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JP4437401B2 - Speed sensorless motor controller - Google Patents
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JP4437401B2 - Speed sensorless motor controller - Google Patents

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JP4437401B2 JP2003428854A JP2003428854A JP4437401B2 JP 4437401 B2 JP4437401 B2 JP 4437401B2 JP 2003428854 A JP2003428854 A JP 2003428854A JP 2003428854 A JP2003428854 A JP 2003428854A JP 4437401 B2 JP4437401 B2 JP 4437401B2
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Description

本発明は、電動機のトルク制御に関するものであり、特に、電動機の初期速度と初期二次磁束の推定を高精度にし、電動機トルク制御を高精度にするものである。   The present invention relates to torque control of an electric motor. In particular, the present invention relates to high-precision estimation of the initial speed and initial secondary magnetic flux of the electric motor and high-precision motor torque control.

図4は、従来の一例を示すブロック図である。同図において、電動機6の拾い上げ制御の一例を説明する。1はトルク制御手段、2は拾い上げ制御手段、3は切替器、4は電力変換器、5は電流検出器、6は電動機、7は初期値推定器である。
電流検出器5は、電動機6に流れる電流ベクトルiを検出する。拾い上げ制御手段2は、電流検出器5で検出した電流ベクトルiを入力し、電動機6に流れる電流iを直流にする拾い上げ電圧指令v0を出力する。
FIG. 4 is a block diagram showing a conventional example. In the same figure, an example of pick-up control of the electric motor 6 will be described. 1 is a torque control means, 2 is a pick-up control means, 3 is a switch, 4 is a power converter, 5 is a current detector, 6 is an electric motor, and 7 is an initial value estimator.
The current detector 5 detects a current vector i flowing through the electric motor 6. The pick-up control means 2 inputs the current vector i detected by the current detector 5 and outputs a pick-up voltage command v0 that makes the current i flowing through the electric motor 6 a direct current.

初期値推定器7は、電流ベクトルiと拾い上げ電圧指令v0と拾い上げ制御開始指令STと一次抵抗R1を入力し、初期速度ωm0と初期二次磁束φ20を出力する。   The initial value estimator 7 receives a current vector i, a pick-up voltage command v0, a pick-up control start command ST, and a primary resistance R1, and outputs an initial speed ωm0 and an initial secondary magnetic flux φ20.

トルク制御手段1は、トルク制御開始指令SWが立つと、初期値推定器7の出力である初期速度ωm0と初期二次磁束φ20を初期値として、電流ベクトルiを基に、電動機6のトルクを制御するトルク制御電圧指令V1を出力する。   When the torque control start command SW is set, the torque control means 1 sets the torque of the electric motor 6 based on the current vector i using the initial speed ωm0 and the initial secondary magnetic flux φ20, which are outputs of the initial value estimator 7, as initial values. A torque control voltage command V1 to be controlled is output.

切替器3は、トルク制御開始指令SWにより、拾い上げ電圧指令v0とトルク制御電圧指令V1を切替える。すなわち、トルク制御開始指令SWが立つまでは拾い上げ電圧指令v0を電圧指令V*とし、トルク制御開始指令SWが立てばトルク制御電圧指令V1を電圧指令V*として出力する。
電力変換器4は、電圧指令V*を増幅して電動機6に電力を供給する(例えば、特許文献1参照。)。
The switch 3 switches between the pick-up voltage command v0 and the torque control voltage command V1 by the torque control start command SW. That is, until the torque control start command SW is set, the pick-up voltage command v0 is set as the voltage command V *, and when the torque control start command SW is set, the torque control voltage command V1 is output as the voltage command V *.
The power converter 4 amplifies the voltage command V * and supplies power to the electric motor 6 (see, for example, Patent Document 1).

以上の構成とすることにより、トルク制御開始指令SWが立つまでは、拾い上げ制御手段2と初期値推定器7で電動機6の初期速度ωm0と初期二次磁束φ20を推定する。トルク制御開始指令SWが立てば、SWが立った時点の初期速度ωm0と初期二次磁束φ20を初期値として、電動機6のトルク制御が行われる。
なお、トルク制御開始指令SWを立てるタイミングは、拾い上げ制御時間、初期速度ωm0と初期二次磁束φ20の状態から決める。
With the above configuration, the initial speed ωm0 and the initial secondary magnetic flux φ20 of the motor 6 are estimated by the pick-up control means 2 and the initial value estimator 7 until the torque control start command SW is established. When the torque control start command SW is issued, the torque control of the electric motor 6 is performed using the initial speed ωm0 and the initial secondary magnetic flux φ20 at the time when the SW is raised as initial values.
The timing at which the torque control start command SW is set is determined from the pick-up control time, the initial speed ωm0, and the state of the initial secondary magnetic flux φ20.

以下、トルク制御開始指令SWが立つまでの拾い上げ制御に関して、詳細に説明する。   Hereinafter, the pickup control until the torque control start command SW is set will be described in detail.

