演算し、これらの演算結果と対応する指令値とにより電
圧ベクトルを選択し、前記インバータの各トランジスタ
をスイッチング制御するインバータ制御方法およびその
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter control method and an apparatus therefor, and more specifically, it detects line current and terminal voltage of an AC motor connected to an inverter, and detects torque and stator from these detected values. The present invention relates to an inverter control method and apparatus for calculating a magnetic flux, selecting a voltage vector based on these calculation results and a corresponding command value, and switching controlling each transistor of the inverter.
【0002】[0002]
【従来の技術】回転子に永久磁石を装着したブラシレス
DCモータは、誘導モータと比較して高効率であり、省
エネルギー運転が第1に望まれる用途で広く用いられて
いる。2. Description of the Related Art Brushless DC motors having permanent magnets mounted on a rotor have higher efficiency than induction motors and are widely used in applications where energy-saving operation is desired first.
【0003】そして、ブラシレスDCモータはトルクを
制御するために、回転位置に同期した電圧、電流制御が
必要である。In order to control the torque, the brushless DC motor needs voltage and current control synchronized with the rotational position.
【0004】しかし、ブラシレスDCモータに回転位置
センサを装着し、その位置信号を用いてインバータを制
御するシステムを採用した場合には、回転位置センサの
装着に起因してシステム全体が高価格化するとともに、
大形化する。また、センサ信号線の断線などに起因する
信頼性の低下を招く。さらに、ブラシレスDCモータと
コントローラとが離れて設置されるアプリケーションで
は、位置センサ情報をコントローラに正確に伝達できな
くなる可能性がある。However, when a system in which a rotary position sensor is mounted on a brushless DC motor and the position signal is used to control an inverter is used, the cost of the entire system increases due to the mounting of the rotary position sensor. With
To become larger. Further, the reliability is lowered due to the disconnection of the sensor signal line. Further, in an application in which the brushless DC motor and the controller are installed separately, there is a possibility that the position sensor information cannot be accurately transmitted to the controller.
【0005】したがって、近年は、これらの問題点に対
処するために、回転位置センサを省略した位置センサレ
スブラシレスDCモータの研究が進められている。Therefore, in recent years, in order to deal with these problems, research on a position sensorless brushless DC motor in which a rotational position sensor is omitted has been advanced.
【0006】そして、従来から研究が進められているブ
ラシレスDCモータのセンサレス制御方法は、逆起電圧
ゼロクロス検出方式、モータモデル利用方式、直接トル
ク制御方式の3つの方法に大別される。
(1)逆起電圧ゼロクロス検出方式は、モータ端子電圧
から回転子磁石磁束が誘起する速度起電力を検出し、位
置信号を得て電圧、電流と回転位置の同期制御を行う方
式である。The sensorless control methods for brushless DC motors, which have been studied so far, are roughly classified into three methods: a back electromotive voltage zero-cross detection method, a motor model utilization method, and a direct torque control method. (1) The back electromotive voltage zero-cross detection method is a method in which the speed electromotive force induced by the rotor magnet magnetic flux is detected from the motor terminal voltage, and a position signal is obtained to perform synchronous control of voltage, current and rotational position.
【0007】具体的には、インバータを120°通電制
御して、非励磁相の速度起電力のゼロクロスを検出する
方式、速度起電力に含まれる3次調波成分のゼロクロス
を検出する方式等が例示できる。位置検出分解能は何れ
の方式でも電気角で60°である。
(2)モータモデル利用方式は、モータ端子電圧、電流
を検出し、これらの検出量とモータモデルとから位置推
定器や検出器を構成し、位置信号を得て、電圧、電流と
回転位置との同期制御を行う方式である。More specifically, there are a method of detecting the zero cross of the speed electromotive force of the non-excited phase by controlling the inverter conduction by 120 °, a method of detecting the zero cross of the third harmonic component contained in the speed electromotive force, and the like. It can be illustrated. The position detection resolution is 60 ° in electrical angle in any method. (2) The motor model utilization method detects the motor terminal voltage and current, and configures a position estimator and a detector from these detected amounts and the motor model, obtains a position signal, and outputs the voltage, current and rotational position. This is a method of performing synchronous control of.
【0008】具体的には、オブザーバーやモデル規範適
応システムなどの現代制御理論に基づいて位置推定器を
構成する方式、回転子の内部に永久磁石を埋め込んでな
るブラシレスDCモータの場合に、回転位置によるイン
ダクタンス変化を線電流の高調波リプル振幅に基づいて
検出する方式等が例示できる。位置検出分解能は何れの
方式でも電気角で数°以下である。
(3)直接トルク制御方式は、モータ端子電圧、電流を
検出し、これらの検出量からモータ固定子磁束とトルク
とを演算し、この演算結果が指令値に追従するように直
接インバータをスイッチング制御する方式である。この
方式は、原理的にトルクを制御するため、位置検出過程
を伴わない。Specifically, in the case of a brushless DC motor in which a permanent magnet is embedded inside a rotor, a rotational position is determined by a method of constructing a position estimator based on modern control theory such as an observer or a model reference adaptive system. An example is a method of detecting a change in inductance due to the above-described harmonic ripple amplitude of the line current. The position detection resolution is several degrees or less in electrical angle in any method. (3) In the direct torque control method, the motor terminal voltage and current are detected, the motor stator magnetic flux and the torque are calculated from these detected amounts, and the inverter is directly switching-controlled so that the calculation result follows the command value. It is a method to do. Since this method controls the torque in principle, no position detection process is involved.
【0009】したがって、位置や速度を制御するために
は、別途、これらの検出器、推定器と組み合わせること
が必要である。Therefore, in order to control the position and speed, it is necessary to separately combine these detectors and estimators.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】前記逆起電圧ゼロクロ
ス検出方式を採用した場合には、インバータ通電波形や
モータ電磁構造が制約されてしまうという不都合がある
ほか、位置検出分解能が低いのでトルクの高速応答を達
成することができないという不都合がある。When the back electromotive voltage zero-cross detection method is adopted, there is a disadvantage that the inverter energization waveform and the motor electromagnetic structure are restricted, and the position detection resolution is low, so that high-speed torque is obtained. The disadvantage is that no response can be achieved.
【0011】前記モータモデル利用方式を採用した場合
には、モータモデルに使うインダクタンス、起電力定数
等のモータ機器定数が温度や磁気飽和等の影響で変化す
ると位置検出誤差が発生し、最悪の場合にはブラシレス
DCモータが不安定になってしまうという不都合がある
ほか、位置推定器の収束時間によりトルクの応答速度が
制約されるという不都合がある。When the motor model utilizing method is adopted, a position detection error occurs when the motor device constants such as the inductance and the electromotive force constant used in the motor model change due to the influence of temperature and magnetic saturation, and in the worst case, In addition to the inconvenience that the brushless DC motor becomes unstable, there is the inconvenience that the torque response speed is restricted by the convergence time of the position estimator.
【0012】これらに対して、前記直接トルク制御方式
は、トルクを演算し、これが指令値に追従するようにイ
ンバータを直接制御するのであるから、高速トルク応答
を安定に得ることができる。また、演算に必要なモータ
パラメータが巻線抵抗のみであるから、磁気飽和による
制御性能の劣化は生じない。モータ機器定数の変化を反
映し、制御演算精度を高めるためには、巻線抵抗の温度
検出器もしくは推定器のみを追加すればよく、制御性改
善も簡単に実現できる。On the other hand, in the direct torque control method, the torque is calculated and the inverter is directly controlled so as to follow the command value, so that a high-speed torque response can be stably obtained. Further, since the motor parameter required for the calculation is only the winding resistance, the control performance does not deteriorate due to magnetic saturation. In order to reflect the change in the motor device constant and improve the control calculation accuracy, only the temperature detector or estimator of the winding resistance needs to be added, and the controllability can be easily improved.
【0013】したがって、直接トルク制御方式は、回転
位置センサを用いることなく、ブラシレスDCモータを
高速トルク制御する最良の方式として注目されている。
なお、この方式は、ブラシレスDCモータのほかに、誘
導モータやリラクタンスモータの制御に採用することが
できる。Therefore, the direct torque control method has attracted attention as the best method for controlling the torque of a brushless DC motor at high speed without using a rotational position sensor.
This system can be used for controlling an induction motor or a reluctance motor in addition to the brushless DC motor.
【0014】この方式のインバータのスイッチング制御
法、すなわちPWM制御法としては、特開2001−8
6795号公報に示すように、瞬時値比較方式が採用さ
れる。この瞬時値比較方式は、アナログ演算器で制御回
路を構成する場合には全く問題がない。A switching control method of the inverter of this system, that is, a PWM control method is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-8.
As shown in Japanese Patent No. 6795, an instantaneous value comparison method is adopted. This instantaneous value comparison method has no problem when the control circuit is composed of analog arithmetic units.
【0015】しかし、制御回路の低コスト化、小形化、
調整の簡便化等が強く望まれる家電機器や一般産業機器
用途で採用されるマイコン制御では、演算時間、制御周
期等の制約により、トルクリプルの増大や直流電圧利用
率の低下等の不都合が生じる。However, the cost and size of the control circuit can be reduced.
In microcomputer control adopted in home appliances and general industrial equipment applications where simplification of adjustment is strongly desired, there are inconveniences such as an increase in torque ripple and a decrease in DC voltage utilization rate due to constraints such as calculation time and control cycle.
【0016】さらに説明する。Further description will be made.
【0017】以下に従来の直接トルク制御方式を説明す
る。The conventional direct torque control method will be described below.
【0018】便宜上、数1により3相(u−v−w)を
2相(α−β)に変換する。For convenience, the three-phase (u-v-w) is converted into the two-phase (α-β) by the equation (1).
【0019】[0019]
【数1】 [Equation 1]
【0020】数1の座標変換を行った場合、3相座標と
2相座標との位相関係と、2相座標上で捉えたモータモ
デルとは図9中に(a)(b)で示すとおりとなる。When the coordinate transformation of equation 1 is performed, the phase relationship between the three-phase coordinates and the two-phase coordinates and the motor model captured on the two-phase coordinates are as shown in (a) and (b) in FIG. Becomes
【0021】図9中 iα、iβは2相に変換された巻
線電流、Ifは回転子に組み込んだ永久磁石を模擬する
定電流源、θmはモータ回転子の位置角(電気角)であ
る。In FIG. 9, i α and i β are winding currents converted into two phases, I f is a constant current source simulating a permanent magnet incorporated in the rotor, and θ m is a position angle (electricity) of the motor rotor. Angle).
【0022】ここで、モータトルクτは固定子反力とし
て検出できるため、固定子磁束λα、λβと巻線電流i
α、iβとの外積演算により求め、数2と記すことがで
きる。なお、pはモータ極対数である。Since the motor torque τ can be detected as a stator reaction force, the stator magnetic fluxes λ α and λ β and the winding current i
It can be obtained by the outer product calculation with α 1 and i β, and can be expressed as Formula 2. Note that p is the number of motor pole pairs.
【0023】[0023]
【数2】 [Equation 2]
【0024】一方、固定子磁束λα、λβは巻線抵抗R
での電圧降下を端子電圧から差し引いた電圧を積分すれ
ば算出することができ、数3となる。On the other hand, the stator magnetic fluxes λ α and λ β are the winding resistance R
This can be calculated by integrating the voltage obtained by subtracting the voltage drop at the terminal voltage from the terminal voltage, and is given by Equation 3.
【0025】[0025]
【数3】 [Equation 3]
【0026】また、α−β固定子磁束ベクトルの合成磁
束の大きさ|λ|は数4となる。なお、α−β固定子磁
束ベクトルは回転磁界と、α−β固定子磁束ベクトルの
合成磁束の大きさは回転磁界の大きさと、それぞれ称す
る。The magnitude | λ | of the combined magnetic flux of the α-β stator magnetic flux vector is given by The α-β stator magnetic flux vector is referred to as a rotating magnetic field, and the magnitude of the combined magnetic flux of the α-β stator magnetic flux vector is referred to as a rotating magnetic field.
【0027】[0027]
【数4】 [Equation 4]
【0028】次に、端子電圧、巻線電流の検出値から演
算したモータトルクτ、回転磁界の大きさ|λ|を指令
値に追従させるためのインバータスイッチング制御方法
について図10の電圧形インバータ回路を参照して説明
する。Next, regarding the inverter switching control method for making the motor torque τ calculated from the detected values of the terminal voltage and the winding current and the magnitude | λ | of the rotating magnetic field follow the command value, the voltage type inverter circuit of FIG. Will be described with reference to.
【0029】この電圧形インバータ回路は、直流電源V
dcの正極側にコレクタ端子を接続した3個の上アームト
ランジスタTu +、Tv +、Tw +、負極側にエミッタ端子を
接続した3個の下アームトランジスタTu -、Tv -、
Tw -、カソード端子とアノード端子とがそれぞれトラン
ジスタのコレクタ端子とエミッタ端子に接続された6個
の還流ダイオードDu +〜Dw -で構成されている。また、
上アームトランジスタのエミッタ端子と下アームトラン
ジスタのコレクタ端子とが接続され、3つの接続点がブ
ラシレスDCモータの端子に接続される。This voltage type inverter circuit is provided with a DC power source V
Three upper arm transistors T u + , T v + , T w + whose collector terminals are connected to the positive electrode side of dc , and three lower arm transistors T u − , T v − whose emitter terminals are connected to the negative electrode side,
T w − , and its cathode terminal and anode terminal are composed of six freewheeling diodes D u + to D w − connected to the collector terminal and emitter terminal of the transistor, respectively. Also,
The emitter terminal of the upper arm transistor and the collector terminal of the lower arm transistor are connected, and the three connection points are connected to the terminals of the brushless DC motor.
【0030】電圧形インバータは、回路構成上、直流電
源Vdcの短絡が発生しないように上下アームトランジス
タを排他的にオンオフするため、とりうるスイッチング
状態は表1に示す8通りになる。表1中、V0〜V7は
各相トランジスタのオン状態を示すために定義した電圧
ベクトルである。In the voltage source inverter, the upper and lower arm transistors are exclusively turned on and off so that the short circuit of the DC power supply V dc does not occur due to the circuit configuration, so that the switching states that can be taken are eight as shown in Table 1. In Table 1, V0 to V7 are voltage vectors defined to indicate the ON state of each phase transistor.
【0031】[0031]
【表1】 [Table 1]
【0032】また、2相座標上で捉えた電圧ベクトルを
図11に示す。FIG. 11 shows the voltage vector captured on the two-phase coordinates.
【0033】これら、2相電圧vα、vβが共に0の電
圧ベクトルV0、V7(以下、これらを零ベクトルと称
する)と、電圧が0でない6種の電圧ベクトルV1〜V
6を用い、磁束とトルクとを制御する方法を考える。Voltage vectors V0 and V7 (hereinafter, these are referred to as zero vectors) in which the two-phase voltages v α and v β are both 0, and six types of voltage vectors V1 to V in which the voltage is not 0
Consider the method of controlling the magnetic flux and the torque by using 6.
【0034】磁束は電圧の時間積で与えられるので、例
えば、電圧ベクトルV1〜V6を所定時間出力した場
合、α−β座標上を磁束は図12に矢印で示す方向に変
化する。そこで、図12に示すように、α−β座標上を
60°毎に領域I〜VIに分け、それぞれの領域で出力
する零ベクトルでない電圧ベクトルを図12に示すよう
に制約する。例えば、領域Iでは電圧ベクトルV4、電
圧ベクトルV6のみに制約する。Since the magnetic flux is given by the time product of the voltage, for example, when the voltage vectors V1 to V6 are output for a predetermined time, the magnetic flux changes on the α-β coordinate in the direction indicated by the arrow in FIG. Therefore, as shown in FIG. 12, the α-β coordinate is divided into regions I to VI every 60 °, and the non-zero voltage vector output in each region is restricted as shown in FIG. For example, in the region I, only the voltage vector V4 and the voltage vector V6 are restricted.
【0035】この領域Iで電圧ベクトルV4、電圧ベク
トルV6を交互に選択すれば、回転磁界を時計方向に進
ませ、回転磁界の大きさを電圧ベクトルV4出力により
増加させ、電圧ベクトルV6出力により減少させること
ができる。By alternately selecting the voltage vector V4 and the voltage vector V6 in this region I, the rotating magnetic field is advanced in the clockwise direction, and the magnitude of the rotating magnetic field is increased by the voltage vector V4 output and decreased by the voltage vector V6 output. Can be made.
