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JP2016100994A - Motor control device and generator control device - Google Patents

Motor control device and generator control device Download PDF

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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
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哲也 松山
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仁夫 富樫
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淳貴 吉本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable relaxation of complexity of design and prevention of degradation of control performance for a motor control device.SOLUTION: A motor control device 100 applies a voltage vector to a three-phase motor 102 by using an inverter 101 so that the motor magnetic flux of the three-phase motor 102 follows an instruction magnetic flux vector. The motor control device 100 has a phase specifying part 111, an amplitude specifying part 115 and an instruction magnetic flux specifying part 112. The phase specifying part 111 specifies, with an instructed speed, a movement amount of each control period at which the phase of the motor magnetic flux should be moved, and specifies the phase of the instruction magnetic flux vector by using the specified movement amount. The amplitude specifying part 115 specifies the amplitude of the instructed magnetic flux vector. The instructed magnetic flux specifying part 112 specifies the instruction magnetic flux vector by using the phase of the instruction magnetic flux vector specified by the phase specifying part 111 and the amplitude of the instruction magnetic flux vector specified by the amplitude specifying part 115.SELECTED DRAWING: Figure 3

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 motor control unit 903 as shown in FIG. 18 is used. In the motor control unit 903, the phase currents i u and i w are converted into axial currents i α and i β by the u, w / α, β conversion unit 906. The motor magnetic flux estimator 908 estimates the motor magnetic flux (estimated magnetic flux Ψ s is obtained). The α-axis component and β-axis component of the estimated magnetic flux ψ s are described as estimated magnetic fluxes ψ α and ψ β , respectively. The speed-position calculating unit 962, the estimated magnetic flux [psi s, of the three-phase motor speed and phase are estimated motor flux (phase theta s estimated velocity omega r and the estimated magnetic flux [psi s is determined). The torque estimating unit 963 estimates the motor torque from the estimated magnetic flux Ψ s and the shaft currents i α and i β (the estimated torque Te is obtained). The speed control unit 964 generates a command torque T e * such that the current estimated speed ω r matches the command speed ω ref * . The amplitude specifying unit 961 generates a command amplitude | Ψ s * | from the command torque T e * . The torque deviation calculation unit 911 obtains a deviation (torque deviation) ΔT between the estimated torque Te and the command torque Te * . The command magnetic flux specifying unit 912 obtains the command magnetic flux vector ψ s * from the command amplitude | Ψ s * |, torque deviation ΔT, and phase θ s . The α-axis component and β-axis component of the command magnetic flux vector ψ s * are described as α-axis command magnetic flux ψ α * and β-axis command magnetic flux ψ β * , respectively. the alpha-axis magnetic flux deviation calculation unit 913a, alpha axis command flux [psi alpha * and the estimated flux [psi alpha and deviation (the magnetic flux deviation) [Delta] [Psi] alpha is obtained. the beta-axis magnetic flux deviation calculation unit 913b, beta axis command flux [psi beta * and the estimated flux [psi beta and deviation (the magnetic flux deviation) [Delta] [Psi] beta is obtained. The voltage command calculation unit 907 obtains the shaft voltages v α * and v β * from the magnetic flux deviations ΔΨ α and ΔΨ β and the shaft currents i α and i β . The α, β / u, v, w conversion unit 909 converts the shaft voltages v α * , v β * into command voltage vectors v u * , v v * , v w * . The inverter is switched so that voltage vectors corresponding to the command voltage vectors v u * , v v * , v w * are applied to the three-phase motor. The configuration of the speed control system is used when driving the compressor in the refrigeration air conditioner.

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。   Patent Document 1, Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2, and Non-Patent Document 3 describe techniques related to a motor control device using direct torque control.

特許第4972135号明細書Japanese Patent No. 4972135

井上征則、森本茂雄、真田雅之、武田洋次、「直接トルク制御による埋込磁石同期モータのトルクリプル低減と弱め磁束制御(Torque ripple reduction, and flux-weakening control for interior permanent magnet synchronous motor based on direct torque control)」,平成18年電気学会全国大会講演論文集,電気学会,平成18年3月,第4分冊,4−106,p.166−167Torino ripple reduction, and flux-weakening control for interior permanent magnet synchronous motor based on direct torque control, S. Inoue, Shigeo Morimoto, Masayuki Sanada, Yoji Takeda, ) ”, Proceedings of the 2006 Annual Conference of the Institute of Electrical Engineers of Japan, The Institute of Electrical Engineers of Japan, March 2006, Volume 4, 4-106, p. 166-167 松山哲也・吉本淳貴・富樫仁夫・井上征則・森本茂雄:「直接トルク制御を用いたモータドライブシステムにおける離散化誤差補償方法」,電学研資, MD−14−086/RM−14−049/VT−14−021,pp.75−79 (2014)Tetsuya Matsuyama, Yuki Yoshimoto, Yoshio Togashi, Masanori Inoue, Shigeo Morimoto: “Discrete Error Compensation Method in Motor Drive System Using Direct Torque Control”, Denki Kenkyu, MD-14-086 / RM-14-049 / VT -14-021, pp. 75-79 (2014) 井上征則、森本茂雄、真田雅之、「永久磁石同期モータを駆動する直接トルク制御のためのトルクと磁束の指令値作成法とトルク制御器のワインドアップ対策(A reference value calculation scheme for torque and flux and an anti-windup implementation of torque controller for direct torque control of permanent magnet synchronous motor)」電気学会論文誌D,130巻,6号,p.777−784(2010年)Masanori Inoue, Shigeo Morimoto, Masayuki Sanada, “A reference value calculation scheme for torque and flux and an anti-windup implementation of torque controller for direct torque control of permanent magnet synchronous motor), IEEJ Transactions D, 130, 6, p. 777-784 (2010)

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.

モータ制御装置のブロック図Block diagram of motor controller dq座標系及びαβ座標系を説明するための図Diagram for explaining dq coordinate system and αβ coordinate system 第1の実施形態のモータ制御部のブロック図Block diagram of the motor control unit of the first embodiment 第1の実施形態の位相特定部のブロック図The block diagram of the phase specific | specification part of 1st Embodiment インバータの構成図Inverter configuration diagram 変形例1−1のモータ制御部のブロック図Block diagram of motor control section of modification 1-1 変形例1−1のトルク推定部のブロック図Block diagram of torque estimation unit of modification 1-1 変形例1−1の位相特定部のブロック図Block diagram of phase identification unit of modification 1-1 変形例1−2Aのモータ制御部のブロック図Block diagram of motor control section of modification 1-2A 変形例1−2Bのモータ制御部のブロック図Block diagram of motor control unit of modification 1-2B 変形例1−2Aの振幅修正量生成部のブロック図Block diagram of the amplitude correction amount generation unit of Modification 1-2A 変形例1−2Bの振幅修正量生成部のブロック図The block diagram of the amplitude correction amount production | generation part of the modification 1-2B 変形例1−3のモータ制御部のブロック図Block diagram of motor control unit of modification 1-3 第2の実施形態のモータ制御部のブロック図Block diagram of motor control unit of second embodiment 第2の実施形態の位相特定部のブロック図The block diagram of the phase specific | specification part of 2nd Embodiment 変形例2−1Aのモータ制御部のブロック図Block diagram of motor control unit of modification 2-1A 変形例2−1Bのモータ制御部のブロック図Block diagram of motor control unit of modification 2-1B 変形例2−1Cのモータ制御部のブロック図Block diagram of motor control unit of modification 2-1C 変形例2−1Dのモータ制御部のブロック図Block diagram of motor control unit of modification 2-1D 変形例2−1Aの位相特定部のブロック図Block diagram of phase specifying unit of modification 2-1A 変形例2−1Bの位相特定部のブロック図Block diagram of phase specifying unit of modification 2-1B 変形例2−1Cの位相特定部のブロック図Block diagram of phase specifying unit of modification 2-1C 変形例2−1Dの位相特定部のブロック図Block diagram of phase specifying unit of modification 2-1D 変形例2−2のモータ制御部のブロック図Block diagram of motor controller of modification 2-2 変形例2−3のモータ制御部のブロック図Block diagram of motor controller of modification 2-3 従来のモータ制御部のブロック図Block diagram of a conventional motor control unit

