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JP2010088228A - Motor drive controller - Google Patents

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JP2010088228A
JP2010088228A JP2008256052A JP2008256052A JP2010088228A JP 2010088228 A JP2010088228 A JP 2010088228A JP 2008256052 A JP2008256052 A JP 2008256052A JP 2008256052 A JP2008256052 A JP 2008256052A JP 2010088228 A JP2010088228 A JP 2010088228A
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Yoshiro Tsuchiyama
吉朗 土山
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Panasonic Corp
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Panasonic Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce unevenness in torque caused by distortion of a magnetic field. <P>SOLUTION: A motor drive controller includes a control system which detects a phase current of a multi-phase motor such as a three-phase motor, converts it into two-phase rotational coordinates such as d-axis and a q-axis, and controls a current after conversion to a desired value. A current average value of a DC portion is detected for every control cycle, only a torque ripple frequency component is extracted therefrom, and the extracted torque ripple component is inverted to be added to the desired value of the current after coordinate conversion. As a result, without using harmonic distortion information on the magnetic flux intrinsic to the motor, the torque ripple in generation is detected to reduce the ripple by adjusting an applied current. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は永久磁石を回転子とするモータの駆動制御に関するものであり、特に、永久磁石が引き起こすトルクムラを抑制する制御に関するものである。   The present invention relates to drive control of a motor having a permanent magnet as a rotor, and more particularly to control for suppressing torque unevenness caused by a permanent magnet.

永久磁石を回転子とするモータは回転子側で銅損を発生しないので、高効率なモータとなるという利点がある反面、永久磁石を含む回転子と固定子とで発生する磁界が滑らかな正弦波状にすることが難しく、トルクリップルを生じてしまう。   A motor using a permanent magnet as a rotor does not cause copper loss on the rotor side, so there is an advantage that it becomes a high-efficiency motor. On the other hand, the magnetic field generated by the rotor and stator including the permanent magnet is a smooth sine. It is difficult to make it wavy, and torque ripple occurs.

この磁界の歪みに着目し、歪みの影響を打ち消して一定トルクとなるような電流を流すことにより、トルクリップルを少なくする方法が開示されている(例えば、非特許文献1)。   A method for reducing torque ripple is disclosed by focusing on the distortion of the magnetic field and flowing a current that cancels the influence of the distortion and has a constant torque (for example, Non-Patent Document 1).

図6は、従来のモータ制御装置における電流制御の電流波形図、図7はそれぞれの制御におけるトルクメータ出力のFFT解析結果である。図6(a)の波形図は一般的な正弦波電流制御を示しているが、一般的な正弦波電流制御でも、誘起電圧の歪みの影響があり、図7(a)に示すようにトルクリップルである(電流周波数の)6次高調波成分が発生している。次に、図6(b)の波形図は電流が正弦波に近づくように制御を行ったものであり、モータ相電流の歪みは非常に少なくなっている。しかしながら、図7(b)に示すようにトルクリップルである6次高調波は増加してしまっている。また、図6(c)の波形図は、磁界の5次高調波歪みをもとに、積極的に高調波電流を流して、トルクが一定になるように制御を行うときの電流波形であり、図6(a)よりも電流の歪みが増大しているものの、図7(c)に示すようにトルクリップルである6次成分は非常に少なくなっている(例えば、非特許文献1参照)。
吉本、北島ほか「IPMSMの高調波電流制御」電気学会 回転機研究会 RM−03−50(2003年7月11日発表)
FIG. 6 is a current waveform diagram of current control in a conventional motor control device, and FIG. 7 is an FFT analysis result of torque meter output in each control. The waveform diagram of FIG. 6 (a) shows general sine wave current control, but even in general sine wave current control, there is an influence of distortion of induced voltage, and torque as shown in FIG. 7 (a). Ripple (current frequency) 6th harmonic component is generated. Next, the waveform diagram of FIG. 6B is obtained by controlling so that the current approaches a sine wave, and the distortion of the motor phase current is very small. However, as shown in FIG. 7B, the sixth harmonic, which is a torque ripple, has increased. Further, the waveform diagram of FIG. 6C is a current waveform when the control is performed so that the harmonic current is positively passed and the torque becomes constant based on the fifth-order harmonic distortion of the magnetic field. Although the distortion of the current is larger than that in FIG. 6A, the sixth-order component that is a torque ripple is very small as shown in FIG. 7C (see, for example, Non-Patent Document 1). .
Yoshimoto, Kitajima et al. “Harmonic Current Control of IPMSM” The Institute of Electrical Engineers of Japan, Rotating Machine Study RM-03-50 (announced on July 11, 2003)

