JP2016100994A - Motor control device and generator control device - Google Patents
Motor control device and generator control device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016100994A JP2016100994A JP2014236408A JP2014236408A JP2016100994A JP 2016100994 A JP2016100994 A JP 2016100994A JP 2014236408 A JP2014236408 A JP 2014236408A JP 2014236408 A JP2014236408 A JP 2014236408A JP 2016100994 A JP2016100994 A JP 2016100994A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- magnetic flux
- motor
- amplitude
- command
- 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.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
本発明は、モータ制御装置及び発電機制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device and a generator control device.
従来から、3相モータの駆動方法としては、種々の方法が知られている。3相モータの駆動方法の一例は、直接トルク制御(DTC:Direct Torque Control)である。速度制御系で構成された直接トルク制御の一例では、図18に示すようなモータ制御部903が用いられる。モータ制御部903では、u,w/α,β変換部906によって、相電流iu,iwが、軸電流iα,iβに変換される。モータ磁束推定部908によって、モータ磁束が推定される(推定磁束Ψsが求められる)。推定磁束Ψsのα軸成分及びβ軸成分をそれぞれ推定磁束Ψα,Ψβと記載する。速度・位置演算部962によって、推定磁束Ψsから、3相モータの速度及びモータ磁束の位相が推定される(推定速度ωr及び推定磁束Ψsの位相θsが求められる)。トルク推定部963によって、推定磁束Ψs及び軸電流iα,iβから、モータトルクが推定される(推定トルクTeが求められる)。速度制御部964によって、現在の推定速度ωrが指令速度ωref *に一致するように、指令トルクTe *が生成される。振幅特定部961によって、指令トルクTe *から指令振幅|Ψs *|が生成される。トルク偏差演算部911によって、推定トルクTeと指令トルクTe *との偏差(トルク偏差)ΔTが求められる。指令磁束特定部912によって、指令振幅|Ψs *|、トルク偏差ΔT及び位相θsから、指令磁束ベクトルΨs *が求められる。指令磁束ベクトルΨs *のα軸成分及びβ軸成分を、それぞれα軸指令磁束Ψα *、β軸指令磁束Ψβ *と記載する。α軸磁束偏差演算部913aによって、α軸指令磁束Ψα *と推定磁束Ψαとの偏差(磁束偏差)ΔΨαが求められる。β軸磁束偏差演算部913bによって、β軸指令磁束Ψβ *と推定磁束Ψβとの偏差(磁束偏差)ΔΨβが求められる。電圧指令演算部907によって、磁束偏差ΔΨα,ΔΨβ及び軸電流iα,iβから、軸電圧vα *,vβ *が求められる。α,β/u,v,w変換部909によって、軸電圧vα *,vβ *が、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *に変換される。指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *に対応する電圧ベクトルが3相モータに印加されるように、インバータのスイッチングがなされる。速度制御系の構成は、冷凍空調装置における圧縮機の駆動の際等に用いられる。
Conventionally, various methods are known as a driving method of a three-phase motor. An example of a driving method of the three-phase motor is direct torque control (DTC). In an example of direct torque control configured with a speed control system, a
直接トルク制御によれば、エンコーダ、レゾルバ等の位置センサを省略できる。 With direct torque control, position sensors such as encoders and resolvers can be omitted.
特許文献1、非特許文献1、非特許文献2及び非特許文献3には、直接トルク制御を用いたモータ制御装置に関連する技術が記載されている。
従来のモータ制御装置には、設計の煩雑さの点で改善の余地がある。また、制御性能の点でも改善の余地がある。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。 Conventional motor control devices have room for improvement in terms of design complexity. There is also room for improvement in terms of control performance. The present invention has been made in view of such circumstances.
すなわち、本開示は、
3相モータのモータ磁束が指令磁束ベクトルに追従するように、インバータを用いて前記3相モータに電圧ベクトルを印加するモータ制御装置であって、
指令速度を用いて前記モータ磁束の位相が移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、特定された前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの位相を特定する位相特定部と、
前記指令磁束ベクトルの振幅を特定する振幅特定部と、
前記位相特定部で特定された前記指令磁束ベクトルの前記位相と、前記振幅特定部で特定された前記指令磁束ベクトルの前記振幅と、を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する指令磁束特定部と、
を備えたモータ制御装置を提供する。
That is, this disclosure
A motor control device that applies a voltage vector to the three-phase motor using an inverter so that the motor magnetic flux of the three-phase motor follows a command magnetic flux vector,
A phase specifying unit for specifying a movement amount for each control cycle in which the phase of the motor magnetic flux should move using a command speed, and specifying a phase of the command magnetic flux vector using the specified movement amount;
An amplitude specifying unit for specifying the amplitude of the command magnetic flux vector;
A command magnetic flux specifying unit for specifying the command magnetic flux vector using the phase of the command magnetic flux vector specified by the phase specifying unit and the amplitude of the command magnetic flux vector specified by the amplitude specifying unit;
A motor control device comprising:
上記のモータ制御装置によれば、設計の煩雑さを緩和することが可能となる。また、制御性能の低下が防止され得る。 According to the motor control device described above, the complexity of design can be reduced. In addition, a decrease in control performance can be prevented.
本発明者らの検討によると、従来のモータ制御装置では、速度制御部の存在がモータ制御装置の設計を煩雑にしている。また、速度制御部の存在は、制御性能を低下させていた。制御性能の低下は、3相モータの速度が低い場合には顕在化する。本発明者らは、このような事情に鑑み、速度制御部を必須としないモータ制御装置を提供することを検討した。 According to the studies by the present inventors, in the conventional motor control device, the presence of the speed control unit complicates the design of the motor control device. Further, the presence of the speed control unit has deteriorated the control performance. The decrease in control performance becomes apparent when the speed of the three-phase motor is low. In view of such circumstances, the present inventors have studied to provide a motor control device that does not require a speed control unit.
すなわち、本開示の第1態様は、
3相モータのモータ磁束が指令磁束ベクトルに追従するように、インバータを用いて前記3相モータに電圧ベクトルを印加するモータ制御装置であって、
指令速度を用いて前記モータ磁束の位相が移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、特定された前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの位相を特定する位相特定部と、
前記指令磁束ベクトルの振幅を特定する振幅特定部と、
前記位相特定部で特定された前記指令磁束ベクトルの前記位相と、前記振幅特定部で特定された前記指令磁束ベクトルの前記振幅と、を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する指令磁束特定部と、
を備えたモータ制御装置を提供する。
That is, the first aspect of the present disclosure is:
A motor control device that applies a voltage vector to the three-phase motor using an inverter so that the motor magnetic flux of the three-phase motor follows a command magnetic flux vector,
A phase specifying unit for specifying a movement amount for each control cycle in which the phase of the motor magnetic flux should move using a command speed, and specifying a phase of the command magnetic flux vector using the specified movement amount;
An amplitude specifying unit for specifying the amplitude of the command magnetic flux vector;
A command magnetic flux specifying unit for specifying the command magnetic flux vector using the phase of the command magnetic flux vector specified by the phase specifying unit and the amplitude of the command magnetic flux vector specified by the amplitude specifying unit;
A motor control device comprising:
第1態様によれば、速度制御部を必須としないモータ制御装置を容易に構成できる。従って、モータ制御装置の設計を煩雑さを緩和できる。また、制御性能の低下が防止され得る。 According to the 1st aspect, the motor control apparatus which does not require a speed control part can be comprised easily. Therefore, the complexity of designing the motor control device can be reduced. In addition, a decrease in control performance can be prevented.
本開示の第2態様は、第1態様に加え、前記移動量を積算することによって、前記指令磁束ベクトルの前記位相を特定する、モータ制御装置を提供する。 In addition to the first aspect, a second aspect of the present disclosure provides a motor control device that identifies the phase of the command magnetic flux vector by integrating the movement amount.
第2態様によれば、指令磁束ベクトルの位相を容易に特定することができる。また、第2態様によれば、フィードフォーワード制御によって指令磁束ベクトルの位相を特定することができる。このことは、モータ制御装置の演算負荷の軽減に繋がる。 According to the second aspect, the phase of the command magnetic flux vector can be easily specified. Further, according to the second aspect, the phase of the command magnetic flux vector can be specified by feedforward control. This leads to a reduction in calculation load of the motor control device.
本開示の第3態様は、第1態様に加え、
前記3相モータにおける3相交流座標上のモータ電流を2相座標によって表したものである軸電流と、前記3相モータに印加されるべき前記電圧ベクトルを前記2相座標によって表したものである軸電圧と、を用いて前記3相モータに印加されている前記モータ磁束を推定するモータ磁束推定部と、
推定された前記モータ磁束を用いて、前記モータ磁束の前記位相を推定する位相推定部と、をさらに備え、
前記位相特定部は、前記位相推定部で推定された前記モータ磁束の前記位相と、前記移動量と、を用いて前記指令磁束ベクトルの前記位相を特定する、モータ制御装置を提供する。
The third aspect of the present disclosure includes, in addition to the first aspect,
A motor current on a three-phase AC coordinate in the three-phase motor is represented by a two-phase coordinate, and a voltage vector to be applied to the three-phase motor is represented by the two-phase coordinate. A motor magnetic flux estimator for estimating the motor magnetic flux applied to the three-phase motor using a shaft voltage;
A phase estimation unit that estimates the phase of the motor magnetic flux using the estimated motor magnetic flux, and
The phase identification unit provides a motor control device that identifies the phase of the command magnetic flux vector using the phase of the motor magnetic flux estimated by the phase estimation unit and the movement amount.
第3態様によれば、指令磁束ベクトルの位相を容易に特定することができる。また、第3態様では、指令磁束ベクトルの位相の特定に推定されたモータ磁束が用いられ、その推定には軸電流が用いられる。このことは、指令磁束ベクトルの位相の特定にモータ電流の情報が反映されることを意味し、指令磁束ベクトルの位相を適切に設定することに寄与し、3相モータの駆動を安定させることに役立つ。 According to the third aspect, the phase of the command magnetic flux vector can be easily specified. In the third mode, the motor magnetic flux estimated for specifying the phase of the command magnetic flux vector is used, and the axial current is used for the estimation. This means that the motor current information is reflected in the specification of the phase of the command magnetic flux vector, which contributes to appropriately setting the phase of the command magnetic flux vector and stabilizes the driving of the three-phase motor. Useful.
本開示の第4態様は、第1から第3態様のいずれか1つに加え、
前記位相特定部は、(i)推定されたモータトルクの振動成分を用いて前記指令速度を補正し、補正された前記指令速度を用いて前記移動量を特定し、特定された前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの前記位相を特定する、又は、(ii)前記指令速度を用いて前記移動量を特定し、特定された前記移動量を推定されたモータトルクの振動成分を用いて補正し、補正された前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの前記位相を特定する、モータ制御装置を提供する。
According to a fourth aspect of the present disclosure, in addition to any one of the first to third aspects,
The phase specifying unit (i) corrects the command speed using the estimated vibration component of the motor torque, specifies the movement amount using the corrected command speed, and determines the specified movement amount. To identify the phase of the command magnetic flux vector, or (ii) identify the amount of movement using the command speed, and correct the identified amount of movement using a vibration component of the estimated motor torque And a motor control device that identifies the phase of the command magnetic flux vector using the corrected amount of movement.