拾い上げ制御手段2の一構成としては、図5に示すように、直流電流指令Iと電流位相角θと電流ベクトルiから電動機6に流れる電流を直流に制御する拾い上げ電圧指令v0を出力する電流制御手段8で構成するものがある。
初期値推定器7では、拾い上げ電圧指令v0の動きから電動機6の初期速度ωm0と初期二次磁束φ20を推定する。図6は、初期値推定器7の一構成例である。9は実磁束推定器、10は実磁束メモリ、11は実磁束抽出器、12は初期速度推定器、13は初期磁束推定器、14は演算用タイマである。
As shown in FIG. 5, one configuration of the pick-up control means 2 is a current control that outputs a pick-up voltage command v0 for controlling the current flowing to the motor 6 from the direct current command I, the current phase angle θ, and the current vector i to direct current. There is what comprises the means 8.
The initial value estimator 7 estimates the initial speed ωm0 and the initial secondary magnetic flux φ20 of the electric motor 6 from the movement of the pick-up voltage command v0. FIG. 6 is a configuration example of the initial value estimator 7. 9 is an actual magnetic flux estimator, 10 is an actual magnetic flux memory, 11 is an actual magnetic flux extractor, 12 is an initial speed estimator, 13 is an initial magnetic flux estimator, and 14 is an arithmetic timer.

演算用タイマ14は、拾い上げ制御開始指令STのエッジで0クリアされるタイマカウンタであり、拾い上げ時間t0を出力する。実磁束推定器9は、電流ベクトルi、拾い上げ電圧指令v0、一次抵抗R1から式(A)で実磁束推定ベクトルφ2rを演算する。

Figure 0004437401
ここで、L1は一次自己インダクタンス、L2は二次自己インダクタンス、Mは相互インダクタンスである。 The arithmetic timer 14 is a timer counter that is cleared to 0 at the edge of the pick-up control start command ST, and outputs a pick-up time t0. The actual magnetic flux estimator 9 calculates the actual magnetic flux estimation vector φ2r by the equation (A) from the current vector i, the picked-up voltage command v0, and the primary resistance R1.
Figure 0004437401
Here, L1 is a primary self-inductance, L2 is a secondary self-inductance, and M is a mutual inductance.

実磁束メモリ10は、時々刻々変化する実磁束推定ベクトルφ2rの0〜t0区間を記憶する。実磁束抽出器11は、0〜t0区間から、任意の3時点の実磁束推定ベクトルφ2rの値φ(t00)、φ(t01)、φ(t02)を抽出する。   The real magnetic flux memory 10 stores the 0 to t0 section of the real magnetic flux estimation vector φ2r that changes every moment. The actual magnetic flux extractor 11 extracts the values φ (t00), φ (t01), and φ (t02) of the actual magnetic flux estimation vector φ2r at arbitrary three points in time from 0 to t0.

初期速度推定器12は、一例として、式(B)〜式(G)で初期速度ωm0を演算する。最初に、3点を通る円の中心Rを式(B)〜式(E)で求める。

Figure 0004437401
ここで、(F1A、F1B)、(F2A、F2B)、(RA、RB)は、各々、F1、F2、Rの各成分である。
次に、円の中心Rから見たφ(t00)とφ(t02)の角度θCを式(F)で求める。
Figure 0004437401
As an example, the initial speed estimator 12 calculates the initial speed ωm0 using Expressions (B) to (G). First, the center R of a circle passing through the three points is obtained by Expressions (B) to (E).
Figure 0004437401
Here, (F1A, F1B), (F2A, F2B), and (RA, RB) are components of F1, F2, and R, respectively.
Next, an angle θC between φ (t00) and φ (t02) viewed from the center R of the circle is obtained by the equation (F).
Figure 0004437401

初期磁束推定器13は、式(H)にて初期二次磁束φ20を求める。

Figure 0004437401
ここで、jは虚数単位、T2は二次時定数で、L2/R2で得られる。R2は二次抵抗である。 The initial magnetic flux estimator 13 obtains the initial secondary magnetic flux φ20 by the equation (H).
Figure 0004437401
Here, j is an imaginary unit, T2 is a second-order time constant, and is obtained by L2 / R2. R2 is a secondary resistance.

以上の拾い上げ技術においては、以下に示す問題点がある。
電動機温度の変動等により一次抵抗R1に誤差があると、実磁束演算器9の出力値である演算磁束ベクトルφ2rの誤差が式(A)により積算されていく。結果、実磁束抽出器11の出力であるφ(tx0)、φ(tx1)、φ(tx2)に誤差が存在する。φ(tx0)、φ(tx1)、φ(tx2)を基に式(B)〜式(H)で推定する初期速度ωm0および初期二次磁束φ20に誤差が生じる。
The above pick-up technique has the following problems.
If there is an error in the primary resistance R1 due to fluctuations in the motor temperature or the like, the error in the calculated magnetic flux vector φ2r, which is the output value of the actual magnetic flux calculator 9, is accumulated by the equation (A). As a result, there are errors in φ (tx0), φ (tx1), and φ (tx2) that are the outputs of the actual magnetic flux extractor 11. An error occurs in the initial velocity ωm0 and the initial secondary magnetic flux φ20 estimated by the equations (B) to (H) based on φ (tx0), φ (tx1), and φ (tx2).

