JP2009100599A - Motor control device and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ＰＷＭ制御して電動機に電力を供給する電力変換器を備えた電動機制御装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a motor control device including a power converter that supplies power to a motor by PWM control and a control method thereof.
従来の電動機の制御装置は、電流指令値と電流検出値をサンプリングして操作量を演算する際、電流検出値に含まれる脈動成分の周期性を考慮し、電流検出値は電流指令値をサンプリングする周期よりも長い周期でサンプリングし、一方で、操作量の演算は、電流指令値のサンプリング周期に合わせて短い周期で行っている（例えば、特許文献１参照）。また、ＰＷＭ三角波キャリアの正および負の頂点時刻位置から所定時間前の時刻位置にて電流サンプル・ホールドを行った電流値に対して三角波の頂点時刻位置での電流値に近い値となるように補償を加えた電流値について電流制御演算を実行して電圧指令値を生成し、それを三角波の頂点時刻位置に同期して更新し、ＰＷＭパルスパターンの発生に供しているものもある（例えば、特許文献２参照）。また、電流をＰＷＭ三角波キャリアの正および負の頂点で検出し、電圧指令値は電流制御演算により生成された直後に更新され、更に電流指令のサンプリングをもう一度行って電圧指令値を補正することにより、電流指令に対する応答性を向上しているものもある（例えば、非特許文献１参照）。 Conventional motor control devices sample the current command value and current detection value and calculate the manipulated variable, taking into account the periodicity of the pulsating component contained in the current detection value, and the current detection value samples the current command value. On the other hand, the operation amount is calculated with a short period in accordance with the sampling period of the current command value (for example, see Patent Document 1). Also, the current value obtained by performing current sampling and holding at a time position a predetermined time before the positive and negative vertex time positions of the PWM triangular wave carrier is close to the current value at the vertex time position of the triangular wave. A voltage command value is generated by executing a current control calculation for the current value to which compensation has been applied, and is updated in synchronization with the apex time position of the triangular wave to provide a PWM pulse pattern (for example, Patent Document 2). Also, by detecting the current at the positive and negative vertices of the PWM triangular wave carrier, the voltage command value is updated immediately after being generated by the current control calculation, and further, the current command is sampled once again to correct the voltage command value. Some have improved responsiveness to current commands (see, for example, Non-Patent Document 1).
図８において、１０１は指令値と電流検出値に基づいて電力変換器１０２を制御する制御装置、１０２は負荷装置１０３を駆動する電力変換器、１０３は制御対象の負荷装置、１０４は電流を検出する電流検出器、１０５は電流指令値を出力する指令値発生器である。制御装置１０１は、電流検出値をサンプルするサンプル・ホールド器（１）１１２、指令値をサンプルするサンプル・ホールド器（２）１１４、電流検出値をサンプルするためのサンプル信号１１１、指令値をサンプルするためのサンプル信号１１３を発生するサンプル信号発生器１１５、電圧指令を演算する電圧指令演算器１１６、電圧指令演算器の出力と三角波キャリアを比較してＰＷＭパルスを作成するＰＷＭ制御器１１７、電圧指令値と三角波キャリアを比較する比較器２７１、三角波キャリアを発生させる三角波発生器２７２、三角波キャリアとサンプル信号発生器の出力を同期させるための同期信号１１８からなる。 In FIG. 8, 101 is a control device that controls the power converter 102 based on the command value and the current detection value, 102 is a power converter that drives the load device 103, 103 is a load device to be controlled, and 104 detects current. And a command value generator 105 for outputting a current command value. The control device 101 includes a sample / hold device (1) 112 for sampling a current detection value, a sample / hold device (2) 114 for sampling a command value, a sample signal 111 for sampling the current detection value, and a command value A sample signal generator 115 for generating a sample signal 113 for performing a voltage command, a voltage command calculator 116 for calculating a voltage command, a PWM controller 117 for comparing the output of the voltage command calculator with a triangular wave carrier, and creating a PWM pulse, a voltage It comprises a comparator 271 that compares the command value with the triangular wave carrier, a triangular wave generator 272 that generates a triangular wave carrier, and a synchronizing signal 118 for synchronizing the output of the triangular wave carrier and the sample signal generator.
指令値発生器１０５から負荷装置１０３の電流指令値が発生すると、制御装置１０１では、電流検出器１０４の出力と指令値発生器１０５の出力をそれぞれサンプル・ホールド器（１）１１２、サンプル・ホールド器（２）１１４を用いて読み込み、電圧指令演算器１１６により電圧指令値を演算する。この場合、サンプル・ホールド器（１）のサンプル信号１１１とサンプル・ホールド器（２）のサンプル信号１１３のサンプル周期は異なり、指令値と検出値をそれぞれ異なる周期でサンプルし、それぞれの値を読み込む。これらのサンプル周期は、制御装置１０１の演算処理能力によって決定される。ＰＷＭ制御器１１７では、電圧指令演算器１１６の出力と三角波発生器２７２から出力される三角波キャリアとを比較器２７１で比較し、ＰＷＭパルスを発生する。このとき、三角波キャリアとサンプル信号は同期信号１１８により同期させている。ＰＷＭ制御器１１７から出力されるＰＷＭパルスは、電力変換器１０２を駆動し、負荷装置１０３を制御する。 When the current command value of the load device 103 is generated from the command value generator 105, the control device 101 converts the output of the current detector 104 and the output of the command value generator 105 into the sample / hold device (1) 112 and the sample / hold device, respectively. The voltage command value is read by the voltage command calculator 116. In this case, the sample period of the sample signal 111 of the sample and hold unit (1) is different from that of the sample signal 113 of the sample and hold unit (2). The command value and the detected value are sampled at different periods, and the respective values are read. . These sample periods are determined by the arithmetic processing capability of the control device 101. The PWM controller 117 compares the output of the voltage command calculator 116 with the triangular wave carrier output from the triangular wave generator 272 by the comparator 271 and generates a PWM pulse. At this time, the triangular wave carrier and the sample signal are synchronized by the synchronization signal 118. The PWM pulse output from the PWM controller 117 drives the power converter 102 and controls the load device 103.