第4態様によれば、指令磁束ベクトルの位相を特定する際にモータトルクの振動成分の情報が反映される。このことは、3相モータの駆動を安定させることに役立つ。 According to the fourth aspect, information on the vibration component of the motor torque is reflected when the phase of the command magnetic flux vector is specified. This helps to stabilize the driving of the three-phase motor.
本開示の第5態様は、第1から第4態様のいずれか1つに加え、
前記振幅特定部は、
前記指令磁束ベクトルの仮振幅を設定する仮設定部と、
(a)推定された前記モータ磁束と前記3相モータにおける3相交流座標上のモータ電流を2相座標によって表したものである軸電流との第1内積、又は、(b)前記3相モータの永久磁石の推定された磁石磁束と前記3相モータにおける3相交流座標上のモータ電流を2相座標によって表したものである軸電流との第2内積、を用いたフィードバック制御を実行することによって、前記仮振幅を補正して前記指令磁束特定部に与えられるべき前記振幅として補正振幅を特定する補正部と、を有する、モータ制御装置を提供する。
According to a fifth aspect of the present disclosure, in addition to any one of the first to fourth aspects,
The amplitude specifying unit includes:
A temporary setting unit for setting a temporary amplitude of the command magnetic flux vector;
(A) a first inner product of the estimated motor magnetic flux and a shaft current that is a two-phase coordinate representing a motor current on a three-phase AC coordinate in the three-phase motor, or (b) the three-phase motor A feedback control using the second inner product of the estimated magnetic flux of the permanent magnet of the motor and the axial current representing the motor current on the three-phase AC coordinate in the three-phase motor by the two-phase coordinate. A correction unit that corrects the provisional amplitude and specifies a correction amplitude as the amplitude to be given to the command magnetic flux specifying unit is provided.
第5態様における第1内積及び第2内積は、指令磁束ベクトルの振幅(仮振幅)を補正をするための有効な指標である。第5態様に係るモータ制御装置は、そのような第1内積又は第2内積を用いて指令磁束ベクトルの振幅を補正する。このような補正によれば、目的に応じた制御を容易に実現できる。 The first inner product and the second inner product in the fifth aspect are effective indexes for correcting the amplitude (temporary amplitude) of the command magnetic flux vector. The motor control device according to the fifth aspect corrects the amplitude of the command magnetic flux vector using such first inner product or second inner product. According to such correction, control according to the purpose can be easily realized.
本開示の第6態様は、第1から第4態様のいずれか1つに加え、
前記振幅特定部は、
前記指令磁束ベクトルの仮振幅を設定する仮設定部と、
前記指令磁束特定部に与えられるべき前記振幅として前記仮振幅よりも小さい補償用振幅を特定する離散化誤差補償部であって、前記3相モータの速度が高くなればなるほど前記仮振幅と前記補償用振幅との差が大きくなるように前記補償用振幅を特定する離散化誤差補償部と、を有する、モータ制御装置を提供する。
The sixth aspect of the present disclosure is in addition to any one of the first to fourth aspects,
The amplitude specifying unit includes:
A temporary setting unit for setting a temporary amplitude of the command magnetic flux vector;
A discretization error compensator for identifying a compensation amplitude smaller than the temporary amplitude as the amplitude to be given to the command magnetic flux specifying unit, wherein the higher the speed of the three-phase motor, the higher the temporary amplitude and the compensation There is provided a motor control device having a discretization error compensator that specifies the compensation amplitude so that a difference from the use amplitude becomes large.
離散系でモータ制御装置を構成する場合、3相モータに実際に印加される指令磁束ベクトルの振幅は、指令磁束ベクトルの振幅よりも大きくなる。つまり、離散系でモータ制御装置を構成する場合、いわゆる離散化誤差が生じる。離散化誤差は、3相モータの速度が高くなればなるほど大きくなる。第6態様のモータ制御装置では、離散化誤差を考慮して、実際に3相モータに印加されるべき磁束ベクトルの振幅(仮振幅)よりも小さな振幅(補償用振幅)が指令磁束特定部に与えられる。結果として、離散化誤差が緩和される。 When the motor control device is configured in a discrete system, the amplitude of the command magnetic flux vector that is actually applied to the three-phase motor is larger than the amplitude of the command magnetic flux vector. That is, when the motor control device is configured in a discrete system, a so-called discretization error occurs. The discretization error increases as the speed of the three-phase motor increases. In the motor control device of the sixth aspect, in consideration of the discretization error, an amplitude (compensation amplitude) smaller than the amplitude (provisional amplitude) of the magnetic flux vector to be actually applied to the three-phase motor is supplied to the command magnetic flux specifying unit. Given. As a result, the discretization error is mitigated.
本開示の第7態様は、第1から第4態様のいずれか1つに加え、
前記振幅特定部は、
前記指令磁束ベクトルの仮振幅を設定する仮設定部と、
(a)推定された前記モータ磁束と前記3相モータにおける3相交流座標上のモータ電流を2相座標によって表したものである軸電流との第1内積、又は、(b)前記3相モータの永久磁石の推定された磁石磁束と前記3相モータにおける3相交流座標上のモータ電流を2相座標によって表したものである軸電流との第2内積、を用いたフィードバック制御を実行することによって、前記仮振幅を補正して補正振幅を特定する補正部と、
前記指令磁束特定部に与えられるべき前記振幅として前記補正振幅よりも小さい補償用振幅を特定する離散化誤差補償部であって、前記3相モータの速度が高くなればなるほど前記補正振幅と前記補償用振幅との差が大きくなるように、前記補償用振幅を特定する離散化誤差補償部と、を有する、モータ制御装置を提供する。
According to a seventh aspect of the present disclosure, in addition to any one of the first to fourth aspects,
The amplitude specifying unit includes:
A temporary setting unit for setting a temporary amplitude of the command magnetic flux vector;
(A) a first inner product of the estimated motor magnetic flux and a shaft current that is a two-phase coordinate representing a motor current on a three-phase AC coordinate in the three-phase motor, or (b) the three-phase motor A feedback control using the second inner product of the estimated magnetic flux of the permanent magnet of the motor and the axial current representing the motor current on the three-phase AC coordinate in the three-phase motor by the two-phase coordinate. A correction unit that corrects the temporary amplitude and identifies a correction amplitude,
A discretization error compensator that specifies a compensation amplitude smaller than the correction amplitude as the amplitude to be given to the command magnetic flux specifying unit, the higher the speed of the three-phase motor, the higher the correction amplitude and the compensation There is provided a motor control device including a discretization error compensator that identifies the compensation amplitude so that a difference from the compensation amplitude becomes large.
第7態様によれば、第5態様の効果と第6態様の効果の両方を得ることができる。 According to the seventh aspect, both the effects of the fifth aspect and the sixth aspect can be obtained.
本開示の第8態様は、
3相発電機の発電機磁束が指令磁束ベクトルに追従するように、コンバータを用いて前記3相発電機に電圧ベクトルを印加する発電機制御装置であって、
指令速度を用いて前記発電機磁束の位相が移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、特定された前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの位相を特定する位相特定部と、
前記指令磁束ベクトルの振幅を特定する振幅特定部と、
前記位相特定部で特定された前記指令磁束ベクトルの前記位相と、前記振幅特定部で特定された前記指令磁束ベクトルの前記振幅と、を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する指令磁束特定部と、
を備えた発電機制御装置を提供する。
The eighth aspect of the present disclosure is:
A generator control device that applies a voltage vector to the three-phase generator using a converter so that the generator magnetic flux of the three-phase generator follows a command magnetic flux vector,
A phase specifying unit for specifying a movement amount for each control cycle in which the phase of the generator magnetic flux should move using a command speed, and specifying a phase of the command magnetic flux vector using the specified movement amount;
An amplitude specifying unit for specifying the amplitude of the command magnetic flux vector;
A command magnetic flux specifying unit for specifying the command magnetic flux vector using the phase of the command magnetic flux vector specified by the phase specifying unit and the amplitude of the command magnetic flux vector specified by the amplitude specifying unit;
A generator control device comprising:
本開示の第9態様は、
3相モータのモータ磁束が指令磁束ベクトルに追従するように、インバータを用いて前記3相モータに電圧ベクトルを印加するモータ制御方法であって、
指令速度を用いて前記モータ磁束の位相が移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、特定された前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの位相を特定するステップと、
前記指令磁束ベクトルの振幅を特定するステップと、
特定された前記指令磁束ベクトルの前記位相と、特定された前記指令磁束ベクトルの前記振幅と、を用いて前記指令磁束ベクトルを特定するステップと、
を備えたモータ制御方法を提供する。
The ninth aspect of the present disclosure is:
A motor control method for applying a voltage vector to the three-phase motor using an inverter so that the motor magnetic flux of the three-phase motor follows a command magnetic flux vector,
Identifying a movement amount for each control cycle in which the phase of the motor magnetic flux should move using a command speed, and identifying a phase of the command magnetic flux vector using the identified movement amount;
Identifying the amplitude of the command magnetic flux vector;
Identifying the command magnetic flux vector using the phase of the identified command magnetic flux vector and the amplitude of the identified command magnetic flux vector;
A motor control method is provided.
本開示の第10態様は、
3相発電機の発電機磁束が指令磁束ベクトルに追従するように、コンバータを用いて前記3相発電機に電圧ベクトルを印加する発電機制御方法であって、
指令速度を用いて前記発電機磁束の位相が移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、特定された前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの位相を特定するステップと、
前記指令磁束ベクトルの振幅を特定するステップと、
特定された前記指令磁束ベクトルの前記位相と、特定された前記指令磁束ベクトルの前記振幅と、を用いて前記指令磁束ベクトルを特定するステップと、
を備えた発電機制御方法を提供する。
A tenth aspect of the present disclosure includes
A generator control method of applying a voltage vector to the three-phase generator using a converter so that a generator magnetic flux of the three-phase generator follows a command magnetic flux vector,
Specifying a movement amount for each control cycle in which the phase of the generator magnetic flux should move using a command speed, and specifying a phase of the command magnetic flux vector using the specified movement amount;
Identifying the amplitude of the command magnetic flux vector;
Identifying the command magnetic flux vector using the phase of the identified command magnetic flux vector and the amplitude of the identified command magnetic flux vector;
A generator control method comprising:
第8〜第10態様によれば、第1の態様の効果と同様の効果が得られる。 According to the eighth to tenth aspects, the same effect as that of the first aspect can be obtained.
モータ制御装置に関する技術は、発電機制御装置に適用できる。発電機制御装置に関する技術は、モータ制御装置に適用できる。両方の場合において、制御の態様はよく似ているためである。モータと発電機とでは、モータ/発電機を流れる電流の位相が逆となる等の相違があるが、当業者であればこれらの相違を考慮しつつ両制御装置を構成できる。 The technology related to the motor control device can be applied to the generator control device. The technology related to the generator control device can be applied to the motor control device. This is because the control mode is very similar in both cases. There is a difference between the motor and the generator such that the phase of the current flowing through the motor / generator is reversed, but those skilled in the art can configure both control devices in consideration of these differences.
