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JP7588376B2 - Motor Control Device - Google Patents
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Description

本発明は、d軸電流指令及びq軸電流指令に基づいてベクトル制御される同期モータの磁極位置(回転角)を、正確に校正して検出する回転角検出装置を備えたモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device equipped with a rotation angle detection device that accurately calibrates and detects the magnetic pole position (rotation angle) of a synchronous motor that is vector controlled based on a d-axis current command and a q-axis current command .

ブラシレスDCモータなどの同期モータの制御装置は、dq軸座標制御系を用いてロータの磁極位置に応じて適切な励磁位相巻線に電流を流し、所望のトルクを発生させるようにしている。かかる同期モータでは、電気角の原点を正確に校正しておくことは、モータ出力を正確に制御する上で重要である。同期モータには、ロータの磁極位置を検出するためのエンコーダ等の磁極位置センサを備えた同期モータと、磁極位置センサを備えない同期モータとの2種類がある。 Control devices for synchronous motors such as brushless DC motors use a dq-axis coordinate control system to pass current through the appropriate excitation phase winding according to the magnetic pole position of the rotor, generating the desired torque. In such synchronous motors, it is important to accurately calibrate the origin of the electrical angle in order to accurately control the motor output. There are two types of synchronous motors: those equipped with a magnetic pole position sensor such as an encoder to detect the magnetic pole position of the rotor, and those without a magnetic pole position sensor.

このうち磁極位置センサを備えない同期モータの場合、同期モータの電源投入(始動)の度に磁極位置検出処理を行って、磁極の初期位置(以下、「磁極初期位置」とする)を検出し、この磁極初期位置を基準とした磁極位置に基づいて、同期モータの回転を制御する必要がある。しかしながら、この電源投入時の磁極位置検出処理の検出精度にバラツキがある場合には、同期モータの駆動時におけるトルク定数にもバラツキが生じることになり、最大トルクを発生できないことがある。特に、界磁弱め制御が必要な高速回転まで駆動する場合には、磁極位置にずれがあると、適正なd軸電流を流すことができず、このため同期モータに印加される駆動電圧が不足し、制御が不安定になる問題がある。 In the case of a synchronous motor that does not have a magnetic pole position sensor, it is necessary to perform a magnetic pole position detection process to detect the initial position of the magnetic pole (hereinafter referred to as the "magnetic pole initial position") each time the synchronous motor is turned on (started), and to control the rotation of the synchronous motor based on the magnetic pole position based on this magnetic pole initial position. However, if there is variation in the detection accuracy of this magnetic pole position detection process when the power is turned on, there will also be variation in the torque constant when the synchronous motor is driven, and it may not be possible to generate maximum torque. In particular, when driving at high speeds that require field weakening control, if there is a deviation in the magnetic pole position, it is not possible to flow an appropriate d-axis current, which results in a shortage of drive voltage applied to the synchronous motor, resulting in unstable control.

このような問題に対処するため、同期モータを初めて立ち上げる場合や、モータセンサの交換保守時などの場合に、磁極の基準位置と同期モータの回転センサの基準位置とのずれ量である磁極補正値を、予めメモリに記憶しておき、実際に同期モータの電源投入時における磁極位置の検出処理後に、最初に同期モータの回転センサの基準位置を検出した時に、基準位置に対応する磁極補正値に基づいて回転制御に用いる磁極位置を補正することで、同期モータの駆動時には、常に同じ磁極位置を基準として制御できるようにする方法がある。この方法によれば、センサ基準位置に対応した磁極補正値をメモリに予め設定しておき、磁極初期位置を補正することで、それ以降は常に、センサ基準位置に対応する磁極補正値を基準として制御できる。 To address this issue, there is a method in which a magnetic pole correction value, which is the amount of deviation between the magnetic pole reference position and the reference position of the synchronous motor's rotation sensor, is stored in advance in memory when the synchronous motor is started for the first time or when the motor sensor is replaced or maintained. After the magnetic pole position detection process is actually performed when the synchronous motor is turned on, the magnetic pole position used for rotation control is corrected based on the magnetic pole correction value corresponding to the reference position when the synchronous motor is driven, so that the synchronous motor can always be controlled based on the same magnetic pole position when driven. According to this method, a magnetic pole correction value corresponding to the sensor reference position is preset in memory, and the magnetic pole initial position is corrected, so that thereafter, the synchronous motor can always be controlled based on the magnetic pole correction value corresponding to the sensor reference position.

