[go: up one dir, main page]

JP2010088262A - Apparatus for estimating phase current in motor - Google Patents

Apparatus for estimating phase current in motor Download PDF

Info

Publication number
JP2010088262A
JP2010088262A JP2008257358A JP2008257358A JP2010088262A JP 2010088262 A JP2010088262 A JP 2010088262A JP 2008257358 A JP2008257358 A JP 2008257358A JP 2008257358 A JP2008257358 A JP 2008257358A JP 2010088262 A JP2010088262 A JP 2010088262A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
phase
phase current
current value
timing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008257358A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiko Akiyama
雅彦 秋山
Hiroomi Nemoto
浩臣 根本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2008257358A priority Critical patent/JP2010088262A/en
Publication of JP2010088262A publication Critical patent/JP2010088262A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract


【課題】相電流の推定精度を向上させる。
【解決手段】電動機の相電流推定装置10の相電流推定部23は、2相の相電流毎に対して、搬送波信号の1周期中での最大値または最小値のキャリア頂点に対して対称な電圧パターン内のそれぞれにおいて、相電流の各1点のタイミングでの電流値を推定しており、推定された各1点からなる2点のタイミングでの電流値を含む1次式を2相の相電流毎に算出する演算式算出部23aと、1次式に基づいて、搬送波信号の1周期中での任意のタイミングでの相電流の電流値を2相の相電流毎に算出する電流値算出部23bと、電流値算出部23bにより算出された2相の相電流毎の電流値に基づき、他の1相の相電流の電流値を算出する相電流算出部23cとを備える。
【選択図】図1

A phase current estimation accuracy is improved.
A phase current estimator 23 of a motor phase current estimator 10 is symmetric with respect to a maximum or minimum carrier vertex in one cycle of a carrier signal for each phase current of two phases. In each of the voltage patterns, the current value at the timing of each one point of the phase current is estimated, and a primary expression including the current value at the timing of two points composed of each estimated one point is expressed as the two-phase Current value for calculating the current value of the phase current at any timing in one cycle of the carrier wave signal for each phase current based on the arithmetic expression calculation unit 23a that calculates for each phase current and the primary expression A calculation unit 23b and a phase current calculation unit 23c that calculates a current value of another one-phase phase current based on the current value for each of the two-phase phase currents calculated by the current value calculation unit 23b.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、電動機の相電流推定装置に関する。   The present invention relates to a phase current estimation device for an electric motor.

従来、例えば直流電流を3相交流電流に変換する際に、3対のトランジスタによる6つの相異なるゲート状態が変遷する過程で、各搬送波周期の2つの異なる区間でそれぞれ異なる位相の2つの電流値を単一の直流電流センサにより検出し、3相電流の総和が常にゼロに等しいと仮定して、これら2つの電流値から他の位相の電流値を算出する電流検出方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許第2563226号公報
Conventionally, for example, when a DC current is converted into a three-phase AC current, two current values having different phases in two different sections of each carrier cycle in the process of changing six different gate states by three pairs of transistors. Is detected by a single DC current sensor, and a current detection method is known in which the current value of the other phase is calculated from these two current values, assuming that the sum of the three-phase currents is always equal to zero ( For example, see Patent Document 1).
Japanese Patent No. 2563226

ところで、上記従来技術に係る電流検出方法において、単一の直流電流センサにより検出される2相分の相電流値の検出タイミングは同一ではないことから、この直流電流センサから出力される2つの電流値に対して、3相電流の総和がゼロに等しいとする仮定を適用すると、推定される他の1相の相電流値の誤差が増大してしまうという問題が生じる。
また、上記従来技術に係る電流検出方法においては、各相電流値の検出タイミングは、例えば三角波などの搬送波の頂点とはならないことから、各相電流値の検出タイミングを搬送波の頂点として搬送波に同期した制御をおこなう通常のモータ制御では、制御に不具合が生じてしまう虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、相電流の推定精度を向上させることが可能な電動機の相電流推定装置を提供することを目的とする。
By the way, in the current detection method according to the above-described prior art, the detection timings of the phase current values for two phases detected by a single DC current sensor are not the same. When the assumption that the sum of the three-phase currents is equal to zero is applied to the value, an error in the estimated phase current value of the other one phase increases.
In addition, in the current detection method according to the above-described prior art, the detection timing of each phase current value does not become the peak of a carrier wave such as a triangular wave, for example. Therefore, the detection timing of each phase current value is synchronized with the carrier wave as the peak of the carrier wave. In normal motor control in which the above control is performed, there is a possibility that a malfunction may occur in the control.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a phase current estimation device for an electric motor capable of improving the estimation accuracy of a phase current.