しかしながら、前記非特許文献の手法を実現するには、磁界の歪みの度合いを事前に知っておく必要がある。ところが磁界の歪みはモータの構造によって異なり、事前に多くの情報が必要となる。   However, in order to realize the technique of the non-patent document, it is necessary to know in advance the degree of distortion of the magnetic field. However, the distortion of the magnetic field varies depending on the structure of the motor, and requires a lot of information in advance.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、事前に磁界の歪みの度合いを知ることなくトルク変動を抑圧することができるモータ駆動制御装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a motor drive control device capable of suppressing torque fluctuations without knowing the degree of magnetic field distortion in advance.

前記従来の課題を解決するために、本発明のモータ駆動制御装置は、直流電源もしくは交流電源を整流した電源から、スイッチング手段により任意の擬似多相交流に変換して、多相モータを駆動するモータ駆動制御装置で、前記モータ駆動制御装置は直流部の電流を検出し、スイッチング手段の制御状態より前記多相モータの各相の電流を算出し、算出した電流をもとに、回転座標系の電流情報に変換し、変換された回転座標系の電流情報を所望の値に制御する制御系を有するものであって、前記スイッチング手段の制御周期ごとの直流電流の平均値を検出し、検出した平均値の前記多相モータの電流周波数の基本波を除く整数倍の周波数成分が減少するように前記回転座標系の電流所望値を制御するとしたものである。   In order to solve the above-described conventional problems, the motor drive control device of the present invention drives a multiphase motor by converting a DC power supply or a power supply obtained by rectifying an AC power supply into an arbitrary pseudo multiphase AC by a switching means. In the motor drive control device, the motor drive control device detects the current of the DC section, calculates the current of each phase of the multiphase motor from the control state of the switching means, and based on the calculated current, the rotating coordinate system A control system that converts the converted current information of the rotating coordinate system to a desired value, and detects and detects the average value of the direct current for each control period of the switching means. The desired current value of the rotating coordinate system is controlled so that the frequency component of an integral multiple of the average value excluding the fundamental wave of the current frequency of the multiphase motor decreases.

これによって、磁束の高調波歪みがあっても常に同じ動力を発生させてトルクを一定に保つことができ、従来速度変動として検出困難な騒音のもとになるトルク変動を防いで、静粛な駆動制御が実現できる。   As a result, even if there is a harmonic distortion of the magnetic flux, the same power is always generated and the torque can be kept constant. Control can be realized.

本発明のモータ駆動制御装置は、モータ固有の高調波歪みのパラメータを用いることなく、トルクリップルを低減することができ、機器の静粛化を実現できる。   The motor drive control device of the present invention can reduce torque ripple without using a parameter of harmonic distortion unique to the motor, and can realize quietness of equipment.

第1の発明は、直流電源もしくは交流電源を整流した電源から、スイッチング手段により任意の擬似多相交流に変換して、多相モータを駆動するモータ駆動制御装置で、前記モータ駆動制御装置は直流部の電流を検出し、スイッチング手段の制御状態より前記多相モータの各相の電流を算出し、算出した電流をもとに、回転座標系の電流情報に変換し、変換された回転座標系の電流情報を所望の値に制御する制御系を有するものであって、前記スイッチング手段の制御周期ごとの直流電流の平均値を検出し、検出した平均値の前記多相モータの電流周波数の基本波を除く整数倍の周波数成分が減少するように前記回転座標系の電流所望値を制御するとしたモータ駆動制御装置である。   A first invention is a motor drive control device for driving a multi-phase motor by converting a DC power source or a power source obtained by rectifying an AC power source into an arbitrary pseudo multi-phase AC by switching means, and the motor drive control device is a DC power source. The current of each phase of the multiphase motor is calculated from the control state of the switching means, converted into current information of the rotating coordinate system based on the calculated current, and the converted rotating coordinate system A control system for controlling the current information to a desired value, detecting an average value of DC current for each control period of the switching means, and a basis for a current frequency of the detected multi-phase motor In this motor drive control device, the desired current value of the rotating coordinate system is controlled so that the integral frequency component excluding the wave decreases.

これにより、磁束の高調波歪みがあっても常に同じ動力を発生させてトルクを一定に保つことができ、従来速度変動として検出困難な騒音のもとになるトルク変動を防いで、静粛な駆動制御が実現できる。   As a result, even if there is a harmonic distortion of the magnetic flux, the same power is always generated and the torque can be kept constant. Control can be realized.

