JP3806872B2 - Motor driving method and apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はモータ駆動方法およびその装置に関し、さらに詳細にいえば、モータに供給される電流、電圧とモータの機器定数とを用いてロータ回転位置を推定し、推定したロータ回転位置に基づいて電流もしくは電圧を制御し、制御された電流もしくは電圧をモータに供給してモータを駆動するモータ駆動方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、高温、高圧のような過酷な環境下でモータを駆動する場合に好適な装置として、モータに供給される電流、電圧とモータの機器定数とを用いてロータ回転位置を推定し、推定したロータ回転位置に基づいて電流もしくは電圧を制御し、制御された電流もしくは電圧をモータに供給してモータを駆動するモータ駆動装置が提案されている。
【0003】
そして、このようなモータ駆動装置においては、モータの機器定数は、設計時の値がそのまま採用され、または生産時に調整された値が採用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のモータ駆動装置は、モータの機器定数を同定する機能を全く有していないので、設定された機器定数が誤差を含んでいる場合には、ロータ回転位置の推定精度が低下してしまい、所望のモータ駆動(例えば、所望の効率でのモータ駆動など)を行うことができず、また運転可能範囲が狭くなってしまうなどの不都合を生じてしまう。
【0005】
運転可能範囲が狭くなるという不都合を解消しようとすれば、例えば、より大出力のモータを採用すればよいが、必然的にコストアップを招いてしまうという不都合を生じる。
【0006】
【発明の目的】
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ロータ回転位置推定のための定数に含まれる誤差を削減することができるモータ駆動方法およびその装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1のモータ駆動方法は、モータに供給される電流、電圧とモータの機器定数とを用いてロータ回転位置を推定し、推定したロータ回転位置に基づいて電流もしくは電圧を制御し、制御された電流もしくは電圧をモータに供給してモータを駆動するに当たって、
負荷の大きさに対して過大な電流を流し、かつ電流を遅れ位相にした状態で、ロータ回転位置推定のための定数の誤差を削減する方法である。
【0008】
請求項2のモータ駆動方法は、ロータ回転位置に拘わらずステータに強制的に回転磁界を加えて誤差の削減を行う方法である。
【0009】
請求項3のモータ駆動方法は、ロータ回転位置に拘わらず強制的にステータに回転磁界を加えてモータを起動し、起動時に、ロータ回転位置推定のための定数の誤差の削減を行う方法である。
【0010】
請求項4のモータ駆動方法は、モータコイルの鎖交磁束の位相がロータ回転位置の推定結果から見たd軸を基準として回転方向略0〜90度の範囲に入るように誤差の削減を行う方法である。
【0011】
請求項5のモータ駆動方法は、モータコイルの鎖交磁束の位相がロータ回転位置の推定結果から見たd軸を基準としてマイナス方向にある場合には抵抗を削減することにより誤差の削減を行い、略90〜180度の範囲にある場合にはq軸インダクタンスを削減することにより誤差の削減を行う方法である。
【0012】
請求項6のモータ駆動方法は、ロータ回転位置の推定により得られる電圧位相が平均的にd軸を基準とした略90〜180度の範囲に入るように誤差の削減を行う方法である。
【0013】
請求項7のモータ駆動方法は、ロータ回転位置の推定により得られる電流位相がd軸を基準とした回転方向略0〜90度の範囲に入るように誤差の削減を行う方法である。
【0014】
請求項8のモータ駆動方法は、ロータ回転位置の推定のために設定されるq軸インダクタンスLq、相抵抗 R の値を、これらの値のモータによるバラツキの中心値よりも大きく設定し、または電流、電圧検出のための定数を、q軸インダクタンスLq、相抵抗 R の値を、これらの値のモータによるバラツキの中心値よりも大きく設定するのと等価な方向に偏差をもって設定する方法である。
【0018】
請求項9のモータ駆動装置は、モータに供給される電流、電圧とモータの機器定数とを用いてロータ回転位置を推定し、推定したロータ回転位置に基づいて電流もしくは電圧を制御し、制御された電流もしくは電圧をモータに供給してモータを駆動するものにおいて、
負荷の大きさに対して過大な電流を流し、かつ電流を遅れ位相にした状態で、ロータ回転位置推定のための定数の誤差を削減する定数誤差削減手段を含むものである。
【0019】
請求項10のモータ駆動装置は、前記定数誤差削減手段として、ロータ回転位置に拘わらずステータに強制的に回転磁界を加えて誤差の削減を行うものを採用するものである。
【0020】
請求項11のモータ駆動装置は、前記定数誤差削減手段として、ロータ回転位置に拘わらず強制的にステータに回転磁界を加えてモータを起動し、起動時に、ロータ回転位置推定のための定数の誤差の削減を行うものを採用するものである。
【0021】
請求項12のモータ駆動装置は、前記定数誤差削減手段として、モータコイルの鎖交磁束の位相がロータ回転位置の推定結果から見たd軸を基準として回転方向略0〜90度の範囲に入るように誤差の削減を行うものを採用するものである。
【0022】
請求項13のモータ駆動装置は、前記定数誤差削減手段として、モータコイルの鎖交磁束の位相がロータ回転位置の推定結果から見たd軸を基準としてマイナス方向にある場合には抵抗を削減することにより誤差の削減を行い、略90〜180度の範囲にある場合にはq軸インダクタンスを削減することにより誤差の削減を行うものを採用するものである。
【0023】
請求項14のモータ駆動装置は、前記定数誤差削減手段として、ロータ回転位置の推定により得られる電圧位相が平均的にd軸を基準とした略90〜180度の範囲に入るように誤差の削減を行うものを採用するものである。
【0024】
請求項15のモータ駆動装置は、前記定数誤差削減手段として、ロータ回転位置の推定により得られる電流位相がd軸を基準とした回転方向略0〜90度の範囲に入るように誤差の削減を行うものを採用するものである。
【0025】
請求項16のモータ駆動装置は、前記定数誤差削減手段として、ロータ回転位置の推定のために設定されるq軸インダクタンスLq、相抵抗 R の値を、これらの値のモータによるバラツキの中心値よりも大きく設定し、または電流、電圧検出のための定数を、q軸インダクタンスLq、相抵抗Rの値を、これらの値のモータによるバラツキの中心値よりも大きく設定するのと等価な方向に偏差をもって設定するものを採用するものである。
【0029】
請求項17のモータ駆動方法は、磁石鎖交磁束に対してd軸インダクタンスとq軸インダクタンスとの差にd軸電流を乗算した値を加算した結果に対応する推定量が小さくなるようにモータの機器定数またはセンサ定数を調整することによって誤差の削減を行う方法である。
【0030】
請求項18のモータ駆動方法は、定数調整後に、調整された機器定数に対して予め想定された、または他の手段で検出された負荷の大きさを用いて修正を行う方法である。
【0031】
請求項19のモータ駆動方法は、巻線鎖交磁束の位相がモータに供給される電流、電圧とモータの機器定数とを用いて推定されたロータ回転位置から見たd軸を基準として予め設定された値となり、かつ磁石鎖交磁束に対してd軸インダクタンスとq軸インダクタンスとの差にd軸電流を乗算した値を加算した結果に対応する推定量が予め設定された値となるように誤差の削減を行う方法である。
【0032】
請求項20のモータ駆動方法は、モータトルクに応じて修正量を変化させる方法である。
請求項21のモータ駆動方法は、モータトルクに応じて設定値を変化させる方法である。
【0033】
請求項22のモータ駆動装置は、前記定数誤差削減手段として、磁石鎖交磁束に対してd軸インダクタンスとq軸インダクタンスとの差にd軸電流を乗算した値を加算した結果に対応する推定量が小さくなるようにモータの機器定数またはセンサ定数を調整することによって誤差の削減を行うものを採用するものである。
【0034】
請求項23のモータ駆動装置は、前記定数誤差削減手段として、定数調整後に、調整された機器定数に対して予め想定された、または他の手段で検出された負荷の大きさを用いて修正を行うものを採用するものである。
【0035】
請求項24のモータ駆動装置は、前記定数誤差削減手段として、巻線鎖交磁束の位相がモータに供給される電流、電圧とモータの機器定数とを用いて推定されたロータ回転位置から見たd軸を基準として予め設定された値となり、かつ磁石鎖交磁束に対してd軸インダクタンスとq軸インダクタンスとの差にd軸電流を乗算した値を加算した結果に対応する推定量が予め設定された値となるように誤差の削減を行うものを採用するものである。
【0036】
請求項25のモータ駆動装置は、前記定数誤差削減手段として、モータトルクに応じて修正量を変化させるものを採用するものである。
請求項26のモータ駆動装置は、前記定数誤差削減手段として、モータトルクに応じて設定値を変化させるものを採用するものである。
【0037】
【作用】
請求項1のモータ駆動方法は、モータに供給される電流、電圧とモータの機器定数とを用いてロータ回転位置を推定し、推定したロータ回転位置に基づいて電流もしくは電圧を制御し、制御された電流もしくは電圧をモータに供給してモータを駆動するに当たって、 負荷の大きさに対して過大な電流を流し、かつ電流を遅れ位相にした状態で、ロータ回転位置推定のための定数の誤差を削減するのであるから、モータの機器定数、センサ定数などのロータ回転位置推定のための定数の誤差削減をきわめて容易に達成することができる。
【0038】
換言すれば、電流を流せば流すほど誤差が大きく見えることに着目し、最適効率・最大トルク定数などの通常運転時の電流よりも大きい電流を流して誤差を大きく見えるようにすることによって、誤差削減を容易に達成できるようにすることができる。そして、誤差削減の精度を高めることもできる。
【0039】
請求項2のモータ駆動方法であれば、ロータ回転位置に拘わらずステータに強制的に回転磁界を加えて誤差の削減を行うのであるから、不安定になり、最悪発散停止してしまうという不都合の発生を防止して、請求項1と同様の作用を達成することができる。
【0040】
請求項3のモータ駆動方法であれば、ロータ回転位置に拘わらず強制的にステータに回転磁界を加えてモータを起動し、起動時に、ロータ回転位置推定のための定数の誤差の削減を行うのであるから、請求項1または請求項2の条件を容易に実現でき、ひいては請求項1または請求項2と同様の作用を達成することができる。
【0041】
請求項4のモータ駆動方法であれば、モータコイルの鎖交磁束の位相がロータ回転位置の推定結果から見たd軸を基準として回転方向略0〜90度の範囲に入るように誤差の削減を行うのであるから、処理を簡単化することができ、請求項1から請求項3の何れかと同様の作用を達成することができる。
【0042】
請求項5のモータ駆動方法であれば、モータコイルの鎖交磁束の位相がロータ回転位置の推定結果から見たd軸を基準としてマイナス方向にある場合には抵抗を削減することにより誤差の削減を行い、略90〜180度の範囲にある場合にはq軸インダクタンスを削減することにより誤差の削減を行うのであるから、処理を簡単化することができ、請求項1から請求項4の何れかと同様の作用を達成することができる。
【0043】
請求項6のモータ駆動方法であれば、ロータ回転位置の推定により得られる電圧位相が平均的にd軸を基準とした略90〜180度の範囲に入るように誤差の削減を行うのであるから、電圧位相を用いて請求項1から請求項3の何れかと同様の作用を達成することができる。
【0044】
請求項7のモータ駆動方法であれば、ロータ回転位置の推定により得られる電流位相がd軸を基準とした回転方向略0〜90度の範囲に入るように誤差の削減を行うのであるから、電流位相を用いて請求項1から請求項3の何れかと同様の作用を達成することができる。
【0045】
請求項8のモータ駆動方法であれば、ロータ回転位置の推定のために設定されるq軸インダクタンスLq、相抵抗Rの値を、これらの値のモータによるバラツキの中心値よりも大きく設定し、または電流、電圧検出のための定数を、q軸インダクタンスLq、相抵抗Rの値を、これらの値のモータによるバラツキの中心値よりも大きく設定するのと等価な方向に偏差をもって設定するのであるから、確実に誤差の大きさを狭めることができ、ひいては請求項1から請求項7の何れかと同様の作用を達成することができる。
【0049】
請求項9のモータ駆動装置であれば、モータに供給される電流、電圧とモータの機器定数とを用いてロータ回転位置を推定し、推定したロータ回転位置に基づいて電流もしくは電圧を制御し、制御された電流もしくは電圧をモータに供給してモータを駆動するに当たって、
負荷の大きさに対して過大な電流を流し、かつ電流を遅れ位相にした状態で、ロータ回転位置推定のための定数の誤差を削減することができる。
【0050】
したがって、モータの機器定数、センサ定数などのロータ回転位置推定のための定数の誤差削減をきわめて容易に達成することができる。
【0051】
請求項10のモータ駆動装置であれば、前記定数誤差削減手段として、ロータ回転位置に拘わらずステータに強制的に回転磁界を加えて誤差の削減を行うものを採用するのであるから、不安定になり、最悪発散停止してしまうという不都合の発生を防止して、請求項9と同様の作用を達成することができる。
【0052】
