JP2010088265A - Apparatus for estimating phase current of motor, and apparatus for estimating position of magnetic pole in motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動機の相電流推定装置および電動機の磁極位置推定装置に関する。 The present invention relates to a motor phase current estimation device and a motor magnetic pole position estimation device.
従来、例えば指令電圧ベクトルを作成可能な60度位相が異なる2つの第1および第2基本電圧ベクトル成分を、1PWM周期(搬送波周期の1周期)をなす第1の期間内に出力すると共に、第1および第2基本電圧ベクトル成分に対しそれぞれ180度位相が異なる2つの第3および第4基本電圧ベクトル成分を、第1の期間に連続する1PWM周期をなす第2の期間内に出力することで、例えば変調度が小さい場合や出力電圧ベクトルの位相が単一の基本電圧ベクトルに近い位相となる状態において所望の長さのパルス幅を確保するインバータ装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、上記従来技術に係るインバータ装置においては、変調方式が2相変調のみで有効であり、変調方式の切り替えに対応することができず、汎用性を向上させることができないという問題が生じる。また、1PWM周期内では1相分の相電流のみを検出可能であって、3相分の相電流を推定するためには、複数のPWM周期が必要となり、迅速な推定ができないという問題が生じる。さらに、所望の長さのパルス幅を確保するために、指令電圧ベクトルを2つの第1および第2の期間の各PWM周期内のベクトルに分解したときに発生する1PWM周期分の高調波成分(つまり、分解により得られるベクトルと指令電圧ベクトルとの差)を、数式などにより定量的に把握していないことから、高調波成分を制御して相電流の推定精度を向上させることはできないという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、相電流の推定精度を適切に向上させることが可能な電動機の相電流推定装置および磁極位置の推定精度を適切に向上させることが可能な電動機の磁極位置推定装置を提供することを目的とする。
By the way, in the inverter device according to the above-described prior art, the modulation method is effective only by the two-phase modulation, and it cannot cope with the switching of the modulation method, and there is a problem that the versatility cannot be improved. Further, only one phase current for one phase can be detected within one PWM cycle, and in order to estimate the phase current for three phases, a plurality of PWM cycles are required, and there is a problem that quick estimation cannot be performed. . Furthermore, in order to secure a pulse width of a desired length, a harmonic component (one PWM period) generated when the command voltage vector is decomposed into vectors within the PWM periods of the two first and second periods ( In other words, since the difference between the vector obtained by the decomposition and the command voltage vector is not quantitatively grasped by a mathematical formula or the like, it is impossible to improve the estimation accuracy of the phase current by controlling the harmonic component. Occurs.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and includes a phase current estimation device for a motor capable of appropriately improving the estimation accuracy of the phase current and a motor capable of appropriately improving the estimation accuracy of the magnetic pole position. An object of the present invention is to provide a magnetic pole position estimation device.
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第1態様に係る電動機の相電流推定装置は、パルス幅変調信号により3相交流の電動機(例えば、実施の形態でのモータ11)への通電を順次転流させるインバータ(例えば、実施の形態でのインバータ13)と、前記パルス幅変調信号を搬送波信号により生成するパルス幅変調信号生成手段(例えば、実施の形態でのPWM信号生成部25)と、前記インバータの直流側電流を検出する直流側電流センサ(例えば、実施の形態での直流側電流センサ31)と、前記直流側電流センサにより検出された前記直流側電流に基づいて相電流を推定する相電流推定手段(例えば、実施の形態での相電流推定部23)と、前記指令電圧ベクトルを搬送波周期の隣り合う2周期毎のベクトル成分に分解するベクトル分解手段(例えば、実施の形態での制御装置24)とを備える。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, a phase current estimation apparatus for an electric motor according to a first aspect of the present invention uses a three-phase AC electric motor (for example, the
さらに、本発明の第2態様に係る電動機の相電流推定装置は、前記電動機の指令電圧ベクトルの位相が基本電圧ベクトルの位相を含む所定位相範囲内の値となるか否かを判定する判定手段を備え、前記ベクトル分解手段は、前記判定手段の判定結果において前記指令電圧ベクトルの位相が前記所定位相範囲内の値である場合に、前記指令電圧ベクトルを前記ベクトル成分に分解する。 Further, the electric motor phase current estimation device according to the second aspect of the present invention is a determination means for determining whether or not the phase of the command voltage vector of the electric motor is a value within a predetermined phase range including the phase of the basic voltage vector. The vector decomposition means decomposes the command voltage vector into the vector components when the phase of the command voltage vector is a value within the predetermined phase range in the determination result of the determination means.