モータ制御装置及び発電機制御装置に関する技術は、モータ制御方法及び発電機制御方法に適用できる。モータ制御方法及び発電機制御方法に関する技術は、モータ制御装置及び発電機制御装置に適用できる。 The technology related to the motor control device and the generator control device can be applied to the motor control method and the generator control method. The technology related to the motor control method and the generator control method can be applied to the motor control device and the generator control device.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1に示すように、モータ制御装置100は、第1電流センサ105a、第2電流センサ105b、モータ制御部103及びデューティ生成部104を含んでいる。モータ制御装置100は、インバータ101及び3相モータ102に接続される。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the
モータ制御部103は、3相モータ102の位置センサレス運転を実行するように構成されている。位置センサレス運転は、エンコーダ、レゾルバ等の位置センサを用いない運転である。モータ磁束は、3相モータ102に印加されている3相交流座標上の電機子鎖交磁束と、この電機子鎖交磁束を座標変換することにより得た磁束の両方を含む概念である。本明細書では、「振幅」は、単に大きさ(絶対値)を指す場合がある。また、特に断りがない場合は、「速度」は、3相モータ102の回転子の角速度(単位:rad/s)を表す。
The
モータ制御装置100は、DSP(Digital Signal Processor)又はマイクロコンピュータにおいて実行される制御アプリケーションによって提供される要素を含んでいてもよい。DSP又はマイクロコンピュータは、コア、メモリ、A/D変換回路及び通信ポート等の周辺装置を含んでいてもよい。また、モータ制御装置100は、論理回路によって構成された要素を含んでいてもよい。
The
(モータ制御装置100を用いた制御の概要)
図1を参照しながら、モータ制御装置100を用いた制御の概要を説明する。電流センサ105a,105bによって、相電流(モータ電流)iu,iwが検出される。モータ制御部103によって、指令速度ωref *及び相電流iu,iwから、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *が生成される。指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *の各成分は、それぞれ3相交流座標上のU相電圧、V相電圧及びW相電圧に対応する。デューティ生成部104によって、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *から、デューティDu,Dv,Dwが生成される。インバータ101によって、デューティDu,Dv,Dwから、3相モータ102に印加するべき電圧ベクトルvu,vv,vwが生成される。指令速度ωref *は、上位制御装置からモータ制御装置100に与えられる。指令速度ωref *は、3相モータ102の速度が追従するべき速度を表す。このような制御により、3相モータ102は、速度が指令速度ωref *に追従するように制御される。
(Outline of control using the motor control device 100)
An overview of control using the
以下では、α−β座標(2相座標)に基づいてモータ制御装置100を説明することがある。図2に、α−β座標、U−V−W座標及びd−q座標を示す。α−β座標は、固定座標である。α−β座標は、静止座標とも交流座標とも称される。α軸は、U軸と同一方向に延びる軸として設定される。また、d軸はロータの回転子と一致する軸として定義されており、その位置をθで定義している。また、d軸から90度進んだ位置をq軸として定義している。
Hereinafter, the
(モータ制御部103)
図3に示すように、モータ制御部103は、u,w/α,β変換部(3相2相座標変換部)106、電圧指令演算部107、モータ磁束推定部108、位相特定部111、振幅特定部115、指令磁束特定部112、α軸磁束偏差演算部113a、β軸磁束偏差演算部113b及びα,β/u,v,w変換部(2相3相座標変換部)109を含んでいる。
(Motor controller 103)
As shown in FIG. 3, the
モータ制御部103では、u,w/α,β変換部106によって、相電流iu,iwが、軸電流iα,iβに変換される。軸電流iα,iβは、3相モータ102のα−β座標上におけるα軸電流iα及びβ軸電流iβをまとめて記載したものである。モータ磁束推定部108によって、軸電流iα,iβ及び軸電圧(指令軸電圧)vα *,vβ *から、モータ磁束が推定される(推定磁束Ψsが求められる)。推定磁束Ψsのα軸成分及びβ軸成分をそれぞれ推定磁束Ψα,Ψβと記載する。位相特定部111によって、指令速度ωref *から指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *が特定される。振幅特定部115によって、指令磁束ベクトルΨs *の振幅|Ψs *|(指令振幅|Ψs *|)が生成される。指令磁束特定部112によって、振幅|Ψs *|と位相θs *から、指令磁束ベクトルΨs *が求められる。指令磁束ベクトルΨs *のα軸成分及びβ軸成分を、それぞれα軸指令磁束Ψα *、β軸指令磁束Ψβ *と記載する。α軸磁束偏差演算部113aによって、α軸指令磁束Ψα *と推定磁束Ψαとの偏差(磁束偏差)ΔΨαが求められる。β軸磁束偏差演算部113bによって、β軸指令磁束Ψβ *と推定磁束Ψβとの偏差(磁束偏差)ΔΨβが求められる。電圧指令演算部107によって、磁束偏差ΔΨα,ΔΨβ及び軸電流iα,iβから、軸電圧vα *,vβ *が求められる。軸電圧vα *,vβ *は、3相モータ102のα−β座標上におけるα軸指令電圧vα *及びβ軸指令電圧vβ *をまとめて記載したものである。α,β/u,v,w変換部109によって、軸電圧vα *,vβ *が、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *に変換される。
In the
このような制御により、3相モータ102の速度が指令速度ωref *に追従し、モータ磁束が指令磁束ベクトルΨs *に追従するように、インバータ101を介して3相モータ102に電圧ベクトルが印加される。
By such control, the voltage vector is supplied to the three-
本明細書では、軸電流iα,iβは、実際に3相モータ102を流れる電流ではなく、情報として伝達される電流値を意味する。軸電圧vα *,vβ *、推定磁束Ψs、指令速度ωref *、指令磁束ベクトルΨs *、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *等も同様である。
In the present specification, the shaft currents i α and i β mean current values transmitted as information, not currents actually flowing through the three-
本実施形態の制御に関する各構成要素について、以下で説明する。 Each component regarding control of this embodiment is explained below.
(第1電流センサ105a、第2電流センサ105b)
図1に示す第1電流センサ105a及び第2電流センサ105bとして、公知の電流センサを用いることができる。本実施形態では、第1電流センサ105aは、u相を流れる相電流iuを測定するように設けられている。第2電流センサ105bは、w相を流れる相電流iwを測定するように設けられている。ただし、第1電流センサ105a及び第2電流センサ105bは、u相及びw相の2相以外の組み合わせの2相の電流を測定するように設けられていてもよい。
(First
As the first
(u,w/α,β変換部106)
図3に示すu,w/α,β変換部106は、相電流iu,iwを軸電流iα,iβに変換する。具体的に、u,w/α,β変換部106は、式(1)及び(2)により、相電流iu,iwを軸電流iα,iβに変換して、軸電流iα,iβを出力する。
(U, w / α, β converter 106)
The u, w / α,
(モータ磁束推定部108)
モータ磁束推定部108は、軸電流iα,iβ及び軸電圧vα *,vβ *から、推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)を求める。具体的に、モータ磁束推定部108は、式(3)及び(4)を用いて、推定磁束Ψα,Ψβを求める。式(3)及び(4)におけるΨα|t=0、Ψβ|t=0は、それぞれ推定磁束Ψα,Ψβの初期値である。式(3)及び(4)におけるRは、3相モータ102の巻線抵抗である。モータ磁束推定部108がDSP、マイクロコンピュータ等のディジタル制御装置に組み込まれている場合は、式(3)及び(4)における演算のために必要となる積分器は離散系で構成され得る。この場合の典型例では、1制御周期(1タイムステップ)前における推定磁束Ψα,Ψβに、現在の制御周期に由来する値を加減算する。
(Motor magnetic flux estimation unit 108)
The motor magnetic
(位相特定部111)
位相特定部111は、指令速度ωref *から指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。具体的には、図4に示すように、位相特定部111は、積分器114を有しており、指令速度ωref *を積分して指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を求める。本実施形態では、位相特定部111はディジタル制御装置に組み込まれており、積分器114は離散系で構成されている。従って、本実施形態の位相特定部111は、位相特定部111に入力された指令速度ωref *を用いてモータ磁束Ψsの位相θが移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、特定された移動量を用いて指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定すると言える。具体的に、位相特定部111は、移動量を積算することによって指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定すると言える。ディジタル制御装置としては、DSP、マイクロコンピュータが例示される。
(Phase identification unit 111)
The
(振幅特定部115)
振幅特定部115は、指令磁束ベクトルΨs *の振幅|Ψs *|を特定する。具体的には、振幅特定部115は、式(5)に示すように、磁束パラメータΨaに任意の磁束ΔΨを加算して、振幅|Ψs *|を求める。磁束パラメータΨaは、3相モータ102における永久磁石が作る磁石磁束の振幅として与えられた定数(モータパラメータ)である。磁束ΔΨは、正の値、負の値又はゼロである。磁束ΔΨは、定数であってもよく、変数であってもよい。
(Amplitude specifying unit 115)
The
通常、モータ制御部103は、制御の目的に応じて構成される。指令磁束ベクトルΨs *の振幅|Ψs *|には、制御の目的に応じた最適値が存在する。従って、磁束ΔΨは、振幅|Ψs *|が最適値付近の値となるように設定されることが望ましい。
Normally, the
振幅|Ψs *|を特定するための考え方の一例を以下に記載する。従来のモータ制御部903(図18)においては、最小の電流で最大のトルクを発生できる最大トルク/電流制御(MTPA)が行われることがある。MTPAを実行する場合に振幅特定部961において生成される振幅|Ψs *|は、以下の考え方に基づいて設定される。3相モータとして磁気的突極性を有さないモータを用いる場合、モータ磁束の振幅|Ψs|及びモータトルクTは、式(6A)及び(6B)で概算される。|Ψa|は、磁束パラメータである。Lは、3相モータの電機子巻線の一相当たりのインダクタンスである。iqはq軸電流である。Pnは、モータの極対数である。式(6A)及び(6B)から、式(6C)が導かれる。Tを図18の指令トルクTe *に、|Ψs|を振幅|Ψs *|にそれぞれ置き換えることで、指令トルクTe *と振幅|Ψs *|との関係式が導かれる。この関係式を用いれば、指令トルクTe *から振幅|Ψs *|を求めることができる。当然ながら、変換テーブルを作成することもできる。3相モータとして磁気的突極性を有するモータを用いる場合、モータ磁束の振幅|Ψs|及びモータトルクTは、式(6D)及び(6E)で概算される。Ldは、d軸インダクタンスである。Lqは、q軸インダクタンスである。idはd軸電流である。d軸電流id及びq軸電流iqは、式(6F)の関係を概ね満たす。式(6D)、(6E)及び(6F)によって、変数id,iqを用いることなくモータトルクTからモータ磁束の振幅|Ψs|を特定可能な変換テーブルが得られる。Tを図18の指令トルクTe *に、|Ψs|を振幅|Ψs *|にそれぞれ置き換えることで、指令トルクTe *から振幅|Ψs *|を特定することができる。本実施形態においては、振幅特定部115は指令トルクTe *を用いない。従って、指令トルクTe *を用いたフィードバック制御によるMTPAを行うことはできない。しかしながら、厳密な意味ではMTPAとは言えないまでも、MTPAに準じた制御を行い3相モータ102を効率的に動作させることは可能である。例えば、3相モータ102の速度に対してモータトルクが一意に定まる等、運転ポイントが分かっている場合がある。詳細は省略するが、このような場合には、3相モータ102の速度と、MTPAを実現するための振幅|Ψs *|との関係も概ね分かっているということになる。このため、振幅特定部115として、指令速度ωref *から振幅|Ψs *|を特定する近似式又はルックアップテーブルを用いることができる。また、3相モータ102の速度とモータトルクとの関係を事前の測定などを通じて把握することもできる。このようにすれば、同様の近似式又はルックアップテーブルを設けることができる。また、上述のように運転ポイントが分かっている場合等には、振幅|Ψs *|を定数としても、ある程度高効率に3相モータ102を動作させることは可能である。なお、MTPAに関しては、公知の文献『武田洋次、森本茂雄、松井信行、本田幸夫、「埋込磁石同期モータの設計と制御」、株式会社オーム社、2001年10月25日発行』、等が参考になる。
An example of the idea for specifying the amplitude | Ψ s * | will be described below. In the conventional motor control unit 903 (FIG. 18), maximum torque / current control (MTPA) that can generate the maximum torque with the minimum current may be performed. The amplitude | Ψ s * | generated in the