また、直流励磁してロックしたモータ固定子側の基準点にエンコーダの基準点を合わせ、その後、初期磁極推定結果及びエンコーダ情報からずれ量を求め、ずれ量をエンコーダのメモリに記憶しておいて補正する方法がある。 Another method is to align the reference point of the encoder with the reference point of the motor stator that has been DC excited and locked, and then calculate the amount of deviation from the initial magnetic pole estimation result and the encoder information, store the amount of deviation in the encoder's memory, and then make corrections.

このような磁極補正値を用いる方法では、同期モータの電源投入時における磁極位置の検出処理後に、最初に同期モータの回転センサの基準位置を検出した時に、この位置に対応した磁極初期位置を基準とした磁極位置を磁極補正値として設定する。しかしながら、磁極位置検出処理には上述のように検出精度にばらつきがあるので、この検出精度のばらつきに起因する磁極補正値の設定への影響を低減するためには、磁極位置検出処理を複数回行って平均値を算出する必要があり、算出に時間がかかるという問題がある。また、磁極補正値を用いる方法では、磁極位置検出処理を何回実行すれば良いかといった明確な指標はなく、磁極補正値内に含まれる誤差を十分に除去できないといった問題がある。 In such a method using a magnetic pole correction value, when the reference position of the rotation sensor of the synchronous motor is detected for the first time after the magnetic pole position detection process when the synchronous motor is powered on, the magnetic pole position based on the magnetic pole initial position corresponding to this position is set as the magnetic pole correction value. However, since there is variation in detection accuracy in the magnetic pole position detection process as described above, in order to reduce the effect on the setting of the magnetic pole correction value caused by this variation in detection accuracy, it is necessary to perform the magnetic pole position detection process multiple times and calculate the average value, which is a problem that takes time to calculate. In addition, with the method using the magnetic pole correction value, there is no clear indicator as to how many times the magnetic pole position detection process should be performed, and there is a problem that the error contained in the magnetic pole correction value cannot be sufficiently removed.

特許第5174205号公報Patent No. 5174205

上述した問題を解決する手法として特許第5174205号公報(特許文献1)に記載された検出装置が提案されている。即ち、同期モータの磁極位置を検出する検出装置は、同期モータの電源投入時における磁極初期位置の検出後に、所定のd軸電流指令値を与えて同期モータを正転及び逆転させた時に、それぞれ生成される同期モータを回転させるための正転時d軸電圧指令値及び逆転時d軸電圧指令値の差に基づいて磁極補正値を生成する生成手段と、磁極補正値及び同期モータのセンサの基準位置であるセンサ基準位置に基づいて、磁極初期位置を補正する補正手段とを備えており、補正後の磁極初期位置に基づいて同期モータの回転を制御するようになっている。 As a method for solving the above-mentioned problem, a detection device described in Japanese Patent No. 5174205 (Patent Document 1) has been proposed. That is, the detection device for detecting the magnetic pole position of a synchronous motor includes a generating means for generating a magnetic pole correction value based on the difference between a forward rotation d-axis voltage command value and a reverse rotation d-axis voltage command value for rotating the synchronous motor when a predetermined d-axis current command value is given to rotate the synchronous motor forward and reverse after detecting the magnetic pole initial position when the synchronous motor is powered on, and a correcting means for correcting the magnetic pole initial position based on the magnetic pole correction value and the sensor reference position, which is the reference position of the sensor of the synchronous motor, and controls the rotation of the synchronous motor based on the corrected magnetic pole initial position.

しかしながら、かかる特許文献1に記載の検出装置では、電流値をarctan演算したり、多くの演算を実施しており、演算コストが高くなる問題がある。また、フィードバック制御部が作用しているため、正確な補正量を求めることが困難であるといった問題がある。 However, the detection device described in Patent Document 1 performs many calculations, such as arctan calculation of the current value, which results in high calculation costs. In addition, the feedback control unit is in operation, which makes it difficult to obtain an accurate correction amount.

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、構成的に演算コストが安価であり、正確な補正量を容易に求めて校正することが可能な回転角検出装置を備えたモータ制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a motor control device equipped with a rotation angle detection device which has a low computational cost in construction and is capable of easily determining and calibrating an accurate correction amount.

