JP7318392B2 - motor controller - Google Patents
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Description
本発明は、同期モータの駆動を行うモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device for driving a synchronous motor.
ロータに永久磁石が設けられている同期モータの制御方式としては、永久磁石の磁束軸方向の成分の電流であるｄ軸成分の電流と、トルク方向の成分の電流であるｑ軸成分の電流とで表される電流ベクトルを用いて同期モータを駆動させるベクトル制御が知られている。ベクトル制御の回転座標では、ｄ軸とｑ軸とは互いに直交している。 As a control method for a synchronous motor in which a permanent magnet is provided in the rotor, a d-axis component current, which is a current component in the magnetic flux axis direction of the permanent magnet, and a q-axis component current, which is a component current in the torque direction, are used. Vector control is known in which a synchronous motor is driven using a current vector represented by . In vector-controlled rotating coordinates, the d-axis and the q-axis are orthogonal to each other.
特許文献１には、ベクトル制御によって同期モータを駆動させる制御装置が開示されている。この制御装置では、モータの始動時には、回転座標での電流ベクトルの向きを推定ｄ軸の方向に固定した状態で同期モータの回転角を変更させる同期駆動制御が実行される。なお、同期駆動制御で同期モータを駆動させる場合、電流ベクトルの大きさは、ロータを加速させるのに十分なトルクを同期モータに発生させることのできる大きさで固定される。 Patent Literature 1 discloses a control device that drives a synchronous motor by vector control. In this control device, when the motor is started, synchronous drive control is executed to change the rotation angle of the synchronous motor while the direction of the current vector in the rotation coordinates is fixed in the direction of the estimated d-axis. When the synchronous motor is driven by synchronous drive control, the magnitude of the current vector is fixed at a magnitude that allows the synchronous motor to generate sufficient torque to accelerate the rotor.
同期駆動制御によって同期モータを駆動させている場合、同期モータの出力トルクと同期モータに加わる負荷トルクとの乖離が大きいと、回転座標上における推定ｄ軸と実ｄ軸とのずれ角である負荷角の目標である目標負荷角と、実際の負荷角との間に乖離が発生する。目標負荷角と負荷角とが乖離したままモータの駆動を継続させた場合、モータ回転数の制御性が低下してしまう。 When the synchronous motor is driven by synchronous drive control, if the difference between the output torque of the synchronous motor and the load torque applied to the synchronous motor is large, the load, which is the deviation angle between the estimated d-axis and the actual d-axis on the rotation coordinates, A deviation occurs between the target load angle, which is the target angle, and the actual load angle. If the motor continues to be driven while the target load angle and the load angle are deviated from each other, the controllability of the motor rotation speed is degraded.
上記課題を解決するためのモータ制御装置は、ベクトル制御の回転座標のｄ軸成分の電流とｑ軸成分の電流とで表される電流ベクトルに基づいて同期モータであるモータの駆動を行う装置である。このモータ制御装置は、前記モータに流れる電流を検出する電流検出部と、前記モータ回転数の指令値である指令回転数を基に、前記回転座標での向きが所定の向きとなる同期駆動電流ベクトルを導出する同期駆動ベクトル導出部と、前記同期駆動電流ベクトルに基づいた指令信号を生成して前記モータに出力することによって当該モータを駆動させる同期駆動制御を実行する制御部と、を備える。前記電流検出部によって検出された電流を電流検出値とした場合、前記同期駆動ベクトル導出部は、前記電流検出値に基づいた前記回転座標上の電流ベクトルである検出電流ベクトルの向きと、前記同期駆動電流ベクトルの向きとの偏差であるベクトル位相偏差の絶対値が所定値以下となるように、当該同期駆動電流ベクトルの大きさを調整する。 A motor control device for solving the above problems is a device for driving a motor, which is a synchronous motor, based on a current vector represented by a d-axis component current and a q-axis component current of a rotational coordinate of vector control. be. This motor control device includes a current detection unit that detects a current flowing through the motor, and a synchronous drive current that is oriented in a predetermined direction on the rotation coordinate based on the command rotation speed, which is the command value of the rotation speed of the motor. A synchronous drive vector derivation unit that derives a vector, and a control unit that generates a command signal based on the synchronous drive current vector and outputs it to the motor to execute synchronous drive control for driving the motor. When the current detected by the current detection unit is the current detection value, the synchronous drive vector derivation unit calculates the direction of the detected current vector, which is a current vector on the rotating coordinates based on the current detection value, and the synchronization The magnitude of the synchronous drive current vector is adjusted so that the absolute value of the vector phase deviation, which is the deviation from the direction of the drive current vector, is equal to or less than a predetermined value.
同期駆動制御によってモータを駆動させる場合、同期駆動ベクトルの大きさが大きいほど、モータの出力トルクが大きくなる。また、同期駆動制御によってモータを駆動させている場合、目標負荷角と負荷角との乖離が大きくなると、ベクトル位相偏差の絶対値が大きくなる。 When the motor is driven by synchronous drive control, the output torque of the motor increases as the magnitude of the synchronous drive vector increases. Further, when the motor is driven by synchronous drive control, the absolute value of the vector phase deviation increases as the divergence between the target load angle and the load angle increases.
上記構成では、同期駆動制御によってモータを駆動させる場合、ベクトル位相偏差の絶対値が所定値以下となるように同期駆動電流ベクトルの大きさが調整される。そして、このように大きさの調整された同期駆動電流ベクトルに基づいた指令信号が生成され、当該指令信号がモータに出力される。これにより、目標負荷角と負荷角とが乖離したままモータの駆動が継続されることが抑制される。したがって、同期駆動制御によってモータを駆動させる際におけるモータ回転数の制御性の低下を抑制できるようになる。 In the above configuration, when the motor is driven by synchronous drive control, the magnitude of the synchronous drive current vector is adjusted so that the absolute value of the vector phase deviation is equal to or less than a predetermined value. Then, a command signal is generated based on the synchronous drive current vector whose magnitude has been adjusted in this way, and the command signal is output to the motor. This prevents the motor from continuing to be driven while the target load angle and the load angle are deviated from each other. Therefore, it is possible to suppress deterioration in the controllability of the motor rotation speed when the motor is driven by the synchronous drive control.
以下、モータ制御装置の一実施形態を図１～図８に従って説明する。
図１は、本実施形態のモータ制御装置１０と、モータ制御装置１０によって制御されるモータ１００と、を示している。モータ１００は、永久磁石が設けられているロータ１０１を備えている。モータ１００は、永久磁石がロータ１０１の内部に埋め込まれている埋込磁石型の同期モータである。モータ１００は、三相コイルとしてＵ相、Ｖ相およびＷ相のコイルを備えている。なお、モータ１００は、車載のブレーキ装置におけるブレーキ液の吐出用ポンプの動力源として用いられる。
An embodiment of the motor control device will be described below with reference to FIGS. 1 to 8. FIG.
FIG. 1 shows a motor control device 10 of this embodiment and a motor 100 controlled by the motor control device 10 . The motor 100 comprises a rotor 101 provided with permanent magnets. The motor 100 is an embedded magnet type synchronous motor in which permanent magnets are embedded inside a rotor 101 . The motor 100 includes U-phase, V-phase and W-phase coils as three-phase coils. The motor 100 is used as a power source for a pump for discharging brake fluid in a vehicle-mounted brake system.
モータ１００には、ロータ１０１の回転速度に応じた信号を検出信号としてモータ制御装置１０に出力する回転角センサ１８が設けられている。回転角センサ１８としては、たとえば、ホールセンサおよびロータリエンコーダを挙げることができる。回転角センサ１８の検出信号に基づいて導出されるロータ１０１の回転角を、回転角検出値θｓという。 The motor 100 is provided with a rotation angle sensor 18 that outputs a signal corresponding to the rotation speed of the rotor 101 to the motor control device 10 as a detection signal. Rotation angle sensor 18 may include, for example, a Hall sensor and a rotary encoder. The rotation angle of the rotor 101 derived based on the detection signal of the rotation angle sensor 18 is called the rotation angle detection value θs.
モータ制御装置１０は、ｄ軸成分の電流と、ｑ軸成分の電流と、を制御するベクトル制御によってモータ１００を駆動させる。ｄ軸およびｑ軸とは、ベクトル制御の回転座標上の制御軸である。ｄ軸は、永久磁石の磁束軸の方向に延びる制御軸である。ｑ軸は、トルクの方向に延びる制御軸であって、ｄ軸とは直交している。モータ制御装置１０は、ｄ軸成分の電流指令値とｑ軸成分の電流指令値とに基づいた信号を三相コイルに入力することによってモータ１００を駆動させる。 The motor control device 10 drives the motor 100 by vector control that controls the d-axis component current and the q-axis component current. The d-axis and q-axis are control axes on the rotating coordinates of vector control. The d-axis is the control axis extending in the direction of the magnetic flux axis of the permanent magnet. The q-axis is a control axis extending in the direction of torque and orthogonal to the d-axis. The motor control device 10 drives the motor 100 by inputting a signal based on the current command value of the d-axis component and the current command value of the q-axis component to the three-phase coils.