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第1態様に係る電動機の相電流推定装置は、パルス幅変調信号により3相交流の電動機(例えば、実施の形態でのモータ11)への通電を順次転流させるインバータ(例えば、実施の形態でのインバータ13)と、前記パルス幅変調信号を搬送波信号により生成するパルス幅変調信号生成手段(例えば、実施の形態でのPWM信号生成部25)と、前記インバータの直流側電流を検出する直流側電流センサ(例えば、実施の形態での直流側電流センサ31)と、前記直流側電流センサにより検出された前記直流側電流に基づいて相電流を推定する相電流推定手段(例えば、実施の形態での相電流推定部23)とを備え、前記相電流推定手段は、前記搬送波信号の1周期中での最大値または最小値のキャリア頂点に対して対称な電圧パターン内のそれぞれにおいて、前記相電流の各1点のタイミングでの電流値を推定しており、前記相電流推定手段により推定された前記各1点からなる2点のタイミングでの前記電流値を含む1次式を算出する演算式算出手段(例えば、実施の形態での演算式算出部23a)と、前記1次式に基づいて、前記搬送波信号の1周期中での任意のタイミングでの前記相電流の電流値を算出する電流値算出手段(例えば、実施の形態での電流値算出部23b)とを備える。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a phase current estimation apparatus for an electric motor according to a first aspect of the present invention uses a three-phase AC electric motor (for example, the motor 11 in the embodiment) by a pulse width modulation signal. ), Which sequentially commutates energization to the current (), for example, the inverter 13 in the embodiment, and pulse width modulation signal generation means (for example, the PWM signal in the embodiment) that generates the pulse width modulation signal from a carrier wave signal. Generator 25), a DC-side current sensor (for example, DC-side current sensor 31 in the embodiment) that detects a DC-side current of the inverter, and the DC-side current detected by the DC-side current sensor. Phase current estimating means (for example, the phase current estimating unit 23 in the embodiment) for estimating the phase current, and the phase current estimating means has a maximum value in one cycle of the carrier wave signal. Estimates the current value at the timing of each point of the phase current in each voltage pattern symmetric with respect to the carrier peak of the minimum value, and each point estimated by the phase current estimating means An arithmetic expression calculating means (for example, an arithmetic expression calculating unit 23a in the embodiment) for calculating a linear expression including the current value at the timing of two points, and the carrier signal based on the primary expression Current value calculation means (for example, a current value calculation unit 23b in the embodiment) for calculating a current value of the phase current at an arbitrary timing in one cycle.

さらに、本発明の第2態様に係る電動機の相電流推定装置では、前記相電流推定手段は、3相の前記相電流のうち2相の前記相電流毎に対して前記2点のタイミングでの前記電流値を推定しており、前記演算式算出手段は、前記2相の前記相電流毎に対して前記2点のタイミングでの前記電流値を含む前記1次式を算出しており、前記電流値算出手段は、前記2相の前記相電流毎に対して前記搬送波信号の1周期中での任意のタイミングでの前記相電流の電流値を算出しており、前記電流値算出手段により算出された前記2相の前記相電流毎の電流値に基づき、前記3相の前記相電流のうち他の前記相電流の電流値を算出する相電流算出手段(例えば、実施の形態での相電流算出部23c)を備える。   Furthermore, in the phase current estimation device for an electric motor according to the second aspect of the present invention, the phase current estimation unit is configured to perform the timing at the two points with respect to each of the two phase currents out of the three phase currents. The current value is estimated, and the arithmetic expression calculating means calculates the primary expression including the current value at the timing of the two points for each of the phase currents of the two phases, The current value calculation means calculates the current value of the phase current at an arbitrary timing in one cycle of the carrier signal for each of the phase currents of the two phases, and is calculated by the current value calculation means Based on the current value for each phase current of the two phases, phase current calculation means for calculating the current value of the other phase currents of the phase currents of the three phases (for example, the phase current in the embodiment) A calculation unit 23c).

本発明の第1態様に係る電動機の相電流推定装置によれば、搬送波信号の1周期中でのキャリア頂点に対して対称な電圧パターン内のそれぞれにおいて推定した相電流の電流値から1次式を算出し、この1次式に基づいて任意のタイミングでの相電流の電流値を推定することから、雑音に起因する誤差を低減し、3相の相電流毎に同一タイミングでの電流値を精度よく推定することができる。特に、任意のタイミングとして、搬送波信号の1周期の完了時での相電流の電流値を推定することにより、この推定値を次の1周期でのモータ制御に利用することができ、三角波などの搬送波信号の頂点に同期しておこなわれるモータ制御に最新の相電流の情報を適用することができる。
さらに、本発明の第2態様に係る電動機の相電流推定装置によれば、同一タイミングでの2相の相電流毎の電流値に基づき、同一タイミングでの他の1相の相電流の電流値を精度良く演算することができる。
According to the phase current estimation device for an electric motor according to the first aspect of the present invention, a linear expression is obtained from the current value of the phase current estimated in each of the voltage patterns symmetric with respect to the carrier vertex in one cycle of the carrier wave signal. Since the current value of the phase current at an arbitrary timing is estimated based on this linear equation, the error due to noise is reduced, and the current value at the same timing is obtained for each of the three-phase phase currents. It can be estimated with high accuracy. In particular, by estimating the current value of the phase current at the completion of one cycle of the carrier wave signal as an arbitrary timing, this estimated value can be used for motor control in the next cycle, such as a triangular wave The latest phase current information can be applied to motor control performed in synchronization with the peak of the carrier wave signal.
Furthermore, according to the phase current estimation device for an electric motor according to the second aspect of the present invention, the current value of the other one-phase phase current at the same timing based on the current value for each of the two-phase phase currents at the same timing. Can be calculated with high accuracy.