さらに、本発明の第3態様に係る電動機の相電流推定装置では、前記ベクトル分解手段は、前記指令電圧ベクトルを、前記指令電圧ベクトルから進角側および遅角側に同一の所定位相差を有する前記ベクトル成分に分解し、前記所定位相差に基づき前記ベクトル成分に係る高調波成分を算出する。 Further, in the motor phase current estimation apparatus according to the third aspect of the present invention, the vector decomposition means has the same predetermined phase difference between the command voltage vector on the advance side and the retard side from the command voltage vector. Decomposing the vector component, and calculating a harmonic component related to the vector component based on the predetermined phase difference.
さらに、本発明の電動機の磁極位置推定装置は、本発明の第3態様に係る電動機の相電流推定装置と、前記電動機に前記高調波成分を印加した際のインダクタンス変化に基づいて、前記電動機の磁極位置を推定する推定手段(例えば、実施の形態での磁極位置推定部)とを備える。 Further, the magnetic pole position estimation device for an electric motor of the present invention is based on a phase current estimation device for an electric motor according to the third aspect of the present invention and an inductance change when the harmonic component is applied to the electric motor. And estimation means for estimating the magnetic pole position (for example, the magnetic pole position estimation unit in the embodiment).
本発明の第1態様に係る電動機の相電流推定装置によれば、例えば指令電圧ベクトルの位相が基本電圧ベクトルの位相を含む所定位相範囲内の値となることでインバータの直流側電流を適切に検出するための所望の長さのパルス幅を確保することが困難となる場合であっても、指令電圧ベクトルを、搬送波周期の隣り合う2周期毎のベクトル成分に分解することにより、インバータの直流側電流を検出する直流側電流センサによって、搬送波周期の1周期の期間内において2相分の相電流を適切に取得することができる。しかも、2調変調または3相変調などの変調方式の切り替えや搬送波周波数の切り替えにかかわらずに、直流側電流センサによって相電流を適切に取得することができる。 According to the phase current estimating apparatus for an electric motor according to the first aspect of the present invention, for example, when the phase of the command voltage vector becomes a value within a predetermined phase range including the phase of the basic voltage vector, the DC side current of the inverter is appropriately set. Even if it is difficult to secure a pulse width of a desired length for detection, the command voltage vector is decomposed into vector components for every two adjacent carrier periods, thereby generating a direct current of the inverter. The phase current for two phases can be appropriately acquired within one period of the carrier wave cycle by the DC side current sensor that detects the side current. In addition, the phase current can be appropriately acquired by the DC-side current sensor regardless of switching of the modulation method such as bi-tone modulation or three-phase modulation or switching of the carrier frequency.
さらに、本発明の第2態様に係る電動機の相電流推定装置によれば、指令電圧ベクトルの位相が基本電圧ベクトルの位相を含む所定位相範囲内の値である場合に指令電圧ベクトルを2つのベクトル成分に分解することから、直流側電流センサによって2相分の相電流を適切に取得することができる。 Furthermore, according to the phase current estimating apparatus for an electric motor according to the second aspect of the present invention, when the phase of the command voltage vector is a value within a predetermined phase range including the phase of the basic voltage vector, the command voltage vector is converted into two vectors. Since the components are decomposed into components, the phase currents for two phases can be appropriately acquired by the DC-side current sensor.
さらに、本発明の第3態様に係る電動機の相電流推定装置によれば、ベクトル成分に係る高調波成分を数式などにより定量的に容易に把握することができ、しかも、2つのベクトル成分に対応する2つの高調波成分は、互いに大きさが同一で符号が反対となることから、2つの高調波成分の和はゼロとなり、高調波成分を容易に制御することができる。 Furthermore, according to the phase current estimation device for an electric motor according to the third aspect of the present invention, the harmonic component related to the vector component can be easily quantitatively grasped by a mathematical formula or the like, and it can handle two vector components. Since the two harmonic components to be performed have the same magnitude and opposite signs, the sum of the two harmonic components becomes zero, and the harmonic components can be easily controlled.
