Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7585151B2 - Motor drive control device and method thereof, and motor drive control system - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7585151B2 - Motor drive control device and method thereof, and motor drive control system - Google Patents

Motor drive control device and method thereof, and motor drive control system Download PDF

Info

Publication number
JP7585151B2
JP7585151B2 JP2021110801A JP2021110801A JP7585151B2 JP 7585151 B2 JP7585151 B2 JP 7585151B2 JP 2021110801 A JP2021110801 A JP 2021110801A JP 2021110801 A JP2021110801 A JP 2021110801A JP 7585151 B2 JP7585151 B2 JP 7585151B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electric motor
pulsating torque
compensation value
unit
drive control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021110801A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2023007752A (en
Inventor
宏明 河合
俊宏 野木
徹也 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP2021110801A priority Critical patent/JP7585151B2/en
Publication of JP2023007752A publication Critical patent/JP2023007752A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7585151B2 publication Critical patent/JP7585151B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

本発明は、電動機の駆動を制御する電動機駆動制御装置および電動機駆動制御方法に関する。そして、本発明は、前記電動機駆動制御装置を備える電動機駆動制御システムに関する。 The present invention relates to an electric motor drive control device and an electric motor drive control method for controlling the drive of an electric motor. The present invention also relates to an electric motor drive control system equipped with the electric motor drive control device.

電気エネルギを機械エネルギへ変換する電動機は、様々な用途に利用されており、一般に、軸を有し前記軸回りに回転する回転子(ロータ)と、前記回転子に対し相対的に静止し前記回転子と磁気的に相互作用する固定子(ステータ)とを備え、回転変化する磁界(回転磁界)によって前記回転子を回転させる。このような電動機では、回転すると、固定子の磁石と回転子の磁石との位置関係が変化するため、トルクが脈動することがある。このような脈動トルク(トルク脈動)を低減するために、例えば、特許文献1や特許文献2に制御装置が提案されている。 Electric motors that convert electrical energy into mechanical energy are used for a variety of purposes, and generally include a rotor that has an axis and rotates around the axis, and a stator that is stationary relative to the rotor and magnetically interacts with the rotor, and the rotor is rotated by a rotating magnetic field. When such motors rotate, the positional relationship between the stator magnets and the rotor magnets changes, which can cause torque pulsation. To reduce this pulsating torque (torque pulsation), control devices are proposed in Patent Documents 1 and 2, for example.

この特許文献1に開示された電動機の制御装置は、電圧指令の基本値を算出する基本電圧指令算出部と、電動機の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、前記巻線に印加される印加電圧及び前記電流の検出値に基づいて、前記巻線に鎖交する鎖交磁束を推定する磁束推定部と、前記電流の検出値及び前記鎖交磁束の推定値に基づいて、前記電動機の出力トルクを推定するトルク推定部と、前記出力トルクの推定値から脈動成分を抽出する脈動抽出部と、前記脈動成分の抽出値に基づいて、電圧指令補正値を算出する脈動制御部と、前記電圧指令の基本値に前記電圧指令補正値を重畳して、重畳後の電圧指令を算出する重畳部と、前記重畳後の電圧指令に基づいて、前記巻線にインバータを介して電圧を印加する電圧印加部と、を備える。この電圧印加部は、前記重畳後のdq軸の電圧指令に対して、磁極位置に基づいて、固定座標変換及び2相3相変換を行って、3相の電圧指令を算出する座標変換部と、前記3相の電圧指令のそれぞれと、キャリア波の三角波とを比較することによって、3相各相の矩形パルス波に応じた制御信号を出力するPWM制御部とを備えている。 The motor control device disclosed in this patent document 1 includes a basic voltage command calculation unit that calculates a basic value of a voltage command, a current detection unit that detects the current flowing through the windings of the motor, a magnetic flux estimation unit that estimates the interlinkage magnetic flux linking the windings based on the applied voltage applied to the windings and the detected value of the current, a torque estimation unit that estimates the output torque of the motor based on the detected value of the current and the estimated value of the interlinkage magnetic flux, a pulsation extraction unit that extracts a pulsation component from the estimated value of the output torque, a pulsation control unit that calculates a voltage command correction value based on the extracted value of the pulsation component, a superposition unit that superimposes the voltage command correction value on the basic value of the voltage command and calculates the superimposed voltage command, and a voltage application unit that applies a voltage to the windings via an inverter based on the superimposed voltage command. This voltage application unit includes a coordinate conversion unit that performs fixed coordinate conversion and two-phase to three-phase conversion on the superimposed dq axis voltage commands based on the magnetic pole position to calculate three-phase voltage commands, and a PWM control unit that compares each of the three-phase voltage commands with the triangular carrier wave to output a control signal corresponding to the rectangular pulse wave of each of the three phases.

前記特許文献2に開示されたモータ制御装置は、直流電力から交流電力への電力変換を行う電力変換器と接続され、前記交流電力を用いて駆動する交流モータの駆動を制御するモータ制御装置であって、電流指令を生成する電流指令生成部と、前記電流指令に基づいて電圧指令を生成する電流制御部と、前記電圧指令に基づいて前記電力変換器の動作を制御するためのゲート信号を生成するゲート信号生成部と、前記電流指令に脈動を重畳して前記電流指令を補正する電流指令補正部と、を備え、前記電流指令補正部は、前記交流モータの回転数に基づいて前記脈動の振幅および位相をそれぞれ変化させる。 The motor control device disclosed in Patent Document 2 is connected to a power converter that converts DC power to AC power, and controls the operation of an AC motor that is driven using the AC power. The motor control device includes a current command generation unit that generates a current command, a current control unit that generates a voltage command based on the current command, a gate signal generation unit that generates a gate signal for controlling the operation of the power converter based on the voltage command, and a current command correction unit that corrects the current command by superimposing a pulsation on the current command, and the current command correction unit changes the amplitude and phase of the pulsation based on the rotation speed of the AC motor.

特開2020-178439号公報JP 2020-178439 A 特開2020-188555号公報JP 2020-188555 A

ところで、前記特許文献1では、脈動を抑制するための前記重畳後の電圧指令を、フィードバック制御を介さずに直接PWM制御部に入力している。このため、脈動抑制部におけるゲインの設定が適切でない場合、制御系が不安定となる虞がある。 However, in the above-mentioned Patent Document 1, the superimposed voltage command for suppressing pulsation is input directly to the PWM control unit without going through feedback control. Therefore, if the gain setting in the pulsation suppression unit is not appropriate, there is a risk that the control system will become unstable.

一方、前記特許文献2では、電流指令補正部が出力する指令電流値に、電流制御部の周波数応答性を超える周波数が含まれている場合、その指令値に追従した電流制御ができない。つまり、電流制御部の周波数応答性を超える高周波の脈動は、前記特許文献2に開示されたモータ制御装置では抑制することが難しい。 On the other hand, in the above-mentioned Patent Document 2, if the command current value output by the current command correction unit contains a frequency that exceeds the frequency response of the current control unit, current control that follows the command value cannot be performed. In other words, it is difficult for the motor control device disclosed in the above-mentioned Patent Document 2 to suppress high-frequency pulsation that exceeds the frequency response of the current control unit.

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、より適切に脈動トルクを抑制できる電動機駆動制御装置、電動機駆動制御方法および前記電動機駆動制御装置を備える電動機駆動制御システムを提供することである。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide an electric motor drive control device, an electric motor drive control method, and an electric motor drive control system equipped with the electric motor drive control device, which can more appropriately suppress pulsating torque.

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる電動機駆動制御装置は、電動機を制御する装置であって、時間経過に従ってトルクの大きさが増減する脈動トルクを表す脈動モデルを用いることによって、次の制御タイミングで生じる脈動トルクを推定する脈動トルク推定部と、前記脈動トルク推定部で推定した脈動トルクを打ち消すための補償値を生成する補償値生成部と、前記補償値生成部で生成した補償値に基づく制御指令値で前記電動機を制御して駆動する駆動制御部とを備え、前記脈動トルクは、前記電動機の円周方向における起磁力分布の空間高周波成分に起因する第1脈動トルク、および、コギングトルクである第2脈動トルクのうちの少なくとも一方を含む。 After extensive investigation, the inventors have found that the above object can be achieved by the present invention described below. That is, an electric motor drive control device according to one aspect of the present invention is a device for controlling an electric motor, and includes a pulsating torque estimation unit that estimates the pulsating torque that will occur at the next control timing by using a pulsating model that represents a pulsating torque whose magnitude increases and decreases over time, a compensation value generation unit that generates a compensation value for canceling the pulsating torque estimated by the pulsating torque estimation unit, and a drive control unit that controls and drives the electric motor with a control command value based on the compensation value generated by the compensation value generation unit, and the pulsating torque includes at least one of a first pulsating torque caused by a spatial high-frequency component of the magnetomotive force distribution in the circumferential direction of the electric motor, and a second pulsating torque that is a cogging torque.

このような電動機駆動制御装置は、次の制御タイミングで生じる脈動トルクを推定し、この推定した脈動トルクを打ち消すための補償値を生成するので、電動機自体に生じる第1および第2脈動トルクのうちの少なくとも一方を含む脈動トルクをより適切に抑制できる。 Such an electric motor drive control device estimates the pulsating torque that will occur at the next control timing and generates a compensation value to cancel out this estimated pulsating torque, so that the pulsating torque, including at least one of the first and second pulsating torques that occur in the electric motor itself, can be more appropriately suppressed.

他の一態様では、上述の電動機駆動制御装置において、前記駆動制御部は、前記電動機の駆動電流を制御する電流制御系および前記電動機の速度を制御する速度制御系を含み、前記補償値生成部は、前記脈動トルクの周波数、前記電流制御系が前記脈動トルクに追従できる前記電流制御系の第1周波数帯域および前記速度制御系が前記脈動トルクに追従できる前記速度制御系の第2周波数帯域に基づいて前記補償値を生成するか否かを決定し、前記補償値を生成すると決定した場合に前記補償値を生成する。好ましくは、上述の電動機駆動制御装置において、前記補償値生成部は、第1に、前記脈動トルクにおける第1脈動トルクの周波数が第1周波数帯域を超えている場合および前記脈動トルクにおける第2脈動トルクの周波数が第1周波数帯域を超えている場合のうちのいずれでもない場合では、前記補償値を生成しないように決定し、第2に、前記脈動トルクにおける第1脈動トルクの周波数が第1周波数帯域を超えている場合および前記脈動トルクにおける第2脈動トルクの周波数が第1周波数帯域を超えている場合のうちの少なくともいずれかである場合であって、かつ、前記脈動トルクにおける第1脈動トルクの周波数が第2周波数帯域を超えている場合および前記脈動トルクにおける第2脈動トルクの周波数が第2周波数帯域を超えている場合のうちのいずれでもない場合では、前記駆動制御部の入力側で用いる前記補償値を生成するように決定し、第3に、前記脈動トルクにおける第1脈動トルクの周波数が第1周波数帯域を超えている場合および前記脈動トルクにおける第2脈動トルクの周波数が第1周波数帯域を超えている場合のうちの少なくともいずれかである場合であって、かつ、前記脈動トルクにおける第1脈動トルクの周波数が第2周波数帯域を超えている場合および前記脈動トルクにおける第2脈動トルクの周波数が第2周波数帯域を超えている場合のうちの少なくともいずれかである場合では、前記駆動制御部の出力に用いる前記補償値を生成するように決定する。好ましくは、前記駆動制御部は、制御目標に応じたフィードバック制御で前記電動機を制御する装置であって、前記制御目標に基づくd軸電流指令値およびq軸電流指令値を生成する電流指令生成部と、前記電流指令生成部で生成したd軸電流指令値およびq軸電流指令値と前記電動機に給電された電流値に対応するd軸電流値およびq軸電流値との各偏差を生成する偏差生成部と、前記偏差生成部で生成した各偏差に基づくd軸電圧指令値およびq軸電圧指令値を生成する電流制御部とを備え、前記補償値生成部が前記駆動制御部の入力側で用いる前記補償値を生成するように決定した場合、前記電流制御部の入力に前記補償値が用いられ、前記駆動制御部の出力に用いる前記補償値を生成するように決定した場合、前記電流制御部の出力に前記補償値が用いられる。好ましくは、前記電動機は、永久磁石型同期電動機(PMSM)であり、d軸の制御目標は、定数0であり、前記補償値生成部が前記駆動制御部の入力側で用いる前記補償値を生成するように決定した場合、前記補償値がq軸電流のみに対して用いられ、前記駆動制御部の出力に用いる前記補償値を生成するように決定した場合、前記補償値がq軸電圧のみに対して用いられる。好ましくは、前記永久磁石型同期電動機(PMSM)は、表面型永久磁石式同期電動機(SPMSM)を含む。 In another aspect, in the above-mentioned electric motor drive control device, the drive control unit includes a current control system that controls the drive current of the electric motor and a speed control system that controls the speed of the electric motor, and the compensation value generation unit determines whether to generate the compensation value based on the frequency of the pulsating torque, a first frequency band of the current control system in which the current control system can follow the pulsating torque, and a second frequency band of the speed control system in which the speed control system can follow the pulsating torque, and generates the compensation value when it is determined to generate the compensation value. Preferably, in the above-described electric motor drive control device, the compensation value generating unit determines not to generate the compensation value, firstly, when neither a frequency of a first pulsating torque in the pulsating torque exceeds a first frequency band nor a frequency of a second pulsating torque in the pulsating torque exceeds a first frequency band, and secondly, when at least one of a frequency of the first pulsating torque in the pulsating torque exceeds the first frequency band and a frequency of the second pulsating torque in the pulsating torque exceeds the first frequency band and the frequency of the first pulsating torque in the pulsating torque exceeds a second frequency band and the frequency of the second pulsating torque in the pulsating torque exceeds a first frequency band, In any of the cases where the frequency of the pulsating torque exceeds the second frequency band, it is determined to generate the compensation value to be used on the input side of the drive control unit, and thirdly, in at least any of the cases where the frequency of a first pulsating torque in the pulsating torque exceeds the first frequency band and the frequency of a second pulsating torque in the pulsating torque exceeds the first frequency band, and also in at least any of the cases where the frequency of the first pulsating torque in the pulsating torque exceeds the second frequency band and the frequency of the second pulsating torque in the pulsating torque exceeds the second frequency band, it is determined to generate the compensation value to be used in the output of the drive control unit. Preferably, the drive control unit is a device that controls the electric motor by feedback control according to a control target, and includes a current command generation unit that generates a d-axis current command value and a q-axis current command value based on the control target, a deviation generation unit that generates each deviation between the d-axis current command value and the q-axis current command value generated by the current command generation unit and a d-axis current value and a q-axis current value corresponding to a current value supplied to the electric motor, and a current control unit that generates a d-axis voltage command value and a q-axis voltage command value based on the each deviation generated by the deviation generation unit, and when the compensation value generation unit determines to generate the compensation value to be used on the input side of the drive control unit, the compensation value is used for the input of the current control unit, and when it determines to generate the compensation value to be used for the output of the drive control unit, the compensation value is used for the output of the current control unit. Preferably, the motor is a permanent magnet synchronous motor (PMSM), the control target of the d-axis is a constant 0, and when the compensation value generating unit determines to generate the compensation value to be used on the input side of the drive control unit, the compensation value is used only for the q-axis current, and when the compensation value generating unit determines to generate the compensation value to be used on the output side of the drive control unit, the compensation value is used only for the q-axis voltage. Preferably, the permanent magnet synchronous motor (PMSM) includes a surface permanent magnet synchronous motor (SPMSM).