請求項11のモータ駆動装置であれば、前記定数誤差削減手段として、ロータ回転位置に拘わらず強制的にステータに回転磁界を加えてモータを起動し、起動時に、ロータ回転位置推定のための定数の誤差の削減を行うものを採用するのであるから、請求項9または請求項10の条件を容易に実現でき、ひいては請求項9または請求項10と同様の作用を達成することができる。
【0053】
請求項12のモータ駆動装置であれば、前記定数誤差削減手段として、モータコイルの鎖交磁束の位相がロータ回転位置の推定結果から見たd軸を基準として回転方向略0〜90度の範囲に入るように誤差の削減を行うものを採用するのであるから、処理を簡単化することができ、請求項9から請求項11の何れかと同様の作用を達成することができる。
【0054】
請求項13のモータ駆動装置であれば、前記定数誤差削減手段として、モータコイルの鎖交磁束の位相がロータ回転位置の推定結果から見たd軸を基準としてマイナス方向にある場合には抵抗を削減することにより誤差の削減を行い、略90〜180度の範囲にある場合にはLqを削減することにより誤差の削減を行うものを採用するのであるから、処理を簡単化することができ、請求項9から請求項12の何れかと同様の作用を達成することができる。
【0055】
請求項14のモータ駆動装置であれば、前記定数誤差削減手段として、ロータ回転位置の推定により得られる電圧位相が平均的にd軸を基準とした略90〜180度の範囲に入るように誤差の削減を行うものを採用するのであるから、電圧位相を用いて請求項9から請求項11の何れかと同様の作用を達成することができる。
【0056】
請求項15のモータ駆動装置であれば、前記定数誤差削減手段として、ロータ回転位置の推定により得られる電流位相がd軸を基準とした回転方向略0〜90度の範囲に入るように誤差の削減を行うものを採用するのであるから、電流位相を用いて請求項9から請求項11の何れかと同様の作用を達成することができる。
【0057】
請求項16のモータ駆動装置であれば、前記定数誤差削減手段として、ロータ回転位置の推定のために設定されるq軸インダクタンスLq、相抵抗Rの値を、これらの値のモータによるバラツキの中心値よりも大きく設定し、または電流、電圧検出のための定数を、q軸インダクタンスLq、相抵抗Rの値を、これらの値のモータによるバラツキの中心値よりも大きく設定するのと等価な方向に偏差をもって設定するものを採用するのであるから、確実に誤差の大きさを狭めることができ、ひいては請求項9から請求項15の何れかと同様の作用を達成することができる。
【0063】
請求項17のモータ駆動方法であれば、磁石鎖交磁束に対してd軸インダクタンスとq軸インダクタンスとの差にd軸電流を乗算した値を加算した結果に対応する推定量が小さくなるようにモータの機器定数またはセンサ定数を調整することによって誤差の削減を行うのであるから、十分に大きな電流を流しているような場合に、請求項1から請求項3の何れかと同様の作用を達成することができる。
【0064】
請求項18のモータ駆動方法であれば、調整された機器定数に対して予め想定された、または他の手段で検出された負荷の大きさを用いて修正を行うのであるから、定数を正確にすることができるほか、請求項17と同様の作用を達成することができる。
【0065】
請求項19のモータ駆動方法であれば、巻線鎖交磁束の位相がモータに供給される電流、電圧とモータの機器定数とを用いて推定されたロータ回転位置から見たd軸を基準として予め設定された値となり、かつ磁石鎖交磁束に対してd軸インダクタンスとq軸インダクタンスとの差にd軸電流を乗算した値を加算した結果に対応する推定量が予め設定された値となるように誤差の削減を行うのであるから、十分に大きな電流を流しているような場合に、請求項1から請求項3の何れかと同様の作用を達成することができる。
【0066】
請求項20のモータ駆動方法は、モータトルクに応じて修正量を変化させるのであるから、誤差をより低減することができ、しかも請求項17から請求項19の何れかと同様の作用を達成することができる。
請求項21のモータ駆動方法は、モータトルクに応じて設定値を変化させるのであるから、誤差をより低減することができ、しかも請求項17から請求項19の何れかと同様の作用を達成することができる。
【0067】
請求項22のモータ駆動装置であれば、前記定数誤差削減手段として、磁石鎖交磁束に対してd軸インダクタンスとq軸インダクタンスとの差にd軸電流を乗算した値を加算した結果に対応する推定量が小さくなるようにモータの機器定数またはセンサ定数を調整することによって誤差の削減を行うものを採用するのであるから、十分に大きな電流を流しているような場合に、請求項9から請求項11の何れかと同様の作用を達成することができる。
【0068】
請求項23のモータ駆動装置であれば、前記定数誤差削減手段として、調整された機器定数に対して予め想定された、または他の手段で検出された負荷の大きさを用いて修正を行うものを採用するのであるから、定数を正確にすることができるほか、請求項22と同様の作用を達成することができる。
【0069】
請求項24のモータ駆動装置であれば、前記定数誤差削減手段として、巻線鎖交磁束の位相がモータに供給される電流、電圧とモータの機器定数とを用いて推定されたロータ回転位置から見たd軸を基準として予め設定された値となり、かつ磁石鎖交磁束に対してd軸インダクタンスとq軸インダクタンスとの差にd軸電流を乗算した値を加算した結果に対応する推定量が予め設定された値となるように誤差の削減を行うものを採用するのであるから、十分に大きな電流を流しているような場合に、請求項9から請求項11の何れかと同様の作用を達成することができる。
【0070】
請求項25のモータ駆動装置であれば、前記定数誤差削減手段として、モータトルクに応じて修正量を変化させるものを採用するのであるから、誤差をより低減することができ、しかも請求項23と同様の作用を達成することができる。
請求項26のモータ駆動装置であれば、前記定数誤差削減手段として、モータトルクに応じて設定値を変化させるものを採用するのであるから、誤差をより低減することができ、しかも請求項24と同様の作用を達成することができる。
【0071】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明のモータ駆動方法およびその装置の実施の態様を詳細に説明する。
【0072】
図1は固定座標モータ逆モデルを用い、ロータ回転位置を検出するセンサを用いることなくモータを駆動する装置の一例を示すブロック図である。
【0073】
このモータ駆動装置は、交流電源1を整流回路2に供給して直流化し、平滑用コンデンサ2aにより平滑化し、次いで3相インバータ3により3相交流化して3相モータ4に供給している。
【0074】
そして、電流検出部5aにより各相モータ電流を検出するとともに、電圧検出部5bにより各相モータ電圧を検出し、3相分のモータ電流を第1の3相→2相変換部5cに供給して2相分のモータ電流に変換するとともに、3相分のモータ電圧を第2の3相→2相変換部5dに供給して2相分のモータ電圧に変換する。
【0075】
そして、2相分のモータ電流および2相分のモータ電圧を固定座標モータ逆モデル部5eに供給し、固定座標モータ逆モデル部5eからの出力を位置算出部5fに供給することによりロータ回転位置を出力する。
【0076】
このロータ回転位置を微分部5gに供給して速度を算出し、算出された速度と速度指令とを速度制御部5hに供給して速度制御演算を行い、電流指令を出力する。
【0077】
この電流指令と位相指令とを位相制御部5iに供給して位相制御演算を行って最終電流指令を出力し、最終電流指令、3相分のモータ電流およびロータ回転位置を電流制御部5jに供給して電流制御演算を行って電圧指令を出力し、3相インバータ3に供給する。
【0078】
なお、前記両3相→2相変換部5c、5dは、3相モータ電流、3相モータ電圧に対して数1を乗算することによって2相直交固定子座標におけるαβ電流ベクトル、αβ電圧ベクトルを出力する。
【0079】
【数1】
【0080】
前記固定座標モータ逆モデル部5eは、αβ電流ベクトルに相抵抗を乗算して電圧降下分を算出する抵抗乗算部5e1と、αβ電圧ベクトルから電圧降下分を減算する第1減算部5e2と、第1減算部5e2からの出力を積分する積分部5e3と、αβ電流ベクトルにq軸インダクタンスを乗算するインダクタンス乗算部5e4と、積分結果からq軸インダクタンス乗算結果を減算する第2減算部5e5とを有している。
【0081】
前記位置算出部5fは、固定座標モータ逆モデル部5eからの出力に対してtan−1処理を行ってロータ回転位置を出力する。
【0082】
なお、以下においては、両3相→2相変換部5a、5b、固定座標モータ逆モデル部5e、および位置算出部5fを位置検出部5と総称する。
【0083】
このモータ駆動装置に含まれる固定座標モータ逆モデル部5aにおいて設定される相抵抗およびq軸インダクタンスが正確であり、かつ電流検出部5aおよび電圧検出部5bが正確であれば、ロータ回転位置を正確に推定することができ、推定されたロータ回転位置を用いてモータ4を安定にかつ正確に運転することができる。
【0084】
しかし、一般的には、ばらつき、温度変化などが原因となって、電流検出部5a、電圧検出部5bが誤差を有し、および/または固定座標モータ逆モデル部5eに設定されるモータ機器定数が誤差を有しているので、ロータ回転位置の推定結果が不正確になり、モータ4を安定にかつ正確に運転することができなくなってしまう。
【0085】
このような不都合を解消するために、この発明は、負荷の大きさに対してモータ電流過大、かつモータ電流が遅れ位相の状態において、電流検出部5a、電圧検出部5bの定数(例えば、ゲイン)、モータ機器定数のうち、少なくとも1つの誤差を削減する誤差削減部6を設けている。
【0086】
さらに説明する。
【0087】
電流位相に対するモータトルクの一例を図2に示す。なお、この例は、永久磁石を内部に埋め込んでなるロータを有するブラシレスDCモータに基づくものである。
【0088】
図2において、電流位相0°はq軸方向にモータ電流が流れている場合(誘起電圧と同位相である場合)であり、プラス側が位相進みを示している。
【0089】
負荷に対してモータ電流が大きく、しかも位相遅れの場合には、モータ電流に対してトルクの出にくい電流位相(図2中の丸を参照)で運転される。
【0090】
また、負荷の大きさに対してモータ電流過大、かつモータ電流が遅れ位相の状態におけるベクトルシミュレーションの一例を図3に示す。
【0091】
d軸は磁石の磁束の方向であり、q軸はそれから電気的に90度進んだ位相(つまり誘起電圧と同位相)に取られている。Iはモータ電流ベクトルであり、q軸に対して遅れている。Eは磁石磁束による誘起電圧、ωは回転角周波数(電気角)、Lq、Ldはq軸、d軸インダクタンス、Id、Iqはモータ電流Iのd軸、q軸成分、Rは巻線抵抗、Vはモータ電圧、φは巻線鎖交磁束を示している。なお、添え字mで表した文字はモータの値であって、制御での値と区別している。
【0092】
そして、図1に示すモータ駆動装置では、モータに供給されるモータ電流、モータ電圧と巻線抵抗R、q軸インダクタンスLqに基づいてd軸方向の長さがφm+(Ld−Lq)Idのベクトルを算出し、そのベクトルの角度によりロータ位置を検出している。
【0093】
図4に電流位相に対するφm+(Ld−Lq)Idの振幅の関係を示す。なお、この関係は、Ld=11.0mH、Lq=23.9mH、R=0.7945Ω、φ=0.149wbに設定して得たものである。
【0094】
また、極対数をPnとしたときモータトルクは
{φm+(Ld−Lq)Id}Id*Pn=φIsinθφ−IPn
ここでθφ−Iは巻線鎖交磁束φとモータ電流Iとの成す角で、トルクに対して電流が大きい場合には図3に示したようにIq≠0のためφm+(Ld−Lq)Idが極めて小さくなる。このため、負荷の大きさに対して電流過大の場合には、モータの機器定数や電流検出部5a、電圧検出部5bの定数の誤差により極めて大きな角度誤差を生じることになり、このような条件では安定な位置検出を行うことが極めて困難となる。しかし、逆に、誤差が大きな角度偏差として現れるため、この運転条件を用いれば誤差削減部6によって、極めて容易にモータの機器定数、電流検出部5a、電圧検出部5bの定数の誤差削減を実現することができる。
【0095】
この場合において、誤差の削減はロータ位置にかかわらずステータに強制的に回転磁界を加えて行うことが好ましい。
【0096】
さらに説明する。
【0097】
前述したように負荷の大きさに対して電流過大であり、かつ電流が遅れ位相である運転条件では位置検出部5の出力は極めて不安定であって、位置検出部5の出力によりモータを運転すると不安定になって、最悪発散停止してしまう。そこで、位置検出部の出力を用いずに強制的にステータに回転磁界を加えてモータを回転させた状態で誤差の削減を行うことで、不安定を解消できる。また、通常は、強制的な回転磁界による運転を行うと、トルク変動などによって脱調してしまうことが懸念されるが、この場合には負荷に比べて十分大きな電流を流しているため脱出トルクに十分余裕があり、したがって、脱調の問題も発生しない。
【0098】
特に強制的にステータに回転磁界を加える場合、図2から分かるように進め位相側(略90゜のポイント)でトルクに対して電流の大きな部分が出現するが、進め位相側はロータが回転することにより位相が遅れ側に動きトルクが出てさらに位相が遅れるという不安定なポイントであるので、結局遅れ位相側でしか安定することがない。このため、位相制御せず強制的に回転磁界を加えれば、自動的に遅れ位相で運転される。この結果、不安定を解消でき、しかも誤差を削減することができる。
【0099】