本発明は、dq軸電流指令値に基づいて演算される3相電圧指令値又はdq軸電流指令値に基づいて演算される指令値及びdq軸非干渉のための指令値の加算値である2相電圧指令値を出力する電圧指令値演算部と、モータに発生する逆起電圧を補償する逆起電圧補償電圧を演算する逆起電圧補償部と、前記逆起電圧補償電圧を前記3相電圧指令値又は前記2相電圧指令値に加算して制御電圧指令値を出力する加算部と、モータ角度検出器からの出力角を校正用位相角で補正して、補正後モータ角度として出力する原点補正部とを具備し、前記制御電圧指令値に基づいて前記モータを駆動制御するモータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記校正用位相角を求める時に、前記電圧指令値演算部の出力をゼロとする処理部と、前記モータを外部サーボ機構を用いて所定速度で時計方向又は反時計方向に回転させた時に、前記補正後モータ角度に対して位相を変化させた角度に基づいて前記逆起電圧補償電圧を変化させると共に、前記モータのdq軸電流の変化に基づいて前記校正用位相角を求める位相調整部を具備し、前記校正用位相角を求めた後に、前記校正用位相角により前記出力角を補正した前記補正後モータ角度及び前記dq軸電流指令値に基づいて前記制御電圧指令値を演算し、前記制御電圧指令値に基づいて前記モータを駆動制御することにより達成される。
The present invention relates to a motor control device which includes a voltage command value calculation unit which outputs a two-phase voltage command value which is a sum of a three-phase voltage command value calculated based on a dq-axis current command value or a command value calculated based on the dq-axis current command value and a command value for dq-axis non-interference, a back electromotive force compensation unit which calculates a back electromotive force compensation voltage which compensates for a back electromotive force generated in a motor, an adder which adds the back electromotive force compensation voltage to the three-phase voltage command value or the two-phase voltage command value to output a control voltage command value, and an origin correction unit which corrects an output angle from a motor angle detector with a calibration phase angle and outputs the corrected motor angle, and which drives and controls the motor based on the control voltage command value, the calibration phase angle is achieved by including a processing unit which sets an output of the voltage command value calculation unit to zero when the calibration phase angle is calculated, and a phase adjustment unit which changes the back EMF compensation voltage based on an angle obtained by changing the phase with respect to the corrected motor angle when the motor is rotated clockwise or counterclockwise at a predetermined speed using an external servo mechanism, and calculates the calibration phase angle based on changes in dq-axis currents of the motor, after the calibration phase angle is calculated, calculating the control voltage command value based on the corrected motor angle in which the output angle is corrected by the calibration phase angle and the dq-axis current command values, and controlling the motor to drive based on the control voltage command value .

本発明の回転検出装置によれば、モータ逆起電圧を補償する逆起電圧補償部を介挿しているので、dq軸次元でも3相次元でもモータの逆起電圧補償を実施することができる。また、モータ回転角の原点を校正する誤差調整モードにおいて、モータを所定速度で回転させながら、進角又は遅角となる位相を変化させ、d軸電流(若しくはdq軸電流ベクトルの大きさ)が最小となったときの位相角を、CW方向回転及びCCW方向回転について求め、平均値を算出して原点補正(校正)の補正値としているので、正確に校正された回転角の検出が可能である。モータ逆起電圧を補償する逆起電圧補償部は、通常制御モードにおいても使用される。誤差調整モード用の逆起電圧補償部と通常制御モード用の逆起電圧補償部との演算処理の差は小さい。このため、プログラム容量の増加、プログラム検証に掛かる時間の増加などの課題に対し、少ない容量増加、短い検証時間で対応することができる。 According to the rotation detection device of the present invention, since a back electromotive force compensation unit that compensates for the motor back electromotive force is inserted, the motor back electromotive force compensation can be performed in both dq-axis and three-phase dimensions. In addition, in the error adjustment mode in which the origin of the motor rotation angle is calibrated, the phase that is the advance angle or delay angle is changed while rotating the motor at a predetermined speed, and the phase angle when the d-axis current (or the magnitude of the dq-axis current vector) is minimized is obtained for the CW direction rotation and the CCW direction rotation, and the average value is calculated as the correction value for the origin correction (calibration), so that it is possible to detect an accurately calibrated rotation angle. The back electromotive force compensation unit that compensates for the motor back electromotive force is also used in the normal control mode. The difference in calculation processing between the back electromotive force compensation unit for the error adjustment mode and the back electromotive force compensation unit for the normal control mode is small. Therefore, issues such as an increase in program capacity and an increase in the time required for program verification can be addressed with a small increase in capacity and a short verification time.