モータ制御装置１０は、必要トルク導出部１１と、同期駆動処理部１２と、センサレス駆動処理部１３と、信号選択部１９と、制御部１４と、を備えている。さらに、モータ制御装置１０は、３相／２相変換部１５と、ロータ位置推定部１６と、回転角取得部１７と、を備えている。 The motor control device 10 includes a required torque derivation unit 11 , a synchronous drive processing unit 12 , a sensorless drive processing unit 13 , a signal selection unit 19 and a control unit 14 . Furthermore, the motor control device 10 includes a 3-phase/2-phase converter 15 , a rotor position estimator 16 , and a rotation angle acquirer 17 .
モータ制御装置１０は、同期駆動制御とセンサレス駆動制御とを実行する。センサレス駆動制御は、モータ１００の回転速度であるロータ回転数をフィードバックする閉ループ駆動制御の一例である。一方、同期駆動制御は、開ループ駆動制御である。同期駆動制御では、同期駆動処理部１２が導出する電流指令値が用いられる。センサレス駆動制御では、センサレス駆動処理部１３が導出する電流指令値が用いられる。すなわち、センサレス駆動処理部１３が、閉ループ駆動処理部に対応する。 The motor control device 10 executes synchronous drive control and sensorless drive control. Sensorless drive control is an example of closed-loop drive control in which the rotor speed, which is the rotational speed of the motor 100, is fed back. Synchronous drive control, on the other hand, is open-loop drive control. A current command value derived by the synchronous drive processing unit 12 is used in the synchronous drive control. In the sensorless drive control, a current command value derived by the sensorless drive processing unit 13 is used. That is, the sensorless drive processing section 13 corresponds to the closed loop drive processing section.
必要トルク導出部１１は、必要トルクＴＲＬｄを導出する。必要トルクＴＲＬｄは、モータ１００の負荷トルクと加速トルクとの和として算出される。必要トルクＴＲＬｄは、ロータ回転数を低下させないようにするために必要なトルクである。負荷トルクは、たとえば、モータ１００を動力源とするポンプのイナーシャおよびブレーキ液の粘度を基に導出できる。また、加速トルクは、ポンプに対するブレーキ液の吐出量の要求値を基に導出できる。 The required torque derivation unit 11 derives the required torque TRLd. Required torque TRLd is calculated as the sum of the load torque of motor 100 and the acceleration torque. The required torque TRLd is torque required to prevent the rotor speed from decreasing. The load torque can be derived, for example, based on the inertia of the pump powered by the motor 100 and the viscosity of the brake fluid. Also, the acceleration torque can be derived based on the required value of the brake fluid discharge amount for the pump.
同期駆動処理部１２は、同期駆動制御によってモータ１００を駆動させる際における指示電流ベクトルである同期駆動電流ベクトルＶＡを生成するものである。電流ベクトルとは、回転座標におけるｄ軸成分の電流と、ｑ軸成分の電流とで表されるものである。 The synchronous drive processing unit 12 generates a synchronous drive current vector VA, which is an instruction current vector when the motor 100 is driven by synchronous drive control. A current vector is represented by a d-axis component current and a q-axis component current in a rotating coordinate system.
同期駆動処理部１２は、必要トルク導出部１１によって導出された必要トルクＴＲＬｄ、ロータ回転数の指令値である指令回転数Ｖｍｔ＊、回転角検出値θｓ、および、後述する回転角取得部１７が導出したロータ推定回転角θｅを基に、同期駆動電流ベクトルＶＡを導出する。同期駆動処理部１２は、同期駆動ベクトル導出部２６と、向き変更部２７と、を有している。 The synchronous drive processing unit 12 includes a required torque TRLd derived by the required torque deriving unit 11, a command rotation speed Vmt* which is a command value for the rotor rotation speed, a rotation angle detection value θs, and a rotation angle acquisition unit 17 described later. A synchronous drive current vector VA is derived based on the derived estimated rotor rotation angle θe. The synchronous drive processing section 12 has a synchronous drive vector derivation section 26 and an orientation changing section 27 .
同期駆動ベクトル導出部２６は、回転座標での向きが所定の向きとなる同期駆動ベクトルである基準ベクトルＶＡＢを導出する。本実施形態では、所定の向きは、推定ｄ軸の方向と同じである。推定ｄ軸とは、回転座標のｄ軸と推定される軸のことである。なお、回転座標の実際のｄ軸を実ｄ軸という。また、回転座標の実際のｑ軸を実ｑ軸といい、回転座標のｑ軸と推定される軸を推定ｑ軸という。 The synchronous drive vector deriving unit 26 derives a reference vector VAB, which is a synchronous drive vector whose orientation in the rotational coordinates is a predetermined orientation. In this embodiment, the predetermined orientation is the same as the direction of the estimated d-axis. The estimated d-axis is an axis that is estimated to be the d-axis of the rotating coordinates. Note that the actual d-axis of the rotating coordinates is called the real d-axis. The actual q-axis of the rotating coordinates is called the actual q-axis, and the axis estimated to be the q-axis of the rotating coordinates is called the estimated q-axis.
同期駆動ベクトル導出部２６は、所定の制御サイクル毎に回転座標での推定ｄ軸の方向と推定ｑ軸の方向とを定める。すなわち、同期駆動ベクトル導出部２６は、モータ１００の起動時には、回転角検出値θｓに基づいたｄ軸である実ｄ軸の方向と推定ｄ軸の方向とが一致するように、推定ｄ軸の方向と推定ｑ軸の方向とを設定する。そして、次回の制御サイクル以降では、同期駆動ベクトル導出部２６は、指令回転数Ｖｍｔ＊を基に、推定ｄ軸の方向および推定ｑ軸の方向を可変させる。そして、同期駆動ベクトル導出部２６は、このように定めた推定ｄ軸の方向とは回転座標で向きが同じとなるように、基準ベクトルＶＡＢの向きを定める。 The synchronous drive vector derivation unit 26 determines the direction of the estimated d-axis and the direction of the estimated q-axis in the rotating coordinates for each predetermined control cycle. That is, when the motor 100 is started, the synchronous drive vector derivation unit 26 adjusts the estimated d-axis so that the direction of the actual d-axis, which is the d-axis based on the rotation angle detection value θs, coincides with the direction of the estimated d-axis. Set the direction and direction of the estimated q-axis. Then, from the next control cycle onward, the synchronous drive vector derivation unit 26 varies the direction of the estimated d-axis and the direction of the estimated q-axis based on the command rotation speed Vmt*. Then, the synchronous drive vector derivation unit 26 determines the direction of the reference vector VAB so that the direction of the estimated d-axis determined in this way is the same in terms of rotation coordinates.
ここで、図２を参照し、基準ベクトルＶＡＢの向きを定める際における推定ｄ軸および推定ｑ軸の設定処理について説明する。すなわち、推定ｄ軸の方向と実ｄ軸の方向との偏差である軸位相偏差Δθが目標負荷角αｔｒと等しくなるように、推定ｄ軸および推定ｑ軸の方向が設定される。目標負荷角αｔｒは、指令回転数Ｖｍｔ＊が高いほど大きくなるように設定される。例えば、上記の制御サイクルの時間的な長さを単位時間とした場合、指令回転数Ｖｍｔ＊でモータ１００を駆動させた際におけるロータ回転角の単位時間での変化量が、目標負荷角αｔｒとして設定される。 Here, referring to FIG. 2, the setting processing of the estimated d-axis and the estimated q-axis when determining the direction of the reference vector VAB will be described. That is, the directions of the estimated d-axis and the estimated q-axis are set such that the axial phase deviation Δθ, which is the difference between the direction of the estimated d-axis and the direction of the actual d-axis, is equal to the target load angle αtr. The target load angle αtr is set to increase as the command rotation speed Vmt* increases. For example, when the time length of the control cycle is defined as a unit time, the amount of change in the rotor rotation angle per unit time when the motor 100 is driven at the command rotation speed Vmt* is the target load angle αtr. set.
図１に戻り、同期駆動ベクトル導出部２６は、必要トルクＴＲＬｄを基に、基準ベクトルＶＡＢの大きさを設定する。すなわち、同期駆動ベクトル導出部２６は、必要トルクＴＲＬｄが大きいほど大きくなるように基準ベクトルＶＡＢの大きさを設定する。 Returning to FIG. 1, the synchronous drive vector derivation unit 26 sets the magnitude of the reference vector VAB based on the required torque TRLd. That is, the synchronous drive vector derivation unit 26 sets the magnitude of the reference vector VAB so that it increases as the required torque TRLd increases.