以下、本発明の電動機の相電流推定装置の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
この実施形態による電動機の相電流推定装置10(以下、単に、相電流推定装置10と呼ぶ)は、例えば3相交流のブラシレスDCモータ11(以下、単に、モータ11と呼ぶ)の相電流を推定するものであって、このモータ11は、界磁に利用する永久磁石を有する回転子(図示略)と、この回転子を回転させる回転磁界を発生する固定子(図示略)とを備えて構成されている。
そして、相電流推定装置10は、例えば図1に示すように、バッテリ12を直流電源とするインバータ13と、モータ制御装置14とを備えて構成されている。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of an electric motor phase current estimating apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
An electric motor phase current estimation device 10 (hereinafter simply referred to as a phase current estimation device 10) according to this embodiment estimates a phase current of, for example, a three-phase AC brushless DC motor 11 (hereinafter simply referred to as a motor 11). The motor 11 includes a rotor (not shown) having a permanent magnet used for a field and a stator (not shown) that generates a rotating magnetic field for rotating the rotor. Has been.
And the phase current estimation apparatus 10 is provided with the inverter 13 which uses the battery 12 as DC power supply, and the motor control apparatus 14, for example, as shown in FIG.

この3相(例えば、U相、V相、W相の3相)交流のモータ11の駆動はモータ制御装置14から出力される制御指令を受けてインバータ13によりおこなわれる。
インバータ13は、スイッチング素子(例えば、MOSFET:Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor)を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路13aと平滑コンデンサCとを具備し、このブリッジ回路13aがパルス幅変調(PWM)された信号によって駆動される。
The three-phase (for example, U-phase, V-phase, and W-phase) AC motor 11 is driven by the inverter 13 in response to a control command output from the motor control device 14.
The inverter 13 includes a bridge circuit 13a formed by bridge connection using a plurality of switching elements (for example, MOSFETs: Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistors) and a smoothing capacitor C, and the bridge circuit 13a performs pulse width modulation ( It is driven by the PWM signal.

このブリッジ回路13aでは、例えば各相毎に対をなすハイ側およびロー側U相トランジスタUH,ULと、ハイ側およびロー側V相トランジスタVH,VLと、ハイ側およびロー側W相トランジスタWH,WLとがブリッジ接続されている。そして、各トランジスタUH,VH,WHはドレインがバッテリ12の正極側端子に接続されてハイサイドアームを構成し、各トランジスタUL,VL,WLはソースがバッテリ12の接地された負極側端子に接続されてローサイドアームを構成している。そして、各相毎に、ハイサイドアームの各トランジスタUH,VH,WHのソースはローサイドアームの各トランジスタUL,VL,WLのドレインに接続され、各トランジスタUH,UL,VH,VL,WH,WLのドレイン−ソース間には、ソースからドレインに向けて順方向となるようにして、各ダイオードDUH,DUL,DVH,DVL,DWH,DWLが接続されている。   In this bridge circuit 13a, for example, a high-side and low-side U-phase transistor UH, UL paired for each phase, a high-side and low-side V-phase transistor VH, VL, a high-side and low-side W-phase transistor WH, WL is bridge-connected. Each transistor UH, VH, WH has a drain connected to the positive terminal of the battery 12 to form a high side arm, and each transistor UL, VL, WL has a source connected to the grounded negative terminal of the battery 12. It constitutes the low side arm. For each phase, the sources of the high-side arm transistors UH, VH, WH are connected to the drains of the low-side arm transistors UL, VL, WL, and the transistors UH, UL, VH, VL, WH, WL. Each of the diodes DUH, DUL, DVH, DVL, DWH, DWL is connected between the drain and the source so as to be in the forward direction from the source to the drain.

インバータ13は、例えばモータ11の駆動時等においてモータ制御装置14から出力されて各トランジスタUH,VH,WH,UL,VL,WLのゲートに入力されるスイッチング指令であるゲート信号(つまり、PWM信号)に基づき、各相毎に対をなす各トランジスタのオン(導通)/オフ(遮断)状態を切り替えることによって、バッテリ12から供給される直流電力を3相交流電力に変換し、3相のステータ巻線への通電を順次転流させることで、各相のステータ巻線に交流のU相電流IuおよびV相電流IvおよびW相電流Iwを通電する。   The inverter 13 is, for example, a gate signal (that is, a PWM signal) that is a switching command that is output from the motor control device 14 when driving the motor 11 and is input to the gates of the transistors UH, VH, WH, UL, VL, WL. ), The DC power supplied from the battery 12 is converted into the three-phase AC power by switching the on / off (cut-off) state of each pair of transistors for each phase. By sequentially commutating energization to the windings, AC U-phase current Iu, V-phase current Iv and W-phase current Iw are passed through the stator windings of each phase.

モータ制御装置14は、回転直交座標をなすdq座標上で電流のフィードバック制御(ベクトル制御)をおこなうものであり、目標d軸電流Idc及び目標q軸電流Iqcを演算し、目標d軸電流Idc及び目標q軸電流Iqcに基づいて各相電圧指令Vu,Vv,Vwを算出し、各相電圧指令Vu,Vv,Vwに応じてインバータ13に対するゲート信号であるPWM信号を出力すると共に、実際にインバータ13からモータ11に供給される各相電流Iu,Iv,Iwをdq座標上に変換して得たd軸電流Ids及びq軸電流Iqsと、目標d軸電流Idc及び目標q軸電流Iqcとの各偏差がゼロとなるように制御をおこなう。   The motor control device 14 performs current feedback control (vector control) on the dq coordinates forming the rotation orthogonal coordinates, calculates the target d-axis current Idc and the target q-axis current Iqc, and calculates the target d-axis current Idc and Each phase voltage command Vu, Vv, Vw is calculated based on the target q-axis current Iqc, a PWM signal that is a gate signal for the inverter 13 is output according to each phase voltage command Vu, Vv, Vw, and the inverter is actually The d-axis current Ids and the q-axis current Iqs obtained by converting the phase currents Iu, Iv, and Iw supplied from the motor 13 to the motor 11 on the dq coordinate, and the target d-axis current Idc and the target q-axis current Iqc. Control is performed so that each deviation becomes zero.