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 motor control apparatus 100 includes a first current sensor 105a, a second current sensor 105b, a motor control unit 103, and a duty generation unit 104. Motor control device 100 is connected to inverter 101 and three-phase motor 102.

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 motor control unit 103 is configured to execute position sensorless operation of the three-phase motor 102. The position sensorless operation is an operation that does not use a position sensor such as an encoder or a resolver. The motor magnetic flux is a concept including both the armature linkage magnetic flux on the three-phase AC coordinates applied to the three-phase motor 102 and the magnetic flux obtained by coordinate conversion of the armature linkage flux. In this specification, “amplitude” may simply refer to magnitude (absolute value). Further, unless otherwise specified, “speed” represents the angular speed (unit: rad / s) of the rotor of the three-phase motor 102.

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 motor control device 100 may include elements provided by a control application executed in a DSP (Digital Signal Processor) or a microcomputer. The DSP or microcomputer may include peripheral devices such as a core, a memory, an A / D conversion circuit, and a communication port. Further, the motor control device 100 may include an element configured by a logic circuit.

(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 motor control device 100 will be described with reference to FIG. The phase sensors (motor currents) i u and i w are detected by the current sensors 105a and 105b. The motor control unit 103 generates command voltage vectors v u * , v v * , v w * from the command speed ω ref * and the phase currents i u , i w . Each component of the command voltage vectors v u * , v v * , v w * corresponds to a U-phase voltage, a V-phase voltage, and a W-phase voltage on a three-phase AC coordinate, respectively. The duty generation unit 104, the command voltage vector v u *, v v *, the v w *, the duty D u, D v, D w is generated. The inverter 101 generates voltage vectors v u , v v , v w to be applied to the three-phase motor 102 from the duties D u , D v , D w . The command speed ω ref * is given to the motor control device 100 from the host control device. The command speed ω ref * represents the speed that the speed of the three-phase motor 102 should follow. With such control, the three-phase motor 102 is controlled such that the speed follows the command speed ω ref * .

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 motor control device 100 may be described based on α-β coordinates (two-phase coordinates). FIG. 2 shows α-β coordinates, UVW coordinates, and dq coordinates. The α-β coordinates are fixed coordinates. The α-β coordinates are also referred to as stationary coordinates and AC coordinates. The α axis is set as an axis extending in the same direction as the U axis. The d axis is defined as an axis that coincides with the rotor of the rotor, and its position is defined by θ. A position advanced 90 degrees from the d axis is defined as the q axis.

(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 motor control unit 103 includes a u, w / α, β conversion unit (three-phase two-phase coordinate conversion unit) 106, a voltage command calculation unit 107, a motor magnetic flux estimation unit 108, a phase identification unit 111, An amplitude specifying unit 115, a command magnetic flux specifying unit 112, an α-axis magnetic flux deviation calculating unit 113a, a β-axis magnetic flux deviation calculating unit 113b, and an α, β / u, v, w converting unit (two-phase three-phase coordinate converting unit) 109 are included. It is out.

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 motor control unit 103, the u, w / α, β conversion unit 106 converts the phase currents i u , i w into shaft currents i α , i β . The axial currents i α and i β are collectively described as the α-axis current i α and the β-axis current i β on the α-β coordinate of the three-phase motor 102. The motor magnetic flux estimator 108 estimates the motor magnetic flux from the shaft currents i α and i β and the shaft voltages (command shaft voltages) v α * and v β * (estimated magnetic flux Ψ s is obtained). The α-axis component and β-axis component of the estimated magnetic flux ψ s are described as estimated magnetic fluxes ψ α and ψ β , respectively. The phase identification unit 111 identifies the phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * from the command speed ω ref * . The amplitude specifying unit 115 generates the amplitude | Ψ s * | (command amplitude | Ψ s * |) of the command magnetic flux vector Ψ s * . The command magnetic flux specifying unit 112 obtains the command magnetic flux vector ψ s * from the amplitude | ψ s * | and the phase θ s * . The α-axis component and β-axis component of the command magnetic flux vector ψ s * are described as α-axis command magnetic flux ψ α * and β-axis command magnetic flux ψ β * , respectively. the alpha-axis magnetic flux deviation calculation unit 113a, alpha axis command flux [psi alpha * and the estimated flux [psi alpha and deviation (the magnetic flux deviation) [Delta] [Psi] alpha is obtained. the beta-axis magnetic flux deviation calculation unit 113b, beta axis command flux [psi beta * and the estimated flux [psi beta and deviation (the magnetic flux deviation) [Delta] [Psi] beta is obtained. The voltage command calculation unit 107 calculates the shaft voltages v α * and v β * from the magnetic flux deviations ΔΨ α and ΔΨ β and the shaft currents i α and i β . The axial voltages v α * and v β * collectively describe the α-axis command voltage v α * and the β-axis command voltage v β * on the α-β coordinate of the three-phase motor 102. The α, β / u, v, w conversion unit 109 converts the shaft voltages v α * , v β * into command voltage vectors v u * , v v * , v w * .

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-phase motor 102 via the inverter 101 so that the speed of the three-phase motor 102 follows the command speed ω ref * and the motor magnetic flux follows the command magnetic flux vector Ψ s *. Applied.

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-phase motor 102. The same applies to the shaft voltages v α * , v β * , the estimated magnetic flux ψ s , the command speed ω ref * , the command magnetic flux vector ψ s * , the command voltage vectors v u * , v v * , v w *, and the like.

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 current sensor 105a, second current sensor 105b)
As the first current sensor 105a and the second current sensor 105b shown in FIG. 1, known current sensors can be used. In the present embodiment, the first current sensor 105a is provided to measure the phase current i u flowing through the u phase. The second current sensor 105b is provided to measure the phase current i w flowing through the w phase. However, the first current sensor 105a and the second current sensor 105b may be provided so as to measure a two-phase current of a combination other than the u-phase and w-phase two phases.

(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, β converter 106 shown in FIG. 3 converts the phase currents i u , i w into axial currents i α , i β . Specifically, the u, w / α, β conversion unit 106 converts the phase currents i u , i w into the axial currents i α , i β by the equations (1) and (2), and the axial current i α. , I β .