このような電動機駆動制御装置は、前記脈動トルクの周波数、前記第1周波数帯域および前記第2周波数帯域に基づいて前記補償値を生成するか否かを決定するので、適切に前記補償値を生成できる。 Such an electric motor drive control device determines whether or not to generate the compensation value based on the frequency of the pulsating torque, the first frequency band, and the second frequency band, and can therefore generate the compensation value appropriately.

他の一態様では、上述の電動機駆動制御装置において、前記補償値生成部は、前記補償値に基づく制御指令値に対応する電圧値が前記電動機に給電する電源における所定の出力電圧値を超える場合には、前記補償値を生成しない。 In another aspect, in the above-mentioned electric motor drive control device, the compensation value generation unit does not generate the compensation value when a voltage value corresponding to a control command value based on the compensation value exceeds a predetermined output voltage value of a power source that supplies power to the electric motor.

このような電動機駆動制御装置は、電源の定格電圧値以内で電動機を制御するので、制御の不安定化を回避できる。 This type of motor drive control device controls the motor within the rated voltage value of the power supply, preventing control instability.

本発明の他の一態様にかかる電動機駆動制御方法は、電動機を制御する方法であって、時間経過に従ってトルクの大きさが増減する脈動トルクを表す脈動モデルを用いることによって、次の制御タイミングで生じる脈動トルクを推定する脈動トルク推定工程と、前記脈動トルク推定工程で推定した脈動トルクを打ち消すための補償値を求める補償値処理工程と、前記補償値処理工程で求めた補償値に基づく制御指令値で前記電動機を制御して駆動する駆動制御工程とを備え、前記脈動トルクは、前記電動機の円周方向における起磁力分布の空間高周波成分に起因する第1脈動トルク、および、コギングトルクである第2脈動トルクのうちの少なくとも一方を含む。 An electric motor drive control method according to another aspect of the present invention is a method for controlling an electric motor, and includes a pulsating torque estimation step for estimating the pulsating torque that will occur at the next control timing by using a pulsating model that represents a pulsating torque whose magnitude increases and decreases over time, a compensation value processing step for determining a compensation value for canceling the pulsating torque estimated in the pulsating torque estimation step, and a drive control step for controlling and driving the electric motor with a control command value based on the compensation value determined in the compensation value processing step, and the pulsating torque includes at least one of a first pulsating torque caused by a spatial high-frequency component of the magnetomotive force distribution in the circumferential direction of the electric motor, and a second pulsating torque that is a cogging torque.

このような電動機駆動制御方法は、次の制御タイミングで生じる脈動トルクを推定し、この推定した脈動トルクを打ち消すための補償値を生成するので、電動機自体に生じる第1および第2脈動トルクのうちの少なくとも一方を含む脈動トルクをより適切に抑制できる。 This motor drive control method estimates the pulsating torque that will occur at the next control timing and generates a compensation value to cancel out this estimated pulsating torque, so that the pulsating torque, including at least one of the first and second pulsating torques that occur in the motor itself, can be more appropriately suppressed.

本発明の他の一態様にかかる電動機駆動制御システムは、電動機と、前記電動機を制御する電動機駆動制御部とを備え、前記電動機駆動制御部は、これら上述のいずれかの電動機駆動制御装置である。 An electric motor drive control system according to another aspect of the present invention includes an electric motor and an electric motor drive control unit that controls the electric motor, and the electric motor drive control unit is any one of the electric motor drive control devices described above.

これによれば、これら上述のいずれかの電動機駆動制御装置を備えた電動機駆動制御システムが提供できる。このような電動機駆動制御システムは、これら上述のいずれかの電動機駆動制御装置を備えるので、電動機自体に生じる第1および第2脈動トルクのうちの少なくとも一方を含む脈動トルクをより適切に抑制できる。 This makes it possible to provide an electric motor drive control system equipped with any one of the electric motor drive control devices described above. Since such an electric motor drive control system is equipped with any one of the electric motor drive control devices described above, it can more appropriately suppress pulsating torque, including at least one of the first and second pulsating torques generated in the electric motor itself.

本発明にかかる電動機駆動制御装置および電動機駆動制御方法は、より適切に脈動トルクを抑制できる。本発明によれば、前記電動機駆動制御装置を備える電動機駆動制御システムが提供できる。 The motor drive control device and the motor drive control method according to the present invention can more appropriately suppress pulsating torque. According to the present invention, it is possible to provide an electric motor drive control system equipped with the electric motor drive control device.

実施形態における電動機駆動制御システムの構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of an electric motor drive control system according to an embodiment; 前記電動機駆動制御システムにおけるインバータ回路の構成を示す回路図である。2 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter circuit in the electric motor drive control system. FIG. 電流制御系のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a current control system. 速度制御系のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a speed control system. 前記電動機駆動制御システムにおける動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an operation of the electric motor drive control system. 変形形態における電動機駆動制御システムにおける動作を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing an operation of the electric motor drive control system in a modified embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の1または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。 One or more embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the scope of the invention is not limited to the disclosed embodiments. Note that components with the same reference numerals in each drawing are the same components, and their description will be omitted as appropriate. In this specification, when referring to a general term, a reference numeral without a subscript is used, and when referring to an individual component, a reference numeral with a subscript is used.

実施形態における電動機駆動制御システムは、電動機を、制御しつつ、駆動するシステムであり、例えば、電動機と、前記電動機を制御する電動機駆動制御部とを備える、この電動機駆動制御部は、時間経過に従ってトルクの大きさが増減する脈動トルクを表す脈動モデルを用いることによって、次の制御タイミングで生じる脈動トルクを推定する脈動トルク推定部と、前記脈動トルク推定部で推定した脈動トルクを打ち消すための補償値を生成する補償値生成部と、前記補償値生成部で生成した補償値に基づく制御指令値で前記電動機を制御して駆動する駆動制御部とを備える、ここで、前記脈動トルクは、前記電動機の円周方向における起磁力分布の空間高周波成分に起因する第1脈動トルク、および、コギングトルクである第2脈動トルクのうちの少なくとも一方を含む。以下、このような電動機駆動制御部とを備える電動機駆動制御システムについて、より具体的に説明する。 The motor drive control system in the embodiment is a system that drives and controls the motor, and includes, for example, an electric motor and an electric motor drive control unit that controls the electric motor. The electric motor drive control unit includes a pulsating torque estimation unit that estimates the pulsating torque that will occur at the next control timing by using a pulsating model that represents a pulsating torque whose magnitude increases and decreases over time, a compensation value generation unit that generates a compensation value for canceling the pulsating torque estimated by the pulsating torque estimation unit, and a drive control unit that controls and drives the electric motor with a control command value based on the compensation value generated by the compensation value generation unit. Here, the pulsating torque includes at least one of a first pulsating torque caused by a spatial high-frequency component of the magnetomotive force distribution in the circumferential direction of the electric motor, and a second pulsating torque that is a cogging torque. The electric motor drive control system including such an electric motor drive control unit will be described in more detail below.

図1は、実施形態における電動機駆動制御システムの構成を示すブロック図である。図2は、前記電動機駆動制御システムにおけるインバータ回路の構成を示す回路図である。図3は、電流制御系のブロック図である。図4は、速度制御系のブロック図である。 Figure 1 is a block diagram showing the configuration of an electric motor drive control system in an embodiment. Figure 2 is a circuit diagram showing the configuration of an inverter circuit in the electric motor drive control system. Figure 3 is a block diagram of a current control system. Figure 4 is a block diagram of a speed control system.

実施形態における電動機駆動制御システムSは、例えば、図1に示すように、電動機Mと、インバータ回路IVと、PWM変調器PWと、2相3相変換部CV1と、駆動制御部DCと、3相2相変換部CV2と、回転速度処理部RSCと、電流測定部CSと、回転角度測定部VSと、脈動トルク推定部PTと、補償値生成部CVとを備える。 As shown in FIG. 1, the electric motor drive control system S in the embodiment includes an electric motor M, an inverter circuit IV, a PWM modulator PW, a two-phase to three-phase conversion unit CV1, a drive control unit DC, a three-phase to two-phase conversion unit CV2, a rotation speed processing unit RSC, a current measurement unit CS, a rotation angle measurement unit VS, a pulsating torque estimation unit PT, and a compensation value generation unit CV.

電動機Mは、インバータ回路IVに接続され、インバータ回路IVの交流出力で駆動される電動機である。例えば、電動機Mは、インバータ回路IVから出力されるU相、V相およびW相の三相交流電力で駆動される同期電動機、より具体的には、本実施形態では表面型永久磁石式同期電動機(Surface mounted permanent magnet synchronous motor、SPMSM)であり、その速度制御を対象としている。なお、電動機Mは、これに限定されるものではなく、例えば、例えば、誘導電動機(induction motor、IM)やSRモータ(Switched Reluctance motor、SRM)等の他の種類であってもよい。 The electric motor M is connected to the inverter circuit IV and is driven by the AC output of the inverter circuit IV. For example, the electric motor M is a synchronous motor driven by three-phase AC power of U-phase, V-phase, and W-phase output from the inverter circuit IV, more specifically, in this embodiment, it is a surface mounted permanent magnet synchronous motor (SPMSM), and its speed control is the subject. Note that the electric motor M is not limited to this, and may be, for example, another type such as an induction motor (IM) or a switched reluctance motor (SRM).