以上より、一次抵抗に誤差があると初期速度ωm0および初期二次磁束φ20に誤差が生じ、トルク制御手段1の初期値に誤差があるために、電動機6のトルク制御が高精度に行うことができない。   As described above, if there is an error in the primary resistance, an error occurs in the initial speed ωm0 and the initial secondary magnetic flux φ20, and the initial value of the torque control means 1 has an error. Can not.

そこで、図4の21〜25を追加し、式(A)の一次抵抗R1を推定できるようにする。以下、図4の21〜25について説明する。
図4において、21は同定用タイマ、22は磁束演算器、23は演算磁束メモリ、24は演算磁束抽出器、25はR1A同定器である。
Therefore, 21 to 25 in FIG. 4 are added so that the primary resistance R1 of the formula (A) can be estimated. Hereinafter, 21 to 25 in FIG. 4 will be described.
In FIG. 4, 21 is an identification timer, 22 is a magnetic flux calculator, 23 is a magnetic flux memory, 24 is a magnetic flux extractor, and 25 is an R1A identifier.

同定用タイマ21は、拾い上げ制御開始指令STのエッジで0クリアされるタイマカウンタであり、同定時間txを出力する。磁束演算器22は、電流ベクトルi、拾い上げ電圧指令v0、一次抵抗ノミナル値R1Cから式(I)で演算磁束ベクトルφ2sを演算する。

Figure 0004437401
The identification timer 21 is a timer counter that is cleared to 0 at the edge of the pick-up control start command ST, and outputs an identification time tx. The magnetic flux calculator 22 calculates the calculated magnetic flux vector φ2s from the current vector i, the pick-up voltage command v0, and the primary resistance nominal value R1C according to the equation (I).
Figure 0004437401

演算磁束メモリ23は、時々刻々変化する演算磁束ベクトルφ2sの0〜tx区間を記憶する。演算磁束抽出器24は、0〜tx区間から、等間隔の3時点の演算磁束ベクトルφ2sの値φs(tx0)、φs(tx1)、φs(tx2)を抽出する。特に、tx2を同定時間txとして、
tx0=tx1−tx0=tx−tx1 式(J)
と置く。
The calculation magnetic flux memory 23 stores a 0 to tx section of the calculation magnetic flux vector φ2s that changes every moment. The calculation magnetic flux extractor 24 extracts values φs (tx0), φs (tx1), and φs (tx2) of the calculation magnetic flux vector φ2s at three equal intervals from the 0 to tx interval. In particular, let tx2 be the identification time tx.
tx0 = tx1-tx0 = tx-tx1 Formula (J)
Put it.

R1A同定器25は、φs(tx0)、φs(tx1)、φs(tx2)と同定時間txと電流ベクトルiと一次抵抗ノミナル値R1Cを入力し、一次抵抗R1を出力する。以下、R1A同定器25について述べる。   The R1A identifier 25 receives φs (tx0), φs (tx1), φs (tx2), the identification time tx, the current vector i, and the primary resistance nominal value R1C, and outputs the primary resistance R1. Hereinafter, the R1A identifier 25 will be described.

式(I)において、一次抵抗ノミナル値R1Cが誤差ΔRだけ真値R1からずれていたとする。
R1=R1C+ΔR 式(K)
式(I)のR1Cに式(K)を代入すると、電流ベクトルiは一定なので、式(I)は、式(A)を用いて、式(L)で表される。
φ2s=φ2r+ΔR・i・t 式(L)
ここで、tはφ2sの演算時間である。また、L2≒Mとした。
In the formula (I), it is assumed that the primary resistance nominal value R1C is deviated from the true value R1 by an error ΔR.
R1 = R1C + ΔR Formula (K)
When the formula (K) is substituted into R1C of the formula (I), the current vector i is constant, so the formula (I) is expressed by the formula (L) using the formula (A).
φ2s = φ2r + ΔR · i · t Formula (L)
Here, t is the calculation time of φ2s. Further, L2≈M.

そこで、式(M)〜式(O)でE0を計算する。

Figure 0004437401
ここで、E0AとE0BはE0をΔRについてまとめた場合の係数である。 Therefore, E0 is calculated by the equations (M) to (O).
Figure 0004437401
Here, E0A and E0B are coefficients when E0 is summarized for ΔR.