このように、従来の電動機の制御装置は、三角波キャリアのピーク時のタイミングで電流の検出を行い、指令値を短い周期でサンプリングすることにより、電流検出における高周波の脈動成分を排除するとともに、制御システムの応答特性を向上させるのである。
従来の電動機の電流制御装置は、指令値と検出値をサンプリングする周期や、電圧指令を演算する周期は、制御装置の演算処理能力によって決定され、高応答を実現するためには、できるだけ短い周期が望ましいとされている。したがって、電流制御を高速応答させるには、演算処理能力の高い高価なマイクロコンピュータが必要となるという問題があった。また、電流値を三角波の正および負の頂点時刻位置から所定時間前の時刻位置にてサンプル・ホールドするような場合は、電流検出をキャリアの頂点からずらしているので、キャリアノイズの影響も受けやすくなる。また、サンプル・ホールドされた電流信号を三角波の正および負の頂点での値を予測する必要が生じ、この予測のために演算負荷が増大して、マイクロコンピュータの負荷分散に対して余裕のないシステムにおいては、やはり、高価なマイクロコンピュータを必要とする。さらに、キャリアの頂点で検出して電流制御演算の直後に電圧指令を更新する場合には、変調率が大きくスイッチングタイミングが早い場合には、新たな指令に従ったＰＷＭのスイッチングができなくなり、電圧を指令どおりに出力できないという問題があった。 In the conventional motor current control device, the cycle for sampling the command value and the detection value and the cycle for calculating the voltage command are determined by the calculation processing capability of the control device, and in order to achieve high response, the cycle is as short as possible. Is preferred. Therefore, there is a problem that an expensive microcomputer having a high processing capacity is required to make the current control respond at high speed. In addition, when the current value is sampled and held at a time position a predetermined time before the positive and negative vertex time positions of the triangular wave, the current detection is shifted from the vertex of the carrier, so that it is also affected by carrier noise. It becomes easy. In addition, it is necessary to predict the values of the sampled and held current signals at the positive and negative vertices of the triangular wave, and the calculation load increases due to this prediction, and there is no margin for the load distribution of the microcomputer. The system still requires an expensive microcomputer. Further, when the voltage command is updated immediately after the current control calculation by detecting at the top of the carrier, if the modulation rate is large and the switching timing is early, the PWM switching according to the new command cannot be performed, and the voltage Could not be output as directed.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、高価なマイクロコンピュータを必要とせず、電流検出から電圧指令演算までの時間を固定し、電流制御系における無駄時間をできるだけ削減して電流の応答性を向上し、さらに、変調率が大きくスイッチングタイミングが早い場合には相間電圧が電圧指令と一致するように変調波を補正して電圧を指令どおりに出力することができる電動機制御装置及びその制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and does not require an expensive microcomputer, fixing the time from current detection to voltage command calculation, and reducing the dead time in the current control system as much as possible. Electric motor control device that improves current responsiveness, and can correct the modulation wave so that the interphase voltage matches the voltage command and output the voltage as commanded when the modulation rate is large and the switching timing is early And it aims at providing the control method.
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、キャリア信号を生成するキャリア信号発生器と、前記キャリア信号に同期して電動機に流れる電流を検出する電流検出器と、電流指令と前記電流が一致するように制御して電圧指令を求める電流制御器と、前記電圧指令から前記電動機の相数分の変調波指令を求める変調波指令発生器と、前記変調波指令と前記キャリア信号とを比較してＰＷＭパルスを出力するＰＷＭパルス発生器と、前記ＰＷＭパルスを用いて前記電動機に電力供給する電力変換器とを備えた電動機制御装置において、前記キャリア信号の頂点から所定時間ΔＴ経過後にタイミング信号を出力する遅延回路と、前記タイミング信号をトリガにして、入力される前記電動機の相数分の変調波指令を同じタイミングで前記ＰＷＭパルス発生器へ出力し、新たな変調波指令とする変調波指令補正器とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記所定時間ΔＴは、前記電流の検出から前記変調波指令を演算するまでに要する時間に基づいて決定されることを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記変調波指令補正器は、前記電動機の相数分の変調波指令のうち、最大値または最小値をとる相の前記ＰＷＭパルスの変化が前記タイミング信号よりも早く、かつ、前回の変調波指令が最大値または最小値であった相のＰＷＭパルスの変化が前記タイミング信号よりも遅い場合に、前記電動機の相数分の変調波指令のすべてに同じ値を加算して、前記最大値または最小値をとる相の前記ＰＷＭパルスの変化が前記タイミング信号と一致するようにしたことを特徴とするものである。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention according to claim 1 is a carrier signal generator that generates a carrier signal, a current detector that detects a current flowing through the electric motor in synchronization with the carrier signal, and a control that makes the current command and the current coincide with each other. A current controller for obtaining a voltage command, a modulation wave command generator for obtaining a modulation wave command for the number of phases of the motor from the voltage command, and comparing the modulation wave command with the carrier signal to generate a PWM pulse. A delay circuit for outputting a timing signal after elapse of a predetermined time ΔT from the top of the carrier signal in an electric motor control device comprising a PWM pulse generator for output and a power converter for supplying electric power to the electric motor using the PWM pulse Then, using the timing signal as a trigger, a modulated wave command for the number of phases of the input motor is output to the PWM pulse generator at the same timing. Is characterized in that a modulated wave instruction compensator to new modulation wave instruction.
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the predetermined time ΔT is determined based on a time required from the detection of the current until the modulation wave command is calculated. It is a feature.
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the modulation wave command corrector has a phase having a maximum value or a minimum value among the modulation wave commands corresponding to the number of phases of the motor. The number of phases of the motor when the change of the PWM pulse is earlier than the timing signal and the change of the PWM pulse of the phase where the previous modulation wave command was the maximum value or the minimum value is slower than the timing signal. The same value is added to all of the modulated wave commands of the minute so that the change of the PWM pulse of the phase having the maximum value or the minimum value coincides with the timing signal.
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記電動機の相数分の変調波指令のすべてに加算する値は、前記最大値または最小値をとる相の変調波指令と前記タイミング信号の出力タイミングでの変調波指令との差分値とすることを特徴とするものである。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記変調波指令補正器は、前回の変調波指令の最大値または最小値であった相のＰＷＭパルスの変化が前記タイミング信号よりも早い場合に、前記電動機の相数分の変調波指令のすべてに同じ値を加算して、前記最大値または最小値であった相の今回のＰＷＭパルスの変化が前回と一致するようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記電動機の相数分の変調波指令のすべてに加算する値は、前回の変調波指令の最大値または最小値であった相における今回と前回の変調波指令の差分値とすることを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the value added to all of the modulation wave commands for the number of phases of the electric motor is a modulation wave of the phase having the maximum value or the minimum value. A difference value between the command and the modulated wave command at the output timing of the timing signal is used.
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the modulation wave command corrector is configured such that the change in the PWM pulse of the phase that is the maximum value or the minimum value of the previous modulation wave command is the value. If it is earlier than the timing signal, the same value is added to all of the modulation wave commands for the number of phases of the motor, and the change in the current PWM pulse of the phase that was the maximum value or the minimum value coincides with the previous time. It is characterized by doing so.
The invention according to claim 6 is the invention according to claim 5, wherein the value added to all of the modulation wave commands for the number of phases of the motor is the maximum value or the minimum value of the previous modulation wave command. This is characterized in that a difference value between the current and previous modulated wave commands in a phase is used.
