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JP2015154579A - motor control device - Google Patents

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JP2015154579A
JP2015154579A JP2014026036A JP2014026036A JP2015154579A JP 2015154579 A JP2015154579 A JP 2015154579A JP 2014026036 A JP2014026036 A JP 2014026036A JP 2014026036 A JP2014026036 A JP 2014026036A JP 2015154579 A JP2015154579 A JP 2015154579A
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JP
Japan
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motor
predetermined value
torque
value
current component
Prior art date
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JP2014026036A
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Japanese (ja)
Inventor
紘和 三本菅
Hirokazu Sambonsuge
紘和 三本菅
恒平 明円
Kohei Myoen
恒平 明円
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.)
Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Systems Ltd
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Publication date
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform discharging by a motor coil while preventing a motor from being rotated in an unallowable direction.SOLUTION: A motor control device includes: a motor connected with a rotation mechanism of which the rotating direction is limited; an inverter including a capacitor for smoothing DC power; and a magnetic pole position detection circuit for detecting a rotating state of the motor. The motor control device also includes a control section for controlling an exciting current component that excites the motor together with a permanent magnet and a torque current component that generates torque in the motor, in a motor current supplied from the inverter to the motor. The control section sets the exciting current component to a first predetermined value that is not zero, and sets the torque current component to a second predetermined value which is not zero, in such a manner that the motor is rotated only in a limited direction. Electric charge stored in the capacitor is discharged by a loss caused by Joule heat generated in a coil of the motor.

Description

本発明はモータ制御装置に関し、特に車両駆動用モータシステムのモータ制御装置に関する。   The present invention relates to a motor control device, and more particularly to a motor control device for a vehicle drive motor system.

直流電源からの出力をインバータにより交流電圧に変換し、交流モータを駆動するシステムにおいては、交流モータへ印加する電圧を制御するためにインバータ内に高速でスイッチングを行う素子を有し、このスイッチングにより変動する直流電圧を平滑化するためのコンデンサがインバータと直流電源の間に配置される。   In a system in which an output from a DC power source is converted into an AC voltage by an inverter and an AC motor is driven, the inverter has an element that performs high-speed switching in order to control the voltage applied to the AC motor. A capacitor for smoothing the fluctuating DC voltage is disposed between the inverter and the DC power source.

システム動作時は、直流電源とインバータの間にあるコンタクタを閉じ、直流電源とインバータが接続され直流電源よりインバータへ電力の供給が行われる。この際、コンデンサには電荷が蓄積し、コンデンサの電圧は直流電源の電圧と略同じになる。直流電源の電圧は、ハイブリッド自動車や電気自動車など数10kW程度の出力が必要とされるシステムでは通常数100Vになる。
コンデンサには、システムの動作を停止する際に直流電源とインバータを切り離した後でも、電荷が残っている。システムの動作停止後の機器の補修等を行う際には、作業の安全性を確保するため、システムの動作停止時にコンデンサの電圧を短い時間で低い電圧まで放電することが望ましい。
During system operation, the contactor between the DC power supply and the inverter is closed, the DC power supply and the inverter are connected, and power is supplied from the DC power supply to the inverter. At this time, electric charge is accumulated in the capacitor, and the voltage of the capacitor becomes substantially the same as the voltage of the DC power supply. The voltage of the DC power supply is usually several hundred volts in a system that requires an output of about several tens of kW such as a hybrid vehicle or an electric vehicle.
The capacitor remains charged even after the DC power source and the inverter are disconnected when the system operation is stopped. When repairing the equipment after the system operation is stopped, it is desirable to discharge the capacitor voltage to a low voltage in a short time when the system operation is stopped in order to ensure the safety of the work.

従来より、交流モータに電流を流すことによりモータ巻き線にジュール熱を発生させ、その損失によりコンデンサの放電を行う手法が提案されている。     Conventionally, a method has been proposed in which Joule heat is generated in a motor winding by passing a current through an AC motor, and a capacitor is discharged due to the loss.

交流モータが回転方向を制限された回転機構と連結されているシステムでは、放電の際に交流モータが制限された方向のみに回転するようにモータ巻き線に電流を流す必要がある。例えば交流モータにオイルポンプが接続されている場合、オイルポンプは回転方向が一意に決められており、制限された方向とは逆の回転が加わると負圧によりオイルの逆流、オイルポンプの破損等が発生する。     In a system in which an AC motor is connected to a rotation mechanism with a restricted rotation direction, it is necessary to pass a current through the motor winding so that the AC motor rotates only in the restricted direction during discharge. For example, when an oil pump is connected to an AC motor, the direction of rotation of the oil pump is uniquely determined, and if reverse rotation is applied in the restricted direction, reverse flow of oil due to negative pressure, damage to the oil pump, etc. Will occur.