第2の発明は、特に第1の発明のモータ駆動制御装置において、多相モータは相数を3とし、永久磁石を回転子に含み、回転座標系は永久磁石の回転位相に基づいた二相座標であり、整数倍周波数は電流周波数の6倍の整数倍数であるとしたものである。   According to a second aspect of the invention, in the motor drive control device of the first aspect of the invention, the multi-phase motor has a phase number of 3, the permanent magnet is included in the rotor, and the rotational coordinate system is a two-phase based on the rotational phase of the permanent magnet. It is a coordinate, and the integer multiple frequency is assumed to be an integer multiple of 6 times the current frequency.

これにより、最もよく用いられる永久磁石回転子の三相モータにおいて、基本的なトルクリップル成分を効率よく抑制できる。   As a result, the basic torque ripple component can be efficiently suppressed in the most commonly used permanent magnet rotor three-phase motor.

第3の発明は、特に第1または第2の発明のモータ駆動制御装置において、制御周期ごとの直流電流値と同区間における直流電圧値を乗算した、制御周期ごとの電力量を用いて、前記多相モータの電流周波数の基本波を除く整数倍の周波数成分が減少するように前記回転座標系の電流所望値を制御するとしたものである。   According to a third aspect of the invention, in the motor drive control device of the first or second aspect of the invention, the amount of electric power for each control cycle obtained by multiplying the direct current value for each control cycle by the DC voltage value in the same section is used. The desired current value of the rotating coordinate system is controlled so that a frequency component that is an integral multiple excluding the fundamental wave of the current frequency of the multiphase motor decreases.

これにより、直流部分の瞬時電圧が時々刻々と大きく変動している場合にも同様の効果を発生することができ、直流平滑回路を小型化できる。   As a result, the same effect can be produced even when the instantaneous voltage of the DC portion varies greatly from moment to moment, and the DC smoothing circuit can be reduced in size.

第4の発明は、特に第1〜3のいずれかの発明のモータ駆動制御装置において、直流電流を検出する手段が、直流部分に挿入した抵抗の両端の電圧を検出する方法であり、この電圧が一定以上の値となった場合には、駆動制御を停止させるとしたものである。   The fourth invention is a method in which the means for detecting the direct current detects the voltage across the resistor inserted in the direct current portion, particularly in the motor drive control device according to any one of the first to third inventions. When the value becomes a certain value or more, the drive control is stopped.

これにより、停止保護させるための検出手段と制御のための検出手段を共用することができ、装置を簡素化できる。   Thereby, the detection means for stopping protection and the detection means for control can be shared, and the apparatus can be simplified.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるモータ駆動制御装置の全体構成を示す図である。図1において、直流電源5に三相ブリッジ回路4を接続し、三相ブリッジ回路4の出力にモータ1を接続する。ここでモータ1は三相モータとし、永久磁石を回転子に含む。モータ1の駆動制御は、モータ1への電流を直流部分の電流検出器6で検出し、回転検出器2でモータ1の回転状況を検出し、モータ1への印加電圧の発生精度を向上させるために、直流電源5の電圧を検出し、それらの結果にもとづいて、制御回路3にて三相ブリッジ回路4へ制御信号を与えることにより、モータ1の駆動を実現する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a motor drive control device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a three-phase bridge circuit 4 is connected to a DC power source 5, and the motor 1 is connected to the output of the three-phase bridge circuit 4. Here, the motor 1 is a three-phase motor and includes a permanent magnet in the rotor. In the drive control of the motor 1, the current to the motor 1 is detected by the current detector 6 in the direct current portion, the rotation state of the motor 1 is detected by the rotation detector 2, and the generation accuracy of the voltage applied to the motor 1 is improved. Therefore, the drive of the motor 1 is realized by detecting the voltage of the DC power source 5 and giving a control signal to the three-phase bridge circuit 4 by the control circuit 3 based on the result.

以上のように構成されたモータ駆動制御装置における、制御回路3の動作、作用を説明する。   The operation and action of the control circuit 3 in the motor drive control device configured as described above will be described.