Figure 2016100994
Figure 2016100994

Figure 2016100994
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(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 flux estimation unit 108 obtains an estimated magnetic flux ψ s (estimated magnetic flux ψ α , ψ β ) from the axial currents i α and i β and the axial voltages v α * and v β * . Specifically, the motor magnetic flux estimation unit 108 obtains the estimated magnetic fluxes Ψ α and Ψ β using the equations (3) and (4). In equations (3) and (4), ψ α | t = 0 and ψ β | t = 0 are initial values of the estimated magnetic fluxes ψ α and ψ β , respectively. R in equations (3) and (4) is the winding resistance of the three-phase motor 102. When the motor magnetic flux estimator 108 is incorporated in a digital control device such as a DSP or a microcomputer, the integrator required for the calculations in the equations (3) and (4) can be configured as a discrete system. In a typical example in this case, a value derived from the current control cycle is added to or subtracted from the estimated magnetic fluxes ψ α and ψ β before one control cycle (one time step).

Figure 2016100994
Figure 2016100994

Figure 2016100994
Figure 2016100994

(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 phase specifying unit 111 specifies the phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * from the command speed ω ref * . Specifically, as shown in FIG. 4, the phase identification unit 111 has an integrator 114, obtains the command flux vector [psi s * phase theta s * by integrating the command speed omega ref *. In the present embodiment, the phase specifying unit 111 is incorporated in a digital control device, and the integrator 114 is configured as a discrete system. Therefore, the phase specifying unit 111 of the present embodiment uses the command speed ω ref * input to the phase specifying unit 111 to specify and specify the amount of movement for each control period in which the phase θ of the motor magnetic flux Ψ s should move. It said to identify the command flux vector [psi s * phase theta s * using the movement amount that has been. Specifically, it can be said that the phase specifying unit 111 specifies the phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * by integrating the movement amount. Examples of the digital control device include a DSP and a microcomputer.

(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 amplitude specifying unit 115 specifies the amplitude | Ψ s * | of the command magnetic flux vector Ψ s * . Specifically, as shown in Expression (5), the amplitude specifying unit 115 adds an arbitrary magnetic flux ΔΨ to the magnetic flux parameter Ψ a to obtain the amplitude | Ψ s * |. The magnetic flux parameter Ψ a is a constant (motor parameter) given as the amplitude of the magnetic flux generated by the permanent magnet in the three-phase motor 102. The magnetic flux ΔΨ is a positive value, a negative value, or zero. The magnetic flux ΔΨ may be a constant or a variable.

Figure 2016100994
Figure 2016100994

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 motor control unit 103 is configured according to the purpose of control. The amplitude | ψ s * | of the command magnetic flux vector ψ s * has an optimum value according to the purpose of control. Therefore, it is desirable that the magnetic flux ΔΨ be set so that the amplitude | Ψ s * | becomes a value near the optimum value.

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 amplitude specifying unit 961 when MTPA is executed is set based on the following concept. When a motor having no magnetic saliency is used as the three-phase motor, the motor magnetic flux amplitude | ψ s | and the motor torque T are approximated by equations (6A) and (6B). | Ψ a | is a magnetic flux parameter. L is the inductance per phase of the armature winding of the three-phase motor. i q is a q-axis current. P n is the number of pole pairs of the motor. From equations (6A) and (6B), equation (6C) is derived. A relational expression between the command torque T e * and the amplitude | Ψ s * | is derived by substituting T for the command torque T e * in FIG. 18 and | Ψ s | with the amplitude | Ψ s * |. Using this relational expression, the amplitude | Ψ s * | can be obtained from the command torque T e * . Of course, a conversion table can also be created. When a motor having magnetic saliency is used as the three-phase motor, the motor magnetic flux amplitude | ψ s | and the motor torque T are approximated by equations (6D) and (6E). L d is the d-axis inductance. L q is a q-axis inductance. i d is a d-axis current. The d-axis current i d and the q-axis current i q generally satisfy the relationship of Expression (6F). Expressions (6D), (6E), and (6F) provide a conversion table that can specify the motor magnetic flux amplitude | Ψ s | from the motor torque T without using the variables i d and i q . By substituting T for the command torque T e * in FIG. 18 and | Ψ s | for the amplitude | Ψ s * |, the amplitude | Ψ s * | can be specified from the command torque T e * . In the present embodiment, the amplitude specifying unit 115 does not use the command torque Te * . Therefore, it is impossible to perform the MTPA by feedback control using the command torque T e *. However, although not strictly MTPA, it is possible to operate the three-phase motor 102 efficiently by performing control according to MTPA. For example, the operation point may be known such that the motor torque is uniquely determined with respect to the speed of the three-phase motor 102. Although details are omitted, in such a case, the relationship between the speed of the three-phase motor 102 and the amplitude | Ψ s * | for realizing the MTPA is generally known. For this reason, as the amplitude specifying unit 115, an approximate expression or a lookup table that specifies the amplitude | Ψ s * | from the command speed ω ref * can be used. It is also possible to grasp the relationship between the speed of the three-phase motor 102 and the motor torque through prior measurement or the like. In this way, a similar approximate expression or lookup table can be provided. Further, when the operating point is known as described above, the three-phase motor 102 can be operated with high efficiency to some extent even if the amplitude | Ψ s * | is a constant. Regarding MTPA, publicly known documents such as “Yoji Takeda, Shigeo Morimoto, Nobuyuki Matsui, Yukio Honda,“ Design and Control of Embedded Magnet Synchronous Motor ”, Ohm Co., Ltd., issued on October 25, 2001, etc. Helpful.

Figure 2016100994
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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-phase motor 102 in the field-weakening control. ω is the speed of the rotor of the three-phase motor 102 (d-axis electrical angular speed). In the present embodiment, the amplitude specifying unit 115 does not use the rotor speed ω of the three-phase motor 102. Therefore, field weakening control by feedback control using the speed ω cannot be performed. However, field weakening control by feedforward control can be performed using the command speed ω ref * in place of the speed ω in equation (7). When performing such a feed-forward control, as the amplitude determination unit 115, a command velocity omega ref * amplitude | identify | or using an operator for obtaining a command speed omega ref * from the amplitude | | Ψ s * Ψ s * Or a lookup table can be used.

Figure 2016100994
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(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 flux specifying unit 112 obtains a command magnetic flux vector ψ s * (command magnetic flux ψ α * , ψ β * ) from the amplitude | ψ s * | and the phase θ s * . Specifically, the command magnetic fluxes Ψ α * and Ψ β * are obtained using the equations (8) and (9).

Figure 2016100994
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Figure 2016100994
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(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 flux deviation calculator 113a, β-axis magnetic flux deviation calculator 113b)
alpha -axis magnetic flux deviation calculation unit 113a obtains the command flux [psi alpha * and the estimated flux [psi alpha, these deviations (the magnetic flux deviation ΔΨ α: Ψ α * -Ψ α ) obtained. The β-axis magnetic flux deviation calculation unit 113b acquires the command magnetic flux Ψ β * and the estimated magnetic flux Ψ β and obtains the deviation (magnetic flux deviation ΔΨ β : Ψ β * −Ψ β ). As the magnetic flux deviation calculators 113a and 113b, known operators can be used.

(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 command calculation unit 107 obtains the axial voltages v α * and v β * from the magnetic flux deviations ΔΨ α and ΔΨ β and the axial currents i α and i β . Specifically, the voltage command calculation unit 107 obtains the α-axis command voltage v α * using Equation (10). Moreover, the voltage command calculating part 107 calculates | requires (beta) axis command voltage v ( beta) * using Formula (11).