そこで、交流モータに供給されるモータ電流のうち、永久磁石と共にモータを励磁するd軸電流指令を非ゼロに、モータにトルクを付与するq軸電流指令をゼロにすることで、モータにトルクを発生させることなく放電する方法が提案されている。例えば、その一例として、特開平9-70196号公報があり、この方法はモータのトルクTが、d軸電流Id、q軸電流Iq、d軸インダクタンスLd,q軸インダクタンスLq、電機子鎖交磁束定数φ、および極対数pを用いて「T=p{φ+(Ld−Lq)}Id・Iq」と表されることに起因している。     Therefore, out of the motor current supplied to the AC motor, the d-axis current command for exciting the motor together with the permanent magnet is set to non-zero, and the q-axis current command for applying torque to the motor is set to zero, whereby the torque is supplied to the motor. A method of discharging without generating has been proposed. For example, there is JP-A-9-70196 as an example, in which the motor torque T is d-axis current Id, q-axis current Iq, d-axis inductance Ld, q-axis inductance Lq, armature linkage flux. This is because it is expressed as “T = p {φ + (Ld−Lq)} Id · Iq” using the constant φ and the number of pole pairs p.

特開平9-70196号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-70196

しかし、q軸電流指令をゼロにしてもモータ電流をd軸電流成分とq軸電流成分に変換する際に使用するモータ磁極位置の検出値に誤差があると、モータにはトルクを付与するq軸電流が発生し、モータが正回転または負回転する可能性がある。     However, even if the q-axis current command is set to zero, if there is an error in the detected value of the motor magnetic pole position used when converting the motor current into the d-axis current component and the q-axis current component, torque is applied to the motor. A shaft current may be generated, and the motor may rotate forward or negatively.

本発明のモータ制御装置は、回転方向が制限された回転機構と連結されるモータと、直流電力を平滑化するコンデンサを有するインバータと、前記モータの回転状態を検出する磁極位置検出回路と、を備えるモータを制御するモータ制御装置であって、前記インバータから前記モータに供給されるモータ電流のうち永久磁石と共に前記モータを励磁する励磁電流成分と、前記モータにトルクを発生させるトルク電流成分と、を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記励磁電流成分を非ゼロの第1所定値に設定し、前記モータが制限された方向のみに回転するように前記トルク電流成分を非ゼロの第2所定値に設定し、前記コンデンサに蓄えられた電荷を前記モータの巻線に発生するジュール熱による損失で放電させる。   A motor control device according to the present invention includes a motor coupled to a rotation mechanism whose rotation direction is limited, an inverter having a capacitor that smoothes DC power, and a magnetic pole position detection circuit that detects a rotation state of the motor. A motor control device that controls a motor comprising: an excitation current component that excites the motor together with a permanent magnet in a motor current supplied from the inverter to the motor; a torque current component that generates torque in the motor; A control unit configured to control the torque current component so that the excitation current component is set to a non-zero first predetermined value and the motor rotates only in a limited direction. A second predetermined value of zero is set, and the electric charge stored in the capacitor is discharged with a loss due to Joule heat generated in the winding of the motor.

また、本発明のモータ制御装置の他の実施態様においては、前記制御部は、前記第1所定値と前記第2所定値を最小値にした後、閾値以上の前記モータの加速度を検知した際に前記第2所定値を減少させ、閾値未満の加速度を検知した際に前記第1所定値と前記第2所定値を増大させる。   In another embodiment of the motor control device of the present invention, when the control unit detects acceleration of the motor that is equal to or greater than a threshold value after setting the first predetermined value and the second predetermined value to a minimum value. The second predetermined value is decreased, and the first predetermined value and the second predetermined value are increased when an acceleration less than a threshold value is detected.

本発明によりモータの許容しない方向への回転を抑制しながらモータ巻線による放電が可能となる。   According to the present invention, it is possible to discharge the motor winding while suppressing the rotation of the motor in an unacceptable direction.

さらに、発生するトルクを最小限に抑えながら放電時間を短縮する。   Furthermore, the discharge time is shortened while minimizing the generated torque.