本実施形態では、同期駆動ベクトル導出部２６は、上記のように導出した基準ベクトルＶＡＢの大きさを補正する補正処理を実行する。この補正処理の内容については後述する。 In the present embodiment, the synchronous drive vector derivation unit 26 executes correction processing for correcting the magnitude of the reference vector VAB derived as described above. Details of this correction processing will be described later.
向き変更部２７は、上記の軸位相偏差Δθに応じ、基準ベクトルＶＡＢの向きを所定の向きから変更して同期駆動電流ベクトルＶＡを導出する。ここでいう基準ベクトルＶＡＢとは、補正処理で大きさが補正された基準ベクトルＶＡＢである。すなわち、向き変更部２７は、基準ベクトルＶＡＢの向きを軸位相偏差Δθに基づいて変更し、変更後のベクトルを同期駆動電流ベクトルＶＡとする。そのため、軸位相偏差Δθの絶対値が大きいほど、同期駆動電流ベクトルＶＡの向きと基準ベクトルＶＡＢの向きとの差分が大きくなる。 The direction changing unit 27 changes the direction of the reference vector VAB from a predetermined direction according to the axial phase deviation Δθ, and derives the synchronous drive current vector VA. The reference vector VAB referred to here is a reference vector VAB whose magnitude has been corrected by correction processing. That is, the direction changing unit 27 changes the direction of the reference vector VAB based on the axial phase deviation Δθ, and sets the changed vector as the synchronous drive current vector VA. Therefore, the greater the absolute value of the axial phase deviation Δθ, the greater the difference between the direction of the synchronous drive current vector VA and the direction of the reference vector VAB.
そして、同期駆動処理部１２は、同期駆動電流ベクトルＶＡの推定ｄ軸成分の電流をｄ軸電流指令値Ｉｄ＊として信号選択部１９に出力する。また、同期駆動処理部１２は、同期駆動電流ベクトルＶＡの推定ｑ軸成分の電流をｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として信号選択部１９に出力する。 Then, the synchronous drive processing unit 12 outputs the current of the estimated d-axis component of the synchronous drive current vector VA to the signal selection unit 19 as the d-axis current command value Id*. The synchronous drive processing unit 12 also outputs the current of the estimated q-axis component of the synchronous drive current vector VA to the signal selection unit 19 as the q-axis current command value Iq*.
センサレス駆動処理部１３は、指令トルク導出部３１と、指令電流導出部３２と、を有している。
指令トルク導出部３１は、モータ１００の出力トルクの指令値である指令トルクＴＲ＊を導出する。指令トルク導出部３１は、必要トルクＴＲＬｄと、指令回転数Ｖｍｔ＊と、後述するロータ位置推定部１６によって取得されたロータ回転数Ｖｍｔと、に基づいて、指令トルクＴＲ＊を導出する。すなわち、指令トルク導出部３１は、指令回転数Ｖｍｔ＊とロータ回転数Ｖｍｔとの偏差である回転数偏差を入力とするフィードバック制御によって導出したトルク補正値と、必要トルクＴＲＬｄとの和が大きいほど値が大きくなるように、指令トルクＴＲ＊を導出する。
The sensorless drive processing section 13 has a command torque derivation section 31 and a command current derivation section 32 .
A command torque derivation unit 31 derives a command torque TR*, which is a command value of the output torque of the motor 100 . Command torque derivation unit 31 derives command torque TR* based on required torque TRLd, command rotation speed Vmt*, and rotor rotation speed Vmt obtained by rotor position estimation unit 16, which will be described later. That is, the command torque derivation unit 31 calculates the torque correction value derived by the feedback control using the rotational speed deviation, which is the deviation between the command rotational speed Vmt* and the rotor rotational speed Vmt, as input, and the required torque TRLd. The command torque TR* is derived so that the value becomes large.
指令電流導出部３２は、指令トルク導出部３１によって導出された指令トルクＴＲ＊に基づいて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を導出する。たとえば、指令電流導出部３２は、指令トルクＴＲ＊に基づいた指令電流ベクトルであるセンサレス駆動ベクトルを導出する。そして、指令電流導出部３２は、センサレス駆動ベクトルの推定ｄ軸成分の電流をｄ軸電流指令値Ｉｄ＊として導出する。また、指令電流導出部３２は、センサレス駆動ベクトルの推定ｑ軸成分の電流をｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として導出する。 A command current derivation unit 32 derives a d-axis current command value Id* and a q-axis current command value Iq* based on the command torque TR* derived by the command torque derivation unit 31 . For example, command current derivation unit 32 derives a sensorless drive vector, which is a command current vector based on command torque TR*. Then, the command current derivation unit 32 derives the current of the estimated d-axis component of the sensorless drive vector as the d-axis current command value Id*. Also, the command current derivation unit 32 derives the current of the estimated q-axis component of the sensorless drive vector as the q-axis current command value Iq*.
そして、センサレス駆動処理部１３は、指令電流導出部３２が導出したｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を信号選択部１９に出力する。また、センサレス駆動処理部１３は、指令電流導出部３２が導出したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を信号選択部１９に出力する。 Then, the sensorless drive processing unit 13 outputs the d-axis current command value Id* derived by the command current derivation unit 32 to the signal selection unit 19 . Further, the sensorless drive processing unit 13 outputs the q-axis current command value Iq* derived by the command current derivation unit 32 to the signal selection unit 19 .
信号選択部１９は、第１切換機５１および第２切換機５２を備えている。第１切換機５１は、同期駆動処理部１２から出力されたｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、および、センサレス駆動処理部１３から出力されたｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の何れか一方を選択し、選択したｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を制御部１４に出力する。第２切換機５２は、同期駆動処理部１２から出力されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊、および、センサレス駆動処理部１３から出力されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の何れか一方を選択し、選択したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を制御部１４に出力する。 The signal selector 19 has a first switch 51 and a second switch 52 . The first switching device 51 selects either the d-axis current command value Id* output from the synchronous drive processing unit 12 or the d-axis current command value Id* output from the sensorless drive processing unit 13, The selected d-axis current command value Id* is output to the control unit 14 . The second switching device 52 selects either the q-axis current command value Iq* output from the synchronous drive processing unit 12 or the q-axis current command value Iq* output from the sensorless drive processing unit 13, The selected q-axis current command value Iq* is output to the control unit 14 .
各切換機５１，５２は、ロータ回転数Ｖｍｔが規定回転数Ｖｍｔｈ未満であるときには、同期駆動処理部１２から出力された電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を選択し、選択した電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を制御部１４に出力する。一方で、各切換機５１，５２は、ロータ回転数Ｖｍｔが規定回転数Ｖｍｔｈ以上であるときには、センサレス駆動処理部１３から出力された電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を選択し、選択した電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を制御部１４に出力する。すなわち、規定回転数Ｖｍｔｈが、閾値である。 When the rotor rotation speed Vmt is less than the specified rotation speed Vmth, the switches 51 and 52 select the current command values Id* and Iq* output from the synchronous drive processing unit 12, and select the selected current command value Id*. , Iq* to the control unit 14 . On the other hand, when the rotor rotation speed Vmt is equal to or higher than the specified rotation speed Vmth, the switches 51 and 52 select the current command values Id* and Iq* output from the sensorless drive processing unit 13, and switch the selected current command values. It outputs the values Id* and Iq* to the control unit 14 . That is, the prescribed rotation speed Vmth is the threshold.
ここで、規定回転数Ｖｍｔｈについて説明する。規定回転数Ｖｍｔｈは、モータ１００のロータ１０１が低速で回転しているか否かの判断基準として設定されている。具体的には、ベクトル制御によってモータ１００を駆動させる場合、回転座標の実ｑ軸の方向に誘起電圧が発生する。そして、後述する回転角取得部１７では、こうした誘起電圧を利用してロータ推定回転角θｅが取得される。ロータ回転数Ｖｍｔが低いと、誘起電圧の大きさのばらつきが大きく、ロータ推定回転角θｅの推定精度が低い。そこで、ロータ推定回転角θｅの推定精度を許容範囲に収めることができるようなロータ回転数Ｖｍｔの下限、又は当該下限よりも僅かに高い速度が規定回転数Ｖｍｔｈとして設定されている。 Here, the prescribed rotation speed Vmth will be described. The specified rotation speed Vmth is set as a criterion for determining whether the rotor 101 of the motor 100 is rotating at a low speed. Specifically, when the motor 100 is driven by vector control, an induced voltage is generated in the direction of the actual q-axis of the rotational coordinates. Then, the rotation angle acquisition unit 17, which will be described later, acquires the estimated rotor rotation angle θe using such an induced voltage. When the rotor rotation speed Vmt is low, the variation in the magnitude of the induced voltage is large, and the estimation accuracy of the estimated rotor rotation angle θe is low. Therefore, the lower limit of the rotor rotation speed Vmt or a speed slightly higher than the lower limit is set as the specified rotation speed Vmth so that the estimation accuracy of the estimated rotor rotation angle θe can be kept within the allowable range.