【0036】したがって、数4により求めた回転磁界の
大きさと指令値とを比較し、その大小により、各領域で
適切な電圧ベクトルに切り替えることによって、回転磁
界の大きさを制御することができる。Therefore, the magnitude of the rotating magnetic field can be controlled by comparing the magnitude of the rotating magnetic field obtained by the equation 4 with the command value and switching to an appropriate voltage vector in each region depending on the magnitude.
【0037】また、電圧ベクトルV1〜V6の大きさ
は、直流電圧Vdcが一定であるため、これらの電圧ベク
トルを切り替えるだけでは、回転磁界の回転速度を制御
することができない。しかし、磁束変化がない、すなわ
ち、磁束の軌跡を停滞させることができる零ベクトルを
用いることにより、回転磁界の回転速度を制御すること
ができる。すなわち、数2により算出したトルクとトル
ク指令値とを比較し、その大小により電圧ベクトルと零
ベクトルとを切り替えればよい。これにより、回転子の
特定の方向に固定された回転子中心を通る基準ラインと
回転磁界との間の位相差を所望のトルクに対応した値に
保ち、両者の回転速度を等しくすることができる。Further, the magnitudes of the voltage vectors V1 to V6 are such that the DC voltage Vdc is constant, and therefore the rotation speed of the rotating magnetic field cannot be controlled only by switching these voltage vectors. However, the rotation speed of the rotating magnetic field can be controlled by using the zero vector that does not change the magnetic flux, that is, can stagnant the trajectory of the magnetic flux. That is, the torque calculated by the equation 2 is compared with the torque command value, and the voltage vector and the zero vector may be switched depending on the magnitude. Thereby, the phase difference between the reference line passing through the center of the rotor fixed in a specific direction of the rotor and the rotating magnetic field can be maintained at a value corresponding to the desired torque, and the rotation speeds of both can be equalized. .
【0038】図13は、トルクをヒステリシスコンパレ
ータにより比較し、その出力に応答してインバータをス
イッチング制御した時の状態[磁束軌跡{図13中
(a)参照}、および領域IIの電圧ベクトル、トルク
変化{図13中(b)参照}]を示している。FIG. 13 shows a state in which torque is compared by a hysteresis comparator and the inverter is switching-controlled in response to the output thereof [magnetic flux locus {see (a) in FIG. 13}, and voltage vector and torque of region II. Change {see (b) in FIG. 13}].
【0039】図14は、図13の制御性能を得る直接ト
ルク制御システムのブロック構成{図14中(a)参
照}、磁束を瞬時比較するヒステリシスコンパレータの
特性{図14中(b)参照}、およびトルクを瞬時比較
するヒステリシスコンパレータの特性{図14中(c)
参照}を示している。FIG. 14 is a block diagram of a direct torque control system for obtaining the control performance of FIG. 13 {see (a) in FIG. 14}, characteristics of a hysteresis comparator for instantaneous magnetic flux comparison {see (b) in FIG. 14}, And characteristics of hysteresis comparator that compares torque instantaneously ((c) in FIG. 14)
Reference}.
【0040】なお、この直接トルク制御システムにおい
て、磁束およびトルクは、OPアンプを使った積分回路
やアナログ乗算器で構成した演算器により瞬時演算を行
っている。In this direct torque control system, the magnetic flux and the torque are instantaneously calculated by an arithmetic unit composed of an integrating circuit using an OP amplifier and an analog multiplier.
【0041】表2は磁束とトルクとのコンパレータ出力
に応答して選択するスイッチングパターン(電圧ベクト
ル)が設定されたスイッチングパターンテーブルを示
し、表3は領域I〜VIを判定するための、αβ磁束と
磁束の大きさとの関係を示している。なお、表2は通常
ROMに記憶し、コンパレータ出力でルックアップす
る。Table 2 shows a switching pattern table in which a switching pattern (voltage vector) to be selected in response to the comparator output of the magnetic flux and the torque is set, and Table 3 shows the αβ magnetic flux for judging the regions I to VI. And the magnitude of the magnetic flux. Note that Table 2 is usually stored in ROM and is looked up by the output of the comparator.
【0042】[0042]
【表2】 [Table 2]
【0043】[0043]
【表3】 [Table 3]
【0044】ここで、トルクコンパレータとして図14
中(c)に示す3値方式を採用しているのは、Sτ=−
1で回転磁界が反時計方向に回転する電圧ベクトルを選
択させて逆回転(すなわち、逆トルク)の制御を行うた
めである。したがって、一回転方向で急減速制御が不要
な用途、例えば、圧縮機やポンプなどの用途では、トル
クの瞬時比較を2値コンパレータで行い、表2のSτ=
−1の部分を省略し、制御システムを簡素化することが
できる。Here, FIG. 14 shows a torque comparator.
The ternary method shown in the middle (c) is adopted when Sτ = −
This is because the reverse rotation (that is, the reverse torque) is controlled by selecting the voltage vector in which the rotating magnetic field rotates in the counterclockwise direction at 1. Therefore, in applications where rapid deceleration control is unnecessary in one rotation direction, for example, applications such as compressors and pumps, instantaneous comparison of torque is performed by a binary comparator and Sτ =
The control system can be simplified by omitting the -1 part.
【0045】次いで、図14中(a)に示すシステムを
マイコン制御に置き換えた場合の動作を考える。Next, consider the operation when the system shown in FIG. 14A is replaced with microcomputer control.
【0046】トルクや磁束はマイコンの演算処理速度で
算出の頻度が制約され、指令値との比較によりスイッチ
ングパターンを決定するまでには、演算完了までの時間
遅れが生じる。そこで、トルクの予測演算により演算遅
れの影響を1サンプルに短縮する方法が「ディジタルシ
グナルプロセッサを用いた誘導電動機の高性能トルク制
御」、宮下一郎ほか、電気学会論文誌D、107巻2
号、昭和62年に示されている。The frequency of calculation of the torque and the magnetic flux is restricted by the arithmetic processing speed of the microcomputer, and there is a time delay until the calculation is completed before the switching pattern is determined by comparison with the command value. Therefore, the method of reducing the influence of the calculation delay to one sample by the torque prediction calculation is "High-performance torque control of induction motor using digital signal processor", Ichiro Miyashita et al., IEEJ Transactions, Vol. 107, 2
No., 1987.
【0047】図15は、この考え方に基づいた制御シス
テムにより制御演算時間を変化させた場合のトルクの制
御状態を領域IIでシミュレーションした結果を示して
いる。また、図15には、トルクを増減するために選択
された電圧ベクトルを併記している。なお、図15中
(a)は演算時間が10μsの場合を、図15中(b)
は演算時間が50μsの場合を、図15中(c)は演算
時間が100μsの場合を、それぞれ示している。FIG. 15 shows a result of simulating the torque control state in the region II when the control calculation time is changed by the control system based on this idea. Further, FIG. 15 also shows the voltage vector selected to increase or decrease the torque. Note that (a) in FIG. 15 shows the case where the calculation time is 10 μs, and (b) in FIG.
Shows the case where the calculation time is 50 μs, and FIG. 15C shows the case where the calculation time is 100 μs.
【0048】一般に、演算時間は、高価で高速なDSP
を採用した場合で30μs〜50μs程度、高速なシン
グルチップ制御マイコンや廉価なDSPを採用した場合
で100μs〜200μs程度が必要である。Generally, the operation time is expensive and the DSP is fast.
In the case of adopting the above, about 30 μs to 50 μs is required, and in the case of adopting a high-speed single-chip control microcomputer or an inexpensive DSP, about 100 μs to 200 μs is required.
【0049】図15から分かるように、制御演算時間を
10μsに設定した場合には、殆ど図13と遜色のない
特性を得ることができるが、制御演算時間を50μs、
100μsに設定した場合には、ヒステリシスレベルと
比較するインターバル、すなわち、スイッチングが行わ
れる頻度が疎になり、場合によっては、逆回転磁界を作
る電圧ベクトルV5が選択されてトルクが急速に減衰す
る場合があり、トルクリプル増大の原因になってしま
う。As can be seen from FIG. 15, when the control operation time is set to 10 μs, the characteristics almost comparable to those of FIG. 13 can be obtained, but the control operation time is 50 μs.
When set to 100 μs, the interval compared with the hysteresis level, that is, the frequency of switching is sparse, and in some cases, the voltage vector V5 that creates the reverse rotating magnetic field is selected and the torque is rapidly attenuated. Which causes an increase in torque ripple.
【0050】また、インバータの1相あたりのスイッチ
ング周期は、制御演算時間が10μs、50μs、10
0μsの場合には、それぞれ約30μs(33kH
z)、約150μs(6.7kHz)であるのに対し
て、制御演算時間が100μsの場合には約300μs
(3.3kHz)に低下してしまい、IGBT等の高速
スイッチングトランジスタの性能を十分には活かすこと
ができなくなってしまう。The switching cycle per phase of the inverter is 10 μs, 50 μs, 10 μs for the control calculation time.
In the case of 0 μs, it is about 30 μs (33 kH)
z), about 150 μs (6.7 kHz), while about 300 μs when the control calculation time is 100 μs
(3.3 kHz), and the performance of high-speed switching transistors such as IGBT cannot be fully utilized.
【0051】さらに、制御演算時間の間は電圧ベクトル
の切り替えを行うことができないため、零ベクトル出力
平均時間が制御演算時間に伴って長くなる傾向にあり、
ひいては、インバータ最大出力電圧の低下を招いてしま
う。Furthermore, since the voltage vector cannot be switched during the control calculation time, the zero vector output average time tends to increase with the control calculation time.
As a result, the maximum output voltage of the inverter is lowered.
【0052】[0052]
【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、制御演算時間の間において電圧ベクトル
の切り替えを行うことによって、トルクリプル、磁束リ
プルの極小化、インバータ最大出力電圧の向上、インバ
ータのスイッチング周波数の高周波数化を達成すること
ができるインバータ制御方法およびその装置を提供する
ことを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and minimizes torque ripple and magnetic flux ripple and improves the inverter maximum output voltage by switching the voltage vector during the control calculation time. An object of the present invention is to provide an inverter control method and an apparatus therefor capable of achieving a higher switching frequency of the inverter.
【0053】[0053]
【課題を解決するための手段】請求項1のインバータ制
御方法は、インバータに接続された交流モータの線電流
および端子電圧を検出し、これらの検出値をモータ固定
子の所定の方向に固定された2軸が直交する座標(α−
β座標)に変換すると共に、変換されたα−β電流、α
−β電圧によりモータトルクおよびα−β固定子磁束ベ
クトルを演算し、これらの演算結果と対応する指令値に
より電圧ベクトルを選択し、前記インバータの各トラン
ジスタをスイッチング制御するに当たって、所定のイン
ターバルTc毎に前記処理を行い、α−β固定子磁束ベ
クトルのα−β座標上に設けた基準ラインとの成す角φ
に基づいて2種以上の電圧ベクトルを選択するととも
に、選択した各電圧ベクトルを出力する時間を交流モー
タのトルク演算結果と対応する指令値の偏差並びにα−
β固定子磁束ベクトルの回転角速度もしくは、モータ回
転子の回転角速度に基づいて演算し、電圧ベクトルの選
択結果、および出力時間演算結果に基づき、インバータ
の各トランジスタのオンオフ制御を行うPWMタイマに
パルス幅を記憶し、前記インターバルTc期間中に2回
以上のスイッチング動作を行う方法である。According to a first aspect of the present invention, there is provided an inverter control method for detecting a line current and a terminal voltage of an AC motor connected to an inverter and fixing the detected values in a predetermined direction of a motor stator. Coordinate (α-
(β coordinate), and the converted α-β current, α
Calculates the motor torque and alpha-beta stator flux vector by -β voltage, and selects the voltage vector by the corresponding command value and these calculation results, when the switching control of the transistors of the inverter, the predetermined interval T c The above process is performed for each and the angle φ formed with the reference line provided on the α-β coordinate of the α-β stator magnetic flux vector
Based on the above, two or more types of voltage vectors are selected, and the time for outputting each selected voltage vector is set by the deviation of the command value corresponding to the torque calculation result of the AC motor and α-
β Pulse width to PWM timer that performs on / off control of each transistor of the inverter based on the rotational angular velocity of the stator magnetic flux vector or the rotational angular velocity of the motor rotor, and based on the voltage vector selection result and output time calculation result. Is stored and the switching operation is performed twice or more during the interval T c .
【0054】請求項2のインバータ制御方法は、α−β
固定子磁束ベクトルの大きさと対応する指令値の偏差を
演算し、この演算結果が所定の範囲内にあることに応答
して、α−β固定子磁束ベクトルのα−β座標上に設け
た基準ラインとの成す角φに基づいて3種の電圧ベクト
ルを選択し、各電圧ベクトルの出力時間配分を演算する
方法である。The inverter control method according to claim 2 is α-β
The deviation of the command value corresponding to the magnitude of the stator magnetic flux vector is calculated, and in response to the result of this calculation being within a predetermined range, the reference provided on the α-β coordinate of the α-β stator magnetic flux vector. This is a method of selecting three types of voltage vectors based on the angle φ formed with the line and calculating the output time distribution of each voltage vector.
【0055】請求項3のインバータ制御方法は、α−β
固定子磁束ベクトルの大きさと対応する指令値の偏差を
演算し、この演算結果が所定の範囲外にあることに応答
して、所定のインターバルTc毎にα−β固定子磁束ベ
クトルのα−β座標上に設けた基準ラインとの成す角φ
に基づいて2種の電圧ベクトルを選択し、各電圧ベクト
ルの出力時間配分を演算する方法である。According to the third aspect of the inverter control method, α-β
The deviation of the command value corresponding to the magnitude of the stator magnetic flux vector is calculated, and in response to the result of the calculation being outside the predetermined range, the α−β of the stator magnetic flux vector α− at each predetermined interval T c. Angle φ formed with the reference line on the β coordinate
It is a method of selecting two types of voltage vectors based on the above and calculating the output time distribution of each voltage vector.
【0056】請求項4のインバータ制御方法は、第一の
電圧ベクトルの出力時間t6、第二の電圧ベクトルの出
力時間t2、第三の電圧ベクトルの出力時間t0のそれぞ
れを、α−β固定子磁束ベクトルのα−β座標上に設け
た基準ラインとの成す角φから算出される0°から60
°以内を変化する位相角φ0および、トルク演算結果と
対応する指令値の偏差並びにα−β固定子磁束ベクトル
の回転角速度もしくは、モータ回転子の回転角速度に基
づいて定まる数Ksを用いて、
t6/Tc=Ks・sin(π/3−φ0)
t2/Tc=Ks・sin φ0
t0/Tc=1−t6/Tc−t2/Tc
により演算する方法である。According to the fourth aspect of the inverter control method, the output time t 6 of the first voltage vector, the output time t 2 of the second voltage vector, and the output time t 0 of the third voltage vector are each expressed by α- 0 to 60 calculated from the angle φ formed between the β stator magnetic flux vector and the reference line provided on the α-β coordinate
Using the phase angle φ 0 that changes within °, the deviation of the command value corresponding to the torque calculation result, the rotational angular velocity of the α-β stator magnetic flux vector, or the number K s determined based on the rotational angular velocity of the motor rotor, , T 6 / T c = K s · sin (π / 3−φ 0 ) t 2 / T c = K s · sin φ 0 t 0 / T c = 1-t 6 / T c −t 2 / T c It is a method of calculating by.
【0057】請求項5のインバータ制御方法は、α−β
固定子磁束ベクトルの大きさが対応する指令値に比べ小
さいことに応答して、第一の電圧ベクトルの出力時間t
6、第三の電圧ベクトルの出力時間t0のそれぞれを、α
−β固定子磁束ベクトルのα−β座標上に設けた基準ラ
インとの成す角φから算出される0°から60°以内を
変化する位相角φ0および、トルク演算結果と対応する
指令値の偏差並びにα−β固定子磁束ベクトルの回転角
速度もしくは、モータ回転子の回転角速度に基づいて定
まる数Ksを用いて、
t6/Tc=31/2/2・Ks/cosφ0
t0/Tc=1−t6/Tc
により演算し、α−β固定子磁束ベクトルの大きさが対
応する指令値に比べ大きいことに応答して、第二の電圧
ベクトルの出力時間t2、第三の電圧ベクトルの出力時
間t0のそれぞれを、
t2/Tc=31/2/2・Ks/cos(π/3−φ0)
t0/Tc=1−t2/Tc
により演算する方法である。According to the fifth aspect of the inverter control method, α-β
In response to the magnitude of the stator magnetic flux vector being smaller than the corresponding command value, the output time t of the first voltage vector
6 , the output time t 0 of the third voltage vector, α
-Β The phase angle φ 0 that changes within 60 ° from 0 ° calculated from the angle φ formed with the reference line provided on the α-β coordinates of the stator magnetic flux vector, and the command value corresponding to the torque calculation result Using the deviation and the rotational angular velocity of the α-β stator magnetic flux vector or the number K s determined based on the rotational angular velocity of the motor rotor, t 6 / T c = 3 1/2 / 2 · K s / cos φ 0 t 0 / T c = 1-t 6 / T c, and in response to the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector being larger than the corresponding command value, the output time t 2 of the second voltage vector , The output time t 0 of the third voltage vector is t 2 / T c = 3 1/2 / 2 · K s / cos (π / 3−φ 0 ) t 0 / T c = 1-t 2 This is a method of calculating by / T c .