Figure 2016100994
Figure 2016100994

Figure 2016100994
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(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, w conversion unit 109 converts the shaft voltages v α * , v β * into command voltage vectors v u * , v v * , v w * . Specifically, the α, β / u, v, w conversion unit 109 converts the shaft voltages v α * , v β * into the command voltage vectors v u * , v v * , v w * according to the equation (12). Then, the command voltage vectors v u * , v v * , v w * are output.

Figure 2016100994
Figure 2016100994

(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)
Duty generation unit 104 shown in FIG. 1, the command voltage vector v u *, v v *, v from w *, the duty D u, D v, to produce a D w. In the present embodiment, the duty generation unit 104 converts each component of the command voltage vectors v u * , v v * , v w * into the duties Du , D v , D w of each phase. As a method for generating the duties D u , D v and D w, a method used for a general voltage source inverter can be used. For example, the duties D u , D v , and D w are obtained by dividing the command voltage vectors v u * , v v * , and v w * by half the voltage value V dc of the DC power supply 118 (FIG. 5). You may ask for it. In this case, the duty Du is 2 * vu * / Vdc . The duty D v is 2 × v v * / V dc . The duty D w is 2 × v w * / V dc . Duty generation unit 104, duty D u, D v, and outputs the D w.

(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 inverter 101 is a PWM inverter. As shown in FIG. 5, the inverter 101 includes a conversion circuit, a base driver 116, a pair of switching elements 119 a, 119 b, 119 c, 119 d, 119 e, 119 f and freewheeling diodes 120 a, 120 b, 120 c, 120 d, 120 e, 120 f. A smoothing capacitor 117 and a DC power supply 118 are included. The DC power supply 118 represents an output rectified by a diode bridge or the like. In the present specification, a configuration in which the conversion circuit and the smoothing capacitor 117 are combined is described as an inverter.

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 inverter 101 applies a voltage vector to the three-phase motor 102 by PWM control. Specifically, power is supplied to the three-phase motor 102 from the DC power supply 118 via the switching elements 119a to 119f. More specifically, first, the duty D u, D v, D w is input to the base driver 116. Then, the duty D u, D v, D w is converted into a drive signal for electrically driving the switching elements 119A~119f. Next, each of the switching elements 119a to 119f operates according to the drive signal.

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 inverter 101 is a three-phase switching circuit using switching elements 119a to 119f. Examples of the switching elements 119a to 119f include a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) and an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).

(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-phase motor 102 illustrated in FIG. 1 is a control target of the motor control device 100. A voltage vector is applied to the three-phase motor 102 by the inverter 101. “A voltage vector is applied to the three-phase motor 102” means that a voltage is applied to each of the three phases (U phase, V phase, W phase) on the three-phase AC coordinate in the three-phase motor 102. . In the present embodiment, each of the three phases (U phase, V phase, W phase) is selected from two types: a high voltage phase having a relatively high voltage and a low voltage phase having a relatively low voltage. The three-phase motor 102 is controlled so as to be one of the following.

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-phase motor 102 in this embodiment is a synchronous motor. Specifically, the three-phase motor 102 in the present embodiment is a permanent magnet synchronous motor. The three-phase motor 102 may be an SPMSM (Surface Permanent Magnet Synchronous Motor) or an IPMSM (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor). In SPMSM, the d-axis inductance L d and the q-axis inductance L q are the same. The IPMSM has a saliency in which the d-axis inductance L d and the q-axis inductance L q are different (generally, a reverse saliency such that L q > L d ). IPMSM can use reluctance torque in addition to magnet torque. For this reason, the driving efficiency of the IPMSM is extremely high.

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 motor control apparatus 100 according to the present embodiment does not require a speed control unit (speed control unit 964 in FIG. 18). Therefore, it is possible to avoid the complexity of the design derived from the speed control unit. Further, it is possible to avoid a decrease in control performance due to the presence of the speed control unit.

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 phase specifying unit 111 can easily specify the phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * . In the present embodiment, the phase specifying unit 111 specifies the phase θ s * by feedforward control using the command speed ω ref * . According to the feed forward control, the calculation load is reduced as compared with the feedback control.

(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 motor control unit 203 of Modification 1-1 includes a phase specifying unit 211 instead of the phase specifying unit 111. Further, the motor control unit 203 has a torque estimation unit 216.

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 motor control unit 203, the torque estimation unit 216 estimates the torque from the estimated magnetic fluxes ψ α and ψ β and the shaft currents i α and i β (the estimated torque Te is obtained). By the phase identification unit 211, a command velocity omega ref * and the estimated torque T e, the command flux vector [psi s * phase theta s * is identified.

(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, torque estimation unit 216, using Equation (13) determines the estimated torque T e. P n in equation (13) is the number of pole pairs of the three-phase motor 102.

Figure 2016100994
Figure 2016100994

(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)
Phase identification unit 211, the command velocity omega ref * and the estimated torque T e, identifies the command flux vector [psi s * phase theta s *. As illustrated in FIG. 8, the phase specifying unit 211 includes a high-pass filter 261, a gain multiplication unit 262, a speed deviation calculation unit 223, and a speed deviation integrator 214. The phase specifying unit 211 is configured by a discrete system.

(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)
High pass filter 261 is vibrated components of the estimated torque T e identify only (torque vibration component) T H (extraction).

(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K1Hを特定する。
(Gain multiplier 262)
Gain multiplication section 262 identifies the speed vibration component K 1 T H is multiplied by a gain K 1 to the torque vibration component T H.

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-pass filter 261 and the gain multiplication unit 262 are expressed by Expression (14). g is a cut-off frequency, and its unit is [rad / s]. s is a Laplace operator.

Figure 2016100994
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(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K1Hの速度偏差ωref *−K1Hを演算する。ωref *−K1H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)
Speed error calculator 223 calculates the speed deviation ω ref * -K 1 T H command speed omega ref * and speed vibration component K 1 T H. ω ref * -K 1 T H can be considered to be corrected command speed.

(速度偏差積分器214)
速度偏差積分器214は、速度偏差ωref *−K1H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 *−K1H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)
Speed deviation integrator 214 integrates the speed deviation ω ref * -K 1 T H. This gives a command flux vector [psi s * phase theta s *. The speed deviation integrator 214 of the modified example 1-1 is configured by a discrete system. Therefore, the speed deviation integrator 214 identifies the amount of movement of each control cycle to the phase θ of the motor flux [psi s moves with the speed deviation (corrected command speed) ω ref * -K 1 T H , It can be said that the phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * is specified by using the specified movement amount (specifically, integration).

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 speed deviation calculator 223 and the speed deviation integrator 214 are expressed by Expression (15).

Figure 2016100994
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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 *−K1H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 torque estimation portion 216 calculates the estimated motor flux (estimated magnetic flux [psi s), axis current i alpha, and i beta, (estimated torque T e for estimating the motor torque using a ). Phase identification unit 211, high-pass filter 261, the estimated torque T e, the vibration component of the motor torque estimate (torque vibration component) T H (specific) to. Phase identification unit 211 uses the estimated torque vibration component T H corrects the command speed omega ref *, and identifies a moving amount using the corrected command speed ω ref * -K 1 T H, it is identified movement amount using (specifically, integrated with) has identified the command flux vector [psi s * phase theta s *. According to the modified example 1-1, it is possible to prevent the speed of the three-phase motor 102 from deviating from the command speed ω ref * . Therefore, when the motor control unit 203 is used, the three-phase motor 102 can be driven more stably than when the motor control unit 103 is used.