モータ制御装置14は、例えば電流センサI/F(インターフェース)21と、過電流保護装置22と、相電流推定部23と、制御装置24と、PWM信号生成部25とを備えて構成されている。
電流センサI/F(インターフェース)21は、インバータ13のブリッジ回路13aとバッテリ12の負極側端子との間において、インバータ13のブリッジ回路13aの直流側電流Idcを検出する直流側電流センサ31に接続され、直流側電流センサ31から出力される検出信号を過電流保護装置22および相電流推定部23に出力する。
なお、直流側電流センサ31はインバータ13のブリッジ回路13aとバッテリ12の正極側端子との間に配置されてもよい。
また、モータ11の回転子の回転角(つまり、所定の基準回転位置からの回転子の磁極の回転角度であって、モータ11の回転軸の回転位置)を検出する角度センサ32から出力される検出信号は制御装置24に入力されている。
なお、角度センサ32は省略されて、代わりに、回転子の磁極位置を推定する装置を備えてもよい。
The motor control device 14 includes, for example, a current sensor I / F (interface) 21, an overcurrent protection device 22, a phase current estimation unit 23, a control device 24, and a PWM signal generation unit 25. .
The current sensor I / F (interface) 21 is connected to a DC side current sensor 31 that detects a DC side current Idc of the bridge circuit 13a of the inverter 13 between the bridge circuit 13a of the inverter 13 and the negative terminal of the battery 12. Then, the detection signal output from the DC side current sensor 31 is output to the overcurrent protection device 22 and the phase current estimation unit 23.
The direct current sensor 31 may be disposed between the bridge circuit 13a of the inverter 13 and the positive terminal of the battery 12.
Further, it is output from the angle sensor 32 that detects the rotation angle of the rotor of the motor 11 (that is, the rotation angle of the rotor magnetic pole from the predetermined reference rotation position and the rotation position of the rotation shaft of the motor 11). The detection signal is input to the control device 24.
Note that the angle sensor 32 may be omitted, and a device for estimating the magnetic pole position of the rotor may be provided instead.

過電流保護装置22は、直流側電流センサ31により検出される直流側電流Idcに応じて所定の過電流保護の動作をおこなう。
相電流推定部23は、PWM信号生成部25から出力されるゲート信号(つまり、PWM信号)に応じた検出タイミングで直流側電流センサ31により検出される直流側電流Idcに基づき、実際にインバータ13からモータ11に供給される各相電流Iu,Iv,Iwを推定する。なお、この相電流推定部23の動作の詳細は後述する。
The overcurrent protection device 22 performs a predetermined overcurrent protection operation according to the DC side current Idc detected by the DC side current sensor 31.
The phase current estimation unit 23 actually uses the inverter 13 based on the DC side current Idc detected by the DC side current sensor 31 at the detection timing according to the gate signal (that is, PWM signal) output from the PWM signal generation unit 25. The phase currents Iu, Iv, and Iw supplied to the motor 11 are estimated. Details of the operation of the phase current estimation unit 23 will be described later.

制御装置24は、角度センサ32から出力されるモータ11の回転角に応じて、相電流推定部23から出力される各相電流Iu,Iv,Iwをdq座標上に変換して得たd軸電流Ids及びq軸電流Iqsと、目標d軸電流Idc及び目標q軸電流Iqcとの各偏差がゼロとなるように電流のフィードバック制御(ベクトル制御)をおこない、各相電圧指令Vu,Vv,Vwを出力する。   The control device 24 converts the phase currents Iu, Iv, Iw output from the phase current estimation unit 23 into dq coordinates according to the rotation angle of the motor 11 output from the angle sensor 32, and the d-axis obtained. Current feedback control (vector control) is performed so that each deviation between the current Ids and the q-axis current Iqs and the target d-axis current Idc and the target q-axis current Iqc becomes zero, and each phase voltage command Vu, Vv, Vw Is output.

PWM信号生成部25は、正弦波状の電流を3相のステータ巻線に通電するために、各相電圧指令Vu,Vv,Vwと、三角波などのキャリア信号とを比較して、インバータ13の各トランジスタUH,VH,WH,UL,VL,WLをオン/オフ駆動させるゲート信号(つまり、PWM信号)を生成する。そして、インバータ13において3相の各相毎に対をなす各トランジスタのオン(導通)/オフ(遮断)状態を切り替えることによって、バッテリ12から供給される直流電力を3相交流電力に変換し、3相のモータ11の各ステータ巻線への通電を順次転流させることで、各ステータ巻線に交流のU相電流IuおよびV相電流IvおよびW相電流Iwを通電する。   The PWM signal generation unit 25 compares each phase voltage command Vu, Vv, Vw with a carrier signal such as a triangular wave in order to pass a sinusoidal current to the three-phase stator winding, and A gate signal (that is, a PWM signal) for driving the transistors UH, VH, WH, UL, VL, WL on / off is generated. Then, the inverter 13 converts the DC power supplied from the battery 12 into three-phase AC power by switching the on (conductive) / off (cut-off) state of each transistor that forms a pair for each of the three phases. By sequentially commutating energization to each stator winding of the three-phase motor 11, AC U-phase current Iu, V-phase current Iv, and W-phase current Iw are energized to each stator winding.