さらに、位置検出部5の出力を用いずに強制的にステータに回転磁界を加えてモータを回転させて起動するようにするとともに、モータの機器定数、電流検出部5a、電圧検出部5bの定数の誤差の削減を起動時に行うことが好ましい。 すなわち、強制的にステータに回転磁界を加えてモータを回転させて起動する場合には、起動時の負荷トルクが脱出トルク以下でかつ起動時には位置検出部5を用いずに駆動を行っているので、前述の何れかの条件を容易に実現することができ、誤差の削減に好適である。
【0100】
さらにまた、誤差の削減を、モータコイルの鎖交磁束の位相が位置検出部5の推定結果から見たd軸を基準として回転方向略0°〜90°の範囲に入るように行うことが好ましい。
【0101】
さらに説明する。
【0102】
磁石磁束φmはd軸方向を向いたベクトルであり、巻線鎖交磁束φのd、q軸成分(φd、φq)は(φm+LdId、LqIq)である。
【0103】
図3に示したように負荷に対して電流が大きくしかも位相遅れの場合には、Idは正(遅れ位相)、Iqは正(力行)であるので、巻線鎖交磁束のd軸を基準とした位相は0°〜90°の範囲に必ず存在する。
【0104】
したがって、負荷の大きさに対して電流過大でかつ遅れ位相時には推定磁束位相がd軸を基準とした回転方向略0°〜90°に有るとしてそれを外れた場合に位置検出部5におけるモータの機器定数、電流検出部5a、電圧検出部5bの定数を調節すれば、誤差を削減できる。
【0105】
上記の何れかの場合において、モータコイルの鎖交磁束の位相が位置検出部5の推定結果から見たd軸を基準としてマイナス方向にある場合には抵抗を削減し、略90°〜180°の範囲にある場合にはq軸インダクタンスLqを削減することが好ましい。
【0106】
図5のフローチャートを参照してさらに説明する。
【0107】
ステップSP1において、モータ電流およびモータ電圧を検出し、ステップSP2において、モータ電流、モータ電圧、およびモータの機器定数を用いてロータ回転位置(d軸方向の位置)の検出(推定)を行い、ステップSP3において、ロータ回転位置検出結果および算出されたモータ磁束ベクトルの方向とから巻線鎖交磁束の位相を算出し、ステップSP4において、巻線鎖交磁束の位相が0°よりも小さいか否かを判定する。
【0108】
そして、ステップSP4において巻線鎖交磁束の位相が0°よりも小さいと判定された場合には、ステップSP5において、位置検出部5に設定されたモータの機器定数のうち巻線抵抗Rを減少させ、再びステップSP1の処理を行う。
【0109】
ステップSP4において巻線鎖交磁束の位相が0°よりも小さくないと判定された場合には、ステップSP6において、巻線鎖交磁束の位相が90°よりも大きいか否かを判定する。
【0110】
ステップSP6において巻線鎖交磁束の位相が90°よりも大きいと判定された場合には、ステップSP7において、位置検出部5に設定されたモータの機器定数のうちq軸インダクタンスLqを減少させ、再びステップSP1の処理を行う。
【0111】
ステップSP6において巻線鎖交磁束の位相が90°よりも大きくないと判定された場合には、そのまま一連の処理を終了する。
【0112】
さらに説明する。
【0113】
図6中aに図1のモータ駆動装置の位置検出部5が位置検出を行った場合の巻線抵抗Rの変化に対する推定されたd軸からみた磁束の位相のシミュレーション結果を、図6中bにq軸インダクタンスLqの変化に対する推定されたd軸からみた磁束の位相のシミュレーション結果をそれぞれ示す。
【0114】
図6中aより、モータの巻線抵抗が略−15%よりも小さい場合に磁束の位相がマイナスになるため、誤差があることを検出できる。また、図6中bより、モータのq軸インダクタンスLqが略−5%よりも小さい場合に位相が90°〜180゜になりモータのq軸インダクタンスLqが小さいことが検出できる。したがって、モータコイルの鎖交磁束の位相が位置検出部5の推定結果から見たd軸を基準としてマイナス方向にある場合には抵抗を削減し、略90°〜180°の範囲にある場合にはq軸インダクタンスLqを削減することでモータと位置検出部5の機器定数との誤差を削減できる。
【0115】
さらに精度を高めようとする場合には位置検出部における推定誤差が大きく現れる状態で前記誤差の削減を行えばよいことから、さらにモータ電流を負荷に対して過大に流せばよいことが分かる。例えば図6のシミュレーションで電流をさらに30%増せば、モータの巻線抵抗が略−10%よりも小さい場合に磁束の位相がマイナスになり誤差を検出可能となる。
【0116】
また、ここでは機器定数に誤差があるものとして議論したが、同様に電流検出部5a、電圧検出部5bの定数の誤差についても削減可能である。電流検出部5a、電圧検出部5bの定数と機器定数が同時に誤差をもった場合にはそれぞれを分離することはできないが、組み合わせられた状態で誤差を削減し、位置検出部5の推定誤差を削減することができる。
【0117】
さらにまた、誤差の削減を、位置検出部5による推定電圧位相が平均的にd軸を基準とした略90°〜180°の範囲に入るように行うことが好ましい。
【0118】
すなわち、図3に示されるように、電圧位相は磁束の微分に巻線抵抗による電圧降下を加えたベクトルとなる。ここで、巻線抵抗による電圧降下が小さいとすれば、電圧位相は巻線鎖交磁束から90゜進んだ、d軸から略90°〜180°の範囲に位置することになる。したがって、前述と同様に電圧位相を用いて位置検出部5におけるモータの機器定数、電流検出部5a、電圧検出部5bの定数の誤差削減を実現できる。
【0119】
また、誤差の削減を、推定電流位相がd軸を基準とした回転方向略0°〜90°の範囲に入るように行うことが好ましい。
【0120】
さらに説明する。
【0121】
前述したようにモータトルクはφxIxsinθ φ−IPnで表される。ここではモータ電流がトルクに対して十分大きいとしているので、Iベクトル、φベクトルの長さは長く、Iベクトルとφベクトルの成す角が小さいことになる。そして、φベクトルが0°〜90゜の範囲に位置するわけであるから、Iベクトルも略0°〜90゜の範囲に位置するとし、前述と同様にして電流位相を用いて位置検出部5におけるモータの機器定数、電流検出部5a、電圧検出部5bの定数の誤差削減を実現できる。
【0122】
上記各実施態様において、位置検出部5に設定されるq軸インダクタンスLq、巻線抵抗Rの値をモータバラツキの中心値よりも大きく設定し、または電流検出部5a、電圧検出部5bの定数をそれと等価な方向に偏差をもって設定することが好ましい。
【0123】
さらに説明する。
【0124】
前述したように、上記各実施態様においてはモータの巻線抵抗R、q軸インダクタンスLqが小さいことを検知し、位置検出部5における設定値を補正することができる。しかし、逆にモータの巻線抵抗R、q軸インダクタンスLqが大きい場合には誤差を削減することが難しい。このため、予め位置検出部5に設定されるq軸インダクタンスLq、巻線抵抗Rの値を大きく設定することで、より確実に誤差の大きさを狭めることができる。また、電流検出部5a、電圧検出部5bの定数により調整する場合には例えば図1のモータ駆動装置においては、電流を実際よりも大きく設定するか、または電圧を小さく設定することで等価な方向に偏差を作り出すことができる。
【0125】
そして、これらの処理を行うことによって、誤差削減を簡単に実現することができる。
【0151】
図7はこの発明のモータ駆動方法のさらに他の実施態様の要部を説明するフローチャートである。
【0152】
ステップSP1において、長さ検出処理を行い、ステップSP2において、q軸インダクタンスLqを増加させ、ステップSP3において、長さ検出処理を行い、ステップSP4において、今回の長さが前回の長さよりも長いか否かを判定する。
【0153】
そして、今回の長さが前回の長さよりも長くないと判定された場合には、再びステップSP2の処理を行う。
【0154】
逆に、ステップSP4において今回の長さが前回の長さよりも長いと判定された場合には、ステップSP5において、q軸インダクタンスLqを減少させ、ステップSP6において、長さ検出処理を行い、ステップSP7において、今回の長さが前回の長さよりも長いか否かを判定する。
【0155】
そして、今回の長さが前回の長さよりも長くないと判定された場合には、再びステップSP5の処理を行う。
【0156】
逆に、ステップSP7において今回の長さが前回の長さよりも長いと判定された場合には、そのまま一連の処理を終了する。
【0157】
図8は前記長さ検出処理を説明するフローチャートである。
【0158】
ステップSP1において、モータ電流およびモータ電圧を検出し、ステップSP2において、モータの回転子の磁極位置を検出し、ステップSP3において、磁石鎖交磁束φmに対してd軸インダクタンスLdとq軸インダクタンスLqとの差にd軸電流idを乗算した値を加算した結果φm+(Ld-Lq)idの長さ(大きさ)を検出し、そのまま一連の処理を終了する。
【0159】
さらに説明する。
【0160】
前述したように、トルクに対して電流が大きい場合には図4に示したようにφm+(Ld-Lq)idが極めて小さくなるので、逆に、十分大きな電流を流している場合に、φm+(Ld-Lq)idが最小になるようにモータ機器定数またはセンサーのゲイン等の定数(センサー定数)を変化させることで、位置検出誤差を削減することが可能となる。
【0161】
図9に負荷に比して十分大きな電流が流れている場合(最大トルクを発生する電流位相に合わせた場合に比して10倍以上の電流を流している)のモータ機器定数誤差に対して、センサレス制御により算出されるφm+(Ld-Lq)idの大きさを示す。図9から分かるように、Lqの誤差がほぼ0のポイントで算出されるφm+(Ld-Lq)idの大きさが最小になる。
【0162】
したがって、逆に、算出されるφm+(Ld-Lq)idの大きさが最小になるようにLqを調節することで、正しいLqを求めることができることが分る。また、φm+(Ld-Lq)idに対応する量はセンサレス制御(位置センサを用いることなく位置検出を行ってインバータを制御するもの)では∫(V−Ri)dt− Lqiで求めることができる。
【0163】
したがって、図7、図8のフローチャートの処理を行うことによって、q軸インダクタンスLqに含まれる誤差を低減することができる。
【0164】
また、定数調整後に調整結果に対して所定の修正を行うことが好ましい。
【0165】
負荷が若干大きな場合(最大トルクを発生する電流位相に合わせた場合に比して5倍程度の電流を流している)の、算出されるφm+(Ld-Lq)idの大きさを図10に示す。
【0166】
Lqの誤差に対して算出されるφm+(Ld-Lq)idの大きさの最小値が若干マイナス側にシフトしていることが分る。
【0167】
Rについては図9,10ともにマイナス側にシフトしているが、図10の方がより大きくシフトしていることが分る。
【0168】
また、圧縮機において負荷(差圧)を変化させながら機器定数を推定させた結果を図11に示す。
【0169】
図11から、負荷が高い場合ほど推定されるLqの値が大きくなっているのが分る。
【0170】
このことから、起動時の負荷が想定される場合には、負荷の状態に応じて前述の方法で算出された機器定数に補正をかけることで正しい機器定数を得られることが分る。
【0171】
図12はこの発明のモータ駆動方法のさらに他の実施態様の要部を説明するフローチャートである。
【0172】
ステップSP1において、Lqを小さく設定し、ステップSP2において、長さ位相検出処理を行い、ステップSP3において、検出された位相が所定位相より小さいか否かを判定する。
【0173】
そして、検出された位相が所定位相より小さいと判定されれば、ステップSP4において、Rを減少させる。
【0174】
逆に、ステップSP3において、検出された位相が所定位相より小さくないと判定された場合には、ステップSP5において、検出された位相が所定位相より大きいか否かを判定する。
【0175】
そして、検出された位相が所定位相より大きいと判定されれば、ステップSP6において、Rを増加させる。
【0176】
逆に、ステップSP5において、検出された位相が所定位相より大きくないと判定された場合には、ステップSP7において、φm+(Ld-Lq)idが所定値より短いか否かを判定する。
【0177】
そして、φm+(Ld-Lq)idが所定値より短いと判定されれば、ステップSP8において、Lqを減少させる。
【0178】
逆に、ステップSP7において、φm+(Ld-Lq)idが所定値より短くないと判定された場合には、ステップSP9において、φm+(Ld-Lq)idが所定値より長いか否かを判定する。
【0179】
そして、φm+(Ld-Lq)idが所定値より長いと判定されれば、ステップSP10において、Lqを増加させる。
【0180】
また、ステップSP4の処理が行われた場合、ステップSP6の処理が行われた場合、ステップSP8の処理が行われた場合、ステップSP10の処理が行われた場合には、再びステップSP1の処理を行う。
【0181】
逆に、ステップSP9において、φm+(Ld-Lq)idが所定値より長くないと判定された場合には、そのまま一連の処理を終了する。
【0182】
図13は長さ位相検出処理を説明するフローチャートである。
【0183】
ステップSP1において、モータ電流およびモータ電圧を検出し、ステップSP2において、モータの回転子の磁極位置を検出し、ステップSP3において、磁束の位相を検出し、ステップSP4において、磁石鎖交磁束φmに対してd軸インダクタンスLdとq軸インダクタンスLqとの差にd軸電流Idを乗算した値を加算した結果φm+(Ld-Lq)Idの長さ(大きさ)を検出し、そのまま一連の処理を終了する。
【0184】
図12、図13のフローチャートの処理を行うことによって、モータコイルの鎖交磁束の位相が位置センサレスの推定したd軸を基準として予め設定された値になるように、かつ、推定されたφm+(Ld−Lq)idに対応する量の大きさがあらかじめ設定された所定の値になるように誤差の削減を行うことができる。
【0185】