図2は、制御回路3における動作の流れを示すブロック線図である。図2において、外部から入力された速度指令ω*は、回転位相検出器2により得られた検出位相を微分して得られた速度ωと比較回路202で比較される。比較結果は速度誤差として速度制御用のPI補償手段203に送られる。PI補償手段203では、速度が安定するような補償演算を行い、演算結果を比較手段225を経由して電流分配手段204に送る。電流分配手段204では、モータ1の電流を回転座標系のd軸成分、q軸成分に変換した場合の電流指令値Id,Iqを設定する。ここで、その分配度合いはPI補償手段203の出力結果によって設定するものとする。電流分配手段204で得られたd軸電流指令およびq軸電流指令は、比較手段205,206に送られ、実際のモータ1から検出されたd軸電流、q軸電流と比較され、その差をそれぞれPI補償手段207、208へと送る。PI補償手段207、208の出力は、3相/2相変換手段209に送られ、モータ1の各相に印加すべき電圧情報に変換される。各相への電圧情報はPWM用比較回路211に送られ、キャリア信号(図示せず)と比較され、三相ブリッジ回路4の各相へのON/OFF信号に変換され、三相ブリッジ回路4の各相へと送られる。   FIG. 2 is a block diagram showing an operation flow in the control circuit 3. In FIG. 2, the speed command ω * input from the outside is compared with the speed ω obtained by differentiating the detected phase obtained by the rotation phase detector 2 by the comparison circuit 202. The comparison result is sent as a speed error to the PI compensation means 203 for speed control. The PI compensation unit 203 performs a compensation calculation so as to stabilize the speed, and sends the calculation result to the current distribution unit 204 via the comparison unit 225. The current distribution unit 204 sets current command values Id and Iq when the current of the motor 1 is converted into the d-axis component and the q-axis component of the rotating coordinate system. Here, the distribution degree is set according to the output result of the PI compensation means 203. The d-axis current command and the q-axis current command obtained by the current distribution unit 204 are sent to the comparison units 205 and 206, where they are compared with the d-axis current and the q-axis current detected from the actual motor 1, and the difference is calculated. These are sent to the PI compensation means 207 and 208, respectively. The outputs of the PI compensation means 207 and 208 are sent to the three-phase / two-phase conversion means 209 and converted into voltage information to be applied to each phase of the motor 1. Voltage information for each phase is sent to the PWM comparison circuit 211, compared with a carrier signal (not shown), converted into an ON / OFF signal for each phase of the three-phase bridge circuit 4, and the three-phase bridge circuit 4 Sent to each phase.

三相ブリッジ回路4にて作成された擬似交流電圧は、三相のモータ1に印加されて回転駆動を実現する。また、三相ブリッジ回路4の直流部分には電流センサ6を設けて、モータ1への電流を計測する。計測した直流電流値は、PWM用比較回路211で用いたタイミング情報により、三相の各相の電流情報に再度分配され、結果としてモータ1の相電流情報を2相/3相変換手段210に入力し、d軸電流、およびq軸電流に変換し、比較手段205,206にて、それぞれの電流指令値と比較することにより、電流制御系を構成する。   The pseudo alternating voltage created by the three-phase bridge circuit 4 is applied to the three-phase motor 1 to realize rotational driving. Further, a current sensor 6 is provided in the direct current portion of the three-phase bridge circuit 4 to measure the current to the motor 1. The measured DC current value is again distributed to the current information of each of the three phases according to the timing information used in the PWM comparison circuit 211. As a result, the phase current information of the motor 1 is transferred to the 2-phase / 3-phase converter 210. The current control system is configured by inputting and converting the current into d-axis current and q-axis current, and comparing them with respective current command values in the comparison means 205 and 206.

また、モータ1の回転位置θは、回転位置検出器2により検出され、その情報を微分手段223にて微分することにより回転速度情報ωに変換でき、速度指令ω*と比較することにより、速度制御系を構成し、所望の速度となる制御が実現される。さらに、回転位置情報θは、3相/2相変換および2相/3相変換時に必要となるため、3相/2相変換手段209、2相/3相変換手段210にも入力することにより、それぞれの変換を行う。   The rotational position θ of the motor 1 is detected by the rotational position detector 2 and can be converted into rotational speed information ω by differentiating the information by the differentiating means 223. By comparing with the speed command ω *, A control system is configured to achieve control at a desired speed. Further, since the rotational position information θ is necessary at the time of the three-phase / two-phase conversion and the two-phase / three-phase conversion, the rotational position information θ is also input to the three-phase / 2-phase conversion means 209 and the two-phase / 3-phase conversion means 210. , Perform each conversion.