原点からの誤差がある場合において、逆起電圧補償によるdq軸電流が流れることを示す概念図である。11 is a conceptual diagram showing how dq-axis currents flow due to back electromotive force compensation when there is an error from the origin. FIG. 3相制御電圧指令値に逆起電圧補償電圧を付与する形態の構成例(通常制御モード)を示すブロック図である。11 is a block diagram showing a configuration example (normal control mode) of a form in which a back electromotive force compensation voltage is applied to a three-phase control voltage command value; FIG. 3相制御電圧指令値に逆起電圧補償電圧を付与する形態の構成例(誤差調整モード)を示すブロック図である。11 is a block diagram showing a configuration example (error adjustment mode) of a form in which a back electromotive force compensation voltage is applied to a three-phase control voltage command value; FIG. 誤差調整モードにおける構成例の一部を示す結線図である。FIG. 13 is a wiring diagram showing a part of a configuration example in an error adjustment mode. 誤差調整モードにおける構成例を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example in an error adjustment mode. 本発明の動作例を示すフローチャート図である。FIG. 4 is a flow chart illustrating an example of the operation of the present invention. dq軸制御電圧指令値に逆起電圧補償電圧を付与する形態の構成例(通常制御モード)を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example (normal control mode) of a form in which a back electromotive force compensation voltage is applied to a dq axis control voltage command value. dq軸制御電圧指令値に逆起電圧補償電圧を付与する形態の構成例(誤差調整モード)を示すブロック図である。13 is a block diagram showing a configuration example (error adjustment mode) of a form in which a back electromotive force compensation voltage is applied to a dq axis control voltage command value; FIG.

図1は、原点からの誤差がある場合において、逆起電圧補償によるdq軸電流が流れることを示す概念図である。このとき、dq軸電流指令値に基づく電圧指令値はないものとしている。d及びqはそれぞれモータ軸上のd軸及びq軸を示し、d及びqはそれぞれ制御上のd軸及びq軸を示す。また、qccw及びqcwは、角度検出時から逆起電圧補償値がモータ端子に反映されるまでの時間経過を考慮したときのモータ軸上のq軸を示している。そして、「CW」はモータの時計方向回転を示し、「CCW」はモータの反時計方向回転を示す。基準角度からの角度に誤差Δθがあるとdq軸の電流が流れるが、誤差Δθが小さいので、q軸電流よりもd軸電流の割合が大きくなっている。また、角度検出時点から逆起電圧補償電圧がモータ端子に生じるまでの遅れ時間があり、このため、回転方向によりdq軸電流に差異が生じている。 FIG. 1 is a conceptual diagram showing the flow of dq-axis currents due to back electromotive force compensation when there is an error from the origin. At this time, it is assumed that there is no voltage command value based on the dq-axis current command value. d and q respectively indicate the d-axis and q-axis on the motor shaft, and dd and qd respectively indicate the d-axis and q-axis in control. Also, qccw and qcw respectively indicate the q-axis on the motor shaft when considering the time lapse from the time of angle detection until the back electromotive force compensation value is reflected in the motor terminal. And, "CW" indicates the clockwise rotation of the motor, and "CCW" indicates the counterclockwise rotation of the motor. If there is an error Δθ in the angle from the reference angle, the dq-axis current flows, but since the error Δθ is small, the ratio of the d-axis current is larger than the q-axis current. Also, there is a delay time from the time of angle detection until the back electromotive force compensation voltage is generated at the motor terminal, and therefore, the dq-axis current differs depending on the rotation direction.

逆起電圧補償が正しく機能すると、回転時のdq軸電流値はゼロになる(PI補償が無い場合)。しかし、逆起電圧補償の位相がずれていると不完全な補償になり、dq軸電流値がゼロでなくなる。この場合、dq軸電流値がゼロになるように、進角又は遅角となる位相α(原点からの誤差)の調整が必要になる。電気角検出値の原点が真値からずれている場合、位相αの適値は回転方向で異なる値をとる。d軸電流をゼロとするようなCW方向の逆起電圧補償の位相角αcwと、d軸電流をゼロとするようなCCW方向の逆起電圧補償の位相角αccwとを求め、その位相角平均値αを角度誤差とすれば良く、これが電気角オフセット校正量(原点からの誤差補正量)に相当する。 When the back electromotive force compensation functions correctly, the d-axis and q-axis current values during rotation are zero (in the absence of PI compensation). However, if the phase of the back electromotive force compensation is misaligned, the compensation is incomplete, and the d-axis and q-axis current values are not zero. In this case, it is necessary to adjust the phase α (error from the origin), which is the advance or delay angle, so that the d-axis and q-axis current values become zero. If the origin of the detected electrical angle is misaligned from the true value, the optimum value of the phase α will be different depending on the direction of rotation. The phase angle αcw of the back electromotive force compensation in the CW direction that makes the d-axis current zero, and the phase angle αccw of the back electromotive force compensation in the CCW direction that makes the d-axis current zero are found, and the phase angle average value αm is taken as the angle error, which corresponds to the electrical angle offset calibration amount (error correction amount from the origin).