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項７に記載の発明は、キャリア信号を生成するキャリア信号発生器と、前記キャリア信号に同期して電動機に流れる電流を検出する電流検出器と、電流指令と前記電流が一致するように制御して電圧指令を求める電流制御器と、前記電圧指令から前記電動機の相数分の変調波指令を求める変調波指令発生器と、前記変調波指令と前記キャリア信号とを比較してＰＷＭパルスを出力するＰＷＭパルス発生器と、前記ＰＷＭパルスを用いて前記電動機に電力供給する電力変換器とを備えた電動機制御装置の制御方法において、前記キャリア信号の頂点から所定時間ΔＴ経過後にタイミング信号を出力し、前記タイミング信号をトリガにして、入力される前記電動機の相数分の変調波指令を同じタイミングで前記ＰＷＭパルス発生器へ出力し、新たな変調波指令とする補正処理を行うのである。
また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記補正処理では、前記電動機の相数分の変調波指令のうち、最大値または最小値をとる相の前記ＰＷＭパルスの変化が前記タイミング信号の変化よりも早く、かつ、前回の変調波指令の最大値または最小値であった相のＰＷＭパルスの変化が前記タイミング信号の出力よりも遅い場合には、前記電動機の相数分の変調波指令のすべてに同じ値（第１の値）を加算して前記最大値または最小値をとる相の前記ＰＷＭパルスの変化が前記タイミング信号の出力と一致するようにし、前回の変調波指令の最大値または最小値であった相のＰＷＭパルスの変化が前記タイミング信号の出力よりも早い場合には、前記電動機の相数分の変調波指令のすべてに同じ値（第２の値）を加算して前記最大値または最小値であった相の今回のＰＷＭパルスの変化が前回と一致するようにするという手順をとったのである。
また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記第１の値は、前記最大値または最小値をとる相の変調波指令と前記タイミング信号の出力タイミングでの変調波指令との差分値とし、前記第２の値は、前回の変調波指令の最大値または最小値であった相における今回と前回の変調波指令の差分値とするという手順をとったのである。
In order to solve the above problem, the present invention is as follows.
According to a seventh aspect of the present invention, a carrier signal generator that generates a carrier signal, a current detector that detects a current flowing through an electric motor in synchronization with the carrier signal, and a control that makes the current command and the current coincide with each other A current controller for obtaining a voltage command, a modulation wave command generator for obtaining a modulation wave command for the number of phases of the motor from the voltage command, and comparing the modulation wave command with the carrier signal to generate a PWM pulse. In a control method of an electric motor control device including an output PWM pulse generator and an electric power converter that supplies electric power to the electric motor using the PWM pulse, a timing signal is output after a predetermined time ΔT has elapsed from an apex of the carrier signal Then, using the timing signal as a trigger, a modulated wave command for the number of phases of the input motor is output to the PWM pulse generator at the same timing, And Do is performed a correction process to the modulated wave instruction.
According to an eighth aspect of the present invention, in the invention according to the seventh aspect, in the correction process, the PWM pulse of the phase having the maximum value or the minimum value among the modulated wave commands for the number of phases of the electric motor. When the change of the PWM signal of the phase that was earlier than the change of the timing signal and the phase of the previous modulation wave command was the maximum value or the minimum value is slower than the output of the timing signal, The same value (first value) is added to all the modulated wave commands for the number of phases so that the change of the PWM pulse of the phase having the maximum value or the minimum value coincides with the output of the timing signal. When the change of the PWM pulse of the phase that was the maximum value or the minimum value of the modulation wave command is earlier than the output of the timing signal, the same value (the second value) for all the modulation wave commands for the number of phases of the motor Value) Change the current of the PWM pulse phase was the maximum value or the minimum value each is had taken steps that to match the previous.
The invention according to claim 9 is the invention according to claim 8, wherein the first value is a modulation wave command of a phase having the maximum value or the minimum value, and modulation at an output timing of the timing signal. The second value is a difference value between the current and previous modulation wave commands in the phase that was the maximum value or the minimum value of the previous modulation wave command. .
本発明によれば、電流制御演算に用いる指令量あるいは検出量の読み込みから電動機への電圧出力までの無駄時間の短縮と、無駄時間の影響を考慮した電圧指令の補正を行うことができ、高価なマイクロコンピュータを必要とせずに電流制御応答の向上を図ることができる。さらに、無駄時間を固定にしているので制御特性を安定化することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the dead time from reading of the command amount or detection amount used for the current control calculation to voltage output to the motor, and to correct the voltage command in consideration of the effect of the dead time. The current control response can be improved without requiring a simple microcomputer. Furthermore, since the dead time is fixed, the control characteristics can be stabilized.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の電動機制御装置の実施例を示すブロック図である。１は電動機、２は交流入力電源電圧を整流して得た直流電圧を、後述のＰＷＭパルス指令に応じて交流電圧に変換し電動機１に出力する電力変換器、３は電動機１への出力電圧の変調波指令（補正後）をキャリア信号と比較して、ＰＷＭパルス指令に変換して電力変換器２へ出力するＰＷＭパルス発生器、４はＰＷＭパルス発生器３へ出力するキャリア信号及びキャリア信号と同期したサンプルタイミング信号２１Ａを出力するキャリア信号発生器、５は出力電圧の各相の変調波指令（補正前）を補正して、後述の遅延回路１０が出力するタイミング信号２１Ｂのタイミングで変調波指令（補正後）をＰＷＭパルス発生器３に出力する変調波指令補正器、６はキャリア信号発生器４が出力するサンプルタイミング信号２１Ａのタイミングで電動機１に流れる相電流をサンプル・ホールドし、Ｉｕ＿ｆｂ、Ｉｖ＿ｆｂとして出力する電流検出器、７は相電流（Ｉｕ＿ｆｂ、Ｉｖ＿ｆｂ）をｄ軸、ｑ軸出力電流（Ｉｄ＿ｆｂ、Ｉｑ＿ｆｂ）に変換するｄｑ変換器、８Ａ、８Ｂはｄ軸電流指令Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令Ｉｑ＊とｄ軸出力電流Ｉｄ＿ｆｂおよびｑ軸出力電流Ｉｑ＿ｆｂが一致するように制御してｄ軸、ｑ軸電圧指令を制御するｄ軸およびｑ軸電流制御器、９はｄ軸、ｑ軸電圧指令（Ｖｄ＊、Ｖｑ＊）を相電圧に変換し、図示していないが電力変換器２で整流された直流電圧の大きさに応じて各出力相の変調波指令（補正前）を出力する変調波指令発生器、１０はサンプルタイミング信号２１Ａを所定時間ΔＴだけ遅らせてタイミング信号２１Ｂを出力する遅延回路である。
なお、図１では電動機１は３相モータであるとして図示している。また、以下の説明においても３相モータとして説明していくこととする。
本発明が従来技術と異なる部分は、電流指令値を三角波キャリアより短い周期でサンプリングし操作量を演算する処理に関係する部分を削除し、遅延回路１０と変調波指令補正補正器５を追加し、変調波指令補正器５は遅延回路１０が出力するタイミング信号２１Ｂのタイミングで変調波指令（補正後）を出力するようにした点である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an electric motor control device of the present invention. 1 is an electric motor, 2 is a power converter that converts a DC voltage obtained by rectifying an AC input power supply voltage into an AC voltage in accordance with a PWM pulse command to be described later, and outputs the AC voltage to the motor 1. 3 is an output voltage to the motor 1 PWM signal generator (after correction) is compared with a carrier signal, converted into a PWM pulse command and output to the power converter 2, 4 is a carrier signal and carrier signal output to the PWM pulse generator 3 The carrier signal generator 5 that outputs a sample timing signal 21A synchronized with the signal 5 corrects the modulation wave command (before correction) of each phase of the output voltage, and modulates at the timing of the timing signal 21B output by the delay circuit 10 described later. The modulated wave command corrector that outputs the wave command (after correction) to the PWM pulse generator 3, and 6 is the electric power at the timing of the sample timing signal 21 A output from the carrier signal generator 4. A current detector that samples and holds the phase current flowing through the machine 1 and outputs it as Iu_fb and Iv_fb, and 7 is a dq converter that converts the phase current (Iu_fb and Iv_fb) into d-axis and q-axis output currents (Id_fb and Iq_fb). , 8A and 8B are d-axis for controlling the d-axis and q-axis voltage commands by controlling the d-axis current command Id * and the q-axis current command Iq * to match the d-axis output current Id_fb and the q-axis output current Iq_fb. And q-axis current controller 9 converts the d-axis and q-axis voltage commands (Vd *, Vq *) into phase voltages, and depending on the magnitude of the DC voltage rectified by the power converter 2 (not shown) The modulation wave command generator 10 for outputting the modulation wave command (before correction) of each output phase is a delay circuit that delays the sample timing signal 21A by a predetermined time ΔT and outputs the timing signal 21B.