制御部１４は、第１切換機５１から入力されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊と第２切換機５２から入力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とに基づいて、モータ１００を駆動する制御信号を生成する。制御部１４は、指令電圧導出部４１と、２相／３相変換部４２と、インバータ４３と、を有している。 Based on the d-axis current command value Id* input from the first switching device 51 and the q-axis current command value Iq* input from the second switching device 52, the control unit 14 generates a control signal for driving the motor 100. to generate The control unit 14 has a command voltage derivation unit 41 , a 2-phase/3-phase conversion unit 42 and an inverter 43 .
指令電圧導出部４１には、信号選択部１９からｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が入力される。さらに、指令電圧導出部４１には、後述するように３相／２相変換部１５から出力されるｄ軸電流値Ｉｄおよびｑ軸電流値Ｉｑが入力される。モータ１００への給電によって回転座標上で発生した電流ベクトルのうち、推定ｄ軸成分の電流がｄ軸電流値Ｉｄであり、推定ｑ軸成分の電流がｑ軸電流値Ｉｑである。 The d-axis current command value Id* and the q-axis current command value Iq* are input from the signal selection unit 19 to the command voltage derivation unit 41 . Further, the command voltage derivation unit 41 receives the d-axis current value Id and the q-axis current value Iq output from the three-phase/two-phase conversion unit 15 as described later. Among the current vectors generated on the rotating coordinates by the power supply to the motor 100, the current of the estimated d-axis component is the d-axis current value Id, and the current of the estimated q-axis component is the q-axis current value Iq.
指令電圧導出部４１は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊と、ｄ軸電流値Ｉｄと、に基づいたフィードバック制御によって、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を算出する。さらに、指令電圧導出部４１は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と、ｑ軸電流値Ｉｑと、に基づいたフィードバック制御によって、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出する。 The command voltage derivation unit 41 calculates the d-axis voltage command value Vd* through feedback control based on the d-axis current command value Id* and the d-axis current value Id. Further, the command voltage deriving unit 41 calculates the q-axis voltage command value Vq* by feedback control based on the q-axis current command value Iq* and the q-axis current value Iq.
２相／３相変換部４２は、ロータ１０１の回転角に基づいて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を、Ｕ相電圧指令値ＶＵ＊と、Ｖ相電圧指令値ＶＶ＊と、Ｗ相電圧指令値ＶＷ＊と、に変換する。２相／３相変換部４２には、後述する回転角取得部１７によって取得されるロータ推定回転角θｅがロータ１０１の回転角として入力される。Ｕ相電圧指令値ＶＵ＊は、Ｕ相のコイルに印加する電圧の指令値である。Ｖ相電圧指令値ＶＶ＊は、Ｖ相のコイルに印加する電圧の指令値である。Ｗ相電圧指令値ＶＷ＊は、Ｗ相のコイルに印加する電圧の指令値である。 Two-phase/three-phase converter 42 converts d-axis voltage command value Vd* and q-axis voltage command value Vq* to U-phase voltage command value VU* and V-phase voltage command value based on the rotation angle of rotor 101. VV* and W-phase voltage command value VW*. An estimated rotor rotation angle θe obtained by a rotation angle obtaining unit 17 (to be described later) is input to the two-phase/three-phase conversion unit 42 as the rotation angle of the rotor 101 . The U-phase voltage command value VU* is a command value for the voltage applied to the U-phase coil. The V-phase voltage command value VV* is a command value of the voltage applied to the V-phase coil. The W-phase voltage command value VW* is a command value of the voltage applied to the W-phase coil.
インバータ４３は、バッテリから供給される電力によって動作する複数のスイッチング素子を有している。インバータ４３は、２相／３相変換部４２から入力されたＵ相電圧指令値ＶＵ＊と、スイッチング素子のオン／オフ動作によってＵ相信号を生成する。また、インバータ４３は、２相／３相変換部４２から入力されたＶ相電圧指令値ＶＶ＊と、スイッチング素子のオン／オフ動作によってＶ相信号を生成する。また、インバータ４３は、２相／３相変換部４２から入力されたＷ相電圧指令値ＶＷ＊と、スイッチング素子のオン／オフ動作によってＷ相信号を生成する。Ｕ相信号は、モータ１００のＵ相コイルに入力される。Ｖ相信号は、モータ１００のＶ相コイルに入力される。Ｗ相信号は、モータ１００のＷ相コイルに入力される。 The inverter 43 has a plurality of switching elements operated by power supplied from the battery. Inverter 43 generates a U-phase signal based on U-phase voltage command value VU* input from 2-phase/3-phase converter 42 and on/off operations of switching elements. Inverter 43 also generates a V-phase signal based on the V-phase voltage command value VV* input from 2-phase/3-phase converter 42 and the ON/OFF operation of the switching element. Inverter 43 also generates a W-phase signal based on W-phase voltage command value VW* input from 2-phase/3-phase converter 42 and on/off operation of the switching element. The U-phase signal is input to the U-phase coil of motor 100 . The V-phase signal is input to the V-phase coil of motor 100 . The W-phase signal is input to the W-phase coil of motor 100 .
本実施形態では、ロータ回転数Ｖｍｔが規定回転数Ｖｍｔｈ未満である場合、制御部１４は、同期駆動処理部１２から出力された電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊、すなわち同期駆動電流ベクトルＶＡに基づいた指令信号を生成し、当該指令信号をモータ１００に出力することによってモータ１００を駆動させる。このようなモータ制御が、同期駆動制御である。一方、ロータ回転数Ｖｍｔが規定回転数Ｖｍｔｈ以上である場合、制御部１４は、センサレス駆動処理部１３から出力された電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に基づいた指令信号を生成し、当該指令信号をモータ１００に出力することによってモータ１００を駆動させる。このようなモータ制御が、センサレス駆動制御である。 In this embodiment, when the rotor rotation speed Vmt is less than the specified rotation speed Vmth, the control unit 14 controls the current command values Id* and Iq* output from the synchronous drive processing unit 12, that is, based on the synchronous drive current vector VA. The motor 100 is driven by generating a command signal and outputting the command signal to the motor 100 . Such motor control is synchronous drive control. On the other hand, when the rotor rotation speed Vmt is equal to or higher than the specified rotation speed Vmth, the control unit 14 generates a command signal based on the current command values Id* and Iq* output from the sensorless drive processing unit 13, and the command signal is output to the motor 100 to drive the motor 100 . Such motor control is sensorless drive control.
３相／２相変換部１５は、モータ１００に流される三相電流を変換して二相電流値を算出する。３相／２相変換部１５には、モータ１００のＵ相のコイルに流される電流であるＵ相電流ＩＵが入力される。３相／２相変換部１５には、モータ１００のＶ相のコイルに流される電流であるＶ相電流ＩＶが入力される。３相／２相変換部１５には、モータ１００のＷ相のコイルに流される電流であるＷ相電流ＩＷが入力される。そして、３相／２相変換部１５は、後述する回転角取得部１７によって取得されたロータ推定回転角θｅに基づいて、Ｕ相電流ＩＵ、Ｖ相電流ＩＶおよびＷ相電流ＩＷを、推定ｄ軸成分の電流であるｄ軸電流値Ｉｄおよび推定ｑ軸成分の電流であるｑ軸電流値Ｉｑに変換する。 A three-phase/two-phase converter 15 converts the three-phase current flowing through the motor 100 to calculate a two-phase current value. A U-phase current IU, which is a current that flows through the U-phase coil of the motor 100, is input to the three-phase/two-phase conversion unit 15. As shown in FIG. The three-phase/two-phase converter 15 receives a V-phase current IV, which is a current that flows through the V-phase coil of the motor 100 . A W-phase current IW, which is a current that flows through the W-phase coil of the motor 100 , is input to the three-phase/two-phase converter 15 . Based on the estimated rotor rotation angle θe obtained by a rotation angle obtaining unit 17, which will be described later, the three-phase/two-phase conversion unit 15 converts the U-phase current IU, the V-phase current IV, and the W-phase current IW to an estimated d It is converted into a d-axis current value Id, which is the current of the axis component, and a q-axis current value Iq, which is the current of the estimated q-axis component.
ロータ位置推定部１６は、実ｄ軸の方向と推定ｄ軸の方向との軸位相偏差Δθを導出する。ロータ位置推定部１６には、３相／２相変換部１５が算出したｄ軸電流値Ｉｄおよびｑ軸電流値Ｉｑが入力される。さらに、ロータ位置推定部１６には、指令電圧導出部４１が導出したｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊が入力される。 A rotor position estimator 16 derives an axial phase deviation Δθ between the direction of the actual d-axis and the direction of the estimated d-axis. The d-axis current value Id and the q-axis current value Iq calculated by the three-phase/two-phase conversion unit 15 are input to the rotor position estimation unit 16 . Furthermore, the d-axis voltage command value Vd* and the q-axis voltage command value Vq* derived by the command voltage derivation unit 41 are input to the rotor position estimation unit 16 .