本発明の第1の実施形態におけるモータ制御装置のブロック図である。1 is a block diagram of a motor control device according to a first embodiment of the present invention. 回転座標系におけるトルク電流、励磁電流成分を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the torque current and excitation current component in a rotating coordinate system. 本発明の第1の実施形態におけるモータ制御装置の起動から停止までの流れを説明するフロー図である。It is a flowchart explaining the flow from starting to a stop of the motor control apparatus in the 1st Embodiment of this invention. 磁極位置検出に誤差がある場合の回転座標系のずれを説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the shift | offset | difference of a rotating coordinate system when there exists an error in magnetic pole position detection. 理論最大誤差を考慮したトルク電流指令をあらかじめ正方向に設定した際の電流指令を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the current command when the torque current command considering the theoretical maximum error is set in the positive direction in advance. 理論最大誤差を考慮したトルク電流指令をあらかじめ正方向に設定した際の実モータ上の電流指令を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the current command on the actual motor when the torque current command considering the theoretical maximum error is set in the positive direction in advance. 本発明の第2の実施形態におけるモータ制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the motor control apparatus in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態における放電処理装置の処理フローを示した図である。It is the figure which showed the processing flow of the discharge processing apparatus in the 2nd Embodiment of this invention. モータに発生するトルクを抑制しながら電流指令を増加させる際の励磁電流指令及びトルク電流指令の状態を説明する概要図である。It is a schematic diagram explaining the state of the excitation current command and the torque current command when increasing the current command while suppressing the torque generated in the motor. モータに発生するトルクを抑制しながら電流指令を増加させる際の励磁電流指令及びトルク電流指令の状態を説明する概要図である。It is a schematic diagram explaining the state of the excitation current command and the torque current command when increasing the current command while suppressing the torque generated in the motor. モータに発生するトルクを抑制しながら電流指令を増加させる際の励磁電流指令及びトルク電流指令の状態を説明する概要図である。It is a schematic diagram explaining the state of the excitation current command and the torque current command when increasing the current command while suppressing the torque generated in the motor. モータに発生するトルクを抑制しながら電流指令を増加させる際の励磁電流指令及びトルク電流指令の状態を説明する概要図である。It is a schematic diagram explaining the state of the excitation current command and the torque current command when increasing the current command while suppressing the torque generated in the motor.

図1は本発明の第1の実施形態における直流電源、交流モータ及びコンデンサの放電処理を実施する装置を含むモータ制御装置の概要を説明するシステム図である。   FIG. 1 is a system diagram illustrating an overview of a motor control device including a DC power source, an AC motor, and a device for performing discharge processing of a capacitor according to the first embodiment of the present invention.

システムは、直流電源10と、コンタクタ20と、交流モータ30と、交流モータ30の磁極位置検出回路40と、インバータ50と、コンデンサ60と、コンデンサ60の電圧検出回路70と、電流検出回路80と、制御装置90と、交流モータ30と回転軸を介して接続されている回転機構100を備える。   The system includes a DC power supply 10, a contactor 20, an AC motor 30, a magnetic pole position detection circuit 40 for the AC motor 30, an inverter 50, a capacitor 60, a voltage detection circuit 70 for the capacitor 60, and a current detection circuit 80. The control device 90 and the rotating mechanism 100 connected to the AC motor 30 via a rotating shaft are provided.

直流電源10は、数100[V]の直流電源でありコンタクタ20が閉状態の場合にインバータ50へ電力を供給する。   The DC power supply 10 is a DC power supply of several hundreds [V], and supplies power to the inverter 50 when the contactor 20 is in a closed state.

コンデンサ60は、直流電源10の出力を平滑化し、コンタクタ20が閉状態のときには直流電源10と同じ電圧となる。コンデンサ60へ印加された電圧は、電圧検出回路70により検出され、制御装置90へ伝達される。直流電源10からインバータ50へ供給される電力は、コンタクタ20が開状態になることで遮断される。   Capacitor 60 smoothes the output of DC power supply 10 and has the same voltage as DC power supply 10 when contactor 20 is closed. The voltage applied to the capacitor 60 is detected by the voltage detection circuit 70 and transmitted to the control device 90. The electric power supplied from the DC power supply 10 to the inverter 50 is interrupted when the contactor 20 is opened.

インバータ50は、複数個のスイッチングを行う素子(たとえばIGBT)を内蔵し、直流電源10からの電力を直流から三相交流への電力変換を行う。インバータ50に内蔵されるスイッチング素子は、直流電源10の正極側と負極側にそれぞれ3相分ずつ配置され、この合計6つの素子のスイッチングにより発生する電圧のパルス幅を変化させ、所定の電圧を交流モータ30へ印加するパルス幅変調方式が可能である。     Inverter 50 incorporates a plurality of switching elements (for example, IGBT), and converts power from DC power supply 10 from DC to three-phase AC. The switching element built in the inverter 50 is arranged for each of the three phases on the positive electrode side and the negative electrode side of the DC power supply 10, and changes the pulse width of the voltage generated by the switching of these six elements in total, A pulse width modulation method applied to AC motor 30 is possible.

交流モータ30は、3相(U相、V相、W相)巻線を有するステータと、巻線に電流が流れることで変化する磁束によってトルクが発生するロータの2つの部分から構成される。交流モータ30を流れる電流は、電流検出回路80により検出され制御装置90へ伝達される。   AC motor 30 is composed of two parts: a stator having three-phase (U-phase, V-phase, and W-phase) windings, and a rotor that generates torque by magnetic flux that changes when current flows through the windings. The current flowing through AC motor 30 is detected by current detection circuit 80 and transmitted to control device 90.

交流モータ30には、回転軸を介して正回転のみに制限された回転機構100が連結される。   The AC motor 30 is connected to a rotation mechanism 100 limited to only normal rotation via a rotation shaft.