【0058】請求項6のインバータ制御方法は、所定イ
ンターバルTc毎に演算されたα−β固定子磁束ベクト
ルのα−β座標上に設けた基準ラインとの成す角φを基
に、前記インターバルTc以上の所定の期間のα−β固
定子磁束ベクトルの平均回転角速度ωを算出すると共
に、α−β固定子磁束ベクトルの大きさ|λ|、トルク
演算結果と対応する指令値の偏差△τ、インバータの直
流電圧Vdcにより前記数Ksを、
Ks=(21/2・|λ|・ω+G・△τ)/Vdc
により演算する方法である。According to a sixth aspect of the inverter control method of the present invention, the interval is based on the angle φ formed between the α-β stator magnetic flux vector calculated at each predetermined interval T c and the reference line provided on the α-β coordinate. The average rotational angular velocity ω of the α-β stator magnetic flux vector for a predetermined period of T c or more is calculated, and the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector | λ | and the deviation Δ of the torque calculation result and the corresponding command value Δ. τ and the DC voltage V dc of the inverter, the number K s is calculated by K s = (2 1/2 · | λ | · ω + G · Δτ) / V dc .
【0059】請求項7のインバータ制御方法は、所定イ
ンターバルTc毎に演算されたα−β固定子磁束ベクト
ル並びにα−β電流に基づき算出される回転子位置角を
基に、前記インターバルTc以上の所定の期間の回転子
位置角の平均回転角速度ωeを算出すると共に、α−β
固定子磁束ベクトルの大きさ|λ|、トルク演算結果と
対応する指令値の偏差△τ、インバータの直流電圧
Vdc、比例ゲインGにより前記数Ksを、
Ks=(21/2・|λ|・ωe+G・△τ)/Vdc
により演算する方法である。According to the seventh aspect of the inverter control method, the interval T c is calculated based on the rotor position angle calculated based on the α-β stator magnetic flux vector and the α-β current calculated at each predetermined interval T c. The average rotational angular velocity ω e of the rotor position angle during the above predetermined period is calculated, and α-β
Based on the magnitude | λ | of the stator magnetic flux vector, the deviation Δτ of the command value corresponding to the torque calculation result, the DC voltage V dc of the inverter, and the proportional gain G, the above number K s is K s = (2 1/2 · This is a method of calculating by | λ | · ω e + G · Δτ) / V dc .
【0060】請求項8のインバータ制御装置は、インバ
ータに接続された交流モータの線電流および端子電圧を
検出し、これらの検出値をモータ固定子の所定の方向に
固定された2軸が直交する座標(α−β座標)に変換す
ると共に、変換されたα−β電流、α−β電圧によりモ
ータトルクおよびα−β固定子磁束ベクトルを演算し、
これらの演算結果と対応する指令値により電圧ベクトル
を選択し、前記インバータの各トランジスタをスイッチ
ング制御するものにおいて、所定のインターバルTc毎
に前記処理を行い、α−β固定子磁束ベクトルのα−β
座標上に設けた基準ラインとの成す角φに基づいて2種
以上の電圧ベクトルを選択するとともに、選択した各電
圧ベクトルを出力する時間を交流モータのトルク演算結
果と対応する指令値の偏差並びにα−β固定子磁束ベク
トルの回転角速度もしくは、モータ回転子の回転角速度
に基づいて演算する電圧ベクトル演算手段と、電圧ベク
トルの選択結果、および出力時間演算結果に基づき、イ
ンバータの各トランジスタのオンオフ制御を行うPWM
タイマにパルス幅を記憶し、前記インターバルTc期間
中に2回以上のスイッチング動作を行わせるスイッチン
グ制御手段とを含むものである。According to another aspect of the present invention, an inverter control device detects a line current and a terminal voltage of an AC motor connected to an inverter, and these detected values are orthogonal to two axes fixed in a predetermined direction of a motor stator. While converting to coordinates (α-β coordinates), the motor torque and the α-β stator magnetic flux vector are calculated by the converted α-β current and α-β voltage,
A voltage vector is selected by a command value corresponding to these calculation results and switching control of each transistor of the inverter is performed, and the above process is performed at every predetermined interval T c to obtain α-β of the α-β stator magnetic flux vector. β
Two or more types of voltage vectors are selected based on the angle φ formed with the reference line provided on the coordinates, and the time for outputting each selected voltage vector is determined by the torque calculation result of the AC motor and the deviation of the corresponding command value. ON-OFF control of each transistor of the inverter based on the voltage vector calculation means for calculating the rotational angular velocity of the α-β stator magnetic flux vector or the rotational angular velocity of the motor rotor, the selection result of the voltage vector, and the output time calculation result. PWM to do
Switching control means for storing the pulse width in the timer and performing the switching operation twice or more during the interval T c is included.
【0061】請求項9のインバータ制御装置は、前記電
圧ベクトル演算手段として、α−β固定子磁束ベクトル
の大きさと対応する指令値の偏差を演算し、この演算結
果が所定の範囲内にあることに応答して、α−β固定子
磁束ベクトルのα−β座標上に設けた基準ラインとの成
す角φに基づいて3種の電圧ベクトルを選択し、各電圧
ベクトルの出力時間配分を演算するものを採用するもの
である。According to a ninth aspect of the present invention, the inverter control device, as the voltage vector calculation means, calculates the deviation of the command value corresponding to the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector, and the calculation result is within a predetermined range. In response to, the three types of voltage vectors are selected based on the angle φ formed between the α-β stator magnetic flux vector and the reference line provided on the α-β coordinates, and the output time distribution of each voltage vector is calculated. The one that adopts the thing.
【0062】請求項10のインバータ制御装置は、前記
電圧ベクトル演算手段として、α−β固定子磁束ベクト
ルの大きさと対応する指令値の偏差を演算し、この演算
結果が所定の範囲外にあることに応答して、所定のイン
ターバルTc毎にα−β固定子磁束ベクトルのα−β座
標上に設けた基準ラインとの成す角φに基づいて2種の
電圧ベクトルを選択し、各電圧ベクトルの出力時間配分
を演算するものを採用するものである。According to a tenth aspect of the present invention, the inverter control device calculates, as the voltage vector calculation means, the deviation of the command value corresponding to the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector, and the calculation result is outside the predetermined range. In response to each of the voltage vectors, two types of voltage vectors are selected based on the angle φ formed between the α-β stator flux vector and the reference line provided on the α-β coordinates at predetermined intervals T c. The calculation of the output time distribution of is adopted.
【0063】請求項11のインバータ制御装置は、前記
電圧ベクトル演算手段として、第一の電圧ベクトルの出
力時間t6、第二の電圧ベクトルの出力時間t2、第三の
電圧ベクトルの出力時間t0のそれぞれを、α−β固定
子磁束ベクトルのα−β座標上に設けた基準ラインとの
成す角φから算出される0°から60°以内を変化する
位相角φ0および、トルク演算結果と対応する指令値の
偏差並びにα−β固定子磁束ベクトルの回転角速度もし
くは、モータ回転子の回転角速度に基づいて定まる数K
sを用いて、
t6/Tc=Ks・sin(π/3−φ0)
t2/Tc=Ks・sin φ0
t0/Tc=1−t6/Tc−t2/Tc
により演算するものを採用するものである。According to another aspect of the inverter control device of the present invention, as the voltage vector calculating means, a first voltage vector output time t 6 , a second voltage vector output time t 2 , and a third voltage vector output time t. Each of 0 is a phase angle φ 0 that changes within 0 ° to 60 ° calculated from an angle φ formed with the reference line provided on the α-β coordinates of the α-β stator magnetic flux vector, and the torque calculation result. And the number K determined based on the deviation of the corresponding command value and the rotational angular velocity of the α-β stator magnetic flux vector or the rotational angular velocity of the motor rotor.
with s, t 6 / T c = K s · sin (π / 3-φ 0) t 2 / T c = K s · sin φ 0 t 0 / T c = 1-t 6 / T c -t The calculation is performed by 2 / T c .
【0064】請求項12のインバータ制御装置は、前記
電圧ベクトル演算手段として、α−β固定子磁束ベクト
ルの大きさが対応する指令値に比べ小さいことに応答し
て、第一の電圧ベクトルの出力時間t6、第三の電圧ベ
クトルの出力時間t0のそれぞれを、α−β固定子磁束
ベクトルのα−β座標上に設けた基準ラインとの成す角
φから算出される0°から60°以内を変化する位相角
φ0および、トルク演算結果と対応する指令値の偏差並
びにα−β固定子磁束ベクトルの回転角速度もしくは、
モータ回転子の回転角速度に基づいて定まる数Ksを用
いて、
t6/Tc=31/2/2・Ks/cosφ0
t0/Tc=1−t6/Tc
により演算し、α−β固定子磁束ベクトルの大きさが対
応する指令値に比べ大きいことに応答して、第二の電圧
ベクトルの出力時間t2、第三の電圧ベクトルの出力時
間t0のそれぞれを、
t2/Tc=31/2/2・Ks/cos(π/3−φ0)
t0/Tc=1−t2/Tc
により演算するものを採用するものである。According to the twelfth aspect of the present invention, in the inverter controller, as the voltage vector calculating means, in response to the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector being smaller than the corresponding command value, the output of the first voltage vector is output. Each of the time t 6 and the output time t 0 of the third voltage vector is calculated from the angle φ formed by the reference line provided on the α-β coordinates of the α-β stator magnetic flux vector from 0 ° to 60 °. The phase angle φ 0 that varies within, the deviation of the command value corresponding to the torque calculation result, and the rotational angular velocity of the α-β stator magnetic flux vector, or
Using the number K s determined based on the rotational angular velocity of the motor rotor, t 6 / T c = 3 1/2 / 2 · K s / cos φ 0 t 0 / T c = 1-t 6 / T c Then, in response to the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector being larger than the corresponding command value, the output time t 2 of the second voltage vector and the output time t 0 of the third voltage vector are set to is intended to employ those calculated by t 2 / T c = 3 1/2 / 2 · K s / cos (π / 3-φ 0) t 0 / T c = 1-t 2 / T c.
【0065】請求項13のインバータ制御装置は、前記
電圧ベクトル演算手段として、所定インターバルTc毎
に演算されたα−β固定子磁束ベクトルのα−β座標上
に設けた基準ラインとの成す角φを基に、前記インター
バルTc以上の所定の期間のα−β固定子磁束ベクトル
の平均回転角速度ωを算出すると共に、α−β固定子磁
束ベクトルの大きさ|λ|、トルク演算結果と対応する
指令値の偏差△τ、インバータの直流電圧Vdcにより前
記数Ksを、
Ks=(21/2・|λ|・ω+G・△τ)/Vdc
により演算するものを採用するものである。According to a thirteenth aspect of the present invention, in the inverter controller, as the voltage vector calculation means, an angle formed between the α-β stator magnetic flux vector calculated at each predetermined interval T c and a reference line provided on the α-β coordinates. Based on φ, the average rotational angular velocity ω of the α-β stator magnetic flux vector for a predetermined period of the interval T c or more is calculated, and the magnitude | λ | of the α-β stator magnetic flux vector and the torque calculation result are calculated. A method is used in which the number K s is calculated by K s = (2 1/2 · | λ | · ω + G · Δτ) / V dc by the deviation Δτ of the corresponding command value and the DC voltage V dc of the inverter. It is a thing.
【0066】請求項14のインバータ制御装置は、前記
電圧ベクトル演算手段として、所定インターバルTc毎
に演算されたα−β固定子磁束ベクトル並びにα−β電
流に基づき算出される回転子位置角を基に、前記インタ
ーバルTc以上の所定の期間の回転子位置角の平均回転
角速度ωeを算出すると共に、α−β固定子磁束ベクト
ルの大きさ|λ|、トルク演算結果と対応する指令値の
偏差△τ、インバータの直流電圧Vdc、比例ゲインGに
より前記数Ksを、
Ks=(21/2・|λ|・ωe+G・△τ)/Vdc
により演算するものを採用するものである。According to a fourteenth aspect of the present invention, in the inverter control device as the voltage vector calculating means, the rotor position angle calculated based on the α-β stator magnetic flux vector calculated at each predetermined interval T c and the α-β current is calculated. Based on the above, the average rotational angular velocity ω e of the rotor position angle for a predetermined period of the interval T c or more is calculated, and the magnitude | λ | of the α-β stator magnetic flux vector and the command value corresponding to the torque calculation result. Deviation Δτ, inverter DC voltage V dc , and proportional gain G to calculate the above number K s by K s = (2 1/2 · | λ | · ω e + G · Δτ) / V dc To be adopted.
【0067】[0067]
【作用】請求項1のインバータ制御方法であれば、イン
バータに接続された交流モータの線電流および端子電圧
を検出し、これらの検出値をモータ固定子の所定の方向
に固定された2軸が直交する座標(α−β座標)に変換
すると共に、変換されたα−β電流、α−β電圧により
モータトルクおよびα−β固定子磁束ベクトルを演算
し、これらの演算結果と対応する指令値により電圧ベク
トルを選択し、前記インバータの各トランジスタをスイ
ッチング制御するに当たって、所定のインターバルTc
毎に前記処理を行い、α−β固定子磁束ベクトルのα−
β座標上に設けた基準ラインとの成す角φに基づいて2
種以上の電圧ベクトルを選択するとともに、選択した各
電圧ベクトルを出力する時間を交流モータのトルク演算
結果と対応する指令値の偏差並びにα−β固定子磁束ベ
クトルの回転角速度もしくは、モータ回転子の回転角速
度に基づいて演算し、電圧ベクトルの選択結果、および
出力時間演算結果に基づき、インバータの各トランジス
タのオンオフ制御を行うPWMタイマにパルス幅を記憶
し、前記インターバルTc期間中に2回以上のスイッチ
ング動作を行うのであるから、制御演算時間の間におい
ても電圧ベクトルの切り替えを行うことができ、零ベク
トル出力平均時間を短縮することができ、ひいては、イ
ンバータ最大出力電圧の低下を防止することができる。
また、トルクリプルを抑制することができるとともに、
スイッチング周期を短縮して、高速スイッチングトラン
ジスタの性能を十分に活かすことができる。According to the inverter control method of the first aspect, the line current and the terminal voltage of the AC motor connected to the inverter are detected, and the detected values are detected by the two axes fixed in a predetermined direction of the motor stator. In addition to converting to orthogonal coordinates (α-β coordinates), the motor torque and α-β stator magnetic flux vector are calculated from the converted α-β current and α-β voltage, and the command values corresponding to these calculation results A voltage vector is selected according to, and when switching control of each transistor of the inverter is performed, a predetermined interval T c
The above process is performed for each of the
2 based on the angle φ with the reference line provided on the β coordinate
While selecting more than one kind of voltage vector, the time to output each selected voltage vector, the deviation of the command value corresponding to the torque calculation result of the AC motor and the rotation angular velocity of the α-β stator magnetic flux vector or the motor rotor A pulse width is stored in a PWM timer that performs on-off control of each transistor of the inverter based on the result of voltage vector selection and the result of output time calculation, based on the rotational angular velocity, and is stored twice or more during the interval T c. Since the switching operation is performed, the voltage vector can be switched even during the control calculation time, the zero vector output averaging time can be shortened, and eventually, the reduction of the inverter maximum output voltage can be prevented. You can
In addition, torque ripple can be suppressed and
The switching cycle can be shortened and the performance of the high speed switching transistor can be fully utilized.