In FIG. 1, the electric motor 1 is illustrated as a three-phase motor. In the following description, a three-phase motor will be described.
The part where the present invention is different from the prior art is that the part related to the process of calculating the manipulated variable by sampling the current command value in a cycle shorter than the triangular wave carrier is deleted, and the delay circuit 10 and the modulation wave command correction corrector 5 are added. The modulation wave command corrector 5 outputs a modulation wave command (after correction) at the timing of the timing signal 21B output from the delay circuit 10.
本発明の動作を説明する前に、まず、従来技術から電流指令値を三角波キャリアより短い周期でサンプリングして操作量を演算する処理を削除した、一般的なＰＷＭ制御して電動機に電力を供給する電力変換器の動作を、図７のタイミングチャート（１相分）を用いて説明する。
図において、２１Ａはサンプルタイミング信号で、キャリア信号２２の頂点のタイミングで発生し、この信号をトリガにして電流検出器６により相電流（Ｉｕ＿ｆｂ、Ｉｖ＿ｆｂ）が検出（Ａ／Ｄ変換）される。このタイミングでの電流検出は、ＰＷＭリップルの影響を避けるためで通常行われている。
相電流検出（Ａ／Ｄ変換）後、ｄｑ変換器７での処理、電流指令（Ｉｄ＊、Ｉｑ＊）の読み込み、電流制御器８Ａ，８Ｂの処理、変調波指令発生器９の処理が、図７の制御演算のタイミングで処理されて変調波２３は求められ、変調波２３はサンプルタイミング信号２１Ａにしたがって次回のキャリア信号２２の頂点で設定され、設定された変調波２３にしたがってＰＷＭパルス発生器３によりＰＷＭパルス指令が出力され、ＰＷＭパルス指令にしたがって電力変換器２により電圧が出力される。
この場合、出力される電圧は、キャリア信号２２の半周期の平均電圧とみなすことができるため、キャリア信号２２の1周期をＴＰＷＭとすると、相電流の検出から電圧の出力までの遅れ時間は０．７５ＴＰＷＭとなる。
Before explaining the operation of the present invention, first, the current command value is sampled at a cycle shorter than the triangular wave carrier and the operation amount is calculated by deleting the current command value from the conventional technique. The operation of the power converter will be described using the timing chart (for one phase) in FIG.
In the figure, reference numeral 21A denotes a sample timing signal, which is generated at the timing of the apex of the carrier signal 22, and the current detector 6 detects (A / D conversion) phase currents (Iu_fb, Iv_fb) using this signal as a trigger. Current detection at this timing is usually performed to avoid the influence of PWM ripple.
After phase current detection (A / D conversion), processing by the dq converter 7, reading of current commands (Id *, Iq *), processing of the current controllers 8A and 8B, and processing of the modulation wave command generator 9 are performed. The modulated wave 23 is obtained by processing at the timing of the control calculation of FIG. 7, and the modulated wave 23 is set at the apex of the next carrier signal 22 according to the sample timing signal 21A, and the PWM pulse is generated according to the set modulated wave 23 A PWM pulse command is output by the power generator 3, and a voltage is output by the power converter 2 in accordance with the PWM pulse command.
In this case, since the output voltage can be regarded as an average voltage of a half cycle of the carrier signal 22, if one cycle of the carrier signal 22 is TPWM , the delay time from the detection of the phase current to the output of the voltage is It becomes 0.75T PWM .
図２は、本実施例におけるタイミングチャート（１相分）である。図において、図７との違いは、変調波指令（補正前）２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの設定タイミングのみである。図３において、キャリア信号２１Ａが遅延回路１０に入力されると、キャリア信号２１Ａの頂点から所定時間ΔＴ経過後に、出力タイミング信号２１Ｂが出力され、このタイミングで変調波指令（補正前）２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃは設定されるようになっている。
なお、所定時間ΔＴは、図３におけるキャリア信号２１Ａの頂点、つまり電流検出（Ａ／Ｄ変換）の開始から変調波指令発生器９による変調波指令の演算完了までの時間に基づいて決定した値が設定されている。
この場合、相電流の検出から電圧の出力までの遅れ時間は０．２５ＴＰＷＭとなり、図７の場合と比べると、遅れ時間を１／３に短縮できている。
以上のように、遅延回路１０は、キャリア信号２２の頂点から上記のように決められた所定時間ΔＴ経過後に変調波２３を設定させる信号を出力させるのである。
FIG. 2 is a timing chart (for one phase) in the present embodiment. In the figure, the difference from FIG. 7 is only the set timing of the modulated wave commands (before correction) 23A, 23B, and 23C. In FIG. 3, when a carrier signal 21A is input to the delay circuit 10, an output timing signal 21B is output after a predetermined time ΔT has elapsed from the apex of the carrier signal 21A, and modulated wave commands (before correction) 23A, 23B at this timing. , 23C are set.
The predetermined time ΔT is a value determined based on the peak of the carrier signal 21A in FIG. 3, that is, the time from the start of current detection (A / D conversion) to the completion of the calculation of the modulation wave command by the modulation wave command generator 9. Is set.
In this case, the delay time from the detection of the phase current to the output of the voltage is 0.25T PWM , and the delay time can be shortened to 1/3 compared to the case of FIG.
As described above, the delay circuit 10 outputs a signal for setting the modulation wave 23 after the predetermined time ΔT determined as described above from the apex of the carrier signal 22.
ところが、変調波指令（補正前）２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃが所定時間ΔＴより早く変化するような場合は、設定した変調波指令どおり電圧を出力できなくなる。このような場合の変調波補正方法について順次説明していく。 However, when the modulation wave commands (before correction) 23A, 23B, and 23C change faster than the predetermined time ΔT, the voltage cannot be output according to the set modulation wave command. The modulation wave correction method in such a case will be described sequentially.
図３は、変調波指令補正器５の構成図である。図において、１１はバッファ、１２はバッファ１１に格納された変調波指令と変調波指令発生器９が出力する変調波指令（補正前）２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃとから変調波補正量を演算する補正量演算器、１３は変調波の補正量を変調波指令発生器９が出力した変調波指令（補正前）２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃに３相分同じ値を加算するようにした加算器である。このような構成において、変調波指令補正器５は、出力タイミング信号２１Ｂのタイミングで、バッファ１１に格納された３相分の変調波指令を同時にＰＷＭパルス発生器３に変調波（補正後）２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃとして出力する。 FIG. 3 is a configuration diagram of the modulated wave command corrector 5. In the figure, 11 is a buffer, 12 is a correction for calculating a modulation wave correction amount from the modulation wave command stored in the buffer 11 and the modulation wave command (before correction) 23A, 23B, 23C output from the modulation wave command generator 9. A quantity calculator 13 is an adder in which the same value for three phases is added to the modulation wave commands (before correction) 23A, 23B, and 23C output from the modulation wave command generator 9 by the modulation wave correction amount. In such a configuration, the modulation wave command corrector 5 simultaneously outputs the modulation wave commands for three phases stored in the buffer 11 to the PWM pulse generator 3 at the timing of the output timing signal 21B (after correction) 24A. , 24B, 24C.