振幅|Ψs *|を特定するための考え方の別の一例を以下に記載する。インバータが出力できる電圧には上限がある。このため、インバータから出力される電圧が所定値以下の範囲で制御されるようにモータ制御部を動作させるべき場合がある。この場合には、振幅特定部を、式(7)を用いて振幅|Ψs *|を定めるように構成することができる。つまり、振幅特定部を、弱め界磁制御用の振幅|Ψs *|を特定するものとすることができる。なお、式(7)におけるVomは、弱め界磁制御において3相モータ102に印加される電圧(電圧ベクトルの振幅)の上限値である。ωは、3相モータ102の回転子の速度(d軸の電気角速度)である。本実施形態においては、振幅特定部115は3相モータ102の回転子の速度ωを用いない。従って、速度ωを用いたフィードバック制御による弱め界磁制御を行うことはできない。しかしながら、式(7)の速度ωに代えて指令速度ωref *を用いて、フィードフォーワード制御による弱め界磁制御を行うことはできる。このようなフィードフォワード制御を行う場合、振幅特定部115として、指令速度ωref *から振幅|Ψs *|を求める演算子を用いたり、指令速度ωref *から振幅|Ψs *|を特定するルックアップテーブルを用いたりすることができる。
Another example of the idea for specifying the amplitude | Ψ s * | will be described below. There is an upper limit to the voltage that the inverter can output. For this reason, there is a case where the motor control unit should be operated so that the voltage output from the inverter is controlled within a predetermined value or less. In this case, the amplitude specifying unit can be configured to determine the amplitude | Ψ s * | using Equation (7). That is, the amplitude specifying unit can specify the amplitude | Ψ s * | for field weakening control. Note that V om in the equation (7) is an upper limit value of the voltage (voltage vector amplitude) applied to the three-
(指令磁束特定部112)
指令磁束特定部112は、振幅|Ψs *|及び位相θs *から、指令磁束ベクトルΨs *(指令磁束Ψα *,Ψβ *)を求める。具体的には、式(8)及び(9)を用いて、指令磁束Ψα *,Ψβ *を求める。
(Command magnetic flux specifying unit 112)
The command magnetic
(α軸磁束偏差演算部113a、β軸磁束偏差演算部113b)
α軸磁束偏差演算部113aは、指令磁束Ψα *と推定磁束Ψαを取得し、これらの偏差(磁束偏差ΔΨα:Ψα *−Ψα)を求める。β軸磁束偏差演算部113bは、指令磁束Ψβ *と推定磁束Ψβを取得し、これらの偏差(磁束偏差ΔΨβ:Ψβ *−Ψβ)を求める。磁束偏差演算部113a,113bとしては、公知の演算子を用いることができる。
(Α-axis magnetic
alpha -axis magnetic flux
(電圧指令演算部107)
電圧指令演算部107は、磁束偏差ΔΨα,ΔΨβ及び軸電流iα,iβから、軸電圧vα *,vβ *を求める。具体的に、電圧指令演算部107は、式(10)を用いて、α軸指令電圧vα *を求める。また、電圧指令演算部107は、式(11)を用いて、β軸指令電圧vβ *を求める。
(Voltage command calculation unit 107)
The voltage
(α,β/u,v,w変換部109)
α,β/u,v,w変換部109は、軸電圧vα *,vβ *を、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *に変換する。具体的に、α,β/u,v,w変換部109は、式(12)により、軸電圧vα *,vβ *を指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *に変換して、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *を出力する。
(Α, β / u, v, w converter 109)
The α, β / u, v,
(デューティ生成部104)
図1に示すデューティ生成部104は、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *から、デューティDu,Dv,Dwを生成する。本実施形態では、デューティ生成部104は、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *の各成分を、各相のデューティDu,Dv,Dwに変換する。デューティDu,Dv,Dwの生成方法としては、一般的な電圧形インバータに用いられる方法を用いることができる。例えば、デューティDu,Dv,Dwは、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *を、直流電源118(図5)の電圧値Vdcの半分の値で除すことにより求めてもよい。この場合、デューティDuは、2×vu */Vdcである。デューティDvは、2×vv */Vdcである。デューティDwは、2×vw */Vdcである。デューティ生成部104は、デューティDu,Dv,Dwを出力する。
(Duty generator 104)
(インバータ101)
本実施形態では、インバータ101はPWMインバータである。図5に示すように、インバータ101は、スイッチング素子119a,119b,119c,119d,119e,119f及び還流ダイオード120a,120b,120c,120d,120e,120fが対になった変換回路、ベースドライバ116、平滑コンデンサ117及び直流電源118を含む。直流電源118は、ダイオードブリッジ等によって整流された出力を表す。なお、本明細書では、変換回路及び平滑コンデンサ117を併せた構成をインバータと記載する。
(Inverter 101)
In the present embodiment, the
インバータ101は、PWM制御によって3相モータ102に電圧ベクトルを印加する。具体的には、3相モータ102への給電は、スイッチング素子119a〜119fを介して、直流電源118から行われる。より具体的には、まず、デューティDu,Dv,Dwがベースドライバ116に入力される。次に、デューティDu,Dv,Dwがスイッチング素子119a〜119fを電気的に駆動するためのドライブ信号に変換される。次に、ドライブ信号に従って各スイッチング素子119a〜119fが動作する。
The
本実施形態では、インバータ101は、スイッチング素子119a〜119fを用いた3相スイッチング回路である。スイッチング素子119a〜119fとしては、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)及びIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が挙げられる。
In the present embodiment, the
(3相モータ102)
図1に示す3相モータ102は、モータ制御装置100の制御対象である。3相モータ102には、インバータ101によって、電圧ベクトルが印加される。「3相モータ102に電圧ベクトルが印加される」とは、3相モータ102における3相交流座標上の3相(U相、V相、W相)の各々に電圧が印加されることを指す。本実施形態では、3相(U相、V相、W相)の各々が、相対的に高電圧を有する高電圧相と、相対的に低電圧を有する低電圧相との2種類から選択されるいずれかとなるように、3相モータ102が制御される。
(Three-phase motor 102)
A three-
本実施形態における3相モータ102は、同期モータである。詳細には、本実施形態における3相モータ102は、永久磁石同期モータである。3相モータ102は、SPMSM(Surface Permanent Magnet Synchronous Motor)であっても、IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)であってもよい。SPMSMでは、d軸インダクタンスLdとq軸インダクタンスLqとが同じである。IPMSMは、d軸インダクタンスLdとq軸インダクタンスLqとが相違する突極性(一般には、Lq>Ldの逆突極性)を有する。IPMSMは、マグネットトルクに加えてリラクタンストルクも利用できる。このため、IPMSMの駆動効率は極めて高い。
The three-
本実施形態に係るモータ制御装置100は、速度制御部(図18の速度制御部964)を必須としない。従って、速度制御部に由来する設計の煩雑さを回避できる。また、速度制御部の存在による制御性能の低下も回避できる。
The
本実施形態では、位相特定部111は、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を容易に特定することができる。本実施形態では、位相特定部111は、指令速度ωref *を用いたフィードフォーワード制御によって位相θs *を特定する。フィードフォーワード制御によれば、フィードバック制御に比べて、演算負荷が軽減される。
In the present embodiment, the
(変形例1−1)
以下、変形例1−1のモータ制御装置について説明する。なお、変形例1−1では、第1の実施形態と同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 1-1)
Hereinafter, the motor control device of Modification 1-1 will be described. In the modified example 1-1, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.
図6に示すように、変形例1−1のモータ制御部203は、位相特定部111に代えて位相特定部211を有している。また、モータ制御部203は、トルク推定部216を有している。
As shown in FIG. 6, the
モータ制御部203では、トルク推定部216によって、推定磁束Ψα,Ψβと、軸電流iα,iβから、トルクが推定される(推定トルクTeが求められる)。位相特定部211によって、指令速度ωref *と推定トルクTeとから、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *が特定される。
In the
(トルク推定部216)
図7に示すように、トルク推定部216は、式(13)を用いて、推定トルクTeを求める。式(13)におけるPnは、3相モータ102の極対数である。
(Torque estimation unit 216)
As shown in FIG. 7,
(位相特定部211)
位相特定部211は、指令速度ωref *と推定トルクTeとから、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。図8に示すように、位相特定部211は、ハイパスフィルタ261と、ゲイン乗算部262と、速度偏差演算部223と、速度偏差積分器214と、を有している。位相特定部211は、離散系で構成されている。
(Phase identifying unit 211)
(ハイパスフィルタ261)
ハイパスフィルタ261は、推定トルクTeの振動成分(トルク振動成分)THのみを特定(抽出)する。
(High pass filter 261)
(ゲイン乗算部262)
ゲイン乗算部262は、トルク振動成分THにゲインK1を乗じて速度振動成分K1THを特定する。
(Gain multiplier 262)
ハイパスフィルタ261及びゲイン乗算部262の動作は、式(14)によって表現される。gはカットオフ周波数であり、単位は[rad/s]である。sはラプラス演算子である。
The operations of the high-
(速度偏差演算部223)
速度偏差演算部223は、指令速度ωref *と速度振動成分K1THの速度偏差ωref *−K1THを演算する。ωref *−K1THは、補正された指令速度と考えることができる。
(Speed deviation calculation unit 223)
(速度偏差積分器214)
速度偏差積分器214は、速度偏差ωref *−K1THを積分する。これにより、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を得る。変形例1−1の速度偏差積分器214は離散系で構成されている。従って、速度偏差積分器214は、速度偏差(補正された指令速度)ωref *−K1THを用いてモータ磁束Ψsの位相θが移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、特定された移動量を用いて(具体的には積算して)指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定すると言える。
(Speed deviation integrator 214)
速度偏差演算部223及び速度偏差積分器214の動作は、式(15)によって表現される。
The operations of the
変形例1−1では、トルク推定部216において、推定されたモータ磁束(推定磁束Ψs)と、軸電流iα,iβと、を用いてモータトルクを推定する(推定トルクTeを求める)。位相特定部211は、ハイパスフィルタ261によって、推定トルクTeから、モータトルクの振動成分(トルク振動成分)THを推定(特定)する。位相特定部211は、推定されたトルク振動成分THを用いて指令速度ωref *を補正し、補正された指令速度ωref *−K1THを用いて移動量を特定し、特定された移動量を用いて(具体的には、積算して)指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定している。変形例1−1によれば、3相モータ102の速度が指令速度ωref *から逸脱することを防止することができる。従って、モータ制御部203を用いれば、モータ制御部103を用いる場合よりも、3相モータ102を安定して駆動させることができる。
In Modification 1-1, the
なお、位相特定部211に多少の変更を加えても変形例1−1の効果と同様の効果を得ることができる。例えば、ハイパスフィルタ261とゲイン乗算部262との間にトルク振動成分THに−1を乗ずる符号反転部を設けるとともに、速度偏差演算部223を加算部に置き換えてもよい。このような変更を加え、トルク振動成分THに代えて該振動成分に−1を乗じたもの(−TH)を用いても、同様の効果が得られる。
Note that the same effect as that of Modification 1-1 can be obtained even if the
(変形例1−2A)
以下、変形例1−2Aのモータ制御装置について説明する。なお、変形例1−2Aでは、変形例1−1と同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 1-2A)
Hereinafter, the motor control device of Modification 1-2A will be described. Note that in the modified example 1-2A, the same parts as those in the modified example 1-1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.