【0068】請求項2のインバータ制御方法であれば、
α−β固定子磁束ベクトルの大きさと対応する指令値の
偏差を演算し、この演算結果が所定の範囲内にあること
に応答して、α−β固定子磁束ベクトルのα−β座標上
に設けた基準ラインとの成す角φに基づいて3種の電圧
ベクトルを選択し、各電圧ベクトルの出力時間配分を演
算するのであるから、α−β固定子磁束ベクトルの大き
さが指令値にある程度追従している場合に、請求項1と
同様の作用を達成することができる。According to the inverter control method of claim 2,
The deviation of the command value corresponding to the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector is calculated, and in response to the result of this calculation being within a predetermined range, the deviation is displayed on the α-β coordinate of the α-β stator magnetic flux vector. Three types of voltage vectors are selected based on the angle φ formed with the provided reference line, and the output time distribution of each voltage vector is calculated. Therefore, the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector is to some extent a command value. When following, it is possible to achieve the same effect as in claim 1.
【0069】請求項3のインバータ制御方法であれば、
α−β固定子磁束ベクトルの大きさと対応する指令値の
偏差を演算し、この演算結果が所定の範囲外にあること
に応答して、所定のインターバルTc毎にα−β固定子
磁束ベクトルのα−β座標上に設けた基準ラインとの成
す角φに基づいて2種の電圧ベクトルを選択し、各電圧
ベクトルの出力時間配分を演算するのであるから、α−
β固定子磁束ベクトルの大きさが指令値にあまり追従し
ていない場合であっても、請求項1と同様の作用を達成
することができる。According to the inverter control method of claim 3,
The deviation of the command value corresponding to the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector is calculated, and in response to the result of this calculation being outside the predetermined range, the α-β stator magnetic flux vector is generated at predetermined intervals T c. Since two types of voltage vectors are selected on the basis of the angle φ formed with the reference line provided on the α-β coordinate of, the output time distribution of each voltage vector is calculated.
Even when the magnitude of the β-stator magnetic flux vector does not follow the command value so much, the same operation as in claim 1 can be achieved.
【0070】請求項4のインバータ制御方法であれば、
第一の電圧ベクトルの出力時間t6、第二の電圧ベクト
ルの出力時間t2、第三の電圧ベクトルの出力時間t0の
それぞれを、α−β固定子磁束ベクトルのα−β座標上
に設けた基準ラインとの成す角φから算出される0°か
ら60°以内を変化する位相角φ0および、トルク演算
結果と対応する指令値の偏差並びにα−β固定子磁束ベ
クトルの回転角速度もしくは、モータ回転子の回転角速
度に基づいて定まる数Ksを用いて、
t6/Tc=Ks・sin(π/3−φ0)
t2/Tc=Ks・sin φ0
t0/Tc=1−t6/Tc−t2/Tc
により演算するのであるから、請求項2と同様の作用を
達成することができる。According to the inverter control method of claim 4,
Each of the output time t 6 of the first voltage vector, the output time t 2 of the second voltage vector, and the output time t 0 of the third voltage vector on the α-β coordinate of the α-β stator magnetic flux vector. The phase angle φ 0 varying from 0 ° to 60 ° calculated from the angle φ formed with the provided reference line, the deviation of the command value corresponding to the torque calculation result, and the rotational angular velocity of the α-β stator magnetic flux vector or , T 6 / T c = K s · sin (π / 3−φ 0 ) t 2 / T c = K s · sin φ 0 t 0 using the number K s determined based on the rotational angular velocity of the motor rotor. because of being calculated by the / T c = 1-t 6 / T c -t 2 / T c, it is possible to achieve effects similar to those of claim 2.
【0071】請求項5のインバータ制御方法であれば、
α−β固定子磁束ベクトルの大きさが対応する指令値に
比べ小さいことに応答して、第一の電圧ベクトルの出力
時間t6、第三の電圧ベクトルの出力時間t0のそれぞれ
を、α−β固定子磁束ベクトルのα−β座標上に設けた
基準ラインとの成す角φから算出される0°から60°
以内を変化する位相角φ0および、トルク演算結果と対
応する指令値の偏差並びにα−β固定子磁束ベクトルの
回転角速度もしくは、モータ回転子の回転角速度に基づ
いて定まる数Ksを用いて、
t6/Tc=31/2/2・Ks/cosφ0
t0/Tc=1−t6/Tc
により演算し、α−β固定子磁束ベクトルの大きさが対
応する指令値に比べ大きいことに応答して、第二の電圧
ベクトルの出力時間t2、第三の電圧ベクトルの出力時
間t0のそれぞれを、
t2/Tc=31/2/2・Ks/cos(π/3−φ0)
t0/Tc=1−t2/Tc
により演算するのであるから、請求項3と同様の作用を
達成することができる。According to the inverter control method of claim 5,
In response to the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector being smaller than the corresponding command value, the output time t 6 of the first voltage vector and the output time t 0 of the third voltage vector are changed to α -[Beta] to 60 [deg.] Calculated from the angle [phi] formed with the reference line provided on the [alpha]-[beta] coordinate of the stator flux vector
Using the phase angle φ 0 that changes within and the deviation of the command value corresponding to the torque calculation result and the rotational angular velocity of the α-β stator magnetic flux vector or the number K s determined based on the rotational angular velocity of the motor rotor, t 6 / T c = 3 1/2 / 2 · K s / cos φ 0 t 0 / T c = 1-t 6 / T c , and the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector corresponds to the command value. In response to the output time t 2 of the second voltage vector and the output time t 0 of the third voltage vector, t 2 / T c = 3 1/2 / 2 · K s / Since the calculation is performed by cos (π / 3−φ 0 ) t 0 / T c = 1−t 2 / T c , the same effect as that of claim 3 can be achieved.
【0072】請求項6のインバータ制御方法であれば、
所定インターバルTc毎に演算されたα−β固定子磁束
ベクトルのα−β座標上に設けた基準ラインとの成す角
φを基に、前記インターバルTc以上の所定の期間のα
−β固定子磁束ベクトルの平均回転角速度ωを算出する
と共に、α−β固定子磁束ベクトルの大きさ|λ|、ト
ルク演算結果と対応する指令値の偏差△τ、インバータ
の直流電圧Vdcにより前記数Ksを、
Ks=(21/2・|λ|・ω+G・△τ)/Vdc
により演算するのであるから、請求項4または請求項5
と同様の作用を達成することができる。According to the inverter control method of claim 6,
Based on the angle φ formed between the α-β stator magnetic flux vector calculated for each predetermined interval T c and the reference line provided on the α-β coordinates, α for a predetermined period of time equal to or greater than the interval T c.
The average rotational angular velocity ω of the −β stator magnetic flux vector is calculated, and the magnitude | λ | of the α-β stator magnetic flux vector, the deviation Δτ of the command value corresponding to the torque calculation result, and the DC voltage V dc of the inverter are used. 6. The number K s is calculated by K s = (2 1/2 · | λ | · ω + G · Δτ) / V dc , so that the number K s is calculated according to claim 4 or claim 5.
The same effect as can be achieved.
【0073】請求項7のインバータ制御方法であれば、
所定インターバルTc毎に演算されたα−β固定子磁束
ベクトル並びにα−β電流に基づき算出される回転子位
置角を基に、前記インターバルTc以上の所定の期間の
回転子位置角の平均回転角速度ωeを算出すると共に、
α−β固定子磁束ベクトルの大きさ|λ|、トルク演算
結果と対応する指令値の偏差△τ、インバータの直流電
圧Vdc、比例ゲインGにより前記数Ksを、
Ks=(21/2・|λ|・ωe+G・△τ)/Vdc
により演算するのであるから、請求項4または請求項5
と同様の作用を達成することができる。According to the inverter control method of claim 7,
Based on the rotor position angle calculated based on a predetermined interval T c computed alpha-beta stator flux vector and alpha-beta currents for each, the average of the rotor position angle of the interval T c more predetermined time period While calculating the rotational angular velocity ω e ,
According to the magnitude | λ | of the α-β stator magnetic flux vector, the deviation Δτ of the command value corresponding to the torque calculation result, the DC voltage V dc of the inverter, and the proportional gain G, the above number K s is K s = (2 1 / 2 · | λ | · ω e + G · Δτ) / V dc, so that the calculation is performed according to claim 4 or claim 5.
The same effect as can be achieved.
【0074】請求項8のインバータ制御装置であれば、
インバータに接続された交流モータの線電流および端子
電圧を検出し、これらの検出値をモータ固定子の所定の
方向に固定された2軸が直交する座標(α−β座標)に
変換すると共に、変換されたα−β電流、α−β電圧に
よりモータトルクおよびα−β固定子磁束ベクトルを演
算し、これらの演算結果と対応する指令値により電圧ベ
クトルを選択し、前記インバータの各トランジスタをス
イッチング制御するに当たって、電圧ベクトル演算手段
によって、所定のインターバルTc毎に前記処理を行
い、α−β固定子磁束ベクトルのα−β座標上に設けた
基準ラインとの成す角φに基づいて2種以上の電圧ベク
トルを選択するとともに、選択した各電圧ベクトルを出
力する時間を交流モータのトルク演算結果と対応する指
令値の偏差並びにα−β固定子磁束ベクトルの回転角速
度もしくは、モータ回転子の回転角速度に基づいて演算
し、スイッチング制御手段によって、電圧ベクトルの選
択結果、および出力時間演算結果に基づき、インバータ
の各トランジスタのオンオフ制御を行うPWMタイマに
パルス幅を記憶し、前記インターバルTc期間中に2回
以上のスイッチング動作を行わせることができる。According to the eighth aspect of the inverter control device,
The line current and the terminal voltage of the AC motor connected to the inverter are detected, and these detected values are converted into coordinates (α-β coordinates) in which the two axes fixed in a predetermined direction of the motor stator are orthogonal, and The motor torque and the α-β stator magnetic flux vector are calculated by the converted α-β current and α-β voltage, the voltage vector is selected by the command value corresponding to these calculation results, and each transistor of the inverter is switched. In controlling, the voltage vector calculation means performs the above-mentioned processing at every predetermined interval T c , and two types are obtained based on the angle φ formed between the α-β stator magnetic flux vector and the reference line provided on the α-β coordinates. In addition to selecting the above voltage vector, the output time of each selected voltage vector is determined by the deviation of the command value corresponding to the torque calculation result of the AC motor and the α-β stator. A PWM timer that performs an operation based on the rotational angular velocity of the bundle vector or the rotational angular velocity of the motor rotor, and performs on / off control of each transistor of the inverter based on the selection result of the voltage vector and the output time operation result by the switching control means. The pulse width can be stored and the switching operation can be performed twice or more during the interval T c .
【0075】したがって、制御演算時間の間においても
電圧ベクトルの切り替えを行うことができ、零ベクトル
出力平均時間を短縮することができ、ひいては、インバ
ータ最大出力電圧の低下を防止することができる。ま
た、トルクリプルを抑制することができるとともに、ス
イッチング周期を短縮して、高速スイッチングトランジ
スタの性能を十分に活かすことができる。Therefore, the voltage vector can be switched even during the control calculation time, the zero vector output averaging time can be shortened, and eventually the inverter maximum output voltage can be prevented from lowering. Further, torque ripple can be suppressed, the switching cycle can be shortened, and the performance of the high-speed switching transistor can be fully utilized.
【0076】請求項9のインバータ制御装置であれば、
前記電圧ベクトル演算手段として、α−β固定子磁束ベ
クトルの大きさと対応する指令値の偏差を演算し、この
演算結果が所定の範囲内にあることに応答して、α−β
固定子磁束ベクトルのα−β座標上に設けた基準ライン
との成す角φに基づいて3種の電圧ベクトルを選択し、
各電圧ベクトルの出力時間配分を演算するものを採用す
るのであるから、α−β固定子磁束ベクトルの大きさが
指令値にある程度追従している場合に、請求項8と同様
の作用を達成することができる。According to the inverter control device of claim 9,
As the voltage vector calculation means, the deviation of the command value corresponding to the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector is calculated, and in response to the calculation result being within a predetermined range, α-β
Three types of voltage vectors are selected based on the angle φ formed with the reference line provided on the α-β coordinate of the stator magnetic flux vector,
Since the one that calculates the output time distribution of each voltage vector is adopted, when the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector follows the command value to some extent, the same operation as in claim 8 is achieved. be able to.
【0077】請求項10のインバータ制御装置であれ
ば、前記電圧ベクトル演算手段として、α−β固定子磁
束ベクトルの大きさと対応する指令値の偏差を演算し、
この演算結果が所定の範囲外にあることに応答して、所
定のインターバルTc毎にα−β固定子磁束ベクトルの
α−β座標上に設けた基準ラインとの成す角φに基づい
て2種の電圧ベクトルを選択し、各電圧ベクトルの出力
時間配分を演算するものを採用するのであるから、α−
β固定子磁束ベクトルの大きさが指令値にあまり追従し
ていない場合であっても、請求項8と同様の作用を達成
することができる。According to the inverter control device of the tenth aspect, the voltage vector calculation means calculates the deviation of the command value corresponding to the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector,
In response to the result of this operation being outside the predetermined range, 2 is calculated based on the angle φ formed by the reference line provided on the α-β coordinate of the α-β stator magnetic flux vector at each predetermined interval T c. Since a type of voltage vector is selected and the output time distribution of each voltage vector is calculated, α−
Even when the magnitude of the β-stator magnetic flux vector does not follow the command value so much, the same operation as in claim 8 can be achieved.
【0078】請求項11のインバータ制御装置であれ
ば、前記電圧ベクトル演算手段として、第一の電圧ベク
トルの出力時間t6、第二の電圧ベクトルの出力時間
t2、第三の電圧ベクトル の出力時間t0のそれぞれ
を、α−β固定子磁束ベクトルのα−β座標上に設けた
基準ラインとの成す角φから算出される0°から60°
以内を変化する位相角φ0および、トルク演算結果と対
応する指令値の偏差並びにα−β固定子磁束ベクトルの
回転角速度もしくは、モータ回転子の回転角速度に基づ
いて定まる数Ksを用いて、
t6/Tc=Ks・sin(π/3−φ0)
t2/Tc=Ks・sin φ0
t0/Tc=1−t6/Tc−t2/Tc
により演算するものを採用するのであるから、請求項9
と同様の作用を達成することができる。According to the eleventh aspect of the present invention, as the voltage vector calculating means, the output time t 6 of the first voltage vector, the output time t 2 of the second voltage vector, and the output of the third voltage vector are output. Each time t 0 is 0 ° to 60 ° calculated from the angle φ formed with the reference line provided on the α-β coordinate of the α-β stator magnetic flux vector.
Using the phase angle φ 0 that changes within and the deviation of the command value corresponding to the torque calculation result and the rotational angular velocity of the α-β stator magnetic flux vector or the number K s determined based on the rotational angular velocity of the motor rotor, t 6 / T c = K s · sin (π / 3−φ 0 ) t 2 / T c = K s · sin φ 0 t 0 / T c = 1-t 6 / T c −t 2 / T c Claim 9 because it employs an arithmetic operation
The same effect as can be achieved.
【0079】請求項12のインバータ制御装置であれ
ば、前記電圧ベクトル演算手段として、α−β固定子磁
束ベクトルの大きさが対応する指令値に比べ小さいこと
に応答して、第一の電圧ベクトルの出力時間t6、第三
の電圧ベクトルの出力時間t0のそれぞれを、α−β固
定子磁束ベクトルのα−β座標上に設けた基準ラインと
の成す角φから算出される0°から60°以内を変化す
る位相角φ0および、トルク演算結果と対応する指令値
の偏差並びにα−β固定子磁束ベクトルの回転角速度も
しくは、モータ回転子の回転角速度に基づいて定まる数
Ksを用いて、
t6/Tc=31/2/2・Ks/cosφ0
t0/Tc=1−t6/Tc
により演算し、α−β固定子磁束ベクトルの大きさが対
応する指令値に比べ大きいことに応答して、第二の電圧
ベクトルの出力時間t2、第三の電圧ベクトルの出力時
間t0のそれぞれを、
t2/Tc=31/2/2・Ks/cos(π/3−φ0)
t0/Tc=1−t2/Tc
により演算するものを採用するのであるから、請求項1
0と同様の作用を達成することができる。In the inverter control device according to the twelfth aspect of the present invention, the voltage vector computing means responds to the fact that the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector is smaller than the corresponding command value, in response to the first voltage vector. From 0 ° calculated from the angle φ formed by the reference line provided on the α-β coordinate of the α-β stator magnetic flux vector with respect to each of the output time t 6 and the output time t 0 of the third voltage vector. A phase angle φ 0 changing within 60 °, a deviation between the command value corresponding to the torque calculation result, and the rotational angular velocity of the α-β stator magnetic flux vector or the number K s determined based on the rotational angular velocity of the motor rotor are used. Then, t 6 / T c = 3 1/2 / 2 · K s / cos φ 0 t 0 / T c = 1-t 6 / T c , and the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector corresponds. In response to being larger than the command value, the second voltage Output time t 2 of the vector, the respective output time t 0 of the third voltage vector, t 2 / T c = 3 1/2 / 2 · K s / cos (π / 3-φ 0) t 0 / T since it is to adopt those calculated by c = 1-t 2 / T c, claim 1
An effect similar to 0 can be achieved.