次に、変調波指令補正器５の動作を図４、図５を用いて説明する。
図４は、変調波指令の第１の補正方法を示すタイムチャートである。図４では、キャリア信号２２が負の頂点（谷）で、前回設定された変調波のＰＷＭパルスの変化がタイミング信号２１Ｂの出力よりも遅く、今回の変調波指令のＰＷＭパルスの変化がタイミング信号２１Ｂの出力よりも早くなった場合を示している。なお、図中のΔＴのタイミングでタイミング信号２１Ｂが出力され、変調波Ｍｕ，Ｍｖ，Ｍｗは補正前２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ（実線）から補正後２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ（点線）に変化する様子を示している。
図４において、変調波Ｍｗがタイミング信号２１Ｂよりも早く変化するため、変調波Ｍｗは、図４のＰＷＭｗに示す出力不可能時間２５（Ｔｄ）だけパルス幅が短くなる。補正量演算器１２は、最小値を取る相の変調波Ｍｗの変化タイミングＴｗと所定値ΔＴを比較し、Ｔｗ＜ΔＴの場合に（ΔＴ−Ｔｗ）に基づく補正量ΔＭを出力して、加算器１３は変調波指令発生器９が出力した３相分の変調波指令（補正前）２３Ａ、２３Ｂ、２３ＣにΔＭを加算する。つまり、（１）式の処理にて変調率を修正する。変調波Ｍｘ（ｘ＝u,v,w）がキャリア信号２２の最大値と一致する場合を１、キャリア信号２２の最小値と一致する場合を−１、最小値を取る相の変調波指令をＭmin（図４ではＭｗ）、Ｍminの時のＰＷＭパルス変化時点をＴmin（図４の例ではＴｗ）とすると、
Next, the operation of the modulated wave command corrector 5 will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a time chart showing a first correction method of the modulated wave command. In FIG. 4, the carrier signal 22 has a negative apex (valley), the change in the PWM pulse of the previously set modulation wave is slower than the output of the timing signal 21 </ b> B, and the change in the PWM pulse of the current modulation wave command is the timing signal. The case where it becomes earlier than the output of 21B is shown. The timing signal 21B is output at the timing of ΔT in the figure, and the modulation waves Mu, Mv, Mw change from 23A, 23B, 23C (solid line) before correction to 24A, 24B, 24C (dotted line) after correction. Show.
In FIG. 4, since the modulation wave Mw changes earlier than the timing signal 21B, the pulse width of the modulation wave Mw is shortened by the output impossible time 25 (Td) indicated by PWMw in FIG. The correction amount calculator 12 compares the change timing Tw of the phase modulation wave Mw having the minimum value with a predetermined value ΔT, and outputs a correction amount ΔM based on (ΔT−Tw) when Tw <ΔT. The unit 13 adds ΔM to the three-phase modulated wave commands (before correction) 23A, 23B, and 23C output from the modulated wave command generator 9. In other words, the modulation factor is corrected by the processing of equation (1). The modulation wave command of the phase that takes 1 when the modulation wave Mx (x = u, v, w) matches the maximum value of the carrier signal 22, -1 when it matches the minimum value of the carrier signal 22, and the phase that takes the minimum value. Assuming that Mmin (Mw in FIG. 4) and PWM pulse change time at Mmin are Tmin (Tw in the example of FIG. 4),
ここで、Ｋは時間と変調率の関係を表す係数であり、キャリア信号２２の１周期をＴＰＷＭとすると、（２）式で決定される値となる。
Ｋ＝４／ＴＰＷＭ ・・・ （２）
以上の動作により、変調波指令（補正後）Ｍｕ´、Ｍｖ´、Ｍｗ´は、図４の点線２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃとなり、これをＰＷＭパルス発生器３に出力することにより、ＰＷＭｕ´、ＰＷＭｖ´、ＰＷＭｗ´のＰＷＭ波形を得る。
Here, K is a coefficient representing the relationship between time and the modulation rate. If one period of the carrier signal 22 is TPWM , the value is determined by equation (2).
K = 4 / T PWM (2)
With the above operation, the modulated wave commands (after correction) Mu ′, Mv ′, and Mw ′ become the dotted lines 24A, 24B, and 24C in FIG. 4, and are output to the PWM pulse generator 3 so that PWMu ′ and PWMv A PWM waveform of ', PWMw' is obtained.
このようにして、キャリア信号２２が谷の場合には、変調波の最小値の変化タイミングＴmin（図４ではＴｗ）と所定値ΔＴを比較し、Ｔmin＜ΔＴの場合に電動機３相分の変調波指令値（補正前）２３Ａ、２３Ｂ、２３ＣにＫ×（ΔＴ−Ｔmin）の分だけ加算し、電動機１への相間電圧指令は補正前と同一とした電圧とし、指令どおりの電圧を出力するようにしている。 In this way, when the carrier signal 22 is a valley, the change timing Tmin (Tw in FIG. 4) of the minimum value of the modulated wave is compared with the predetermined value ΔT, and when Tmin <ΔT, the modulation for three phases of the motor is performed. The wave command value (before correction) 23A, 23B, 23C is added by K × (ΔT−Tmin), the interphase voltage command to the electric motor 1 is set to the same voltage as before correction, and the voltage as output is output. I am doing so.
図５は、変調波指令の第２の補正方法を示すタイムチャートである。図５では、キャリア信号２２が谷で、前回の変調波の変化タイミングがタイミング信号２１Ｂの出力よりも早い場合を示している。なお、図中のΔＴのタイミングでタイミング信号２１Ｂが出力され、変調波Ｍｕ，Ｍｖ，Ｍｗが補正前２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ（実線）から補正後２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ（点線）に変化する様子を示しているのは同じである。
図５において、変調波Ｍｗはタイミング信号２１Ｂより以前にＰＷＭパルスが変化しているため、補正不可能時間２６の分だけ既に出力されている。補正量演算器１２は、前回の変調波の最小値であった変調波Ｍｗの変化タイミングを前回値と同じになるように補正する。つまり、今回の変調波Ｍｗと前回の変調波Ｍｗとの差をΔＭとして求め、（３）式の処理にて各変調率を修正する。
FIG. 5 is a time chart showing a second correction method of the modulated wave command. FIG. 5 shows a case where the carrier signal 22 is a valley and the previous modulation wave change timing is earlier than the output of the timing signal 21B. Note that the timing signal 21B is output at the timing of ΔT in the figure, and the modulation waves Mu, Mv, and Mw change from 23A, 23B, and 23C (solid line) before correction to 24A, 24B, and 24C (dotted line) after correction. The same is shown.