図9Aに示すように、変形例1−2Aのモータ制御部303aは、振幅特定部115に代えて振幅特定部315aを有している。
As illustrated in FIG. 9A, the
(振幅特定部315a)
振幅特定部315aは、軸電流iα,iβと推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)とから、指令磁束特定部112に与えられるべき振幅として補正振幅|Ψs **|を特定する。振幅特定部315aは、仮設定部330と、振幅修正量生成部317aと、加算部331とを有している。
(
The
(仮設定部330)
仮設定部330では、指令磁束ベクトルΨs *の仮振幅|Ψs *|が設定(特定)される。本実施形態では、仮設定部330に、予め仮振幅|Ψs *|が格納されている。仮振幅|Ψs *|は、先の実施形態で説明した振幅特定部115で特定される振幅|Ψs *|に対応する。本実施形態では、仮振幅|Ψs *|は、前述のMTPAに準じた制御の例に倣い、事前に指令速度ωref *と対応づけられている。ただし、変形例1−2Aでは、振幅修正量生成部317aを用いるので、仮振幅|Ψs *|を定数としても、高い精度でMTPAを実現することができる。例えば、仮振幅|Ψs *|を、磁束パラメータΨaとすることができる。
(Temporary setting unit 330)
The
(振幅修正量生成部317a)
振幅修正量生成部317aは、軸電流iα,iβと推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)とから、振幅修正量ΔΨを特定する。図10Aに示すように、振幅修正量生成部317aは、誤差パラメータ演算部321aと、誤差パラメータ偏差演算部322と、PI補償部323とを有している。
(Amplitude correction
The amplitude correction
振幅修正量生成部317aは、d軸インダクタンスLdとq軸インダクタンスLqとが相違する場合でも、一致する場合においても、同じ動作を実施する。具体的には、インダクタンス差がある場合において、インダクタンスLとして、d軸インダクタンスとq軸インダクタンスとの間の値を用いることができる。また、磁気的突極性が大きくない場合は、L=Ldと取り扱っても差し支えがない。つまり、インダクタンスの値として、d軸インダクタンスの値、d軸インダクタンスよりも大きくq軸インダクタンスよりも小さい値、又はd軸インダクタンスよりも小さくq軸インダクタンスよりも大きい値を用いることができる。
The amplitude correction
特許文献1は、上記のようにインダクタンスLを設定する上で参考になる。特許文献1には、dm−qm座標系に関する技術が記載されている。dm−qm座標系は、埋込磁石構造の永久磁石同期モータ等の磁気的突極性を有するモータを、磁気的突極性を有していない永久磁石同期モータと同様に扱うことを可能とする。dm−qm座標系を用い、dm軸電流(制御座標系ではγ軸電流)をゼロにすることによって、最大トルク制御(最大トルク/電流制御)を行うことができる。3相モータ102が磁気的突極性を有する場合、d軸電流をdm軸電流に、磁石磁束Ψaを拡張鎖交磁束ベクトルΦexmに、インダクタンスLを仮想インダクタンスLmに、それぞれ置き換えることができる。dm軸電流、拡張鎖交磁束ベクトルΦexm及び仮想インダクタンスLmの詳細については、特許文献1(数式36及び段落0182〜0183等)を参照されたい。なお、Lmは、Ld≦Lm<Lqを満たす。また、インダクタンス差がない場合においては、dm−qm座標系と、一般的なd−q座標系とは一致し、Lm=Ld=Lqとすればよい。すなわち、インダクタンス差がある場合についての考え方は、インダクタンス差がない場合の考え方を包含することになる。
(誤差パラメータ演算部321a)
誤差パラメータ演算部321aは、仮想インダクタンス(3相モータ102のインダクタンス)Lmと軸電流iα,iβと推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)とから、誤差パラメータεを演算する。具体的には、まず、電機子反作用磁束を推定する(推定電機子反作用磁束Lmiaを求める)。推定電機子反作用磁束Lmiaのα軸成分及びβ軸成分を、それぞれ推定電機子反作用磁束Lmiα、推定電機子反作用磁束Lmiβと記載する。推定電機子反作用磁束Lmiα、推定電機子反作用磁束Lmiβは、仮想インダクタンスLmと、軸電流iα,iβとの積である。次に、推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)及び推定電機子反作用磁束Lmia(推定電機子反作用磁束Lmiα,Lmiβ)から、磁石磁束を推定する(推定磁石磁束Ψ’aeを求める)。推定磁石磁束Ψ’aeのα軸成分及びβ軸成分を、それぞれ推定磁石磁束Ψ’aeα,Ψ’aeβと記載する。具体的には、式(16)及び(17)に示すように、推定磁束Ψα,Ψβから推定電機子反作用磁束Lmiα,Lmiβを減じることにより推定磁石磁束Ψ’aeα,Ψ’aeβを求める。次に、推定磁石磁束Ψ’aeα,Ψ’aeβと軸電流iα,iβとから誤差パラメータεを式(18)のように計算する。
(
Error
(誤差パラメータ偏差演算部322)
誤差パラメータ偏差演算部322は、指令誤差パラメータε*と誤差パラメータεを取得し、これらの偏差(誤差パラメータ偏差Δε:ε*−ε)を求める。誤差パラメータ偏差演算部322としては、公知の演算子を用いることができる。指令誤差パラメータε*は、任意の値とすることができる。変形例1−2Aでは、振幅修正量生成部317aは、MTPA用に構成されている。MTPAが成立するには、推定磁石磁束Ψ’aeと軸電流iα,iβとを直交させる必要がある。そこで、変形例1−2Aでは、推定磁石磁束Ψ’aeと軸電流iα,iβとの内積をゼロにするために、指令誤差パラメータε*をゼロに設定している。
(Error parameter deviation calculation unit 322)
The error parameter
(PI補償部323)
PI補償部323は、誤差パラメータ偏差Δεを取得し、これがゼロとなるように振幅修正量ΔΨを特定する。具体的には、式(19)に示すように、誤差パラメータ偏差Δεを入力とする比例・積分演算を実施することにより振幅修正量ΔΨを求める。上述のように、変形例1−2Aでは、誤差パラメータ偏差演算部322において、MTPA用の誤差パラメータ偏差Δεが生成される。従って、PI補償部323において、MTPAに適合した振幅修正量ΔΨが生成される。
(PI compensation unit 323)
The
(加算部331)
加算部331は、仮振幅|Ψs *|と振幅修正量ΔΨとから、補正振幅|Ψs **|を特定する。補正振幅|Ψs **|は、仮振幅|Ψs *|と振幅修正量ΔΨとの合計である。
(Adder 331)
The
加算部331(振幅特定部315a)で特定された補正振幅|Ψs **|は、指令磁束特定部112によって用いられる。指令磁束特定部112では、先の実施形態で説明した振幅|Ψs *|に代えて補正振幅|Ψs **|を用いて、指令磁束ベクトルΨs *(指令磁束Ψα *,Ψβ *)を特定する。
The corrected amplitude | Ψ s ** | specified by the adding unit 331 (
変形例1−2Aでは、振幅特定部315aは、指令磁束ベクトルΨs *の仮振幅|Ψs *|を特定する仮設定部330を有している。また、振幅特定部315aは、3相モータ102の永久磁石の推定された磁石磁束(推定磁石磁束Ψ’aeα,Ψ’aeβ)と軸電流iα,iβとの内積(第2内積)を用いたフィードバック制御を実行することによって、仮振幅|Ψs *|を補正して指令磁束特定部112に与えられるべき振幅として補正振幅|Ψs **|を特定する補正部a(振幅修正量生成部317a及び加算部331)を有している。具体的に、変形例1−2Aでは、仮振幅|Ψs *|はMTPA用に設定されており、その仮振幅|Ψs *|がMTPAに適合した振幅修正量ΔΨにより補正されることによって補正振幅|Ψs **|が生成される。従って、変形例1−2Aによれば、高い精度でMTPAを行うことが可能となる。すなわち、変形例1−2Aのモータ制御部303aを用いれば、モータ制御部203を用いる場合よりも、3相モータ102を効率よく駆動させることができる。
In Modification 1-2A, the
変形例1−2Aでは、振幅特定部315aがMTPA用に構成されている場合について説明した。しかし、振幅特定部315aを、弱め界磁制御用等、他の制御用に構成することもできる。振幅修正量生成部317aは、推定磁石磁束Ψ’aeα,Ψ’aeβと軸電流iα,iβから、3相モータ102の無効電力に相関のある物理量を求め、その物理量を所望の値に制御するための振幅修正量ΔΨを生成できる構成を有していればよい。なお、変形例1−2Aにおいては、無効電力に相関のある物理量は、推定磁石磁束Ψ’aeα,Ψ’aeβと軸電流iα,iβとの内積である。
In Modification 1-2A, the case where the
(変形例1−2B)
以下、変形例1−2Bのモータ制御装置について説明する。なお、変形例1−2Bでは、変形例1−2Aと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 1-2B)
Hereinafter, the motor control device of Modification 1-2B will be described. Note that in the modified example 1-2B, the same parts as those in the modified example 1-2A are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.