PWM変調器PWは、変更可能なパスル幅で矩形波を出力する回路であり、インバータ回路IVは、直流電力を交流電力に変換する回路であり、本実施形態では、PWM変調器PWおよびインバータ回路IVにより、三相交流電力で電動機を駆動する、いわゆる3相PWMインバータモータドライバが構成される。これらPWM変調器PWおよびインバータ回路IVは、2相3相変換部CV1を介して駆動制御部DCに接続され、駆動制御部DCの制御に従って、直流電源Vdcからの直流電力を、所定の周波数の交流電力へ変換する。より具体的には、PWM変調器PWは、駆動制御部DCの制御に従った周波数およびパルス幅の矩形波を制御信号(IV制御信号)としてインバータ回路IVへ出力する回路である。インバータ回路IVは、PWM変調器PWに接続され、PWM変調器PWからのIV制御信号に従って、直流電源Vdcの直流電力を、所定の周波数の交流電力へ変換する回路である。インバータ回路IVは、例えば、図2に示すように、直列に接続された2個のスイッチング素子Trを1組として、互いに並列に接続された3組Tr1、Tr4;Tr2、Tr5;Tr3、Tr6を備える。より具体的には、インバータ回路IVは、6個の第1ないし第6スイッチングTr1~Tr6を備える。これら第1ないし第6スイッチング素子Tr1~Tr6は、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)等の、オンオフするスイッチ機能を持つ電力用半導体素子である。第1ないし第3スイッチング素子Tr1~Tr3の各一方端子(例えば各コレクタ端子)は、それぞれ、直流電源Vdcの一方端子に接続される。第1スイッチング素子Tr1の他方端子(例えばエミッタ端子)は、第4スイッチング素子Tr4の一方端子(例えば各コレクタ端子)に接続される。第2スイッチング素子Tr2の他方端子(例えばエミッタ端子)は、第5スイッチング素子Tr5の一方端子(例えば各コレクタ端子)に接続される。第3スイッチング素子Tr3の他方端子(例えばエミッタ端子)は、第6スイッチング素子Tr6の一方端子(例えば各コレクタ端子)に接続される。これら第4ないし第6スイッチング素子Tr4~Tr6の各他方端子(例えば各エミッタ端子)は、それぞれ、直流電源Vdcの他方端子に接続される。これら第1ないし第6スイッチング素子Tr1~Tr6における、スイッチング素子TrをオンオフするためのIV制御信号が入力される各制御端子(例えばゲート端子)は、PWM変調器PWに接続される。これら第1ないし第6スイッチング素子Tr1~Tr6それぞれにおいて、その一方端子と他方端子との各間それぞれには、他方端子にアノード端子を接続した各ダイオードD1~D6が接続される。そして、第1スイッチング素子Tr1と第4スイッチング素子Tr4とを接続する第1接続点は、例えばU相の交流電流を出力し、電動機MのU相を接続する入力端子に接続される。第2スイッチング素子Tr2と第5スイッチング素子Tr5とを接続する第2接続点は、例えばV相の交流電流を出力し、電動機MのV相を接続する入力端子に接続される。第3スイッチング素子Tr3と第6スイッチング素子Tr6とを接続する第3接続点は、例えばW相の交流電流を出力し、電動機MのW相を接続する入力端子に接続される。このような構成では、インバータ回路IVは、いわゆる2レベル3相インバータ回路であり、各組の一方のスイッチング素子Tr1、Tr2、Tr3と他方のスイッチング素子Tr4、Tr5、Tr6とは、互いに逆のスイッチング態様(一方がオンの場合には他方がオフで、一方がオフの場合には他方がオンである態様)となるように、PWM変調器PWからのIV制御信号に従って制御され、直流電源Vdcの直流電力を変換してU相、V相およびW相の3相の交流電流を電動機Mへ出力する。 The PWM modulator PW is a circuit that outputs a rectangular wave with a changeable pulse width, and the inverter circuit IV is a circuit that converts DC power to AC power. In this embodiment, the PWM modulator PW and the inverter circuit IV constitute a so-called three-phase PWM inverter motor driver that drives an electric motor with three-phase AC power. The PWM modulator PW and the inverter circuit IV are connected to the drive control unit DC via the two-phase to three-phase conversion unit CV1, and convert the DC power from the DC power source Vdc into AC power of a predetermined frequency according to the control of the drive control unit DC. More specifically, the PWM modulator PW is a circuit that outputs a rectangular wave with a frequency and pulse width according to the control of the drive control unit DC as a control signal (IV control signal) to the inverter circuit IV. The inverter circuit IV is a circuit that is connected to the PWM modulator PW, and converts the DC power of the DC power source Vdc into AC power of a predetermined frequency according to the IV control signal from the PWM modulator PW. The inverter circuit IV includes, for example, three sets of switching elements Tr1, Tr4; Tr2, Tr5; Tr3, Tr6, each set including two switching elements Tr connected in series, which are connected in parallel to each other, as shown in FIG. 2. More specifically, the inverter circuit IV includes six switching elements Tr1 to Tr6. These first to sixth switching elements Tr1 to Tr6 are power semiconductor elements having an on/off switch function, such as insulated gate bipolar transistors (IGBTs). One terminal (e.g., each collector terminal) of each of the first to third switching elements Tr1 to Tr3 is connected to one terminal of a DC power supply Vdc. The other terminal (e.g., emitter terminal) of the first switching element Tr1 is connected to one terminal (e.g., each collector terminal) of the fourth switching element Tr4. The other terminal (e.g., emitter terminal) of the second switching element Tr2 is connected to one terminal (e.g., each collector terminal) of the fifth switching element Tr5. The other terminal (e.g., emitter terminal) of the third switching element Tr3 is connected to one terminal (e.g., each collector terminal) of the sixth switching element Tr6. The other terminals (e.g., each emitter terminal) of the fourth to sixth switching elements Tr4 to Tr6 are connected to the other terminal of the DC power supply Vdc. In the first to sixth switching elements Tr1 to Tr6, each control terminal (e.g., gate terminal) to which an IV control signal for turning on and off the switching element Tr is input is connected to the PWM modulator PW. In each of the first to sixth switching elements Tr1 to Tr6, a diode D1 to D6 is connected to the other terminal, with the anode terminal connected to the other terminal. A first connection point connecting the first switching element Tr1 and the fourth switching element Tr4 outputs, for example, a U-phase AC current and is connected to an input terminal connecting the U-phase of the electric motor M. The second connection point connecting the second switching element Tr2 and the fifth switching element Tr5 outputs, for example, a V-phase AC current and is connected to an input terminal connecting the V-phase of the motor M. The third connection point connecting the third switching element Tr3 and the sixth switching element Tr6 outputs, for example, a W-phase AC current and is connected to an input terminal connecting the W-phase of the motor M. In this configuration, the inverter circuit IV is a so-called two-level three-phase inverter circuit, and one switching element Tr1, Tr2, Tr3 of each set and the other switching element Tr4, Tr5, Tr6 are controlled according to an IV control signal from the PWM modulator PW so that they have mutually opposite switching modes (when one is on, the other is off, and when one is off, the other is on), and the DC power of the DC power source Vdc is converted to output three-phase AC current of the U-phase, V-phase, and W-phase to the motor M.

電流測定部CSは、3相2相変換部CV2に接続され、インバータ回路IVから電動機Mへ流れる電流、本実施形態では、U相電流、V相電流およびW相電流それぞれを測定し、その各測定結果を3相2相変換部CV2へ出力する装置である。電流測定部CSは、例えば交流電流計を備えて構成される。 The current measurement unit CS is connected to the three-phase to two-phase conversion unit CV2, and is a device that measures the currents flowing from the inverter circuit IV to the motor M, which in this embodiment are the U-phase current, the V-phase current, and the W-phase current, and outputs each measurement result to the three-phase to two-phase conversion unit CV2. The current measurement unit CS is configured to include, for example, an AC ammeter.

回転角度測定部VSは、2相3相変換部CV1、3相2相変換部CV2、回転速度処理部RSCおよび脈動トルク推定部PTそれぞれに接続され、電動機Mにおける磁極位置を角度で測定し、その測定結果(回転角度、電気角(=機械角/電動機Mの極対数))を2相3相変換部CV1、3相2相変換部CV2、回転速度処理部RSCおよび脈動トルク推定部PTそれぞれに出力する装置である。回転角度測定部VSは、例えば、ロータリエンコーダ(パルスジェネレータ)や、ホールIC等を備えて構成される。なお、センサレスの場合には、回転角度測定部VSは、電動機Mのモデルを用いて電流および電圧から電動機Mの回転角度を求めてもよい。 The rotation angle measurement unit VS is connected to the two-phase to three-phase conversion unit CV1, the three-phase to two-phase conversion unit CV2, the rotation speed processing unit RSC, and the pulsation torque estimation unit PT, and is a device that measures the magnetic pole position of the electric motor M in terms of angle and outputs the measurement results (rotation angle, electrical angle (= mechanical angle/number of pole pairs of the electric motor M)) to the two-phase to three-phase conversion unit CV1, the three-phase to two-phase conversion unit CV2, the rotation speed processing unit RSC, and the pulsation torque estimation unit PT. The rotation angle measurement unit VS is configured with, for example, a rotary encoder (pulse generator), a Hall IC, etc. In the case of a sensorless system, the rotation angle measurement unit VS may determine the rotation angle of the electric motor M from the current and voltage using a model of the electric motor M.

2相3相変換部CV1は、駆動制御部DCに接続され、回転角度測定部VSから入力された測定結果(回転角度)および駆動制御部DCで生成された電圧指令値v 、v から、この電圧指令値v 、v に対応するU相電流、V相電流およびW相電流をインバータ回路IVから出力するようにPWM変調器PWを制御するための制御信号(PWM制御信号)を求め、このPWM制御信号をPWM変調器PWへ出力するものである。 The two-phase to three-phase conversion unit CV1 is connected to the drive control unit DC, and determines a control signal (PWM control signal) for controlling the PWM modulator PW from the measurement result (rotation angle) input from the rotation angle measurement unit VS and the voltage command values vd * , vq * generated by the drive control unit DC so that the U-phase current, V-phase current and W-phase current corresponding to the voltage command values vd * , vq * are output from the inverter circuit IV, and outputs this PWM control signal to the PWM modulator PW.

3相2相変換部CV2は、駆動制御部DCに接続され、電流測定部CSから入力された測定結果(U相電流、V相電流およびW相電流)および回転角度測定部VSから入力された測定結果(回転角度)から、いわゆるクラーク(Clarke)変換およびパーク(Park)変換によって、励磁電流(d軸電流)iおよびトルク分電流(q軸電流)iを求め、この求めたd軸電流iおよびq軸電流iを駆動制御部DCへ出力するものである。 The three-phase to two-phase conversion unit CV2 is connected to the drive control unit DC, and determines the excitation current (d-axis current) i d and the torque component current (q-axis current) i q by the so-called Clarke transformation and Park transformation from the measurement results (U-phase current, V-phase current, and W-phase current) input from the current measurement unit CS and the measurement results (rotation angle) input from the rotation angle measurement unit VS , and outputs the determined d-axis current i d and q-axis current i q to the drive control unit DC.

回転速度処理部RSCは、駆動制御部DCに接続され、回転角度測定部VSから入力された測定結果(回転角度)から、電動機Mの回転速度ωを求め、この求めた回転速度ωを駆動制御部DCへ出力するものである。例えば、回転角度測定部VSで測定された回転角度θを時間微分して電動機Mの極対数pの逆数を乗じることによって回転速度ωが求められる。 The rotation speed processing unit RSC is connected to the drive control unit DC, and determines the rotation speed ωm of the electric motor M from the measurement result (rotation angle) input from the rotation angle measurement unit VS, and outputs the determined rotation speed ωm to the drive control unit DC. For example, the rotation speed ωm can be determined by time-differentiating the rotation angle θe measured by the rotation angle measurement unit VS and multiplying it by the reciprocal of the number p of pole pairs of the electric motor M.

駆動制御部DCは、補償値生成部CVで後述のように生成した補償値に基づく制御指令値で電動機Mを制御して駆動するものである。より具体的には、駆動制御部DCは、制御目標に応じたフィードバック制御で電動機Mを制御する装置であって、前記制御目標に基づくd軸電流指令値およびq軸電流指令値を生成する電流指令生成部GId、GIqと、前記電流指令生成部GId、GIqで生成したd軸電流指令値およびq軸電流指令値と前記電動機Mに給電された電流値に対応するd軸電流値およびq軸電流値との各偏差を、前記d軸電流指令値およびq軸電流指令値から前記d軸電流値およびq軸電流値をそれぞれ減算することによって生成する偏差生成部SM2d、SM2qと、前記偏差生成部SM2d、SM2qで生成した各偏差に基づくd軸電圧指令値およびq軸電圧指令値を例えばいわゆるPI制御で生成する電流制御部GVd、GVqとを備える。本実施形態では、電動機Mは、永久磁石型同期電動機(PMSM)、より具体的には、表面型永久磁石式同期電動機(SPMSM)であるので、トルクに寄与するのは、q軸のみであり、d軸の制御目標は、常に、定数0となり、d軸の電流指令生成部GIdは、図1に示すように、省略される。したがって、このd軸の制御目標0は、d軸の偏差生成部SM2dに入力される。q軸の電流指令生成部GIqは、図1に示すように、制御目標ω (k)と回転速度処理部RSCで求めた電動機Mの回転速度ωとの偏差を、前記制御目標ω (k)から前記電動機Mの回転速度ωを減算することによって求める偏差生成部SM1qと、前記偏差生成部SM1qで求めた偏差に応じたq軸電流指令値を例えばPI制御で生成する生成部PIとを備える。 The drive control unit DC controls and drives the electric motor M with a control command value based on a compensation value generated by a compensation value generating unit CV as described later. More specifically, the drive control unit DC is a device that controls the electric motor M with feedback control according to a control target, and includes current command generating units GId, GIq that generate d-axis current command values and q-axis current command values based on the control target, deviation generating units SM2d, SM2q that generate deviations between the d-axis current command values and q-axis current command values generated by the current command generating units GId, GIq and the d-axis current values and q-axis current values corresponding to the current values supplied to the electric motor M by subtracting the d-axis current values and q-axis current values from the d-axis current command values and q-axis current command values, respectively, and current control units GVd, GVq that generate d-axis voltage command values and q-axis voltage command values based on the deviations generated by the deviation generating units SM2d, SM2q, for example, by so-called PI control. In this embodiment, the motor M is a permanent magnet synchronous motor (PMSM), more specifically, a surface permanent magnet synchronous motor (SPMSM), so that only the q-axis contributes to the torque, the control target of the d-axis is always a constant 0, and the d-axis current command generating unit GId is omitted as shown in Fig. 1. Therefore, this d-axis control target 0 is input to the d-axis deviation generating unit SM2d. As shown in Fig. 1, the q-axis current command generating unit GIq includes a deviation generating unit SM1q that calculates the deviation between the control target ωm * (k) and the rotation speed ωm of the motor M calculated by the rotation speed processing unit RSC by subtracting the rotation speed ωm of the motor M from the control target ωm * (k), and a generating unit PI that generates a q-axis current command value according to the deviation calculated by the deviation generating unit SM1q, for example, by PI control.

このような構成の駆動制御部DCは、電動機Mの駆動電流を制御する電流制御系および前記電動機Mの速度を制御する速度制御系を含んでいる。 The drive control unit DC configured in this way includes a current control system that controls the drive current of the electric motor M and a speed control system that controls the speed of the electric motor M.