同じ条件での推定された鎖交磁束角度及びφm+(Ld-Lq)idの大きさを示す図6、および図7を参照してさらに説明する。
【0186】
先ず、制御内でLqを小さく設定し(図6、図9はモータ定数にずれが生じた場合を想定して表現しているため、制御内の定数の変化を符号が逆であることに注意する。つまり、制御内で機器定数を小さく設定したことはモータの機器定数が大きくなったことに相当する)、φm+(Ld−Lq)idの長さとモータコイルの鎖交磁束の位相を算出する。そして、所定位相よりも小さいことに応答してRを減少、大きいことに応答してRを増加することで位相を所定の値に調整することができる。これは例えば、所定値を位相60度、長さ0.015とし、Lqを小さくしたことにより図6中(a)のLq10%、R10%の位置に乗ったとすれば、位相が小さいことに応答して制御上のRを減少させる(つまりモータの定数でかかれている図6中(a)ではRを増加させる)ことで、Lq10%のラインを右にたどり60度の位置まで来ることに相当する。
【0187】
そして、Rによる位相調整を行いながら、φm+(Ld-Lq)idが所定値よりも短いことに応答してLqを減少させ、φm+(Ld-Lq)idが所定値よりも長いことに応答してLqを増加させることで、所望の位相、長さに制御できる。
【0188】
これは図9中(b)においてR10%、Lq10%の位置にあるとき、制御内でのLqを増加させる(図9中(b)上では減少させる)ことでφm+(Ld-Lq)idを小さくし、これによる位相の増大をRを増大(図6中(a)上では減少)させることで制御することに相当し、結局所望の位相、φm+(Ld-Lq)id長さに制御して、正しい機器定数を得ることが可能になる。
【0189】
図14はこの発明のモータ駆動方法のさらに他の実施態様の要部を説明するフローチャートである。
【0190】
ステップSP1において、モータ電流およびモータ電圧を検出し、ステップSP2において、モータの回転子の磁極位置を検出し、ステップSP3において、磁束の位相を検出し、ステップSP4において、磁石鎖交磁束φmに対してd軸インダクタンスLdとq軸インダクタンスLqとの差にd軸電流idを乗算した値を加算した結果φm+(Ld-Lq)idの長さ(大きさ)を検出し、ステップSP5において、磁束の位相が所定位相であり、かつφm+(Ld-Lq)idの長さが所定長さであるか否かを判定する。
【0191】
そして、ステップSP5において磁束の位相が所定位相でないか、またはφm+(Ld-Lq)idの長さが所定長さでないと判定された場合には、ステップSP6において、磁束の位相が±90°以外か否かを判定し、磁束の位相が±90°以外であると判定された場合には、ステップSP7において、q軸インダクタンスLqを減少させる。
【0192】
ステップSP6において磁束の位相が±90°以外でないと判定された場合には、ステップSP8において、φm+(Ld-Lq)idの長さが所定長さより短いか否かを判定し、φm+(Ld-Lq)idの長さが所定長さより短いと判定された場合には、ステップSP9において、q軸インダクタンスLqを減少させる。
【0193】
逆にステップSP8において、φm+(Ld-Lq)idの長さが所定長さより短くないと判定された場合、またはステップSP9の処理が行われた場合には、ステップSP10において、磁束の位相が所定位相より大きいか否かを判定し、磁束の位相が所定位相より大きいと判定された場合には、ステップSP11において、巻線抵抗Rを増大させる。
【0194】
逆に、ステップSP10において、磁束の位相が所定位相より大きくないと判定された場合には、ステップSP12において、巻線抵抗Rを増大させ、ステップSP13において、磁束の位相が所定位相であり、かつφm+(Ld-Lq)idの長さが所定値よりも長いか否かを判定し、磁束の位相が所定位相であり、かつφm+(Ld-Lq)idの長さが所定値よりも長いと判定された場合には、ステップSP14において、q軸インダクタンスLqを増大させる。
【0195】
そして、ステップSP7の処理が行われた場合、ステップSP9の処理が行われた場合、ステップSP11の処理が行われた場合、ステップSP14の処理が行われた場合、またはステップSP13において、磁束の位相が所定位相でないか、またはφm+(Ld-Lq)idの長さが所定値よりも長くないと判定された場合には、再びステップSP1の処理を行う。
【0196】
そして、最終的に、ステップSP5において磁束の位相が所定位相であり、かつφm+(Ld-Lq)idの長さが所定長さであると判定された場合には、一連の誤差削減処理を終了する。
【0197】
さらに説明する。
【0198】
トルクに対してモータ電流が大きい場合には、φm+(Ld-Lq)idが極めて小さくなるので、逆に、十分に大きな電流を流している場合には、φm+(Ld-Lq)idが小さくなるようにモータの機器定数またはセンサ・ゲインなどの定数(センサ定数)を変化させることで、位置検出誤差を削減することが可能となる。
【0199】
もちろん、正確な機器定数、センサ定数が設定された場合にとる値に調整することも可能である。
【0200】
また、Rの変化に対する磁束長さを示す図9中(a)、およびLqの変化に対する磁束長さを示す図9中(b)から分かるように、5%程小さな値に調整することで実際のインダクタンス値と等しくすることができる。
【0201】
さらに、±90度以外の時はインダクタンスLを小さくし、±90度以内の時は、磁束の長さが短いとインダクタンスLを小さく、長いと大きくし、±90度以内で、磁束の位相が所定位相よりも大きい場合にはRを大きくすることで0〜90度の所定位相、所定磁束長さに制御することができる。
【0202】
図15はこの発明のモータ駆動方法のさらに他の実施態様の要部を説明するフローチャートである。
【0203】
ステップSP1において、従来公知の方法でモータトルクを算出し、ステップSP2において、モータトルクに合わせた補正係数を参照し、ステップSP3において、φm+(Ld-Lq)idの長さによる機器定数の推定(例えば、図7の処理を参照)を行い、ステップSP3において、補正係数による推定結果の補正を行い、そのまま一連の処理を終了する。
【0204】
なお、前記補正係数については、次のように設定することが励磁できる。
【0205】
図11に示すように、差圧により負荷0の時の値からずれていることが分かる。
【0206】
また、先の議論から負荷0の時の値2140×10μHが真値であると考えられるので、例えば、差圧3kg/cm2の時のLqの誤差は30×10μHで、約1.4%となる。
【0207】
したがって、例えば、1−0.0047×差圧kg/cm2を補正係数(つまり、1kg/cm2で0.9953)とし、差圧により補正することによって正確な値を算出することができる。
【0208】
もちろん、差圧に代えて負荷トルクに基づく補正を行う補正係数を採用することも可能である。
【0209】
このフローチャートの処理を採用すれば、モータトルクに応じて設定値または修正量を変化させることができる。
【0210】
図10、図16に示したように、機器定数推定時のモータトルクによって機器定数推定値に若干の誤差がでる。そこで、モータトルクを検出し、この値によって機器定数を修正することにより、より正確な機器定数推定を可能にすることができる。
【0211】
モータトルクは前述したようにφ×I×sinθφ-I×Pnで与えられるが、φは電圧検出値の積分(抵抗によるドロップはRiとして補正)として、iは電流検出値として、φとiの成す角θφ-Iもφとiから求められるので、機器定数やセンサレスの精度に依存しない。
このためモータトルクを機器定数推定時に利用することが可能である。
【0212】
【発明の効果】
請求項1の発明は、モータの機器定数、センサ定数などのロータ回転位置推定のための定数の誤差削減をきわめて容易に達成することができるという特有の効果を奏する。
【0213】
請求項2の発明は、不安定になり、最悪発散停止してしまうという不都合の発生を防止して、請求項1と同様の効果を奏する。
【0214】
請求項3の発明は、請求項1または請求項2の条件を容易に実現でき、ひいては請求項1または請求項2と同様の効果を奏する。
【0215】
請求項4の発明は、処理を簡単化することができ、請求項1から請求項3の何れかと同様の効果を奏する。
【0216】
請求項5の発明は、処理を簡単化することができ、請求項1から請求項4の何れかと同様の効果を奏する。
【0217】
請求項6の発明は、電圧位相を用いて請求項1から請求項3の何れかと同様の効果を奏する。
【0218】
請求項7の発明は、電流位相を用いて請求項1から請求項3の何れかと同様の効果を奏する。
【0219】
請求項8の発明は、確実に誤差の大きさを狭めることができ、ひいては請求項1から請求項7の何れかと同様の効果を奏する。
【0223】
請求項9の発明は、モータの機器定数、センサ定数などのロータ回転位置推定のための定数の誤差削減をきわめて容易に達成することができるという特有の効果を奏する。
【0224】
請求項10の発明は、不安定になり、最悪発散停止してしまうという不都合の発生を防止して、請求項9と同様の効果を奏する。
【0225】
請求項11の発明は、請求項9または請求項10の条件を容易に実現でき、ひいては請求項9または請求項10と同様の効果を奏する。
【0226】
請求項12の発明は、処理を簡単化することができ、請求項9から請求項11の何れかと同様の効果を奏する。
【0227】
請求項13の発明は、処理を簡単化することができ、請求項9から請求項12の何れかと同様の効果を奏する。
【0228】
請求項14の発明は、電圧位相を用いて請求項9から請求項11の何れかと同様の効果を奏する。
【0229】
請求項15の発明は、電流位相を用いて請求項9から請求項11の何れかと同様の効果を奏する。
【0230】
請求項16の発明は、確実に誤差の大きさを狭めることができ、ひいては請求項9から請求項15の何れかと同様の効果を奏する。
【0234】
請求項17の発明は、十分に大きな電流を流しているような場合に、請求項1から請求項3の何れかと同様の効果を奏する。
【0235】
請求項18の発明は、定数を正確にすることができるほか、請求項17と同様の効果を奏する。
【0236】
請求項19の発明は、十分に大きな電流を流しているような場合に、請求項1から請求項3の何れかと同様の効果を奏する。
【0237】
請求項20の発明は、請求項17から請求項19の何れかと同様の効果を奏する。
請求項21の発明は、請求項17から請求項19の何れかと同様の効果を奏する。
【0238】
請求項22の発明は、十分に大きな電流を流しているような場合に、請求項9から請求項11の何れかと同様の効果を奏する。
【0239】
請求項23の発明は、定数を正確にすることができるほか、請求項22と同様の効果を奏する。
【0240】
請求項24の発明は、十分に大きな電流を流しているような場合に、請求項9から請求項11の何れかと同様の効果を奏する。
【0241】
請求項25の発明は、誤差をより低減することができ、しかも請求項23と同様の効果を奏する。
請求項26の発明は、誤差をより低減することができ、しかも請求項24と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】固定座標モータ逆モデルを用い、ロータ回転位置を検出するセンサを用いることなくモータを駆動する装置の一例を示すブロック図である。
【図2】電流位相に対するモータトルクの一例を示す図である。
【図3】負荷の大きさに対してモータ電流過大、かつモータ電流が遅れ位相の状態におけるベクトルシミュレーションの一例を示す図である。
【図4】電流位相に対するφm+(Ld−Lq)Idの振幅の関係を示す図である。
【図5】この発明のモータ駆動方法の一実施態様の要部を説明するフローチャートである。
【図6】図1のモータ駆動装置の位置検出部5が位置検出を行った場合の巻線抵抗Rの変化に対する推定されたd軸からみた磁束の位相のシミュレーション結果、およびq軸インダクタンスLqの変化に対する推定されたd軸からみた磁束の位相のシミュレーション結果を示す図である。
【図7】この発明のモータ駆動方法のさらに他の実施態様の要部を説明するフローチャートである。
【図8】長さ検出処理を説明するフローチャートである。
【図9】Rの変化に対する磁束長さ、およびLqの変化に対する磁束長さを示す図である。
【図10】負荷が大きい時における、Rの変化に対する磁束長さ、およびLqの変化に対する磁束長さを示す図である。
【図11】圧縮機における差圧に対するLq推定値の関係およびLqの実測値を示す図である。
【図12】この発明のモータ駆動方法のさらに他の実施態様の要部を説明するフローチャートである。
【図13】長さ位相検出処理を説明するフローチャートである。
【図14】この発明のモータ駆動方法のさらに他の実施態様の要部を説明するフローチャートである。
【図15】この発明のモータ駆動方法のさらに他の実施態様の要部を説明するフローチャートである。