図9Bに示すように、変形例1−2Bのモータ制御部303bは、振幅特定部315aに代えて振幅特定部315bを有している。振幅特定部315bは、振幅修正量生成部317aに代えて振幅修正量生成部317bを有している。
As illustrated in FIG. 9B, the
(振幅修正量生成部317b)
図10Bに示すように、振幅修正量生成部317bは、誤差パラメータ演算部321bと、誤差パラメータ偏差演算部322と、PI補償部323とを有している。
(Amplitude correction
As illustrated in FIG. 10B, the amplitude correction
(誤差パラメータ演算部321b)
誤差パラメータ演算部321bは、仮想インダクタンスLm(3相モータ102のインダクタンス)と軸電流iα,iβと推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)とから、誤差パラメータεを演算する。具体的には、推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)と軸電流iα,iβとの内積Ψαiα+Ψβiβを特定する。仮想インダクタンスLmと、軸電流iα,iβとから、仮想インダクタンスと電流の振幅の2乗との積Lm(iα 2+iβ 2)を特定する。内積Ψαiα+Ψβiβから積Lm(iα 2+iβ 2)を減じて差Ψαiα+Ψβiβ−Lm(iα 2+iβ 2)を特定し、誤差パラメータεを得る。誤差パラメータ演算部321bが行う演算は、式(20)により表現される。
(Error
The
変形例1−2Bでは、振幅特定部315bは、指令磁束ベクトルΨs *の仮振幅|Ψs *|を特定する仮設定部330を有している。また、振幅特定部315bは、推定されたモータ磁束(推定磁束Ψα,Ψβ)と軸電流iα,iβとの内積(第1内積)Ψαiα+Ψβiβを用いたフィードバック制御を実行することによって、仮振幅|Ψs *|を補正して指令磁束特定部112に与えられるべき振幅として補正振幅|Ψs **|を特定する補正部b(振幅修正量生成部317b及び加算部331)を有している。変形例1−2Bの振幅修正量生成部317bでは、変形例1−2Aの振幅修正量生成部317aで用いた式とは異なる式を用いるものの、変形例1−2Aのときと同じ振幅修正量ΔΨを特定する。従って、変形例1−2Bのモータ制御部303bを用いれば、モータ制御部303aを用いる場合と同じ効果を得ることができる。
In Modification 1-2B, the
変形例1−2Bでは、振幅特定部315bがMTPA用に構成されている場合について説明した。しかし、振幅特定部315bを、弱め界磁制御用等、他の制御用に構成することもできる。振幅修正量生成部317bは、推定磁束Ψα,Ψβと軸電流iα,iβから、3相モータ102の無効電力に相関のある物理量を求め、その物理量を所望の値に制御するための振幅修正量ΔΨを生成できる構成を有していればよい。なお、変形例1−2Bでは、無効電力に相関のある物理量として、推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)と軸電流iα,iβとの内積Ψαiα+Ψβiβを求めている。
In Modification 1-2B, the case where the
また、振幅修正量生成部は、3相モータ102の無効電力を求め、その無効電力を所望の値に制御するための振幅修正量ΔΨを生成できる構成を有するものであってもよい。この場合、無効電力は、内積Ψαiα+Ψβiβに指令速度ωref *を乗じることで求めることができる。推定磁束Ψsの位相を微分して3相モータ102の速度を推定し、その速度を内積Ψαiα+Ψβiβに乗じることで無効電力を求めることもできる。また、軸電流iα,iβと軸電圧vα *,vβ *とから無効電力を求めることもできる。
Further, the amplitude correction amount generation unit may have a configuration capable of obtaining the reactive power of the three-
(変形例1−3)
以下、本発明における変形例1−3のモータ制御装置について説明する。なお、変形例1−3では、変形例1−2Aと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 1-3)
Hereinafter, a motor control device according to Modification 1-3 of the present invention will be described. Note that in the modified example 1-3, the same parts as those of the modified example 1-2A are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.
図11に示すように、変形例1−3のモータ制御部403は、振幅特定部315aに代えて振幅特定部415を有している。
As illustrated in FIG. 11, the
(振幅特定部415)
振幅特定部415は、軸電流iα,iβと推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)とから、指令磁束特定部112に与えられるべき振幅として補償用振幅|Ψs ***|を特定する。振幅特定部415は、仮設定部330、振幅修正量生成部317a及び加算部331に加え、離散化誤差補償部432を有している。
(Amplitude specifying unit 415)
The
(離散化誤差補償部432)
離散化誤差補償部432は、補正振幅|Ψs **|から、補償用振幅|Ψs ***|を特定する。具体的に、離散化誤差補償部432は、式(21)又は式(22)を用いて、補償用振幅|Ψs ***|を特定する。式(22)は、式(21)の近似式である。Tsは、制御周期(サンプリング周期)である。ωは、3相モータ102の速度である。
(Discrete error compensation unit 432)
The
式(21)及び(22)の役割について、簡単に説明する。3相モータ102に実際に印加されるモータ磁束Ψsの振幅|Ψs|と指令磁束ベクトルΨs *の振幅|Ψs *|とは、厳密には一致しない。つまり、いわゆる離散化誤差が生じる。離散化誤差は、高速駆動時等のように、1サンプリング周期Tsにおける3相モータ102の移動量が大きい場合に顕在化する。そこで、変形例1−3では、この誤差を緩和するべく、式(21)又は(22)を用いた制御を行っている。式(21)又は(22)の意味の詳細については、非特許文献2を参照されたい。なお、式(21)又は式(22)に基づく制御は、演算により行われてもよく、テーブルを用いて行われてもよい。また、式(21)又は式(22)で用いられる速度ωとしては、例えば、指令速度ωref *を用いることができる。また、推定磁束Ψsの位相を微分して3相モータ102の速度を推定し、推定した速度を式(21)又は式(22)の速度ωとして用いることもできる。推定磁束Ψsの位相の特定には後述の位相推定部518を用いることができ、その位相の微分には公知の演算子を用いることができる。
The role of the equations (21) and (22) will be briefly described. The amplitude | Ψ s | of the motor magnetic flux Ψ s actually applied to the three-
変形例1−3では、変形例1−2Aで説明した仮設定部330、振幅修正量生成部317a及び加算部331に加え、離散化誤差補償部432が用いられている。式(21)及び(22)から理解されるように、離散化誤差補償部432は、指令磁束特定部112に与えられるべき振幅として、補正振幅|Ψs **|よりも小さい補償用振幅|Ψs ***|を特定するものであって、3相モータ102の速度が高くなればなるほど補正振幅|Ψs **|と補償用振幅|Ψs ***|との差が大きくなるように、補償用振幅|Ψs ***|を特定するものである。変形例1−3の振幅特定部415は、このような離散化誤差補償部432を有している。従って、離散化誤差が緩和される。
In the modified example 1-3, the discretization
なお、変形例1−3における振幅特定部415から、振幅修正量生成部317a及び加算部331を省略することもできる。このようにした場合、離散化誤差補償部432は、仮振幅|Ψs *|から、補償用振幅|Ψs ***|を特定することになる。つまり、式(21)及び(22)の補正振幅|Ψs **|が仮振幅|Ψs *|に変更されることになる。この場合には、離散化誤差補償部432は、指令磁束特定部112に与えられるべき振幅として、仮振幅|Ψs *|よりも小さい補償用振幅|Ψs ***|を特定するものであって、3相モータ102の速度が高くなればなるほど仮振幅|Ψs *|と補償用振幅|Ψs ***|との差が大きくなるように補償用振幅|Ψs ***|を特定するものということになる。
Note that the amplitude correction
なお、振幅修正量生成部317aに代えて、振幅修正量生成部317bを用いてもよい。
Instead of the amplitude correction
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態のモータ制御装置について説明する。なお、第2の実施形態では、第1の実施形態と同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the motor control device of the second embodiment will be described. Note that in the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.
図12に示すように、第2の実施形態のモータ制御部503は、位相特定部111に代えて、位相特定部511を有している。また、モータ制御部503は、位相推定部518を有している。
As shown in FIG. 12, the
(位相推定部518)
位相推定部518は、推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)から推定磁束Ψsの位相θsを特定する。具体的に、位相推定部518は、式(23)により、推定磁束Ψsの位相θsを求める。
(Phase estimation unit 518)
The
(位相特定部511)
位相特定部511は、指令速度ωref *と推定磁束の位相θsから、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を求める。図13に示すように、位相特定部511は、乗算部520と、位相加算演算部542とを有している。
(Phase identifying unit 511)
The
(乗算部520)
乗算部520は、指令速度ωref *に制御周期Tsを乗ずることによって、移動量Δθを特定する。
(Multiplier 520)
(位相加算演算部542)
位相加算演算部542は、移動量Δθと推定磁束Ψsの位相θsを加算することで、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を求める。
(Phase addition operation unit 542)
The phase
第2の実施形態のモータ制御部503は、3相モータ102における3相交流座標上の相電流(モータ電流)iu,iwを2相座標によって表したものである軸電流iα,iβと、3相モータ102に印加されるべき電圧ベクトルvu,vv,vwを2相座標によって表したものである軸電圧vα *,vβ *と、を用いて3相モータ102に印加されているモータ磁束を推定する(推定磁束Ψsを求める)モータ磁束推定部108を備えている。モータ制御部503は、推定されたモータ磁束を用いて、モータ磁束の位相θsを推定する位相推定部518を備えている。位相特定部511は、位相推定部518で推定されたモータ磁束Ψsの位相θsと、移動量Δθと、を用いて(より具体的には、位相θsと移動量Δθと足し合わせて)指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。第2の実施形態のモータ制御部503によれば、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を容易に特定することができる。また、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *の特定に推定されたモータ磁束が用いられ、その推定には軸電流iα,iβが用いられる。このことは、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *の特定に、3相モータ102で実際に流れているモータ電流が反映されることを意味する。すなわち、このことは、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を適切に設定することに寄与し、3相モータ102の駆動を安定させることに役立つ。
The
(変形例2−1A)
以下、変形例2−1Aのモータ制御装置について説明する。なお、変形例2−1Aでは、変形例1−1又は第2の実施形態と同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 2-1A)
Hereinafter, the motor control device of Modification 2-1A will be described. Note that in the modification 2-1A, the same reference numerals are given to the same parts as those in the modification 1-1 or the second embodiment, and the description may be omitted.
図14Aに示すように、変形例2−1Aのモータ制御部603aは、第2の実施形態(図12及び図13)の位相特定部511に代えて位相特定部611aを有している。また、モータ制御部603aは、変形例1−1(図6〜図8)で説明したトルク推定部216を有している。
As shown in FIG. 14A, the
(位相特定部611a)
位相特定部611aは、指令速度ωref *と、推定トルクTeと、推定磁束Ψsの位相θsとから、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。図15Aに示すように、位相特定部611aは、ハイパスフィルタ261と、ゲイン乗算部262と、速度偏差演算部651と、乗算部620と、位相加算演算部642とを有している。
(
The
(速度偏差演算部651)
速度偏差演算部651は、指令速度ωref *と速度振動成分K1THの速度偏差(補正された指令速度)ωref *−K1THを演算する。
(Speed deviation calculation unit 651)
Speed
(乗算部620)
乗算部620は、速度偏差ωref *−K1THに制御周期TSを乗ずることによって移動量Δθを求める。
(Multiplier 620)
(位相加算演算部642)
位相加算演算部642は、推定磁束Ψsの位相θsに移動量Δθを加算することによって、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を求める。
(Phase addition operation unit 642)
The phase
変形例2−1Aの位相特定部611aは、推定されたトルク振動成分THを用いて指令速度ωref *を補正し、補正された指令速度ωref *−K1THを用いて移動量Δθを特定し、特定された移動量Δθを用いて(具体的には、位相推定部518で推定されたモータ磁束Ψsの位相θsと移動量Δθとを足し合わせて)指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。変形例2−1Aによれば、変形例1−1の効果と第2の実施形態の効果との両方を得ることができる。
(変形例2−1B)
以下、変形例2−1Bのモータ制御装置について説明する。なお、変形例2−1Bでは、変形例2−1Aと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 2-1B)
Hereinafter, the motor control device of Modification 2-1B will be described. Note that in the modification 2-1B, the same parts as those in the modification 2-1A are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.