磁極位置検出回路40は、交流モータ30のロータの回転により変化する磁極位置を検出し、磁極位置は制御装置90へと伝達される。この磁極位置の検出値には、交流モータ30への取り付け時に発生する誤差や、磁極位置検出回路40の検出精度による誤差、に代表される要因で誤差が含まれる。   The magnetic pole position detection circuit 40 detects a magnetic pole position that changes as the rotor of the AC motor 30 rotates, and the magnetic pole position is transmitted to the control device 90. The detected value of the magnetic pole position includes an error due to a factor represented by an error that occurs when the magnetic pole position is attached to the AC motor 30 and an error caused by the detection accuracy of the magnetic pole position detection circuit 40.

回転機構100は、正回転のみに制限された装置であり、例えば回転軸のトルクを利用しオイルを圧送するオイルポンプなどがある。オイルポンプは回転方向が一意に決められており、負回転を与えると負圧によりオイルの逆流、オイルポンプの破損等が発生する可能性がある。   The rotation mechanism 100 is a device that is limited to forward rotation only, and includes, for example, an oil pump that pumps oil using torque of a rotation shaft. The rotation direction of the oil pump is uniquely determined. If negative rotation is applied, there is a possibility that reverse flow of oil or damage to the oil pump may occur due to negative pressure.

制御装置90は、回転数演算回路91と、電流マップ回路92と、PI制御回路93と、dq/3相変換回路94と、PWM信号生成回路95と、3相/dq変換回路96と、放電処理回路97から構成され、外部からの外部トルク指令を受信し、モータの電流を制御する。モータの電流は、図2に示すように、磁極位置に応じて回転する回転座標系において励磁電流とトルク電流に変換される。   The control device 90 includes a rotation speed calculation circuit 91, a current map circuit 92, a PI control circuit 93, a dq / three-phase conversion circuit 94, a PWM signal generation circuit 95, a three-phase / dq conversion circuit 96, a discharge The processing circuit 97 is configured to receive an external torque command from the outside and control the motor current. As shown in FIG. 2, the motor current is converted into an excitation current and a torque current in a rotating coordinate system that rotates according to the magnetic pole position.

回転数演算回路91は、磁極位置検出回路40から磁極位置θを取得し、磁極位置θの変化量からモータの回転数ωを生成する。   The rotation speed calculation circuit 91 acquires the magnetic pole position θ from the magnetic pole position detection circuit 40, and generates the rotation speed ω of the motor from the amount of change in the magnetic pole position θ.

電流マップ回路92は、外部から受信したトルク指令値に基づいて、指定したトルクを出力するために、励磁電流指令値であるd軸電流指令値Id*とトルク電流指令値であるq軸電流指令値Iq*を、回転数演算回路91より生成したモータの回転数ωとコンデンサ60の電圧Vdcに応じて生成する。コンタクタ20が開状態でコンデンサの放電処理を行う場合、電流マップ回路92は、d軸電流指令値Id*、q軸電流指令値Iq*共に0を出力する。   The current map circuit 92 outputs a specified torque based on a torque command value received from the outside, and outputs a d-axis current command value Id * that is an excitation current command value and a q-axis current command that is a torque current command value. The value Iq * is generated according to the motor rotation speed ω generated by the rotation speed calculation circuit 91 and the voltage Vdc of the capacitor 60. When the capacitor discharging process is performed with the contactor 20 open, the current map circuit 92 outputs 0 for both the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq *.

3相/dq変換回路96は、磁極位置θに応じて電流検出回路80より検出されたU相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iwを基に、d軸実電流値Idとq軸実電流値Iqを生成する。   The three-phase / dq conversion circuit 96 uses the d-axis actual current value Id and the q-axis based on the U-phase current Iu, V-phase current Iv, and W-phase current Iw detected by the current detection circuit 80 according to the magnetic pole position θ. An actual current value Iq is generated.

PI制御回路93は、電流マップ回路92より得られたd軸電流指令値Id*、q軸電流指令値Iq*と、放電処理回路97から得られたd軸放電電流指令値Id´、q軸放電電流指令値Iq´とをそれぞれ加算した値と、3相/dq変換回路96から得られたd軸実電流値Idと、q軸実電流値Iqを比較し、その差分に対しPI演算を施して、d軸電圧指令値Vd*と、q軸電圧指令値Vq*を生成する。   The PI control circuit 93 includes a d-axis current command value Id * and a q-axis current command value Iq * obtained from the current map circuit 92, and a d-axis discharge current command value Id ′ and q-axis obtained from the discharge processing circuit 97. The value obtained by adding the discharge current command value Iq ′, the d-axis actual current value Id obtained from the three-phase / dq conversion circuit 96, and the q-axis actual current value Iq are compared, and PI calculation is performed on the difference. The d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * are generated.

dq/3相変換回路94は、 d軸電圧指令値Vd*とq軸電圧指令値Vq*を基に、磁極位置θに応じてモータを駆動させるための3相電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*に変換する。   The dq / three-phase conversion circuit 94 uses the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * to drive the three-phase voltage command values Vu * and Vv * for driving the motor according to the magnetic pole position θ. , Convert to Vw *.