【図16】負荷が大きい時における、Rの変化に対する角度誤差、およびLqの変化に対する角度誤差を示す図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor driving method and an apparatus therefor, and more specifically, a rotor rotational position is estimated using a current and a voltage supplied to the motor and a motor device constant, and the current is determined based on the estimated rotor rotational position. Alternatively, the present invention relates to a motor driving method and apparatus for driving a motor by controlling the voltage and supplying the controlled current or voltage to the motor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a device suitable for driving a motor in harsh environments such as high temperature and high pressure, the rotor rotational position is estimated by using the current and voltage supplied to the motor and the motor's device constants. There has been proposed a motor drive device that controls the current or voltage based on the rotor rotational position and supplies the controlled current or voltage to the motor to drive the motor.
[0003]
In such a motor drive device, the design constant of the motor is adopted as it is, or the value adjusted at the time of production is adopted.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional motor driving device does not have a function for identifying the device constant of the motor at all, if the set device constant includes an error, the estimation accuracy of the rotor rotational position decreases. In addition, the desired motor drive (for example, motor drive with a desired efficiency) cannot be performed, and inconveniences such as the operable range become narrow.
[0005]
In order to eliminate the inconvenience that the operable range is narrowed, for example, a motor with a higher output may be adopted, but this disadvantageously causes an increase in cost.
[0006]
OBJECT OF THE INVENTION
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a motor driving method and apparatus capable of reducing errors included in constants for rotor rotational position estimation.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The motor driving method according to
Reduce the error of the constant for estimating the rotor rotational position with an excessive current flowing to the load size and the current in a lagging phase.Is the method.
[0008]
The motor driving method according to
[0009]
According to a third aspect of the present invention, the motor driving method forcibly applies a rotating magnetic field to the stator regardless of the rotor rotational position, starts the motor, and reduces the constant error for estimating the rotor rotational position at the time of starting. .
[0010]
The motor driving method according to
[0011]
The motor driving method according to
[0012]
The motor driving method according to
[0013]
The motor driving method according to
[0014]
The motor driving method according to
[0018]
Claim9The motor driving device estimates the rotor rotational position using the current and voltage supplied to the motor and the motor device constant, controls the current or voltage based on the estimated rotor rotational position, and controls the controlled current or In what drives the motor by supplying voltage to the motor,
Reduce the error of the constant for estimating the rotor rotational position with an excessive current flowing to the load size and the current in a lagging phase.It includes constant error reduction means.
[0019]
Claim10In this motor driving device, the constant error reducing means employs a device that forcibly applies a rotating magnetic field to the stator regardless of the rotor rotational position to reduce the error.
[0020]
Claim11As the constant error reduction means, the motor driving device forcibly applies a rotating magnetic field to the stator regardless of the rotor rotational position to start the motor, and reduces the constant error for estimating the rotor rotational position at the time of startup. Adopt what you do.
[0021]
Claim12As the constant error reduction means, the motor drive device of the motor has an error so that the phase of the flux linkage of the motor coil falls within a range of about 0 to 90 degrees in the rotation direction with reference to the d axis as seen from the estimation result of the rotor rotational position. The one that reduces is used.
[0022]
Claim13As the constant error reducing means, when the phase of the interlinkage magnetic flux of the motor coil is in the minus direction with respect to the d axis viewed from the estimation result of the rotor rotational position, the error is reduced by reducing the resistance. If the angle is in the range of approximately 90 to 180 degrees, the error is reduced by reducing the q-axis inductance.
[0023]
Claim14As the constant error reducing means, the motor driving apparatus reduces the error so that the voltage phase obtained by estimating the rotor rotational position falls within a range of approximately 90 to 180 degrees on the basis of the d axis on average. Is adopted.
[0024]
Claim15In the motor driving apparatus, the constant error reducing means reduces the error so that the current phase obtained by estimating the rotor rotational position falls within a range of approximately 0 to 90 degrees in the rotational direction with respect to the d axis. Adopted.
[0025]
Claim16The motor driving apparatus is set as the constant error reducing means for estimating the rotor rotational position.q-axis inductance Lq, phase resistance R Set a value larger than the center value of the variation due to the motor of these values.OrConstants for current and voltage detection are set with a deviation in a direction equivalent to setting the values of the q-axis inductance Lq and the phase resistance R to be larger than the center value of the variation of these values due to the motor.The thing is adopted.
[0029]
Claim17In this motor driving method, the motor device constant or the motor constant is reduced so that the estimated amount corresponding to the result obtained by adding the difference between the d-axis inductance and the q-axis inductance to the magnet flux linkage and the d-axis current is reduced. This is a method of reducing errors by adjusting sensor constants.
[0030]
Claim18After the constant adjustment,Correction is performed using the magnitude of the load that is assumed in advance for the adjusted device constant or detected by other means.Is the method.