図14Bに示すように、変形例2−1Bのモータ制御部603bは、変形例2−1Aの位相特定部611aに代えて、位相特定部611bを有している。
As illustrated in FIG. 14B, the
(位相特定部611b)
位相特定部611bは、指令速度ωref *と、推定トルクTeと、推定磁束Ψsの位相θsとから、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。図15Bに示すように、位相特定部611bは、乗算部660と、ハイパスフィルタ261と、符号反転部662と、PI補償部663、加算部664と、位相加算演算部642とを有している。
(
(乗算部660)
乗算部660は、指令速度ωref *に制御周期TSを乗ずることによって移動量ωref *TSを求める。
(Multiplier 660)
The
(符号反転部662)
符号反転部662は、トルク振動成分THに−1を乗ずることによって振動成分−THを求める。
(Sign Inversion Unit 662)
Sign
(PI補償部663)
PI補償部663は、振動成分−THを取得し、これがゼロとなるように補正量Δωref *TSを特定する。具体的には、式(24)に示すように、振動成分−THを入力とした比例・積分演算を実施することにより補正量Δωref *TSを求める。
(PI compensation unit 663)
(加算部664)
加算部664は、補正量Δωref *TSを用いて移動量ωref *TSを補正する。具体的には、移動量ωref *TSに補正量Δωref *TSを加算することによって、移動量Δθを求める。
(Adder 664)
The
変形例2−1Bでは、トルク推定部216において、推定されたモータ磁束(推定磁束Ψs)と、軸電流iα,iβと、を用いてモータトルクを推定する(推定トルクTeを求める)。位相特定部611bにおいて、振動成分THを推定する。位相特定部611bにおいて、指令速度ωref *を用いて移動量ωref *TSを特定し、特定された移動量ωref *TSを推定された振動成分THを用いて補正し、補正された移動量Δθを用いて(具体的には、位相推定部518で推定されたモータ磁束Ψsの位相θsと、補正された移動量Δθとを足し合わせて)指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。
In Modification Example 2-1B, the
図15A及び図15Bから理解されるように、変形例2−1Aの位相特定部611aの動作と変形例2−1Bの位相特定部611bの動作とはよく似ている。ゲイン乗算部262でトルク振動成分THにゲインK1を乗じ、速度偏差演算部651で−1を乗じ、乗算部620で制御周期TSを乗じて得られる演算結果(図15A)と、符号反転部662でトルク振動成分THに−1を乗じ、PI補償部663においてその機能一部として比例制御を行って得られる演算結果(図15B)と、は対応するためである。ただし、変形例2−1Bでは振動成分−THを入力とした積分制御(PI補償部663の機能の一部)を行う点が、変形例2−1Aと相違する。位相特定部611bは、積分制御を行うため、位相特定部611aよりも、精度よく指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定することができる。また、PI補償部663に代えてP補償部を用いたりI補償部を用いたりすることもできる。
As understood from FIGS. 15A and 15B, the operation of the
(変形例2−1C)
以下、変形例2−1Cのモータ制御装置について説明する。なお、変形例2−1Cでは、変形例2−1Bと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 2-1C)
Hereinafter, the motor control device of Modification 2-1C will be described. Note that in the modification 2-1C, the same parts as those in the modification 2-1B are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.
図14Cに示すように、変形例2−1Cのモータ制御部603cは、変形例2−1Bの位相特定部611bに代えて、位相特定部611cを有している。
As illustrated in FIG. 14C, the
(位相特定部611c)
位相特定部611cは、指令速度ωref *と、推定トルクTeと、推定磁束Ψsの位相θsとから、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。図15Cに示すように、位相特定部611cは、乗算部660と、ローパスフィルタ671と、減算部672と、PI補償部663と、加算部664と、位相加算演算部642とを有している。
(
(ローパスフィルタ671)
ローパスフィルタ671は、推定トルクTeから定常成分TLを抽出する。
(Low-pass filter 671)
Low-
(減算部672)
減算部672は、定常成分TLから推定トルクTeを減じることにより、振動成分−THを求める。
(Subtraction unit 672)
変形例2−1Cでは、位相特定部611cにおいて、振動成分−TH(モータトルクの振動成分THに−1を乗じたもの)を推定する。位相特定部611cにおいて、指令速度ωref *を用いて移動量ωref *TSを特定し、特定された移動量ωref *TSを推定された振動成分−THを用いて補正し、補正された移動量Δθを用いて(具体的には、位相推定部518で推定されたモータ磁束Ψsの位相θsと、移動量Δθとを足し合わせて)指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。図15B及び図15Cから理解されるように、変形例2−1Bの位相特定部611bの動作と変形例2−1Cの位相特定部611cの動作は同じである。従って、変形例2−1Cによれば、変形例2−1Bと同じ効果が得られる。
In Modification Example 2-1C, the
(変形例2−1D)
以下、変形例2−1Dのモータ制御装置について説明する。なお、変形例2−1Dでは、変形例2−1Cと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 2-1D)
Hereinafter, the motor control device of Modification 2-1D will be described. Note that in the modification 2-1D, the same parts as those in the modification 2-1C are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.
図14Dに示すように、変形例2−1Dのモータ制御部603dは、変形例2−1Cの位相特定部611cに代えて、位相特定部611dを有している。
As illustrated in FIG. 14D, the motor control unit 603d of Modification 2-1D includes a
(位相特定部611d)
位相特定部611dは、指令速度ωref *と、推定トルクTeと、推定磁束Ψsの位相θsとから、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。図15Dに示すように、位相特定部611dは、ローパスフィルタ671と減算部672との間にトルクリミッタ680が設けられている点で、位相特定部611cとは相違する。
(
(トルクリミッタ680)
トルクリミッタ680は、定常成分TLから、制限トルクTlimを特定する。具体的に、トルクリミッタ680は、式(25A)及び(25B)を用いて、制限トルクTlimを求める。ここで、Iamは制限電流を意味する。制限トルクTlimの詳細については、非特許文献3を参照されたい。
(Torque limiter 680)
The
変形例2−1Dでは、変形例2−1Cの振動成分−THに代えて制限トルクTlimが減算部672に入力される。
In variation 2-1D, the limit torque T lim is inputted to the
変形例2−1Dによれば、モータトルクが制限トルクTlimを超えないようにする構成を、容易に実現することができる。 According to the modified example 2-1D, the configuration in which the motor torque does not exceed the limit torque T lim can be easily realized.
(変形例2−2)
以下、変形例2−2のモータ制御装置について説明する。なお、変形例2−2では、変形例1−2A又は第2の実施形態と同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 2-2)
Hereinafter, the motor control device of Modification 2-2 will be described. In addition, in the modification 2-2, the same code | symbol is attached | subjected about the part similar to the modification 1-2A or 2nd Embodiment, and description may be abbreviate | omitted.
図16に示すように、モータ制御部703は、変形例1−2A(図9A及び図10A)で説明した振幅特定部315aと、第2の実施形態(図12及び図13)で説明した位相推定部518と、変形例2−1A(図14A及び図15A)で説明した位相特定部611aを有している。変形例2−2によれば、変形例1−2Aの効果と変形例2−1Aの効果の両方を得ることができる。
As shown in FIG. 16, the
なお、振幅修正量生成部317aに代えて振幅修正量生成部317bを設けてもよい。また、位相特定部611aに代えて、位相特定部611b、位相特定部611c又は位相特定部611dを設けてもよい。
Note that an amplitude correction
(変形例2−3)
以下、変形例2−3のモータ制御装置について説明する。なお、変形例2−3では、変形例1−3又は変形例2−1Aと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 2-3)
Hereinafter, the motor control device of Modification 2-3 will be described. In the modified example 2-3, the same parts as those of the modified example 1-3 or the modified example 2-1A are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.
図17に示すように、モータ制御部803は、変形例1−3(図11)で説明した振幅特定部415と、第2の実施形態(図12及び図13)で説明した位相推定部518と、変形例2−1A(図14A及び図15A)で説明した位相特定部611aを有している。変形例2−3によれば、変形例1−3の効果と変形例2−1Aの効果の両方を得ることができる。
As illustrated in FIG. 17, the
なお、振幅修正量生成部317aに代えて振幅修正量生成部317bを設けてもよい。また、位相特定部611aに代えて、位相特定部611b、位相特定部611c又は位相特定部611dを設けてもよい。
Note that an amplitude correction
本発明は、SPMSM、IPMSM等の同期モータに適用できる。それらの同期モータは、冷暖房装置又は給湯機に使用されたヒートポンプ式冷凍装置に適している。 The present invention can be applied to synchronous motors such as SPMSM and IPMSM. Those synchronous motors are suitable for a heat pump refrigeration apparatus used in an air conditioner or a water heater.
100 モータ制御装置
101 インバータ
102 3相モータ
103,203,303a,303b,403,503,603a,603b,603c,603d,703,803,903 モータ制御部
104 デューティ生成部
105a 第1電流センサ
105b 第2電流センサ
106,906 u,w/α,β変換部
107,907 電圧指令演算部
108,908 モータ磁束推定部
109,909 α,β/u,v,w変換部
111,211,511,611a,611b,611c,611d 位相特定部
112,912 指令磁束特定部
113a,913a α軸磁束偏差演算部
113b,913b β軸磁束偏差演算部
114,214 積分器
115,315a,315b,415,961 振幅特定部
116 ベースドライバ
117 平滑コンデンサ
118 直流電源
119a〜119f スイッチング素子
120a〜120f 還流ダイオード
216,963 トルク推定部
223,651 速度偏差演算部
261 ハイパスフィルタ
262 ゲイン乗算部
317a,317b 振幅修正量生成部
321a,321b 誤差パラメータ演算部
322 誤差パラメータ偏差演算部
323,663 PI補償部
330 仮設定部
331 加算部
432 離散化誤差補償部
518 位相推定部
520,620,660 乗算部
542,642 位相加算演算部
662 符号反転部
664 加算部
671 ローパスフィルタ
672 減算部
680 トルクリミッタ
911 トルク偏差演算部
962 速度・位置演算部
964 速度制御部
100 motor control device 101 inverter 102 three-phase motor 103, 203, 303a, 303b, 403, 503, 603a, 603b, 603c, 603d, 703, 803, 903 motor control unit 104 duty generation unit 105a first current sensor 105b second Current sensors 106, 906 u, w / α, β conversion units 107, 907 Voltage command calculation units 108, 908 Motor magnetic flux estimation units 109, 909 α, β / u, v, w conversion units 111, 211, 511, 611a, 611b, 611c, 611d Phase specifying unit 112, 912 Command magnetic flux specifying unit 113a, 913a α-axis magnetic flux deviation calculating unit 113b, 913b β-axis magnetic flux deviation calculating unit 114, 214 Integrator 115, 315a, 315b, 415, 961 Amplitude specifying unit 116 Base driver 117 Smoothing capacitor 1 8 DC power supplies 119a to 119f Switching elements 120a to 120f Free-wheeling diodes 216 and 963 Torque estimation units 223 and 651 Speed deviation calculation unit 261 High-pass filter 262 Gain multiplication units 317a and 317b Amplitude correction amount generation units 321a and 321b Error parameter calculation unit 322 Error Parameter deviation calculation units 323, 663 PI compensation unit 330 Temporary setting unit 331 Addition unit 432 Discretization error compensation unit 518 Phase estimation units 520, 620, 660 Multiplication units 542, 642 Phase addition calculation unit 662 Sign inversion unit 664 Addition unit 671 Low pass Filter 672 Subtraction unit 680 Torque limiter 911 Torque deviation calculation unit 962 Speed / position calculation unit 964 Speed control unit
Claims (8)
指令速度を用いて前記モータ磁束の位相が移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、特定された前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの位相を特定する位相特定部と、
前記指令磁束ベクトルの振幅を特定する振幅特定部と、
前記位相特定部で特定された前記指令磁束ベクトルの前記位相と、前記振幅特定部で特定された前記指令磁束ベクトルの前記振幅と、を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する指令磁束特定部と、
を備えたモータ制御装置。 A motor control device that applies a voltage vector to the three-phase motor using an inverter so that the motor magnetic flux of the three-phase motor follows a command magnetic flux vector,
A phase specifying unit for specifying a movement amount for each control cycle in which the phase of the motor magnetic flux should move using a command speed, and specifying a phase of the command magnetic flux vector using the specified movement amount;
An amplitude specifying unit for specifying the amplitude of the command magnetic flux vector;
A command magnetic flux specifying unit for specifying the command magnetic flux vector using the phase of the command magnetic flux vector specified by the phase specifying unit and the amplitude of the command magnetic flux vector specified by the amplitude specifying unit;
A motor control device comprising:
推定された前記モータ磁束を用いて、前記モータ磁束の前記位相を推定する位相推定部と、をさらに備え、
前記位相特定部は、前記位相推定部で推定された前記モータ磁束の前記位相と、前記移動量と、を用いて前記指令磁束ベクトルの前記位相を特定する、請求項1に記載のモータ制御装置。 A motor current on a three-phase AC coordinate in the three-phase motor is represented by a two-phase coordinate, and a voltage vector to be applied to the three-phase motor is represented by the two-phase coordinate. A motor magnetic flux estimator for estimating the motor magnetic flux applied to the three-phase motor using a shaft voltage;
A phase estimation unit that estimates the phase of the motor magnetic flux using the estimated motor magnetic flux, and
The motor control device according to claim 1, wherein the phase specifying unit specifies the phase of the command magnetic flux vector using the phase of the motor magnetic flux estimated by the phase estimation unit and the movement amount. .