PWM信号生成回路95は、3相電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*とコンデンサ電圧Vdcに基づいて、インバータ50に内蔵されるスイッチング素子をオンオフ制御するためのPWM駆動信号を生成する。   The PWM signal generation circuit 95 generates a PWM drive signal for on / off control of the switching element built in the inverter 50 based on the three-phase voltage command values Vu *, Vv *, Vw * and the capacitor voltage Vdc.

放電処理回路97は、コンタクタ20が開状態でコンデンサの放電処理を行う場合、モータの巻き線による放電に必要なd軸放電電流指令値Id´と、q軸放電電流指令Iq´を出力する。コンタクタ20が閉状態で交流モータ30制御状態の場合、放電処理回路97はd軸放電電流指令値 Id´、q軸放電電流指令 Iq´ 共に0を出力する。   The discharge processing circuit 97 outputs a d-axis discharge current command value Id ′ and a q-axis discharge current command Iq ′ necessary for discharging by the winding of the motor when the contactor 20 is in the open state to perform the capacitor discharging process. When the contactor 20 is closed and the AC motor 30 is controlled, the discharge processing circuit 97 outputs 0 for both the d-axis discharge current command value Id ′ and the q-axis discharge current command Iq ′.

図3はモータ制御装置の起動から停止までの流れを説明するフロー図である。   FIG. 3 is a flowchart for explaining the flow from start to stop of the motor control device.

ステップ10においてシステムが起動すると、ステップ20においてコンタクタ20が閉状態にされることで直流電源10とインバータ50が接続され、コンデンサ60に電圧が印加される。
交流モータ30を制御する準備が完了するとステップ30に遷移し、交流モータ30を制御することが可能となり、制御装置90は目標となる外部トルク指令からd軸電流指令値Id*、q軸電流指令値Iq*の算出とPWM信号の出力制御を行う。
ステップ40においてシステムへの停止要求が確認されると、ステップ50にてコンタクタ20は開状態となり、直流電源10とインバータ50は電気的に切り離される。
次に、コンデンサ60に残っている電荷を放電するためステップ60の放電処理が実施される。
放電処理によりコンデンサ60の電圧が所定値を下回った場合、ステップ70において放電処理の完了が確認され、ステップ80においてシステムは停止する。
When the system is started in Step 10, the contactor 20 is closed in Step 20, whereby the DC power supply 10 and the inverter 50 are connected, and a voltage is applied to the capacitor 60.
When the preparation for controlling the AC motor 30 is completed, the process proceeds to step 30, and the AC motor 30 can be controlled. The control device 90 determines the d-axis current command value Id * and the q-axis current command from the target external torque command. Calculation of the value Iq * and output control of the PWM signal are performed.
When a stop request to the system is confirmed in step 40, the contactor 20 is opened in step 50, and the DC power supply 10 and the inverter 50 are electrically disconnected.
Next, in order to discharge the electric charge remaining in the capacitor 60, a discharging process in step 60 is performed.
When the voltage of the capacitor 60 falls below a predetermined value due to the discharge process, the completion of the discharge process is confirmed in step 70, and the system is stopped in step 80.

次に本実施形態の特徴部である放電処理回路97について詳細を説明する。
放電処理を行う際にモータを負回転させないためには、数1で表されるトルク T を常に0以上とする必要があるため、モータに流れるトルク電流 Iq が 0以上になるように放電電流指令値を設定する必要がある。
〔数1〕
T = Pn ・( Φ + ( Ld − Lq ) ・ Id ) ・ Iq
ここで、
Pn : モータの極対数、
Φ[Wb]: モータの磁束、
Ld[H] : d軸インダクタンス、
Lq[H] : q軸インダクタンス、
Id, Iq : 実モータ上の励磁電流とトルク電流
一方、磁極位置検出回路40による磁極位置の検出値には、前述のように複数の要因から誤差が含まれるため、図4のように磁極位置検出の誤差をθeとすると、制御装置90からみた回転座標系(図4中実線)に対して、実モータ上の回転座標系(図4中破線)が誤差θeだけずれる。
Next, details of the discharge processing circuit 97 which is a characteristic part of the present embodiment will be described.
In order to prevent the motor from rotating negatively during the discharge process, the torque T expressed by Equation 1 must always be 0 or more. Therefore, the discharge current command is set so that the torque current Iq flowing to the motor is 0 or more. It is necessary to set a value.
[Equation 1]
T = Pn • (Φ + (Ld − Lq) • Id) • Iq
here,
Pn: the number of pole pairs of the motor,
Φ [Wb]: Motor flux,
Ld [H]: d-axis inductance,
Lq [H]: q-axis inductance,
Id, Iq: Excitation current and torque current on the actual motor On the other hand, the detection value of the magnetic pole position by the magnetic pole position detection circuit 40 includes errors due to a plurality of factors as described above. Assuming that the detection error is θe, the rotational coordinate system (broken line in FIG. 4) on the real motor is shifted by the error θe with respect to the rotational coordinate system (solid line in FIG. 4) viewed from the control device 90.