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 phase specifying unit 211 is slightly changed. For example, a sign inversion unit that multiplies the torque vibration component T H by −1 may be provided between the high-pass filter 261 and the gain multiplication unit 262, and the speed deviation calculation unit 223 may be replaced with an addition unit. Such changes and are even used are multiplied by -1 to the vibration component in place of the torque vibration component T H (-T H), the same effect can be obtained.

(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 motor control unit 303a of the modification 1-2A includes an amplitude specifying unit 315a instead of the amplitude specifying unit 115.

(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。
(Amplitude specifying unit 315a)
The amplitude specifying unit 315a generates a corrected amplitude | Ψ s ** | as an amplitude to be given to the command magnetic flux specifying unit 112 from the axial currents i α and i β and the estimated magnetic flux ψ s (estimated magnetic flux ψ α , ψ β ). Identify. The amplitude specifying unit 315a includes a temporary setting unit 330, an amplitude correction amount generating unit 317a, and an adding unit 331.

(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 provisional setting unit 330 sets (specifies) a provisional amplitude | Ψ s * | of the command magnetic flux vector Ψ s * . In the present embodiment, the temporary setting unit 330 stores the temporary amplitude | Ψ s * | in advance. The provisional amplitude | Ψ s * | corresponds to the amplitude | Ψ s * | specified by the amplitude specifying unit 115 described in the previous embodiment. In the present embodiment, the provisional amplitude | Ψ s * | is associated with the command speed ω ref * in advance, following the example of control according to the above-described MTPA. However, in Modification 1-2A, since the amplitude correction amount generation unit 317a is used, MTPA can be realized with high accuracy even if the provisional amplitude | Ψ s * | is a constant. For example, the provisional amplitude | Ψ s * | can be used as the magnetic flux parameter Ψ a .

(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 amount generation unit 317a)
The amplitude correction amount generation unit 317a specifies the amplitude correction amount ΔΨ from the axial currents i α and i β and the estimated magnetic flux ψ s (estimated magnetic flux ψ α , ψ β ). As illustrated in FIG. 10A, the amplitude correction amount generation unit 317a includes an error parameter calculation unit 321a, an error parameter deviation calculation unit 322, and a PI compensation unit 323.

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 amount generation unit 317a performs the same operation regardless of whether the d-axis inductance L d and the q-axis inductance L q are different from each other. Specifically, when there is an inductance difference, a value between the d-axis inductance and the q-axis inductance can be used as the inductance L. Further, if the magnetic saliency is not large, there is no harm in handling the L = L d. That is, as the inductance value, a d-axis inductance value, a value larger than the d-axis inductance and smaller than the q-axis inductance, or a value smaller than the d-axis inductance and larger than the q-axis inductance can be used.

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。 Patent Document 1 is helpful in setting the inductance L as described above. Patent Document 1 describes a technique related to a dm-qm coordinate system. The dm-qm coordinate system makes it possible to treat a motor having magnetic saliency such as a permanent magnet synchronous motor having an embedded magnet structure in the same manner as a permanent magnet synchronous motor having no magnetic saliency. Maximum torque control (maximum torque / current control) can be performed by using the dm-qm coordinate system and setting the dm-axis current (γ-axis current in the control coordinate system) to zero. If 3-phase motor 102 has a magnetic saliency, the d-axis current to the dm-axis current, in a magnet flux [psi a extended flux linkage vector [Phi exm, the inductance L to the virtual inductance L m, can be replaced, respectively . For details of the dm-axis current, the extended flux linkage vector Φ exm and the virtual inductance L m , refer to Patent Document 1 (Formula 36 and paragraphs 0182 to 0183). Note that L m satisfies L d ≦ L m <L q . When there is no inductance difference, the dm-qm coordinate system and the general dq coordinate system coincide with each other, and Lm = Ld = Lq may be set. That is, the idea about the case where there is an inductance difference includes the idea about the case where there is no inductance difference.

(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Lmaを求める)。推定電機子反作用磁束Lma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Lmα、推定電機子反作用磁束Lmβと記載する。推定電機子反作用磁束Lmα、推定電機子反作用磁束Lmβ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Lma(推定電機子反作用磁束Lmα,Lmβ)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Lmα,Lmβ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 parameter calculator 321a)
Error parameter calculation unit 321a includes virtual inductance (inductance of the three-phase motor 102) L m and the axial current i alpha, i beta and estimated flux [psi s (estimated magnetic flux Ψ α, Ψ β) from a, calculates an error parameter ε . Specifically, first, estimate the armature reaction magnetic flux (obtain the estimated armature reaction flux L m i a). The alpha-axis component and beta-axis component of the estimated armature reaction flux L m i a, respectively estimated armature reaction flux L m i α, referred to as estimated armature reaction flux L m i β. The estimated armature reaction magnetic flux L m i α and the estimated armature reaction magnetic flux L m i β are the products of the virtual inductance L m and the axial currents i α and i β . Next, the magnet magnetic flux is estimated from the estimated magnetic flux Ψ s (estimated magnetic flux Ψ α , Ψ β ) and the estimated armature reaction magnetic flux L m i a (estimated armature reaction magnetic flux L m i α , L m i β ) ( Estimate magnetic flux Ψ ' ae ). The α-axis component and β-axis component of the estimated magnet magnetic flux Ψ ′ ae are described as estimated magnet magnetic flux Ψ ′ aeα and Ψ ′ aeβ , respectively. Specifically, as shown in equations (16) and (17), the estimated magnet flux Ψ ′ aeα is obtained by subtracting the estimated armature reaction fluxes L m i α and L m i β from the estimated fluxes Ψ α and Ψ β. , Ψ ′ aeβ . Next, an error parameter ε is calculated from the estimated magnet magnetic fluxes ψ ′ aeα , ψ ′ aeβ and the axial currents i α , i β as shown in Expression (18).

Figure 2016100994
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(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 deviation calculation unit 322 acquires the command error parameter ε * and the error parameter ε, and obtains the deviation (error parameter deviation Δε: ε * −ε). As the error parameter deviation calculation unit 322, a known operator can be used. The command error parameter ε * can be an arbitrary value. In Modification 1-2A, the amplitude correction amount generation unit 317a is configured for MTPA. In order to establish MTPA, it is necessary to make the estimated magnetic flux Ψ ′ ae and the axial currents i α and i β orthogonal to each other. Therefore, in Modification 1-2A, the command error parameter ε * is set to zero in order to make the inner product of the estimated magnet magnetic flux Ψ ′ ae and the axial currents i α and i β zero.

(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 PI compensation unit 323 acquires the error parameter deviation Δε, and specifies the amplitude correction amount ΔΨ so that it becomes zero. Specifically, as shown in the equation (19), the amplitude correction amount ΔΨ is obtained by performing a proportional / integral calculation using the error parameter deviation Δε as an input. As described above, in the modified example 1-2A, the error parameter deviation calculating unit 322 generates the error parameter deviation Δε for MTPA. Accordingly, the PI compensation unit 323 generates an amplitude correction amount ΔΨ suitable for MTPA.