PWM信号生成部25からインバータ13に入力されるゲート信号は、各相毎に対をなす各トランジスタUH,ULおよびVH,VLおよびWH,WLのオン/オフ状態の組み合わせに応じて、例えば下記表1および図2(A)〜(H)に示すように、8通りの各スイッチング状態S1〜S8(つまり、60度ずつ位相が異なる基本電圧ベクトルV0〜V7の状態)に応じたPWM(パルス幅変調)信号となる。なお、下記表1においては、ハイ側(High)およびロー側(Low)の各トランジスタのうちオン状態となるトランジスタを示しており、図2(A)〜(H)においてはオン状態となるトランジスタが強調表示されている。
そして、インバータ13のブリッジ回路13aの直流側には各スイッチング状態S1〜S8に応じて断続的に各相電流Iu,Iv,Iwが発生し、直流側電流センサ31により検出される直流側電流Idcは、各相電流Iu,Iv,Iwの何れかひとつ、あるいは、各相電流Iu,Iv,Iwの何れかひとつの符号が反転したもの、あるいは、ゼロとなる。
The gate signal input from the PWM signal generation unit 25 to the inverter 13 is, for example, according to the combination of the on / off states of the transistors UH, UL and VH, VL and WH, WL that are paired for each phase. 1 and FIGS. 2A to 2H, the PWM (pulse width) corresponding to each of the eight switching states S1 to S8 (that is, the states of the basic voltage vectors V0 to V7 having different phases by 60 degrees). Modulation) signal. In Table 1 below, the transistors that are turned on among the high-side (High) and low-side (Low) transistors are shown, and the transistors that are turned on in FIGS. Is highlighted.
Then, phase currents Iu, Iv, Iw are intermittently generated on the DC side of the bridge circuit 13a of the inverter 13 according to the switching states S1 to S8, and the DC side current Idc detected by the DC side current sensor 31. Is one of the phase currents Iu, Iv, Iw, or one of the phase currents Iu, Iv, Iw inverted, or zero.

Figure 2010088262
Figure 2010088262

相電流推定部23は、例えば演算式算出部23aと、電流値算出部23bと、相電流算出部23cとを備えている。
相電流推定部23は、例えば三角波などのキャリア信号の1周期の期間において、キャリア信号の最大値または最小値のキャリア頂点(例えば、三角波では山側の頂点または谷側の頂点)に対して対称な電圧パターン内のそれぞれにおいて、3相の相電流のうち2相の相電流毎に対して、相電流の各1点の適宜のタイミングでの電流値を、このタイミングで直流側電流センサ31により検出される直流側電流Idcから推定する。
The phase current estimation unit 23 includes, for example, an arithmetic expression calculation unit 23a, a current value calculation unit 23b, and a phase current calculation unit 23c.
The phase current estimation unit 23 is symmetric with respect to the carrier peak of the maximum value or the minimum value of the carrier signal (for example, the peak on the peak side or the peak on the valley side in the triangular wave) in one period of the carrier signal such as a triangular wave. In each of the voltage patterns, for each of the two phase currents of the three phase currents, the current value at an appropriate timing of each point of the phase current is detected by the DC-side current sensor 31 at this timing. It is estimated from the DC side current Idc that is generated.

そして、演算式算出部23aは、2相の相電流毎に対して、各1点からなる2点のタイミングでの相電流の電流値を含む1次式を算出する。
そして、電流値算出部23bは、1次式に基づき、2相の相電流同士で同一となる任意のタイミング(例えば、キャリア頂点など)での各相電流の電流値を算出する。
そして、相電流算出部23cは、1次式に基づき算出した2相の相電流の電流値から、対応するタイミングと同一のタイミングでの他の1相の相電流の電流値を、このタイミングでの3相の相電流の電流値の総和がゼロとなることを用いて算出する。
Then, the arithmetic expression calculation unit 23a calculates a primary expression including the current values of the phase currents at the timing of two points each consisting of one point for each phase current of two phases.
Then, the current value calculation unit 23b calculates the current value of each phase current at an arbitrary timing (for example, carrier apex, etc.) that is the same between the two-phase phase currents based on the linear expression.
Then, the phase current calculation unit 23c calculates the current value of the other one-phase phase current at the same timing as the corresponding timing from the current value of the two-phase phase current calculated based on the primary expression at this timing. It is calculated using the fact that the sum of the current values of the three-phase phase currents becomes zero.

例えば図3に示すように、三角波のキャリア信号を用いた3相変調時においては、三角波のキャリア(搬送波)信号の谷側の頂点(キャリア頂点)に対して対称な電圧パターンでのキャリア信号の1周期Tsの期間において、2相分の各相電流の検出値を2回取得することができる。
つまり、相電流推定部23は、キャリア頂点に対して対称な2回の基本電圧ベクトルV1の状態において、適宜の時刻tu1,tu2で直流側電流センサ31により検出される直流側電流Idcから、第1U相電流Iu1および第2U相電流Iu2を取得し、さらに、キャリア頂点に対して対称な2回の基本電圧ベクトルV3の状態において、適宜の時刻tw1,tw2で直流側電流センサ31により検出される直流側電流Idcから、第1W相電流Iw1および第2W相電流Iw2を取得する。
For example, as shown in FIG. 3, in the case of three-phase modulation using a triangular carrier signal, the carrier signal with a voltage pattern symmetrical to the peak (carrier vertex) on the valley side of the triangular carrier signal is obtained. In the period of one cycle Ts, the detected value of each phase current for two phases can be acquired twice.
That is, the phase current estimation unit 23 calculates the first current from the DC-side current Idc detected by the DC-side current sensor 31 at appropriate times tu1 and tu2 in the state of the two basic voltage vectors V1 symmetrical to the carrier vertex. The 1U-phase current Iu1 and the second U-phase current Iu2 are acquired, and further detected by the DC-side current sensor 31 at appropriate times tw1 and tw2 in the state of two basic voltage vectors V3 that are symmetrical with respect to the carrier vertex. The first W-phase current Iw1 and the second W-phase current Iw2 are obtained from the DC side current Idc.