【0080】請求項13のインバータ制御装置であれ
ば、前記電圧ベクトル演算手段として、所定インターバ
ルTc毎に演算されたα−β固定子磁束ベクトル並びに
α−β電流に基づき算出される回転子位置角を基に、前
記インターバルTc以上の所定の期間の回転子位置角の
平均回転角速度ωeを算出すると共に、α−β固定子磁
束ベクトルの大きさ|λ|、トルク演算結果と対応する
指令値の偏差△τ、インバータの直流電圧Vdc、比例ゲ
インGにより前記数Ksを、
Ks=(21/2・|λ|・ωe+G・△τ)/Vdc
により演算するものを採用するのであるから、請求項1
1または請求項12と同様の作用を達成することができ
る。According to the inverter control device of the thirteenth aspect, as the voltage vector calculating means, the rotor position calculated based on the α-β stator magnetic flux vector calculated at each predetermined interval T c and the α-β current. Based on the angle, the average rotational angular velocity ω e of the rotor position angle for a predetermined period of the interval T c or more is calculated, and the magnitude | λ | of the α-β stator magnetic flux vector corresponds to the torque calculation result. Using the deviation Δτ of the command value, the DC voltage V dc of the inverter, and the proportional gain G, the above number K s is calculated by K s = (2 1/2 · | λ | · ω e + G · Δτ) / V dc Because it adopts one, claim 1
It is possible to achieve the same effect as the first or the twelfth aspect.
【0081】請求項14のインバータ制御装置であれ
ば、前記電圧ベクトル演算手段として、所定インターバ
ルTc毎に演算されたα−β固定子磁束ベクトルのα−
β座標上に設けた基準ラインとの成す角φを基に、前記
インターバルTc以上の所定の期間のα−β固定子磁束
ベクトルの平均回転角速度ωを算出すると共に、α−β
固定子磁束ベクトルの大きさ|λ|、トルク演算結果と
対応する指令値の偏差△τ、インバータの直流電圧Vdc
により前記数Ksを、
Ks=(21/2・|λ|・ω+G・△τ)/Vdc
により演算するものを採用するのであるから、請求項1
1または請求項12と同様の作用を達成することができ
る。According to the fourteenth aspect of the present invention, in the inverter control device of the fourteenth aspect, the voltage vector calculation means is the α-β of the magnetic flux vector of the α-β stator calculated at the predetermined intervals T c.
Based on the angle φ formed with the reference line provided on the β-coordinate, the average rotational angular velocity ω of the α-β stator magnetic flux vector during the predetermined period of the interval T c or more is calculated, and α-β
Size of stator magnetic flux vector | λ |, deviation of command value corresponding to torque calculation result Δτ, DC voltage V dc of inverter
Therefore, the number K s is calculated by K s = (2 1/2 · | λ | · ω + G · Δτ) / V dc.
It is possible to achieve the same effect as the first or the twelfth aspect.
【0082】[0082]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、この
発明のインバータ制御方法およびその装置の実施の態様
を詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of an inverter control method and apparatus of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
【0083】図1はこの発明のインバータ制御方法また
はインバータ制御装置により制御されるインバータを用
いて交流モータを駆動する交流モータ駆動システムの構
成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an AC motor drive system for driving an AC motor using an inverter controlled by the inverter control method or inverter control device of the present invention.
【0084】この交流モータ駆動システムは、直流電源
1を3相インバータ2に供給することにより3相交流電
力に変換し、この3相交流電力を3相交流モータ3に供
給することにより3相交流モータ3を駆動するようにし
ている。そして、3相インバータ2を制御するためのマ
イコン4を設けている。ここで、3相交流モータ3とし
ては、ブラシレスDCモータ、誘導モータ、リラクタン
スモータなどが例示できる。In this AC motor drive system, the DC power supply 1 is supplied to the three-phase inverter 2 to convert it into three-phase AC power, and this three-phase AC power is supplied to the three-phase AC motor 3. The motor 3 is driven. A microcomputer 4 for controlling the three-phase inverter 2 is provided. Here, as the three-phase AC motor 3, a brushless DC motor, an induction motor, a reluctance motor, etc. can be exemplified.
【0085】図2は前記マイコン4の内部処理構成を示
すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the internal processing arrangement of the microcomputer 4.
【0086】前記マイコン4は、CPUコア4aと内蔵
周辺回路4bとから構成されている。The microcomputer 4 comprises a CPU core 4a and a built-in peripheral circuit 4b.
【0087】前記内蔵周辺回路4bは、2相分のモータ
電流iu、iw(3相電流の和が0となることを用いれ
ば、残る電流iv は算出できる)および直流電圧Vdcを
入力として、制御処理のインターバルTcに同期してデ
ジタル値に変換するAD変換部41と、3相インバータ
3の各スイッチングトランジスタに供給すべきインバー
タ各相トランジスタスイッチング信号を出力する3相P
WMタイマ部42とを有している。The built-in peripheral circuit 4b calculates the motor currents i u and i w for the two phases (the remaining current i v can be calculated by using the sum of the three-phase currents being 0) and the DC voltage V dc . An AD converter 41 for converting into a digital value in synchronization with the control processing interval T c , and a three-phase P for outputting a transistor switching signal for each phase of the inverter to be supplied to each switching transistor of the three-phase inverter 3 as inputs.
It has a WM timer unit 42.
【0088】前記CPUコア4aは、デジタル値に変換
された2相分のモータ電流iu(n)、iw(n)を入力
として3相2相座標変換処理を行ってαβ軸電流i
α(n)、iβ(n)を出力する3相2相座標変換部4
3と、αβ軸電流iα(n)、iβ(n)およびαβ軸
磁束λα(n+1)、λβ(n+1)を入力としてトル
クτ(n)を演算するトルク演算部44と、このトルク
τ(n)と外部から与えられるトルク指令τ*との偏差
Δτ(=τ*−τ(n))を演算するトルク偏差演算部
45と、αβ軸電流iα(n)、iβ(n)、デジタル
値に変換された直流電圧Vdc(n)、および各電圧ベク
トル出力時間を入力としてαβ軸磁束λα(n+1)、
λβ(n+1)を出力するαβ磁束演算部46と、αβ
軸磁束λα(n+1)、λβ(n+1)を入力として固
定子磁束の大きさ|λ|(n+1)を演算する固定子磁
束演算部47と、固定子磁束の大きさ|λ|(n+1)
と外部から与えられる磁束指令|λ|*との偏差が所定
範囲内であるか否かを判定する磁束比較部48と、αβ
軸磁束λα(n+1)、λβ(n+1)を入力として位
相角φ(n+1)、φ0(n+1)、および領域番号を
出力する位相演算部49と、αβ軸磁束λα(n)、λ
β(n)およびαβ軸電流iα(n)、iβ(n)を入
力として回転角速度ωe(n)を出力する速度演算部5
0と、直流電圧Vdc(n)、回転角速度ωe(n)、位
相角φ(n+1)、φ0(n+1)、領域番号、トルク
偏差演算部45の出力Δτ、および磁束比較部48の判
定出力を入力として電圧ベクトルを選択すると共にその
出力時間を演算し、3相PWMタイマ部42にタイマ値
としてセットする電圧ベクトル出力時間演算部51とを
有している。The CPU core 4a receives the motor currents i u (n) and i w (n) for the two phases converted into digital values as an input and performs a three-phase two-phase coordinate conversion process to obtain an αβ-axis current i.
Three-phase / two-phase coordinate conversion unit 4 that outputs α (n) and i β (n)
3, a torque calculator 44 that calculates a torque τ (n) by inputting αβ-axis currents i α (n), i β (n) and αβ-axis magnetic fluxes λ α (n + 1) and λ β (n + 1), and A torque deviation calculator 45 that calculates a deviation Δτ (= τ * −τ (n)) between the torque τ (n) and an externally applied torque command τ *, and αβ axis currents i α (n), i β ( n), the DC voltage V dc (n) converted into a digital value, and the output time of each voltage vector, αβ-axis magnetic flux λ α (n + 1),
and .alpha..beta flux calculating unit 46 for outputting a λ β (n + 1), αβ
A stator magnetic flux calculation unit 47 that calculates the magnitude | λ | (n + 1) of the stator magnetic flux with the axial magnetic fluxes λ α (n + 1) and λ β (n + 1) as input, and the magnitude | λ | (n + 1) of the stator magnetic flux. )
And a magnetic flux comparison unit 48 for determining whether a deviation between a magnetic flux command | λ | * given from the outside is within a predetermined range, and αβ
A phase calculator 49 that outputs phase angles φ (n + 1), φ 0 (n + 1), and a region number with the axial magnetic fluxes λ α (n + 1) and λ β (n + 1) as input, and the αβ axial magnetic flux λ α (n), λ
A speed calculation unit 5 that inputs β (n) and α β axis currents i α (n) and i β (n) and outputs a rotational angular speed ω e (n).
0, the DC voltage V dc (n), the rotational angular velocity ω e (n), the phase angle φ (n + 1), φ 0 (n + 1), the region number, the output Δτ of the torque deviation calculation unit 45, and the magnetic flux comparison unit 48. It has a voltage vector output time calculation unit 51 that selects a voltage vector using the determination output as an input, calculates the output time thereof, and sets the output time in the three-phase PWM timer unit 42.
【0089】上記の構成のマイコンの作用を図3、図4
のフローチャートをも参照して説明する。なお、図3の
フローチャートの処理は、インターバルTc毎に割り込
みタイマからのトリガ信号で開始される。The operation of the microcomputer having the above configuration will be described with reference to FIGS.
The flowchart will be described with reference to the flowchart. The process of the flowchart of FIG. 3 is started at every interval T c by a trigger signal from the interrupt timer.
【0090】先ず、制御則を説明する。
(1)3種の電圧ベクトル出力時間配分法:この方法で
は、回転磁界の接線方向の磁束軌跡を得るための電圧ベ
クトルの出力時間配分を算出する。これを方式1と称す
る。First, the control law will be described. (1) Three types of voltage vector output time allocation method: In this method, the voltage vector output time allocation for obtaining the tangential magnetic flux locus of the rotating magnetic field is calculated. This is called method 1.
【0091】図5は領域IIについて零ベクトルを含め
て3種の電圧ベクトルにより得られる磁束軌跡(電圧ベ
クトル時間積)を微小区間で拡大して示す図である。FIG. 5 is an enlarged view of a magnetic flux locus (voltage vector time product) obtained by three kinds of voltage vectors including the zero vector in the area II in a minute section.
【0092】図5では、電圧ベクトルV6、V2、V7
を適宜配置している。そして、図5中のP0からP1に至
る時間をTcとし、適当な変数V1を採用すれば、P0P1
=V 1・Tcの近似式が成り立つ。また、電圧ベクトルで
構成した三角形△P0qP1に着目し、正弦波定理を適用
すると、数5の関係を得る。In FIG. 5, voltage vectors V6, V2, V7
Are appropriately arranged. And P in FIG.0To P1To
Time to TcAnd an appropriate variable V1If is adopted, P0P1
= V 1・ TcThe approximate expression of holds. Also, in the voltage vector
Configured triangle △ P0qP1And apply the sine wave theorem
Then, the relationship of Expression 5 is obtained.
【0093】[0093]
【数5】 [Equation 5]
【0094】そして、Tc=t0+t6+t2に留意すれ
ば、数5から数6の関係を得ることができ、Ksの大き
さにより各電圧ベクトルの出力時間が定まる。When T c = t 0 + t 6 + t 2 is taken into consideration, the relations of Expressions 5 to 6 can be obtained, and the output time of each voltage vector is determined by the magnitude of K s .
【0095】[0095]
【数6】 [Equation 6]
【0096】ここで、数7の関係がある。Here, there is a relationship of equation 7.
【0097】[0097]
【数7】 [Equation 7]
【0098】したがって、数6により3種の電圧ベクト
ルの時間配分を決定すれば、回転磁界の接線方向の電圧
ベクトルを出力したのと等価な磁束軌跡を描くことがで
きる。Therefore, if the time distribution of the three types of voltage vectors is determined by the equation 6, a magnetic flux locus equivalent to the output of the voltage vector in the tangential direction of the rotating magnetic field can be drawn.
【0099】また、図5に示す電圧ベクトル出力のパタ
ーン{図6中(a)参照}のほかに、電圧ベクトルの出
力順序を入れ替えたパターン{図6中(b)(c)
(d)参照}を採用することもできる。In addition to the voltage vector output pattern shown in FIG. 5 (see (a) in FIG. 6), the pattern in which the output order of voltage vectors is changed {(b) (c) in FIG. 6)
(Refer to (d)} can also be adopted.
【0100】他の領域では、図12に基づき電圧ベクト
ルを選択し、それぞれの電圧ベクトル出力時間配分を数
6から算出すればよい。数6の出力時間に対応する各領
域の電圧ベクトルを表4に示す。ここで、各電圧ベクト
ルの出力順序は図6中(a)のパターンとした。In other areas, voltage vectors may be selected based on FIG. 12, and the respective voltage vector output time distributions may be calculated from equation 6. Table 4 shows the voltage vector of each region corresponding to the output time of the equation (6). Here, the output order of each voltage vector is the pattern of (a) in FIG.
【0101】[0101]
【表4】 [Table 4]
【0102】また、表4に従って電圧ベクトルを選択し
た時、α−β座標で捉えたインバータ出力電圧は、t6
時間出力する電圧ベクトルに対応するものをvα#mai
n、vβ #main、t2時間出力する電圧ベクトルに対応す
るものをvα#sub、vβ#subとすれば、表5に示すとお
りになる。When the voltage vector is selected according to Table 4, the inverter output voltage captured by the α-β coordinate is t 6
The one corresponding to the voltage vector output in time is v α # mai
Table 5 shows v α # sub and v β # sub which correspond to the voltage vector output for n, v β # main, t 2 time.
【0103】[0103]
【表5】 [Table 5]
【0104】位相角φ0は固定子磁束λα、λβにより
表6の通り算出できる。なお、α−β固定子磁束ベクト
ルの位相φを定めるための基準ラインとしてβ軸を採用
し、β軸の方向をφ=0°としている。The phase angle φ 0 can be calculated as shown in Table 6 by the stator magnetic fluxes λ α and λ β . The β axis is adopted as the reference line for determining the phase φ of the α-β stator magnetic flux vector, and the direction of the β axis is φ = 0 °.
【0105】[0105]
【表6】 [Table 6]
【0106】以上の方法は、3種の電圧ベクトルの合成
により得られる磁束ベクトルの方向を回転磁界の接線方
向としたため、法線方向、換言すれば、回転磁界の大き
さは3種の電圧ベクトルの開始点と終了点で殆ど変化し
ない。したがって、実際の磁束の大きさと指令磁束の大
きさとの偏差が所定の範囲内にあり、回転磁界の大きさ
を変化させる必要がない場合に適用する。
(2)2種の電圧ベクトル時間配分法:この方法は、図
7(領域IIについて例示している)に示すように、電
圧ベクトルの合成により得られる磁束ベクトルが接線方
向に移動し、かつ、法線方向、換言すれば、磁束の大き
さを電圧ベクトルの開始点と終了点で増加、減少させる
2種の電圧ベクトルを選択する。そして、接線方向の移
動量が所定値になるように、零ベクトルを含む2種の電
圧ベクトルの時間配分を算出する。これを方式2と称す
る。In the above method, the direction of the magnetic flux vector obtained by synthesizing the three types of voltage vectors is the tangential direction of the rotating magnetic field. Therefore, the normal direction, in other words, the magnitude of the rotating magnetic field has three types of voltage vectors. There is almost no change between the start and end points of. Therefore, it is applied when the deviation between the actual magnetic flux and the command magnetic flux is within a predetermined range and it is not necessary to change the rotating magnetic field. (2) Two kinds of voltage vector time allocation methods: This method is such that, as shown in FIG. 7 (illustrated for the area II), the magnetic flux vector obtained by combining the voltage vectors moves in the tangential direction, and In the normal direction, in other words, two kinds of voltage vectors that increase and decrease the magnitude of the magnetic flux at the start point and the end point of the voltage vector are selected. Then, the time distribution of the two types of voltage vectors including the zero vector is calculated so that the movement amount in the tangential direction becomes a predetermined value. This is called method 2.