脈動トルク推定部PTは、補償値生成部CVに接続され、時間経過に従ってトルクの大きさが増減する脈動トルクを表す脈動モデルを用いることによって、次の制御タイミングで生じる脈動トルクを推定するものである。前記脈動トルクは、例えば、前記電動機Mの円周方向における起磁力分布の空間高周波成分に起因する第1脈動トルク、および、コギングトルクである第2脈動トルクのうちの少なくとも一方を含む。本実施形態では、次式1のように、第1および第2脈動トルクp、Tcog、の両方を含むように脈動トルクTdistがモデル化されるが、例えば電動機駆動制御システムSの仕様等に応じて、一方が省略されて脈動トルクTdistがモデル化されてもよい。 The pulsating torque estimator PT is connected to the compensation value generator CV, and estimates the pulsating torque occurring at the next control timing by using a pulsating model representing a pulsating torque whose magnitude increases and decreases over time. The pulsating torque includes, for example, at least one of a first pulsating torque caused by a spatial high-frequency component of the magnetomotive force distribution in the circumferential direction of the motor M, and a second pulsating torque which is a cogging torque. In this embodiment, the pulsating torque Tdist is modeled to include both the first and second pulsating torques pn and Tcog , as shown in the following formula 1, but the pulsating torque Tdist may be modeled by omitting one of them depending on, for example, the specifications of the motor drive control system S.

ここで、i(k)は、k番目の制御におけるd軸電流であり、i(k)は、k番目の制御におけるq軸電流であり、θ(k)は、k番目の制御における電動機Mの回転角度である。φdh(θ)は、d軸上の鎖交磁束の高調波成分であり、φqh(θ)は、q軸上の鎖交磁束の高調波成分である。この式1の第1項は、前記第1脈動トルクpを表し、前記式1の第2項は、前記第2脈動トルクTcogを表している。この第1脈動トルクpは、例えば、電動機Mの円周方向における起磁力分布がサインカーブとなる理想状態からのズレによって生じる。 Here, i d (k) is the d-axis current in the k-th control, i q (k) is the q-axis current in the k-th control, and θ e (k) is the rotation angle of the motor M in the k-th control. φ dhe ) is the harmonic component of the flux linkage on the d-axis, and φ qhe ) is the harmonic component of the flux linkage on the q-axis. The first term of this formula 1 represents the first pulsating torque p n , and the second term of this formula 1 represents the second pulsating torque T cog . This first pulsating torque p n is generated, for example, by deviation from an ideal state in which the magnetomotive force distribution in the circumferential direction of the motor M is a sine curve.

この第1脈動トルクpにおけるφdh(θ)およびφqh(θ)は、例えば、無負荷で前記電動機Mを駆動して得られた逆起電圧値ν、νを検出して次式2に用いることによって求められ、これによって第1脈動トルクpが求められる。Ψは、電動機Mにおける永久磁石の差交磁束である。あるいは、例えば、φdh(θ)およびφqh(θ)は、同様の駆動状態を模擬したシミュレーションによって、もしくは、いわゆるFEM解析から求められる。 φ dhe ) and φ qhe ) in this first pulsating torque p n are obtained, for example, by detecting back electromotive voltage values v d and v q obtained by driving the electric motor M under no load and using these values in the following equation 2, thereby obtaining the first pulsating torque p n . Ψ is the differential magnetic flux of the permanent magnet in the electric motor M. Alternatively, for example, φ dhe ) and φ qhe ) can be obtained by a simulation simulating a similar driving state or by so-called FEM analysis.

この第2脈動トルクTcogは、例えば、同様に、無負荷で前記電動機Mを駆動して得られた推力値を検出することによって求められる。あるいは、例えば、第2脈動トルクTcogは、同様の駆動状態を模擬したシミュレーションによって、もしくは、いわゆるFEM解析から求められる。 The second pulsating torque T cog can be obtained, for example, by detecting a thrust value obtained by driving the electric motor M under no load in a similar manner. Alternatively, for example, the second pulsating torque T cog can be obtained by a simulation simulating a similar driving state, or by so-called FEM analysis.

本実施形態では、電動機Mの回転角度θ(k)に依存して変化する脈動トルクTdistが上述の式1の脈動モデルによって推定され、この推定された脈動トルクTdistを打ち消す補償値を制御指令に加えることで、脈動トルクTdistが抑制される。ここで、回転角度測定部VSにより検出した回転角度θ(k)から推定した脈動トルクTdistは、現在での回転角度θ(k)で発生する脈動トルクTdistの推定値であり、実際には、補償値を生成するための処理時間が必要となるので、少なくとも1制御周期の前記処理時間が経過しているため、脈動トルクTdistの推定値と実際に発生する脈動トルクTdistとの間で前記処理時間の遅れが生じ、この遅れに起因する不整合がこれら両者間に生じる。特に、高速で回転している場合は、この不整合が制御に大きく影響し、脈動トルクTdistの抑制が難しくなる。脈動トルクTdistを抑制するためには、この遅れを補償する必要があり、本実施形態では、脈動トルクTdistの推定に用いる回転角度θ(k)の遅れが補償される。本実施形態では、前記遅れ(前記処理時間)が1制御周期Tの時間とされ、1制御周期Tの時間だけ経過した回転角度θ(k+1)が次式3によって推定され、この回転角度の推定値θ(k+1)を、脈動トルクTdistの推定に用いることによって、前記遅れが補償される。なお、現在、k番目の制御の場合、(k+1)、(k+2)、(k+3)、・・・は、予測値であることを表している。 In this embodiment, the pulsating torque T dist, which varies depending on the rotation angle θ e (k) of the motor M, is estimated by the pulsating model of the above-mentioned formula 1, and a compensation value for canceling the estimated pulsating torque T dist is added to the control command, thereby suppressing the pulsating torque T dist . Here, the pulsating torque T dist estimated from the rotation angle θ e (k) detected by the rotation angle measurement unit VS is an estimated value of the pulsating torque T dist generated at the current rotation angle θ e (k), and since a processing time is actually required to generate the compensation value, at least one control cycle of the processing time has elapsed, and a delay in the processing time occurs between the estimated value of the pulsating torque T dist and the pulsating torque T dist that is actually generated, and a mismatch due to this delay occurs between them. In particular, when rotating at high speed, this mismatch significantly affects the control, making it difficult to suppress the pulsating torque T dist . In order to suppress the pulsating torque T dist , it is necessary to compensate for this delay, and in this embodiment, the delay of the rotation angle θ e (k) used to estimate the pulsating torque T dist is compensated for. In this embodiment, the delay (the processing time) is set to one control cycle T s , and the rotation angle θ e (k+1) after one control cycle T s has elapsed is estimated by the following equation 3, and the estimated value θ e (k+1) of the rotation angle is used to estimate the pulsating torque T dist , thereby compensating for the delay. Note that in the case of the kth control, (k+1), (k+2), (k+3), ... represent predicted values.

したがって、本実施形態では、脈動トルク推定部PTは、回転角度測定部VSに接続され、回転角度測定部VSで測定した電動機Mの回転角度θ(k)に基づいて、1制御周期Tの時間だけ経過した回転角度θ(k+1)を上記式3によって推定する回転角度推定部DAと、前記回転角度推定部DAに接続され、前記回転角度推定部DAで推定した1制御周期T後の回転角度θ(k+1)に基づいて第1脈動トルクpを推定する、上記式1の第1項に相当する第1脈動トルク推定部PNと、前記回転角度推定部DAに接続され、前記回転角度推定部DAで推定した1制御周期T後の回転角度θ(k+1)に基づいて第2脈動トルクTcogを推定する、上記式1の第2項に相当する第2脈動トルク推定部TCと、前記第1脈動トルク推定部PNで推定した第1脈動トルクpと前記第2脈動トルク推定部TCで推定した第2脈動トルクTcogとを加算する加算部SMとを備える。 Therefore, in this embodiment, the pulsating torque estimation unit PT includes a rotation angle estimation unit DA that is connected to a rotation angle measurement unit VS and that estimates a rotation angle θ e (k+1) after one control period Ts based on the rotation angle θ e (k) of the electric motor M measured by the rotation angle measurement unit VS using the above equation 3, a first pulsating torque estimation unit PN that is connected to the rotation angle estimation unit DA and that estimates a first pulsating torque p n based on the rotation angle θ e (k+1) after one control period Ts estimated by the rotation angle estimation unit DA and corresponds to the first term of the above equation 1, a second pulsating torque estimation unit TC that is connected to the rotation angle estimation unit DA and that estimates a second pulsating torque T cog based on the rotation angle θ e (k+1) after one control period Ts estimated by the rotation angle estimation unit DA and corresponds to the second term of the above equation 1, and and an adding section SM that adds n to the second pulsating torque T cog estimated by the second pulsating torque estimating section TC.

補償値生成部CVは、脈動トルク推定部PTで推定した脈動トルクを打ち消すための補償値を生成するものである。 The compensation value generation unit CV generates a compensation value to cancel the pulsating torque estimated by the pulsating torque estimation unit PT.

本実施形態では、脈動トルクTdisの周波数が低い場合には、駆動制御部DC自体で脈動トルクTdisを打ち消すことができるので、このような場合には、補償値生成部CVは、前記補償値を生成しない。より具体的には、駆動制御部DCにおける電流および速度の各制御系の制御指令値を入力とする各閉ループ伝達関数が求められ、これらの各遮断周波数(カットオフ周波数)に応じて補償値の生成の可否および前記補償値の入力箇所が決定される。すなわち、補償値生成部CVは、脈動トルクの周波数、駆動制御部DCの前記電流制御系が前記脈動トルクに追従できる前記電流制御系の第1周波数帯域および前記駆動制御部DCの前記速度制御系が前記脈動トルクに追従できる前記速度制御系の第2周波数帯域に基づいて前記補償値を生成するか否かを決定し、前記補償値を生成すると決定した場合に前記補償値を生成する。 In this embodiment, when the frequency of the pulsating torque T dis is low, the drive control unit DC itself can cancel the pulsating torque T dis , so in such a case, the compensation value generating unit CV does not generate the compensation value. More specifically, each closed-loop transfer function is calculated using the control command values of each control system of the current and speed in the drive control unit DC as inputs, and the possibility of generating a compensation value and the input location of the compensation value are determined according to each cutoff frequency (cut-off frequency). That is, the compensation value generating unit CV determines whether to generate the compensation value based on the frequency of the pulsating torque, a first frequency band of the current control system in which the current control system of the drive control unit DC can follow the pulsating torque, and a second frequency band of the speed control system in which the speed control system of the drive control unit DC can follow the pulsating torque, and generates the compensation value when it is determined to generate the compensation value.

より詳しくは、前記電流制御系は、例えば、図3に示すように近似され、制御目標のq軸電流i と電動機Mのq軸電流iとの偏差を、前記制御目標のq軸電流i から前記電動機Mのq軸電流iを減算することによって求める減算器11と、前記減算器11で求めた偏差に基づいて電動機Mをフィードバック制御する制御器12と、前記制御器12によって制御される電動機Mの電気回路13とを備える。制御器12は、例えば、kPi+kIi/sで表され、電動機Mの電気回路13は、例えば、1/(Ls+R)で表される。 More specifically, the current control system is approximated as shown in Fig. 3, for example, and includes a subtractor 11 that determines a deviation between a q-axis current iq * of a control target and a q-axis current iq of a motor M by subtracting the q-axis current iq of the motor M from the q-axis current iq * of the control target, a controller 12 that feedback controls the motor M based on the deviation determined by the subtractor 11, and an electric circuit 13 of the motor M controlled by the controller 12. The controller 12 is expressed, for example, by kPi + kIi /s, and the electric circuit 13 of the motor M is expressed, for example, by 1/(Ls+R).

この前記電流制御系における制御目標のq軸電流i から実電流iまでの閉ループ伝達関数Giq(s)は、次式4で表され、例えば、kPi=ωcfi×Lとし、kIi=kPi×(R/L)とすると、次式5で表される。 The closed-loop transfer function G iq (s) from the q-axis current i q * of the control target to the actual current i q in this current control system is expressed by the following equation 4. For example, if k Pi = ω cfi × L and k Ii = k Pi × (R/L), then it is expressed by the following equation 5.

ここで、Lは、電動機Mの巻線のインダクタンスであり、Rは、電動機Mの巻線の抵抗であり、ωcfiは、前記電流制御系の遮断周波数である。sは、ラプラス変換の演算子である。上述のkPi=ωcfi×Lとし、kIi=kPi×(R/L)のゲイン設定は、一例であり、この他のゲイン設定でも、上記式4から遮断周波数は、求められ得る。 Here, L is the inductance of the winding of the motor M, R is the resistance of the winding of the motor M, and ωcfi is the cutoff frequency of the current control system. s is the Laplace transform operator. The above-mentioned gain setting of kPi = ωcfi × L and kIi = kPi × (R/L) is one example, and the cutoff frequency can be obtained from the above formula 4 even with other gain settings.

上記式5から、前記電流制御系は、遮断周波数ωcfiの1次遅れとなる。このため、遮断周波数ωcfi以下の周波数(第1周波数帯域FW1;0<FW1≦ωcfi)では、この電流制御系は、制御対象の時間変化に追従でき、脈動トルクを打ち消すことができる。 From the above formula 5, the current control system has a first-order lag of the cutoff frequency ω cfi . Therefore, in frequencies equal to or lower than the cutoff frequency ω cfi (first frequency band FW1; 0<FW1≦ω cfi ), this current control system can follow the time change of the controlled object and can cancel the pulsating torque.