そして、相電流推定部23の演算式算出部23aは、例えば下記数式(1)に示すように、各相毎に、各相電流Iu1,Iu2およびIw1,Iw2に基づき、時間tに応じた電流値の1次式Iu,Iwを算出する。 Then, the calculation formula calculation unit 23a of the phase current estimation unit 23, for example, as shown in the following formula (1), for each phase, based on the phase currents Iu1, Iu2 and Iw1, Iw2, the current corresponding to the time t First, I ^ u and I ^ w are calculated.

Figure 2010088262
Figure 2010088262

そして、相電流推定部23の電流値算出部23bは、上記数式(1)に基づき、2相の相電流同士で同一となる任意のタイミング(例えば、谷側あるいは山側のキャリア頂点など)での各相電流の電流値を算出する。
例えば図3に示すように、時刻tu1,tu2がキャリア頂点に対して対称(つまり、谷側のキャリア頂点の時刻Ts/2に対して、同一の時間間隔Δtuを有する時刻)であり、かつ、時刻tw1,tw2がキャリア頂点に対して対称(つまり、谷側のキャリア頂点の時刻Ts/2に対して、同一の時間間隔Δtwを有する時刻)であれば、谷側のキャリア頂点(つまり、時刻Ts/2)でのU相電流およびW相電流の各電流値は、例えば下記数式(2)に示すように記述され、これらの電流値は、実際の各電流値と誤差無しに一致する(つまり、時間tに応じた電流値の変化を1次式で近似したことに起因する誤差は、時刻Ts/2のタイミングではゼロとなる)。
また、例えば図4に示すように、キャリア信号の1周期の完了時(つまり、山側のキャリア頂点の時刻Ts)でのU相電流およびW相電流の各電流値は、例えば下記数式(3)に示すように記述され、これらの電流値は、実際の各電流値に対して僅かな誤差(つまり、時間tに応じた電流値の変化を1次式で近似したことに起因する誤差)を有する。
Then, the current value calculation unit 23b of the phase current estimation unit 23 is based on the above formula (1), at any timing (for example, a peak on the valley side or a peak on the mountain side) at which the phase currents of the two phases are the same. The current value of each phase current is calculated.
For example, as shown in FIG. 3, the times tu1 and tu2 are symmetrical with respect to the carrier vertex (that is, the time having the same time interval Δtu with respect to the time Ts / 2 of the carrier vertex on the valley side), and If the times tw1 and tw2 are symmetrical with respect to the carrier vertex (that is, the time having the same time interval Δtw with respect to the time Ts / 2 at the valley-side carrier vertex), the valley-side carrier vertex (that is, the time The current values of the U-phase current and the W-phase current at Ts / 2) are described as shown in the following formula (2), for example, and these current values match the actual current values without error ( In other words, the error resulting from approximating the change in the current value according to time t by a linear expression is zero at the timing of time Ts / 2).
For example, as shown in FIG. 4, each current value of the U-phase current and the W-phase current at the completion of one cycle of the carrier signal (that is, the time Ts at the peak of the carrier peak) is, for example, These current values have a slight error with respect to each actual current value (that is, an error caused by approximating a change in current value according to time t by a linear expression). Have.

Figure 2010088262
Figure 2010088262

Figure 2010088262
Figure 2010088262

そして、相電流推定部23の相電流算出部23cは、同一タイミングでの各相電流の電流値の総和はゼロであることを用いて、各1次式に基づき算出した2相の相電流(例えば、U相電流およびW相電流)の電流値から、他の1相の相電流(例えば、V相電流)の電流値を算出する。   Then, the phase current calculation unit 23c of the phase current estimation unit 23 uses the fact that the sum of the current values of the respective phase currents at the same timing is zero, so that the two-phase phase currents ( For example, the current value of the other one-phase current (for example, V-phase current) is calculated from the current values of the U-phase current and the W-phase current.