よって、前述の磁極位置の検出値の理論誤差の最大値が存在しても実モータ上のトルク電流が負とならない放電電流指令値を設定することで、モータを負回転させないことができる。   Therefore, the motor can be prevented from rotating negatively by setting a discharge current command value that does not cause the torque current on the actual motor to be negative even when the maximum theoretical error value of the detected value of the magnetic pole position exists.

図5と図6は、上記のようにトルク電流が負とならない放電電流指令値を設定した状態を示している。磁極位置の検出値の理論誤差の最大値を図5中の理論最大誤差θmとすると、放電処理回路97は、放電に必要な励磁電流成分Idと、理論最大誤差θmを考慮したトルク電流成分Iqからなる電流指令Iを設定する。   5 and 6 show a state where the discharge current command value is set so that the torque current does not become negative as described above. Assuming that the maximum theoretical error of the detected value of the magnetic pole position is the theoretical maximum error θm in FIG. 5, the discharge processing circuit 97 has the torque current component Iq in consideration of the excitation current component Id necessary for the discharge and the theoretical maximum error θm. A current command I consisting of is set.

上記電流指令Iは、実モータ上では図6のような電流成分I´となり、磁極位置検出の誤差があるため電流成分の回転軸がずれる(図6中破線)。   The current command I becomes a current component I ′ as shown in FIG. 6 on the actual motor, and the rotation axis of the current component is deviated because of an error in detecting the magnetic pole position (broken line in FIG. 6).

ここで、回転軸のずれは理論最大誤差θm以内となるため、トルク電流成分Iq´は必ず0以上となり、モータの負回転を防ぐことができる。   Here, since the deviation of the rotation axis is within the theoretical maximum error θm, the torque current component Iq ′ is always 0 or more, and negative rotation of the motor can be prevented.

また、放電処理はシステムの停止要求後に行われるため、放電処理時には交流モータ30から回転機構100に伝達するトルクを極力抑える必要がある。   Further, since the discharge process is performed after a system stop request, it is necessary to suppress the torque transmitted from the AC motor 30 to the rotating mechanism 100 as much as possible during the discharge process.

例えば、回転機構100がオイルポンプである場合はシステムの停止要求後には不要な油圧の発生を極力抑えることが望まれる。   For example, when the rotation mechanism 100 is an oil pump, it is desired to suppress generation of unnecessary hydraulic pressure as much as possible after a system stop request.

一方、コンタクタ20が閉状態から開状態になった際にはコンデンサには数100Vの高い電圧が残るため、放電処理完了までの時間が極力短いことも望まれる。   On the other hand, when the contactor 20 is changed from the closed state to the open state, a high voltage of several hundreds V remains in the capacitor. Therefore, it is desired that the time until the discharge process is completed is as short as possible.

以上より、 本実施例では以下のように放電電流指令を設定する。   As described above, in this embodiment, the discharge current command is set as follows.

d軸放電電流指令値 Id´は、希望する放電処理完了時間を満足できる大きさに設定し、q軸放電電流指令値 Iq´は、前述の磁極位置の検出値の理論誤差の最大値が存在しても実モータ上のトルク電流が負とならない最小値に設定する 。   The d-axis discharge current command value Id´ is set to a value that satisfies the desired discharge processing completion time, and the q-axis discharge current command value Iq´ has the maximum theoretical error of the detected value of the magnetic pole position described above. Even if the torque current on the actual motor does not become negative, set it to the minimum value.

d軸放電電流指令値 Id´の具体的な値はコンデンサに残った電荷とモータ巻き線に発生するジュール熱による損失の関係から求められる。   The specific value of the d-axis discharge current command value Id ′ is obtained from the relationship between the charge remaining in the capacitor and the loss due to Joule heat generated in the motor winding.

なお、本実施例は正回転のみに制限された回転機構100を使用した例を示したが、回転機構100が負回転のみに制限されている場合にも適応が可能である。   In addition, although the present Example showed the example which used the rotation mechanism 100 restrict | limited only to positive rotation, it is applicable also when the rotation mechanism 100 is restrict | limited only to negative rotation.

その場合、q軸放電電流指令値 Iq´は、トルク電流が正とならない最小値に設定する。   In that case, the q-axis discharge current command value Iq ′ is set to the minimum value at which the torque current is not positive.

図7は、第2の実施の形態による直流電源、交流モータ及びコンデンサの放電処理を実施する装置を含むモータ制御装置の概要を説明するシステム図である。本実施の形態では、放電制御回路97は、回転数演算回路91から出力される回転数ωを入力とし、回転数ωの変化量から加速度を算出する。   FIG. 7 is a system diagram illustrating an outline of a motor control device including a DC power source, an AC motor, and a device that performs discharge processing of a capacitor according to the second embodiment. In the present embodiment, discharge control circuit 97 receives rotation speed ω output from rotation speed calculation circuit 91 as input, and calculates acceleration from the amount of change in rotation speed ω.