同様に、前記速度制御系は、例えば、図4に示すように近似され、制御目標の回転速度ω と電動機Mの回転速度ωとの偏差を、前記制御目標の回転速度ω から前記電動機Mの回転速度ωを減算することによって求める減算器21と、前記減算器21で求めた偏差に基づいて電動機Mをフィードバック制御する制御器22と、前記制御器22によって制御される電動機Mの電気回路23とを備える。制御器22は、例えば、kPs+kIs/sで表され、電動機Mの電気回路23は、例えば、1/Jsで表される。Jは、電動機Mの慣性モーメントである。外乱トルクTは、制御器22の出力に混入される(加算される)。ただし、前記速度制御系の周波数応答は、前記電流制御系よりも十分に小さいと仮定された。 Similarly, the speed control system is approximated as shown in Fig. 4, for example, and includes a subtractor 21 that obtains a deviation between a rotation speed ωm * of a control target and a rotation speed ωm of the electric motor M by subtracting the rotation speed ωm of the electric motor M from the rotation speed ωm * of the control target, a controller 22 that feedback controls the electric motor M based on the deviation obtained by the subtractor 21, and an electric circuit 23 of the electric motor M controlled by the controller 22. The controller 22 is expressed as kPs + kIs /s, for example, and the electric circuit 23 of the electric motor M is expressed as 1/Js, for example. J is the moment of inertia of the electric motor M. The disturbance torque Td is mixed (added) into the output of the controller 22. However, it was assumed that the frequency response of the speed control system was sufficiently smaller than that of the current control system.

この前記速度制御系における制御目標の回転速度ω から実回転速度ωまでの閉ループ伝達関数Gis(s)は、次式6で表され、例えば、kPs=ωcfs×Jとすると、次式7で表される。さらに、外乱トルクTから実回転速度ωまでの伝達関数は、次式8で表される。 A closed loop transfer function G is (s) from the control target rotational speed ω m * to the actual rotational speed ω m in this speed control system is expressed by the following equation 6, and for example, when k Ps = ω cfs × J, it is expressed by the following equation 7. Furthermore, a transfer function from the disturbance torque T d to the actual rotational speed ω m is expressed by the following equation 8.

上記式8から、遮断周波数ωcfs以下の周波数(第2周波数帯域FW2;0<FW2≦ωcfs)では、この速度制御系は、制御対象の時間変化に追従でき、外乱トルクT、すなわち、本実施形態では脈動トルクを打ち消すことができる。 From the above equation 8, at frequencies below the cutoff frequency ω cfs (second frequency band FW2; 0<FW2≦ω cfs ), this speed control system can follow the time changes of the controlled object and can cancel the disturbance torque T d , that is, the pulsating torque in this embodiment.

一方、第1および第2脈動トルクp、Tcogは、電動機Mの回転速度に依存した周期で発生する。第1脈動トルクpの周波数fmagは、その主成分をm次とすると、次式9で表される。なお、集中巻きの表面型永久磁石式同期電動機(SPMSM)は、m=6であることが一般に知られている。第2脈動トルクTcogが生じる回転角度の周期は、次式10で表され、回転速度から、第2脈動トルクTcogの周波数fcogは、次式11で表される。なお、nは、電動機Mのスロット数であり、lcm(A、B)は、AtoBとの最小公倍数を求める演算子である。 On the other hand, the first and second pulsating torques pn and Tcog are generated with a period that depends on the rotation speed of the motor M. The frequency fmag of the first pulsating torque pn is expressed by the following equation 9, assuming that its main component is of order m. It is generally known that m=6 for a surface-type permanent magnet synchronous motor (SPMSM) with concentrated windings. The period of the rotation angle at which the second pulsating torque Tcog is generated is expressed by the following equation 10, and the frequency fcog of the second pulsating torque Tcog is expressed by the following equation 11 from the rotation speed. It is to be noted that n s is the number of slots of the motor M, and lcm(A,B) is an operator for finding the least common multiple with A to B.

以上から、第1脈動トルクpの周波数fmagが前記電流制御系の遮断周波数ωcfi以下の場合(2πfmag≦ωcfi)では、第1脈動トルクpは、この電流制御系で追従でき、第1脈動トルクpの周波数fmagが前記電流制御系の遮断周波数ωcfiを超える場合(2πfmag>ωcfi)では、第1脈動トルクpは、駆動制御部DCの入力側、図1に示す例では、電流制御部GVqの入力に補償値を用いて打ち消せばよい。第2脈動トルクTcogの周波数fcogが前記電流制御系の遮断周波数ωcfi以下の場合(2πfcog≦ωcfi)では、第2脈動トルクTcogは、この電流制御系で追従でき、第2脈動トルクTcogの周波数fcogが前記電流制御系の遮断周波数ωcfiを超える場合(2πfcog>ωcfi)では、第2脈動トルクTcogは、駆動制御部DCの入力側、図1に示す例では、電流制御部GVqの入力に補償値を用いて打ち消せばよい。同様に、第1脈動トルクpの周波数fmagが前記速度制御系の遮断周波数ωcfs以下の場合(2πfmag≦ωcfs)では、第1脈動トルクpは、この速度制御系で追従でき、第1脈動トルクpの周波数fmagが前記速度制御系の遮断周波数ωcfsを超える場合(2πfmag>ωcfs)では、第1脈動トルクpは、駆動制御部DCの出力、図1に示す例では、電流制御部GVqの出力に補償値を用いて打ち消せばよい。第2脈動トルクTcogの周波数fcogが前記速度制御系の遮断周波数ωcfs以下の場合(2πfcog≦ωcfs)では、第2脈動トルクTcogは、この速度制御系で追従でき、第2脈動トルクTcogの周波数fcogが前記速度制御系の遮断周波数ωcfsを超える場合(2πfcog>ωcfs)では、第2脈動トルクTcogは、駆動制御部DCの出力、図1に示す例では、電流制御部GVqの出力に補償値を用いて打ち消せばよい。 From the above, when the frequency f mag of the first pulsating torque pn is equal to or lower than the cutoff frequency ωcfi of the current control system (2πf magωcfi ), the first pulsating torque pn can be followed by this current control system, whereas when the frequency f mag of the first pulsating torque pn exceeds the cutoff frequency ωcfi of the current control system (2πf mag > ωcfi ), the first pulsating torque pn can be cancelled out by using a compensation value on the input side of the drive control unit DC, which in the example shown in FIG. 1 is the input to the current control unit GVq. When the frequency f cog of the second pulsating torque T cog is equal to or lower than the cutoff frequency ω cfi of the current control system (2πf cog ≦ ω cfi ), the second pulsating torque T cog can be followed by this current control system, and when the frequency f cog of the second pulsating torque T cog exceeds the cutoff frequency ω cfi of the current control system (2πf cog > ω cfi ), the second pulsating torque T cog can be cancelled by using a compensation value on the input side of the drive control unit DC, in the example shown in FIG. 1 , the input of the current control unit GVq. Similarly, when the frequency f mag of the first pulsating torque p n is equal to or lower than the cutoff frequency ω cfs of the speed control system (2πf mag ≦ ω cfs ), the first pulsating torque p n can be followed by this speed control system, and when the frequency f mag of the first pulsating torque p n exceeds the cutoff frequency ω cfs of the speed control system (2πf mag > ω cfs ), the first pulsating torque p n can be canceled out by using a compensation value in the output of the drive control unit DC, which in the example shown in FIG. 1 is the output of the current control unit GVq. When the frequency f cog of the second pulsation torque T cog is equal to or lower than the cutoff frequency ω cfs of the speed control system (2πf cog ≦ ω cfs ), the second pulsation torque T cog can be followed by this speed control system. When the frequency f cog of the second pulsation torque T cog exceeds the cutoff frequency ω cfs of the speed control system (2πf cog > ω cfs ), the second pulsation torque T cog can be cancelled by using a compensation value in the output of the drive control unit DC, which in the example shown in FIG. 1 is the output of the current control unit GVq.

したがって、補償値生成部CVは、より詳しくは、図1に示すように、第1可変増幅部VA1と、第2可変増幅部VA2と、第1減算部SM3と、第2減算部SM4と、ゲイン制御部GCとを備える。 The compensation value generation unit CV therefore comprises, more specifically, a first variable amplifier unit VA1, a second variable amplifier unit VA2, a first subtraction unit SM3, a second subtraction unit SM4, and a gain control unit GC, as shown in FIG. 1.

第1可変増幅部VA1は、入力側で脈動トルク推定部PTの加算部SMに接続され、脈動トルク推定部PTで推定した脈動トルクTdisをゲインKTIで増幅することによって、脈動トルク推定部PTで推定した脈動トルクTdisを打ち消すための、q軸電流指令値の補償値を生成するものである。第1可変増幅部VA1は、出力側で第1減算部SB3に接続され、d軸電流指令値の補償値を第1減算部SB3に出力する。 The first variable amplifier VA1 has an input connected to the adder SM of the pulsating torque estimation unit PT and amplifies the pulsating torque T dis estimated by the pulsating torque estimation unit PT with a gain K TI to generate a compensation value for the q-axis current command value for canceling the pulsating torque T dis estimated by the pulsating torque estimation unit PT. The first variable amplifier VA1 has an output connected to the first subtraction unit SB3 and outputs a compensation value for the d-axis current command value to the first subtraction unit SB3.

第2可変増幅部VA2は、入力側で脈動トルク推定部PTの加算部SMに接続され、脈動トルク推定部PTで推定した脈動トルクTdisをゲインKIVで増幅することによって、脈動トルク推定部PTで推定した脈動トルクTdisを打ち消すための、q軸電圧指令値の補償値を生成するものである。第2可変増幅部VA2は、出力側で第2減算部SB4に接続され、q軸電圧指令値の補償値を第2減算部SB4に出力する。 The second variable amplifier VA2 has an input connected to the adder SM of the pulsating torque estimation unit PT and amplifies the pulsating torque T dis estimated by the pulsating torque estimation unit PT with a gain K IV to generate a compensation value for the q-axis voltage command value for canceling the pulsating torque T dis estimated by the pulsating torque estimation unit PT. The second variable amplifier VA2 has an output connected to the second subtraction unit SB4 and outputs the compensation value for the q-axis voltage command value to the second subtraction unit SB4.

第1減算部SB3は、偏差生成部SM2qと電流制御部GVqとの間に介装され、偏差生成部SM2qで生成した偏差から、第1可変増幅部VA1で生成したq軸電流指令値の補償値を減算するものである。減算することによって、第1可変増幅部VA1で生成したq軸電流指令値の補償値が、脈動トルク推定部PTで推定した脈動トルクTdisを打ち消すように、偏差生成部SM2qで生成した偏差に取り入れられる。 The first subtraction unit SB3 is interposed between the deviation generation unit SM2q and the current control unit GVq, and subtracts a compensation value for the q-axis current command value generated by the first variable amplification unit VA1 from the deviation generated by the deviation generation unit SM2q. By performing the subtraction, the compensation value for the q-axis current command value generated by the first variable amplification unit VA1 is incorporated into the deviation generated by the deviation generation unit SM2q so as to cancel the pulsating torque Tdis estimated by the pulsating torque estimation unit PT.

第2減算部SB4は、電流制御部GVqと2相3相変換部CV1との間に介装され、電流制御部GVqで生成したq軸電圧指令値から、第2可変増幅部VA2で生成したd軸電圧指令値の補償値を減算するものである。減算することによって、第2可変増幅部VA2で生成したq軸電圧指令値の補償値が、脈動トルク推定部PTで推定した脈動トルクTdisを打ち消すように、電流制御部GVqで生成したq軸電圧指令値に取り入れられる。 The second subtraction unit SB4 is interposed between the current control unit GVq and the two-phase to three-phase conversion unit CV1, and subtracts a compensation value for the d-axis voltage command value generated by the second variable amplification unit VA2 from the q-axis voltage command value generated by the current control unit GVq. By performing the subtraction, the compensation value for the q-axis voltage command value generated by the second variable amplification unit VA2 is incorporated into the q-axis voltage command value generated by the current control unit GVq so as to cancel the pulsation torque Tdis estimated by the pulsation torque estimation unit PT.

このように電流制御部GVqの入力に補償値を入力しても補償しきれない脈動トルクに対し、本実施形態では、電流制御部GVqの出力に補償値が、直接、入力される。 In this way, even if a compensation value is input to the input of the current control unit GVq, the pulsating torque cannot be fully compensated for. In this embodiment, the compensation value is directly input to the output of the current control unit GVq.

ゲイン制御部GCは、第1および第2可変増幅部VA1、VA2それぞれに接続され、第1および第2可変増幅部VA1、VA2の各ゲインKTI、KIVを制御するものである。 The gain control section GC is connected to each of the first and second variable amplification sections VA1, VA2, and controls the gains KTI , KIV of the first and second variable amplification sections VA1, VA2.