[0031]
Claim19The motor driving method is a value set in advance with reference to the d-axis as viewed from the rotor rotational position where the phase of the winding flux linkage is estimated using the current and voltage supplied to the motor and the motor device constants. And reducing the error so that the estimated amount corresponding to the result of adding the value obtained by multiplying the difference between the d-axis inductance and the q-axis inductance by the d-axis current to the magnetic flux linkage becomes a preset value. It is a method to do.
[0032]
Claim20The motor drive method depends on the motor torqueCorrection amountIt is a method to change.
A motor driving method according to a twenty-first aspect is a method of changing a set value in accordance with a motor torque.
[0033]
Claim22In the motor drive apparatus, the estimated error corresponding to the result obtained by adding the value obtained by multiplying the difference between the d-axis inductance and the q-axis inductance to the difference between the d-axis inductance and the d-axis current is reduced as the constant error reduction means. As described above, a device that reduces the error by adjusting the device constant or sensor constant of the motor is adopted.
[0034]
Claim23After the constant adjustment, as the constant error reduction means,Make adjustments using the magnitude of the load assumed in advance or detected by other means for the adjusted device constants.Adopt a fish.
[0035]
Claim24As the constant error reduction means, the motor drive apparatus of No. 1 has a d-axis as viewed from the rotor rotational position in which the phase of the winding flux linkage is estimated using the current and voltage supplied to the motor and the motor device constant. A value set in advance as a reference, and an estimated amount corresponding to a result obtained by adding a value obtained by multiplying the magnetic flux linkage by the difference between the d-axis inductance and the q-axis inductance by the d-axis current is set in advance The one that reduces the error is adopted.
[0036]
Claim25According to the motor torque, the motor drive device ofCorrection amountThe one to change is adopted.
The motor driving apparatus according to claim 26 employs, as the constant error reducing means, one that changes a set value in accordance with motor torque..
[0037]
[Action]
The motor driving method according to
[0038]
In other words, paying attention to the fact that the error looks larger as the current is passed, the error is made larger by flowing a current larger than the current during normal operation such as optimum efficiency and maximum torque constant. Reduction can be easily achieved. In addition, the accuracy of error reduction can be increased.
[0039]
According to the motor driving method of
[0040]
According to the motor driving method of
[0041]
According to the motor driving method of
[0042]
According to the motor driving method of
[0043]
According to the motor driving method of the sixth aspect, the error is reduced so that the voltage phase obtained by estimating the rotor rotational position falls within a range of approximately 90 to 180 degrees on the basis of the d axis on average. Using the voltage phase, it is possible to achieve the same effect as any one of
[0044]
According to the motor driving method of
[0045]
If it is the motor drive method of
[0049]
Claim9If the motor driving device of the motor is controlled, the rotor rotational position is estimated using the current and voltage supplied to the motor and the motor device constant, and the current or voltage is controlled based on the estimated rotor rotational position. In driving the motor by supplying current or voltage to the motor,
Reduce the error of the constant for estimating the rotor rotational position with an excessive current flowing to the load size and the current in a lagging phase.be able to.
[0050]
Therefore, it is very easy to reduce errors in constants for estimating the rotor rotational position such as motor device constants and sensor constants.
[0051]
Claim10In this motor drive device, the constant error reducing means that employs a device that forcibly applies a rotating magnetic field to the stator regardless of the rotor rotational position to reduce the error becomes unstable and worst. To prevent the inconvenience of stopping the divergence,9The same effect can be achieved.
[0052]
Claim11If the motor driving device is a constant error reduction means, the motor is started by forcibly applying a rotating magnetic field to the stator regardless of the rotor rotational position, and the constant error for estimating the rotor rotational position is Since the one to reduce is adopted, the claim9Or claims10Can easily be realized, and as a result the claims9Or claims10The same effect can be achieved.
[0053]
Claim12As the constant error reducing means, the phase of the interlinkage magnetic flux of the motor coil is in the range of about 0 to 90 degrees in the rotation direction with reference to the d axis as seen from the estimation result of the rotor rotational position. Since the one that reduces the error is adopted, the processing can be simplified and the claims can be made.9Claims from11The same action as any of the above can be achieved.
[0054]
Claim13If the motor driving device is a constant error reducing means, the resistance is reduced when the phase of the flux linkage of the motor coil is in the minus direction with reference to the d-axis viewed from the estimation result of the rotor rotational position. In this case, the error can be reduced, and if it is in the range of approximately 90 to 180 degrees, the error can be reduced by reducing Lq, so that the processing can be simplified.9Claims from12The same action as any of the above can be achieved.
[0055]
Claim14In the case of the motor drive apparatus, the constant error reducing means reduces the error so that the voltage phase obtained by estimating the rotor rotational position falls within a range of approximately 90 to 180 degrees on the basis of the d axis on average. Since what is to be adopted is used, the voltage phase is used to claim9Claims from11The same action as any of the above can be achieved.
[0056]
Claim15In the motor driving apparatus, the constant error reducing means reduces the error so that the current phase obtained by estimating the rotor rotational position falls within the range of approximately 0 to 90 degrees in the rotational direction with respect to the d axis. So that the current phase is used for the claim.9Claims from11The same action as any of the above can be achieved.
[0057]
Claim16In this case, the constant error reducing means is set for estimating the rotor rotational position.Set the values of q-axis inductance Lq and phase resistance R to be larger than the center value of the variation of these values due to the motor.OrConstants for current and voltage detection are set with a deviation in the direction equivalent to setting the values of q-axis inductance Lq and phase resistance R to be larger than the center value of the variation of these values due to the motor.So that the size of the error can be reliably reduced, and as a result the claims9Claims from15The same action as any of the above can be achieved.
[0063]
Claim17In this motor driving method, the motor device is such that the estimated amount corresponding to the result obtained by adding the value obtained by multiplying the difference between the d-axis inductance and the q-axis inductance by the d-axis current to the magnetic flux linkage is reduced. Since the error is reduced by adjusting the constant or the sensor constant, the same action as any one of
[0064]
Claim18If the motor drive method ofCorrection is performed using the magnitude of the load that is assumed in advance for the adjusted device constant or detected by other means.In addition to making the constants accurate, the claims17The same effect can be achieved.
[0065]
Claim19In this motor driving method, the phase of the winding flux linkage is preset based on the d-axis viewed from the rotor rotational position estimated using the current and voltage supplied to the motor and the motor device constants. So that the estimated amount corresponding to the result of adding the value obtained by multiplying the difference between the d-axis inductance and the q-axis inductance by the d-axis current to the magnetic flux linkage becomes a preset value. Therefore, when a sufficiently large current is flowing, the same operation as that of any one of
[0066]
Claim20The motor drive method depends on the motor torqueCorrection amountThe error can be further reduced, and the claim17Claims from19The same action as any of the above can be achieved.
Since the motor drive method of claim 21 changes the set value in accordance with the motor torque, the error can be further reduced, and the same effect as any of claims 17 to 19 can be achieved. Can do.
[0067]
Claim22In the case of the motor drive apparatus, the constant error reduction means has an estimated amount corresponding to a result obtained by adding a value obtained by multiplying the difference between the d-axis inductance and the q-axis inductance by the d-axis current to the magnetic flux linkage. Since a device that reduces the error by adjusting the device constant or the sensor constant of the motor so as to be reduced is adopted, when a sufficiently large current is flowing, the
[0068]
Claim23If the motor drive device is, as the constant error reduction means,Make adjustments using the magnitude of the load assumed in advance or detected by other means for the adjusted device constants.Because it adopts the other, the constant can be made accurate and the claims22The same effect can be achieved.
[0069]
Claim24As the constant error reduction means, the phase of the winding flux linkage is estimated from the rotor rotational position estimated using the current and voltage supplied to the motor and the motor device constant as d. An estimated amount corresponding to a result obtained by adding a value obtained by multiplying the magnetic flux linkage by the difference between the d-axis inductance and the q-axis inductance to the difference between the d-axis inductance and the d-axis current is preset. In order to reduce the error so that it becomes the same value, it is adopted.9Claims from11The same action as any of the above can be achieved.
[0070]
In the motor driving device according to claim 25, since the constant error reducing means is a device that changes the correction amount according to the motor torque, the error can be further reduced, and23The same effect can be achieved.
According to the motor driving device of claim 26, since the constant error reducing means that changes the set value according to the motor torque is adopted, the error can be further reduced, and24The same effect can be achieved.
[0071]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a motor driving method and apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
[0072]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of an apparatus for driving a motor using a fixed coordinate motor inverse model without using a sensor for detecting a rotor rotational position.
[0073]
In this motor drive device, an
[0074]
Then, the
[0075]
Then, the motor current for two phases and the motor voltage for two phases are supplied to the fixed coordinate motor
[0076]
The rotor rotational position is supplied to the differentiating
[0077]
The current command and the phase command are supplied to the
[0078]
The three-phase to two-
[0079]
[Expression 1]
[0080]
The fixed coordinate motor
[0081]
The
[0082]
In the following description, the three-phase to two-
[0083]
If the phase resistance and the q-axis inductance set in the fixed coordinate motor
[0084]
However, in general, the
[0085]
In order to eliminate such an inconvenience, the present invention provides constants (for example, gains) of the
[0086]
Further explanation will be given.
[0087]
An example of the motor torque with respect to the current phase is shown in FIG. This example is based on a brushless DC motor having a rotor in which a permanent magnet is embedded.
[0088]
In FIG. 2, the
[0089]
When the motor current is large with respect to the load and the phase is delayed, the motor is operated at a current phase (see a circle in FIG. 2) in which torque is hardly generated with respect to the motor current.
[0090]
FIG. 3 shows an example of a vector simulation in a state where the motor current is excessive with respect to the load and the motor current is in a delayed phase.
[0091]
The d-axis is the direction of the magnetic flux of the magnet, and the q-axis is taken in a phase that is electrically advanced by 90 degrees (that is, the same phase as the induced voltage). I is a motor current vector, which is delayed with respect to the q axis. E is an induced voltage due to magnet magnetic flux, ω is a rotation angular frequency (electrical angle), Lq and Ld are q-axis and d-axis inductance, Id and Iq are d-axis and q-axis components of motor current I, R is winding resistance, V represents a motor voltage, and φ represents a winding flux linkage. The character represented by the subscript m is a motor value and is distinguished from the value in the control.
[0092]
In the motor drive device shown in FIG. 1, the length in the d-axis direction is φm + (Ld−Lq) Id based on the motor current, motor voltage, winding resistance R, and q-axis inductance Lq supplied to the motor. And the rotor position is detected from the angle of the vector.
[0093]
FIG. 4 shows the relationship of the amplitude of φm + (Ld−Lq) Id with respect to the current phase. This relationship was obtained by setting Ld = 11.0 mH, Lq = 23.9 mH, R = 0.7945Ω, and φ = 0.149 wb.
[0094]
When the number of pole pairs is Pn, the motor torque is
{Φm + (Ld−Lq) Id} Id * Pn = φIsin θφ−IPn
Here, θφ−I is an angle formed by the winding linkage magnetic flux φ and the motor current I. When the current is large with respect to the torque, as shown in FIG. 3, Iq ≠ 0, so φm + (Ld−Lq) Id becomes extremely small. For this reason, when the current is excessive with respect to the size of the load, an extremely large angle error is generated due to an error in the motor device constants and constants of the
[0095]
In this case, it is preferable to reduce the error by forcibly applying a rotating magnetic field to the stator regardless of the rotor position.