進角又は遅角となる位相αの適値を検索するのに用いる電流は、dq軸電流値や相電流振幅など種々あるが、位相αの操作に対する変化が大きいことから、d軸電流を計測するのが望ましいが、q軸電流であっても良い。即ち、dq軸電流の少なくとも一方の電流値がゼロとなるような位相αを求めても良い。また、d軸電流及びq軸電流の二乗和平方根(dq軸電流ベクトルの大きさ)或いは二乗和が最小となるような位相αを求めても良い。 The currents used to search for the optimum value of phase α for leading or retarding can be various, such as dq-axis current values and phase current amplitudes. As the change in response to the operation of phase α is large, it is preferable to measure the d-axis current, but the q-axis current may also be used. In other words, it is possible to find a phase α such that at least one of the dq-axis current values is zero. It is also possible to find a phase α such that the square root of the sum of the squares of the d-axis current and the q-axis current (the magnitude of the dq-axis current vector) or the sum of the squares is minimized.

図1では、逆起電圧補償電圧(太実線)と実逆起電圧(点線)との合成ベクトル電圧(太破線)を図示している。モータ電流に寄与する合成ベクトル電圧がモータ端子に印加されたよう見えるため、dq軸電流はそのdq軸電圧成分に見合う大きさになる。基準点(原点)からの誤差は、モータ出荷時にある程度調整されているため小さいと考えられるが、図1では図示のし易さ、分かり易さを考慮して大きな角度誤差としている。また、合成ベクトルの成分としてはd軸の方が大きく寄与するが、誤差が大きいと逆転することがある。 Figure 1 shows the resultant vector voltage (thick dashed line) of the back EMF compensation voltage (thick solid line) and the actual back EMF (dotted line). Since the resultant vector voltage that contributes to the motor current appears to be applied to the motor terminals, the dq-axis currents have a magnitude that corresponds to the dq-axis voltage components. The error from the reference point (origin) is considered small because it is adjusted to some extent when the motor is shipped, but in Figure 1 it is shown as a large angle error for ease of illustration and understanding. Also, the d-axis has a larger contribution as a component of the resultant vector, but if the error is large this can be reversed.

図2は、3相制御電圧指令値v、v、vに逆起電圧補償電圧(vu1*、vv1*、 vw1*)を付与する形態のモータ制御系の構成例(通常制御モード)を示しており、原点補正部70には、予め誤差調整モードで求められている補正値(位相α)が記憶されている。d軸電流指令値idref及びq軸電流指令値iqrefはそれぞれ減算部12d及び12qに加算入力され、計測されたd軸電流id及びq軸電流iqをそれぞれ減算される。減算結果である電流偏差がそれぞれPI(Proportion-Integral)制御部11d及び11qに入力される。PI制御部11d及び11qからの電圧指令値v及びvは、2相/3相変換部10に入力されて3相の制御電圧指令値v、v、vに変換される。制御電圧指令値v、v、vはそれぞれ加算部31u、31v、31wに入力され、逆起電圧補償部41からの逆起電圧補償電圧vu1*、vv1*、vw1*と加算される。加算部31u、31v、31wの加算結果の制御電圧指令値はそれぞれ減算部32u、32v、32wに加算入力され、実逆起電圧部40からの逆起電圧vu2*、vv2*、vw2*が減算されてモータのそれぞれモータの巻線モデル30u、30v、30wに入力される。減算部32u、32v、32w及び実逆起電圧部40は、実際にモータに発生する逆起電圧をモデル化したものである。巻線モデルの出力は電流Iで、端子電圧をVとすると、電圧方程式は下記数1で表わされる。
(数1)
V=L・dI/dt+R・I
上記数1をラプラス変換すると、下記数2となる。
(数2)
V(s)=L・s・I(s)+R・I(s)