【0107】ここで、適当な変数V1を用いて、接線方
向のベクトルの長さをV1・Tcと置き、零ベクトルでは
磁束が停滞することに留意すれば、図7(a)より、電
圧ベクトルV6の出力時間t6は数8の関係があり、図
7(b)より、電圧ベクトルV2の出力時間t2は数9
の関係がある。Here, if an appropriate variable V 1 is used, the length of the vector in the tangential direction is set as V 1 · T c, and it is noted that the magnetic flux stagnates at the zero vector, from FIG. 7 (a). , The output time t 6 of the voltage vector V6 is related by the equation 8, and from FIG. 7B, the output time t 2 of the voltage vector V2 is represented by the equation 9.
Have a relationship.
【0108】[0108]
【数8】 [Equation 8]
【0109】[0109]
【数9】 [Equation 9]
【0110】そして、電圧ベクトルV6により磁束は法
線方向をα−β座標の原点から遠ざかる方向に移動、換
言すれば、回転磁界の大きさを増加させ、電圧ベクトル
V2により磁束は法線方向をα−β座標の原点に近づく
方向に移動、換言すれば、回転磁界の大きさを減少させ
る。また、数7、数8、数9に基づいて、各電圧ベクト
ルの出力時間を求めることができる。The voltage vector V6 causes the magnetic flux to move in the direction normal to the direction away from the origin of the α-β coordinate, in other words, the magnitude of the rotating magnetic field is increased, and the voltage vector V2 causes the magnetic flux to move in the normal direction. It moves toward the origin of the α-β coordinate, in other words, reduces the magnitude of the rotating magnetic field. Further, the output time of each voltage vector can be obtained based on the equations 7, 8, and 9.
【0111】前記実施態様で演算される回転磁界の大き
さの実際値と指令値の偏差とパルス幅との関係を整理す
ると表7に示すとおりになる。なお、実際の磁束の大き
さと指令磁束の大きさとの偏差の許容値Δλを0として
表7の2列目の演算を省略し、2種の電圧ベクトルのみ
で制御を行ってもよい。これにより、演算を簡素化でき
る。The relationship between the actual value of the magnitude of the rotating magnetic field calculated in the above embodiment, the deviation of the command value, and the pulse width is summarized in Table 7. The allowable value Δλ of the deviation between the actual magnetic flux magnitude and the command magnetic flux magnitude may be set to 0, and the calculation in the second column of Table 7 may be omitted to perform control using only two types of voltage vectors. This can simplify the calculation.
【0112】[0112]
【表7】 [Table 7]
【0113】ただし、t2>Tcの時は、t2=Tc、t6
>Tcの時は、t6=Tcとする。
(3)Ks(すなわち、電圧ベクトル出力時間)を算出
する方法:モータ実トルクと指令値との偏差の大きさが
0の場合は、モータ回転角速度ω e(電気角)とインバ
ータ出力電圧角速度、すなわち、回転磁界の角速度とを
等しく保つような制御を行い、電圧波形と回転子との同
期状態を保持する。However, t2> TcWhen, t2= Tc, T6
> TcWhen, t6= TcAnd
(3) Ks(Ie voltage vector output time) calculated
Method: The magnitude of the deviation between the actual motor torque and the command value
When 0, the motor rotation angular velocity ω e(Electrical angle) and Inva
Data output voltage angular velocity, that is, the angular velocity of the rotating magnetic field
Perform control to keep the same, and make the voltage waveform and rotor equal.
Hold the status.
【0114】回転磁界の大きさ|λ|とモータ回転角速
度ωe(電気角)とによりインバータ出力電圧V1は数1
0と書き表すことができる。そして、数7と数10によ
り数11の関係を得る。The inverter output voltage V 1 is given by Equation 1 according to the magnitude of the rotating magnetic field | λ | and the motor rotation angular velocity ω e (electrical angle).
It can be written as 0. Then, the relationship of Expression 11 is obtained from Expression 7 and Expression 10.
【0115】[0115]
【数10】 [Equation 10]
【0116】[0116]
【数11】 [Equation 11]
【0117】したがって、モータ回転速度を検出し、K
sを数11により演算し、そして、表7に従って各電圧
ベクトルの出力時間を定めることができる。Therefore, the motor rotation speed is detected and K
s can be calculated by Equation 11, and the output time of each voltage vector can be determined according to Table 7.
【0118】一方、モータ実トルクと指令値に偏差があ
る場合には、Ksを増減させ、すなわち、回転磁界の角
速度を加減速し、モータ回転角速度に追従させる必要が
ある。On the other hand, when there is a deviation between the actual motor torque and the command value, it is necessary to increase or decrease K s , that is, to accelerate or decelerate the angular velocity of the rotating magnetic field to follow the motor rotational angular velocity.
【0119】そのために、数11にモータ実トルクτと
指令値τ*との偏差Δτに比例した電圧を加算する(数
12参照)。Therefore, the voltage proportional to the deviation Δτ between the actual motor torque τ and the command value τ * is added to the equation 11 (see the equation 12).
【0120】[0120]
【数12】 [Equation 12]
【0121】ここで、Gは適当な比例ゲインである。
(4)回転角速度検出の方法:定常状態のモータ回転角
速度ωeは回転磁界の位相角φを時間微分することで求
めることができる。しかし、この方法には、トルクを急
変させた場合などの過渡時に回転磁界の回転角速度と回
転子の回転角速度は等しくならないという問題がある。Here, G is an appropriate proportional gain. (4) Rotational angular velocity detection method: The steady-state motor rotational angular velocity ω e can be obtained by time-differentiating the phase angle φ of the rotating magnetic field. However, this method has a problem that the rotational angular velocity of the rotating magnetic field and the rotational angular velocity of the rotor are not equal during a transition such as a sudden change in torque.
【0122】この問題を解決するには、「突極型ブラシ
レスDCモータのセンサレス位置推定法と安定性の検
討」、陳志謙ほか、平成10年電気学会産業応用部門全
国大会、pp179−182に示すように従来公知の回
転子位置角推定法により回転子位置角θeを演算し、こ
れを時間微分することで、過渡状態を含め回転角速度を
算出することができる。To solve this problem, "Sensorless position estimation method and stability of salient-pole brushless DC motor", Chen Zhi-Ken et al., 1998 Annual Meeting of the Japan Institute of Electrical Engineers, Industrial Application Division, pp. 179-182. In addition, by calculating the rotor position angle θ e by a conventionally known rotor position angle estimation method and differentiating this time, it is possible to calculate the rotational angular velocity including the transient state.
【0123】α−β固定子磁束は、d−q軸インダクタ
ンスLd、Lq、永久磁石の磁束Λにより、数13と書き
表すことができる。The α-β stator magnetic flux can be expressed by Equation 13 by the d-q axis inductances L d and L q and the magnetic flux Λ of the permanent magnet.
【0124】[0124]
【数13】 [Equation 13]
【0125】数13から数14の関係を得る。The relationships of Expressions 13 to 14 are obtained.
【0126】[0126]
【数14】 [Equation 14]
【0127】したがって、表により回転子位置角θeを
演算することができる。Therefore, the rotor position angle θ e can be calculated from the table.
【0128】[0128]
【表8】 [Table 8]
【0129】そして、得られた回転子位置角θeの時間
微分により回転子の回転角速度を得ることができる。Then, the rotational angular velocity of the rotor can be obtained by the time differentiation of the obtained rotor position angle θ e .
【0130】図2の構成のマイコンを採用することによ
り、上記の処理を行うことができる。By adopting the microcomputer having the configuration shown in FIG. 2, the above processing can be performed.
【0131】さらに説明する。Further description will be made.
【0132】前記AD変換部41は、マルチプレクサ
(図示せず)により3相モータ電流のうち、2相のモー
タ電流iu、iwと直流電圧Vdcとを制御処理のインター
バルT cに同期してデジタル値に変換してCPUコア4
aに供給する。The AD converter 41 is a multiplexer.
(Not shown) allows 2-phase motor current out of 3-phase motor current.
Current iu, IwAnd DC voltage VdcAnd the control processing interface
Bar T cCPU core 4
supply to a.
【0133】前記3相2相座標変換部43においては、
数1、およびiu+iv+iw=0の関係を用いて数15
の演算を行うことによりαβ軸電流iα(n)、i
β(n)を得ることができる。In the 3-phase / 2-phase coordinate conversion section 43,
Mathematical Expression 1 using Expression 1 and the relationship of i u + i v + i w = 0
By performing the calculation of αβ-axis current i α (n), i
β (n) can be obtained.
【0134】[0134]
【数15】 [Equation 15]
【0135】前記αβ磁束演算部46においては、数3
の固定子磁束演算がサンプル点nで行われた演算結果が
次サンプル点n+1で電圧に反映されることを勘案し
て、数16の演算を行ってn+1点でのαβ軸磁束λα
(n+1)、λβ(n+1)を得る。なお、電圧ベクト
ルは表5に従って2相電圧に変換する。In the αβ magnetic flux calculation section 46,
In consideration of the fact that the calculation result of the stator magnetic flux calculation is performed at the sampling point n is reflected in the voltage at the next sampling point n + 1, the calculation of Equation 16 is performed and the αβ-axis magnetic flux λ α at the n + 1 point is calculated.
(N + 1) and λ β (n + 1) are obtained. The voltage vector is converted into a two-phase voltage according to Table 5.
【0136】[0136]
【数16】 [Equation 16]
【0137】これにより、演算無駄時間が制御に与える
影響を無くすことができる。なお、モータの端子電圧が
上昇する高回転数域では数16中の巻線抵抗Rでの電圧
降下の項(R・iα、R・iβ)の磁束演算結果への寄
与度が小さく、これを零と扱っても構わない。With this, it is possible to eliminate the influence of the calculation dead time on the control. In the high rotation speed region where the terminal voltage of the motor increases, the contribution of the voltage drop terms (R · i α , R · i β ) in the winding resistance R in the equation 16 to the magnetic flux calculation result is small, This may be treated as zero.
【0138】前記固定子磁束演算部47においては、数
17の演算を行って固定子磁束の大きさ|λ|(n+
1)を得る。In the stator magnetic flux calculation unit 47, the calculation of equation 17 is performed to calculate the magnitude of the stator magnetic flux | λ | (n +
1) is obtained.
【0139】[0139]
【数17】 [Equation 17]
【0140】前記トルク演算部44においては、数18
の演算を行ってトルクτ(n)を得る。In the torque calculation section 44,
Is calculated to obtain the torque τ (n).
【0141】[0141]
【数18】 [Equation 18]
【0142】数18の演算においては、簡便に予測演算
が可能な磁束量についてのみサンプル点n+1での値を
用い、演算遅れの影響を低減している。In the calculation of the equation (18), the value at the sampling point n + 1 is used only for the magnetic flux amount for which the predictive calculation can be performed easily, and the influence of the calculation delay is reduced.
【0143】前記位相演算部49においては、表6に基
づいて位相角φ(n+1)、φ0(n+1)、および領
域番号を得て出力する。The phase calculator 49 obtains and outputs the phase angles φ (n + 1), φ 0 (n + 1) and the area number based on Table 6.
【0144】前記速度演算部50においては、回転子位
置角の演算に必要な諸量を数19により算出し、算出し
た諸量から表8に基づいて回転位置角θe(n)を演算
し、回転位置角θe(n)のサンプル点間の差分により
回転子の回転角速度ωe(n)を算出する(数20参
照)。In the speed calculator 50, various quantities necessary for the calculation of the rotor position angle are calculated by the equation 19, and the rotational position angle θ e (n) is calculated from the calculated quantities according to Table 8. , The rotational angular velocity ω e (n) of the rotor is calculated from the difference between the sample points of the rotational position angle θ e (n) (see Formula 20).
【0145】[0145]
【数19】 [Formula 19]
【0146】[0146]
【数20】 [Equation 20]
【0147】前記電圧ベクトル出力時間演算部51にお
いては、トルク偏差演算部45の出力、および磁束比較
部48の判定結果に応答して、表8に従ってKsを演算
するとともに、表7に基づいて各電圧ベクトルのパルス
幅を演算する。In the voltage vector output time calculation unit 51, in response to the output of the torque deviation calculation unit 45 and the determination result of the magnetic flux comparison unit 48, K s is calculated according to Table 8 and based on Table 7. The pulse width of each voltage vector is calculated.
【0148】演算された電圧ベクトル出力時間t6、
t2、t0に基づいて、各相トランジスタのオンオフ時間
を、表4に基づいて、3相PWMタイマ部42に設定す
る。この設定値に基づいて次サンプルn+1点からn+
2点の期間にトランジスタのオンオフ制御が行われる。The calculated voltage vector output time t 6 ,
Based on t 2 and t 0 , the on / off time of each phase transistor is set in the three-phase PWM timer unit 42 based on Table 4. Based on this set value, from the next sample n + 1 points to n +
On / off control of the transistor is performed during the period of two points.
【0149】CPUコア4aにおけるこれらの処理は、
割り込みタイマから設定した時間毎に出力される信号を
トリガとして、所定のインターバルTcで実行される。
すなわち、サンプル点nからサンプル点n+1までの経
過時間はTcとなる。These processes in the CPU core 4a are
It is executed at a predetermined interval T c , with a signal output from the interrupt timer at each set time as a trigger.
That is, the elapsed time from the sampling point n to the sampling point n + 1 is T c .
【0150】なお、機械系の時定数は電気系に比べ十分
に長いので、回転速度として数20のようにサンプル点
nの情報を採用しても演算無駄時間の影響は無視でき
る。また、得られた速度情報を適当な数にわたって移動
平均処理などの処理をした値を回転速度情報に用いるこ
ともできるし、速度の演算周期をインターバルTc以上
に設定することもできる。Since the time constant of the mechanical system is sufficiently longer than that of the electric system, the influence of the calculation dead time can be ignored even if the information of the sampling point n is adopted as the rotational speed as shown in the equation (20). Further, a value obtained by subjecting the obtained speed information to an appropriate number of processes such as a moving average process can be used as the rotation speed information, and the speed calculation cycle can be set to an interval T c or more.
【0151】また、磁気飽和により回転位置角演算値θ
e(n)に誤差が発生しても、サンプル点近傍で誤差ε
(n)がほぼ同じであると仮定すれば、数21となる。Further, due to magnetic saturation, the rotational position angle calculation value θ
Even if an error occurs in e (n), the error ε near the sampling point
Assuming that (n) is almost the same, the following equation 21 is obtained.
【0152】[0152]
【数21】 [Equation 21]
【0153】したがって、上記の実施態様では、回転子
の回転角速度ωeを演算する過程に、磁気飽和により数
20のq軸インダクタンスが変化し、回転位置角θ
e(n)の演算誤差が発生する従来公知の技術を取り入
れたにも拘わらず、本質的に磁気飽和の影響を受け難
い。Therefore, in the above embodiment, in the process of calculating the rotational angular velocity ω e of the rotor, the q-axis inductance of equation (20) changes due to magnetic saturation, and the rotational position angle θ
Despite the adoption of a conventionally known technique that causes a calculation error of e (n), it is essentially insusceptible to magnetic saturation.
【0154】次いで、図3、図4のフローチャートの処
理を説明する。Next, the processing of the flowcharts of FIGS. 3 and 4 will be described.
【0155】先ず、図3のフローチャートの処理を説明
する。First, the processing of the flowchart of FIG. 3 will be described.
【0156】ステップSP1において、磁束指令|λ|
*とトルク指令τ*とを入力し、ステップSP2におい
て、直流電圧Vdc(n)を入力し、ステップSP3にお
いて、2相分のモータ電流iu(n)、iw(n)を入力
する。At step SP1, the magnetic flux command | λ |
* And the torque command τ * are input, the DC voltage V dc (n) is input in step SP2, and the motor currents i u (n) and i w (n) for two phases are input in step SP3. .