その他、実施例 1と同じ機能を有する要素については、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。さらに、実施の形態 1と同じ構成を有することに起因して得られる同様の作用及び効果についても、重複的な記載は省略する。   In addition, about the element which has the same function as Example 1, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol. Furthermore, the duplicate description is omitted about the same effect | action and effect obtained by having having the same structure as Embodiment 1. FIG.

図8は、d軸放電電流指令値 Id´、q軸放電電流指令値 Iq´をそれぞれ所定値1と所定値2に設定し、モータの加速度に応じて所定値1と所定値2を変化させることで、交流モータ30に発生するトルクを抑制しながら放電処理を行う放電処理回路97の処理フローを示した図である。   In FIG. 8, the d-axis discharge current command value Id ′ and the q-axis discharge current command value Iq ′ are set to a predetermined value 1 and a predetermined value 2, respectively, and the predetermined value 1 and the predetermined value 2 are changed according to the acceleration of the motor. FIG. 6 is a diagram illustrating a processing flow of a discharge processing circuit 97 that performs a discharge process while suppressing torque generated in the AC motor 30.

ステップ10において、放電処理における放電電流指令値の演算処理を開始する。ステップ20において、所定値1と所定値2に実施例1で示した理論最大誤差θmを考慮した最小値を設定する。最小値とは、制御上の最小分解能とする。   In step 10, the calculation process of the discharge current command value in the discharge process is started. In step 20, the minimum value in consideration of the theoretical maximum error θm shown in the first embodiment is set to the predetermined value 1 and the predetermined value 2. The minimum value is the minimum control resolution.

モータの加速度が閾値未満の場合(ステップ30)、ステップ50にてステップ20と同等の放電電流指令値を、所定値1と所定値2に加算する。   When the acceleration of the motor is less than the threshold value (step 30), the discharge current command value equivalent to step 20 is added to the predetermined value 1 and the predetermined value 2 in step 50.

ステップ50を繰り返し、モータの加速度が閾値以上となった場合、ステップ40にて、設定している放電電流指令値のうち所定値2から最小分解能分を減算する。ステップ40は、モータの加速度が閾値未満になるまで繰り返される。   If step 50 is repeated and the acceleration of the motor becomes equal to or greater than the threshold, in step 40, the minimum resolution is subtracted from the predetermined value 2 of the set discharge current command value. Step 40 is repeated until the motor acceleration is below the threshold.

上記ステップ30、40、50を繰り返すことで、モータに負のトルクが発生することなく所定値1と所定値2を増加させていく。   By repeating the above steps 30, 40, and 50, the predetermined value 1 and the predetermined value 2 are increased without generating negative torque in the motor.

その際、ステップ60にて所定値1が放電に必要な値まで到達した場合には、放電電流指令値を確定とし放電完了まで保持する。   At this time, if the predetermined value 1 reaches the value necessary for discharge in step 60, the discharge current command value is determined and held until the discharge is completed.

図9、10、11、12は、図8で示した放電処理回路97の処理フローによって増加減させる所定値1及び所定値2の概要を説明する図である。   9, 10, 11, and 12 are diagrams for explaining the outline of the predetermined value 1 and the predetermined value 2 that are increased and decreased by the processing flow of the discharge processing circuit 97 shown in FIG.

図9は、図8中のステップ20における所定値1及び所定値2を示す概要図である。ステップ10にて放電処理における放電電流指令の演算処理を開始した後、理論最大誤差θm分のトルク放電電流を正方向に付与した放電電流指令を、分解能の最小単位で所定値1と所定値2に設定する。放電電流指令を最小単位ごとに入力することで、交流モータ30に閾値以上の加速度が発生する放電電流指令を検出することが可能となる。   FIG. 9 is a schematic diagram showing the predetermined value 1 and the predetermined value 2 in step 20 in FIG. After starting the calculation process of the discharge current command in the discharge process in Step 10, the discharge current command in which the torque discharge current corresponding to the theoretical maximum error θm is applied in the positive direction is set to the predetermined value 1 and the predetermined value 2 in the minimum unit of resolution. Set to. By inputting the discharge current command for each minimum unit, it is possible to detect a discharge current command in which acceleration equal to or greater than a threshold value occurs in AC motor 30.

交流モータ30の加速度が閾値未満の場合、理論最大誤差θm分のトルク放電電流指令を正方向に付与した放電電流指令を、分解能の最小単位分所定値1と所定値2に加算する。(図10)
ステップ30で加速度が閾値以上になった場合、図11に示すように所定値1はそのままとし、所定値2のみを減算する。
When the acceleration of AC motor 30 is less than the threshold value, a discharge current command in which a torque discharge current command corresponding to the theoretical maximum error θm is applied in the positive direction is added to predetermined value 1 and predetermined value 2 for the minimum unit of resolution. (Fig. 10)
When the acceleration becomes equal to or greater than the threshold value in step 30, the predetermined value 1 is left as it is and the predetermined value 2 is subtracted as shown in FIG.