ロータ位置推定部１６は、たとえば、拡張誘起電圧方式によって軸位相偏差Δθを導出する。この場合、ロータ位置推定部１６は、ｄ軸電流値Ｉｄおよびｑ軸電流値Ｉｑと、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊と、に基づいて、軸位相偏差Δθを導出する。 The rotor position estimator 16 derives the axial phase deviation Δθ by, for example, an extended induced voltage method. In this case, the rotor position estimator 16 derives the axial phase deviation Δθ based on the d-axis current value Id and the q-axis current value Iq, and the d-axis voltage command value Vd* and the q-axis voltage command value Vq*. do.
さらに、ロータ位置推定部１６は、ロータ回転数Ｖｍｔを取得する。ロータ回転数Ｖｍｔは、モータ１００の回転速度である。ロータ位置推定部１６は、たとえば、軸位相偏差Δθを目標値「０」とすべく比例積分制御することによってロータ回転数Ｖｍｔを求める。 Furthermore, the rotor position estimator 16 acquires the rotor rotation speed Vmt. Rotor speed Vmt is the rotational speed of motor 100 . The rotor position estimator 16 obtains the rotor rotation speed Vmt, for example, by performing proportional-integral control to set the shaft phase deviation Δθ to a target value of “0”.
回転角取得部１７は、ロータ推定回転角θｅを取得する。回転角取得部１７は、たとえば、ロータ位置推定部１６が導出するロータ回転数Ｖｍｔを積分することによって、ロータ推定回転角θｅを求める。 The rotation angle acquisition unit 17 acquires the estimated rotor rotation angle θe. The rotation angle acquisition unit 17 obtains the estimated rotor rotation angle θe by, for example, integrating the rotor rotation speed Vmt derived by the rotor position estimation unit 16 .
次に、図３～図７を参照し、同期駆動ベクトル導出部２６が実行する上記補正処理について説明する。なお、回転座標上において、３相／２相変換部１５で検出されたｄ軸電流値Ｉｄとｑ軸電流値Ｉｑとによって表される電流ベクトルを、「検出電流ベクトルＶＡＳ」という。 Next, with reference to FIGS. 3 to 7, the above correction processing executed by the synchronous drive vector deriving section 26 will be described. A current vector represented by the d-axis current value Id and the q-axis current value Iq detected by the three-phase/two-phase conversion unit 15 on the rotating coordinates is called a "detected current vector VAS".
図３～図５には、同期駆動制御によってモータ１００を駆動させている場合において、検出電流ベクトルＶＡＳの向きから同期駆動電流ベクトルＶＡの向きを引いた値であるベクトル位相偏差ΔＶＡａが正の値である場合の一例が図示されている。ベクトル位相偏差ΔＶＡａが正の値となるような事象は、モータ１００に加わる実際の負荷が、想定されている負荷よりも大きいときに生じうる。この場合、モータ１００の出力トルクを増大補正することにより、当該事象を解消することができる。 3 to 5, when the motor 100 is driven by synchronous drive control, the vector phase deviation ΔVAa, which is the value obtained by subtracting the direction of the synchronous drive current vector VA from the direction of the detected current vector VAS, is a positive value. An example is shown in the figure. An event in which the vector phase deviation ΔVAa becomes a positive value can occur when the actual load applied to the motor 100 is greater than the assumed load. In this case, the phenomenon can be eliminated by increasing the output torque of the motor 100 .
回転角センサ１８としてホールセンサが採用されている場合、回転角検出値θｓは、図３に実線で示すように所定の検出サイクル毎に更新される。また、ロータ推定回転角θｅは図３に一点鎖線で示すように推移し、目標回転角θｔｒは図３に破線で示すように推移する。目標回転角θｔｒは、ロータ推定回転角θｅから目標負荷角αｔｒを引いた値である。この場合、図３に示すように、目標負荷角αｔｒから実際の負荷角αを引いた値である負荷角偏差Δαは負の値となる。 When a Hall sensor is employed as the rotation angle sensor 18, the rotation angle detection value θs is updated every predetermined detection cycle as indicated by the solid line in FIG. 3. The estimated rotor rotation angle .theta.e changes as indicated by the dashed line in FIG. 3, and the target rotation angle .theta.tr changes as indicated by the broken line in FIG. The target rotation angle θtr is a value obtained by subtracting the target load angle αtr from the estimated rotor rotation angle θe. In this case, as shown in FIG. 3, the load angle deviation Δα obtained by subtracting the actual load angle α from the target load angle αtr becomes a negative value.
この例のように負荷角偏差Δαが負の値となる場合、図４に示すように、検出電流ベクトルＶＡＳの向きは、同期駆動電流ベクトルＶＡの向きよりも進角側となる。なお、図４において破線で示す半円は、同期駆動電流ベクトルＶＡの終点を通過する定電流円である。 When the load angle deviation Δα takes a negative value as in this example, the direction of the detected current vector VAS is on the advance side of the direction of the synchronous drive current vector VA, as shown in FIG. A semicircle indicated by a dashed line in FIG. 4 is a constant current circle passing through the end point of the synchronous drive current vector VA.
図５（ａ），（ｂ）に示すように、補正処理では、負荷角偏差Δαの絶対値が所定値以下となるように、基準ベクトルＶＡＢの大きさが補正される。本実施形態では、所定値として、「０」が設定されている。図５（ａ）に示す例では、負荷角偏差Δαが負の値であるため、基準ベクトルＶＡＢの大きさは増大補正される。この際の増大補正量Ｘａは、負荷角偏差Δαの絶対値が大きいほど大きくなる。なお、図５における二点鎖線は、等トルク線Ｔ１，Ｔ２である。等トルク線Ｔ２で示されるトルクは、等トルク線Ｔ１で示されるトルクよりも小さい。等トルク線Ｔ１は負荷増大前の必要トルクＴＲＬｄを示しており、等トルク線Ｔ２は負荷増大後の必要トルクＴＲＬｄを示している。 As shown in FIGS. 5A and 5B, in the correction process, the magnitude of the reference vector VAB is corrected so that the absolute value of the load angle deviation Δα becomes equal to or less than a predetermined value. In this embodiment, "0" is set as the predetermined value. In the example shown in FIG. 5(a), since the load angle deviation Δα is a negative value, the magnitude of the reference vector VAB is corrected to increase. The increased correction amount Xa at this time increases as the absolute value of the load angle deviation Δα increases. The two-dot chain lines in FIG. 5 are equal torque lines T1 and T2. The torque indicated by the constant torque line T2 is smaller than the torque indicated by the constant torque line T1. The constant torque line T1 indicates the required torque TRLd before the load increase, and the constant torque line T2 indicates the required torque TRLd after the load increase.
基準ベクトルＶＡＢの大きさが増大補正されると、検出電流ベクトルＶＡＳの大きさも大きくなるため、モータ１００の出力トルクが増大される。すると、ロータ回転数Ｖｍｔが増大されるため、実際の負荷角αが小さくなる。そして、図５（ｂ）に示すように、実際の負荷角αが目標負荷角αｔｒまで減少される。 When the magnitude of the reference vector VAB is corrected to increase, the magnitude of the detected current vector VAS also increases, so the output torque of the motor 100 increases. Then, the rotor rotation speed Vmt is increased, so the actual load angle α becomes smaller. Then, as shown in FIG. 5B, the actual load angle α is decreased to the target load angle αtr.
図６および図７には、同期駆動制御によってモータ１００を駆動させている場合において、ベクトル位相偏差ΔＶＡａが負の値である場合の一例が図示されている。ベクトル位相偏差ΔＶＡａが負の値となるような事象は、モータ１００に加わる実際の負荷が、想定されている負荷よりも小さいときに生じうる。この場合、モータ１００の出力トルクを減少補正することにより、当該事象を解消することができる。 FIGS. 6 and 7 show an example where the vector phase deviation ΔVAa is a negative value when the motor 100 is driven by synchronous drive control. An event in which the vector phase deviation ΔVAa becomes a negative value can occur when the actual load applied to the motor 100 is smaller than the assumed load. In this case, the phenomenon can be eliminated by reducing the output torque of the motor 100 .