さらに、本発明の電動機の磁極位置推定装置によれば、相電流の推定に加えて、インダクタンス変化に基づく磁極位置の推定をおこなうことができる。 Furthermore, according to the magnetic pole position estimation device for an electric motor of the present invention, in addition to the estimation of the phase current, the magnetic pole position can be estimated based on the inductance change.
以下、本発明の電動機の相電流推定装置および電動機の磁極位置推定装置の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
この実施形態による電動機の相電流推定装置10(以下、単に、相電流推定装置10と呼ぶ)は、例えば3相交流のブラシレスDCモータ11(以下、単に、モータ11と呼ぶ)に通電される各相電流を推定するものであって、このモータ11は、界磁に利用する永久磁石を有する回転子(図示略)と、この回転子を回転させる回転磁界を発生する固定子(図示略)とを備えて構成されている。
そして、相電流推定装置10は、例えば図1に示すように、バッテリ12を直流電源とするインバータ13と、モータ制御装置14とを備えて構成されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a motor phase current estimating apparatus and a motor magnetic pole position estimating apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
An electric motor phase current estimation device 10 (hereinafter simply referred to as a phase current estimation device 10) according to this embodiment is energized by, for example, a three-phase AC brushless DC motor 11 (hereinafter simply referred to as a motor 11). The
And the phase
この3相(例えば、U相、V相、W相の3相)交流のモータ11の駆動はモータ制御装置14から出力される制御指令を受けてインバータ13によりおこなわれる。
インバータ13は、スイッチング素子(例えば、MOSFET:Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor)を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路13aと平滑コンデンサCとを具備し、このブリッジ回路13aがパルス幅変調(PWM)された信号によって駆動される。
The three-phase (for example, U-phase, V-phase, and W-phase)
The
このブリッジ回路13aでは、例えば各相毎に対をなすハイ側およびロー側U相トランジスタUH,ULと、ハイ側およびロー側V相トランジスタVH,VLと、ハイ側およびロー側W相トランジスタWH,WLとがブリッジ接続されている。そして、各トランジスタUH,VH,WHはドレインがバッテリ12の正極側端子に接続されてハイサイドアームを構成し、各トランジスタUL,VL,WLはソースがバッテリ12の接地された負極側端子に接続されてローサイドアームを構成している。そして、各相毎に、ハイサイドアームの各トランジスタUH,VH,WHのソースはローサイドアームの各トランジスタUL,VL,WLのドレインに接続され、各トランジスタUH,UL,VH,VL,WH,WLのドレイン−ソース間には、ソースからドレインに向けて順方向となるようにして、各ダイオードDUH,DUL,DVH,DVL,DWH,DWLが接続されている。
In this
インバータ13は、例えばモータ11の駆動時等においてモータ制御装置14から出力されて各トランジスタUH,VH,WH,UL,VL,WLのゲートに入力されるスイッチング指令であるゲート信号(つまり、PWM信号)に基づき、各相毎に対をなす各トランジスタのオン(導通)/オフ(遮断)状態を切り替えることによって、バッテリ12から供給される直流電力を3相交流電力に変換し、3相のステータ巻線への通電を順次転流させることで、各相のステータ巻線に交流のU相電流IuおよびV相電流IvおよびW相電流Iwを通電する。
The
モータ制御装置14は、回転直交座標をなすdq座標上で電流のフィードバック制御(ベクトル制御)をおこなうものであり、目標d軸電流Idc及び目標q軸電流Iqcを演算し、目標d軸電流Idc及び目標q軸電流Iqcに基づいて各相電圧指令Vu,Vv,Vwを算出し、各相電圧指令Vu,Vv,Vwに応じてインバータ13に対するゲート信号であるPWM信号を出力すると共に、実際にインバータ13からモータ11に供給される各相電流Iu,Iv,Iwをdq座標上に変換して得たd軸電流Ids及びq軸電流Iqsと、目標d軸電流Idc及び目標q軸電流Iqcとの各偏差がゼロとなるように制御をおこなう。
The
モータ制御装置14は、例えば電流センサI/F(インターフェース)21と、過電流保護装置22と、相電流推定部23と、制御装置24と、PWM信号生成部25とを備えて構成されている。