より具体的には、ゲイン制御部GCは、第1に、前記脈動トルクTdisにおける第1脈動トルクpの周波数fmagが第1周波数帯域FW1を超えている場合(2πfmag>ωcfi)および前記脈動トルクTdisにおける第2脈動トルクTcogの周波数fcogが第1周波数帯域FW1を超えている場合(2πfcog>ωcfi)のうちのいずれでもない場合では、駆動制御部DCが追従できるので、前記補償値(q軸電流指令値の補償値およびq軸電圧指令値の補償値)を生成しないように決定する。すなわち、ゲイン制御部GCは、第1および第2可変増幅部VA1、VA2の各ゲインKTI、KIVを0に制御する(KTI=0、KIV=0)。 More specifically, first, when neither the frequency f mag of the first pulsating torque p n in the pulsating torque T dis exceeds the first frequency band FW1 (2πf mag > ω cfi ) nor the frequency f cog of the second pulsating torque T cog in the pulsating torque T dis exceeds the first frequency band FW1 (2πf cog > ω cfi ), the drive control unit DC can follow and so the gain control unit GC determines not to generate the compensation values (the compensation value for the q-axis current command value and the compensation value for the q-axis voltage command value). That is, the gain control unit GC controls the gains K TI and K IV of the first and second variable amplification units VA1 and VA2 to 0 (K TI = 0, K IV = 0).

ゲイン制御部GCは、第2に、前記脈動トルクTdisにおける第1脈動トルクpの周波数fmagが第1周波数帯域FW1を超えている場合(2πfmag>ωcfi)および前記脈動トルクTdisにおける第2脈動トルクTcogの周波数fcogが第1周波数帯域FW1を超えている場合(2πfcog>ωcfi)のうちの少なくともいずれかである場合であって、かつ、前記脈動トルクTdisにおける第1脈動トルクpの周波数fmagが第2周波数帯域FW2を超えている場合(2πfmag>ωcfs)および前記脈動トルクTdisにおける第2脈動トルクTcogの周波数fcogが第2周波数帯域FW2を超えている場合(2πfcog>ωcfs)のうちのいずれでもない場合、前記駆動制御部DCの入力側、図1に示す例では電流制御部GVqの入力に用いる前記補償値(q軸電流指令値の補償値)を生成するように決定する。すなわち、ゲイン制御部GCは、第1可変増幅部VA1のゲインKTIを後述のような値に制御し、第2可変増幅部VA2のゲインKIVを0に制御する(KTI≠0、KIV=0)。これによって電流制御部GVqの入力にq軸電流指令値の補償値が用いられ、第1減算部SB3によって、偏差生成部SM2qで生成した偏差から、第1可変増幅部VA1で生成したq軸電流指令値の補償値が減算される。 Secondly, the gain control unit GC detects at least one of a case where the frequency f mag of the first pulsating torque p n in the pulsating torque T dis exceeds the first frequency band FW1 (2πf mag > ω cfi ) and a case where the frequency f cog of the second pulsating torque T cog in the pulsating torque T dis exceeds the first frequency band FW1 (2πf cog > ω cfi ), and a case where the frequency f mag of the first pulsating torque p n in the pulsating torque T dis exceeds the second frequency band FW2 (2πf mag > ω cfs ) and a case where the frequency f cog of the second pulsating torque T cog in the pulsating torque T dis exceeds the second frequency band FW2 (2πf cog > ω cfs 1, the gain control unit GC determines to generate the compensation value (compensation value for the q-axis current command value) to be used on the input side of the drive control unit DC, that is, the input of the current control unit GVq in the example shown in Fig. 1. That is, the gain control unit GC controls the gain KTI of the first variable amplifier unit VA1 to a value described below, and controls the gain KIV of the second variable amplifier unit VA2 to 0 ( KTI ≠ 0, KIV = 0). As a result, the compensation value for the q-axis current command value is used for the input of the current control unit GVq, and the first subtraction unit SB3 subtracts the compensation value for the q-axis current command value generated by the first variable amplifier unit VA1 from the deviation generated by the deviation generation unit SM2q.

ゲイン制御部GCは、第3に、前記脈動トルクTdisにおける第1脈動トルクpの周波数fmagが第1周波数帯域FW1を超えている場合(2πfmag>ωcfi)および前記脈動トルクTdisにおける第2脈動トルクTcogの周波数fcogが第1周波数帯域FW1を超えている場合(2πfcog>ωcfi)のうちの少なくともいずれかである場合であって、かつ、前記脈動トルクTdisにおける第1脈動トルクpの周波数fmagが第2周波数帯域FW2を超えている場合(2πfmag>ωcfs)および前記脈動トルクTdisにおける第2脈動トルクTcogの周波数fcogが第2周波数帯域FW2を超えている場合(2πfcog>ωcfs)のうちの少なくともいずれかである場合、前記駆動制御部DCの出力、図1に示す例では電流制御部GVqの出力に用いる前記補償値(q軸電圧指令値の補償値)を生成するように決定する。すなわち、ゲイン制御部GCは、第1可変増幅部VA1のゲインKTIを0に制御し、第2可変増幅部VA2のゲインKIVを後述のような値に制御する(KTI=0、KIV≠0)。これによって電流制御部GVqの出力にq軸電圧指令値の補償値が用いられ、第2減算部SB4によって、電流制御部GVqで生成したq軸電圧指令値から、第2可変増幅部VA2で生成したq軸電圧指令値の補償値が減算される。 Thirdly, the gain control unit GC detects at least one of a case where the frequency f mag of the first pulsating torque p n in the pulsating torque T dis exceeds the first frequency band FW1 (2πf mag > ω cfi ) and a case where the frequency f cog of the second pulsating torque T cog in the pulsating torque T dis exceeds the first frequency band FW1 (2πf cog > ω cfi ), and a case where the frequency f mag of the first pulsating torque p n in the pulsating torque T dis exceeds the second frequency band FW2 (2πf mag > ω cfs ) and a case where the frequency f cog of the second pulsating torque T cog in the pulsating torque T dis exceeds the second frequency band FW2 (2πf cog > ω cfs 1, the gain control unit GC determines to generate the compensation value (compensation value for the q-axis voltage command value) to be used in the output of the drive control unit DC, in the example shown in Fig. 1, the output of the current control unit GVq. That is, the gain control unit GC controls the gain KTI of the first variable amplification unit VA1 to 0, and controls the gain KIV of the second variable amplification unit VA2 to a value described later ( KTI = 0, KIV ≠ 0). As a result, the compensation value for the q-axis voltage command value is used in the output of the current control unit GVq, and the second subtraction unit SB4 subtracts the compensation value for the q-axis voltage command value generated by the second variable amplification unit VA2 from the q-axis voltage command value generated by the current control unit GVq.

ここで、第1および第2可変増幅部VA1、VA2の各ゲインKTI、KIVは、例えば、チューニングによって、求められて設定されてよいが、次式12、次式13によって求められてもよい。前記ゲインKTIを求める式12は、脈動トルク推定部PTで推定した脈動トルクTdisを打ち消す電流を、脈動トルク推定部PTで推定した脈動トルクTdisおよび電動機Mの特性パラメータp、Ψに基づいて求めるように、設定されている。前記ゲインKIVを求める式13は、前記ゲインKTIを電圧に変換するように、設定されている。ここで、kTI、kIVは、電動機Mにおける設計値と実機の値との差異や前記ゲインKTIを電圧に変換する際に巻き線のインダクタンスLを考慮していないため、これらに起因するズレを調整するための調整パラメータであり、予め適宜に設定される。 Here, the gains KTI and KIV of the first and second variable amplifiers VA1 and VA2 may be obtained and set by tuning, for example, but may also be obtained by the following formulas 12 and 13. Formula 12 for obtaining the gain KTI is set so as to obtain a current for canceling the pulsating torque Tdis estimated by the pulsating torque estimation unit PT based on the pulsating torque Tdis estimated by the pulsating torque estimation unit PT and the characteristic parameters p and Ψ of the motor M. Formula 13 for obtaining the gain KIV is set so as to convert the gain KTI into a voltage. Here, kTI and kIV are adjustment parameters for adjusting deviations caused by the difference between the design value and the actual value of the motor M and the inductance L of the windings not being taken into consideration when converting the gain KTI into a voltage, and are appropriately set in advance.

このような脈動トルク推定部PT、補償値生成部CV、駆動制御部DC、2相3相変換部CV1、3相2相変換部CV2および回転速度処理部RSCは、CPU(Central Processing Unit)、メモリおよびその周辺回路を備えて構成されるマイクロプロセッサで構成可能であり、脈動トルク推定部PT、補償値生成部CV、駆動制御部DC、2相3相変換部CV1、3相2相変換部CV2および回転速度処理部RSCは、所定のプログラムの実行により、前記CPUに機能的に構成される。このときに、脈動トルク推定部PTにおける回転角度推定部DA、第1脈動トルク推定部PN、第2脈動トルク推定部TCおよび加算部SM、補償値生成部CVにおけるゲイン制御部GC、第1可変増幅部VA1、第2可変増幅部VA2、第1減算部SB3および第2減算部SB4、ならびに、駆動制御部DCにおける電流指令生成部GIq(偏差生成部SM1q、生成部PI)、偏差生成部SM2d、SM2qおよび電流制御部GVd、GVqは、前記CPUに機能的に構成される。 Such pulsating torque estimation unit PT, compensation value generation unit CV, drive control unit DC, 2-phase to 3-phase conversion unit CV1, 3-phase to 2-phase conversion unit CV2 and rotational speed processing unit RSC can be configured by a microprocessor equipped with a CPU (Central Processing Unit), memory and its peripheral circuits, and the pulsating torque estimation unit PT, compensation value generation unit CV, drive control unit DC, 2-phase to 3-phase conversion unit CV1, 3-phase to 2-phase conversion unit CV2 and rotational speed processing unit RSC are functionally configured in the CPU by execution of a predetermined program. At this time, the rotation angle estimation unit DA, first pulsation torque estimation unit PN, second pulsation torque estimation unit TC and addition unit SM in the pulsation torque estimation unit PT, the gain control unit GC, first variable amplification unit VA1, second variable amplification unit VA2, first subtraction unit SB3 and second subtraction unit SB4 in the compensation value generation unit CV, and the current command generation unit GIq (deviation generation unit SM1q, generation unit PI), deviation generation units SM2d, SM2q and current control units GVd, GVq in the drive control unit DC are functionally configured in the CPU.

次に、本実施形態の動作について説明する。図5は、前記電動機駆動制御システムにおける動作を示すフローチャートである。 Next, the operation of this embodiment will be described. Figure 5 is a flowchart showing the operation of the electric motor drive control system.

このような電動機駆動制御システムSでは、電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。そして、例えば、プログラムの実行によって、前記CPUには、脈動トルク推定部PT、補償値生成部CV、駆動制御部DC、2相3相変換部CV1、3相2相変換部CV2および回転速度処理部RSCが機能的に構成され、脈動トルク推定部PTには、る回転角度推定部DA、第1脈動トルク推定部PN、第2脈動トルク推定部TCおよび加算部SMが機能的に構成され、補償値生成部CVには、ゲイン制御部GC、第1可変増幅部VA1、第2可変増幅部VA2、第1減算部SB3および第2減算部SB4が機能的に構成され、駆動制御部DCには、電流指令生成部GIq(偏差生成部SM1q、生成部PI)、偏差生成部SM2d、SM2qおよび電流制御部GVd、GVqが機能的に構成される。 When the power is turned on in such an electric motor drive control system S, the necessary parts are initialized and start to operate. Then, for example, by executing a program, the CPU is functionally configured with a pulsating torque estimation part PT, a compensation value generation part CV, a drive control part DC, a two-phase to three-phase conversion part CV1, a three-phase to two-phase conversion part CV2, and a rotation speed processing part RSC, the pulsating torque estimation part PT is functionally configured with a rotation angle estimation part DA, a first pulsating torque estimation part PN, a second pulsating torque estimation part TC, and an addition part SM, the compensation value generation part CV is functionally configured with a gain control part GC, a first variable amplification part VA1, a second variable amplification part VA2, a first subtraction part SB3, and a second subtraction part SB4, and the drive control part DC is functionally configured with a current command generation part GIq (deviation generation part SM1q, generation part PI), deviation generation parts SM2d, SM2q, and current control parts GVd, GVq.

そして、脈動トルクを打ち消すための制御に関し、図5に示す処理S1ないし処理S8の各処理が、電動機Mの駆動が停止されるまで、所定の制御周期Tごとに繰り返し実行される。 Regarding the control for canceling the pulsating torque, the processes S1 to S8 shown in FIG. 5 are repeatedly executed at predetermined control periods Ts until the driving of the electric motor M is stopped.

図5において、電動機駆動制御システムSは、脈動トルク推定部PTの回転角度推定部DAによって、回転角度測定部VSから、電動機Mの回転角度θ(k)を取得する(S1)。 In FIG. 5, the electric motor drive control system S acquires the rotation angle θ e (k) of the electric motor M from the rotation angle measurement unit VS by the rotation angle estimation unit DA of the pulsating torque estimation unit PT (S1).

次に、電動機駆動制御システムSは、回転角度推定部DAによって、1制御周期Tの時間だけ経過した回転角度θ(k+1)(次の制御タイミングでの回転角度θ(k+1)を推定する(S2)。 Next, the motor drive control system S estimates the rotation angle θ e (k+1) after one control period Ts (the rotation angle θ e (k+1) at the next control timing) by the rotation angle estimator DA (S2).