そして、伝達関数(出力電流/入力電圧)の記述では、“1/(L・s+R)=I(s)/V(s)”とる。なお、抵抗Rには駆動回路の抵抗も含まれている。
2 shows an example of the configuration of a motor control system (normal control mode) in which back electromotive force compensation voltages ( vu1 *, vv1 *, vw1 *) are applied to three-phase control voltage command values vu , vv , vw , and an origin correction unit 70 stores a correction value (phase αm ) previously determined in the error adjustment mode. The d-axis current command value idref and the q-axis current command value iqref are added and input to subtraction units 12d and 12q, respectively, and the measured d-axis current id and q-axis current iq are subtracted from them, respectively. The current deviations resulting from the subtraction are input to PI (Proportion-Integral) control units 11d and 11q, respectively. The voltage command values vd and vq from the PI control units 11d and 11q are input to a two-phase/three-phase conversion unit 10 and converted to three-phase control voltage command values vu , vv , vw . The control voltage command values vu , vv , and vw are input to the adders 31u, 31v, and 31w, respectively, and are added to the back electromotive force compensation voltages vu1 *, vv1 *, and vw1 * from the back electromotive force compensation unit 41. The control voltage command values resulting from the additions of the adders 31u, 31v, and 31w are added and input to the subtracters 32u, 32v, and 32w, respectively, and the back electromotive force vu2 *, vv2 *, and vw2 * from the actual back electromotive force unit 40 are subtracted, and the result is input to the motor winding models 30u, 30v, and 30w, respectively. The subtracters 32u, 32v, and 32w and the actual back electromotive force unit 40 are models of the back electromotive force actually generated in the motor. If the output of the winding model is a current I and the terminal voltage is V, the voltage equation is expressed by the following formula 1.
(Equation 1)
V=L・dI/dt+R・I
When the above equation 1 is subjected to Laplace transformation, the following equation 2 is obtained.
(Equation 2)
V(s)=L・s・I(s)+R・I(s)

The transfer function (output current/input voltage) is expressed as "1/(L·s+R)=I(s)/V(s)". Note that the resistance R includes the resistance of the drive circuit.

また、モータには下記数3に従ったモータ実逆起電圧vu2*、vv2*、vw2*が発生され、モータ実逆起電圧vu2*、vv2*、vw2*は、3相の制御電圧指令値の経路の減算部32u、32v、32wに減算入力される。なお、数3における“Ker”は、モータ逆起電圧定数、“θr”は実回転角度、“ωr”は実角速度である。 The motor generates actual motor back electromotive voltages vu2 *, vv2 *, and vw2 * according to the following formula 3, and the actual motor back electromotive voltages vu2 *, vv2 *, and vw2 * are subtracted and input to subtraction units 32u, 32v, and 32w on the paths of the three-phase control voltage command values. Note that in formula 3, "Ker" is the motor back electromotive voltage constant, "θr" is the actual rotation angle, and "ωr" is the actual angular velocity.

Figure 0007588376000001
モータ巻線モデル30u、30v、30wからの3相の相電流はモータモデル20に入力されると共に、3相/2相変換部50に入力される。モータモデル20の伝達関数は“Kt/(Js+d)”であり、“Kt”はモータトルク定数(Nm/A)、“J”はモータ慣性モーメント、“d”は粘性係数である。モータモデル20の出力は積分(s)のモータモデル(p/s)21で実回転角度(電気角)θrとして出力される。また、モータモデル(p)24からは、実角速度ωrが出力される。実回転角度θrは、角度検出器23を介して回転角度θsとして、原点補正用の減算部71に加算入力される。角度検出器23の取り付け誤差及び原点補正部の調整誤差が、原点誤差Δθを生じさせる。
Figure 0007588376000001
The three-phase currents from the motor winding models 30u, 30v, and 30w are input to the motor model 20 and also to the three-phase/two-phase conversion unit 50. The transfer function of the motor model 20 is "Kt/(Js+d)", where "Kt" is the motor torque constant (Nm/A), "J" is the motor moment of inertia, and "d" is the viscosity coefficient. The output of the motor model 20 is output as an actual rotation angle (electrical angle) θr by the motor model (p/s) 21 of integration (s). In addition, an actual angular velocity ωr is output from the motor model (p) 24. The actual rotation angle θr is added to and input as a rotation angle θs via the angle detector 23 to a subtraction unit 71 for origin correction. An installation error of the angle detector 23 and an adjustment error of the origin correction unit cause an origin error Δθ.