【0157】そして、ステップSP4において、数15
により2相電流(αβ軸電流)に変換し、ステップSP
5において、表5により電圧ベクトルを2相電圧(αβ
軸電圧)に変換し、ステップSP6において、数16に
より固定子磁束を演算し、ステップ7において、数17
により固定子磁束の大きさを演算する。Then, at step SP4,
Is converted into a two-phase current (αβ axis current) by step SP
5, the voltage vector is converted into a two-phase voltage (αβ
(Axis voltage), in step SP6, the stator magnetic flux is calculated by the equation 16, and in step 7, the equation 17
The magnitude of the stator magnetic flux is calculated by.
【0158】次いで、ステップSP8において、表6に
より位相角φ(n+1)、φ0(n+1)、および領域
番号を演算し、ステップSP9において、数18により
トルクを演算し、ステップSP10において、回転角速
度ωe(n)を演算処理するサブルーチンを実行する。Then, in step SP8, the phase angles φ (n + 1), φ 0 (n + 1), and the region number are calculated from Table 6, the torque is calculated in step SP9 by the equation 18, and the rotational angular velocity is calculated in step SP10. A subroutine for calculating ω e (n) is executed.
【0159】その後、ステップSP11において、数1
2によりKsを演算し、ステップSP12において、表
7によりパルス幅を演算し、ステップSP13におい
て、表4に基づいて各相のパルス幅をPWMタイマへス
ケジューリングし、そのまま元の処理に戻る。Then, in step SP11, the number 1
2, K s is calculated in step 2, the pulse width is calculated in table 7 in step SP12, the pulse width of each phase is scheduled in the PWM timer in step SP13 based on table 4, and the process returns to the original processing.
【0160】次いで、図4のフローチャートを説明す
る。Next, the flowchart of FIG. 4 will be described.
【0161】ステップSP1において、数19の演算を
行って回転子位置角の演算に必要な諸量を算出し、ステ
ップSP2において、表8により回転子位置角θ
e(n)を算出し、ステップ3において、数20により
回転角速度ωe(n)を演算し、そのまま元の処理に戻
る。In step SP1, the calculation of the equation 19 is performed to calculate various amounts required for the calculation of the rotor position angle, and in step SP2, the rotor position angle θ is calculated according to Table 8.
e (n) is calculated, and in step 3, the rotational angular velocity ω e (n) is calculated by Expression 20, and the process directly returns to the original process.
【0162】ただし、回転角速度算出部として、従来公
知の他の回転位置角算出方法もしくは角速度演算方法を
実行するものを採用することが可能である。また、急加
減速を繰り返さない用途、例えば、圧縮機やポンプなど
の用途では、固定子磁束ベクトルの位相φのサンプル点
間の差分の演算を行って角速度を求め、この演算結果を
ローパスフィルタ処理し、回転角速度ωe(n)として
採用することも可能である。However, as the rotational angular velocity calculation unit, it is possible to employ a unit that executes another conventionally known rotational position angle calculation method or angular velocity calculation method. In applications where rapid acceleration / deceleration is not repeated, for example, in applications such as compressors and pumps, the angular velocity is calculated by calculating the difference between sample points of the phase φ of the stator magnetic flux vector, and the calculation result is low-pass filtered. However, it is also possible to adopt it as the rotational angular velocity ω e (n).
【0163】図2のマイコン、および図3、図4のフロ
ーチャートの処理を採用することにより得られるトルク
応答のシミュレーション結果を図8に示す。FIG. 8 shows the simulation result of the torque response obtained by adopting the microcomputer of FIG. 2 and the processing of the flow charts of FIGS.
【0164】時刻tRまでは指令値近傍で定常運転が行
われている。このとき、数12で演算されたKsの値
は、トルクの実際値と指令値との偏差が十分小さいた
め、数11により演算した値とほぼ一致する。数12で
算出したKsと、実際の磁束の大きさと指令磁束との偏
差とに応答して。表7により電圧ベクトル出力時間が決
定され、位相φにより定まる領域を基に表4から各相P
WMタイマに設定するパルス数を決定し、各PWMタイ
マにパルス幅を記憶している。その結果、演算中に2回
以上のスイッチングが行われ、トルクリプルを小さく制
御することができる。Until time t R , steady operation is performed near the command value. At this time, the value of K s calculated by Expression 12 is substantially the same as the value calculated by Expression 11 because the deviation between the actual torque value and the command value is sufficiently small. In response to K s calculated by Equation 12 and the deviation between the actual magnetic flux magnitude and the command magnetic flux. The voltage vector output time is determined from Table 7, and each phase P from Table 4 is determined based on the region determined by the phase φ.
The number of pulses set in the WM timer is determined, and the pulse width is stored in each PWM timer. As a result, the switching is performed twice or more during the calculation, and the torque ripple can be controlled to be small.
【0165】時刻tRで所定の偏差を越えるステップ状
のトルク指令を入力すると、S点で開始した演算がR点
までに完了し、PWMタイマのプリレジスタにその結果
が記憶される。そして、その記憶された結果はR点でプ
リレジスタからPWMタイマに転送され、インバータの
各トランジスタのスイッチング制御に反映される。When a stepwise torque command exceeding a predetermined deviation is input at time t R , the calculation started at point S is completed by point R and the result is stored in the pre-register of the PWM timer. Then, the stored result is transferred from the pre-register to the PWM timer at the point R and is reflected in the switching control of each transistor of the inverter.
【0166】指令と実トルクとの偏差が増加したので、
R点以降、数12に基づきKsが増加、実トルクは急速
に立ち上がる。Since the deviation between the command and the actual torque has increased,
After the R point, K s increases based on the equation 12, and the actual torque rises rapidly.
【0167】やがて、Q点で指令と実トルクとの偏差が
小さくなると、数12で算出したKsは数11に基づき
演算された値とほぼ等しくなり、1サンプル遅れのP点
以降、定常運転に移る。When the deviation between the command and the actual torque becomes small at point Q, Ks calculated by equation (12) becomes substantially equal to the value calculated based on equation (11). Move.
【0168】なお、以上には、交流モータ4を正転させ
る場合について説明したが、回転磁界を逆回転させる電
圧ベクトルを追加することによって、正逆回転に対応さ
せることもできる。Although the case where the AC motor 4 is normally rotated has been described above, it is also possible to cope with the normal and reverse rotation by adding a voltage vector for reversely rotating the rotating magnetic field.
【0169】[0169]
【発明の効果】請求項1の発明は、制御演算時間の間に
おいても電圧ベクトルの切り替えを行うことができ、零
ベクトル出力平均時間を短縮することができ、ひいて
は、インバータ最大出力電圧の低下を防止することがで
き、しかも、トルクリプルを抑制することができるとと
もに、スイッチング周期を短縮して、高速スイッチング
トランジスタの性能を十分に活かすことができるという
特有の効果を奏する。According to the first aspect of the present invention, the voltage vector can be switched even during the control calculation time, the zero vector output averaging time can be shortened, and eventually the inverter maximum output voltage can be reduced. It is possible to prevent it, and further, it is possible to suppress the torque ripple, shorten the switching cycle, and bring out the unique effect that the performance of the high-speed switching transistor can be fully utilized.
【0170】請求項2の発明は、α−β固定子磁束ベク
トルの大きさが指令値にある程度追従している場合に、
請求項1と同様の効果を奏する。According to the invention of claim 2, when the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector follows the command value to some extent,
The same effect as that of claim 1 is achieved.
【0171】請求項3の発明は、α−β固定子磁束ベク
トルの大きさが指令値にあまり追従していない場合であ
っても、請求項1と同様の効果を奏する。The invention of claim 3 has the same effect as that of claim 1 even when the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector does not follow the command value so much.
【0172】請求項4の発明は、請求項2と同様の効果
を奏する。The invention of claim 4 has the same effect as that of claim 2.
【0173】請求項5の発明は、請求項3と同様の効果
を奏する。The invention of claim 5 has the same effect as that of claim 3.
【0174】請求項6の発明は、請求項4または請求項
5と同様の効果を奏する。The invention of claim 6 has the same effect as that of claim 4 or claim 5.
【0175】請求項7の発明は、請求項4または請求項
5と同様の効果を奏する。The invention of claim 7 has the same effect as that of claim 4 or claim 5.
【0176】請求項8の発明は、制御演算時間の間にお
いても電圧ベクトルの切り替えを行うことができ、零ベ
クトル出力平均時間を短縮することができ、ひいては、
インバータ最大出力電圧の低下を防止することができ、
しかも、トルクリプルを抑制することができるととも
に、スイッチング周期を短縮して、高速スイッチングト
ランジスタの性能を十分に活かすことができるという特
有の効果を奏する。According to the eighth aspect of the present invention, the voltage vector can be switched even during the control calculation time, and the zero vector output average time can be shortened.
It is possible to prevent the inverter maximum output voltage from decreasing.
Moreover, torque ripple can be suppressed, and the switching cycle can be shortened, so that the performance of the high-speed switching transistor can be fully utilized, which is a unique effect.
【0177】請求項9の発明は、α−β固定子磁束ベク
トルの大きさが指令値にある程度追従している場合に、
請求項8と同様の効果を奏する。According to a ninth aspect of the invention, when the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector follows the command value to some extent,
An effect similar to that of claim 8 is achieved.
【0178】請求項10の発明は、α−β固定子磁束ベ
クトルの大きさが指令値にあまり追従していない場合で
あっても、請求項8と同様の効果を奏する。The invention of claim 10 has the same effect as that of claim 8 even when the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector does not follow the command value so much.
【0179】請求項11の発明は、請求項9と同様の効
果を奏する。The invention of claim 11 has the same effect as that of claim 9.
【0180】請求項12の発明は、請求項10と同様の
効果を奏する。The invention of claim 12 has the same effect as that of claim 10.
【0181】請求項13の発明は、請求項11または請
求項12と同様の効果を奏する。The invention of claim 13 has the same effect as that of claim 11 or claim 12.
【0182】請求項14の発明は、請求項11または請
求項12と同様の効果を奏する。The invention of claim 14 has the same effect as that of claim 11 or claim 12.
【図1】この発明のインバータ制御方法またはインバー
タ制御装置により制御されるインバータを用いて交流モ
ータを駆動する交流モータ駆動システムの構成を示す概
略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an AC motor drive system that drives an AC motor using an inverter controlled by an inverter control method or an inverter control device of the present invention.
【図2】マイコンの内部処理構成を示すブロック図であ
る。FIG. 2 is a block diagram showing an internal processing configuration of a microcomputer.
【図3】マイコンの処理を説明するフローチャートであ
る。FIG. 3 is a flowchart illustrating processing of a microcomputer.
【図4】図3のフローチャートのステップSP10の処
理を詳細に説明するフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating in detail the processing of step SP10 of the flowchart of FIG.
【図5】領域IIについて3種の電圧ベクトルにより得
られる磁束軌跡(電圧ベクトル時間積)を微小区間で拡
大して示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a magnetic flux locus (voltage vector time product) obtained by three types of voltage vectors in a region II in an enlarged manner in a minute section.
【図6】電圧ベクトル出力のパターンを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a pattern of voltage vector output.
【図7】領域IIについて2種の電圧ベクトルにより得
られる磁束軌跡(電圧ベクトル時間積)を微小区間で拡
大して示す図である。FIG. 7 is an enlarged view showing a magnetic flux locus (voltage vector time product) obtained by two types of voltage vectors in a region II in a minute section.
【図8】図2のマイコン、および図3、図4のフローチ
ャートの処理を採用することにより得られるトルク応答
のシミュレーション結果を示す図である。8 is a diagram showing a simulation result of torque response obtained by adopting the microcomputer of FIG. 2 and the processes of the flowcharts of FIGS.
【図9】3相座標と2相座標との位相関係、および2相
座標上で捉えたモータモデルを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a phase relationship between three-phase coordinates and two-phase coordinates and a motor model captured on the two-phase coordinates.
【図10】電圧形インバータの構成を示す電気回路図で
ある。FIG. 10 is an electric circuit diagram showing the configuration of a voltage source inverter.
【図11】2相座標上の電圧ベクトルを示す図である。FIG. 11 is a diagram showing voltage vectors on two-phase coordinates.
【図12】各電圧ベクトルによる磁束変化方向を示す図
である。FIG. 12 is a diagram showing a magnetic flux change direction depending on each voltage vector.
【図13】α−β固定子磁束ベクトルの大きさ並びに、
トルクをヒステリシスコンパレータにより比較し、その
出力に応答してインバータをスイッチング制御した時の
磁束軌跡、および領域IIの電圧ベクトル、トルク変化
を示す図である。FIG. 13 shows the magnitude of an α-β stator magnetic flux vector and
FIG. 7 is a diagram showing a magnetic flux locus, a voltage vector in a region II, and a change in torque when the torque is compared by a hysteresis comparator and the inverter is switching-controlled in response to the output.
【図14】従来の直接トルク制御システムのブロック構
成、磁束ヒステリシスコンパレータの特性、およびトル
クヒステリシスコンパレータの特性を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a block configuration of a conventional direct torque control system, characteristics of a magnetic flux hysteresis comparator, and characteristics of a torque hysteresis comparator.
【図15】制御演算時間の変化に伴うトルクリプルの変
化を説明する図である。FIG. 15 is a diagram for explaining changes in torque ripple with changes in control calculation time.
2 3相インバータ 3 交流モータ 45 トルク偏差演算部 48 磁束比較部 51 電圧ベクトル出力時間演算部 2 3 phase inverter 3 AC motor 45 Torque deviation calculation unit 48 Magnetic flux comparison unit 51 Voltage vector output time calculator
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H576 BB02 BB04 BB06 BB09 CC01 DD02 DD04 DD07 DD09 EE01 EE14 EE15 EE16 GG04 HB02 JJ03 JJ06 JJ14 JJ17 JJ18 JJ22 LL13 LL22 LL24 LL34 LL39 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F term (reference) 5H576 BB02 BB04 BB06 BB09 CC01 DD02 DD04 DD07 DD09 EE01 EE14 EE15 EE16 GG04 HB02 JJ03 JJ06 JJ14 JJ17 JJ18 JJ22 LL13 LL22 LL24 LL34 LL39
Claims (14)
タ(3)の線電流および端子電圧を検出し、これらの検
出値をモータ固定子の所定の方向に固定された2軸が直
交する座標(α−β座標)に変換すると共に、変換され
たα−β電流、α−β電圧によりモータトルクおよびα
−β固定子磁束ベクトルを演算し、これらの演算結果と
対応する指令値により電圧ベクトルを選択し、前記イン
バータ(2)の各トランジスタをスイッチング制御する
インバータ制御方法において、 所定のインターバルTc毎に前記処理を行い、α−β固
定子磁束ベクトルのα−β座標上に設けた基準ラインと
の成す角φに基づいて2種以上の電圧ベクトルを選択す
るとともに、選択した各電圧ベクトルを出力する時間を
交流モータのトルク演算結果と対応する指令値の偏差並
びにα−β固定子磁束ベクトルの回転角速度もしくは、
モータ回転子の回転角速度に基づいて演算し、電圧ベク
トルの選択結果、および出力時間演算結果に基づき、イ
ンバータ(2)の各トランジスタのオンオフ制御を行う
PWMタイマにパルス幅を記憶し、前記インターバルT
c期間中に2回以上のスイッチング動作を行うことを特
徴とするインバータ制御方法。1. Coordinates in which two axes orthogonal to each other are detected by detecting a line current and a terminal voltage of an AC motor (3) connected to an inverter (2) and fixing these detected values in a predetermined direction of a motor stator. (Α-β coordinate) and at the same time, the converted α-β current and α-β voltage cause the motor torque and α
In the inverter control method for calculating the -β stator magnetic flux vector, selecting the voltage vector according to the command value corresponding to these calculation results, and switching controlling each transistor of the inverter (2), at every predetermined interval T c . The above process is performed to select two or more types of voltage vectors based on the angle φ formed between the α-β stator magnetic flux vector and the reference line provided on the α-β coordinates, and output each selected voltage vector. The time is the deviation of the command value corresponding to the torque calculation result of the AC motor and the rotation angular velocity of the α-β stator magnetic flux vector, or
A pulse width is stored in a PWM timer that performs an on-off control of each transistor of the inverter (2) based on the calculation result of the voltage vector and the output time calculation result based on the rotation angular velocity of the motor rotor, and the interval T
An inverter control method characterized in that switching operation is performed twice or more during a period c .