電流センサI/F(インターフェース)21は、インバータ13のブリッジ回路13aとバッテリ12の負極側端子との間において、インバータ13のブリッジ回路13aの直流側電流Idcを検出する直流側電流センサ31に接続され、直流側電流センサ31から出力される検出信号を過電流保護装置22および相電流推定部23に出力する。
なお、直流側電流センサ31はインバータ13のブリッジ回路13aとバッテリ12の正極側端子との間に配置されてもよい。
The
The current sensor I / F (interface) 21 is connected to a DC
The direct
過電流保護装置22は、直流側電流センサ31により検出される直流側電流Idcに応じて所定の過電流保護の動作をおこなう。
相電流推定部23は、PWM信号生成部25から出力されるゲート信号(つまり、PWM信号)に応じた検出タイミングで直流側電流センサ31により検出される直流側電流Idcに基づき、実際にインバータ13からモータ11に供給される各相電流Iu,Iv,Iwを推定する。なお、この相電流推定部23の動作の詳細は後述する。
The
The phase
制御装置24は、角度センサ32から出力されるモータ11の回転角に応じて、相電流推定部23から出力される各相電流Iu,Iv,Iwをdq座標上に変換して得たd軸電流Ids及びq軸電流Iqsと、目標d軸電流Idc及び目標q軸電流Iqcとの各偏差がゼロとなるように電流のフィードバック制御(ベクトル制御)をおこない、各相電圧指令Vu,Vv,Vwを出力する。
なお、角度センサ32は省略されて、代わりに、モータ11の回転子の磁極位置を推定する装置を備えてもよい。
また、制御装置24は、後述するように、指令電圧ベクトルVdqの位相が基本電圧ベクトルV1〜V6の位相を含む所定位相範囲内の値となって、各相電圧指令Vu,Vv,Vw同士間の電圧差が所定値未満となることに起因して、直流側電流センサ31による各相電流Iu,Iv,Iwの所望精度での推定が困難となる場合には、指令電圧ベクトルVdqをキャリア信号の周期の隣り合う2周期毎のベクトル成分に分解する。
The
The
Further, as will be described later, the
PWM信号生成部25は、正弦波状の電流を3相のステータ巻線に通電するために、各相電圧指令Vu,Vv,Vwと、三角波などのキャリア信号とを比較して、インバータ13の各トランジスタUH,VH,WH,UL,VL,WLをオン/オフ駆動させるゲート信号(つまり、PWM信号)を生成する。そして、インバータ13において3相の各相毎に対をなす各トランジスタのオン(導通)/オフ(遮断)状態を切り替えることによって、バッテリ12から供給される直流電力を3相交流電力に変換し、3相のモータ11の各ステータ巻線への通電を順次転流させることで、各ステータ巻線に交流のU相電流IuおよびV相電流IvおよびW相電流Iwを通電する。
The PWM
PWM信号生成部25からインバータ13に入力されるゲート信号は、各相毎に対をなす各トランジスタUH,ULおよびVH,VLおよびWH,WLのオン/オフ状態の組み合わせに応じて、例えば下記表1および図2(A)〜(H)に示すように、8通りの各スイッチング状態S1〜S8(つまり、60度ずつ位相が異なる基本電圧ベクトルV0〜V7の状態)に応じたPWM(パルス幅変調)信号となる。なお、下記表1においては、ハイ側(High)およびロー側(Low)の各トランジスタのうちオン状態となるトランジスタを示しており、図2(A)〜(H)においてはオン状態となるトランジスタが強調表示されている。
そして、インバータ13のブリッジ回路13aの直流側には各スイッチング状態S1〜S8に応じて断続的に各相電流Iu,Iv,Iwが発生し、直流側電流センサ31により検出される直流側電流Idcは、各相電流Iu,Iv,Iwの何れかひとつ、あるいは、各相電流Iu,Iv,Iwの何れかひとつの符号が反転したもの、あるいは、ゼロとなる。
The gate signal input from the PWM
Then, phase currents Iu, Iv, Iw are intermittently generated on the DC side of the
相電流推定部23は、例えば、三角波などのキャリア信号の1周期の期間において、上述した各スイッチング状態S2〜S7(つまり、60度ずつ位相が異なる基本電圧ベクトルV1〜V6の状態)のうちの所定の2組の状態において直流側電流センサ31により検出される直流側電流Idcから3相の相電流のうち2相の相電流を取得する。そして、これらの2相の相電流に基づき、3相の相電流のうち他の1相の相電流を推定する。そして、直流側電流センサ31により検出される直流側電流Idcから推定して得た3相の相電流の各推定値を制御装置24に出力する。
The phase
例えば図3に示すように、三角波のキャリア信号を用いた3相変調時においては、三角波のキャリア(搬送波)信号の谷側の頂点(キャリア頂点)に対して対称な電圧パターンでのキャリア信号の1周期Tsの期間において、2相分の各相電流の検出値を2回取得することができる。
つまり、相電流推定部23は、キャリア頂点に対して対称な2回の基本電圧ベクトルV1の状態において、キャリア頂点に対して対称な時刻tu1,tu2(つまり、谷側のキャリア頂点の時刻Ts/2に対して、同一の時間間隔T1を有する時刻)で直流側電流センサ31により検出される直流側電流Idcから、第1U相電流Iu1および第2U相電流Iu2を取得し、さらに、キャリア頂点に対して対称な2回の基本電圧ベクトルV3の状態において、キャリア頂点に対して対称な時刻tw1,tw2(つまり、谷側のキャリア頂点の時刻Ts/2に対して、同一の時間間隔T2を有する時刻)で直流側電流センサ31により検出される直流側電流Idcから、第1W相電流Iw1および第2W相電流Iw2を取得する。
For example, as shown in FIG. 3, in the case of three-phase modulation using a triangular carrier signal, the carrier signal with a voltage pattern symmetrical to the peak (carrier vertex) on the valley side of the triangular carrier signal is obtained. In the period of one cycle Ts, the detected value of each phase current for two phases can be acquired twice.
In other words, the phase
そして、相電流推定部23は、各相毎に、各相電流Iu1,Iu2およびIw1,Iw2に基づき平均値を算出し、各平均値を谷側のキャリア頂点の時刻Ts/2での電流値とする。
そして、相電流推定部23は、同一タイミングでの各相電流の電流値の総和はゼロであることを用いて、2相の相電流(例えば、U相電流およびW相電流)の電流値(つまり、谷側のキャリア頂点の時刻Ts/2での電流値)から、他の1相の相電流(例えば、V相電流)の電流値を算出する。
なお、相電流推定部23は、各相電流Iu1,Iu2およびIw1,Iw2に基づき平均値を算出して、2相の相電流から他の1相の相電流を推定するとしたが、これに限定されず、他の推定方法によって各相電流を推定してもよい。
Then, the phase
Then, the phase
The phase
制御装置24は、例えば指令電圧ベクトルVdqの位相が基本電圧ベクトルV1〜V6の位相を含む所定位相範囲内(例えば、図4に示すように、各基本電圧ベクトルV1〜V6から進角側または遅角側に所定位相β以内の範囲)の値となるか否かを判定し、この判定結果において指令電圧ベクトルVdqの位相が基本電圧ベクトルV1〜V6の位相を含む所定位相範囲内の値となる場合には、指令電圧ベクトルVdqを、指令電圧ベクトルVdqから進角側および遅角側に同一の所定位相差γを有する2つのベクトル成分Vdq1,Vdq2に分解し、これらのベクトル成分Vdq1,Vdq2に応じた各相電圧指令Vu,Vv,VwをPWM信号生成部25に出力すると共に、所定位相差γに基づき各ベクトル成分Vdq1,Vdq2に係る高調波成分を算出する。
For example, the
制御装置24は、例えば図5に示すように、指令電圧ベクトルVdqの位相が基本電圧ベクトルV1の位相と一致することで、指令電圧ベクトルVdqの位相が基本電圧ベクトルV1〜V6の位相を含む所定位相範囲内の値であると判定すると、指令電圧ベクトルVdqを、指令電圧ベクトルVdqに対して少なくとも所定位相βよりも大きい所定位相差γ(>β)を有する2つのベクトル成分Vdq1,Vdq2に分解する。これらの2つのベクトル成分Vdq1,Vdq2は、キャリア信号の周期の隣り合う2周期毎のベクトルであって、2つのベクトル成分Vdq1,Vdq2の大きさは、例えば下記数式(1)に示すように記述される。
For example, as illustrated in FIG. 5, the
また、dq座標上でのd軸に対する指令電圧ベクトルVdqの位相差αにより、指令電圧ベクトルVdqのdq座標上でのd軸成分Vdおよびq軸成分Vqは、例えば下記数式(2)に示すように記述される。 Further, due to the phase difference α of the command voltage vector Vdq with respect to the d axis on the dq coordinate, the d axis component Vd and the q axis component Vq on the dq coordinate of the command voltage vector Vdq are, for example, as shown in the following formula (2). Described in
そして、指令電圧ベクトルVdqを2つのベクトル成分Vdq1,Vdq2に分解することに起因して発生する高調波成分Vdqhは、大きさが同一であって符号が異なり、この高調波成分Vdqhのdq座標上でのd軸成分(d軸高調波成分Vdh)およびq軸成分(q軸高調波成分Vqh)と、指令電圧ベクトルVdqのd軸成分Vdおよびq軸成分Vqとは、例えば下記数式(3),(4)に示すように記述される。 Then, the harmonic component Vdqh generated by decomposing the command voltage vector Vdq into two vector components Vdq1 and Vdq2 has the same magnitude and different sign, and the harmonic component Vdqh has a different sign on the dq coordinate. The d-axis component (d-axis harmonic component Vdh) and q-axis component (q-axis harmonic component Vqh) and the d-axis component Vd and q-axis component Vq of the command voltage vector Vdq are, for example, the following formula (3) , (4).
つまり、d軸高調波成分Vdhおよびq軸高調波成分Vqhは、例えば下記数式(5),(6)に示すように記述される。 That is, the d-axis harmonic component Vdh and the q-axis harmonic component Vqh are described as shown in, for example, the following formulas (5) and (6).
上述したように、本実施形態による電動機の相電流推定装置10によれば、指令電圧ベクトルVdqの位相が基本電圧ベクトルV1〜V6の位相を含む所定位相範囲内の値となることでインバータ13の直流側電流Idcを適切に検出するための所望の長さのパルス幅を確保することが困難となる場合であっても、指令電圧ベクトルVdqを、キャリア信号の周期の隣り合う2周期毎のベクトル成分であって、インバータ13の直流側電流Idcを検出する直流側電流センサ31によって、キャリア信号の1周期の期間内において2相分の相電流を適切に取得することができ、さらに、同一タイミングでの相電流の3相の総和がゼロであることを用いて、他の1相分の相電流を推定することができ、3相の相電流Iu,Iv,Iwを迅速かつ精度よく取得することができる。
しかも、指令電圧ベクトルVdqを2つのベクトル成分Vdq1,Vdq2に分解することに起因して発生する高調波成分Vdqhを数式によって定量的に把握することにより、高調波成分Vdqhを容易に制御することができる。
As described above, according to the motor phase
Moreover, the harmonic component Vdqh can be easily controlled by quantitatively grasping the harmonic component Vdqh generated by decomposing the command voltage vector Vdq into two vector components Vdq1 and Vdq2. it can.
なお、上述した実施の形態において、制御装置24は、指令電圧ベクトルVdqの位相が基本電圧ベクトルV1〜V6の位相を含む所定位相範囲内の値となる場合に、指令電圧ベクトルVdqを2つのベクトル成分Vdq1,Vdq2に分解するとしたが、これに限定されず、常に、指令電圧ベクトルVdqを2つのベクトル成分Vdq1,Vdq2に分解してもよい。
In the above-described embodiment, the
なお、上述した実施の形態において、相電流推定部23は、三角波のキャリア信号を用いた3相変調時に対して、キャリア信号の1周期Tsの期間において2相分の各相電流の検出値から各相毎に平均値を算出し、各平均値を谷側のキャリア頂点の時刻Ts/2での電流値とするとしたが、これに限定されず、例えば2相変調時に対しても、キャリア信号の1周期Tsの期間において2相分の各相電流の検出値から各相毎に平均値を算出し、各平均値を谷側のキャリア頂点の時刻Ts/2での電流値としてもよい。なお、相電流推定部23は、2相分の各相電流の検出値から各相毎に平均値を算出して、2相の相電流から他の1相の相電流を推定するとしたが、これに限定されず、他の推定方法によって各相電流を推定してもよい。
つまり、上述した実施の形態によれば、指令電圧ベクトルVdqを指令電圧ベクトルVdqから進角側および遅角側に同一の所定位相差γを有する2つのベクトル成分Vdq1,Vdq2に分解し、この分解に起因して発生する高調波成分Vdqhを数式によって定量的に把握することで、2調変調または3相変調などの変調方式の切り替えやキャリア信号の周波数の切り替えにかかわらずに、キャリア信号の1周期の期間内において2相分の相電流を適切に取得することができる。
In the above-described embodiment, the phase
That is, according to the above-described embodiment, the command voltage vector Vdq is decomposed from the command voltage vector Vdq into two vector components Vdq1 and Vdq2 having the same predetermined phase difference γ on the advance side and the retard side. Quantitatively grasping the harmonic component Vdqh generated due to the numerical value by a mathematical formula, regardless of switching of modulation method such as bi-tone modulation or three-phase modulation or switching of the frequency of the carrier signal, 1 of the carrier signal Phase currents for two phases can be appropriately acquired within the period of the cycle.
なお、上述した実施の形態においては、角度センサ32を省略して、高調波電圧を印加した際のインダクタンス変化に基づきモータ11の磁極位置を推定する磁極位置推定部(図示略)を備えて電動機の磁極位置推定装置40を構成してもよい。
この電動機の磁極位置推定装置40によれば、指令電圧ベクトルVdqを2つのベクトル成分Vdq1,Vdq2に分解することに起因して発生する高調波成分Vdqhを数式によって定量的に把握することにより、高調波成分Vdqhを容易に制御することができ、磁極位置の推定に対して所望の推定精度を確保することができる。
In the above-described embodiment, the
According to the magnetic pole position estimation device 40 of the electric motor, the harmonic component Vdqh generated due to the decomposition of the command voltage vector Vdq into two vector components Vdq1 and Vdq2 is quantitatively grasped by a mathematical expression, thereby obtaining a higher harmonic. The wave component Vdqh can be easily controlled, and a desired estimation accuracy can be ensured for the estimation of the magnetic pole position.
10 電動機の相電流推定装置
11 モータ
13 インバータ
23 相電流推定部(相電流推定手段)
24 制御装置(ベクトル分解手段)
25 PWM信号生成部(パルス幅変調信号生成手段)
31 直流側電流センサ
40 電動機の磁極位置推定装置
DESCRIPTION OF
24 Control device (vector decomposition means)
25 PWM signal generator (pulse width modulation signal generator)
31 DC side current sensor 40 Electric motor magnetic pole position estimation device
Claims (4)
前記インバータの直流側電流を検出する直流側電流センサと、前記直流側電流センサにより検出された前記直流側電流に基づいて相電流を推定する相電流推定手段と、
前記指令電圧ベクトルを搬送波周期の隣り合う2周期毎のベクトル成分に分解するベクトル分解手段とを備えることを特徴とする電動機の相電流推定装置。 An inverter that sequentially commutates energization of a three-phase AC motor using a pulse width modulation signal; and a pulse width modulation signal generation unit that generates the pulse width modulation signal using a carrier wave signal;
A DC current sensor for detecting a DC current of the inverter; a phase current estimating means for estimating a phase current based on the DC current detected by the DC current sensor;
A phase current estimating apparatus for an electric motor, comprising: vector decomposing means for decomposing the command voltage vector into vector components for every two adjacent carrier periods.
前記ベクトル分解手段は、前記判定手段の判定結果において前記指令電圧ベクトルの位相が前記所定位相範囲内の値である場合に、前記指令電圧ベクトルを前記ベクトル成分に分解することを特徴とする請求項1に記載の電動機の相電流推定装置。 Determining means for determining whether or not the phase of the command voltage vector of the electric motor is a value within a predetermined phase range including the phase of the basic voltage vector;
The vector decomposition means decomposes the command voltage vector into the vector components when the phase of the command voltage vector is a value within the predetermined phase range in the determination result of the determination means. The phase current estimation apparatus for an electric motor according to claim 1.
前記電動機に前記高調波成分を印加した際のインダクタンス変化に基づいて、前記電動機の磁極位置を推定する推定手段と
を備えることを特徴とする電動機の磁極位置推定装置。 The phase current estimating device for an electric motor according to claim 3,
An apparatus for estimating a magnetic pole position of an electric motor, comprising: estimation means for estimating a magnetic pole position of the electric motor based on a change in inductance when the harmonic component is applied to the electric motor.
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