φ2rは円を描くので、原点とFS1とFS2は同一円上にある。さらに、原点とFS1とFS2は等間隔でサンプルしたものであるので、E0は0になる。ここで、一次抵抗誤差ΔRはE0=0を満たす式(P)で求めることができるが、式(P)の分母は0になることがあり、この時、一次抵抗R1が不定になる。そこで、式(P)からの直接演算ではなく、積分を用いて一次抵抗R1を同定する。
ΔR=−E0A/E0B 式(P)
Since φ2r draws a circle, the origin, FS1, and FS2 are on the same circle. Furthermore, since the origin, FS1, and FS2 are sampled at equal intervals, E0 becomes zero. Here, the primary resistance error ΔR can be obtained by the equation (P) that satisfies E0 = 0, but the denominator of the equation (P) may be 0, and at this time, the primary resistance R1 becomes indefinite. Therefore, the primary resistance R1 is identified using integration instead of direct calculation from the equation (P).
ΔR = −E0A / E0B Formula (P)

積分同定方法を式(Q)〜式(S)で表す。

Figure 0004437401
ここで、GR1Aは同定ゲイン、B0は前回演算時のΔR値である。なお、t=0でB0=0とする。
以下、式(K)で一次抵抗R1を得ることができる。 The integral identification method is represented by formula (Q) to formula (S).
Figure 0004437401
Here, GR1A is the identification gain, and B0 is the ΔR value at the previous calculation. Note that t = 0 and B0 = 0.
Hereinafter, the primary resistance R1 can be obtained by the formula (K).

R1同定機能21〜25を新たに追加したことにより、一次抵抗R1の変動を同定することができ、実磁束推定器9で推定する実磁束推定ベクトルφ2rを高精度に求めることができる。その結果、電動機6の初期速度ωm0及び初期二次磁束φ20を高精度に推定することができ、電動機トルクを高精度に制御することができる。
特開2001−211697
By newly adding the R1 identification functions 21 to 25, it is possible to identify the fluctuation of the primary resistance R1 and to obtain the actual magnetic flux estimation vector φ2r estimated by the real magnetic flux estimator 9 with high accuracy. As a result, the initial speed ωm0 and the initial secondary magnetic flux φ20 of the electric motor 6 can be estimated with high accuracy, and the electric motor torque can be controlled with high accuracy.
JP2001-211697

従来技術においては、以下に示す問題点がある。
式(P)において、一次抵抗誤差ΔRを求めることが発明の主点であったが、
・式(P)の分母であるE0Bが0となる場合がある、
・起動時に残留磁束が存在したり電動機速度が高いとき、あるいは、φs(tx0)と
φs(tx2)間の相対ベクトルが電流ベクトルiにほぼ平行の場合、E0A及びE0Bの大きさが小さくなる、ことから、演算精度が著しく悪化することがある。このとき、初期速度ωm0および初期二次磁束φ20に誤差が生じ、トルク制御手段1の初期値に誤差があるために、電動機6のトルク制御を高精度に行うことができない。
The prior art has the following problems.
In the formula (P), the primary point of the invention was to obtain the primary resistance error ΔR.
・ E0B, the denominator of formula (P), may be 0.
E0A and E0B are small when residual magnetic flux is present at startup or when the motor speed is high, or when the relative vector between φs (tx0) and φs (tx2) is substantially parallel to the current vector i. For this reason, the calculation accuracy may be significantly deteriorated. At this time, an error occurs in the initial speed ωm0 and the initial secondary magnetic flux φ20, and the initial value of the torque control means 1 has an error, so that the torque control of the electric motor 6 cannot be performed with high accuracy.

また、式(Q)〜式(S)にて、ΔRを積分同定する手段においても、ΔRが収束する前に、同定時間txが
tx>2π/ωmr 式(T)
となってしまうと、ΔRが真値に収束しても、式(F)によるθCに2nπ分の誤差が載る可能性がある。そこで、式(T)が成立する前に積分同定演算を止めたり、同定ゲインGR1Aを高くすると、ΔRが真値に収束しなかったり、発散する可能性がある。すると、初期速度ωm0および初期二次磁束φ20に誤差が生じる。ここで、ωmrは電動機6の実速度、nは0以外の任意の整数である。
Further, in the means for integrating and identifying ΔR in the equations (Q) to (S), the identification time tx is tx> 2π / ωmr equation (T) before ΔR converges.
Then, even if ΔR converges to a true value, there is a possibility that an error of 2nπ may appear in θC according to equation (F). Therefore, if the integral identification calculation is stopped before the expression (T) is satisfied or the identification gain GR1A is increased, ΔR may not converge to the true value or may diverge. Then, an error occurs in the initial speed ωm0 and the initial secondary magnetic flux φ20. Here, ωmr is the actual speed of the electric motor 6, and n is an arbitrary integer other than zero.

初期速度ωm0および初期二次磁束φ20に誤差が生じると、トルク制御手段1の初期値に誤差があるために、電動機6のトルク制御を高精度に行うことができない。初期速度ωm0および初期二次磁束φ20の誤差が大きくなると、電動機6のトルク制御が不能となることもある。
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものである。
If an error occurs in the initial speed ωm0 and the initial secondary magnetic flux φ20, the initial value of the torque control means 1 has an error, so that the torque control of the electric motor 6 cannot be performed with high accuracy. If the errors in the initial speed ωm0 and the initial secondary magnetic flux φ20 become large, the torque control of the electric motor 6 may become impossible.
The present invention has been made to solve the above problems.