In FIG. 5, the modulated wave Mw has already been output for the uncorrectable time 26 because the PWM pulse has changed before the timing signal 21B. The correction amount calculator 12 corrects the change timing of the modulation wave Mw, which was the minimum value of the previous modulation wave, to be the same as the previous value. That is, the difference between the current modulated wave Mw and the previous modulated wave Mw is obtained as ΔM, and each modulation factor is corrected by the processing of equation (3).
の動作により、変調波指令（補正後）Ｍｕ´、Ｍｖ´、Ｍｗ´は、図５の点線２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃとなり、これをＰＷＭパルス発生器３に出力することにより、ＰＷＭｕ´、ＰＷ１Ｍｖ´、ＰＷＭｗ´のＰＷＭ波形を得る。 As a result, the modulated wave commands (after correction) Mu ′, Mv ′, and Mw ′ become dotted lines 24A, 24B, and 24C in FIG. 5 and are output to the PWM pulse generator 3 to generate PWMu ′ and PW1Mv ′. , PWMw ′ PWM waveform is obtained.
このようにして、前回の変調波の最小値であった相の変調波の前回と今回の差分だけを電動機３相分の変調波指令値（補正前）２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃに加算し、電動機１への相間電圧指令は補正前と同一とした電圧とし、指令どおりの電圧を出力するようにしている。 In this way, only the difference between the previous and current modulated waves of the phase that was the minimum value of the previous modulated wave is added to the modulated wave command values (before correction) 23A, 23B, and 23C for the three phases of the motor. The interphase voltage command to 1 is set to the same voltage as before correction, and the voltage is output as commanded.
なお、図４および図５ではキャリア信号２２の谷の場合を例にして、ＰＷＭパルスの変化が最も早いのは変調波が最小の相であるが、キャリア信号２２の正の頂点（山）の場合は、変調波が最大の相のＰＷＭパルスの変化が最も早くなるとして処理すればよい。
ただし、前回の最大値となる相の変調波のＰＷＭパルスの変化がタイミング信号２１Ｂの出力よりも遅く、今回の最大値となる相の変調波のＰＷＭパルスの変化がタイミング信号２１Ｂの出力よりも早い場合は、ΔＭの計算は、変調波がキャリア信号２２の最大値と一致する場合を１とし、（４）式の処理にて求める。変調波の最大の相の変調波指令をＭmaxとすると、
ΔＭ＝−Ｋ×ΔＴ＋（１−Ｍmax） ・・・（４）
さらに、変調率が大きくなると、変調波のうちの１相がキャリア信号２２の最大値または最小値と一致し、ＰＷＭ信号が常時ＯＮまたはＯＦＦする場合があるが、このような場合はＰＷＭパルスの変化時点を０と見なすことで、上記説明と同様に処理できる。
4 and 5, taking the case of the valley of the carrier signal 22 as an example, the change of the PWM pulse is the fastest in the phase of the modulated wave, but the positive peak (crest) of the carrier signal 22 In this case, the processing may be performed assuming that the change of the PWM pulse of the phase having the maximum modulation wave becomes the fastest.
However, the change in the PWM pulse of the modulated wave of the phase that becomes the previous maximum value is slower than the output of the timing signal 21B, and the change of the PWM pulse of the modulated wave in the phase that becomes the maximum value of this time is more than the output of the timing signal 21B. In the early case, ΔM is calculated by the processing of equation (4), assuming that the case where the modulated wave matches the maximum value of the carrier signal 22 is 1. When the modulation wave command of the maximum phase of the modulation wave is Mmax,
ΔM = −K × ΔT + (1−Mmax) (4)
Further, when the modulation rate is increased, one phase of the modulated wave coincides with the maximum value or the minimum value of the carrier signal 22, and the PWM signal may be constantly turned ON or OFF. In such a case, the PWM pulse By considering the change time point as 0, processing can be performed in the same manner as described above.
このようにして、変調波指令補正器５は、変調率が大きくＰＷＭパルスの変化がタイミング信号２１Ｂよりも早い場合には、電動機１の相間電圧指令の大きさを保持して、各相の変調波指令を修正することで、電圧指令どおりの電圧を出力できるようにするのである。 In this way, when the modulation factor is large and the change of the PWM pulse is faster than the timing signal 21B, the modulation wave command corrector 5 holds the magnitude of the interphase voltage command of the motor 1 and modulates each phase. By correcting the wave command, the voltage according to the voltage command can be output.
図６は、電動機制御装置において、電流検出から電圧出力までの時間を固定して、電流制御系における無駄時間をできるだけ削減し、変調率が大きくＰＷＭパルスの変化が前記電流検出から電圧出力までの時間よりも早い場合には変調波を修正する処理手順を示すフローチャートである。この図を用いて本発明の方法を順を追って説明する。 FIG. 6 shows that the time from the current detection to the voltage output is fixed in the motor control device, the dead time in the current control system is reduced as much as possible, the modulation rate is large, and the PWM pulse changes from the current detection to the voltage output. It is a flowchart which shows the process sequence which corrects a modulated wave, when earlier than time. The method of the present invention will be described step by step with reference to this figure.
はじめにステップＳＴ１で、電動機１に流れる相電流を電流検出器６で検出（Ａ／Ｄ変換）して、Ｉｕ＿ｆｂ、Ｉｖ＿ｆｂを読み出す。
次にステップＳＴ２で、検出した電流をｄｑ座標系に変換してｄ軸及びｑ軸電流（ｉｄ＿ｆｂ，ｉｑ＿ｆｂ）を求める。
次にステップＳＴ３で、ｄ軸及びｑ軸電流指令（ｉｄ＊，ｉｑ＊）を読み出し、ｄ軸及びｑ軸電流（ｉｄ＿ｆｂ，ｉｑ＿ｆｂ）と一致するように制御して、ｄ軸及びｑ軸電圧指令（Ｖｄ＊、Ｖｑ＊）を求める。
次にステップＳＴ４で、ｄ軸及びｑ軸電圧指令（Ｖｄ＊、Ｖｑ＊）から各相の変調波指令を求める。変調波指令は、ｄ軸及びｑ軸電圧指令（Ｖｄ＊、Ｖｑ＊）を相電圧指令に変換し、電力変換器のスイッチング素子による外乱などを補償して電力変換器２で整流された直流電圧の大きさに応じ変調率に換算することにより求める。
次にステップＳＴ５で、変調波指令の大きさにしたがった変調波補正量ΔＭを後述する手法により求める。
次にステップＳＴ６で、ステップＳＴ４で求めた変調波指令Ｍｕ、Ｍｖ、ＭｗにステップＳＴ５で求めた変調波補正量ΔＭを加えることによって変調波指令を補正し、Ｍｕ´、Ｍｖ´、Ｍｗ´を求める。
最後にステップＳＴ７で、変調波指令Ｍｕ´、Ｍｖ´、Ｍｗ´をバッファ１１に格納し、ステップＳＴ８でタイミング信号２１Ｂのタイミングでバッファ１１に格納された値をＰＷＭパルス発生器３に出力する。
なお、ステップＳＴ５〜ステップＳＴ８の処理は、変調波指令補正器５の動作に該当している。
First, in step ST1, the phase current flowing through the electric motor 1 is detected (A / D conversion) by the current detector 6, and Iu_fb and Iv_fb are read out.