ベクトル位相偏差ΔＶＡａが負の値となる場合、図６に示すように、検出電流ベクトルＶＡＳの向きは、同期駆動電流ベクトルＶＡの向きよりも遅角側となる。その結果、負荷角偏差Δαが正の値となる。そして、補正処理では、図７（ａ），（ｂ）に示すように、負荷角偏差Δαの絶対値が所定値以下となるように、基準ベクトルＶＡＢの大きさが補正される。図７（ａ）に示す例では、負荷角偏差Δαが正の値であるため、基準ベクトルＶＡＢの大きさは減少補正される。この際の減少補正量Ｘｄは、負荷角偏差Δαの絶対値が大きいほど大きくなる。なお、図７における二点鎖線は、等トルク線Ｔ１１，Ｔ１２である。等トルク線Ｔ１１で示されるトルクは、等トルク線Ｔ１２で示されるトルクよりも大きい。等トルク線Ｔ１１は負荷増大前の必要トルクＴＲＬｄを示しており、等トルク線Ｔ１２は負荷増大後の必要トルクＴＲＬｄを示している。 When the vector phase deviation ΔVAa takes a negative value, as shown in FIG. 6, the direction of the detection current vector VAS is on the retard side with respect to the direction of the synchronous drive current vector VA. As a result, the load angle deviation Δα becomes a positive value. Then, in the correction process, as shown in FIGS. 7A and 7B, the magnitude of the reference vector VAB is corrected so that the absolute value of the load angle deviation .DELTA..alpha. becomes equal to or less than a predetermined value. In the example shown in FIG. 7A, since the load angle deviation Δα is a positive value, the magnitude of the reference vector VAB is corrected to decrease. At this time, the decrease correction amount Xd increases as the absolute value of the load angle deviation Δα increases. The two-dot chain lines in FIG. 7 are equal torque lines T11 and T12. The torque indicated by the constant torque line T11 is greater than the torque indicated by the constant torque line T12. The constant torque line T11 indicates the required torque TRLd before the load increase, and the constant torque line T12 indicates the required torque TRLd after the load increase.
基準ベクトルＶＡＢの大きさが減少補正されると、検出電流ベクトルＶＡＳの大きさも小さくなるため、モータ１００の出力トルクが減少される。すると、実際の負荷角αが大きくなる。そして、図７（ｂ）に示すように、実際の負荷角αが目標負荷角αｔｒまで増大される。 When the magnitude of the reference vector VAB is corrected to decrease, the magnitude of the detected current vector VAS also decreases, so the output torque of the motor 100 decreases. Then, the actual load angle α increases. Then, as shown in FIG. 7B, the actual load angle α is increased to the target load angle αtr.
次に、図８を参照し、本実施形態の作用および効果について説明する。
図８（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、モータ１００の起動時では、ロータ回転数Ｖｍｔが規定回転数Ｖｍｔｈ未満であるため、同期駆動制御によってモータ１００の駆動が制御される。同期駆動制御では、同期駆動処理部１２によって導出された同期駆動電流ベクトルＶＡに基づいた指令信号が生成されてモータ１００に入力される。これにより、ロータ１０１の回転を開始させることができる。
Next, the action and effect of this embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIGS. 8A, 8B, and 8C, when the motor 100 is started, the rotor rotation speed Vmt is less than the specified rotation speed Vmth, so the driving of the motor 100 is controlled by synchronous drive control. be. In the synchronous drive control, a command signal is generated based on the synchronous drive current vector VA derived by the synchronous drive processing unit 12 and input to the motor 100 . Thereby, the rotation of the rotor 101 can be started.
本実施形態において、同期駆動処理部１２では、基準ベクトルＶＡＢが導出される。基準ベクトルＶＡＢの向きは、回転座標の推定ｄ軸の方向と同じである。また、基準ベクトルＶＡＢの大きさは、必要トルクＴＲＬｄに応じた大きさである。 In this embodiment, the synchronous drive processing unit 12 derives a reference vector VAB. The direction of the reference vector VAB is the same as the direction of the estimated d-axis of the rotating coordinates. Also, the magnitude of the reference vector VAB is a magnitude corresponding to the required torque TRLd.
ここで、必要トルク導出部１１によって導出された必要トルクＴＲＬｄと実際の必要トルクＴＲＬｄとの間に乖離が生じている場合、同期駆動電流ベクトルＶＡの向きと検出電流ベクトルＶＡＳの向きとの偏差であるベクトル位相偏差ΔＶＡａが「０」とは異なる値となる。 Here, when there is a deviation between the required torque TRLd derived by the required torque derivation unit 11 and the actual required torque TRLd, the deviation between the direction of the synchronous drive current vector VA and the direction of the detected current vector VAS A certain vector phase deviation ΔVAa becomes a value different from "0".
本実施形態では、補正処理を実行することによって、ベクトル位相偏差ΔＶＡａが「０」となるように基準ベクトルＶＡＢの大きさが補正される。このように大きさの補正された基準ベクトルＶＡＢを基に同期駆動電流ベクトルＶＡが生成され、当該同期駆動電流ベクトルＶＡを用いて同期駆動制御が実行される。これにより、同期駆動制御の実行時において、実際の負荷角αと目標負荷角αｔｒとの乖離を抑制でき、ひいてはロータ回転数Ｖｍｔの制御性を向上させることができる。 In this embodiment, the magnitude of the reference vector VAB is corrected so that the vector phase deviation ΔVAa becomes "0" by executing the correction process. A synchronous drive current vector VA is generated based on the reference vector VAB corrected in magnitude in this way, and synchronous drive control is executed using the synchronous drive current vector VA. As a result, when the synchronous drive control is executed, the deviation between the actual load angle α and the target load angle αtr can be suppressed, and the controllability of the rotor speed Vmt can be improved.
なお、実際の負荷角αが目標負荷角αｔｒよりも小さい場合とは、実際の必要トルクに対してモータ１００の出力トルクが大きすぎることを意味する。そのため、こうした場合では、基準ベクトルＶＡＢの大きさが減少補正される。このように基準ベクトルＶＡＢの大きさを小さくすると、モータ１００に流される電流を小さくできる。その結果、同期駆動制御の実行時におけるモータ１００の消費電力量を減少させることができる。 When the actual load angle α is smaller than the target load angle αtr, it means that the output torque of the motor 100 is too large with respect to the actually required torque. Therefore, in such a case, the magnitude of the reference vector VAB is corrected to decrease. By reducing the magnitude of the reference vector VAB in this manner, the current flowing through the motor 100 can be reduced. As a result, it is possible to reduce the power consumption of the motor 100 during execution of the synchronous drive control.
基準ベクトルＶＡＢの向きである所定の向きが推定ｄ軸の方向とは異なる場合を考える。この場合、補正処理によって基準ベクトルＶＡＢの大きさを補正するに際し、基準ベクトルＶＡＢにおける推定ｄ軸成分の電流および推定ｑ軸成分の電流の双方を補正することになる。 Consider the case where the predetermined orientation, which is the orientation of the reference vector VAB, is different from the direction of the estimated d-axis. In this case, when correcting the magnitude of the reference vector VAB by correction processing, both the current of the estimated d-axis component and the current of the estimated q-axis component in the reference vector VAB are corrected.
これに対し、本実施形態では、所定の向きが推定ｄ軸の方向と同じである。そのため、補正処理によって基準ベクトルＶＡＢの大きさを補正するに際し、基準ベクトルＶＡＢにおける推定ｄ軸成分の電流を補正するだけでよい。その結果、補正処理の実行に伴う演算負荷の増大を抑制できる。 In contrast, in this embodiment, the predetermined direction is the same as the direction of the estimated d-axis. Therefore, when correcting the magnitude of the reference vector VAB by correction processing, it is only necessary to correct the current of the estimated d-axis component in the reference vector VAB. As a result, it is possible to suppress an increase in computational load due to execution of the correction process.
また、本実施形態では、補正処理によって基準ベクトルＶＡＢの大きさが補正されると、向き変更部２７によって、基準ベクトルＶＡＢの向きを変更して同期駆動電流ベクトルＶＡが導出される。具体的には、基準ベクトルＶＡＢの向きと同期駆動電流ベクトルＶＡの向きとのベクトル位相偏差ΔＶＡａが、推定ｄ軸の方向と実ｄ軸の方向との軸位相偏差Δθに応じた値となるように、同期駆動電流ベクトルＶＡが導出される。その結果、同期駆動制御によってモータ１００を駆動させる場合であっても、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として「０」とは異なる値が設定される。 Further, in the present embodiment, when the magnitude of the reference vector VAB is corrected by the correction processing, the direction changer 27 changes the direction of the reference vector VAB to derive the synchronous drive current vector VA. Specifically, the vector phase deviation ΔVAa between the direction of the reference vector VAB and the direction of the synchronous drive current vector VA is set to a value corresponding to the axial phase deviation Δθ between the direction of the estimated d-axis and the direction of the actual d-axis. , a synchronous drive current vector VA is derived. As a result, even when the motor 100 is driven by synchronous drive control, a value different from "0" is set as the q-axis current command value Iq*.