[0096]
Further explanation will be given.
[0097]
As described above, the output of the
[0098]
In particular, when a rotating magnetic field is forcibly applied to the stator, as shown in FIG. 2, a large current portion appears with respect to torque on the advance phase side (approximately 90 ° point), but the rotor rotates on the advance phase side. This is an unstable point in which the phase is moved to the lag side and torque is generated and the phase is further delayed. Therefore, the phase is eventually stabilized only on the lag phase side. For this reason, if a rotating magnetic field is forcibly applied without phase control, operation is automatically performed with a delayed phase. As a result, instability can be eliminated and errors can be reduced.
[0099]
Further, the motor is started by forcibly applying a rotating magnetic field to the stator without using the output of the
[0100]
Furthermore, it is preferable to reduce the error so that the phase of the interlinkage magnetic flux of the motor coil falls within the range of approximately 0 ° to 90 ° in the rotation direction with reference to the d axis viewed from the estimation result of the
[0101]
Further explanation will be given.
[0102]
The magnet magnetic flux φm is a vector oriented in the d-axis direction, and the d and q-axis components (φd, φq) of the winding linkage magnetic flux φ are (φm + LdId, LqIq).
[0103]
As shown in FIG. 3, when the current is large and the phase is delayed with respect to the load, since Id is positive (lagging phase) and Iq is positive (powering), the d-axis of the winding linkage flux is used as a reference. The above phase always exists in the range of 0 ° to 90 °.
[0104]
Accordingly, when the current is excessive with respect to the magnitude of the load and the phase is delayed, the estimated magnetic flux phase is approximately 0 ° to 90 ° in the rotation direction with respect to the d axis, and the motor of the
[0105]
In any of the above cases, when the phase of the interlinkage magnetic flux of the motor coil is in the minus direction with reference to the d-axis viewed from the estimation result of the
[0106]
This will be further described with reference to the flowchart of FIG.
[0107]
In step SP1, the motor current and the motor voltage are detected. In step SP2, the rotor rotational position (position in the d-axis direction) is detected (estimated) using the motor current, the motor voltage, and the motor device constants. In SP3, the phase of the winding linkage magnetic flux is calculated from the rotor rotational position detection result and the calculated direction of the motor magnetic flux vector. In step SP4, whether or not the phase of the winding linkage magnetic flux is smaller than 0 °. Determine.
[0108]
If it is determined in step SP4 that the phase of the winding linkage magnetic flux is smaller than 0 °, the winding resistance R of the motor device constants set in the
[0109]
If it is determined in step SP4 that the phase of the winding linkage magnetic flux is not smaller than 0 °, it is determined in step SP6 whether or not the phase of the winding linkage magnetic flux is larger than 90 °.
[0110]
If it is determined in step SP6 that the phase of the winding linkage magnetic flux is greater than 90 °, in step SP7, the q-axis inductance Lq is reduced among the device constants of the motor set in the
[0111]
If it is determined in step SP6 that the phase of the winding linkage magnetic flux is not greater than 90 °, the series of processing is terminated as it is.
[0112]
Further explanation will be given.
[0113]
FIG. 6a shows the simulation result of the phase of the magnetic flux as seen from the d-axis with respect to the change in the winding resistance R when the
[0114]
From FIG. 6a, it can be detected that there is an error because the phase of the magnetic flux becomes negative when the winding resistance of the motor is smaller than about -15%. Further, from FIG. 6b, it can be detected that when the q-axis inductance Lq of the motor is smaller than about −5%, the phase becomes 90 ° to 180 ° and the q-axis inductance Lq of the motor is small. Therefore, the resistance is reduced when the phase of the interlinkage magnetic flux of the motor coil is in the minus direction with reference to the d-axis viewed from the estimation result of the
[0115]
In order to further improve the accuracy, it is only necessary to reduce the error in a state where the estimation error appears in the position detection unit. Therefore, it is understood that the motor current may be excessively applied to the load. For example, if the current is further increased by 30% in the simulation of FIG. 6, the phase of the magnetic flux becomes negative and the error can be detected when the winding resistance of the motor is smaller than about −10%.
[0116]
Although the discussion has been made here assuming that there is an error in the device constant, the constant error in the
[0117]
Furthermore, it is preferable to reduce the error so that the estimated voltage phase by the
[0118]
That is, as shown in FIG. 3, the voltage phase is a vector obtained by adding the voltage drop due to the winding resistance to the derivative of the magnetic flux. Here, if the voltage drop due to the winding resistance is small, the voltage phase is 90 ° from the winding linkage magnetic flux and is located in the range of about 90 ° to 180 ° from the d-axis. Therefore, the error reduction of the motor device constant in the
[0119]
Further, it is preferable to reduce the error so that the estimated current phase falls within a range of approximately 0 ° to 90 ° in the rotation direction with respect to the d-axis.
[0120]
Further explanation will be given.
[0121]
As described above, the motor torque is represented by φxIxsin θ φ-IPn. Here, since the motor current is sufficiently large with respect to the torque, the lengths of the I vector and the φ vector are long, and the angle formed by the I vector and the φ vector is small. Since the φ vector is located in the range of 0 ° to 90 °, the I vector is also located in the range of about 0 ° to 90 °, and the
[0122]
In each of the above embodiments, the q-axis inductance Lq and winding resistance R set in the
[0123]
Further explanation will be given.
[0124]
As described above, in each of the above embodiments, it is possible to detect that the winding resistance R and q-axis inductance Lq of the motor are small, and to correct the set values in the
[0125]
Then, by performing these processes, error reduction can be easily realized.
[0151]
Figure7These are the flowcharts explaining the principal part of other embodiment of the motor drive method of this invention.
[0152]
In step SP1, length detection processing is performed. In step SP2, the q-axis inductance Lq is increased. In step SP3, length detection processing is performed. In step SP4, is the current length longer than the previous length? Determine whether or not.
[0153]
If it is determined that the current length is not longer than the previous length, step SP2 is performed again.
[0154]
Conversely, if it is determined in step SP4 that the current length is longer than the previous length, the q-axis inductance Lq is decreased in step SP5, a length detection process is performed in step SP6, and step SP7. It is determined whether or not the current length is longer than the previous length.
[0155]
If it is determined that the current length is not longer than the previous length, step SP5 is performed again.
[0156]
Conversely, if it is determined in step SP7 that the current length is longer than the previous length, the series of processing ends.
[0157]
Figure8FIG. 6 is a flowchart illustrating the length detection process.
[0158]
In step SP1, the motor current and the motor voltage are detected. In step SP2, the magnetic pole position of the rotor of the motor is detected. In step SP3, the d-axis inductance Ld and the q-axis inductance Lq with respect to the magnetic flux linkage φm. As a result of adding a value obtained by multiplying the difference between the two by the d-axis current id, the length (size) of φm + (Ld−Lq) id is detected, and the series of processing ends.
[0159]
Further explanation will be given.
[0160]
As described above, when the current is large with respect to the torque, φm + (Ld−Lq) id becomes extremely small as shown in FIG. 4. Conversely, when a sufficiently large current is flowing, φm + ( By changing a constant (sensor constant) such as a motor device constant or a sensor gain so that (Ld−Lq) id is minimized, a position detection error can be reduced.
[0161]
Figure9Sensorless error against motor device constant error when a sufficiently large current is flowing in comparison with the load (current flowing 10 times or more compared with the current phase that generates the maximum torque) The size of φm + (Ld−Lq) id calculated by the control is shown. Figure9As can be seen, the magnitude of φm + (Ld−Lq) id calculated at the point where the error of Lq is almost zero is minimized.
[0162]
Therefore, conversely, it can be seen that the correct Lq can be obtained by adjusting Lq so that the calculated φm + (Ld−Lq) id is minimized. In addition, the amount corresponding to φm + (Ld−Lq) id can be obtained by ∫ (V−Ri) dt−Lqi in sensorless control (which controls the inverter by detecting the position without using the position sensor).
[0163]
Therefore, figure7The figure8By performing the processing of the flowchart of (2), errors included in the q-axis inductance Lq can be reduced.
[0164]
Further, it is preferable to perform a predetermined correction on the adjustment result after the constant adjustment.
[0165]
FIG. 10 shows the magnitude of φm + (Ld−Lq) id calculated when the load is slightly large (a current that is about five times that of the current phase that generates the maximum torque is passed). Show.
[0166]
It can be seen that the minimum value of φm + (Ld−Lq) id calculated for the error of Lq is slightly shifted to the minus side.
[0167]
Figure for R9, 10Both have shifted to the negative side, but10It can be seen that there is a greater shift.
[0168]
Also, the result of estimating the equipment constant while changing the load (differential pressure) in the compressor11Shown in
[0169]
Figure11From this, it can be seen that the higher the load, the larger the estimated value of Lq.
[0170]
From this, it is understood that when a load at the time of activation is assumed, a correct device constant can be obtained by correcting the device constant calculated by the above-described method according to the state of the load.
[0171]
Figure12These are the flowcharts explaining the principal part of other embodiment of the motor drive method of this invention.
[0172]
In step SP1, Lq is set small. In step SP2, length phase detection processing is performed. In step SP3, it is determined whether or not the detected phase is smaller than a predetermined phase.
[0173]
If it is determined that the detected phase is smaller than the predetermined phase, R is decreased in step SP4.
[0174]
Conversely, when it is determined in step SP3 that the detected phase is not smaller than the predetermined phase, it is determined in step SP5 whether or not the detected phase is larger than the predetermined phase.
[0175]
If it is determined that the detected phase is greater than the predetermined phase, R is increased in step SP6.
[0176]
Conversely, when it is determined in step SP5 that the detected phase is not greater than the predetermined phase, it is determined in step SP7 whether or not φm + (Ld−Lq) id is shorter than a predetermined value.
[0177]
If it is determined that φm + (Ld−Lq) id is shorter than a predetermined value, Lq is decreased in step SP8.
[0178]
Conversely, if it is determined in step SP7 that φm + (Ld−Lq) id is not shorter than the predetermined value, it is determined in step SP9 whether φm + (Ld−Lq) id is longer than the predetermined value. .
[0179]
If it is determined that φm + (Ld−Lq) id is longer than a predetermined value, Lq is increased in step SP10.
[0180]
In addition, when the process of step SP4 is performed, when the process of step SP6 is performed, when the process of step SP8 is performed, when the process of step SP10 is performed, the process of step SP1 is performed again. Do.
[0181]
Conversely, if it is determined in step SP9 that φm + (Ld−Lq) id is not longer than the predetermined value, the series of processing is terminated as it is.
[0182]
Figure13FIG. 6 is a flowchart for explaining length phase detection processing;
[0183]
In step SP1, the motor current and the motor voltage are detected. In step SP2, the magnetic pole position of the rotor of the motor is detected. In step SP3, the phase of the magnetic flux is detected. In step SP4, the magnetic flux linkage φm is detected. As a result of adding the value obtained by multiplying the difference between the d-axis inductance Ld and the q-axis inductance Lq by the d-axis current Id, the length (size) of φm + (Ld−Lq) Id is detected, and the series of processing is finished as it is. To do.
[0184]
Figure12The figure13By performing the processing of the flowchart, the phase difference of the interlinkage magnetic flux of the motor coil is set to a value set in advance with reference to the position sensorless estimated d-axis, and the estimated φm + (Ld−Lq) id It is possible to reduce the error so that the amount corresponding to 1 becomes a predetermined value set in advance.