一方、直流検出器6で検出された三相ブリッジ回路の直流電流情報は平均化手段221に送られて、PWM用比較回路の制御周期ごとの平均値を得る。直流電流の瞬時の値と制御周期毎の平均値との関係については後述する。得られた制御周期ごとの平均直流電流情報は、乗算手段226により、そのときの直流電圧情報と乗算されて、高域通過フィルタ回路222へと送られる。高域通過フィルタ222で直流成分や低周波成分を除去された後、櫛型フィルタ229に送られる。櫛型フィルタ229の構成は後述する。櫛型フィルタ229では特定の周波数およびその整数倍の成分のみを通過させる。通過した周波数成分にブロック224でゲインを与えて、比較手段回路225へと送り、電流指令値を調整する。   On the other hand, the DC current information of the three-phase bridge circuit detected by the DC detector 6 is sent to the averaging means 221 to obtain the average value for each control cycle of the PWM comparison circuit. The relationship between the instantaneous value of the direct current and the average value for each control cycle will be described later. The obtained average DC current information for each control cycle is multiplied by the DC voltage information at that time by the multiplication means 226 and sent to the high-pass filter circuit 222. After the DC component and the low frequency component are removed by the high-pass filter 222, the high-pass filter 222 is sent to the comb filter 229. The configuration of the comb filter 229 will be described later. The comb filter 229 allows only a specific frequency and an integral multiple thereof to pass therethrough. A gain is given to the passed frequency component at block 224 and sent to the comparison means circuit 225 to adjust the current command value.

図4は直流検出器6で検出された1制御周期における直流部分の電流波形(真の瞬時値)を示すものである。直流部分ではスイッチング状態により、三相モータの相電流を時分割で検出することができる。図4では、U相およびV相の電流が検出できる状態を示している。このとき残りの相であるW相はU相とV相の電流の和の逆極性の値であり、演算により計算できる。平均化手段221ではこの周期における平均値すなわち、この周期ごとの略瞬時値を算出する。   FIG. 4 shows the current waveform (true instantaneous value) of the direct current portion in one control cycle detected by the direct current detector 6. In the DC portion, the phase current of the three-phase motor can be detected in a time-sharing manner depending on the switching state. FIG. 4 shows a state where U-phase and V-phase currents can be detected. At this time, the remaining W phase is a value having the opposite polarity of the sum of the currents of the U phase and V phase, and can be calculated by calculation. The averaging means 221 calculates an average value in this period, that is, a substantially instantaneous value for each period.

図3(a)は櫛型フィルタ229の具体構成例を示す回路ブロック図である。図3(a)において、フィルタ入力信号は、加算手段502に送られて、遅延手段501の出力と加算演算される。加算演算結果は出力となるとともに、遅延手段501に再度入力される。遅延手段501の遅延時間はモータの電流周期の1/6に設定しておく。ここでの遅延時間であるが、モータの回転数に応じて遅延時間は当然変化するので、たとえば、図2における位置検出器2の情報を用いて回転位相が1/6回転分に相当する時間の遅延を行うようにする。   FIG. 3A is a circuit block diagram illustrating a specific configuration example of the comb filter 229. In FIG. 3A, the filter input signal is sent to the adding means 502 and added with the output of the delay means 501. The result of the addition operation becomes an output and is input again to the delay means 501. The delay time of the delay means 501 is set to 1/6 of the motor current cycle. Although the delay time here is naturally changed according to the number of rotations of the motor, for example, the time corresponding to 1/6 rotation of the rotation phase using the information of the position detector 2 in FIG. To do the delay.

図3(b)は(a)の回路の周波数−振幅特性である。信号の周波数が6倍およびその整数倍のところでは、振幅比は「1/Kcomb」倍であり、その中間では振幅比率が非常に小さくなる。このため信号の周波数が6倍およびその整数倍のみの信号を抜き出すことができる。さらに、図2で高域通過フィルタ222を設けているため、直流などの低周波での信号も遮断する特性を実現している。   FIG. 3B shows frequency-amplitude characteristics of the circuit shown in FIG. The amplitude ratio is “1 / Kcomb” times when the frequency of the signal is 6 times and an integral multiple thereof, and the amplitude ratio is very small in the middle. For this reason, it is possible to extract a signal whose signal frequency is 6 times or an integer multiple thereof. Furthermore, since the high-pass filter 222 is provided in FIG. 2, a characteristic that cuts off a signal at a low frequency such as a direct current is realized.