なお、モータモデル21及び24の“p”は、いずれもモータ極対数を示している。モータモデル21では、p倍することでモータ機械角を電気角に変換し、モータモデル24では、p倍することでモータ機械速度を電気速度に変換している。 Note that "p" in both motor models 21 and 24 indicates the number of motor pole pairs. In motor model 21, the motor mechanical angle is converted to electrical angle by multiplying it by p, and in motor model 24, the motor mechanical speed is converted to electrical speed by multiplying it by p.

減算部71に加算入力された回転角度θsは、誤差調整モードで算出された原点補正部70からの補正信号CR(位相角α)を減算される。補正信号CR(位相角α)を減算されて補正された回転角度θ(θ=θs-α)が、微分部22、逆起電圧補償部41、2相/3相変換部10及び3相/2相変換部50に入力される。微分部22で微分されて得られた角速度(モータ回転数)ωは逆起電圧補償部41に入力される。逆起電圧補償部41では、回転角度θ及び角速度ωに基づいて下記数4に従って逆起電圧補償電圧vu1*、vv1*、vw1*が演算され、逆起電圧補償電圧vu1*、vv1*、vw1*が3相の制御電圧指令値の経路の加算部31u、31v、31wに入力される。なお、数4の“g・ω”は、角度検出時点からモータ端子電圧発生までに要する時間による位相遅れを調整する角度である。 The rotation angle θs added and input to the subtraction unit 71 is subtracted by a correction signal CR (phase angle αm ) from the origin correction unit 70 calculated in the error adjustment mode. The rotation angle θ (θ=θs- αm ) corrected by subtracting the correction signal CR (phase angle αm) is input to the differentiation unit 22, the back electromotive force compensation unit 41, the two-phase/three-phase conversion unit 10, and the three-phase/two-phase conversion unit 50. The angular velocity (motor rotation speed) ω obtained by differentiation in the differentiation unit 22 is input to the back electromotive force compensation unit 41. The back electromotive force compensation unit 41 calculates back electromotive force compensation voltages vu1 *, vv1 *, and vw1 * based on the rotation angle θ and the angular velocity ω according to the following equation 4, and the back electromotive force compensation voltages vu1 *, vv1 *, and vw1 * are input to the addition units 31u, 31v, and 31w of the paths of the three-phase control voltage command values. In addition, "g·ω" in the formula 4 is an angle for adjusting the phase delay due to the time required from the time of angle detection until the generation of the motor terminal voltage.

Figure 0007588376000002
加算部31u、31v、31wの加算結果がそれぞれ減算部32u、32v、32wに加算入力される。また、3相/2相変換部50で得られた2相のd軸電流id及びq軸電流iqは、それぞれ減算部12d及び12qに減算入力される。
Figure 0007588376000002
The sums of the adders 31u, 31v, and 31w are respectively added and input to subtractors 32u, 32v, and 32w. The two-phase d-axis current id and q-axis current iq obtained by the three-phase/two-phase converter 50 are respectively subtracted and input to subtractors 12d and 12q.

このような構成において、通常の制御モードでは、原点補正部70からの補正値(位相α)CRを角度検出器23からの実回転角度θsから減算して制御させ、減算部71からの回転角度θが逆起電圧補償部41、3相/2相変換部50、2相/3相変換部10及び微分部22に入力される。そして、モータはd軸電流指令値idref及びq軸電流指令値iqrefに従ってベクトル制御され、通常制御では、電流偏差が小さくなるように電流偏差をPI制御して、3相の制御電圧指令値をモータに印加する手法が一般に採用される。実逆起電圧部40の実逆起電圧vu2*、vv2*、vw2*は制御電圧指令値を低減する方向に発生するため、PI制御には負荷(外乱)として見える。本発明ではこの外乱を相殺(補償)するために、逆起電圧補償はフィードフォワード的に制御電圧指令値に印加(加算)している。即ち、逆起電圧補償部41からの逆起電圧補償電圧vu1*、vv1*、vw1*がそれぞれ加算部31u、31v、31wに入力され、実逆起電圧vu2*、vv2*、vw2*の各減少分を補償するようになっている。 In this configuration, in the normal control mode, the correction value (phase α m ) CR from the origin correction unit 70 is subtracted from the actual rotation angle θs from the angle detector 23 to control the motor, and the rotation angle θ from the subtraction unit 71 is input to the back electromotive force compensation unit 41, the three-phase/two-phase conversion unit 50, the two-phase/three-phase conversion unit 10, and the differentiation unit 22. The motor is vector-controlled according to the d-axis current command value idref and the q-axis current command value iqref, and in the normal control, a method is generally adopted in which the current deviation is PI-controlled so as to reduce the current deviation, and the three-phase control voltage command values are applied to the motor. The actual back electromotive force v u2 *, v v2 *, and v w2 * of the actual back electromotive force unit 40 are generated in a direction that reduces the control voltage command value, and therefore appear as a load (disturbance) in the PI control. In the present invention, in order to offset (compensate) this disturbance, the back electromotive force compensation is applied (added) to the control voltage command value in a feedforward manner. That is, the back electromotive force compensation voltages vu1 *, vv1 *, and vw1 * from the back electromotive force compensation unit 41 are input to the adders 31u, 31v, and 31w, respectively, to compensate for the decreases in the actual back electromotive force voltages vu2 *, vv2 *, and vw2 *.