ここで、モータ１００として、ｄ軸方向のリラクタンスと、ｑ軸方向のリラクタンスとが異なるモータを採用した場合を考える。この場合、指令電圧導出部４１で実行されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｄ軸電流値Ｉｄとに基づいたフィードバック制御のゲインであるｄ軸用ゲインは、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とｑ軸電流値Ｉｑとに基づいたフィードバック制御のゲインであるｑ軸用ゲインとは相違することとなる。これは、ｄ軸用ゲインとしてｄ軸方向のリラクタンスに応じた値が設定され、ｑ軸用ゲインとしてｑ軸方向のリラクタンスに応じた値が設定されるためである。そのため、比較例のように同期駆動電流ベクトルの向きを推定ｄ軸の方向とした場合、推定ｄ軸の方向が実ｄ軸の方向と大きく乖離していると、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊の導出精度が低下してしまう。 Here, consider a case where a motor having a reluctance in the d-axis direction and a reluctance in the q-axis direction that are different from each other is adopted as the motor 100 . In this case, the d-axis gain, which is the gain of the feedback control based on the d-axis current command value Id* and the d-axis current value Id executed by the command voltage derivation unit 41, is the q-axis current command value Iq* and q This is different from the q-axis gain, which is the feedback control gain based on the axis current value Iq. This is because a value corresponding to the reluctance in the d-axis direction is set as the d-axis gain, and a value corresponding to the reluctance in the q-axis direction is set as the q-axis gain. Therefore, when the direction of the synchronous drive current vector is the direction of the estimated d-axis as in the comparative example, if the direction of the estimated d-axis deviates greatly from the direction of the actual d-axis, the d-axis voltage command value Vd* and The derivation accuracy of the q-axis voltage command value Vq* is degraded.
この点、本実施形態では、上記のように導出された同期駆動電流ベクトルＶＡが用いられる。同期駆動電流ベクトルＶＡの向きは、推定ｄ軸の方向と一致するとは限らない。すなわち、同期駆動電流ベクトルＶＡの推定ｑ軸成分の電流は「０」になるとは限らない。その結果、比較例の場合とは異なり、推定ｄ軸の方向が実ｄ軸の方向と大きく乖離していても、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊の導出精度の低下を抑制できる。 In this regard, in this embodiment, the synchronous drive current vector VA derived as described above is used. The direction of the synchronous drive current vector VA does not necessarily match the direction of the estimated d-axis. That is, the current of the estimated q-axis component of the synchronous drive current vector VA is not always "0". As a result, unlike the comparative example, even if the direction of the estimated d-axis deviates greatly from the direction of the actual d-axis, the derivation accuracy of the d-axis voltage command value Vd* and the q-axis voltage command value Vq* decreases. can be suppressed.
同期駆動制御によってモータ１００を駆動させている場合、タイミングｔ１１でロータ回転数Ｖｍｔが規定回転数Ｖｍｔｈに達する。すると、モータ制御が、同期駆動制御からセンサレス駆動制御に切り替えられる。センサレス駆動制御では、センサレス駆動処理部１３によって導出された電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に基づいた指令信号が生成されてモータ１００に入力される。 When the motor 100 is driven by synchronous drive control, the rotor rotation speed Vmt reaches the specified rotation speed Vmth at timing t11. Then, motor control is switched from synchronous drive control to sensorless drive control. In the sensorless drive control, a command signal is generated based on the current command values Id* and Iq* derived by the sensorless drive processing unit 13 and input to the motor 100 .
ここで、同期駆動制御によってモータ１００が駆動される場合、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として「０」が設定される比較例について考える。図８（ｂ）における破線は比較例の場合のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の推移を示し、図８（ｃ）における破線は比較例の場合のｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の推移を示している。比較例の場合、同期駆動制御中にあっては、モータ１００の出力トルクがほぼ「０」となる。そして、モータ制御が同期駆動制御からセンサレス駆動制御に切り替わり、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として「０」とは異なる値が設定されるようになると、出力トルクが急激に増大される。すなわち、モータ制御が切り替わるタイミングｔ１１前後で出力トルクの段差が発生してしまう。 Here, consider a comparative example in which "0" is set as the q-axis current command value Iq* when the motor 100 is driven by synchronous drive control. The dashed line in FIG. 8(b) indicates the transition of the d-axis current command value Id* in the case of the comparative example, and the dashed line in FIG. 8(c) indicates the transition of the q-axis current command value Iq* in the case of the comparative example. there is In the case of the comparative example, the output torque of the motor 100 is substantially "0" during the synchronous drive control. Then, when the motor control is switched from synchronous drive control to sensorless drive control and a value different from "0" is set as the q-axis current command value Iq*, the output torque is rapidly increased. That is, a step in the output torque occurs before and after the timing t11 at which the motor control is switched.
これに対し、本実施形態では、上述したように、同期駆動制御が実行されている場合であっても、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として「０」とは異なる値が設定される。図８（ｂ）における実線は本実施形態でのｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の推移を示し、図８（ｃ）における実線は本実施形態でのｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の推移を示している。この場合では、同期駆動制御中であってもモータ１００の出力トルクを比較例の場合よりも大きくできる。その結果、モータ制御が同期駆動制御からセンサレス駆動制御に切り替わった場合に、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が大幅に変わることはない。その結果、出力トルクの急激な増大を抑制できる。 In contrast, in the present embodiment, as described above, a value different from "0" is set as the q-axis current command value Iq* even when synchronous drive control is being executed. The solid line in FIG. 8(b) indicates the transition of the d-axis current command value Id* in this embodiment, and the solid line in FIG. 8(c) indicates the transition of the q-axis current command value Iq* in this embodiment. there is In this case, even during synchronous drive control, the output torque of motor 100 can be made larger than in the case of the comparative example. As a result, when the motor control is switched from synchronous drive control to sensorless drive control, the q-axis current command value Iq* does not change significantly. As a result, a rapid increase in output torque can be suppressed.
なお、図８に示した例では、モータ制御が同期駆動制御からセンサレス駆動制御に切り替わっている。しかし、モータ１００の駆動中においてロータ回転数Ｖｍｔが規定回転数Ｖｍｔｈ以上にならない場合もある。この場合、モータ１００の駆動中にあっては、同期駆動制御が実行され続けることになる。 In the example shown in FIG. 8, motor control is switched from synchronous drive control to sensorless drive control. However, there are cases where the rotor rotation speed Vmt does not reach or exceed the specified rotation speed Vmth while the motor 100 is being driven. In this case, the synchronous drive control continues to be executed while the motor 100 is being driven.
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・基準ベクトルＶＡＢの向きを所定の向きから変更することによって同期駆動電流ベクトルＶＡを導出する処理を実行しなくてもよい。この場合、同期駆動ベクトル導出部２６で導出された基準ベクトルＶＡＢが、同期駆動電流ベクトルＶＡとなる。
The above embodiment can be implemented with the following modifications. The above embodiments and the following modifications can be combined with each other within a technically consistent range.
- It is not necessary to execute the process of deriving the synchronous drive current vector VA by changing the direction of the reference vector VAB from the predetermined direction. In this case, the reference vector VAB derived by the synchronous drive vector derivation unit 26 becomes the synchronous drive current vector VA.
・所定の向きは、推定ｄ軸の方向とは異なる向きであってもよい。この場合、所定の向きは、予め設定された向きであってもよいし、何らかのパラメータに応じて可変させるようにしてもよい。所定の向きを可変させる場合、所定の向きを、推定ｄ軸の方向と実ｄ軸の方向との軸位相偏差Δθに応じた向きとするようにしてもよい。 - The predetermined direction may be a direction different from the direction of the estimated d-axis. In this case, the predetermined orientation may be a preset orientation, or may be varied according to some parameter. When the predetermined direction is variable, the predetermined direction may be set according to the axial phase deviation Δθ between the direction of the estimated d-axis and the direction of the actual d-axis.
・基準ベクトルＶＡＢの大きさを、予め設定された規定値で固定してもよい。
・以下に説明するように基準ベクトルＶＡＢの大きさを設定するようにしてもよい。モータ１００の駆動を開始させるに際し、最初の制御サイクルで基準ベクトルＶＡＢを導出する場合、基準ベクトルＶＡＢの大きさが必要トルクＴＲＬｄに応じた大きさに設定される。こうした基準ベクトルＶＡＢの大きさは、補正処理の実行を通じて補正される。補正処理の実行前の基準ベクトルＶＡＢを補正前基準ベクトルとし、補正処理の実行後の基準ベクトルＶＡＢを補正後基準ベクトルとする。そして、次回以降の制御サイクルでは、補正前基準ベクトルの大きさを、前回の制御サイクルで導出された補正後基準ベクトルの大きさと等しくするようにしてもよい。
- The magnitude of the reference vector VAB may be fixed at a preset specified value.
• The magnitude of the reference vector VAB may be set as described below. When the reference vector VAB is derived in the first control cycle when starting to drive the motor 100, the magnitude of the reference vector VAB is set according to the required torque TRLd. The magnitude of these reference vectors VAB is corrected through the execution of correction processing. The reference vector VAB before execution of the correction process is referred to as a pre-correction reference vector, and the reference vector VAB after execution of the correction process is referred to as a post-correction reference vector. Then, in subsequent control cycles, the magnitude of the pre-correction reference vector may be made equal to the magnitude of the post-correction reference vector derived in the previous control cycle.