前述の問題点を解決するために以下の構成とする。
(1)電動機6に流れる電流ベクトルiを検知する電流検出器5
(2)電流ベクトルiを入力し電動機6に直流電流を流す拾い上げ電圧指令v0を出力する拾い上げ制御手段2
(3)電流ベクトルiと拾い上げ電圧指令v0と一次抵抗R1と拾い上げ制御開始指令STとを入力して初期速度ωm0と初期二次磁束φ20を出力する初期値推定器7
(4)拾い上げ制御開始指令STで同定時間txをカウントアップする同定用タイマ21
(5)電流ベクトルiと拾い上げ電圧指令v0と一次抵抗ノミナル値R1Cを入力し演算磁束ベクトルφ2sを出力する磁束演算器22
(6)演算磁束ベクトルφ2sを電流軸方向θへ回転座標変換し回転磁束ベクトルφ2tを出力する回転座標変換器32
(7)回転磁束ベクトルφ2tが極値となったときの極値磁束ベクトルφt1と極値時間tx3を出力する極値磁束抽出器30
(8)極値磁束ベクトルφt1と極値時間tx3と電流ベクトルiを入力し一次抵抗R1を出力するR1B同定器31
In order to solve the above problems, the following configuration is adopted.
(1) A current detector 5 for detecting a current vector i flowing through the electric motor 6
(2) Pick-up control means 2 for inputting a current vector i and outputting a pick-up voltage command v0 for causing a direct current to flow through the motor 6.
(3) An initial value estimator 7 for inputting the current vector i, the pick-up voltage command v0, the primary resistance R1, and the pick-up control start command ST and outputting the initial speed ωm0 and the initial secondary magnetic flux φ20.
(4) Identification timer 21 for counting up identification time tx by pick-up control start command ST
(5) A magnetic flux calculator 22 for inputting a current vector i, a pick-up voltage command v0 and a primary resistance nominal value R1C and outputting a calculated magnetic flux vector φ2s.
(6) Rotating coordinate converter 32 for rotating the coordinate of the calculated magnetic flux vector φ2s in the current axis direction θ and outputting the rotating magnetic flux vector φ2t.
(7) An extreme magnetic flux extractor 30 that outputs an extreme magnetic flux vector φt1 and an extreme time tx3 when the rotating magnetic flux vector φ2t becomes an extreme value.
(8) An R1B identifier 31 that inputs an extreme magnetic flux vector φt1, an extreme time tx3, and a current vector i and outputs a primary resistance R1.

以上の構成により、一次抵抗変動ΔRを高精度に同定することができ、その結果、電動機6の初期速度ωm0及び初期二次磁束φ20を高精度に推定することができ、電動機トルクを高精度に制御することができる。   With the above configuration, the primary resistance fluctuation ΔR can be identified with high accuracy. As a result, the initial speed ωm0 and the initial secondary magnetic flux φ20 of the electric motor 6 can be estimated with high accuracy, and the motor torque can be accurately determined. Can be controlled.

一次抵抗変動ΔRを高精度に同定することができ、その結果、電動機6の初期速度ωm0及び初期二次磁束φ20を高精度に推定することができ、電動機トルクを高精度に制御することができる。   The primary resistance fluctuation ΔR can be identified with high accuracy. As a result, the initial speed ωm0 and the initial secondary magnetic flux φ20 of the electric motor 6 can be estimated with high accuracy, and the motor torque can be controlled with high accuracy. .

一次抵抗変動ΔRを高精度に同定することにより、電動機トルクを高精度に制御する。   By identifying the primary resistance fluctuation ΔR with high accuracy, the motor torque is controlled with high accuracy.

図1は、本発明の一実施例を示すブロック図であり、32は回転座標変換器、30は極値磁束抽出器、31はR1B同定器である。   FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, in which 32 is a rotary coordinate converter, 30 is an extreme magnetic flux extractor, and 31 is an R1B identifier.

回転座標変換器32は、演算磁束ベクトルφ2sと電流位相角θを入力し、式(U)と式(V)にて回転磁束ベクトルφ2tを演算する。
F2tA=F2sA・cosθ+F2sB・sinθ 式(U)
F2tB=−F2sA・sinθ+F2sB・cosθ 式(V)
ここで、(F2sA、F2sB)、(F2tA、F2tB)は、各々、φ2s及びφ2tの各成分である。φ2sに式(L)を適用すると、
F2tA=F2rtA+ΔR・I・t 式(W)
F2tB=F2rtB 式(X)
となる。ここで、(F2rtA、F2rtB)は、実磁束推定ベクトルφ2rをθ方向へ回転座標変換したときの各成分である。回転座標変換器32を通すことにより、一次抵抗誤差ΔRの影響がF2tAのみとなり、F2tBには一次抵抗誤差ΔRの影響が無くなる。
The rotating coordinate converter 32 receives the calculated magnetic flux vector φ2s and the current phase angle θ, and calculates the rotating magnetic flux vector φ2t using the equations (U) and (V).
F2tA = F2sA · cosθ + F2sB · sinθ Formula (U)
F2tB = −F2sA · sinθ + F2sB · cosθ Formula (V)
Here, (F2sA, F2sB) and (F2tA, F2tB) are components of φ2s and φ2t, respectively. Applying equation (L) to φ2s,
F2tA = F2rtA + ΔR · I · t Formula (W)
F2tB = F2rtB Formula (X)
It becomes. Here, (F2rtA, F2rtB) are components when the actual magnetic flux estimation vector φ2r is subjected to rotational coordinate conversion in the θ direction. By passing the rotary coordinate converter 32, the effect of the primary resistance error ΔR is only F2tA, and the effect of the primary resistance error ΔR is eliminated in F2tB.