上述したように、本実施形態による電動機の相電流推定装置10によれば、キャリア信号の1周期中でのキャリア頂点に対して対称な電圧パターン内のそれぞれにおいて推定した相電流の電流値から1次式を算出し、この1次式に基づいて任意のタイミングでの相電流の電流値を推定することから、雑音に起因する誤差を低減し、3相の相電流毎に同一タイミングでの電流値を精度よく推定することができる。特に、任意のタイミングとして、キャリア信号の1周期の完了時での相電流の電流値を推定することにより、この推定値を次の1周期でのモータ制御に利用することができ、三角波などのキャリア信号の頂点に同期しておこなわれるモータ制御に最新の相電流の情報を適用することができる。
さらに、同一タイミングでの2相の相電流毎の電流値に基づき、同一タイミングでの他の1相の相電流の電流値を精度良く演算することができる。
しかも、実際にインバータ13からモータ11に供給される各相電流Iu,Iv,Iwを直接的に検出する相電流センサを備える必要無しに、過電流保護用の直流側電流センサ31を有効利用して各相電流を精度よく推定することができる。
As described above, according to the phase current estimating apparatus 10 for an electric motor according to the present embodiment, the current value of the phase current estimated in each of the voltage patterns symmetric with respect to the carrier vertex in one cycle of the carrier signal is 1 Since the following equation is calculated and the current value of the phase current at an arbitrary timing is estimated based on this linear equation, the error due to noise is reduced, and the current at the same timing for each of the three-phase phase currents. The value can be estimated accurately. In particular, by estimating the current value of the phase current at the completion of one cycle of the carrier signal as an arbitrary timing, this estimated value can be used for motor control in the next cycle, such as a triangular wave The latest phase current information can be applied to motor control performed in synchronization with the peak of the carrier signal.
Furthermore, based on the current value for each of the two-phase phase currents at the same timing, the current value of the other one-phase current at the same timing can be accurately calculated.
In addition, the DC current sensor 31 for overcurrent protection is effectively used without having to provide a phase current sensor that directly detects each phase current Iu, Iv, Iw actually supplied from the inverter 13 to the motor 11. Thus, each phase current can be accurately estimated.

なお、上述した実施の形態においては、三角波のキャリア信号を用いた3相変調時に対して、キャリア信号の1周期Tsの期間において2相分の各相電流の検出値を2回取得して、各相毎に時間tに応じた電流値の変化を1次式で近似するとしたが、これに限定されず、例えば図5に示すような2相変調時、あるいは、適宜のキャリア信号の1周期Ts中の1/2周期のタイミングでのキャリア頂点に対して各トランジスタUH,ULおよびVH,VLおよびWH,WLのオン/オフのパターンが対称となる場合において、2相分の各相電流の検出値を2回取得して、各相毎に時間tに応じた電流値の変化を1次式で近似してもよい。   In the above-described embodiment, with respect to the three-phase modulation using a triangular carrier signal, the detected values of the phase currents for two phases are acquired twice in the period of one cycle Ts of the carrier signal, Although the change of the current value corresponding to time t for each phase is approximated by a linear expression, the present invention is not limited to this. For example, two-phase modulation as shown in FIG. 5 or one cycle of an appropriate carrier signal When the ON / OFF patterns of the transistors UH, UL and VH, VL, and WH, WL are symmetric with respect to the carrier apex at the timing of 1/2 cycle in Ts, The detection value may be acquired twice, and the change in the current value according to time t may be approximated by a linear expression for each phase.

本発明の実施形態に係る電動機の相電流推定装置の構成図である。It is a block diagram of the phase current estimation apparatus of the electric motor which concerns on embodiment of this invention. 図1に示すインバータの各スイッチング状態S1〜S8を示す図である。It is a figure which shows each switching state S1-S8 of the inverter shown in FIG. 本発明の実施形態に係る搬送波と各トランジスタUH,ULおよびVH,VLおよびWH,WLのオン/オフのパターンと各相電流の検出タイミングの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the detection timing of the on-off pattern and each phase current of the carrier wave and each transistor UH, UL and VH, VL and WH, WL which concern on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る搬送波と各トランジスタUH,ULおよびVH,VLおよびWH,WLのオン/オフのパターンと各相電流の検出タイミングの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the detection timing of the on-off pattern and each phase current of the carrier wave and each transistor UH, UL and VH, VL and WH, WL which concern on embodiment of this invention. 本発明の実施形態の変形例に係る搬送波と各トランジスタUH,ULおよびVH,VLおよびWH,WLのオン/オフのパターンと各相電流の検出タイミングの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the detection timing of the carrier wave which concerns on the modification of embodiment of this invention, the ON / OFF pattern of each transistor UH, UL, and VH, VL and WH, WL, and each phase current.

符号の説明Explanation of symbols

10 電動機の相電流推定装置
11 モータ(電動機)
13 インバータ
23 相電流推定部(相電流推定手段)
23a 演算式算出部(演算式算出手段)
23b 電流値算出部(電流値算出手段)
23c 相電流算出部(相電流算出手段)
25 PWM信号生成部(パルス幅変調信号生成手段)
31 直流側電流センサ
10 Motor Phase Current Estimation Device 11 Motor (Electric Motor)
13 Inverter 23 Phase current estimation unit (phase current estimation means)
23a Operational expression calculation unit (operational expression calculation means)
23b Current value calculation unit (current value calculation means)
23c Phase current calculation unit (phase current calculation means)
25 PWM signal generator (pulse width modulation signal generator)
31 DC current sensor

Claims (2)