Figure 2016100994
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(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 adder 331 identifies the corrected amplitude | Ψ s ** | from the temporary amplitude | Ψ s * | and the amplitude correction amount ΔΨ. The corrected amplitude | Ψ s ** | is the sum of the temporary amplitude | Ψ s * | and the amplitude correction amount ΔΨ.

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 (amplitude specifying unit 315a) is used by the command magnetic flux specifying unit 112. The command magnetic flux specifying unit 112 uses the corrected amplitude | Ψ s ** | in place of the amplitude | Ψ s * | described in the previous embodiment, and uses the command magnetic flux vector Ψ s * (command magnetic flux Ψ α * , Ψ β * ) Is specified.

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 amplitude specifying unit 315a includes a temporary setting unit 330 that specifies the temporary amplitude | ψ s * | of the command magnetic flux vector ψ s * . In addition, the amplitude specifying unit 315a calculates an inner product (second inner product) of the estimated magnetic flux (estimated magnet magnetic flux ψ ′ aeα , ψ ′ aeβ ) of the permanent magnet of the three-phase motor 102 and the axial currents i α , i β. By executing the feedback control used, the correction unit a (amplitude correction amount) that corrects the temporary amplitude | Ψ s * | and specifies the correction amplitude | Ψ s ** | as the amplitude to be given to the command magnetic flux specifying unit 112. A generation unit 317a and an addition unit 331). Specifically, in the modified example 1-2A, the provisional amplitude | Ψ s * | is set for the MTPA, and the provisional amplitude | Ψ s * | is corrected by the amplitude correction amount ΔΨ adapted to the MTPA. A corrected amplitude | Ψ s ** | is generated. Therefore, according to Modification 1-2A, MTPA can be performed with high accuracy. That is, if the motor control unit 303a of the modified example 1-2A is used, the three-phase motor 102 can be driven more efficiently than when the motor control unit 203 is used.

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 amplitude specifying unit 315a is configured for MTPA has been described. However, the amplitude specifying unit 315a can be configured for other control such as field weakening control. The amplitude correction amount generation unit 317a obtains a physical quantity correlated with the reactive power of the three-phase motor 102 from the estimated magnet magnetic fluxes Ψ ′ aeα and Ψ ′ aeβ and the shaft currents i α and i β , and sets the physical quantity to a desired value. It is only necessary to have a configuration capable of generating an amplitude correction amount ΔΨ for control. In the modified example 1-2A, the physical quantity correlated with the reactive power is the inner product of the estimated magnet magnetic fluxes Ψ ′ aeα and Ψ ′ aeβ and the axial currents i α and i β .

(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 motor control unit 303b of the modified example 1-2B includes an amplitude specifying unit 315b instead of the amplitude specifying unit 315a. The amplitude specifying unit 315b includes an amplitude correction amount generation unit 317b instead of the amplitude correction amount generation unit 317a.

(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 amount generation unit 317b)
As illustrated in FIG. 10B, the amplitude correction amount generation unit 317b includes an error parameter calculation unit 321b, an error parameter deviation calculation unit 322, and a PI compensation unit 323.

(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Ψαα+Ψββ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Ψαα+Ψββから積Lm(iα 2+iβ 2)を減じて差Ψαα+Ψββ−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 parameter calculation unit 321b)
The error parameter calculator 321b calculates an error parameter ε from the virtual inductance L m (inductance of the three-phase motor 102), the axial currents i α , i β and the estimated magnetic flux ψ s (estimated magnetic flux ψ α , ψ β ). . Specifically, the inner product Ψ α i α + Ψ β i β of the estimated magnetic flux Ψ s (estimated magnetic flux Ψ α , Ψ β ) and the axial currents i α , i β is specified. A product L m (i α 2 + i β 2 ) of the virtual inductance and the square of the amplitude of the current is specified from the virtual inductance L m and the axial currents i α and i β . The product L m (i α 2 + i β 2 ) is subtracted from the inner product Ψ α i α + Ψ β i β to determine the difference Ψ α i α + Ψ β i β −L m (i α 2 + i β 2 ), and the error parameter Get ε. The calculation performed by the error parameter calculation unit 321b is expressed by Expression (20).

Figure 2016100994
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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)Ψαα+Ψββ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 amplitude specifying unit 315b includes a temporary setting unit 330 that specifies the temporary amplitude | Ψ s * | of the command magnetic flux vector Ψ s * . In addition, the amplitude specifying unit 315b performs feedback using the inner product (first inner product) Ψ α i α + Ψ β i β of the estimated motor magnetic flux (estimated magnetic flux Ψ α , Ψ β ) and the axial currents i α , i β. By executing the control, the correction unit b (amplitude correction amount generation unit 317b) that corrects the temporary amplitude | Ψ s * | and specifies the correction amplitude | Ψ s ** | as the amplitude to be given to the command magnetic flux specifying unit 112. And an adder 331). The amplitude correction amount generation unit 317b of Modification 1-2B uses an expression different from the expression used in the amplitude correction amount generation section 317a of Modification 1-2A, but the same amplitude correction amount as in Modification 1-2A Specify ΔΨ. Therefore, if the motor control unit 303b of the modified example 1-2B is used, the same effect as when the motor control unit 303a is used can be obtained.

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Ψαα+Ψββを求めている。 In Modification 1-2B, the case where the amplitude specifying unit 315b is configured for MTPA has been described. However, the amplitude specifying unit 315b can be configured for other control such as field weakening control. The amplitude correction amount generation unit 317b obtains a physical quantity correlated with the reactive power of the three-phase motor 102 from the estimated magnetic fluxes Ψ α , Ψ β and the axial currents i α , i β , and controls the physical quantity to a desired value. It is only necessary to have a configuration capable of generating the amplitude correction amount ΔΨ of. In the modified example 1-2B, as the physical quantity correlated with the reactive power, the inner product Ψ α i α + Ψ β i β of the estimated magnetic flux Ψ s (estimated magnetic flux Ψ α , Ψ β ) and the axial currents i α , i β is used. Seeking.

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Ψαα+Ψββ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Ψαα+Ψββ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-phase motor 102 and generating the amplitude correction amount ΔΨ for controlling the reactive power to a desired value. In this case, the reactive power can be obtained by multiplying the inner product Ψ α i α + Ψ β i β by the command speed ω ref * . The reactive power can be obtained by differentiating the phase of the estimated magnetic flux Ψ s to estimate the speed of the three-phase motor 102 and multiplying the speed by the inner product Ψ α i α + Ψ β i β . The reactive power can also be obtained from the shaft currents i α and i β and the shaft voltages v α * and v β * .

(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 motor control unit 403 of Modification 1-3 includes an amplitude specifying unit 415 instead of the amplitude specifying unit 315a.

(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 amplitude specifying unit 415 uses the axial currents i α and i β and the estimated magnetic flux ψ s (estimated magnetic flux ψ α , ψ β ) as an amplitude to be given to the command magnetic flux specifying unit 112 as compensation amplitude | ψ s *** Specify |. The amplitude identification unit 415 includes a discretization error compensation unit 432 in addition to the temporary setting unit 330, the amplitude correction amount generation unit 317a, and the addition unit 331.

(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 discretization error compensator 432 identifies the compensation amplitude | Ψ s *** | from the correction amplitude | Ψ s ** |. Specifically, the discretization error compensation unit 432 identifies the compensation amplitude | Ψ s *** | using the equation (21) or the equation (22). Expression (22) is an approximate expression of Expression (21). T s is a control period (sampling period). ω is the speed of the three-phase motor 102.