Next, in step ST2, the detected current is converted into a dq coordinate system to obtain d-axis and q-axis currents (id_fb, iq_fb).
Next, in step ST3, the d-axis and q-axis current commands (id *, iq *) are read and controlled so as to coincide with the d-axis and q-axis currents (id_fb, iq_fb). (Vd *, Vq *) is obtained.
Next, in step ST4, a modulated wave command for each phase is obtained from the d-axis and q-axis voltage commands (Vd *, Vq *). The modulated wave command is a DC voltage rectified by the power converter 2 by converting d-axis and q-axis voltage commands (Vd *, Vq *) into phase voltage commands and compensating for disturbances caused by switching elements of the power converter. It is obtained by converting it into a modulation factor according to the size of.
Next, in step ST5, a modulation wave correction amount ΔM according to the magnitude of the modulation wave command is obtained by a method described later.
Next, in step ST6, the modulation wave command is corrected by adding the modulation wave correction amount ΔM obtained in step ST5 to the modulation wave commands Mu, Mv, and Mw obtained in step ST4, and Mu ′, Mv ′, and Mw ′ are obtained. Ask.
Finally, in step ST7, the modulated wave commands Mu ', Mv', Mw 'are stored in the buffer 11, and in step ST8, the value stored in the buffer 11 is output to the PWM pulse generator 3 at the timing of the timing signal 21B.
Note that the processing from step ST5 to step ST8 corresponds to the operation of the modulated wave command corrector 5.
次に、ステップＳＴ５における変調波補正量ΔＭを求め方について詳細に説明する。
まず、ステップＳＴ５０でキャリア信号２２の山谷の判断をし、山と判断された場合はステップＳＴ５２１へ進み、谷と判断された場合はＳＴ５１１へ進む。
ステップＳＴ５１１では、変調波指令のうち最小の相と最小値Ｍminを求める。
次に、ステップＳＴ５１２で前回の変調波指令の最小値ＭminのＰＷＭパルスの変化タイミングと所定時間ΔＴとを比較し、ΔＴよりも大きな場合はステップＳＴ５１３へ進む。
ステップＳＴ５１２で前回の変調波指令の最小値のＰＷＭパルスの変化タイミングがΔＴよりも小さい場合は、ステップＳＴ５１４にて前回の最小値と同相の今回の変調波指令との差分から変調波補正値ΔＭを求め、ステップＳＴ５を終了する。
ステップＳＴ５１３において、今回の最小値ＭminのＰＷＭパルスの変化タイミングとΔＴとを比較し、これがΔＴよりも大きい場合はステップＳＴ５３にて変調波補正値ΔＭに０をセットし、ステップＳＴ５を終了し、今回の変調波指令の最小値ＭminのＰＷＭパルスの変化タイミングがΔＴよりも小さい場合は、ステップＳＴ５１５にて変調波指令のＰＷＭパルスの変化タイミングがΔＴと一致するように変調波補正値ΔＭをＫ×ΔＴ−（１＋Ｍmin）（Ｋは上記）として求め、ステップＳＴ５を終了する。
Next, how to obtain the modulation wave correction amount ΔM in step ST5 will be described in detail.
First, in step ST50, the valley of the carrier signal 22 is determined. If it is determined to be a peak, the process proceeds to step ST521, and if it is determined to be a valley, the process proceeds to ST511.
In step ST511, the minimum phase and the minimum value Mmin of the modulated wave command are obtained.
Next, in step ST512, the change timing of the PWM pulse having the minimum value Mmin of the previous modulated wave command is compared with the predetermined time ΔT, and if larger than ΔT, the process proceeds to step ST513.
When the change timing of the PWM pulse of the minimum value of the previous modulation wave command is smaller than ΔT in step ST512, the modulation wave correction value ΔM is calculated from the difference between the previous minimum value and the current modulation wave command in phase in step ST514. And step ST5 is terminated.
In step ST513, the change timing of the PWM pulse of the current minimum value Mmin is compared with ΔT. If this is larger than ΔT, the modulation wave correction value ΔM is set to 0 in step ST53, and step ST5 is ended. When the change timing of the PWM pulse of the minimum value Mmin of the current modulation wave command is smaller than ΔT, the modulation wave correction value ΔM is set to K so that the change timing of the PWM pulse of the modulation wave command coincides with ΔT in step ST515. XΔT− (1 + Mmin) (K is the above), and step ST5 is terminated.
ステップＳＴ５０でのキャリア信号２１Ａの山谷の判断において、山と判断された場合は、ステップＳＴ５２１で変調波指令のうち最大の相と最大値Ｍmaxを求める。
次に、ステップＳＴ５２２で前回の変調波指令の最大値のＰＷＭパルスの変化タイミングとΔＴとを比較し、ΔＴよりも大きな場合はステップＳＴ５２３へ進む。
ステップＳＴ５２２で前回の変調波指令の最大値のＰＷＭパルスの変化タイミングがΔＴよりも小さい場合は、ステップＳＴ５２４にて前回の最大値と同相の今回の変調波指令との差分から変調波補正値ΔＭを求め、ステップＳＴ５を終了する。
ステップＳＴ５２３において、今回の最大値ＭmaxのＰＷＭパルスの変化タイミングとΔＴとを比較し、これがΔＴよりも大きい場合はステップＳＴ５３にて変調波補正値ΔＭに０をセットし、ステップＳＴ５を終了し、今回の変調波指令の最大値ＭmaxのＰＷＭパルスの変化タイミングがΔＴよりも小さい場合は、ステップＳＴ５２５にて変調波指令のＰＷＭパルスの変化タイミングがΔＴと一致するように変調波補正値ΔＭを−Ｋ×ΔＴ＋（１−Ｍmax）（ただし、Ｋは上記）として求め、ステップＳＴ５を終了する。
If it is determined in step ST50 that there is a peak in the carrier signal 21A, the maximum phase and the maximum value Mmax of the modulated wave command are obtained in step ST521.
Next, in step ST522, the change timing of the PWM pulse having the maximum value of the previous modulated wave command is compared with ΔT, and if larger than ΔT, the process proceeds to step ST523.
When the change timing of the PWM pulse of the maximum value of the previous modulation wave command is smaller than ΔT in step ST522, the modulation wave correction value ΔM is calculated from the difference between the previous maximum value and the current modulation wave command in phase in step ST524. And step ST5 is terminated.
In step ST523, the change timing of the PWM pulse of the current maximum value Mmax is compared with ΔT. If this is larger than ΔT, the modulation wave correction value ΔM is set to 0 in step ST53, and step ST5 is ended. When the change timing of the PWM pulse of the maximum value Mmax of the current modulation wave command is smaller than ΔT, the modulation wave correction value ΔM is set to − in step ST525 so that the change timing of the PWM pulse of the modulation wave command matches ΔT. It calculates | requires as Kx (DELTA) T + (1-Mmax) (however, K is the above), and complete | finishes step ST5.