パルス幅変調信号により3相交流の電動機への通電を順次転流させるインバータと、前記パルス幅変調信号を搬送波信号により生成するパルス幅変調信号生成手段と、
前記インバータの直流側電流を検出する直流側電流センサと、前記直流側電流センサにより検出された前記直流側電流に基づいて相電流を推定する相電流推定手段とを備え、
前記相電流推定手段は、前記搬送波信号の1周期中での最大値または最小値のキャリア頂点に対して対称な電圧パターン内のそれぞれにおいて、前記相電流の各1点のタイミングでの電流値を推定しており、
前記相電流推定手段により推定された前記各1点からなる2点のタイミングでの前記電流値を含む1次式を算出する演算式算出手段と、
前記1次式に基づいて、前記搬送波信号の1周期中での任意のタイミングでの前記相電流の電流値を算出する電流値算出手段と
を備えることを特徴とする電動機の相電流推定装置。
An inverter that sequentially commutates energization of a three-phase AC motor using a pulse width modulation signal; and a pulse width modulation signal generation unit that generates the pulse width modulation signal using a carrier wave signal;
A DC side current sensor that detects a DC side current of the inverter; and a phase current estimation unit that estimates a phase current based on the DC side current detected by the DC side current sensor,
The phase current estimation means calculates the current value at the timing of each point of the phase current in each of the voltage patterns symmetric with respect to the carrier peak of the maximum value or the minimum value in one cycle of the carrier wave signal. Estimated
An arithmetic expression calculating means for calculating a linear expression including the current value at the timing of two points including the one point estimated by the phase current estimating means;
A phase current estimation device for an electric motor, comprising: current value calculation means for calculating a current value of the phase current at an arbitrary timing in one cycle of the carrier wave signal based on the linear expression.
前記相電流推定手段は、3相の前記相電流のうち2相の前記相電流毎に対して前記2点のタイミングでの前記電流値を推定しており、
前記演算式算出手段は、前記2相の前記相電流毎に対して前記2点のタイミングでの前記電流値を含む前記1次式を算出しており、
前記電流値算出手段は、前記2相の前記相電流毎に対して前記搬送波信号の1周期中での任意のタイミングでの前記相電流の電流値を算出しており、
前記電流値算出手段により算出された前記2相の前記相電流毎の電流値に基づき、前記3相の前記相電流のうち他の前記相電流の電流値を算出する相電流算出手段を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の電動機の相電流推定装置。
The phase current estimation means estimates the current value at the timing of the two points for each of the phase currents of two phases of the phase current of three phases,
The arithmetic expression calculating means calculates the linear expression including the current value at the timing of the two points for each of the phase currents of the two phases,
The current value calculation means calculates a current value of the phase current at an arbitrary timing in one cycle of the carrier signal for each of the phase currents of the two phases,
Phase current calculation means for calculating a current value of the other phase current among the phase currents of the three phases based on the current value for each phase current of the two phases calculated by the current value calculation means. The phase current estimation apparatus for an electric motor according to claim 1.
JP2008257358A 2008-10-02 2008-10-02 Apparatus for estimating phase current in motor Pending JP2010088262A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008257358A JP2010088262A (en) 2008-10-02 2008-10-02 Apparatus for estimating phase current in motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008257358A JP2010088262A (en) 2008-10-02 2008-10-02 Apparatus for estimating phase current in motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010088262A true JP2010088262A (en) 2010-04-15

Family

ID=42251659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008257358A Pending JP2010088262A (en) 2008-10-02 2008-10-02 Apparatus for estimating phase current in motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010088262A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015139359A (en) * 2014-01-24 2015-07-30 株式会社富士通ゼネラル Motor control device
JP2015139360A (en) * 2014-01-24 2015-07-30 株式会社富士通ゼネラル Motor control device
JP2019075964A (en) * 2017-10-19 2019-05-16 アイシン精機株式会社 Motor controller
KR102182635B1 (en) * 2020-04-27 2020-11-24 산일전기 주식회사 A method for detecting inverter failure and the system therefor

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015139359A (en) * 2014-01-24 2015-07-30 株式会社富士通ゼネラル Motor control device
JP2015139360A (en) * 2014-01-24 2015-07-30 株式会社富士通ゼネラル Motor control device
JP2019075964A (en) * 2017-10-19 2019-05-16 アイシン精機株式会社 Motor controller
KR102182635B1 (en) * 2020-04-27 2020-11-24 산일전기 주식회사 A method for detecting inverter failure and the system therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4746667B2 (en) Motor phase current estimation device and motor magnetic pole position estimation device
JP5081131B2 (en) Motor phase current estimation device and motor magnetic pole position estimation device
JP5155344B2 (en) Electric motor magnetic pole position estimation device
JP3610897B2 (en) INVERTER DEVICE, COMPRESSOR DRIVE DEVICE, REFRIGERATION / AIR CONDITIONER, INVERTER DEVICE CONTROL METHOD
JP2010088261A (en) Apparatus for detecting abnormality in current sensor of motor
JP2009017706A (en) Motor control device and motor control method
JP5165545B2 (en) Electric motor magnetic pole position estimation device
JP5314989B2 (en) Motor phase current estimation device
JP2013146155A (en) Winding temperature estimating device and winding temperature estimating method
JP2010088262A (en) Apparatus for estimating phase current in motor
CN111034013B (en) Control device for three-phase synchronous motor and electric power steering device using same
US20240063738A1 (en) Motor control device
JP6116449B2 (en) Electric motor drive control device
JP5186352B2 (en) Electric motor magnetic pole position estimation device
JP2010130752A (en) Phase current estimator for motor
JP4675766B2 (en) Electric motor control device
JP2010136581A (en) Controller for electric motor
JP2013021869A (en) Control device for switching circuit
JP5268540B2 (en) Motor phase current estimation device and motor magnetic pole position estimation device
JP6493135B2 (en) In-vehicle electric compressor
JP2010115052A (en) Phase current estimating device for motor
JP2010136586A (en) Magnetic pole position estimator for electric motor
JP2010136585A (en) Controller for electric motor
JP4727405B2 (en) Electric motor control device
JP2010088263A (en) Magnetic pole position estimating device for motor