Figure 2016100994
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Figure 2016100994
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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-phase motor 102 does not exactly match the amplitude | Ψ s * | of the command magnetic flux vector Ψ s * . That is, a so-called discretization error occurs. The discretization error becomes apparent when the amount of movement of the three-phase motor 102 in one sampling period T s is large, such as when driving at high speed. Therefore, in Modification 1-3, control using Expression (21) or (22) is performed to reduce this error. Refer to Non-Patent Document 2 for details of the meaning of the formula (21) or (22). The control based on the formula (21) or the formula (22) may be performed by calculation or may be performed using a table. As the speed ω used in the formula (21) or the formula (22), for example, a command speed ω ref * can be used. It is also possible to differentiate the phase of the estimated magnetic flux Ψ s to estimate the speed of the three-phase motor 102 and use the estimated speed as the speed ω in the equation (21) or the equation (22). A phase estimation unit 518 described later can be used to specify the phase of the estimated magnetic flux Ψ s , and a known operator can be used to differentiate the phase.

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 error compensating unit 432 is used in addition to the temporary setting unit 330, the amplitude correction amount generating unit 317a, and the adding unit 331 described in the modified example 1-2A. As understood from the equations (21) and (22), the discretization error compensator 432 has a compensation amplitude smaller than the correction amplitude | Ψ s ** | as the amplitude to be given to the command magnetic flux specifying unit 112. Ψ s *** | is specified, and the difference between the correction amplitude | Ψ s ** | and the compensation amplitude | ψ s *** | increases as the speed of the three-phase motor 102 increases. Thus, the compensation amplitude | Ψ s *** | is specified. The amplitude specifying unit 415 of Modification 1-3 includes such a discretization error compensation unit 432. Accordingly, the discretization error is reduced.

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 amount generation unit 317a and the addition unit 331 may be omitted from the amplitude identification unit 415 in Modification 1-3. In this case, the discretization error compensator 432 identifies the compensation amplitude | Ψ s *** | from the provisional amplitude | Ψ s * |. That is, the corrected amplitude | Ψ s ** | in the equations (21) and (22) is changed to the provisional amplitude | Ψ s * |. In this case, the discretization error compensator 432 identifies a compensation amplitude | Ψ s *** | smaller than the provisional amplitude | Ψ s * | as the amplitude to be given to the command magnetic flux identifying section 112. As the speed of the three-phase motor 102 increases, the compensation amplitude | Ψ s *** | so that the difference between the provisional amplitude | Ψ s * | and the compensation amplitude | Ψ s *** | It will be something that identifies.

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 amount generation unit 317a, an amplitude correction amount generation unit 317b may be used.

(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 motor control unit 503 of the second embodiment includes a phase specifying unit 511 instead of the phase specifying unit 111. Further, the motor control unit 503 has a phase estimation unit 518.

(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 phase estimation unit 518 identifies the phase θ s of the estimated magnetic flux ψ s from the estimated magnetic flux ψ s (estimated magnetic flux ψ α , ψ β ). Specifically, the phase estimation unit 518 obtains the phase θ s of the estimated magnetic flux Ψ s using Equation (23).

Figure 2016100994
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(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 phase specifying unit 511 obtains the phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * from the command speed ω ref * and the estimated magnetic flux phase θ s . As illustrated in FIG. 13, the phase identification unit 511 includes a multiplication unit 520 and a phase addition calculation unit 542.

(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)
Multiplier 520 identifies movement amount Δθ by multiplying command speed ω ref * by control cycle T s .

(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 addition operation unit 542 adds the movement amount Δθ and the phase θ s of the estimated magnetic flux ψ s to obtain the phase θ s * of the command magnetic flux vector ψ s * .

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 motor control unit 503 according to the second embodiment represents the shaft currents i α , i that represent the phase currents (motor currents) i u , i w on the three-phase AC coordinates in the three-phase motor 102 by the two-phase coordinates. A three-phase motor 102 using β and shaft voltages v α * and v β * representing the voltage vectors v u , v v and v w to be applied to the three-phase motor 102 by two-phase coordinates. Is provided with a motor magnetic flux estimator 108 for estimating a motor magnetic flux applied to the motor (determining an estimated magnetic flux Ψ s ). The motor control unit 503 includes a phase estimation unit 518 that estimates the phase θ s of the motor magnetic flux using the estimated motor magnetic flux. The phase specifying unit 511 uses the phase θ s of the motor magnetic flux Ψ s estimated by the phase estimation unit 518 and the movement amount Δθ (more specifically, the phase θ s and the movement amount Δθ are added together). ) Specify the phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * . According to the motor control unit 503 of the second embodiment, the phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * can be easily specified. Further, the motor magnetic flux estimated to specify the phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * is used, and axial currents i α and i β are used for the estimation. This means that the motor current actually flowing in the three-phase motor 102 is reflected in the specification of the phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * . That is, this contributes to appropriately setting the phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * , and helps to stabilize the driving of the three-phase motor 102.

(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 motor control unit 603a of the modified example 2-1A includes a phase specifying unit 611a instead of the phase specifying unit 511 of the second embodiment (FIGS. 12 and 13). In addition, the motor control unit 603a includes the torque estimation unit 216 described in Modification 1-1 (FIGS. 6 to 8).

(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。
(Phase identifying unit 611a)
The phase specifying unit 611a specifies the phase θ s * of the command magnetic flux vector ψ s * from the command speed ω ref * , the estimated torque Te, and the phase θ s of the estimated magnetic flux ψ s . As illustrated in FIG. 15A, the phase specifying unit 611a includes a high-pass filter 261, a gain multiplication unit 262, a speed deviation calculation unit 651, a multiplication unit 620, and a phase addition calculation unit 642.

(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K1Hの速度偏差(補正された指令速度)ωref *−K1Hを演算する。
(Speed deviation calculation unit 651)
Speed difference calculating unit 651 calculates a command speed omega ref * and speed vibration component K 1 T H speed deviation (corrected command speed) ω ref * -K 1 T H .

(乗算部620)
乗算部620は、速度偏差ωref *−K1H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)
Multiplication section 620 calculates the movement amount Δθ by multiplying the control period T S of the speed deviation ω ref * -K 1 T H.

(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 addition operation unit 642 obtains the phase θ s * of the command magnetic flux vector ψ s * by adding the movement amount Δθ to the phase θ s of the estimated magnetic flux ψ s .

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 *−K1H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。 Phase identification unit 611a variations 2-1A corrects the command speed omega ref * using the estimated torque fluctuation component T H, the moving amount using the corrected command speed ω ref * -K 1 T H By specifying Δθ and using the specified movement amount Δθ (specifically, adding the phase θ s of the motor magnetic flux ψ s estimated by the phase estimation unit 518 and the movement amount Δθ), the command magnetic flux vector Ψ s * of identifying the phase θ s *. According to the modified example 2-1A, both the effect of the modified example 1-1 and the effect of the second embodiment can be obtained.

(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 motor control unit 603b of Modification 2-1B includes a phase specifying unit 611b instead of the phase specifying unit 611a of Modification 2-1A.