電動機駆動制御システムSは、脈動トルク推定部PTの第1脈動トルク推定部PNによって、前記処理S2で回転角度推定部DAによって推定した1制御周期T後の回転角度θ(k+1)に基づいて第1脈動トルクpを推定し、脈動トルク推定部PTの第2脈動トルク推定部PNによって、前記回転角度θ(k+1)に基づいて第2脈動トルクpcogを推定し、脈動トルク推定部PTの加算部SMによって、これら第1および第2脈動トルクp、Tcogを加算し、これによって脈動トルクTdis(=p+Tcog)を推定する(S3)。この推定した脈動トルクは、加算部SMから、補償値生成部CVにおける第1および第2可変増幅部VA1、VA2それぞれへ出力される。 In the electric motor drive control system S, a first pulsating torque estimation section PN of the pulsating torque estimation section PT estimates a first pulsating torque pn based on the rotation angle θe (k+1) after one control period Ts estimated by the rotation angle estimation section DA in the process S2, a second pulsating torque estimation section PN of the pulsating torque estimation section PT estimates a second pulsating torque pcog based on the rotation angle θe (k+1), and an adder SM of the pulsating torque estimation section PT adds up the first and second pulsating torques pn and Tcog to thereby estimate a pulsating torque Tdis (= pn + Tcog ) (S3). The estimated pulsating torque is output from the adder SM to each of the first and second variable amplifier sections VA1 and VA2 in the compensation value generation section CV.

次に、電動機駆動制御システムSは、補償値生成部CVのゲイン制御部GCによって、前記脈動トルクTdisにおける第1脈動トルクpの周波数fmagが第1周波数帯域FW1を超えている場合(2πfmag>ωcfi)、および、前記脈動トルクTdisにおける第2脈動トルクTcogの周波数fcogが第1周波数帯域FW1を超えている場合(2πfcog>ωcfi)のうちのいずれかであるか否かを判定する(S4)。この判定の結果、前記各場合のうちのいずれでもない場合(No)では、電動機駆動制御システムSは、次に、処理S5を実行した後に、今回の制御タイミングでの本処理を終了する。一方、前記判定の結果、前記各場合のうちの少なくともいずれかである場合(Yes、2πfmag>ωcfiの場合、2πfcog>ωcfiの場合、2πfmag>ωcfiかつ2πfcog>ωcfiの場合のうちのいずれかである場合)では、電動機駆動制御システムSは、次に、処理S6を実行する。 Next, the motor drive control system S determines whether or not the frequency fmag of the first pulsating torque pn in the pulsating torque Tdis exceeds the first frequency band FW1 ( 2πfmag > ωcfi ) or the frequency fcog of the second pulsating torque Tcog in the pulsating torque Tdis exceeds the first frequency band FW1 ( 2πfcog > ωcfi ) (S4). If the result of this determination is not either of the above cases (No), the motor drive control system S then executes process S5 and then ends this process at the current control timing. On the other hand, if the result of the judgment is at least one of the above cases (Yes, any of the cases of 2πf mag > ω cfi , 2πf cog > ω cfi , or 2πf mag > ω cfi and 2πf cog > ω cfi ), the motor drive control system S then executes process S6.

この処理S5では、電動機駆動制御システムSは、補償値生成部CVのゲイン制御部GCによって、第1および第2可変増幅部VA1、VA2の各ゲインKTI、KIVを0に制御する(KTI=0、KIV=0)。したがって、前記脈動トルクTdisは、駆動制御部DCによって低減される。 In this process S5, the electric motor drive control system S controls the gains KTI , KIV of the first and second variable amplifiers VA1, VA2 to 0 ( KTI = 0, KIV = 0) by the gain control unit GC of the compensation value generating unit CV. Therefore, the pulsating torque Tdis is reduced by the drive control unit DC.

前記処理S6では、電動機駆動制御システムSは、ゲイン制御部GCによって、前記脈動トルクTdisにおける第1脈動トルクpの周波数fmagが第2周波数帯域FW2を超えている場合(2πfmag>ωcfs)および前記脈動トルクTdisにおける第2脈動トルクTcogの周波数fcogが第2周波数帯域FW2を超えている場合(2πfcog>ωcfs)のうちのいずれであるか否かを判定する。この判定の結果、前記各場合のうちのいずれでもない場合(No)では、電動機駆動制御システムSは、次に、処理S7を実行した後に、今回の制御タイミングでの本処理を終了する。一方、前記判定の結果、前記各場合のうちの少なくともいずれかである場合(Yes、2πfmag>ωcfsの場合、2πfcog>ωcfsの場合、2πfmag>ωcfsかつ2πfcog>ωcfsの場合のうちのいずれかである場合)では、電動機駆動制御システムSは、次に、処理S8を実行した後に、今回の制御タイミングでの本処理を終了する。 In the process S6, the motor drive control system S determines whether or not the frequency f mag of the first pulsating torque p n in the pulsating torque T dis exceeds the second frequency band FW2 (2πf mag > ω cfs ) or the frequency f cog of the second pulsating torque T cog in the pulsating torque T dis exceeds the second frequency band FW2 (2πf cog > ω cfs ). If the result of this determination is not either of the above cases (No), the motor drive control system S then executes process S7 and then ends this process at the current control timing. On the other hand, if the result of the judgment is at least one of the above cases (Yes, any of the cases of 2πf mag > ω cfs , 2πf cog > ω cfs , or 2πf mag > ω cfs and 2πf cog > ω cfs ), the motor drive control system S then executes process S8 and then terminates this process at the current control timing.

この処理S7では、電動機駆動制御システムSは、ゲイン制御部GCによって、第1可変増幅部VA1のゲインKTIを前記式12によって求め、この求めたゲインKTIになるように第1可変増幅部VA1を制御し、第2可変増幅部VA2のゲインKIVを0に制御する(KTI≠0、KIV=0)。この処理S7の実行によって電流制御部GVqの入力にq軸電流指令値の補償値が用いられ、第1減算部SB3によって、偏差生成部SM2qで生成した偏差から、第1可変増幅部VA1で生成したq軸電流指令値の補償値が減算され、これにより、前記脈動トルクTdisがこのq軸電流指令値の補償値によって低減される。 In this process S7, the electric motor drive control system S uses the gain control unit GC to determine the gain KTI of the first variable amplifier unit VA1 using the above-mentioned equation 12, controls the first variable amplifier unit VA1 to become the determined gain KTI , and controls the gain KIV of the second variable amplifier unit VA2 to be 0 ( KTI ≠ 0, KIV = 0). By executing this process S7, the compensation value of the q-axis current command value is used as the input of the current control unit GVq, and the first subtraction unit SB3 subtracts the compensation value of the q-axis current command value generated by the first variable amplifier unit VA1 from the deviation generated by the deviation generation unit SM2q, whereby the pulsating torque Tdis is reduced by the compensation value of the q-axis current command value.

前記処理S8では、電動機駆動制御システムSは、ゲイン制御部GCによって、第1可変増幅部VA1のゲインKTIを0に制御し、第2可変増幅部VA2のゲインKIVを前記式13によって求め、後述のような値に制御する(KTI=0、KIV≠0)。なお、このゲインKIVを前記式13によって求めるために前記式12によってゲインKTIが求められるが、第1可変増幅部VA1のゲインKTIは、上述の通り、0に制御される。この処理S8の実行によって電流制御部GVqの出力にq軸電圧指令値の補償値が用いられ、第2減算部SB4によって、電流制御部GVqで生成したq軸電圧指令値から、第2可変増幅部VA2で生成したq軸電圧指令値の補償値が減算され、これにより、前記脈動トルクTdisがこのq軸電圧指令値の補償値によって低減される。 In the process S8, the motor drive control system S controls the gain KTI of the first variable amplifier VA1 to 0 by the gain control unit GC, and calculates the gain KIV of the second variable amplifier VA2 by the above-mentioned formula 13 and controls it to a value as described below ( KTI = 0, KIV ≠ 0). Note that in order to calculate the gain KIV by the above-mentioned formula 13, the gain KTI is calculated by the above-mentioned formula 12, but the gain KTI of the first variable amplifier VA1 is controlled to 0 as described above. By executing this process S8, the compensation value of the q-axis voltage command value is used for the output of the current control unit GVq, and the second subtraction unit SB4 subtracts the compensation value of the q-axis voltage command value generated by the second variable amplifier VA2 from the q-axis voltage command value generated by the current control unit GVq, thereby reducing the pulsating torque Tdis by the compensation value of the q-axis voltage command value.

以上説明したように、本実施形態における電動機駆動制御システムS、電動機駆動制御装置およびこれに実装された電動機駆動制御方法は、次の制御タイミングで生じる脈動トルクTdisを推定し、この推定した脈動トルクTdisを打ち消すための補償値を生成するので、電動機M自体に生じる第1および第2脈動トルクp、Tcogのうちの少なくとも一方、上述では両方を含む脈動トルクTdisをより適切に抑制できる。このため、上記電動機駆動制御システムS、電動機駆動制御装置および電動機駆動制御方法は、低振動や低騒音を実現でき、目標速度や目標位置により精度良く追従できる。 As described above, the motor drive control system S, motor drive control device, and motor drive control method implemented therein in this embodiment estimate the pulsating torque T dis generated at the next control timing and generate a compensation value for canceling this estimated pulsating torque T dis , so that the pulsating torque T dis including at least one of the first and second pulsating torques p n and T cog generated in the motor M itself (in the above description, both ) can be more appropriately suppressed. Therefore, the motor drive control system S, motor drive control device, and motor drive control method described above can achieve low vibration and low noise, and can more accurately track the target speed and target position.

上記電動機駆動制御システムS、電動機駆動制御装置および電動機駆動制御方法は、前記脈動トルクTdis、上述では第1および第2脈動トルクp、Tcogの各周波数fmag、fcog、第1周波数帯域FW1および第2周波数帯域FW2に基づいて前記補償値を生成するか否かを決定するので、適切に前記補償値を生成できる。 The above-mentioned motor drive control system S, motor drive control device, and motor drive control method determine whether or not to generate the compensation value based on the pulsating torque T dis , in the above-mentioned first and second pulsating torques p n and T cog, respectively, and the frequencies f mag and f cog , the first frequency band FW1, and the second frequency band FW2, and therefore can appropriately generate the compensation value.

前記特許文献1は、低速時では、脈動の周波数が小さく、電流制御部のみで脈動を抑制ができる場合でも、電圧指令の基本値に電圧指令補正値を重電する構成であり、ゲインの設定が適切でない場合、電圧指令補正値が外乱となってしまう虞もある。しかしながら、上記電動機駆動制御システムS、電動機駆動制御装置および電動機駆動制御方法は、前記処理S4において、2πfmag>ωcfiおよび2πfcog>ωcfiのうちのいずれでもない場合(No)には、処理S5が実行され、第1および第2可変増幅部VA1、VA2の各ゲインKTI、KIVが0に制御されるので、前記補償値が生成されず、前記外乱となることが防止される。 In the above-mentioned Patent Document 1, even when the frequency of the pulsation is small and the pulsation can be suppressed only by the current control unit at low speed, the voltage command correction value is superimposed on the basic value of the voltage command, and if the gain setting is not appropriate, there is a risk that the voltage command correction value will become a disturbance. However, in the above-mentioned motor drive control system S, motor drive control device, and motor drive control method, when neither 2πf mag > ω cfi nor 2πf cog > ω cfi is satisfied (No) in the process S4, the process S5 is executed and the gains K TI and K IV of the first and second variable amplifiers VA1 and VA2 are controlled to 0, so that the compensation value is not generated and the disturbance is prevented.

なお、上述の実施形態では、電動機Mが表面型永久磁石式同期電動機(SPMSM)であるので、トルクに寄与するq軸のみに対し、必要に応じて脈動トルクを打ち消すための補償値が導入されたが、電動機Mの種類に応じて、q軸およびd軸に対し、脈動トルクを打ち消すための補償値が導入されてもよい。 In the above embodiment, since the motor M is a surface permanent magnet synchronous motor (SPMSM), a compensation value is introduced only to the q-axis that contributes to the torque to cancel out the pulsating torque as necessary. However, compensation values for canceling out the pulsating torque may be introduced to the q-axis and d-axis depending on the type of motor M.

また、上述の実施形態において、補償値生成部CVは、前記補償値に基づく制御指令値に対応する電圧値が前記電動機に給電する電源における所定の出力電圧値を超える場合には、前記補償値を生成しないことが好ましい。前記所定の出力電圧値は、予め適宜に設定され、例えば、電源に接続する電動機MやインバータIVの仕様や運転条件等を考慮して設定される。このような電動機駆動制御システムS、電動機駆動制御装置および電動機駆動制御方法は、電源の定格電圧値以内で電動機Mを制御するので、制御の不安定化を回避できる。特に、前記特許文献1では、上述のように、前記重畳後の電圧指令を、フィードバック制御を介さずに直接PWM制御部に入力しているため、前記重畳後の電圧指令に対応する電圧値が電源電圧を超えると、制御が困難となるが、この変形形態では、このような事態が回避できる。 In the above embodiment, it is preferable that the compensation value generating unit CV does not generate the compensation value when the voltage value corresponding to the control command value based on the compensation value exceeds a predetermined output voltage value of the power source supplying power to the motor. The predetermined output voltage value is set appropriately in advance, for example, taking into consideration the specifications and operating conditions of the motor M and inverter IV connected to the power source. Such an electric motor drive control system S, electric motor drive control device, and electric motor drive control method control the electric motor M within the rated voltage value of the power source, thereby avoiding instability of control. In particular, in the above-mentioned Patent Document 1, as described above, the superimposed voltage command is input directly to the PWM control unit without feedback control, so that when the voltage value corresponding to the superimposed voltage command exceeds the power source voltage, control becomes difficult, but this modified embodiment can avoid such a situation.

図6は、変形形態における電動機駆動制御システムにおける動作を示すフローチャートである。このような変形形態における電動機駆動制御システムは、図6に示すように、図5を用いて上述した処理S8の実行前に、処理S11を実行する。すなわち、変形形態における電動機駆動制御システムは、図5を用いて上述した処理S1ないし処理S7の各処理を実行し、処理S6での判定の結果、前記各場合のうちの少なくともいずれかである場合(Yes)では、電動機駆動制御システムSは、次に、処理S11を実行する。 Figure 6 is a flowchart showing the operation of the electric motor drive control system in the modified form. As shown in Figure 6, the electric motor drive control system in this modified form executes step S11 before executing step S8 described above with reference to Figure 5. That is, the electric motor drive control system in the modified form executes each of steps S1 to S7 described above with reference to Figure 5, and if the result of the determination in step S6 is at least one of the above cases (Yes), the electric motor drive control system S then executes step S11.

この処理S11では、電動機駆動制御システムSは、補償値生成部CVのゲイン制御部GCによって、前記補償値に基づく制御指令値に対応する電圧値v 、v が電動機Mに給電する電源の定格電圧値Vdcを超えているか否かを判定する。より具体的には、ゲイン制御部GCは、前記補償値に基づく制御指令値に対応する電圧値v 、v がマージンaを考慮した定格電圧値Vdcのa倍以下であるか否かを判定する(√(v +v )≦a×Vdc)。aは、1未満で予め適宜に設定され、例えば、0.9<a<1の範囲のいずれかの値に設定される。この判定の結果、前記v 、v がa×Vdc以下である場合(Yes)には、電動機駆動制御システムSは、次に、図5を用いて上述した処理S8を実行した後に、今回の制御タイミングでの本処理を終了する。一方、前記判定の結果、前記v 、v がa×Vdc以下ではない場合(No)には、電動機駆動制御システムSは、何も実行せずに、今回の制御タイミングでの本処理を終了する。これにより、制御の不安定化が回避される。 In this process S11, the motor drive control system S judges whether the voltage values vd * , vq * corresponding to the control command value based on the compensation value exceed the rated voltage value Vdc of the power source supplying power to the motor M by the gain control unit GC of the compensation value generation unit CV. More specifically, the gain control unit GC judges whether the voltage values vd * , vq * corresponding to the control command value based on the compensation value are a times or less than the rated voltage value Vdc considering the margin a (√( vd * + vq * ) ≦ a × Vdc). a is appropriately set in advance to be less than 1, for example, set to any value in the range of 0.9 < a < 1. If the result of this judgment is that the vd * , vq * are a × Vdc or less (Yes), the motor drive control system S then executes the process S8 described above using FIG. 5, and then ends this process at the current control timing. On the other hand, if the result of the judgment is that vd * , vq * are not equal to or less than a×Vdc (No), the motor drive control system S does not execute anything and ends the process at the current control timing, thereby avoiding instability of the control.

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。 In order to express the present invention, the present invention has been described above adequately and sufficiently through the embodiments with reference to the drawings. However, it should be recognized that a person skilled in the art can easily modify and/or improve the above-mentioned embodiments. Therefore, unless the modification or improvement implemented by a person skilled in the art is at a level that deviates from the scope of the claims described in the claims, the modification or improvement is interpreted as being included in the scope of the claims.

S 電動機駆動制御システム
M 電動機
IV インバータ回路
PM PWM変調器
DC 駆動制御部
CS 電流測定部
VS 回転角度測定部
CV1 2相3相変換部
CV2 3相2相変換部
RSC 回転速度処理部
PT 脈動トルク推定部
DA 回転角度推定部
PN 第1脈動トルク推定部
TC 第2脈動トルク推定部
SM 加算部
CV 補償値生成部
VA1 第1可変増幅部
VA2 第2可変増幅部
GC ゲイン制御部
SB3 第1減算部
SB4 第2減算部
S Motor drive control system M Motor IV Inverter circuit PM PWM modulator DC Drive control unit CS Current measurement unit VS Rotation angle measurement unit CV1 Two-phase to three-phase conversion unit CV2 Three-phase to two-phase conversion unit RSC Rotation speed processing unit PT Pulsating torque estimation unit DA Rotation angle estimation unit PN First pulsating torque estimation unit TC Second pulsating torque estimation unit SM Addition unit CV Compensation value generation unit VA1 First variable amplification unit VA2 Second variable amplification unit GC Gain control unit SB3 First subtraction unit SB4 Second subtraction unit

Claims (4)

電動機を制御する電動機駆動制御装置であって、
時間経過に従ってトルクの大きさが増減する脈動トルクを表す脈動モデルを用いることによって、次の制御タイミングで生じる脈動トルクを推定する脈動トルク推定部と、
前記脈動トルク推定部で推定した脈動トルクを打ち消すための補償値を生成する補償値生成部と、
前記補償値生成部で生成した補償値に基づく制御指令値で前記電動機を制御して駆動する駆動制御部とを備え、
前記脈動トルクは、前記電動機の円周方向における起磁力分布の空間高周波成分に起因する第1脈動トルク、および、コギングトルクである第2脈動トルクのうちの少なくとも一方を含み、
前記駆動制御部は、前記電動機の駆動電流を制御する電流制御系および前記電動機の速度を制御する速度制御系を含み、
前記補償値生成部は、前記脈動トルクの周波数が、前記電流制御系の第1周波数特性における第1遮断周波数である第1周波数閾値以下である第1周波数帯域を超えている場合、および、前記動トルクの周波数が、前記速度制御系の第2周波数特性における第2遮断周波数である第2周波数閾値以下である第2周波数帯域を超えている場合、のうちの少なくともいずれかである場合に、前記補償値を生成する、
電動機駆動制御装置。
An electric motor drive control device for controlling an electric motor,
a pulsation torque estimating unit that estimates a pulsation torque that will occur at the next control timing by using a pulsation model that represents a pulsation torque whose magnitude increases and decreases over time;
a compensation value generating unit that generates a compensation value for canceling the pulsating torque estimated by the pulsating torque estimating unit;
a drive control unit that controls and drives the electric motor with a control command value based on the compensation value generated by the compensation value generation unit,
the pulsating torque includes at least one of a first pulsating torque caused by a spatial high-frequency component of a magnetomotive force distribution in a circumferential direction of the motor and a second pulsating torque which is a cogging torque,
the drive control unit includes a current control system for controlling a drive current of the electric motor and a speed control system for controlling a speed of the electric motor;
the compensation value generating unit generates the compensation value when at least one of a first frequency band that is equal to or lower than a first frequency threshold that is a first cutoff frequency in a first frequency characteristic of the current control system and a second frequency band that is equal to or lower than a second frequency threshold that is a second cutoff frequency in a second frequency characteristic of the speed control system.
Electric motor drive control device.
前記補償値生成部は、前記補償値に基づく制御指令値に対応する電圧値が前記電動機に給電する電源における所定の出力電圧値を超える場合には、前記補償値を生成しない、
請求項1に記載の電動機駆動制御装置。
the compensation value generating unit does not generate the compensation value when a voltage value corresponding to a control command value based on the compensation value exceeds a predetermined output voltage value of a power source that supplies power to the electric motor.
The electric motor drive control device according to claim 1.
電動機を制御する電動機駆動制御方法であって、
時間経過に従ってトルクの大きさが増減する脈動トルクを表す脈動モデルを用いることによって、次の制御タイミングで生じる脈動トルクを推定する脈動トルク推定工程と、
前記脈動トルク推定工程で推定した脈動トルクを打ち消すための補償値を求める補償値処理工程と、
前記補償値処理工程で求めた補償値に基づく制御指令値で前記電動機を制御して駆動する駆動制御工程とを備え、
前記脈動トルクは、前記電動機の円周方向における起磁力分布の空間高周波成分に起因する第1脈動トルク、および、コギングトルクである第2脈動トルクのうちの少なくとも一方を含み、
前記補償値処理工程は、前記脈動トルクの周波数が、前記電動機の駆動電流を制御する電流制御系の第1周波数特性における第1遮断周波数に基づき予め設定され第1周波数閾値以下である第1周波数帯域を超えている場合、および、前記脈動トルクの周波数が、前記電動機の速度を制御する速度制御系の第2周波数特性における第2遮断周波数に基づき予め設定され第2周波数閾値以下である第2周波数帯域を超えている場合、のうちの少なくともいずれかである場合に、前記補償値を生成する、
電動機駆動制御方法。
A method for controlling an electric motor, comprising:
a pulsation torque estimating step of estimating a pulsation torque that will occur at the next control timing by using a pulsation model that represents a pulsation torque whose magnitude increases and decreases over time;
a compensation value processing step of determining a compensation value for canceling the pulsating torque estimated in the pulsating torque estimation step;
a drive control step of controlling and driving the electric motor with a control command value based on the compensation value obtained in the compensation value processing step,
the pulsating torque includes at least one of a first pulsating torque caused by a spatial high-frequency component of a magnetomotive force distribution in a circumferential direction of the motor and a second pulsating torque which is a cogging torque,
The compensation value processing step generates the compensation value when at least one of the following occurs: the frequency of the pulsating torque exceeds a first frequency band that is equal to or lower than a first frequency threshold value that is preset based on a first cut - off frequency in a first frequency characteristic of a current control system that controls a drive current of the motor; and the frequency of the pulsating torque exceeds a second frequency band that is equal to or lower than a second frequency threshold value that is preset based on a second cut-off frequency in a second frequency characteristic of a speed control system that controls a speed of the motor.
A method for controlling the drive of an electric motor.
電動機と、
前記電動機を制御する電動機駆動制御部とを備え、
前記電動機駆動制御部は、請求項1または請求項2に記載の電動機駆動制御装置である、
電動機駆動制御システム。
An electric motor;
An electric motor drive control unit that controls the electric motor,
The electric motor drive control unit is the electric motor drive control device according to claim 1 or 2.
Electric motor drive control system.
JP2021110801A 2021-07-02 2021-07-02 Motor drive control device and method thereof, and motor drive control system Active JP7585151B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021110801A JP7585151B2 (en) 2021-07-02 2021-07-02 Motor drive control device and method thereof, and motor drive control system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021110801A JP7585151B2 (en) 2021-07-02 2021-07-02 Motor drive control device and method thereof, and motor drive control system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023007752A JP2023007752A (en) 2023-01-19
JP7585151B2 true JP7585151B2 (en) 2024-11-18

Family

ID=85112295

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021110801A Active JP7585151B2 (en) 2021-07-02 2021-07-02 Motor drive control device and method thereof, and motor drive control system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7585151B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN120836136A (en) * 2023-03-22 2025-10-24 三菱电机移动出行株式会社 Motor control device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006067665A (en) 2004-08-25 2006-03-09 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp Controller of electric vehicle
JP3822565B2 (en) 2000-11-01 2006-09-20 三菱電機株式会社 Servo control device
US20140265962A1 (en) 2013-03-14 2014-09-18 Steering Solutions Ip Holding Corporation Motor control system having bandwith compensation
WO2016104427A1 (en) 2014-12-26 2016-06-30 日本精工株式会社 Electric power steering device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3822565B2 (en) 2000-11-01 2006-09-20 三菱電機株式会社 Servo control device
JP2006067665A (en) 2004-08-25 2006-03-09 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp Controller of electric vehicle
US20140265962A1 (en) 2013-03-14 2014-09-18 Steering Solutions Ip Holding Corporation Motor control system having bandwith compensation
WO2016104427A1 (en) 2014-12-26 2016-06-30 日本精工株式会社 Electric power steering device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023007752A (en) 2023-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10361648B2 (en) System and method for starting synchronous motors
Foo et al. Direct torque control of an IPM-synchronous motor drive at very low speed using a sliding-mode stator flux observer
JP4958431B2 (en) Electric motor control device
Yoo et al. Analysis of instability in torque control of sensorless PMSM drives in flux weakening region
JP5156352B2 (en) AC motor control device
Hasegawa et al. Position sensorless control for interior permanent magnet synchronous motor using adaptive flux observer with inductance identification
JP3582505B2 (en) Motor control device
JP4754417B2 (en) Control device for permanent magnet type rotating electrical machine
JP3586078B2 (en) Power converter
JP4764124B2 (en) Permanent magnet type synchronous motor control apparatus and method
CN111801886A (en) Power conversion device
JP5473289B2 (en) Control device and control method for permanent magnet type synchronous motor
JP2014212584A (en) Motor control device
JP2020167820A (en) Control device for AC rotating electric machine
JP4596906B2 (en) Electric motor control device
JP7585151B2 (en) Motor drive control device and method thereof, and motor drive control system
JP2015165757A (en) Inverter controller and control method
JP2010063336A (en) Controller for rotary machine
Xu et al. Simultaneous Online Inductance Identification and Position Sensorless for PMSM at Low Speed Based on Arbitrary Amplitude Square-Wave Injection
JP2022109070A (en) Control device, magnetic flux estimation device and magnetic flux estimation method
JP2006197712A (en) Synchronous motor drive system and synchronous motor drive method
Takahashi et al. Stationary reference frame position sensorless control based on stator flux linkage and sinusoidal current tracking controller for IPMSM
JP5412772B2 (en) Rotating machine control device
JP4211110B2 (en) Position sensorless motor control device
CN110785923A (en) Motor control device and motor control method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230901

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240517

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240702

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240712

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240917

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241004

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20241105

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20241106

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7585151

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150