・基準ベクトルＶＡＢの大きさを補正する補正処理では、実際の負荷角αと目標負荷角αｔｒとの偏差である負荷角偏差Δαの絶対値が所定値以下となるように、基準ベクトルＶＡＢの大きさを補正している。上記実施形態では、所定値として「０」が設定されている。しかし、補正処理の実行を通じて負荷角偏差Δαを「０」に近づけることができるのであれば、所定値として、「０」とは異なる値を設定するようにしてもよい。 In the correction process for correcting the magnitude of the reference vector VAB, the magnitude of the reference vector VAB is adjusted so that the absolute value of the load angle deviation Δα, which is the deviation between the actual load angle α and the target load angle αtr, is equal to or less than a predetermined value. It corrects for In the above embodiment, "0" is set as the predetermined value. However, if the load angle deviation Δα can be brought closer to "0" through the execution of the correction process, a value different from "0" may be set as the predetermined value.
・負荷角偏差Δαは、検出電流ベクトルＶＡＳの向きと同期駆動電流ベクトルＶＡの向きとのベクトル位相偏差ΔＶＡａと同じとなる。そこで、補正処理では、実際の負荷角αを導出し、当該実際の負荷角αと目標負荷角αｔｒとの負荷角偏差Δαを導出し、当該負荷角偏差Δαに基づいて基準ベクトルＶＡＢの大きさを補正するようにしてもよい。この場合であっても、基準ベクトルＶＡＢの大きさが、ベクトル位相偏差ΔＶＡａによって調整されることになる。 The load angle deviation Δα is the same as the vector phase deviation ΔVAa between the direction of the detected current vector VAS and the direction of the synchronous drive current vector VA. Therefore, in the correction process, the actual load angle α is derived, the load angle deviation Δα between the actual load angle α and the target load angle αtr is derived, and the magnitude of the reference vector VAB is calculated based on the load angle deviation Δα. may be corrected. Even in this case, the magnitude of the reference vector VAB is adjusted by the vector phase deviation ΔVAa.
・上記実施形態におけるモータ制御装置１０は、同期駆動処理部１２を有するモータ制御装置の一例である。モータ制御装置が備える各機能部の構成の変更は適宜可能である。
たとえば、上記実施形態のモータ制御装置１０は、センサレス駆動制御を実行するためのセンサレス駆動処理部１３を備えている。センサレス駆動制御は、位置センサを用いることなく指令値を導出してモータ１００の制御を行う閉ループ制御の一例である。モータ制御装置は、閉ループ制御として位置センサによる検出値、すなわち回転角検出値θｓを用いた制御を実行するための機能部を備えていてもよい。
- The motor control device 10 in the above embodiment is an example of a motor control device having the synchronous drive processing unit 12 . The configuration of each functional unit included in the motor control device can be changed as appropriate.
For example, the motor control device 10 of the above embodiment includes a sensorless drive processing section 13 for executing sensorless drive control. Sensorless drive control is an example of closed-loop control that derives a command value and controls the motor 100 without using a position sensor. The motor control device may include a functional unit for executing control using the value detected by the position sensor, that is, the rotation angle detection value θs, as closed-loop control.
・モータ制御装置１０は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェアなどの１つ以上の専用のハードウェア回路又はこれらの組み合わせを含む回路として構成し得る。専用のハードウェアとしては、例えば、特定用途向け集積回路であるＡＳＩＣを挙げることができる。プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭおよびＲＯＭなどのメモリを含み、メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。メモリ、すなわち記憶媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。 The motor control device 10 includes one or more processors that operate according to a computer program, one or more dedicated hardware circuits such as dedicated hardware that executes at least part of various types of processing, or a combination thereof. can be configured as a circuit containing Dedicated hardware may include, for example, an ASIC, which is an application specific integrated circuit. The processor includes a CPU and memory, such as RAM and ROM, which stores program code or instructions configured to cause the CPU to perform processes. Memory or storage media includes any available media that can be accessed by a general purpose or special purpose computer.
・上記実施形態におけるモータ１００は、ロータ１０１の内部に永久磁石が埋め込まれている埋込磁石型である。モータとしては、ロータの表面に永久磁石が取り付けられている表面磁石型を採用することもできる。 - The motor 100 in the above embodiment is an embedded magnet type in which permanent magnets are embedded inside the rotor 101 . As the motor, a surface magnet type in which permanent magnets are attached to the surface of the rotor can also be adopted.
・モータ制御装置１０が適用されるモータは、車載のブレーキ装置とは別のアクチュエータの動力源であってもよい。 - The motor to which the motor control device 10 is applied may be a power source for an actuator other than the vehicle-mounted brake device.
１０…モータ制御装置、１３…閉ループ駆動処理部の一例であるセンサレス駆動処理部、１４…制御部、１５…電流検出部に相当する３相／２相変換部、２６…同期駆動ベクトル導出部、２７…向き変更部、１００…モータ。 10... Motor control device 13... Sensorless drive processing unit which is an example of a closed loop drive processing unit 14... Control unit 15... 3-phase/2-phase conversion unit corresponding to a current detection unit 26... Synchronous drive vector derivation unit 27...Direction changer, 100...Motor.
Claims (4)
前記モータに流れる電流を検出する電流検出部と、
モータ回転数の指令値である指令回転数を基に、前記回転座標での向きが所定の向きとなる同期駆動電流ベクトルを導出する同期駆動ベクトル導出部と、
前記同期駆動電流ベクトルに基づいた指令信号を生成して前記モータに出力することによって当該モータを駆動させる同期駆動制御を実行する制御部と、を備え、
前記電流検出部によって検出された電流を電流検出値とした場合、前記同期駆動ベクトル導出部は、前記電流検出値に基づいた前記回転座標上の電流ベクトルである検出電流ベクトルの向きと、前記同期駆動電流ベクトルの向きとの偏差であるベクトル位相偏差の絶対値が所定値以下となるように、当該同期駆動電流ベクトルの大きさを調整する
モータ制御装置。 A motor control device for driving a motor, which is a synchronous motor, based on a current vector represented by a d-axis component current and a q-axis component current of a rotational coordinate of vector control,
a current detection unit that detects the current flowing through the motor;
a synchronous drive vector derivation unit for deriving a synchronous drive current vector having a predetermined direction in the rotational coordinates based on the command rotation speed, which is a command value of the motor rotation speed;
a control unit that executes synchronous drive control for driving the motor by generating a command signal based on the synchronous drive current vector and outputting it to the motor;
When the current detected by the current detection unit is the current detection value, the synchronous drive vector derivation unit calculates the direction of the detected current vector, which is a current vector on the rotating coordinates based on the current detection value, and the synchronization A motor control device that adjusts the magnitude of the synchronous drive current vector so that the absolute value of the vector phase deviation, which is the deviation from the direction of the drive current vector, is equal to or less than a predetermined value.
請求項１に記載のモータ制御装置。 2. The motor control device according to claim 1, wherein when an axis that is estimated to be the d-axis of the rotational coordinates is the estimated d-axis, the predetermined orientation is the same as the direction of the estimated d-axis.
前記推定ｄ軸の方向と前記実ｄ軸の方向との偏差である軸位相偏差に応じ、前記同期駆動ベクトル導出部によって導出された前記同期駆動電流ベクトルの向きを前記所定の向きから変更する向き変更部と、を備え、
前記制御部は、前記同期駆動制御では、前記向き変更部によって前記回転座標での向きが変更された前記同期駆動電流ベクトルに基づいた指令信号を生成して前記モータに出力する
請求項２に記載のモータ制御装置。 When the rotation angle of the motor based on the detection signal from the sensor provided in the motor is the rotation angle detection value, and the d-axis of the rotation coordinates based on the rotation angle detection value is the real d-axis,
A direction in which the direction of the synchronous drive current vector derived by the synchronous drive vector derivation unit is changed from the predetermined direction according to an axis phase deviation that is a deviation between the direction of the estimated d-axis and the direction of the actual d-axis. a change unit;
3. The control unit according to claim 2, wherein in the synchronous drive control, the control unit generates a command signal based on the synchronous drive current vector whose orientation in the rotational coordinates is changed by the orientation changing unit, and outputs the command signal to the motor. motor controller.
前記制御部は、
モータ回転数が閾値未満であるときには、前記同期駆動制御を実行し、
モータ回転数が前記閾値以上であるときには、前記閉ループ駆動処理部によって導出された電流の指令値に基づいた指令信号を生成して前記モータに出力することによって当該モータを駆動させる閉ループ駆動制御を実行する
請求項１～請求項３のうち何れか一項に記載のモータ制御装置。 A closed-loop drive processing unit that derives a current command value based on a rotation speed deviation that is a deviation between the motor rotation speed and the command rotation speed,
The control unit
When the motor rotation speed is less than the threshold, the synchronous drive control is executed,
When the motor rotation speed is equal to or greater than the threshold value, a command signal based on the current command value derived by the closed loop drive processing unit is generated and output to the motor to execute closed loop drive control for driving the motor. The motor control device according to any one of claims 1 to 3.
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