このように、制御演算時間かそれより大きめな値を目安として所定時間ΔＴを設定し、電流検出から電圧指令出力までの時間がΔＴとなるようにして無駄時間を削減することで応答の早い電流制御系を得ることができる。また、変調波２３が所定時間ΔＴより早く変化する場合においても、変調波２３を修正することにより指令通りの電圧を出力することができる。 As described above, the predetermined time ΔT is set with the control calculation time or a larger value as a guideline, and the time from the current detection to the voltage command output is set to ΔT, so that the dead time is reduced and the current that has a quick response A control system can be obtained. Even when the modulated wave 23 changes earlier than the predetermined time ΔT, the commanded voltage can be output by correcting the modulated wave 23.
本発明は、電動機に流れる電流の検出から変調波指令を演算するまでに要する時間に依存する所定時間ΔＴを制御演算時間とすることができ、ハードウエアで実現することが容易となるので、さらに高速化して電流の応答性を向上した電動機制御装置を必要とする用途にも適用できる。 In the present invention, the predetermined time ΔT depending on the time required from the detection of the current flowing through the electric motor to the calculation of the modulated wave command can be set as the control calculation time, which can be easily realized by hardware. The present invention can also be applied to applications that require an electric motor control device that is increased in speed and improved in current response.
１ 電動機
２ 電力変換器
３ ＰＷＭパルス発生器
４ キャリア信号発生器
５ 変調波指令補正器
６ 電流検出器
７ ｄｑ変換器
８Ａ ｄ軸電流制御器
８Ｂ ｑ軸電流制御器
９ 変調波指令発生器
１０ 遅延回路
１１ バッファ
１２ 補正量演算器
１３ 加算器
２１Ａ サンプルタイミング信号
２１Ｂ タイミング信号
２２ キャリア信号
２３、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ 変調波（補正前）
２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ 変調波（補正後）
２５ 出力不可能時間
２６ 補正不可能時間
１０１ 制御装置
１０２ 電力変換器
１０３ 負荷装置
１０４ 電流検出器
１０５ 指令値発生器
１１１ 電流検出値をサンプルするためのサンプル信号
１１２ 電流検出値をサンプルするサンプル・ホールド器（１）
１１３ 電流指令値をサンプルするためのサンプル信号
１１４ 電流指令値をサンプルするサンプル・ホールド器（２）
１１５ サンプル信号発生器
１１６ 電圧指令演算器
１１７ ＰＷＭ制御器
１１８ 同期信号
２７１ 比較器
２７２ 三角波発生器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric motor 2 Power converter 3 PWM pulse generator 4 Carrier signal generator 5 Modulating wave command corrector 6 Current detector 7 dq converter 8A d-axis current controller 8B q-axis current controller 9 Modulating wave command generator 10 Delay Circuit 11 Buffer 12 Correction amount calculator 13 Adder 21A Sample timing signal 21B Timing signal 22 Carrier signals 23, 23A, 23B, 23C Modulated wave (before correction)
24A, 24B, 24C Modulated wave (after correction)
25 Non-outputtable time 26 Uncorrectable time 101 Control device 102 Power converter 103 Load device 104 Current detector 105 Command value generator 111 Sample signal 112 for sampling the current detection value Sample hold for sampling the current detection value Vessel (1)
113 Sample signal for sampling current command value 114 Sample and hold device for sampling current command value (2)
115 Sample signal generator 116 Voltage command calculator 117 PWM controller 118 Synchronization signal 271 Comparator 272 Triangular wave generator
Claims (9)
前記キャリア信号の頂点から所定時間ΔＴ経過後にタイミング信号を出力する遅延回路と、
前記タイミング信号をトリガにして、入力される前記電動機の相数分の変調波指令を同じタイミングで前記ＰＷＭパルス発生器へ出力し、新たな変調波指令とする変調波指令補正器とを備えたことを特徴とする電動機制御装置。 A carrier signal generator that generates a carrier signal, a current detector that detects a current flowing through the motor in synchronization with the carrier signal, and a current controller that obtains a voltage command by controlling the current command and the current to match. A modulation wave command generator for obtaining a modulation wave command for the number of phases of the electric motor from the voltage command, a PWM pulse generator for comparing the modulation wave command and the carrier signal, and outputting a PWM pulse, In an electric motor control device comprising a power converter that supplies electric power to the electric motor using a PWM pulse,
A delay circuit that outputs a timing signal after a predetermined time ΔT has elapsed from the top of the carrier signal;
A modulation wave command corrector that outputs a modulated wave command for the number of phases of the input motor to the PWM pulse generator at the same timing using the timing signal as a trigger, and sets it as a new modulated wave command; An electric motor control device characterized by that.
前記キャリア信号の頂点から所定時間ΔＴ経過後にタイミング信号を出力し、
前記タイミング信号をトリガにして、入力される前記電動機の相数分の変調波指令を同じタイミングで前記ＰＷＭパルス発生器へ出力し、新たな変調波指令とするという手順で変調波指令の補正処理をすることを特徴とする電動機制御装置の制御方法。 A carrier signal generator that generates a carrier signal, a current detector that detects a current flowing through the motor in synchronization with the carrier signal, and a current controller that obtains a voltage command by controlling the current command and the current to match. A modulation wave command generator for obtaining a modulation wave command for the number of phases of the electric motor from the voltage command, a PWM pulse generator for comparing the modulation wave command and the carrier signal, and outputting a PWM pulse, In a control method of an electric motor control device comprising a power converter that supplies electric power to the electric motor using a PWM pulse,
A timing signal is output after a predetermined time ΔT has elapsed from the top of the carrier signal,
Using the timing signal as a trigger, a modulation wave command correction process is performed in a procedure in which the modulation wave command for the number of phases of the input motor is output to the PWM pulse generator at the same timing to be a new modulation wave command. A control method for an electric motor control device.
前回の変調波指令の最大値または最小値であった相のＰＷＭパルスの変化が前記タイミング信号の出力よりも早い場合には、前記電動機の相数分の変調波指令のすべてに同じ値（第２の値）を加算して前記最大値または最小値であった相の今回のＰＷＭパルスの変化が前回と一致するようにすることを特徴とする請求項７に記載の電動機制御装置の制御方法。 In the correction processing, among the modulation wave commands for the number of phases of the electric motor, the change in the PWM pulse of the phase having the maximum value or the minimum value is earlier than the change in the timing signal, and the previous modulation wave command When the change of the PWM pulse of the phase that was the maximum value or the minimum value is slower than the output of the timing signal, the same value (first value) is added to all the modulated wave commands for the number of phases of the motor And the change of the PWM pulse of the phase that takes the maximum value or the minimum value matches the output of the timing signal,
When the change of the PWM pulse of the phase that was the maximum value or the minimum value of the previous modulation wave command is earlier than the output of the timing signal, the same value (the first value) for all the modulation wave commands for the number of phases of the motor. The control method of the motor control device according to claim 7, wherein a change in the current PWM pulse of the phase that is the maximum value or the minimum value coincides with the previous time by adding 2 values) .
前記第２の値は、前回の変調波指令の最大値または最小値であった相における今回と前回の変調波指令の差分値とすることを特徴とする請求項８に記載の電動機制御装置の制御方法。 The first value is a difference value between the modulated wave command of the phase that takes the maximum value or the minimum value and the modulated wave command at the output timing of the timing signal,
The motor control device according to claim 8, wherein the second value is a difference value between the current and previous modulation wave commands in a phase that is the maximum value or the minimum value of the previous modulation wave command. Control method.
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