[0185]
FIG. 6 shows the estimated flux linkage angle and the magnitude of φm + (Ld−Lq) id under the same conditions, and FIG.7This will be further described with reference to FIG.
[0186]
First, Lq is set to a small value in the control (FIG. 6, FIG.9Is expressed assuming that a deviation occurs in the motor constants, it should be noted that the sign of the change in the constants in the control is reversed. That is, setting the device constant small in the control corresponds to increasing the device constant of the motor), the length of φm + (Ld−Lq) id and the phase of the flux linkage of the motor coil are calculated. The phase can be adjusted to a predetermined value by decreasing R in response to being smaller than the predetermined phase and increasing R in response to being larger. For example, the predetermined value is set to 60 degrees in phase and 0.015 in length, and Lq is reduced.6If the position of
[0187]
Then, while performing phase adjustment by R, Lq is decreased in response to φm + (Ld−Lq) id being shorter than the predetermined value, and in response to φm + (Ld−Lq) id being longer than the predetermined value. By increasing Lq, the desired phase and length can be controlled.
[0188]
This is a figure9When it is in the position of R10% and Lq10% in middle (b), Lq is increased in the control (Fig.9It is equivalent to controlling φ by increasing φ (decreasing on (a) in FIG. 6) by reducing φm + (Ld−Lq) id by decreasing (middle (b)). Eventually, it is possible to obtain a correct device constant by controlling the desired phase, φm + (Ld−Lq) id length.
[0189]
Figure14These are the flowcharts explaining the principal part of other embodiment of the motor drive method of this invention.
[0190]
In step SP1, the motor current and the motor voltage are detected. In step SP2, the magnetic pole position of the rotor of the motor is detected. In step SP3, the phase of the magnetic flux is detected. In step SP4, the magnetic flux linkage φm is detected. As a result of adding the value obtained by multiplying the difference between the d-axis inductance Ld and the q-axis inductance Lq by the d-axis current id, the length (size) of φm + (Ld−Lq) id is detected. It is determined whether or not the phase is a predetermined phase and the length of φm + (Ld−Lq) id is a predetermined length.
[0191]
If it is determined in step SP5 that the phase of the magnetic flux is not a predetermined phase or the length of φm + (Ld−Lq) id is not a predetermined length, the phase of the magnetic flux is other than ± 90 ° in step SP6. If it is determined that the phase of the magnetic flux is other than ± 90 °, the q-axis inductance Lq is decreased in step SP7.
[0192]
If it is determined in step SP6 that the phase of the magnetic flux is not other than ± 90 °, it is determined in step SP8 whether the length of φm + (Ld−Lq) id is shorter than a predetermined length, and φm + (Ld− Lq) If it is determined that the length of id is shorter than the predetermined length, the q-axis inductance Lq is decreased in step SP9.
[0193]
Conversely, if it is determined in step SP8 that the length of φm + (Ld−Lq) id is not shorter than the predetermined length, or if the processing in step SP9 is performed, the phase of the magnetic flux is determined in step SP10. It is determined whether or not the phase is greater than the phase. If it is determined that the phase of the magnetic flux is greater than the predetermined phase, the winding resistance R is increased in step SP11.
[0194]
Conversely, if it is determined in step SP10 that the phase of the magnetic flux is not greater than the predetermined phase, the winding resistance R is increased in step SP12, and the phase of the magnetic flux is the predetermined phase in step SP13, and It is determined whether or not the length of φm + (Ld−Lq) id is longer than a predetermined value, the phase of the magnetic flux is a predetermined phase, and the length of φm + (Ld−Lq) id is longer than the predetermined value If it is determined, the q-axis inductance Lq is increased in step SP14.
[0195]
When the process of step SP7 is performed, the process of step SP9 is performed, the process of step SP11 is performed, the process of step SP14 is performed, or in step SP13, the phase of the magnetic flux Is not a predetermined phase, or when it is determined that the length of φm + (Ld−Lq) id is not longer than a predetermined value, the process of step SP1 is performed again.
[0196]
When it is finally determined in step SP5 that the phase of the magnetic flux is a predetermined phase and the length of φm + (Ld−Lq) id is a predetermined length, a series of error reduction processing is completed. To do.
[0197]
Further explanation will be given.
[0198]
When the motor current is large relative to the torque, φm + (Ld−Lq) id is extremely small. Conversely, when a sufficiently large current is flowing, φm + (Ld−Lq) id is small. As described above, it is possible to reduce a position detection error by changing a constant (sensor constant) such as a motor device constant or a sensor gain.
[0199]
Of course, it is also possible to adjust the values to take when accurate device constants and sensor constants are set.
[0200]
Moreover, the figure which shows the magnetic flux length with respect to the change of R9The figure which shows the magnetic flux length with respect to the inside (a) and the change of Lq9As can be seen from the middle (b), it can be made equal to the actual inductance value by adjusting to a value as small as 5%.
[0201]
In addition, when the angle is other than ± 90 degrees, the inductance L is decreased, and when it is within ± 90 degrees, the inductance L is decreased when the magnetic flux length is short, and is increased when the magnetic flux length is long, and the phase of the magnetic flux is within ± 90 degrees. When it is larger than the predetermined phase, it is possible to control to a predetermined phase of 0 to 90 degrees and a predetermined magnetic flux length by increasing R.
[0202]
Figure15These are the flowcharts explaining the principal part of other embodiment of the motor drive method of this invention.
[0203]
In step SP1, the motor torque is calculated by a conventionally known method. In step SP2, a correction coefficient according to the motor torque is referred to. In step SP3, the device constant is estimated based on the length of φm + (Ld−Lq) id ( For example, the figure7In step SP3, the estimation result is corrected using the correction coefficient, and the series of processes ends.
[0204]
In addition, about the said correction coefficient, setting as follows can be excited.
[0205]
As shown in FIG. 11, it can be seen that there is a deviation from the value at the time of zero load due to the differential pressure.
[0206]
Moreover, since the
[0207]
Therefore, for example, 1-0.0047 × differential pressure kg / cm2The correction factor (
[0208]
Of course, it is also possible to employ a correction coefficient for performing correction based on load torque instead of differential pressure.
[0209]
If the processing of this flowchart is employed, the set value or the correction amount can be changed according to the motor torque.
[0210]
Figure10The figure16As shown in Fig. 5, there is a slight error in the device constant estimated value due to the motor torque at the time of device constant estimation. Therefore, by detecting the motor torque and correcting the device constant based on this value, it is possible to estimate the device constant more accurately.
[0211]
The motor torque is φ × I × sin θφ as described above.-IXPn, where φ is the integral of the voltage detection value (drop due to resistance is corrected as Ri), i is the current detection value, and the angle θφ formed by φ and i-IIs also obtained from φ and i, and does not depend on device constants or sensorless accuracy.
For this reason, it is possible to use motor torque at the time of apparatus constant estimation.
[0212]
【The invention's effect】
The invention of
[0213]
According to the second aspect of the present invention, the inconvenience of the instability and the worst divergence stop is prevented, and the same effect as in the first aspect is obtained.
[0214]
The invention of
[0215]
The invention of
[0216]
The invention according to
[0217]
The invention of
[0218]
The invention of
[0219]
The invention of
[0223]
Claim9The invention of the present invention has a specific effect that it is possible to very easily achieve error reduction of constants for estimating the rotor rotational position such as motor device constants and sensor constants.
[0224]
Claim10The present invention prevents the occurrence of inconvenience that it becomes unstable and stops the worst divergence.9Has the same effect as.
[0225]
Claim11The invention of claim9Or claims10Can easily be realized, and as a result the claims9Or claims10Has the same effect as.
[0226]
Claim12The invention can simplify the process and claim9Claims from11The same effect as any of the above.
[0227]
Claim13The invention can simplify the process and claim9Claims from12The same effect as any of the above.
[0228]
Claim14The invention of
[0229]
Claim15The invention of
[0230]
Claim16According to the invention, the magnitude of the error can be surely reduced, and as a result, the
[0234]
Claim17The present invention has the same effect as any one of
[0235]
Claim18In addition to being able to make the constant accurate,17Has the same effect as.
[0236]
Claim19The present invention has the same effect as any one of
[0237]
Claim20The invention of claim17Claims from19The same effect as any of the above.
Claim21The invention of claim17Claims from19The same effect as any of the above.
[0238]
Claim22In the case where a sufficiently large current flows, the present invention claims9Claims from11The same effect as any of the above.
[0239]
Claim23In addition to being able to make the constant accurate,22Has the same effect as.
[0240]
Claim24In the case where a sufficiently large current flows, the present invention claims9Claims from11The same effect as any of the above.
[0241]
In the invention of claim 25, the error can be further reduced.23Has the same effect as.
The invention of claim 26 can further reduce the error, and24Has the same effect as.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of an apparatus that drives a motor using a fixed coordinate motor inverse model without using a sensor that detects a rotor rotational position.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a motor torque with respect to a current phase.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a vector simulation in a state where the motor current is excessive with respect to the load and the motor current is in a delayed phase.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship of the amplitude of φm + (Ld−Lq) Id with respect to the current phase.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a main part of an embodiment of the motor driving method according to the present invention.
6 shows a simulation result of the phase of magnetic flux viewed from the d-axis with respect to a change in winding resistance R when the
[Figure7It is a flow chart for explaining a main part of still another embodiment of the motor driving method of the present invention.
[Figure8It is a flow chart for explaining a length detection process.
[Figure9FIG. 11 is a diagram showing a magnetic flux length with respect to a change in R and a magnetic flux length with respect to a change in Lq.
[Figure10FIG. 10 is a diagram showing a magnetic flux length with respect to a change in R and a magnetic flux length with respect to a change in Lq when the load is large.
[Figure11FIG. 10 is a diagram showing the relationship of the estimated Lq value to the differential pressure in the compressor and the measured value of Lq.
[Figure12It is a flow chart for explaining a main part of still another embodiment of the motor driving method of the present invention.
[Figure13It is a flowchart for explaining a length phase detection process.
[Figure14It is a flow chart for explaining a main part of still another embodiment of the motor driving method of the present invention.
[Figure15It is a flow chart for explaining a main part of still another embodiment of the motor driving method of the present invention.
FIG. 16 is a diagram showing an angular error with respect to a change in R and an angular error with respect to a change in Lq when the load is large.
Claims (26)
負荷の大きさに対して過大な電流を流し、かつ電流を遅れ位相にした状態で、ロータ回転位置推定のための定数の誤差を削減する
ことを特徴とするモータ駆動方法。The rotor rotational position is estimated using the current and voltage supplied to the motor (4) and the device constants of the motor (4), and the current or voltage is controlled based on the estimated rotor rotational position. In the motor driving method of driving the motor (4) by supplying voltage to the motor (4),
A motor driving method characterized by reducing a constant error for estimating a rotor rotational position in a state in which an excessive current is passed with respect to a load size and the current is in a delayed phase .
負荷の大きさに対して過大な電流を流し、かつ電流を遅れ位相にした状態で、ロータ回転位置推定のための定数の誤差を削減する定数誤差削減手段(6)を
含むことを特徴とするモータ駆動装置。The rotor rotational position is estimated using the current and voltage supplied to the motor (4) and the device constants of the motor (4), and the current or voltage is controlled based on the estimated rotor rotational position. In the motor drive device that supplies the voltage to the motor (4) to drive the motor (4),
And a constant error reduction means (6) for reducing a constant error for estimating the rotor rotational position in a state where an excessive current is passed with respect to the size of the load and the current is in a lagging phase. Motor drive device.
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