モータの損失を無視すれば、モータへの供給電力はモータの出力である動力に等しく、動力は回転数とトルクとの積である。ここで、回転数が一定であれば、モータへの供給電力の変化はトルクの変化となるので、この供給電力の変化を調べれば、トルクの変化を検出することができる。すなわち、直流部分を通過する電力直流電圧が一定であれば直流部分の電流は直流部分での電力に比例する値となり、直流電圧が変化していれば直流部分の電圧と電流を乗算することにより、直流部分を通過する電力の略瞬時値が算出できる。直流から擬似交流への変換における損失は僅かであるため、直流部分で算出される電力はモータへの供給電力と略一致する。   If the loss of the motor is ignored, the power supplied to the motor is equal to the power that is the output of the motor, and the power is the product of the rotation speed and the torque. Here, if the rotation speed is constant, the change in the power supplied to the motor becomes a change in the torque. Therefore, the change in the torque can be detected by examining the change in the power supplied. In other words, if the power DC voltage passing through the DC portion is constant, the current in the DC portion is proportional to the power in the DC portion, and if the DC voltage is changing, multiplying the DC portion voltage by the current A substantially instantaneous value of power passing through the direct current portion can be calculated. Since the loss in conversion from direct current to pseudo alternating current is negligible, the power calculated in the direct current portion substantially matches the power supplied to the motor.

ここで、直流部分の電圧が一定の場合は制御周期ごとの直流部分の電流の平均値を算出し、この平均電流値の相電流周波数の整数倍の成分が一定になるように回転座標軸上での電流指令を変調し、直流部分の電圧が変動する場合には、制御周期ごとの直流電流と直流電圧を乗算して、制御周期ごとの直流電力を用いて同様の処理を行う。上述のように制御することで、制御周期ごとにおけるモータへの供給電力は常に一定となり、モータの回転数が一定であれば、モータの損失を無視すると、電力は回転数とトルクの積となりトルクが一定になる。結果として、モータのトルクリップルの低減が可能となる。   Here, when the voltage of the DC part is constant, the average value of the current of the DC part for each control cycle is calculated, and on the rotation coordinate axis so that a component that is an integral multiple of the phase current frequency of this average current value is constant. When the current command is modulated and the voltage of the direct current portion fluctuates, the direct current and the direct current voltage for each control cycle are multiplied, and the same processing is performed using the direct current power for each control cycle. By controlling as described above, the power supplied to the motor in each control cycle is always constant, and if the motor speed is constant, the power is the product of the speed and torque, and the motor loss is ignored if the motor loss is ignored. Becomes constant. As a result, the torque ripple of the motor can be reduced.

また、三相モータの誘起電圧歪みに基づくトルクリップルは三相モータの電流周波数の6倍の周波数およびその整数倍の成分が殆どであるので、図3(a)のような櫛型フィルタを挿入することにより、トルクリップルの成分を抽出することができる。また、トルクリップルの原因は誘起電圧の歪みであり、例えば、誘起電圧が小さくなっているところでは、より多くの電流を流すように制御することによりトルクを一定に保つことができる。   In addition, since the torque ripple based on the induced voltage distortion of the three-phase motor has a frequency component that is six times the current frequency of the three-phase motor and an integral multiple thereof, a comb filter as shown in FIG. By doing so, the component of torque ripple can be extracted. Further, the cause of torque ripple is distortion of the induced voltage. For example, when the induced voltage is small, the torque can be kept constant by controlling the flow of more current.

以上のように、電力の瞬時値や短い期間における平均電力(略瞬時値)の高調波成分を減衰させる事によって、磁束の高調波歪みがあっても常に同じ動力を発生させていることになる。回転速度は慣性効果により高次の回転変動が減衰させられているので、速度変動として検出困難な騒音などのもとになるトルク変動を防いでトルクを一定に保つことができ、静粛な駆動制御が実現できる。   As described above, by attenuating the harmonic component of the instantaneous value of power and the average power (substantially instantaneous value) in a short period, the same power is always generated even if there is a harmonic distortion of the magnetic flux. . As the rotational speed is attenuated by high-order rotational fluctuations due to inertial effects, it is possible to keep torque constant by preventing torque fluctuations that are difficult to detect as speed fluctuations, and quiet drive control Can be realized.

なお、電流制御動作である電流分配手段204による電流指令に変調を加えているのは、6次高調波の周波数のみであり、三相モータの電流周波数はもちろん、その他の周波数領域では変調動作を行わないので、モータの駆動の性能を損なうこともない。   The current command by the current distribution means 204, which is a current control operation, is modulated only by the 6th harmonic frequency, and the modulation operation is performed in other frequency regions as well as the current frequency of the three-phase motor. Since this is not performed, the motor drive performance is not impaired.