前記指令磁束ベクトルの仮振幅を設定する仮設定部と、
(a)推定された前記モータ磁束と前記3相モータにおける3相交流座標上のモータ電流を2相座標によって表したものである軸電流との第1内積、又は、(b)前記3相モータの永久磁石の推定された磁石磁束と前記3相モータにおける3相交流座標上のモータ電流を2相座標によって表したものである軸電流との第2内積、を用いたフィードバック制御を実行することによって、前記仮振幅を補正して前記指令磁束特定部に与えられるべき前記振幅として補正振幅を特定する補正部と、を有する、請求項1から4のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 The amplitude specifying unit includes:
A temporary setting unit for setting a temporary amplitude of the command magnetic flux vector;
(A) a first inner product of the estimated motor magnetic flux and a shaft current that is a two-phase coordinate representing a motor current on a three-phase AC coordinate in the three-phase motor, or (b) the three-phase motor A feedback control using the second inner product of the estimated magnetic flux of the permanent magnet of the motor and the axial current representing the motor current on the three-phase AC coordinate in the three-phase motor by the two-phase coordinate. 5. The motor control device according to claim 1, further comprising: a correction unit that corrects the temporary amplitude and specifies a correction amplitude as the amplitude to be given to the command magnetic flux specifying unit.
前記指令磁束ベクトルの仮振幅を設定する仮設定部と、
前記指令磁束特定部に与えられるべき前記振幅として前記仮振幅よりも小さい補償用振幅を特定する離散化誤差補償部であって、前記3相モータの速度が高くなればなるほど前記仮振幅と前記補償用振幅との差が大きくなるように前記補償用振幅を特定する離散化誤差補償部と、を有する、請求項1から4のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 The amplitude specifying unit includes:
A temporary setting unit for setting a temporary amplitude of the command magnetic flux vector;
A discretization error compensator for identifying a compensation amplitude smaller than the temporary amplitude as the amplitude to be given to the command magnetic flux specifying unit, wherein the higher the speed of the three-phase motor, the higher the temporary amplitude and the compensation 5. The motor control device according to claim 1, further comprising: a discretization error compensator that identifies the compensation amplitude so that a difference from the use amplitude becomes large.
前記指令磁束ベクトルの仮振幅を設定する仮設定部と、
(a)推定された前記モータ磁束と前記3相モータにおける3相交流座標上のモータ電流を2相座標によって表したものである軸電流との第1内積、又は、(b)前記3相モータの永久磁石の推定された磁石磁束と前記3相モータにおける3相交流座標上のモータ電流を2相座標によって表したものである軸電流との第2内積、を用いたフィードバック制御を実行することによって、前記仮振幅を補正して補正振幅を特定する補正部と、
前記指令磁束特定部に与えられるべき前記振幅として前記補正振幅よりも小さい補償用振幅を特定する離散化誤差補償部であって、前記3相モータの速度が高くなればなるほど前記補正振幅と前記補償用振幅との差が大きくなるように、前記補償用振幅を特定する離散化誤差補償部と、を有する、請求項1から4のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 The amplitude specifying unit includes:
A temporary setting unit for setting a temporary amplitude of the command magnetic flux vector;
(A) a first inner product of the estimated motor magnetic flux and a shaft current that is a two-phase coordinate representing a motor current on a three-phase AC coordinate in the three-phase motor, or (b) the three-phase motor A feedback control using the second inner product of the estimated magnetic flux of the permanent magnet of the motor and the axial current representing the motor current on the three-phase AC coordinate in the three-phase motor by the two-phase coordinate. A correction unit that corrects the temporary amplitude and identifies a correction amplitude,
A discretization error compensator that specifies a compensation amplitude smaller than the correction amplitude as the amplitude to be given to the command magnetic flux specifying unit, the higher the speed of the three-phase motor, the higher the correction amplitude and the compensation 5. The motor control device according to claim 1, further comprising: a discretization error compensator that identifies the compensation amplitude so that a difference from the use amplitude becomes large.
指令速度を用いて前記発電機磁束の位相が移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、特定された前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの位相を特定する位相特定部と、
前記指令磁束ベクトルの振幅を特定する振幅特定部と、
前記位相特定部で特定された前記指令磁束ベクトルの前記位相と、前記振幅特定部で特定された前記指令磁束ベクトルの前記振幅と、を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する指令磁束特定部と、
を備えた発電機制御装置。 A generator control device that applies a voltage vector to the three-phase generator using a converter so that the generator magnetic flux of the three-phase generator follows a command magnetic flux vector,
A phase specifying unit for specifying a movement amount for each control cycle in which the phase of the generator magnetic flux should move using a command speed, and specifying a phase of the command magnetic flux vector using the specified movement amount;
An amplitude specifying unit for specifying the amplitude of the command magnetic flux vector;
A command magnetic flux specifying unit for specifying the command magnetic flux vector using the phase of the command magnetic flux vector specified by the phase specifying unit and the amplitude of the command magnetic flux vector specified by the amplitude specifying unit;
A generator control device comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014236408A JP6473992B2 (en) | 2014-11-21 | 2014-11-21 | Motor control device and generator control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014236408A JP6473992B2 (en) | 2014-11-21 | 2014-11-21 | Motor control device and generator control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016100994A true JP2016100994A (en) | 2016-05-30 |
| JP6473992B2 JP6473992B2 (en) | 2019-02-27 |
Family
ID=56078244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014236408A Active JP6473992B2 (en) | 2014-11-21 | 2014-11-21 | Motor control device and generator control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6473992B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021186842A1 (en) * | 2020-03-17 | 2021-09-23 | 日立Astemo株式会社 | Synchronous machine control device, synchronous machine control method, and electric vehicle |
| US20220352837A1 (en) * | 2021-04-28 | 2022-11-03 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Rotary machine control device |
| WO2024047930A1 (en) * | 2022-08-29 | 2024-03-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Synchronous-machine control device, compression system, and refrigeration-cycle device |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7308464B2 (en) * | 2021-04-28 | 2023-07-14 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Rotating machine control device |
| US12143038B2 (en) * | 2021-12-16 | 2024-11-12 | Panasonic Automotive Systems Co., Ltd. | Rotary machine control device |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002508650A (en) * | 1998-03-26 | 2002-03-19 | エービービー インダストリー オサケ ユキチュア | A method for correcting the midpoint of magnetic flux in a flux-controlled AC system |
| JP2009268268A (en) * | 2008-04-25 | 2009-11-12 | Sanyo Electric Co Ltd | Motor controller and generator controller |
| JP2014050172A (en) * | 2012-08-30 | 2014-03-17 | Daikin Ind Ltd | Motor controller |
-
2014
- 2014-11-21 JP JP2014236408A patent/JP6473992B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002508650A (en) * | 1998-03-26 | 2002-03-19 | エービービー インダストリー オサケ ユキチュア | A method for correcting the midpoint of magnetic flux in a flux-controlled AC system |
| JP2009268268A (en) * | 2008-04-25 | 2009-11-12 | Sanyo Electric Co Ltd | Motor controller and generator controller |
| JP2014050172A (en) * | 2012-08-30 | 2014-03-17 | Daikin Ind Ltd | Motor controller |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021186842A1 (en) * | 2020-03-17 | 2021-09-23 | 日立Astemo株式会社 | Synchronous machine control device, synchronous machine control method, and electric vehicle |
| JP2021151003A (en) * | 2020-03-17 | 2021-09-27 | 日立Astemo株式会社 | Synchronous machine control device and synchronous machine control method, and electric train |
| JP7362523B2 (en) | 2020-03-17 | 2023-10-17 | 日立Astemo株式会社 | Synchronous machine control device, synchronous machine control method, and electric vehicle |
| US20220352837A1 (en) * | 2021-04-28 | 2022-11-03 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Rotary machine control device |
| CN115347833A (en) * | 2021-04-28 | 2022-11-15 | 松下知识产权经营株式会社 | Rotary machine control device |
| US11837982B2 (en) * | 2021-04-28 | 2023-12-05 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Rotary machine control device |
| WO2024047930A1 (en) * | 2022-08-29 | 2024-03-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Synchronous-machine control device, compression system, and refrigeration-cycle device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6473992B2 (en) | 2019-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5155344B2 (en) | Electric motor magnetic pole position estimation device | |
| JP6194466B2 (en) | Motor drive device | |
| JP5332400B2 (en) | Torque pulsation suppression device and suppression method for electric motor | |
| JP6776066B2 (en) | Inverter controller and motor drive system | |
| JP5445892B2 (en) | Control device for permanent magnet type synchronous motor | |
| CN103595326A (en) | Motor control apparatus and motor control method | |
| JP6473992B2 (en) | Motor control device and generator control device | |
| JP6414771B2 (en) | Motor control device and motor control method | |
| JP5428202B2 (en) | Control device for permanent magnet type synchronous motor | |
| KR101485989B1 (en) | Motor control device | |
| JP2017123753A (en) | Motor control device and generator control device | |
| JP6030511B2 (en) | Motor control device, generator control device, and motor control method | |
| JP6593685B2 (en) | Motor control device and generator control device | |
| JP5332305B2 (en) | Control device for permanent magnet type synchronous motor | |
| US12143038B2 (en) | Rotary machine control device | |
| JP7099226B2 (en) | Motor control device | |
| JP5186352B2 (en) | Electric motor magnetic pole position estimation device | |
| JP6848680B2 (en) | Synchronous motor control device | |
| JP2016220364A (en) | Control device for permanent magnet synchronous motor | |
| JP7251424B2 (en) | INVERTER DEVICE AND INVERTER DEVICE CONTROL METHOD | |
| JP2023089904A (en) | Rotating machine control device | |
| JP2018102120A (en) | Induction machine controller and induction machine control method | |
| CN116746049A (en) | power conversion device | |
| JP5862690B2 (en) | Control device for motor drive device and motor drive system | |
| JP2018121394A (en) | Rotating machine control device and rotating machine control method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170630 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180518 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180529 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190108 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190118 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6473992 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| SZ03 | Written request for cancellation of trust registration |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313Z03 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| S131 | Request for trust registration of transfer of right |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313133 |
|
| SZ02 | Written request for trust registration |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313Z02 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |