JP2019080366A - Motor control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ制御装置に関し、特に、モータの駆動を制御するパラメータを決定する決定部を備えるモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device, and more particularly to a motor control device that includes a determination unit that determines a parameter that controls driving of a motor.
従来、モータの駆動を制御するパラメータを決定する決定部を備えるモータ制御装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, a motor control device is known that includes a determination unit that determines a parameter for controlling the drive of a motor (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1には、永久磁石同期モータをベクトル制御する制御装置が開示されている。上記特許文献1に記載のように永久磁石同期モータをベクトル制御する場合には、モータ定数に基づいて、トルク指令が演算される。なお、モータ定数とは、電機子抵抗、誘起電圧係数、d軸インダクタンスおよびq軸インダクタンスなどである。ここで、モータ定数は、永久磁石同期モータの温度や経年によって変化する場合があるとともに、永久磁石同期モータ毎によって異なる場合がある。このような場合、モータ定数が固定されていると、適切なトルク指令が演算できなくなる。
そこで、上記特許文献1の制御装置では、モータの駆動中等にモータ定数を修正するために、モータ定数演算部(決定部)が設けられている。モータ定数演算部は、電流指令(d軸電流指令、q軸電流指令)と、実際にモータに出力されている電流値(d軸電流検出値、q軸電流検出値)とに基づいて、モータ定数を修正(決定)するように構成されている。つまり、上記特許文献1の制御装置では、電流偏差に基づいて、モータ定数が決定されている。
Therefore, in the control device of
しかしながら、上記特許文献1のような従来の制御装置において、電流指令と、実際にモータに出力されている電流値とに基づいてモータ定数を修正する場合、モータの機器定数(モータ定数)の値によっては、電流指令と実際にモータに出力されている電流値との誤差が大きくなり、モータ定数(パラメータ)を適切に修正(決定)できない場合があるという問題点がある。
However, when the motor constant is corrected based on the current command and the current value actually output to the motor in the conventional control device as described in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、モータの駆動を制御するパラメータを適切に決定することが可能なモータ制御装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the problems as described above, and one object of the present invention is to provide a motor control device capable of appropriately determining parameters for controlling the drive of a motor. It is.
上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるモータ制御装置は、トルク指令に基づいて設定されたd軸電流指令およびq軸電流指令により、永久磁石が設けられるモータの駆動を制御するモータ制御装置であって、モータの駆動を制御するパラメータである、電機子抵抗、電機子鎖交磁束ベクトル、d軸インダクタンス、および、q軸インダクタンスを決定する決定部と、決定部により決定された、電機子抵抗、電機子鎖交磁束ベクトル、d軸インダクタンス、および、q軸インダクタンスに基づいて、d軸電流指令およびq軸電流指令を算出するトルク/電流変換部とを備え、決定部は、電流偏差に基づく第1の方法、電圧指令方程式に基づく第2の方法、および、コイルの温度推定値に基づく第3の方法を切り替えることにより、電機子抵抗、電機子鎖交磁束ベクトル、d軸インダクタンス、および、q軸インダクタンスを決定するように構成されている。 In order to achieve the above object, a motor control device according to one aspect of the present invention controls driving of a motor provided with a permanent magnet with a d-axis current command and a q-axis current command set based on a torque command. A motor control device, which is a parameter for controlling driving of a motor, determined by an armature resistance, an armature linkage flux vector, a d-axis inductance, and a determination portion for determining a q-axis inductance, and a determination portion A torque / current conversion unit that calculates a d-axis current command and a q-axis current command based on an armature resistance, an armature linkage flux vector, a d-axis inductance, and a q-axis inductance; In switching the first method based on the current deviation, the second method based on the voltage command equation, and the third method based on the estimated temperature value of the coil Ri, armature resistance, armature flux linkage vector, d-axis inductance, and is configured to determine a q-axis inductance.
この発明の一の局面によるモータ制御装置では、上記のように、決定部は、電流偏差に基づく第1の方法、電圧指令方程式に基づく第2の方法、および、コイルの温度推定値に基づく第3の方法を切り替えることにより、電機子抵抗、電機子鎖交磁束ベクトル、d軸インダクタンス、および、q軸インダクタンスを決定するように構成されている。これにより、たとえば、第1の方法、第2の方法または第3の方法のいずれかの方法によりパラメータ(電機子抵抗、電機子鎖交磁束ベクトル、d軸インダクタンス、および、q軸インダクタンス)を決定している場合において、電流指令と実際にモータに出力されている電流値との誤差が大きくなった際に、他の方法に切り替えることができる。これにより、モータの駆動を制御するパラメータを適切に決定することができる。 In the motor control device according to one aspect of the present invention, as described above, the determination unit includes the first method based on the current deviation, the second method based on the voltage command equation, and the second method based on the temperature estimate of the coil. By switching the method of 3, the armature resistance, the armature linkage flux vector, the d-axis inductance, and the q-axis inductance are determined. Thereby, for example, the parameters (armature resistance, armature flux linkage vector, d-axis inductance, and q-axis inductance) are determined by any one of the first method, the second method, and the third method. In this case, when the error between the current command and the current value actually output to the motor becomes large, it is possible to switch to another method. Thus, parameters for controlling the drive of the motor can be properly determined.
上記一の局面によるモータ制御装置において、好ましくは、決定部は、モータの起動時に、電機子抵抗、d軸インダクタンス、および、q軸インダクタンスを決定するとともに、モータの駆動中に、電機子抵抗、電機子鎖交磁束ベクトル、d軸インダクタンス、および、q軸インダクタンスを決定するように構成されている。 In the motor control device according to the aforementioned aspect, preferably, the determination unit determines the armature resistance, the d-axis inductance, and the q-axis inductance at the time of starting the motor, and also detects the armature resistance during driving of the motor, It is configured to determine an armature flux linkage vector, a d-axis inductance, and a q-axis inductance.
このように構成すれば、モータの起動時とモータの駆動中との両方において、モータの駆動を制御するパラメータを適切に決定することができる。 With this configuration, it is possible to properly determine the parameters for controlling the drive of the motor both at the time of start of the motor and during the drive of the motor.
この場合、好ましくは、決定部は、モータの駆動中において、電機子抵抗を決定した後、電機子鎖交磁束ベクトルを決定し、その後、d軸インダクタンスおよびq軸インダクタンスを決定するように構成されている。 In this case, preferably, the determination unit is configured to determine an armature linkage flux vector after determining the armature resistance during driving of the motor, and thereafter determine the d-axis inductance and the q-axis inductance. ing.
ここで、電機子鎖交磁束ベクトルは、電機子抵抗を含む関数により表される場合がある。また、d軸インダクタンスおよびq軸インダクタンスは、電機子抵抗および電機子鎖交磁束ベクトルを含む関数により表される場合がある。そこで、上記のように、電機子抵抗を決定した後、電機子鎖交磁束ベクトルを決定し、その後、d軸インダクタンスおよびq軸インダクタンスを決定することによって、容易に、全てのパラメータ(電機子抵抗、電機子鎖交磁束ベクトル、および、d軸インダクタンスおよびq軸インダクタンス)を決定することができる。 Here, the armature linkage flux vector may be represented by a function including armature resistance. Also, the d-axis inductance and the q-axis inductance may be represented by functions including an armature resistance and an armature flux linkage vector. Therefore, as described above, after the armature resistance is determined, the armature flux linkage vector is determined, and then the d-axis inductance and the q-axis inductance are easily determined to determine all the parameters (armature resistance). , The armature flux linkage vector, and the d-axis inductance and the q-axis inductance) can be determined.
上記一の局面によるモータ制御装置において、好ましくは、決定部は、モータに複数回電流を流した際の電流の変化量に対する電圧の変化量に基づいて電機子抵抗を決定し、角速度の変化量に対する電機子鎖交磁束ベクトルの変化量に基づいて電機子鎖交磁束ベクトルを決定し、電流の変化量に対する電圧指令値の変化量に基づいてd軸インダクタンスおよびq軸インダクタンスを決定するように構成されている。 In the motor control device according to the above aspect, preferably, the determination unit determines the armature resistance based on the amount of change in voltage relative to the amount of change in current when current is supplied to the motor a plurality of times, and the amount of change in angular velocity Configured to determine an armature linkage flux vector based on a variation of the armature linkage flux vector with respect to and to determine a d-axis inductance and a q-axis inductance based on a variation of a voltage command value with respect to a current variation It is done.
このように構成すれば、パラメータ(電機子抵抗、電機子鎖交磁束ベクトル、d軸インダクタンス、および、q軸インダクタンス)にオフセットが付加されている場合に、変化量を求める際の差分により、オフセットを除去(補正)することができる。なお、オフセットとは、電流指令が0である場合の電流の偏差(電流指令が0にもかかわらず流れている電流による影響)である。 According to this configuration, when offsets are added to the parameters (armature resistance, armature linkage flux vector, d-axis inductance, and q-axis inductance), the offset is obtained by the difference when obtaining the amount of change. Can be removed (corrected). The offset is the deviation of the current when the current command is zero (the effect of the current flowing despite the current command being zero).
上記一の局面によるモータ制御装置において、好ましくは、決定部は、磁束の変化が線形である線形領域において、電機子抵抗、電機子鎖交磁束ベクトル、d軸インダクタンス、および、q軸インダクタンスを決定し、決定部に決定された、電機子抵抗、電機子鎖交磁束ベクトル、d軸インダクタンス、および、q軸インダクタンスを、磁束の変化が非線形である非線形領域に拡張する非線形化処理部をさらに備える。 In the motor control device according to the above aspect, preferably, the determination unit determines the armature resistance, the armature interlinkage magnetic flux vector, the d-axis inductance, and the q-axis inductance in a linear region in which a change in magnetic flux is linear. And a non-linearization processing unit that extends the armature resistance, the armature interlinkage magnetic flux vector, the d-axis inductance, and the q-axis inductance, which are determined by the determination unit, into a non-linear region where the change of the magnetic flux is non-linear. .
このように構成すれば、パラメータの決定が比較的困難な非線形領域においてパラメータを決定する場合と異なり、線形領域において決定されたパラメータに基づいて、容易にパラメータを非線形領域に拡張することができる。 According to this configuration, the parameter can be easily extended to the non-linear region based on the parameter determined in the linear region, unlike the case where the parameter is determined in the non-linear region where the parameter determination is relatively difficult.
この場合、好ましくは、非線形化処理部は、電流値に対する電機子鎖交磁束ベクトルの変化を表すマップと、d軸電流の大きさに対して電機子鎖交磁束ベクトルを補正するd軸補正係数と、決定部により決定された電機子鎖交磁束ベクトルに基づくマップの補正係数とに基づいて、電機子鎖交磁束ベクトルを非線形領域に拡張するとともに、電流値に対する、d軸インダクタンスおよびq軸インダクタンスの各々の変化を表すマップと、q軸とd軸との干渉を補正する軸間補正係数と、決定部により決定されたd軸インダクタンスおよびq軸インダクタンスの各々に基づくマップの補正係数とに基づいて、d軸インダクタンスおよびq軸インダクタンスの各々を非線形領域に拡張するように構成されている。 In this case, preferably, the non-linearization processing unit is a map representing a change in the armature flux linkage vector with respect to the current value, and a d axis correction coefficient for correcting the armature flux linkage vector with respect to the magnitude of the d axis current. And extending the armature linkage flux vector to the non-linear region based on the correction coefficient of the map based on the armature linkage flux vector determined by the determination unit, and for the d-axis inductance and the q-axis inductance with respect to the current value. Based on a map representing each change of A, an inter-axis correction coefficient for correcting the interference between the q-axis and the d-axis, and a correction coefficient of the map based on each of the d-axis inductance and the q-axis inductance determined by the determination unit. Thus, it is configured to extend each of the d-axis inductance and the q-axis inductance to the non-linear region.
このように構成すれば、マップを用いることによって、計算式によってパラメータを非線形領域に演算しながら拡張する場合と比べて、モータ制御装置の負荷を軽減することができる。また、d軸電流の大きさに対して電機子鎖交磁束ベクトルを補正するd軸補正係数(q軸とd軸との干渉を補正する軸間補正係数)に基づいてパラメータが非線形領域に拡張されているので、d軸電流の影響(q軸とd軸との干渉)が加味された非線形領域に拡張されたパラメータを得ることができる。また、決定部により決定されたパラメータに基づく補正係数に基づいてマップの値が補正されているので、現在(パラメータの決定時)のモータの状態に応じて、適切にパラメータを決定することができる。 According to this structure, by using the map, the load on the motor control device can be reduced as compared with the case where the parameter is calculated to the non-linear region by the calculation formula and expanded. Also, the parameter is extended to a nonlinear region based on the d-axis correction coefficient (inter-axis correction coefficient for correcting the interference between the q-axis and the d-axis) for correcting the armature linkage flux vector with respect to the magnitude of the d-axis current As a result, it is possible to obtain an extended parameter in a non-linear region in which the influence of the d-axis current (interference between the q-axis and the d-axis) is added. In addition, since the values of the map are corrected based on the correction coefficient based on the parameter determined by the determination unit, the parameter can be appropriately determined according to the current state of the motor (at the time of determination of the parameter). .
上記非線形化処理部が設けられているモータ制御装置において、好ましくは、非線形化処理部は、モータが、ロータの表面に永久磁石が設けられた表面磁石型モータの場合、非線形領域に拡張された電機子鎖交磁束ベクトルに基づいて、q軸電流指令を演算し、モータが、ロータの内部に永久磁石が埋め込まれた埋込磁石型モータの場合、非線形領域に拡張された、電機子鎖交磁束ベクトル、d軸インダクタンス、および、q軸インダクタンスに基づいて、トルク指令を収束させるように回帰演算するとともに、回帰演算されたトルク指令に基づいてq軸電流指令およびd軸電流指令を演算するように構成されている。 In the motor control device provided with the above-mentioned non-linearization processing part, preferably, the non-linearization processing part is expanded to the non-linear region in the case of a surface magnet type motor where the motor is a permanent magnet provided on the surface of the rotor. An armature linkage, which is calculated based on an armature linkage flux vector, and in the case of an embedded magnet type motor in which a motor is a permanent magnet embedded in a rotor, in a nonlinear region. Based on the magnetic flux vector, the d-axis inductance, and the q-axis inductance, the torque command is regressed to converge, and the q-axis current command and d-axis current command are computed based on the regressed torque command. Is configured.
このように構成すれば、表面磁石型モータでは、q軸電流指令がパラメータのうちの電機子鎖交磁束ベクトルのみに基づいて求められるので、非線形領域に拡張された電機子鎖交磁束ベクトルに基づいて、容易に、非線形領域に拡張されたq軸電流指令を演算することができる。一方、埋込磁石型モータでは、q軸電流指令およびd軸電流指令(トルク指令)を演算するために、複数のパラメータ(電機子鎖交磁束ベクトル、d軸インダクタンスおよびq軸インダクタンス)を用いる必要があるため(つまり、変数が複数であるため)、q軸電流指令およびd軸電流指令を演算するためのトルク指令の演算が比較的困難である。そこで、q軸電流指令およびd軸電流指令を求めるために用いられるトルク指令を、トルク指令を収束させるように回帰演算することによって、演算のための負荷を軽減しながら、比較的精度よくトルク指令(q軸電流指令およびd軸電流指令)を演算することができる。 According to this structure, in the surface magnet type motor, the q-axis current command can be obtained based on only the armature linkage flux vector of the parameters, and therefore, based on the armature linkage flux vector expanded in the nonlinear region. Thus, the q-axis current command expanded into the non-linear region can be easily calculated. On the other hand, in the embedded magnet motor, it is necessary to use a plurality of parameters (armature linkage flux vector, d-axis inductance and q-axis inductance) to calculate q-axis current command and d-axis current command (torque command) (Ie, because there are multiple variables), it is relatively difficult to calculate the torque command for calculating the q-axis current command and the d-axis current command. Therefore, the torque command used to obtain the q-axis current command and the d-axis current command is regressed so as to make the torque command converge, thereby reducing the load for the computation and relatively accurately performing the torque command. (Q-axis current command and d-axis current command) can be calculated.
なお、本出願では、上記一の局面によるモータ制御装置とは別に、以下のような他の構成も考えられる。 In the present application, in addition to the motor control device according to the above-described one aspect, the following other configurations are also conceivable.
(付記項)
上記一の局面によるモータ制御装置において、好ましくは、電機子抵抗をRaとし、d軸インダクタンスをLdとし、q軸インダクタンスLqとし、角速度をωとして、決定部は、モータが停止しない条件で制御されている場合でかつ、Ra2<<ω2×Ld×Lqを満たす場合、第1の方法によりパラメータを決定し、それ以外の場合、第3の方法によりパラメータを決定し、モータが停止する条件で制御されている場合でかつ、Ra2<<ω2×Ld×Lqを満たす場合、第1の方法によりパラメータを決定し、それ以外の場合、第2の方法によりパラメータを決定するように構成されている。
(Additional clause)
In the motor control device according to the above aspect, preferably, the determination unit is controlled under the condition that the motor does not stop, where the armature resistance is Ra, the d-axis inductance is Ld, the q-axis inductance Lq, and the angular velocity is ω. And the parameter is determined by the first method if Ra 2 << ω 2 × Ld × Lq is satisfied, otherwise the parameter is determined by the third method and the condition under which the motor stops And the parameter is determined by the first method if Ra 2 << ω 2 × Ld × Lq is satisfied, and otherwise the parameter is determined by the second method. It is done.
ここで、電流偏差に基づく第1の方法では、電機子抵抗が比較的大きくなる場合に、誤差が大きくなることが本願発明者によるシミュレーションにより確認されている。そこで、電機子抵抗が比較的大きくなる場合(Ra2<<ω2×Ld×Lq)、第2の方法または第3の方法を用いることによって、モータの駆動を制御するパラメータを適切に決定することができる。また、電圧指令方程式に基づく第2の方法では、モータが停止しない場合、モータの逆起電力が電圧指令値に影響を及ぼすため、適切にパラメータを決定することができない。そこで、モータが停止しない条件で制御されている場合、第3の方法を用いることによって、確実にパラメータを決定することができる。 Here, in the first method based on the current deviation, it has been confirmed by a simulation by the inventor of the present invention that the error becomes large when the armature resistance becomes relatively large. Therefore, when the armature resistance becomes relatively large (Ra 2 << ω 2 × Ld × Lq), the parameters for controlling the drive of the motor are appropriately determined by using the second method or the third method. be able to. Moreover, in the second method based on the voltage command equation, when the motor does not stop, the back electromotive force of the motor affects the voltage command value, so that the parameter can not be determined appropriately. Therefore, when the control is performed under the condition that the motor does not stop, the parameter can be determined with certainty by using the third method.
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 based on the drawings.
[本実施形態]
(モータ制御装置の構造)
図1〜図12を参照して、本実施形態によるモータ制御装置100の構成について説明する。なお、以下の説明において、「ref」は、指令を意味し、「idn」は、非線形領域に拡張されていることを意味している。
[This embodiment]
(Structure of motor control device)
The configuration of the
(モータ制御装置の構成)
図1に示すように、モータ制御装置100は、トルク指令Trefに基づいて設定されたd軸電流指令idrefおよびq軸電流指令iqrefにより、永久磁石(図示せず)が設けられるモータ200の駆動を制御するように構成されている。以下、具体的に説明する。
(Configuration of motor control device)
As shown in FIG. 1, the
モータ200には、複数の永久磁石が設けられている。また、モータ200は、ロータ(図示せず)に永久磁石が埋め込まれたIPMモータ(Interior Permanent Magnet Motor)、または、ロータの表面に永久磁石が配置されたSPMモータ(Surface Permanent Magnet Motor)からなる。また、モータ200には、モータ200の電気角θを検出する電気角センサ201が設けられている。
The
モータ制御装置100は、トルク/電流変換部1を備えている。トルク/電流変換部1には、電力管理制御部2を介して、トルク指令Trefが入力される。また、トルク/電流変換部1には、角速度算出部3によって算出されたモータ200の角速度ωが入力される。そして、トルク/電流変換部1は、トルク指令Trefおよびモータ200の角速度ωに基づいて、d軸電流指令idrefidnとq軸電流指令iqrefidnとを算出する。
The
また、モータ制御装置100は、電流電圧変換部4を備えている。電流電圧変換部4には、トルク/電流変換部1により算出されたd軸電流指令idrefidnおよびq軸電流指令iqrefidnを、それぞれ、d軸電圧指令vdrefおよびq軸電圧指令vqrefに変換する。
Further, the
具体的には、電流電圧変換部4には、3相/2相変換部13からのd軸電流idおよびq軸電流iqが入力される。そして、電流電圧変換部4では、d軸電圧指令vdrefとd軸電流idとの差分、q軸電流指令iqrefidnとq軸電流iqとの差分が、それぞれ、積分される。なお、d軸電圧指令vdrefとd軸電流idとの差分、q軸電流指令iqrefidnとq軸電流iqとの差分は、それぞれ、ゲイン(後述する、ki、kp)が乗算された状態で積分される。
Specifically, the d-axis current id and the q-axis current iq from the three-phase / two-
また、モータ制御装置100は、制限部5を備えている。制限部5は、電流電圧変換部4から出力されるd軸電圧指令vdrefおよびq軸電圧指令vqrefの増大を制限するように構成されている。たとえば、d軸電圧指令vdref(q軸電圧指令vqref)が、所定のしきい値以下の場合には、d軸電圧指令vdref(q軸電圧指令vqref)は、そのままの値で制限部5から出力される。一方、d軸電圧指令vdref(q軸電圧指令vqref)が、リミッタvdlim(vqlim)よりも大きい場合には、d軸電圧指令vdref(q軸電圧指令vqref)は、リミッタvdlim(vqlim)の値(ある一定の値)に変換されて出力される。
Further, the
また、モータ制御装置100は、2相/3相変換部6を備えている。2相/3相変換部6は、制限部5から出力されるd軸電圧指令vdref(q軸電圧指令vqref)を、逆パーク変換および逆クラーク変換することにより、3相の電圧値に応じた電圧vu、vvおよびvwを出力するように構成されている。
Further, the
また、モータ制御装置100は、変調部7を備えている。変調部7は、2相/3相変換部6から入力される電圧vu、vvおよびvwに対して、包絡線中心シフト変調を行う。具体的には、変調部7は、電圧vu、vvおよびvwの値を互いに比較して、電圧vu、vvおよびvwの中間値の1/2を補正値とする。そして、変調部7は、電圧vu、vvおよびvwから、補正値を減算し、減算された値を出力するように構成されている。
Further, the
また、モータ制御装置100は、PWM出力部8を備えている。PWM出力部8は、変調部7から出力された信号(電圧vu、vvおよびvwから補正値が減算された信号)に基づいて、駆動部9に含まれる互いにブリッジ接続された複数のスイッチング素子(図示せず)を駆動するためのPWM信号pwmu、pwmvおよびpwmwを出力する。
The
また、モータ制御装置100は、駆動部9を備えている。駆動部9は、PWM信号pwmu、pwmvおよびpwmwに基づいて、複数のスイッチング素子を駆動することにより、モータ200に3相の電圧vu、vvおよびvwを印加する。これにより、モータ200は、印加された電圧vu、vvおよびvwの周期に応じた速度により回転する。
The
また、モータ制御装置100は、電流制限部10を備えている。電流制限部10は、モータ200の制御(ベクトル制御)に用いられる電流を制限するように構成されている。すなわち、電流制限部10は、モータ200のベクトル制御において、電流制限(Iam、Iame)よりも大きな電流が流れないように電流を制限するように構成されている。
Further, the
また、モータ制御装置100は、遅れ補償部11を備えている。遅れ補償部11は、モータ200の回転の遅れを補償するように構成されている。一般にモータ200の回転は、ソフトウェアの演算処理やモータ200の応答の遅れ等、複数の要因によって遅れる。そして、遅れ補償部11は、上記の複数の要因を考慮した遅れ時間と、角速度算出部3によって算出された角速度ωに基づいて、遅れ角を算出する。そして、算出された遅れ角を、電気角センサ201によって検出された電気角θ(レゾルバの信号に基づいて電気角算出部12により算出された電気角θ)に加算して、加算した値θcを、2相/3相変換部6に入力する。
Further, the
遅れ補償部11は、後述する3相/2相変換部13に対して遅れ補償は行わずに、2相/3相変換部6に対して遅れ補償を行うように構成されている。すなわち、遅れ補償は、2相/3相変換部6のみで行い、弱め磁束制御の影響を含む電流が入力される3相/2相変換部13では行われない。
The
また、モータ制御装置100は、3相/2相変換部13を備えている。3相/2相変換部13は、モータ200の各相の励磁電流Iu、IvおよびIwを、クラーク変換およびパーク変換することにより、q軸電流iqおよびd軸電流idを算出する。
The
また、モータ制御装置100は、非干渉制御部14を備えている。非干渉制御部14は、角速度算出部3から入力される角速度ωと、3相/2相変換部13から出力されるq軸電流iqおよびd軸電流idに対して、所定の演算(iqとidとの干渉に関する演算)を行い、補正値vd1およびvq1を制限部5に出力する。
Further, the
また、モータ制御装置100は、モータ200の駆動を制御するパラメータである、d軸インダクタンスLd、q軸インダクタンスLq、電機子抵抗Ra、および、電機子鎖交磁束ベクトルψa(トルク定数Kt)を決定(同定)する決定部15を備えている。なお、決定部15によるパラメータの決定方法については、後述する。
Further, the
また、本実施形態では、モータ制御装置100は、決定部15に決定された、電機子鎖交磁束ベクトルψa、d軸インダクタンスLd、および、q軸インダクタンスLqを、磁束の変化が非線形である非線形領域に拡張する非線形化処理部16を備えている。そして、トルク/電流変換部1は、非線形化処理部16により非線形領域まで拡張された、電機子鎖交磁束ベクトルψa、d軸インダクタンスLd、および、q軸インダクタンスLqに基づいて、d軸電流指令idrefidnおよびq軸電流指令iqrefidnを算出するように構成されている。なお、非線形領域への拡張の詳細については、後述する。
Further, in the present embodiment, the
図2を参照して、線形領域および非線形領域について説明する。図2に示すように、q軸電流(横軸)の増加に伴って、トルク(縦軸)が増加する。ここで、q軸電流がiqsatよりも小さい場合、トルクは、q軸電流の増加に伴って略線形に(略直線状に)増加する。一方、q軸電流がiqsat以上の場合、トルクは、q軸電流の増加に伴って非線形に増加する。具体的には、トルクの増加量がq軸電流の増加に伴って徐々に小さくなる。すなわち、磁束の変化は、q軸電流の増加に伴って線形に増加した後、非線形に増加する。なお、この明細書では、q軸電流がiqsatよりも小さい領域を、線形領域と呼び、q軸電流がiqsat以上の領域を、非線形領域と呼ぶ。なお、図2では、q軸電流とトルクとの関係が示されているが、d軸電流とトルクとの関係も、図2と同様である。 The linear region and the non-linear region will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the torque (vertical axis) increases as the q-axis current (horizontal axis) increases. Here, when the q-axis current is smaller than iq sat , the torque increases substantially linearly (substantially linearly) as the q-axis current increases. On the other hand, when the q-axis current is iq sat or more, the torque increases nonlinearly with the increase of the q-axis current. Specifically, the amount of increase in torque gradually decreases as the q-axis current increases. That is, the change in magnetic flux increases linearly with an increase in q-axis current and then increases nonlinearly. In this specification, a region where the q-axis current is smaller than iq sat is referred to as a linear region, and a region where the q-axis current is equal to or greater than iq sat is referred to as a non-linear region. Although FIG. 2 shows the relationship between the q-axis current and the torque, the relationship between the d-axis current and the torque is also the same as in FIG.
(パラメータの決定方法)
モータ200を駆動するためのパラメータ(所望のトルクを出力するためのパラメータ)である、Ra、ψa、LdおよびLqは、モータ200の状態(温度など)によって変化する。ここで、パラメータの決定方法(同定方法)として、電流偏差に基づく第1の方法、電圧指令方程式に基づく第2の方法、および、コイルの温度推定値に基づく第3の方法がある。以下、具体的に説明する。
(How to determine the parameter)
The parameters Ra for driving the motor 200 (parameters for outputting a desired torque), Ra, ψa, Ld and Lq change according to the state of the motor 200 (such as temperature). Here, as a method of determining parameters (identification method), there are a first method based on current deviation, a second method based on a voltage command equation, and a third method based on an estimated temperature value of a coil. The details will be described below.
まず、永久磁石型同期電動機(モータ200)の電圧方程式は、下記の式(1)および(2)により表される。
また、永久磁石型同期電動機(モータ200)の電圧指令方程式は、下記の式(3)および(4)により表される。
そして、上記の電圧方程式および電圧指令方程式を用いて、電流指令(idref、iqref)について解くと、下記の式(5)が得られる。なお、Ktとψaとは、ψa=Kt/Pn(Pnは対極数)の関係を有する。
ここで、本実施形態では、決定部15は、電流偏差に基づく第1の方法、電圧指令方程式に基づく第2の方法、および、コイルの温度推定値に基づく第3の方法を切り替えることにより、Ra、ψa、LdおよびLqを決定するように構成されている。また、決定部15は、モータ200の起動時に、Ra、LdおよびLqを決定するとともに、モータ200の駆動中に、Ra、ψa、LdおよびLqを決定するように構成されている。以下に、第1の方法、第2の方法および第3の方法について説明する。なお、モータ200の起動時(初期学習)においては、Ra、LdおよびLqが決定される。ψaは、モータ200の駆動中でないと決定できないからである。一方、モータ200の駆動中(常時学習)においては、Ra、ψa、LdおよびLqの全てが決定される。
Here, in the present embodiment, the
(初期学習)
モータ200の起動時のパラメータの決定方法(初期学習)について説明する。初期学習は、1回のみ行われる。また、初期学習は、ω=0の状態で行われる。SPMモータの場合、Raの決定は、d軸に直流電流が流される状態で行われる。また。IPMモータの場合、Raの決定は、モータが動作しない(0トルク曲線など)一定のトルクを出力するようにd軸およびq軸に直流電流が流される状態で行われる。また、初期学習では、Raを決定した後に、LdおよびLqが決定される。
(Early learning)
A method of determining parameters (initial learning) when starting the
〈第1の方法によるRa〉
第1の方法では、Raは、下記の式(6)および(7)から求められる。下記の式(6)および(7)は、電流偏差(Δiqref、Δidref)が、Raの偏差に比例していることを表している。
In the first method, Ra is obtained from the following equations (6) and (7). The following equations (6) and (7) indicate that the current deviation (Δiqref, Δidref) is proportional to the deviation of Ra.
ここで、本実施形態では、決定部15は、モータ200に複数回(たとえば、2回)電流を流した際の電流の変化量に対する電圧の変化量に基づいて電機子抵抗Raを決定するように構成されている。なお、変化量に基づくRaの決定についての詳細は、後述する。
Here, in the present embodiment, the
〈第2の方法によるRa〉
上記の電圧指令方程式において、微分演算子(p)の項を0とすると下記の式(8)および(9)が得られる。
Assuming that the term of the differential operator (p) in the above voltage command equation is 0, the following equations (8) and (9) are obtained.
ここで、本実施形態では、下記の式(12)および(13)に示すように、決定部15は、モータ200に複数回(たとえば、2回)電流を流した際の電流の変化量に対する電圧の変化量に基づいてRaを決定するように構成されている。
〈第3の方法によるRa〉
第3の方法では、Raは、下記の式(14)から求められる。
In the third method, Ra is obtained from the following equation (14).
〈第1の方法によるLd、Lq〉
第1の方法では、Ld、Lqは、下記の式(15)および(16)から求められる。下記の式(15)および(16)は、電流偏差(Δiqref、Δidref)が、LdおよびLqの偏差に比例していることを表している。
In the first method, Ld and Lq are obtained from the following equations (15) and (16). The following equations (15) and (16) indicate that the current deviation (Δiqref, Δidref) is proportional to the deviation of Ld and Lq.
〈第2の方法によるLd、Lq〉
第2の方法では、Ld、Lqは、上記の電圧方程式においてω=0およびpの項=0として、Raの決定後に、下記の式(17)および(18)から求められる。
In the second method, Ld and Lq are obtained from the following equations (17) and (18) after the determination of Ra, with ω = 0 and the p = 0 in the above voltage equation.
〈第3の方法によるLdおよびLq〉
第3の方法では、第2の方法と同様にLdおよびLqが決定される。
<Ld and Lq by Third Method>
In the third method, Ld and Lq are determined as in the second method.
(常時学習)
次に、モータ200の駆動時(駆動後)のパラメータの決定方法(常時学習)について説明する。常時学習は、磁束の変化が線形である線形領域において行われる。
(Always learning)
Next, a method of determining (always learning) parameters when the
〈第1の方法によるRa〉
上記の初期学習における第1の方法と同様にRaが決定される。
<Ra according to the first method>
Ra is determined in the same manner as the first method in the above-mentioned initial learning.
〈第2の方法によるRa〉
上記の初期学習における第2の方法と同様にRaが決定される。
<Ra by the second method>
Ra is determined in the same manner as the second method in the above-mentioned initial learning.
〈第3の方法によるRa〉
上記の初期学習における第2の方法と同様にRaが決定される。
<Ra by the third method>
Ra is determined in the same manner as the second method in the above-mentioned initial learning.
〈第1の方法によるψa〉
第1の方法では、ψaは、下記の式(19)から求められる。下記の式(19)は、電流偏差(Δiqref)に基づいてψa^が決定されることを表している。
In the first method, ψa is obtained from the following equation (19). The following equation (19) represents that ψa ^ is determined based on the current deviation (Δiqref).
〈第2の方法によるψa〉
第2の方法では、ψaは、上記の電圧方程式においてω=0およびpの項=0として、下記の式(20)から求められる。
In the second method, ψa is obtained from the following equation (20) with ω = 0 and the p = 0 in the above voltage equation.
〈第3の方法によるψa〉
第3の方法では、第2の方法と同様にψaが決定される。
Ψa by the third method
In the third method, ψa is determined as in the second method.
〈第1の方法によるLd、Lq〉
上記の初期学習における第1の方法と同様に、Ld、Lqが決定される。
<Ld, Lq by the first method>
Ld and Lq are determined as in the first method in the initial learning described above.
〈第2の方法によるLd、Lq〉
第2の方法では、Ld、Lqは、上記の電圧方程式においてpの項=0として、下記の式(21)および(22)から求められる。
In the second method, Ld and Lq are obtained from the following equations (21) and (22), assuming that the term of p = 0 in the above voltage equation.
ここで、本実施形態では、決定部15は、モータ200に複数回(たとえば、2回)電流を流した際の、電流(id、iq)の変化量に対する電圧指令値(vqref、vdref)の変化量に基づいてLdおよびLqを決定するように構成されている。具体的には、上記の式(21)および(22)は、それぞれ、下記の式(23)および(24)のように変形される。
〈第3の方法によるLd、Lq〉
第3の方法では、第2の方法と同様にLd、Lqが決定される。
<Ld, Lq by the third method>
In the third method, Ld and Lq are determined as in the second method.
(パラメータの決定方法の切り替え)
ここで、本実施形態では、決定部15は、電流偏差に基づく第1の方法、電圧指令方程式に基づく第2の方法、および、コイルの温度推定値に基づく第3の方法を切り替えることにより、Ra、ψa、Ld、および、Lqを決定するように構成されている。具体的には、図7に示すように、決定部15は、モータ200が停止しない条件で制御されている場合でかつ、Ra2<<ω2×Ld×Lqを満たす場合、第1の方法によりパラメータを決定し、それ以外の場合、第3の方法によりパラメータを決定する。また、モータ200が停止する条件で制御されている場合でかつ、Ra2<<ω2×Ld×Lqを満たす場合、第1の方法によりパラメータを決定し、それ以外の場合、第2の方法によりパラメータを決定するように構成されている。
(Switching of parameter determination method)
Here, in the present embodiment, the
なお、モータ200が停止しない場合、モータ200の逆起電力が電圧指令値に影響を及ぼすため、Ra^の式に電圧指令値が含まれる第2の方法では、適切にパラメータを決定することができない。そこで、第3の方法によりパラメータ(Ra^)が決定される。
If the
(誤差の検討のためのシミュレーション)
ここで、上記の電流指令の式(5)に基づいて、誤差の検討のためのシミュレーションを行った。その結果、Raが小さいほど(Ld、Lqが大きいほど、ωが大きいほど)、他のパラメータ(ψa、Ld、Lq)が精度よく(誤差が少なく)求められることが確認された。そこで、Ra2<<ω2×Ld×Lqを満たす場合、第1の方法によりパラメータを決定し、それ以外の場合、第2の方法または第3の方法によりパラメータを決定する。
(Simulation for examination of error)
Here, based on the above current command equation (5), a simulation was conducted to study the error. As a result, it was confirmed that the other parameters (ψa, Ld, Lq) can be determined with high accuracy (smaller errors) as Ra is smaller (Ld, Lq are larger, ω is larger). Therefore, when Ra 2 << ω 2 × Ld × Lq is satisfied, the parameters are determined by the first method, and in other cases, the parameters are determined by the second method or the third method.
(パラメータの決定の順番)
パラメータの決定の順番について説明する。本実施形態では、決定部15は、磁束の変化が線形である線形領域において、Ra、ψa、LdおよびLqを決定する。
(Order of determination of parameters)
The order of determining the parameters will be described. In the present embodiment, the
ここで、本実施形態では、決定部15は、モータ200の駆動中において、Raを決定した後、ψaを決定し、その後、LdおよびLqを決定するように構成されている。なお、パラメータの決定の順番は、第1の方法、第2の方法および第3の方法のいずれにおいても同様である。
Here, in the present embodiment, the
具体的には、図8に示すように、ステップS1において、Raを決定するための条件が成立したか否かが判断される。Raを決定するための条件は、モータ200の推定温度(t^)と前回の常時学習時の推定温度との差が所定の温度差以上であることと、前回の常時学習時から所定の時間経過していることとのうちのいずれかを満たし、かつ、モータ200が略停止状態(線形領域、定常状態)あることである。なお、モータ200が略停止状態にならない制御が行われている場合、第2の方法ではなく、第3の方法が用いられる。
Specifically, as shown in FIG. 8, in step S1, it is determined whether a condition for determining Ra is satisfied. The condition for determining Ra is that the difference between the estimated temperature (t ^) of the
次に、ステップS1においてRaを決定するための条件が成立した場合、ステップS2に進んで、Raが決定される。なお、ステップS1においてRaを決定するための条件が成立しない場合、ステップS3に進む。 Next, when the condition for determining Ra is satisfied in step S1, the process proceeds to step S2, and Ra is determined. In addition, when the conditions for determining Ra in step S1 are not satisfied, it progresses to step S3.
次に、ステップS3において、ψaを決定するための条件が成立したか否かが判断される。ψaを決定するための条件は、Raが決定後であることと、LdおよびLqが初期学習において決定されていないこととのうちのいずれかを満たし、かつ、モータ200が定常状態(線形領域)であることである。
Next, in step S3, it is determined whether a condition for determining ψa is satisfied. The conditions for determining ψa satisfy either Ra after determination or Ld and Lq not determined in the initial learning, and
次に、ステップS3においてψaを決定するための条件が成立した場合、ステップS4に進んで、ψaが決定される。なお、ステップS3においてψaを決定するための条件が成立しない場合、ステップS5に進む。 Next, when the condition for determining ψa is established in step S3, the process proceeds to step S4, and ψa is determined. If the condition for determining ψa is not satisfied in step S3, the process proceeds to step S5.
次に、ステップS5において、Ld、Lqを決定するための条件が成立したか否かが判断される。LdおよびLqを決定するための条件は、ψaが決定後であることと、かつ、モータ200が定常状態(線形領域)であることである。
Next, in step S5, it is determined whether conditions for determining Ld and Lq have been established. The conditions for determining Ld and Lq are that ψa has been determined and that the
次に、ステップS5においてLd、Lqを決定するための条件が成立した場合、ステップS6に進んで、Ld、Lqが決定される。その後、ステップS1に戻る。また、ステップS5においてLd、Lqを決定するための条件が成立しない場合、ステップS1に戻る。なお、SPMモータでは、Lq=Ldであるので、Lqのみ決定される。 Next, when the conditions for determining Ld and Lq are satisfied in step S5, the process proceeds to step S6, and Ld and Lq are determined. Thereafter, the process returns to step S1. When the conditions for determining Ld and Lq are not satisfied in step S5, the process returns to step S1. In the SPM motor, since Lq = Ld, only Lq is determined.
(パラメータの非線形領域への拡張)
次に、パラメータ(ψa、Ld、Lq)を、磁束の変化が非線形である非線形領域に拡張する方法について説明する。なお、パラメータ(ψa、Ld、Lq)の非線形領域への拡張は、非線形化処理部16によって行われる。また、Raは線形領域において決定されたものが用いられる。
(Expansion of parameters into nonlinear region)
Next, a method of expanding the parameters (ψa, Ld, Lq) to a non-linear region in which the change of magnetic flux is non-linear will be described. The extension of the parameters (ψa, Ld, Lq) to the non-linear region is performed by the
ここで、本実施形態では、図9に示すように、非線形化処理部16は、電流値に対するψaの変化を表すマップと、d軸電流の大きさに対して電機子鎖交磁束ベクトルを補正するd軸補正係数と、決定部15により決定されたψaに基づくマップの補正係数とに基づいて、ψaを非線形領域に拡張するように構成されている。具体的には、図9の左側に示される電流値(|iqact|)に対するψaの変化を表すψa−iqマップが準備される。このマップは、予め、有限要素法(FEM:Finite Element Method)などを用いて算出されたものである。また、ψajmagは、FEMにより算出されたψaを意味している。また、ψa−iqマップにおいて、ψajmagが一定の部分が線形領域に対応し、ψajmagが|iqact|の増加に伴って減少している部分が非線形領域に対応する。そして、ψa−iqマップから、iqactの絶対値(|iqact|)に対応するψaが読み出される。なお、iqactとして、q軸電流指令が用いられる。
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 9, the
次に、読み出された、ある|iqact|に対応するψaに、d軸補正係数が積算される。d軸補正係数は、idactが大きい領域で、強め磁束となり、小さい領域で、弱め磁束になる。また、d軸補正係数は、それ以外の領域では、「1」(一定値)である。なお、d軸補正係数は、FEMにより予め算出されている。 Next, the d-axis correction coefficient is integrated to ψa corresponding to the read | iqact |. The d-axis correction coefficient is a strong magnetic flux in a region where idact is large, and a weak magnetic flux in a small region. Further, the d-axis correction coefficient is “1” (constant value) in the other areas. The d-axis correction coefficient is calculated in advance by FEM.
次に、d軸補正係数が積算されたψaが、決定部15により決定されたψaに基づくマップの補正係数(比例補正係数)により補正される。つまり、ψa−iqマップは、予めFEMにより算出されたものであるので、決定部15により決定されたψa^が設計値と異なる場合、ψa−iqマップが決定部15により決定されたψa^に対応しない。そこで、d軸補正係数が積算されたψaに対して、比例補正係数(ψa^/ψajmag)を乗算して、ψa^idnが求められる。すなわち、ψa−iqマップを、比例補正係数(ψa^/ψajmag)により比例補正する。なお、この比例補正は、ψa−iqマップを上下させることに対応する。そして、ψa^idnから、Kt^idn(=Pn×ψa^idn)が演算される。
Next, ψa obtained by integrating the d-axis correction coefficient is corrected by the correction coefficient (proportional correction coefficient) of the map based on ψa determined by the
同様に、本実施形態では、図10に示すように、非線形化処理部16は、電流値に対するLdの変化を表すマップと、q軸とd軸との干渉を補正する軸間補正係数と、決定部15により決定されたLdに基づくマップの補正係数(比例補正係数)とに基づいて、Ldを非線形領域に拡張するように構成されている。具体的には、図10の左側に示される電流値(|idact+id0|)に対するLdの変化を表すLd−iqマップから、idactの絶対値(|idact+id0|)に対応するLdが読み出される。なお、id0は、idのオフセット量である。また、idactとして、d軸電流指令が用いられる。次に、読み出された、ある|idact+id0|に対応するLdに、軸間補正係数が積算される。次に、軸間補正係数が積算されたLdに、決定部15により決定されたLdに基づくマップの比例補正係数(Ld^/Ldjmag)を乗算して、Ld^idnが求められる。なお、軸間補正係数は、予めFEMにより算出されたものであり、|iqact|の増加とともに、一定の値から減少に転じ、その後、一定の値となる。
Similarly, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, the
同様に、本実施形態では、図11に示すように、非線形化処理部16は、電流値に対するLqの変化を表すマップと、q軸とd軸との干渉を補正する軸間補正係数と、決定部15により決定されたLqに基づくマップの補正係数(比例補正係数)とに基づいて、Lqを非線形領域に拡張するように構成されている。具体的には、図11の左側に示される電流値(|iqact|)に対するLqの変化を表すLq−iqマップから、|iqact|に対応するLqが読み出される。次に、読み出された、ある|iqact|に対応するLqに、軸間補正係数が積算される。次に、軸間補正係数が積算されたLqに、決定部15により決定されたLdに基づいた比例補正係数(Lq^/Lqjmag)を乗算して、Lq^idnが求められる。なお、軸間補正係数は、予めFEMにより算出されたものであり、|idact+id0|の増加とともに、一定の値から減少に転じ、その後、一定の値となる。
Similarly, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, the
(ゲインの調整)
次に、電流電圧変換部4におけるゲインの調整について説明する。電流電圧変換部4は、PI制御を行うように構成されている。また、ゲインは、比例要素のフィードバックゲイン(以下、kpという)と、積分要素のフィードバックゲイン(以下、kiという)とを含む。
(Gain adjustment)
Next, adjustment of the gain in the current-voltage conversion unit 4 will be described. The current-voltage conversion unit 4 is configured to perform PI control. Further, the gain includes a feedback gain of a proportional component (hereinafter referred to as kp) and a feedback gain of an integral component (hereinafter referred to as ki).
非線形化処理部16は、非線形領域に拡張されたd軸インダクタンス(Ld^idn)およびq軸インダクタンス(Lq^idn)に基づいて、電流電圧変換部4におけるゲインkpおよびkiを調整するように構成されている。具体的には、下記の式(25)および(26)に基づいて、ゲインkpおよびkiが調整される。
(電流指令)
次に、電流指令ついて説明する。
(Current command)
Next, the current command will be described.
〈SPMモータ〉
ここで、本実施形態では、非線形化処理部16は、モータ200が、SPMモータの場合、非線形領域に拡張されたψaに基づいて、非線形領域に拡張されたq軸電流指令iqrefidnを演算する。具体的には、SPMモータでは、下記の式(27)に基づいて、iqrefidnが演算される。なお、iqrefidnは、トルク/電流変換部1により演算される。
Here, in the present embodiment, when the
〈IPMモータ〉
また、本実施形態では、モータ200が、IPMモータの場合、非線形領域に拡張された、Ra、ψa、LdおよびLqに基づいて、トルク指令を収束させるように回帰演算するとともに、回帰演算されたトルク指令に基づいてq軸電流指令iqrefidnおよびd軸電流指令idrefidnを演算するように構成されている。
<IPM motor>
Further, in the present embodiment, when the
具体的には、図12に示すように、ステップS11において、電力管理制御部2を介して、トルク/電流変換部1に、トルク指令Trefが入力される。
Specifically, as shown in FIG. 12, in step S11, the torque command Tref is input to the torque /
次に、ステップS12において、現状のidrefおよびiqrefから、Ld^idn、Lq^idnおよびψa^idnを演算する。なお、Ld^idn、Lq^idnおよびψa^idnは、上記のように、マップ、d軸補正係数(軸間補正係数)および比例補正係数から演算される。そして、下記の式(28)に基づいて、iqrefidnj(j番目の非線形領域に拡張されたq軸電流指令iqrefidn)が演算される。
次に、ステップS13において、現状のidrefおよびiqrefidnj(ステップS12において演算された値)から、Ld^idn、Lq^idnおよびψa^idnを演算する。なお、Ld^idn、Lq^idnおよびψa^idnは、上記のように、マップ、d軸補正係数(軸間補正係数)および比例補正係数から演算される。そして、下記の式(29)に基づいて、idrefidnj(j番目の非線形領域に拡張されたd軸電流指令idrefidn)が演算される。
次に、ステップS14において、演算されたidrefidnjおよびiqrefidnjから、Ld^idn、Lq^idnおよびψa^idnを求める。なお、Ld^idn、Lq^idnおよびψa^idnは、上記のように、マップ、d軸補正係数(軸間補正係数)および比例補正係数から演算される。そして、上記の式(28)に基づいて、Trefidnj(j番目の非線形領域に拡張されたトルク指令Tref)が演算される。 Next, in step S14, Ld ^ idn, Lq ^ idn and ψa ^ idn are obtained from the calculated idrefidnj and iqrefidnj. Ld ^ idn, Lq ^ idn and ψa ^ idn are calculated from the map, the d-axis correction coefficient (inter-axis correction coefficient) and the proportional correction coefficient as described above. Then, Trefidnj (torque command Tref expanded to the j-th non-linear region) is calculated based on the above equation (28).
次に、ステップS15において、TrefとTrefidnjとの差分(εtrefj)が演算される。 Next, in step S15, the difference (εtrefj) between Tref and Trefidnj is calculated.
次に、ステップS16において、|εtrefj|が、所定のしきい値(Kεtref)以下か否かが判断される。Yesの場合、ステップS17に進んで、現状のidrefidnjおよびiqrefidnjが出力される。Noの場合、ステップS18に進む。 Next, in step S16, it is determined whether or not | εtrefj | is less than or equal to a predetermined threshold value (Kεtref). In the case of Yes, the process proceeds to step S17, and the current idrefidnj and iqrefidnj are output. In the case of No, the process proceeds to step S18.
次に、ステップS18において、iqrefidnjを、比εtrefj/(Tref+Kε)により比例補正する。 Next, in step S18, iqrefidnj is proportionally corrected by the ratio εtrefj / (Tref + Kε).
次に、ステップS19において、jに、1が加算される(j=j+1)。そして、ステップS20において、1を加算後のjが、回帰演算の回数の上限値に達しているか否かが判断される。Noの場合、ステップS12に戻る。Yesの場合、ステップS21に進む。 Next, in step S19, 1 is added to j (j = j + 1). Then, in step S20, it is determined whether j after adding 1 has reached the upper limit value of the number of times of the regression operation. If No, the process returns to step S12. In the case of Yes, the process proceeds to step S21.
次に、ステップS21において、|εtrefj|が、所定のしきい値(|Kεtref1|)以下か否かが判断される。なお、Kεtref1は、Kεtref1>Kεtrefの関係を有する。Yesの場合、ステップS22に進んで、現状のidrefidnjおよびiqrefidnjが出力される。Noの場合、ステップS23に進んで、j=0の場合(回帰演算が行われる以前)の、idref0およびiqref0が出力される。 Next, in step S21, it is determined whether or not | εtrefj | is less than or equal to a predetermined threshold (| Kεtref1 |). Kεtref1 has a relationship of Kεtref1> Kεtref. In the case of Yes, the process proceeds to step S22, and the current idrefidnj and iqrefidnj are output. In the case of No, the process proceeds to step S23, and idref0 and iqref0 in the case of j = 0 (before the regression operation is performed) are output.
(本実施形態の効果)
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of this embodiment)
In the present embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態では、上記のように、決定部15は、電流偏差に基づく第1の方法、電圧指令方程式に基づく第2の方法、および、コイルの温度推定値に基づく第3の方法を切り替えることにより、Ra、ψa、Ld、および、Lqを決定するように構成されている。これにより、たとえば、第1の方法、第2の方法または第3の方法のいずれかの方法によりパラメータ(Ra、ψa、Ld、および、Lq)を決定している場合において、電流指令と実際にモータ200に出力されている電流値との誤差が大きくなった際に、他の方法に切り替えることができる。これにより、モータ200の駆動を制御するパラメータを適切に決定することができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、モータ200の起動時とモータ200の駆動中との両方において、モータ200の駆動を制御するパラメータを適切に決定することができる。
Further, in the present embodiment, the parameters for controlling the drive of the
また、ψaは、Raを含む関数により表される場合がある。また、LdおよびLqは、Raおよびψaを含む関数により表される場合がある。そこで、上記のように、Raを決定した後、ψaを決定し、その後、LdおよびLqを決定することによって、容易に、全てのパラメータ(Ra、ψa、LdおよびLq)を決定することができる。 Also, ψa may be represented by a function including Ra. Also, Ld and Lq may be represented by a function including Ra and ψa. Therefore, as described above, after determining Ra, it is possible to easily determine all parameters (Ra, ψa, Ld and Lq) by determining ψa and then determining Ld and Lq. .
また、本実施形態では、パラメータ(Ra、ψa、Ld、および、Lq)にオフセットが付加されている場合に、変化量を求める際の差分により、オフセットを除去(補正)することができる。 Further, in the present embodiment, when an offset is added to the parameters (Ra, ψa, Ld, and Lq), the offset can be removed (corrected) by the difference when obtaining the amount of change.
また、本実施形態では、パラメータの決定が比較的困難な非線形領域においてパラメータを決定する場合と異なり、線形領域において決定されたパラメータに基づいて、容易にパラメータを非線形領域に拡張することができる。 Further, in this embodiment, unlike the case of determining the parameter in the non-linear region where the determination of the parameter is relatively difficult, the parameter can be easily extended to the non-linear region based on the parameter determined in the linear region.
また、本実施形態では、マップを用いることによって、計算式によってパラメータを非線形領域に演算しながら拡張する場合と比べて、モータ制御装置100の負荷を軽減することができる。また、d軸電流の大きさに対してψaを補正するd軸補正係数(q軸とd軸との干渉を補正する軸間補正係数)に基づいてパラメータが非線形領域に拡張されているので、d軸電流の影響(q軸とd軸との干渉)が加味された非線形領域に拡張されたパラメータを得ることができる。また、決定部15により決定されたパラメータに基づく比例補正係数に基づいてマップの値が補正されているので、現在(パラメータの決定時)のモータ200の状態に応じて、適切にパラメータを決定することができる。
Further, in the present embodiment, by using the map, the load on the
また、本実施形態では、SPMモータでは、q軸電流指令がパラメータのうちのψaのみに基づいて求められるので、非線形領域に拡張されたψaに基づいて、容易に、非線形領域に拡張されたq軸電流指令(iqrefidn)を演算することができる。一方、埋込磁石型モータでは、q軸電流指令、d軸電流指令(idrefidn)、トルク指令(Ttrfidn)を演算するために、複数のパラメータ(ψa、LdおよびLq)を用いる必要があるため(つまり、変数が複数であるため)、q軸電流指令およびd軸電流指令を演算するためのトルク指令の演算が比較的困難である。そこで、q軸電流指令およびd軸電流指令を求めるために用いられるトルク指令を、トルク指令を収束させるように回帰演算することによって、演算のための負荷を軽減しながら、比較的精度よくトルク指令(q軸電流指令およびd軸電流指令)を演算することができる。 Further, in the present embodiment, in the SPM motor, the q-axis current command is obtained based on only ψa of the parameters, so q is easily expanded to the non-linear region based on ψa expanded to the non-linear region. The axis current command (iqrefidn) can be calculated. On the other hand, in the embedded magnet motor, it is necessary to use a plurality of parameters (ψa, Ld and Lq) to calculate the q-axis current command, d-axis current command (idrefidn) and torque command (Ttrfidn) That is, since there are a plurality of variables), it is relatively difficult to calculate the torque command for calculating the q-axis current command and the d-axis current command. Therefore, the torque command used to obtain the q-axis current command and the d-axis current command is regressed so as to make the torque command converge, thereby reducing the load for the computation and relatively accurately performing the torque command. (Q-axis current command and d-axis current command) can be calculated.
また、Raが比較的大きくなる場合(Ra2<<ω2×Ld×Lq)では、第1の方法では、適切にパラメータを決定することができないので、第2の方法または第3の方法を用いることによって、モータ200の駆動を制御するパラメータを適切に決定することができる。また、電圧指令方程式に基づく第2の方法では、モータ200が停止しない場合、モータ200の逆起電力が電圧指令値に影響を及ぼすため、適切にパラメータを決定することができないので、モータ200が停止しない条件で制御されている場合、第3の方法を用いることによって、確実にパラメータを決定することができる。
In addition, in the case where Ra is relatively large (Ra 2 << ω 2 × Ld × Lq), the first method can not appropriately determine the parameter, so the second method or the third method is used. By using it, parameters for controlling the drive of the
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。 It should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is indicated not by the description of the embodiments described above but by the claims, and further includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the claims.
たとえば、上記実施形態では、モータに複数回電流を流して、電機子抵抗、電機子鎖交磁束ベクトル、d軸インダクタンスおよびq軸インダクタンスを決定する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、モータに電流を1回だけ流して、電機子抵抗、電機子鎖交磁束ベクトル、d軸インダクタンスおよびq軸インダクタンスを決定してもよい。これにより、迅速にパラメータを決定することができる。 For example, in the above embodiment, an example is shown in which the motor is supplied with current a plurality of times to determine armature resistance, armature linkage flux vector, d-axis inductance and q-axis inductance, but the present invention is limited to this. Absent. For example, current may be supplied to the motor only once to determine armature resistance, armature linkage flux vector, d-axis inductance and q-axis inductance. This allows the parameters to be determined quickly.
また、上記実施形態では、予め算出されたマップ(電流の変化に対する各パラメータの変化を示すマップ)に基づいて、パラメータを非線形領域に拡張する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、電流の変化に対する各パラメータの変化を演算しながら(つまり、マップを用いずに)、パラメータを非線形領域に拡張してもよい。これにより、マップの値(離散的な値)を補間する必要が無いので、精度よくパラメータを決定することができる。 In the above embodiment, an example is shown in which the parameters are expanded to the non-linear region based on the previously calculated map (map showing the change of each parameter with respect to the change of current), but the present invention is not limited to this. . For example, the parameters may be extended to the non-linear region while calculating the change of each parameter with respect to the change of current (that is, without using a map). This eliminates the need to interpolate map values (discrete values), so that parameters can be determined with high accuracy.
また、上記実施形態では、IPMモータにおいて、トルク指令を収束させるように回帰演算する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、モータ制御装置の演算速度が十分であれば、回帰演算せずにトルク指令を演算してもよい。つまり、トルク指令の誤差が所定のしきい値以下になるまで繰り返し演算を行ってもよい。 Further, in the above embodiment, an example is shown in which the regression operation is performed to converge the torque command in the IPM motor, but the present invention is not limited to this. For example, if the calculation speed of the motor control device is sufficient, the torque command may be calculated without performing the regression calculation. That is, the calculation may be repeated until the error of the torque command becomes equal to or less than a predetermined threshold value.
また、上記実施形態では、モータの電気角を検出する電気角センサが設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、決定部により決定されたRa、LdおよびLqに基づいて電気角を算出することも可能である。この場合、初期学習では、決定部により決定されたRa、LdおよびLqに基づいて電気角が算出された後、上記実施形態と同様にパラメータが決定される。また、常時学習では、上記実施形態と同様に、Raを決定した後、ψa、LdおよびLqが決定される。 Moreover, although the example provided with the electrical angle sensor which detects the electrical angle of a motor was shown in the said embodiment, this invention is not limited to this. For example, it is also possible to calculate the electrical angle based on Ra, Ld and Lq determined by the determination unit. In this case, in the initial learning, after the electrical angle is calculated based on Ra, Ld and Lq determined by the determination unit, the parameters are determined as in the above embodiment. Also, in constant learning, Raa, Ld and Lq are determined after determining Ra as in the above embodiment.
1 トルク/電流変換部
15 決定部
16 非線形化処理部
100 モータ制御装置
200 モータ
Claims (7)
前記モータの駆動を制御するパラメータである、電機子抵抗、電機子鎖交磁束ベクトル、d軸インダクタンス、および、q軸インダクタンスを決定する決定部と、
前記決定部により決定された、前記電機子抵抗、前記電機子鎖交磁束ベクトル、前記d軸インダクタンス、および、前記q軸インダクタンスに基づいて、前記d軸電流指令および前記q軸電流指令を算出するトルク/電流変換部とを備え、
前記決定部は、電流偏差に基づく第1の方法、電圧指令方程式に基づく第2の方法、および、コイルの温度推定値に基づく第3の方法を切り替えることにより、前記電機子抵抗、前記電機子鎖交磁束ベクトル、前記d軸インダクタンス、および、前記q軸インダクタンスを決定するように構成されている、モータ制御装置。 A motor control device that controls driving of a motor provided with a permanent magnet by a d-axis current command and a q-axis current command set based on a torque command,
A determination unit that determines an armature resistance, an armature linkage flux vector, a d-axis inductance, and a q-axis inductance, which are parameters for controlling driving of the motor;
The d-axis current command and the q-axis current command are calculated based on the armature resistance, the armature linkage flux vector, the d-axis inductance, and the q-axis inductance, which are determined by the determination unit. And a torque-to-current converter,
The said determination part switches the said armature resistance by switching the 1st method based on an electric current deviation, the 2nd method based on a voltage command equation, and the 3rd method based on the temperature estimated value of a coil. A motor control device configured to determine a flux linkage vector, the d-axis inductance, and the q-axis inductance.
前記決定部に決定された、前記電機子鎖交磁束ベクトル、前記d軸インダクタンス、および、前記q軸インダクタンスを、磁束の変化が非線形である非線形領域に拡張する非線形化処理部をさらに備える、請求項1〜4のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 The determination unit determines the armature flux linkage vector, the d-axis inductance, and the q-axis inductance in a linear region in which a change in magnetic flux is linear.
The apparatus further comprises a non-linearization processing unit that extends the armature flux linkage vector, the d-axis inductance, and the q-axis inductance, which are determined by the determination unit, into a non-linear region in which a change in magnetic flux is non-linear. The motor control apparatus of any one of claim | item 1 -4.
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