なお、櫛型フィルタ229と高域通過フィルタ222の順序は逆になっていても同様の効果があることは明白である。   It is obvious that the same effect can be obtained even if the order of the comb filter 229 and the high-pass filter 222 is reversed.

また、図3にて櫛型フィルタの構成例を示したが、この構成例に限定されるものではない。   Moreover, although the example of a structure of the comb filter was shown in FIG. 3, it is not limited to this example of a structure.

(実施の形態2)
図5は、本発明の第2の実施形態におけるモータ駆動装置の全体構成図であり、図1の電流検出器6の代わりに検出抵抗706を挿入し、この検出抵抗706により電流を電圧として検出する。第2の実施の形態と同じ構成については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。図5において、検出抵抗706は、電圧のしきい値情報とともに電圧の電圧レベル比較手段750に接続されている。さらに電圧レベル比較手段750からの信号は制御回路3と三相ブリッジ回路4の間に設けられた遮断手段755に入力され、信号の遮断動作を制御する。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is an overall configuration diagram of the motor drive device according to the second embodiment of the present invention. A detection resistor 706 is inserted in place of the current detector 6 in FIG. 1, and the current is detected as a voltage by the detection resistor 706. To do. The description of the same configuration as that of the second embodiment is omitted, and only different portions will be described. In FIG. 5, the detection resistor 706 is connected to the voltage level comparison means 750 together with voltage threshold information. Further, the signal from the voltage level comparison means 750 is input to a cutoff means 755 provided between the control circuit 3 and the three-phase bridge circuit 4 to control the signal cutoff operation.

以上のように構成されたモータ駆動制御装置について、以下その動作、作用を説明する。   The operation and action of the motor drive control apparatus configured as described above will be described below.

検出抵抗706により得られた電流情報は、制御回路3へ送られるとともに、電圧レベル比較手段750にも送られる。その後、電圧レベル比較手段750によって、あらかじめ決められたしきい値と比較される。ここで、電流がしきい値を超えていれば、遮断手段755により、制御回路3から三相ブリッジ回路4へ送られる制御信号を遮断して、モータ1の駆動を停止させる。   The current information obtained by the detection resistor 706 is sent to the control circuit 3 and also sent to the voltage level comparison means 750. Thereafter, the voltage level comparing means 750 compares the threshold value with a predetermined threshold value. Here, if the current exceeds the threshold value, the cutoff means 755 cuts off the control signal sent from the control circuit 3 to the three-phase bridge circuit 4 to stop the driving of the motor 1.

これにより、得られた電流情報を制御回路3へ送ることによってモータ駆動装置のトルクリップルを低減することができるとともに、電圧情報をモータの安全装置としても利用することができる。このように、モータ駆動装置を停止保護させるための検出手段とモータ駆動制御のための検出手段とを共用化することができ、装置の簡素化が可能となる。   Thus, the torque ripple of the motor drive device can be reduced by sending the obtained current information to the control circuit 3, and the voltage information can also be used as a motor safety device. Thus, the detection means for stopping and protecting the motor drive apparatus and the detection means for motor drive control can be shared, and the apparatus can be simplified.

以上のように、本発明にかかるモータ駆動制御装置では、モータの磁束の高調波歪みの情報を用いることなく、歪に起因するトルクリップルを低減できるので、精度が必要な工作機械などの産業用装置や、騒音を敬遠する家庭用洗濯機をはじめとする電化機器などの用途に適用できる。   As described above, in the motor drive control device according to the present invention, torque ripple caused by distortion can be reduced without using information on harmonic distortion of the magnetic flux of the motor. It can be applied to devices and appliances such as household washing machines that avoid noise.

なお、本発明の実施例では、モータの回転位置検出に検出器を設置した場合で説明しているが、モータの電圧と電流から、モータの発電電圧位相を時々刻々割り出して駆動する、位置センサレス駆動でも同様の駆動を行えるのは明白であり、回転位置検出器を使用するのが困難な、家庭用エアコンや冷蔵庫などの圧縮機の低振動低騒音駆動にも適用することができる。   In the embodiment of the present invention, a case is described where a detector is installed for detecting the rotational position of the motor. It is obvious that the same driving can be performed, and it can be applied to low vibration and low noise driving of a compressor such as a home air conditioner or a refrigerator, which is difficult to use the rotational position detector.