応する指令値の偏差を演算し、この演算結果が所定の範
囲内にあることに応答して、α−β固定子磁束ベクトル
のα−β座標上に設けた基準ラインとの成す角φに基づ
いて3種の電圧ベクトルを選択し、各電圧ベクトルの出
力時間配分を演算する請求項1に記載のインバータ制御
方法。2. The deviation of the command value corresponding to the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector is calculated, and in response to the result of the calculation being within a predetermined range, the α-β stator magnetic flux vector α The inverter control method according to claim 1, wherein three types of voltage vectors are selected based on an angle φ formed with a reference line provided on the −β coordinate, and output time distribution of each voltage vector is calculated.
応する指令値の偏差を演算し、この演算結果が所定の範
囲外にあることに応答して、所定のインターバルTc毎
にα−β固定子磁束ベクトルのα−β座標上に設けた基
準ラインとの成す角φに基づいて2種の電圧ベクトルを
選択し、各電圧ベクトルの出力時間配分を演算する請求
項1に記載のインバータ制御方法。3. A deviation of a command value corresponding to the magnitude of an α-β stator magnetic flux vector is calculated, and in response to the result of this calculation being outside a predetermined range, α- at every predetermined interval T c. The inverter according to claim 1, wherein two kinds of voltage vectors are selected based on an angle φ formed between a β stator magnetic flux vector and a reference line provided on the α-β coordinate, and an output time distribution of each voltage vector is calculated. Control method.
二の電圧ベクトルの出力時間t2、第三の電圧ベクトル
の出力時間t0のそれぞれを、α−β固定子磁束ベクト
ルのα−β座標上に設けた基準ラインとの成す角φから
算出される0°から60°以内を変化する位相角φ0お
よび、トルク演算結果と対応する指令値の偏差並びにα
−β固定子磁束ベクトルの回転角速度もしくは、モータ
回転子の回転角速度に基づいて定まる数Ksを用いて、 t6/Tc=Ks・sin(π/3−φ0) t2/Tc=Ks・sin φ0 t0/Tc=1−t6/Tc−t2/Tc により演算する請求項2に記載のインバータ制御方法。4. The output time t 6 of the first voltage vector, the output time t 2 of the second voltage vector, and the output time t 0 of the third voltage vector are respectively defined as α-β of the α-β stator magnetic flux vector. -Phase angle φ 0 changing within 0 ° to 60 ° calculated from the angle φ formed with the reference line provided on the β coordinate, and the deviation of the command value corresponding to the torque calculation result and α
Using the number K s determined based on the rotational angular velocity of the −β stator magnetic flux vector or the rotational angular velocity of the motor rotor, t 6 / T c = K s · sin (π / 3−φ 0 ) t 2 / T The inverter control method according to claim 2, wherein the calculation is performed by c = K s · sin φ 0 t 0 / T c = 1−t 6 / T c −t 2 / T c .
応する指令値に比べ小さいことに応答して、第一の電圧
ベクトルの出力時間t6、第三の電圧ベクトルの出力時
間t0のそれぞれを、α−β固定子磁束ベクトルのα−
β座標上に設けた基準ラインとの成す角φから算出され
る0°から60°以内を変化する位相角φ 0および、ト
ルク演算結果と対応する指令値の偏差並びにα−β固定
子磁束ベクトルの回転角速度もしくは、モータ回転子の
回転角速度に基づいて定まる数Ksを用いて、 t6/Tc=31/2/2・Ks/cosφ0 t0/Tc=1−t6/Tc により演算し、α−β固定子磁束ベクトルの大きさが対
応する指令値に比べ大きいことに応答して、第二の電圧
ベクトルの出力時間t2、第三の電圧ベクトルの出力時
間t0のそれぞれを、 t2/Tc=31/2/2・Ks/cos(π/3−φ0) t0/Tc=1−t2/Tc により演算する請求項3に記載のインバータ制御方法。5. The magnitudes of the α-β stator magnetic flux vectors are paired.
In response to being smaller than the corresponding command value, the first voltage
Vector output time t6, When outputting the third voltage vector
Interval t0Of the α-β stator flux vector α-
Calculated from the angle φ formed with the reference line provided on the β coordinate
Phase angle φ that varies from 0 ° to 60 ° 0And
Deviation of command value corresponding to Luke calculation result and α-β fixed
Rotational angular velocity of the child magnetic flux vector or of the motor rotor
Number K determined based on the angular velocity of rotationsUsing, t6/ Tc= 31/2/ 2 · Ks/ Cos φ0 t0/ Tc= 1-t6/ Tc And the magnitude of the α-β stator flux vector is calculated as
In response to a larger value than the corresponding command value, the second voltage
Vector output time t2, When outputting the third voltage vector
Interval t0Each of t2/ Tc= 31/2/ 2 · Ks/ Cos (π / 3-φ0) t0/ Tc= 1-t2/ Tc The inverter control method according to claim 3, which is calculated by
−β固定子磁束ベクトルのα−β座標上に設けた基準ラ
インとの成す角φを基に、前記インターバルTc以上の
所定の期間のα−β固定子磁束ベクトルの平均回転角速
度ωを算出すると共に、α−β固定子磁束ベクトルの大
きさ|λ|、トルク演算結果と対応する指令値の偏差△
τ、インバータの直流電圧Vdcにより前記数Ksを、 Ks=(21/2・|λ|・ω+G・△τ)/Vdc により演算する請求項4または請求項5に記載のインバ
ータ制御方法。6. α calculated at each predetermined interval T c
The average rotational angular velocity ω of the α-β stator magnetic flux vector during a predetermined period of the interval T c or more is calculated based on the angle φ formed between the −β stator magnetic flux vector and the reference line provided on the α-β coordinate. In addition, the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector | λ | and the deviation of the command value corresponding to the torque calculation result Δ
6. The inverter according to claim 4, wherein the number K s is calculated by K s = (2 1/2 · | λ | · ω + G · Δτ) / V dc by τ and the DC voltage V dc of the inverter. Control method.
−β固定子磁束ベクトル並びにα−β電流に基づき算出
される回転子位置角を基に、前記インターバルT c以上
の所定の期間の回転子位置角の平均回転角速度ωeを算
出すると共に、α−β固定子磁束ベクトルの大きさ|λ
|、トルク演算結果と対応する指令値の偏差△τ、イン
バータの直流電圧Vdc、比例ゲインGにより前記数Ks
を、 Ks=(21/2・|λ|・ωe+G・△τ)/Vdc により演算する請求項4または請求項5に記載のインバ
ータ制御方法。7. The predetermined interval TcΑ calculated for each
Calculated based on −β stator flux vector and α-β current
The interval T based on the rotor position angle cthat's all
Average rotational angular velocity ω of the rotor position angle during a predetermined period ofeCalculate
And the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector | λ
│, the deviation of the command value corresponding to the torque calculation result Δτ,
DC voltage V of the burnerdc, The above number K by proportional gain Gs
To Ks= (21/2・ | λ | ・ ωe+ G ・ △ τ) / Vdc Inverter according to claim 4 or claim 5, which is calculated by
Data control method.
タ(3)の線電流および端子電圧を検出し、これらの検
出値をモータ固定子の所定の方向に固定された2軸が直
交する座標(α−β座標)に変換すると共に、変換され
たα−β電流、α−β電圧によりモータトルクおよびα
−β固定子磁束ベクトルを演算し、これらの演算結果と
対応する指令値により電圧ベクトルを選択し、前記イン
バータ(2)の各トランジスタをスイッチング制御する
インバータ制御装置において、 所定のインターバルTc毎に前記処理を行い、α−β固
定子磁束ベクトルのα−β座標上に設けた基準ラインと
の成す角φに基づいて2種以上の電圧ベクトルを選択す
るとともに、選択した各電圧ベクトルを出力する時間を
交流モータのトルク演算結果と対応する指令値の偏差並
びにα−β固定子磁束ベクトルの回転角速度もしくは、
モータ回転子の回転角速度に基づいて演算する電圧ベク
トル演算手段と、電圧ベクトルの選択結果、および出力
時間演算結果に基づき、インバータ(2)の各トランジ
スタのオンオフ制御を行うPWMタイマにパルス幅を記
憶し、前記インターバルTc期間中に2回以上のスイッ
チング動作を行わせるスイッチング制御手段とを含むこ
とを特徴とするインバータ制御装置。8. Coordinates in which two axes orthogonal to each other are detected by detecting a line current and a terminal voltage of an AC motor (3) connected to an inverter (2) and fixing these detected values in a predetermined direction of a motor stator. (Α-β coordinate) and at the same time, the converted α-β current and α-β voltage cause the motor torque and α
In an inverter control device that calculates a -β stator magnetic flux vector, selects a voltage vector according to a command value corresponding to these calculation results, and controls switching of each transistor of the inverter (2) at predetermined intervals T c . The above process is performed to select two or more types of voltage vectors based on the angle φ formed between the α-β stator magnetic flux vector and the reference line provided on the α-β coordinates, and output each selected voltage vector. The time is the deviation of the command value corresponding to the torque calculation result of the AC motor and the rotation angular velocity of the α-β stator magnetic flux vector, or
The pulse width is stored in the voltage vector calculation means that calculates based on the rotation angular velocity of the motor rotor, and in the PWM timer that performs on / off control of each transistor of the inverter (2) based on the selection result of the voltage vector and the output time calculation result. However, the inverter control device includes switching control means for performing the switching operation twice or more during the interval T c .
定子磁束ベクトルの大きさと対応する指令値の偏差を演
算し、この演算結果が所定の範囲内にあることに応答し
て、α−β固定子磁束ベクトルのα−β座標上に設けた
基準ラインとの成す角φに基づいて3種の電圧ベクトル
を選択し、各電圧ベクトルの出力時間配分を演算するも
のである請求項8に記載のインバータ制御装置。9. The voltage vector calculation means calculates a deviation of a command value corresponding to the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector, and in response to the calculation result being within a predetermined range, α- 9. The method according to claim 8, wherein three types of voltage vectors are selected based on the angle φ formed by the β stator magnetic flux vector and the reference line provided on the α-β coordinate, and the output time distribution of each voltage vector is calculated. The described inverter control device.
固定子磁束ベクトルの大きさと対応する指令値の偏差を
演算し、この演算結果が所定の範囲外にあることに応答
して、所定のインターバルTc毎にα−β固定子磁束ベ
クトルのα−β座標上に設けた基準ラインとの成す角φ
に基づいて2種の電圧ベクトルを選択し、各電圧ベクト
ルの出力時間配分を演算するものである請求項8に記載
のインバータ制御装置。10. The voltage vector calculation means is α-β
The deviation of the command value corresponding to the magnitude of the stator magnetic flux vector is calculated, and in response to the result of the calculation being outside the predetermined range, the α−β of the stator magnetic flux vector α− at each predetermined interval T c. Angle φ formed with the reference line on the β coordinate
9. The inverter control device according to claim 8, wherein two types of voltage vectors are selected based on the above, and the output time distribution of each voltage vector is calculated.
電圧ベクトルの出力時間t6、第二の電圧ベクトルの出
力時間t2、第三の電圧ベクトルの出力時間t0のそれぞ
れを、α−β固定子磁束ベクトルのα−β座標上に設け
た基準ラインとの成す角φから算出される0°から60
°以内を変化する位相角φ0および、トルク演算結果と
対応する指令値の偏差並びにα−β固定子磁束ベクトル
の回転角速度もしくは、モータ回転子の回転角速度に基
づいて定まる数Ksを用いて、 t6/Tc=Ks・sin(π/3−φ0) t2/Tc=Ks・sin φ0 t0/Tc=1−t6/Tc−t2/Tc により演算するものである請求項9に記載のインバータ
制御装置。11. The voltage vector calculation means sets the output time t 6 of the first voltage vector, the output time t 2 of the second voltage vector, and the output time t 0 of the third voltage vector to α− 0 to 60 calculated from the angle φ formed between the β stator magnetic flux vector and the reference line provided on the α-β coordinate
Using the phase angle φ 0 that changes within °, the deviation of the command value corresponding to the torque calculation result, the rotational angular velocity of the α-β stator magnetic flux vector, or the number K s determined based on the rotational angular velocity of the motor rotor, , T 6 / T c = K s · sin (π / 3−φ 0 ) t 2 / T c = K s · sin φ 0 t 0 / T c = 1-t 6 / T c −t 2 / T c The inverter control device according to claim 9, which is calculated by the following.
固定子磁束ベクトルの大きさが対応する指令値に比べ小
さいことに応答して、第一の電圧ベクトルの出力時間t
6、第三の電圧ベクトルの出力時間t0のそれぞれを、α
−β固定子磁束ベクトルのα−β座標上に設けた基準ラ
インとの成す角φから算出される0°から60°以内を
変化する位相角φ0および、トルク演算結果と対応する
指令値の偏差並びにα−β固定子磁束ベクトルの回転角
速度もしくは、モータ回転子の回転角速度に基づいて定
まる数Ksを用いて、 t6/Tc=31/2/2・Ks/cosφ0 t0/Tc=1−t6/Tc により演算し、α−β固定子磁束ベクトルの大きさが対
応する指令値に比べ大きいことに応答して、第二の電圧
ベクトルの出力時間t2、第三の電圧ベクトルの出力時
間t0のそれぞれを、 t2/Tc=31/2/2・Ks/cos(π/3−φ0) t0/Tc=1−t2/Tc により演算するものである請求項10に記載のインバー
タ制御装置。12. The voltage vector calculation means is α-β.
In response to the magnitude of the stator magnetic flux vector being smaller than the corresponding command value, the output time t of the first voltage vector
6 , the output time t 0 of the third voltage vector, α
-Β The phase angle φ 0 that changes within 60 ° from 0 ° calculated from the angle φ formed with the reference line provided on the α-β coordinates of the stator magnetic flux vector, and the command value corresponding to the torque calculation result Using the deviation and the rotational angular velocity of the α-β stator magnetic flux vector or the number K s determined based on the rotational angular velocity of the motor rotor, t 6 / T c = 3 1/2 / 2 · K s / cos φ 0 t 0 / T c = 1-t 6 / T c, and in response to the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector being larger than the corresponding command value, the output time t 2 of the second voltage vector , The output time t 0 of the third voltage vector is t 2 / T c = 3 1/2 / 2 · K s / cos (π / 3−φ 0 ) t 0 / T c = 1-t 2 The inverter control device according to claim 10, which is operated by / T c .
ンターバルTc毎に演算されたα−β固定子磁束ベクト
ルのα−β座標上に設けた基準ラインとの成す角φを基
に、前記インターバルTc以上の所定の期間のα−β固
定子磁束ベクトルの平均回転角速度ωを算出すると共
に、α−β固定子磁束ベクトルの大きさ|λ|、トルク
演算結果と対応する指令値の偏差△τ、インバータの直
流電圧Vdcにより前記数Ksを、 Ks=(21/2・|λ|・ω+G・△τ)/Vdc により演算するものである請求項11または請求項12
に記載のインバータ制御装置。13. The voltage vector calculation means, based on an angle φ formed by a reference line provided on the α-β coordinates of the α-β stator magnetic flux vector calculated at predetermined intervals T c , based on the interval φ. The average rotational angular velocity ω of the α-β stator magnetic flux vector for a predetermined period of T c or more is calculated, and the magnitude of the α-β stator magnetic flux vector | λ | and the deviation Δ of the torque calculation result and the corresponding command value Δ. 13. The number K s is calculated by K s = (2 1/2 · | λ | · ω + G · Δτ) / V dc with τ and the DC voltage V dc of the inverter.
Inverter control device according to.
ンターバルTc毎に演算されたα−β固定子磁束ベクト
ル並びにα−β電流に基づき算出される回転子位置角を
基に、前記インターバルTc以上の所定の期間の回転子
位置角の平均回転角速度ωeを算出すると共に、α−β
固定子磁束ベクトルの大きさ|λ|、トルク演算結果と
対応する指令値の偏差△τ、インバータの直流電圧
Vdc、比例ゲインGにより前記数Ksを、 Ks=(21/2・|λ|・ωe+G・△τ)/Vdc により演算するものである請求項11または請求項12
に記載のインバータ制御装置。14. The voltage vector calculation means, based on the α-β stator magnetic flux vector calculated at predetermined intervals T c and the rotor position angle calculated based on the α-β current, the interval T c. The average rotational angular velocity ω e of the rotor position angle during the above predetermined period is calculated, and α-β
The magnitude of the stator flux vector | lambda |, the deviation of the torque calculation result as the corresponding command value △ tau, the DC voltage V dc of the inverter, the number of K s by a proportional gain G, K s = (2 1/2 · 13. The calculation according to | λ | · ω e + G · Δτ) / V dc.
Inverter control device according to.
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