(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。
(Phase identifying unit 611b)
Phase identification unit 611b includes a command velocity omega ref *, the estimated torque T e, and a phase theta s estimated flux [psi s, identifies the command flux vector [psi s * phase theta s *. As illustrated in FIG. 15B, the phase specifying unit 611b includes a multiplying unit 660, a high-pass filter 261, a sign inverting unit 662, a PI compensating unit 663, an adding unit 664, and a phase addition calculating unit 642. .

(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 *Sを求める。
(Multiplier 660)
The multiplication unit 660 obtains the movement amount ω ref * T S by multiplying the command speed ω ref * by the control period T S.

(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 inversion unit 662 obtains a vibration component -T H by multiplying -1 to torque vibration component T H.

(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 *S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 *Sを求める。
(PI compensation unit 663)
PI compensator 663 obtains a vibration component -T H, which identifies the amount of correction [Delta] [omega ref * T S so that zero. Specifically, as shown in equation (24), we obtain a correction amount Δω ref * T S by performing a proportional-integral calculation as input vibration component -T H.

Figure 2016100994
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(加算部664)
加算部664は、補正量Δωref *Sを用いて移動量ωref *Sを補正する。具体的には、移動量ωref *Sに補正量Δωref *Sを加算することによって、移動量Δθを求める。
(Adder 664)
The adder 664 corrects the movement amount ω ref * T S using the correction amount Δω ref * T S. Specifically, the movement amount Δθ is obtained by adding the correction amount Δω ref * T S to the movement amount ω ref * T S.

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 *Sを特定し、特定された移動量ωref *S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 torque estimation portion 216 calculates the estimated motor flux (estimated magnetic flux [psi s), axis current i alpha, and i beta, (estimated torque T e for estimating the motor torque using a ). In the phase identification unit 611b, to estimate the vibration component T H. In the phase specifying unit 611b, the movement amount ω ref * T S is specified using the command speed ω ref * , and the specified movement amount ω ref * T S is corrected using the estimated vibration component T H. Command flux vector Ψ s * using the travel amount Δθ thus obtained (specifically, the phase θ s of the motor magnetic flux ψ s estimated by the phase estimation unit 518 and the corrected travel amount Δθ are added together) . The phase θ s * of is specified.

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 phase specifying unit 611a of the modified example 2-1A and the operation of the phase specifying unit 611b of the modified example 2-1B are very similar. The gain multiplication unit 262 multiplies the torque vibration component T H by the gain K 1 , the speed deviation calculation unit 651 multiplies −1, and the multiplication unit 620 multiplies the control cycle T S (FIG. 15A), multiplied by -1 to torque vibration component T H at the inverting portion 662, the proportional control performed by are calculation results obtained as part of function in the PI compensator 663 (FIG. 15B), it is for the corresponding. However, that perform modification 2-1B the integrals as input vibration component -T H Control (some functions of the PI compensator 663) is different from the modification 2-1A. Since the phase specifying unit 611b performs integration control, the phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * can be specified with higher accuracy than the phase specifying unit 611a. Further, instead of the PI compensation unit 663, a P compensation unit or an I compensation unit may be used.

(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 motor control unit 603c of Modification 2-1C includes a phase specifying unit 611c instead of the phase specifying unit 611b of Modification 2-1B.

(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。
(Phase identifying unit 611c)
Phase identification unit 611c includes a command velocity omega ref *, the estimated torque T e, and a phase theta s estimated flux [psi s, identifies the command flux vector [psi s * phase theta s *. As illustrated in FIG. 15C, the phase specifying unit 611c includes a multiplication unit 660, a low-pass filter 671, a subtraction unit 672, a PI compensation unit 663, an addition unit 664, and a phase addition calculation unit 642. .

(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-pass filter 671 extracts the steady component T L from the estimated torque T e.

(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)
Subtraction unit 672, by subtracting the estimated torque T e from the steady component T L, determine the vibration components -T H.

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 *Sを特定し、特定された移動量ωref *S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 phase identification unit 611c, to estimate the vibration component -T H (multiplied by -1 to vibration component T H of the motor torque). In the phase specifying unit 611c, the movement amount ω ref * T S is specified using the command speed ω ref * , and the specified movement amount ω ref * T S is corrected using the estimated vibration component −T H. Using the corrected movement amount Δθ (specifically, adding the phase θ s of the motor magnetic flux Ψ s estimated by the phase estimation unit 518 and the movement amount Δθ), the phase of the command magnetic flux vector Ψ s * Specify θ s * . As understood from FIGS. 15B and 15C, the operation of the phase specifying unit 611b of Modification 2-1B and the operation of the phase specifying unit 611c of Modification 2-1C are the same. Therefore, according to the modified example 2-1C, the same effect as the modified example 2-1B can be obtained.

(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 phase specifying unit 611d instead of the phase specifying unit 611c of Modification 2-1C.

(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。
(Phase identifying unit 611d)
Phase identification unit 611d includes a command velocity omega ref *, the estimated torque T e, and a phase theta s estimated flux [psi s, identifies the command flux vector [psi s * phase theta s *. As illustrated in FIG. 15D, the phase specifying unit 611d is different from the phase specifying unit 611c in that a torque limiter 680 is provided between the low-pass filter 671 and the subtracting unit 672.

(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 torque limiter 680 specifies the limit torque T lim from the steady component TL . Specifically, the torque limiter 680 obtains the limit torque T lim using the equations (25A) and (25B). Here, I am means a limited current. Refer to Non-Patent Document 3 for details of the limit torque T lim .

Figure 2016100994
Figure 2016100994

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 subtraction unit 672 instead of the vibration component -T H variations 2-1C.

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 motor control unit 703 includes the amplitude specifying unit 315a described in the modified example 1-2A (FIGS. 9A and 10A) and the phase described in the second embodiment (FIGS. 12 and 13). It has the estimation part 518 and the phase specific | specification part 611a demonstrated in the modification 2-1A (FIG. 14A and FIG. 15A). According to the modified example 2-2, both the effects of the modified example 1-2A and the modified example 2-1A can be obtained.

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 amount generation unit 317b may be provided instead of the amplitude correction amount generation unit 317a. Further, instead of the phase specifying unit 611a, a phase specifying unit 611b, a phase specifying unit 611c, or a phase specifying unit 611d may be provided.

(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 motor control unit 803 includes an amplitude specifying unit 415 described in Modification 1-3 (FIG. 11) and a phase estimation unit 518 described in the second embodiment (FIGS. 12 and 13). The phase specifying unit 611a described in the modified example 2-1A (FIGS. 14A and 15A) is included. According to the modified example 2-3, both the effects of the modified example 1-3 and the modified example 2-1A can be obtained.

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 amount generation unit 317b may be provided instead of the amplitude correction amount generation unit 317a. Further, instead of the phase specifying unit 611a, a phase specifying unit 611b, a phase specifying unit 611c, or a phase specifying unit 611d may be provided.

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)

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。
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:
前記位相特定部は、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、請求項1に記載のモータ制御装置。   The motor control device according to claim 1, wherein the phase specifying unit specifies the phase of the command magnetic flux vector by integrating the movement amount. 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、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、請求項1から3のいずれか1項に記載のモータ制御装置。   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 4. The motor control device according to claim 1, wherein the phase of the command magnetic flux vector is specified using the corrected movement amount. 5. 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、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、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、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.
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。
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:
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