極値磁束抽出器30は、図2、図3に示すように、F2tBの最大、最小地点のφ2t値である極値磁束ベクトルφt1と、F2tBの最大、最小地点の時間tx3を抽出する。図2、図3の(F2A1、F2B1)は、φt1の各成分である。   As shown in FIGS. 2 and 3, the extreme magnetic flux extractor 30 extracts an extreme magnetic flux vector φt1 that is a φ2t value at the maximum and minimum points of F2tB and a time tx3 at the maximum and minimum points of F2tB. 2 and 3 (F2A1, F2B1) are components of φt1.

R1B同定器31は、極値磁束抽出器30で抽出したtx3、及びφt1=(F2A1、F2B1)より、
ΔR=F2A1/I/tx3 式(Y)
R1=R1C+ΔR 式(Z)
にて、R1を同定する。
From the tx3 extracted by the extreme value magnetic flux extractor 30, and φt1 = (F2A1, F2B1), the R1B identifier 31
ΔR = F2A1 / I / tx3 Formula (Y)
R1 = R1C + ΔR Formula (Z)
To identify R1.

式(Y)により、一次抵抗誤差ΔRが求められる理由を以下に示す。
式(W)、式(X)内の(F2rtA、F2rtB)は、90度位相差を持つ正弦波となるので、F2rtBが最大、または最小であれば、必ずF2rtA=0となる。よって、t=tx3においては、式(W)は
F2A1=ΔR・I・tx3 式(AA)
となる。式(AA)より、式(Y)が導出される。
The reason why the primary resistance error ΔR is obtained by the equation (Y) is shown below.
Since (F2rtA, F2rtB) in the expressions (W) and (X) are sine waves having a phase difference of 90 degrees, if F2rtB is the maximum or minimum, F2rtA = 0 is always obtained. Therefore, at t = tx3, the equation (W) is expressed as: F2A1 = ΔR · I · tx3 Equation (AA)
It becomes. Expression (Y) is derived from Expression (AA).

Iもtx3も、0ではないので、式(Y)による演算精度の悪化は起こらない。また、直流電流指令Iをよほど小さくしない限り、式(Y)の分母及び分子が小さくなることは無い。
本発明によれば、電動機速度の半周期でR1同定が可能なので、式(T)が成立することは無い。
Since neither I nor tx3 is 0, the calculation accuracy is not deteriorated by the equation (Y). Further, unless the direct current command I is made very small, the denominator and numerator of the formula (Y) are never small.
According to the present invention, since R1 can be identified in a half cycle of the motor speed, the formula (T) does not hold.

ただし、起動時に残留磁束があり、式(I)において残留磁束の見積もりができない場合、φ2sに載った直流分の影響により、F2A1に直流分が載るため、式(Y)では精度の良い演算とならない。これを解消するために、異なる時点の極値磁束ベクトル値を用いる。すなわち、F2tBが最大となったときの時間tx31及び極値磁束ベクトル(F2A11、F2B11)、F2tBが最小となったときの時間tx32及び極値磁束ベクトル(F2A12、F2B12)より、
ΔR=(F2A11−F2A12)/I/(tx31−tx32) 式(AB)
として、一次抵抗誤差ΔRを求める。2点間の差により、F2A1に載る直流分の影響を消すことができる。
なお、tx31とtx32の選び方において、2点ともF2tBの最大時点2点ともF2tBの最小時点としても、式(AB)が成り立つことは自明である。
However, if there is a residual magnetic flux at the start and the residual magnetic flux cannot be estimated in equation (I), the direct current component is loaded on F2A1 due to the direct current component on φ2s. Don't be. In order to solve this problem, extreme magnetic flux vector values at different times are used. That is, from the time tx31 and the extreme magnetic flux vector (F2A11, F2B11) when F2tB is maximized, the time tx32 and the extreme magnetic flux vector (F2A12, F2B12) when F2tB is minimized,
ΔR = (F2A11−F2A12) / I / (tx31−tx32) Formula (AB)
Then, the primary resistance error ΔR is obtained. Due to the difference between the two points, the influence of the direct current component on F2A1 can be eliminated.
In selecting tx31 and tx32, it is obvious that the formula (AB) holds even when both of the two points are the maximum time point of F2tB and the minimum time point of F2tB.