本発明の実施の形態1におけるモータ制御装置の全体構成図1 is an overall configuration diagram of a motor control device according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1における制御回路の動作を示すブロック線図Block diagram showing the operation of the control circuit according to the first embodiment of the present invention. (a)本発明の実施の形態1における櫛型フィルタのブロック図(b)本発明の実施の形態1における櫛型フィルタの周波数−振幅特性を示す図(A) Block diagram of comb filter in Embodiment 1 of the present invention (b) Diagram showing frequency-amplitude characteristics of the comb filter in Embodiment 1 of the present invention 直流部分の電流の波形図DC part current waveform diagram 本発明の実施の形態2におけるモータ制御装置の全体構成図Overall configuration diagram of motor control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention 従来のモータ制御装置における電流制御の電流波形図Current waveform diagram of current control in conventional motor controller 従来のモータ制御装置におけるトルクリップル特性を示す図The figure which shows the torque ripple characteristic in the conventional motor control device

符号の説明Explanation of symbols

1 モータ
3 制御回路
4 三相ブリッジ回路
5 直流電源
6 直流検出器
220 2相/3相変換器
221 平均化手段
229 櫛型フィルタ
501 遅延手段
706 検出抵抗
750 電圧レベル比較手段
755 遮断手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor 3 Control circuit 4 Three-phase bridge circuit 5 DC power supply 6 DC detector 220 2 phase / 3 phase converter 221 Averaging means 229 Comb filter 501 Delay means 706 Detection resistance 750 Voltage level comparison means 755 Shut off means

Claims (4)

直流電源もしくは交流電源を整流した電源から、スイッチング手段により任意の擬似多相交流に変換して、多相モータを駆動するモータ駆動制御装置で、前記モータ駆動制御装置は直流部の電流を検出し、スイッチング手段の制御状態より前記多相モータの各相の電流を算出し、算出した電流をもとに、回転座標系の電流情報に変換し、変換された回転座標系の電流情報を所望の値に制御する制御系を有するものであって、前記スイッチング手段の制御周期ごとの直流電流の平均値を検出し、検出した平均値の前記多相モータの電流周波数の基本波を除く整数倍の周波数成分が減少するように前記回転座標系の電流所望値を制御することを特徴とするモータ駆動制御装置。 A motor drive control device for driving a multiphase motor by converting a DC power supply or a power supply obtained by rectifying an AC power supply into an arbitrary pseudo multiphase AC by switching means, and the motor drive control device detects a current of a DC section. The current of each phase of the multiphase motor is calculated from the control state of the switching means, converted into current information of the rotating coordinate system based on the calculated current, and the converted current information of the rotating coordinate system is Having a control system that controls the value, detecting an average value of direct current for each control cycle of the switching means, and an integer multiple of the detected average value excluding the fundamental wave of the current frequency of the multiphase motor A motor drive control device that controls a current desired value of the rotating coordinate system so as to reduce a frequency component. 多相モータは、相数を3とし、永久磁石を回転子に含み、回転座標系は永久磁石の回転位相に基づいた二相座標であり、整数倍周波数は電流周波数の6倍の整数倍数であることを特徴とする請求項1記載のモータ駆動制御装置。 The multiphase motor has a phase number of 3 and includes a permanent magnet in the rotor. The rotary coordinate system is a two-phase coordinate based on the rotational phase of the permanent magnet. The integer multiple frequency is an integer multiple of 6 times the current frequency. The motor drive control device according to claim 1, wherein the motor drive control device is provided. 制御周期ごとの直流電流値と同区間における直流電圧値を乗算した、制御周期ごとの電力量を用いて、前記多相モータの電流周波数の基本波を除く整数倍の周波数成分が減少するように前記回転座標系の電流所望値を制御することを特徴とする請求項1または2記載のモータ駆動制御装置。 By using the amount of electric power for each control cycle obtained by multiplying the DC current value for each control cycle by the DC voltage value in the same interval, the frequency component of an integral multiple excluding the fundamental wave of the current frequency of the multiphase motor is reduced. The motor drive control device according to claim 1, wherein a desired current value of the rotating coordinate system is controlled. 直流電流を検出する手段が、直流部分に挿入した抵抗の両端の電圧を検出する方法であり、この電圧が一定以上の値となった場合には、駆動制御を停止させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載のモータ駆動制御装置。 The means for detecting the direct current is a method for detecting the voltage across the resistor inserted in the direct current portion, and when this voltage becomes a value above a certain value, the drive control is stopped. Item 4. The motor drive control device according to any one of Items 1 to 3.
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