図11の処理を繰り返すことにより、交流モータ30の加速度を閾値未満になるように設定する。   By repeating the process of FIG. 11, the acceleration of the AC motor 30 is set to be less than the threshold value.

一度所定値2を減算後(ステップ40)、加速度が閾値未満の場合には、図12に示すとおり放電電流指令値の最小分解能を所定値1と所定値2に加算する。   Once the predetermined value 2 is subtracted (step 40), if the acceleration is less than the threshold value, the minimum resolution of the discharge current command value is added to the predetermined value 1 and the predetermined value 2 as shown in FIG.

これにより、交流モータ30の発生トルクを極力抑え、モータを負回転させることがない状態でモータ巻き線に放電に必要な大きさの電流を流すことが可能となる。   As a result, the torque generated by the AC motor 30 is suppressed as much as possible, and a current of a magnitude necessary for discharging can be passed through the motor winding in a state where the motor is not rotated negatively.

加速度に関する閾値の設定は、例えばシステムの停止要求後に回転機構100に伝達が許容されるトルクの大きさを考慮して決定される。   The setting of the threshold value related to acceleration is determined in consideration of, for example, the magnitude of torque that is allowed to be transmitted to the rotation mechanism 100 after a system stop request.

なお、本実施例は正回転のみに制限された回転機構100を使用した例を示したが、回転機構100が負回転のみに制限されている場合にも適応が可能である。   In addition, although the present Example showed the example which used the rotation mechanism 100 restrict | limited only to positive rotation, it is applicable also when the rotation mechanism 100 is restrict | limited only to negative rotation.

その場合、モータに正のトルクが発生することなく所定値1と所定値2を負方向に増加させる。また、実施例2のモータ加速度、トルク放電電流、所定値1及び所定値2の操作を記載の正負方向と逆にすることで適応が可能となる。   In that case, the predetermined value 1 and the predetermined value 2 are increased in the negative direction without generating positive torque in the motor. In addition, adaptation is possible by reversing the motor acceleration, torque discharge current, predetermined value 1 and predetermined value 2 operations of the second embodiment in the positive and negative directions.

10 直流電源
20 コンタクタ
30 交流モータ
40 磁極位置検出回路
50 インバータ
60 コンデンサ
70 電圧検出回路
80 電流検出回路
90 制御装置
100 回転機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 DC power supply 20 Contactor 30 AC motor 40 Magnetic pole position detection circuit 50 Inverter 60 Capacitor 70 Voltage detection circuit 80 Current detection circuit 90 Control apparatus 100 Rotation mechanism

Claims (2)

回転方向が制限された回転機構と連結されるモータと、直流電力を平滑化するコンデンサを有するインバータと、前記モータの回転状態を検出する磁極位置検出回路と、を備えるモータを制御するモータ制御装置であって、
前記インバータから前記モータに供給されるモータ電流のうち永久磁石と共に前記モータを励磁する励磁電流成分と、前記モータにトルクを発生させるトルク電流成分と、を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記励磁電流成分を非ゼロの第1所定値に設定し、前記モータが制限された方向のみに回転するように前記トルク電流成分を非ゼロの第2所定値に設定し、前記コンデンサに蓄えられた電荷を前記モータの巻線に発生するジュール熱による損失で放電させるモータ制御装置。
A motor control apparatus for controlling a motor, comprising: a motor connected to a rotation mechanism whose rotation direction is limited; an inverter having a capacitor for smoothing DC power; and a magnetic pole position detection circuit for detecting a rotation state of the motor. Because
A control unit that controls an excitation current component that excites the motor together with a permanent magnet in a motor current supplied from the inverter to the motor, and a torque current component that generates torque in the motor;
The controller sets the excitation current component to a non-zero first predetermined value, sets the torque current component to a non-zero second predetermined value so that the motor rotates only in a limited direction, A motor control device that discharges the electric charge stored in the capacitor by a loss due to Joule heat generated in the winding of the motor.
請求項1に記載されたモータ制御装置であって、
前記制御部は、前記第1所定値と前記第2所定値を最小値にした後、閾値以上の前記モータの加速度を検知した際に前記第2所定値を減少させ、閾値未満の加速度を検知した際に前記第1所定値と前記第2所定値を増大させるモータ制御装置。
The motor control device according to claim 1,
The control unit decreases the second predetermined value when detecting acceleration of the motor that is equal to or greater than a threshold value after detecting the first predetermined value and the second predetermined value to a minimum value, and detects acceleration that is less than the threshold value. A motor control device that increases the first predetermined value and the second predetermined value when the control is performed.
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