式(AB)によると、R1同定に電動機速度の1周期が必要であるが、例えば、
t00=tx31 式(AC)
t02=tx32 式(AD)
として、式(AB)によるR1同定値を用いれば、初期速度ωm0の推定誤差は生じない。なお、tx31<tx32とし、tx32はtx31の直後の極値時間とする。
According to equation (AB), one period of motor speed is required for R1 identification.
t00 = tx31 Formula (AC)
t02 = tx32 Formula (AD)
Assuming that the R1 identification value according to the formula (AB) is used, the estimation error of the initial speed ωm0 does not occur. Note that tx31 <tx32, and tx32 is the extreme time immediately after tx31.

以上の構成とすることにより、一次抵抗変動ΔRを高精度に同定することができ、その結果、電動機6の初期速度ωm0及び初期二次磁束φ20を高精度に推定することができ、電動機トルクを高精度に制御することができる。   With the above configuration, the primary resistance fluctuation ΔR can be identified with high accuracy. As a result, the initial speed ωm0 and the initial secondary magnetic flux φ20 of the motor 6 can be estimated with high accuracy, and the motor torque can be estimated. It can be controlled with high accuracy.

速度センサレスにおいても、電動機の運転開始時の惰行速度を速やかに、かつ高精度に推定することができる。
例えば、速度センサレス車両制御において、惰行走行状態からの再加速、惰行走行状態からのブレーキが可能となる。
Even without a speed sensor, the coasting speed at the start of operation of the electric motor can be estimated quickly and with high accuracy.
For example, in speed sensorless vehicle control, re-acceleration from the coasting traveling state and braking from the coasting traveling state are possible.

図1は、本発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の極値磁束抽出器の一演算例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a calculation example of the extreme magnetic flux extractor of the present invention. 図3は、本発明の極値磁束抽出器の一演算例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a calculation example of the extreme value magnetic flux extractor of the present invention. 図4は、一従来例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a conventional example. 図5は、一従来例の拾い上げ制御手段の一構成例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of the pick-up control means of one conventional example. 図6は、一従来例の初期値推定器の一構成例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of an initial value estimator of a conventional example.

符号の説明Explanation of symbols

1 トルク制御手段
2 拾い上げ制御手段
3 切替器
4 電力変換器
5 電流検出器
6 電動機
7 初期値推定器
8 電流制御手段
9 実磁束推定器
10 実磁束メモリ
11 実磁束抽出器
12 初期速度推定器
13 初期磁束推定器
14 演算用タイマ
21 同定用タイマ
22 磁束演算器
23 演算磁束メモリ
24 演算磁束抽出器
25 R1A同定器
30 極値磁束抽出器
31 R1B同定器
32 回転座標変換器

v0・・・拾い上げ電圧指令
V1・・・トルク制御電圧指令
V*・・・電圧指令
i・・・電流ベクトル
ωmr・・・実速度
SW・・・トルク制御開始指令
ST・・・拾い上げ制御開始指令
R1・・・一次抵抗
ωm0・・・初期速度
φ20・・・初期二次磁束
I・・・直流電流指令
θ・・・電流指令位相角
t0・・・拾い上げ時間
φ(t0)・・・t0時点の実磁束推定ベクトル
t00、t01、t02・・・0以上t0以下の任意の値
φ(t00)・・・t00時点の実磁束推定ベクトル
φ(t01)・・・t01時点の実磁束推定ベクトル
φ(t02)・・・t02時点の実磁束推定ベクトル
φ2r・・・実磁束推定ベクトル
t00、t01、t02・・・拾い上げ時間内の任意の値
tx・・・同定時間
φ2s・・・演算磁束ベクトル
R1C・・・一次抵抗ノミナル値
ΔR・・・一次抵抗誤差
φs(tx)・・・tx時点の演算磁束ベクトル
tx0、tx1、tx2・・・0以上tx以下の任意の値
φs(tx0)・・・tx0時点の演算磁束ベクトル
φs(tx1)・・・tx1時点の演算磁束ベクトル
φs(tx2)・・・tx2時点の演算磁束ベクトル
φ2t・・・回転磁束ベクトル
φt1・・・極値磁束ベクトル
tx3・・・極値時間
F2A1・・・tx3時点のφt1のθ方向成分
F2B1・・・tx3時点のφt1のθ方向直交成分
tx31・・・極値時間1
F2A11・・・tx31時点のφt1のθ方向成分
F2B11・・・tx31時点のφt1のθ方向直交成分
tx32・・・極値時間2
F2A12・・・tx32時点のφt1のθ方向成分
F2B12・・・tx32時点のφt1のθ方向直交成分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Torque control means 2 Pickup control means 3 Switch 4 Power converter 5 Current detector 6 Electric motor 7 Initial value estimator 8 Current control means 9 Real magnetic flux estimator 10 Real magnetic flux memory 11 Actual magnetic flux extractor 12 Initial speed estimator 13 Initial magnetic flux estimator 14 Operation timer 21 Identification timer 22 Magnetic flux calculator 23 Operation magnetic flux memory 24 Operation magnetic flux extractor 25 R1A identifier 30 Extreme value magnetic flux extractor 31 R1B identifier 32 Rotating coordinate converter

v0 ... Pickup voltage command
V1 ... Torque control voltage command V * ... Voltage command i ... Current vector ωmr ... Actual speed SW ... Torque control start command ST ... Pick-up control start command R1 ... Primary resistance ωm0 ... Initial speed φ20 ... Initial secondary magnetic flux I ... DC current command θ ... Current command phase angle t0 ... Pickup time φ (t0) ... Actual magnetic flux estimation vector at time t0 t00, t01, t02 ... any value between 0 and t0 φ (t00) ... actual magnetic flux estimation vector at time t00 φ (t01) ... real magnetic flux estimation vector at time t01 φ (t02) ... t02 Actual magnetic flux estimation vector at the time φ2r ・ ・ ・ Real magnetic flux estimation vector
t00, t01, t02 ... Arbitrary values within the pick-up time tx ... Identification time φ2s ... Computed magnetic flux vector R1C ... Primary resistance nominal value ΔR ... Primary resistance error φs (tx) ... Calculated magnetic flux vector at time tx
tx0, tx1, tx2 ... any value between 0 and tx φs (tx0) ... computed magnetic flux vector at time tx0 φs (tx1) ... computed magnetic flux vector at time tx1 φs (tx2) ... tx2 Calculated magnetic flux vector at the time φ2t ・ ・ ・ Rotary magnetic flux vector φt1 ・ ・ ・ Extreme magnetic flux vector
tx3: Extreme time F2A1: θ direction component of φt1 at time tx3 F2B1: θ direction orthogonal component of φt1 at time tx3
tx31 ・ ・ ・ Extreme time 1
F2A11 ... θ direction component of φt1 at time tx31 F2B11 ... θ direction orthogonal component of φt1 at time tx31
tx32 ・ ・ ・ Extreme time 2
F2A12: θ direction component of φt1 at time tx32 F2B12: θ direction orthogonal component of φt1 at time tx32

Claims (1)

電動機に流れる電流ベクトルを検出する電流検出器と、前記電流ベクトルを入力し前記電動機に直流電流を流す拾い上げ電圧指令を出力する拾い上げ制御手段と、前記電流ベクトルと前記拾い上げ電圧指令と一次抵抗と拾い上げ制御開始指令とを入力して初期速度と初期二次磁束を出力する初期値推定器と、前記拾い上げ制御開始指令で同定時間txをカウントアップする同定用タイマと、前記電流ベクトルと前記拾い上げ電圧指令と一次抵抗ノミナル値を入力し演算磁束ベクトルを出力する磁束演算器と、時間txにおける前記演算磁束ベクトルを記憶する演算磁束メモリと、前記演算磁束メモリから任意の複数時点の演算磁束ベクトルを抽出する演算磁束抽出器と、前記任意の複数時点の演算磁束ベクトルと前記電流ベクトルを入力し前記一次抵抗を出力するR1A同定器を持つ速度センサレス電動機制御装置において、
前記電流検出器と、前記拾い上げ制御手段と、前記初期値推定器と、前記同定用タイマと、前記磁束演算器と、前記演算磁束ベクトルを電流軸方向へ回転座標変換し回転磁束ベクトルを出力する回転座標変換器と、前記回転磁束ベクトルが極値となったときの極値磁束ベクトルと極値時間tx3を出力する極値磁束抽出器と、前記極値磁束ベクトルと前記極値時間tx3と前記電流ベクトルを入力し前記一次抵抗を出力するR1B同定器とから構成することを特徴とする速度センサレス電動機制御装置。
A current detector for detecting a current vector flowing in the motor, a pick-up control means for inputting the current vector and outputting a pick-up voltage command for passing a DC current to the motor, pick-up of the current vector, the pick-up voltage command, and a primary resistance An initial value estimator for inputting a control start command and outputting an initial speed and an initial secondary magnetic flux, an identification timer for counting up an identification time tx by the pick-up control start command, the current vector and the pick-up voltage command A magnetic flux calculator that inputs a primary resistance nominal value and outputs a calculated magnetic flux vector, a calculated magnetic flux memory that stores the calculated magnetic flux vector at time tx, and extracts a calculated magnetic flux vector at any time point from the calculated magnetic flux memory. A magnetic flux extractor, the magnetic flux vector at any time and the current vector In speed sensorless motor control apparatus having R1A identifier for outputting a primary resistance,
The current detector, the pick-up control means, the initial value estimator, the identification timer, the magnetic flux calculator, and a rotational coordinate conversion of the computed magnetic flux vector in the direction of the current axis to output a rotational magnetic flux vector A rotary coordinate converter, an extreme magnetic flux extractor that outputs an extreme magnetic flux vector and an extreme time tx3 when the rotational magnetic flux vector becomes an extreme value, the extreme magnetic flux vector, the extreme time tx3, and the A speed sensorless motor control device comprising: an R1B identifier that inputs a current vector and outputs the primary resistance.
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