誤差調整モードにおいては、既存の逆起電圧補償のブロックを、誤差調整モードに少し修正して使用する。詳細は後述する。少しの修正で使用できるため、ソフトウエア資産(記憶容量)を有効に利用できることになる。異なる他の手法では、追加ロジックを実装する必要があるため、追加分の記憶容量が必要となる。 In error adjustment mode, the existing back EMF compensation block is used with minor modifications for error adjustment mode. Details will be given later. Since it can be used with minor modifications, software assets (storage capacity) can be used effectively. Other methods require additional logic to be implemented, which requires additional storage capacity.

次に、誤差調整モードの動作について、図3を参照して説明する。 Next, the operation of the error adjustment mode will be explained with reference to Figure 3.

モータ出荷時にある程度、逆起電圧位相とモータ回転角センサ(レゾルバ、MRセンサなど)の出力の位相が調整されているとし、モータをECU(Engine Control Unit)と接続した初期に、誤差調整モードを起動させる。従って、誤差調整モードでは、モータは制御対象と連結されていない状態であり、後述するように外部測定装置100を介して外部サーボ機構111によって、負荷なしに回転することができる。誤差調整モードでは図3に示す位相調整部60において、d軸電流idが最小となる位相αを時計方向CW、反時計方向CCWについて求め、時計方向CWの最小位相αCW及び反時計方向CCWの最小位相αCCWの平均値を算出し、算出された平均値の位相αを、原点を補正する補正値CRとしてECU(原点補正部70)に記憶しておく。通常の制御では、回転角度θsを誤差調整モードで予め求められて記憶されている補正値CR(位相角α)で原点補正(校正)した回転角度θで制御する。 The back electromotive voltage phase and the phase of the output of the motor rotation angle sensor (resolver, MR sensor, etc.) are adjusted to a certain extent when the motor is shipped, and the error adjustment mode is started when the motor is initially connected to the ECU (Engine Control Unit). Therefore, in the error adjustment mode, the motor is not connected to the controlled object, and can be rotated without load by an external servo mechanism 111 via an external measurement device 100 as described later. In the error adjustment mode, the phase adjustment unit 60 shown in FIG. 3 obtains the phase α at which the d-axis current id is minimum in the clockwise direction CW and the counterclockwise direction CCW, calculates the average value of the minimum phase α CW in the clockwise direction CW and the minimum phase α CCW in the counterclockwise direction CCW, and stores the calculated average phase α m in the ECU (origin correction unit 70) as a correction value CR for correcting the origin. In normal control, the rotation angle θs is controlled by the rotation angle θ obtained by origin correction (calibration) using the correction value CR (phase angle α m ) obtained and stored in advance in the error adjustment mode.

誤差調整モードでは、図4に示すように、2相/3相変換部10の出力側に切換スイッチSW1~SW3を設け、通常制御モードではONして3相制御電圧指令値v、v、vを通過させ、誤差調整モードでは、外部測定装置100からの切換信号SWSによって切換スイッチSW1~SW3をOFFし、3相制御電圧指令値v、v、vを接地してゼロとする。この切換手法の他に、減算部12d及び12q、PI制御部11d及び11qを全て無効化し、3相制御電圧指令値v、v、vを接地してゼロとする形態、或いはPI制御の制御定数等を変更して電圧指令値v及びvをゼロにする形態(比例ゲイン、積分ゲイン及び積分過去値をゼロとする)、2相/3相変換部10の出力を強制的にゼロとする形態でも良く、要は3相制御電圧指令値v、v、vをゼロにできれば良い。 In the error adjustment mode, as shown in FIG. 4, change-over switches SW1 to SW3 are provided on the output side of two-phase/three-phase conversion unit 10, and in the normal control mode, they are turned ON to pass the three-phase control voltage command values vu , vv , and vw , and in the error adjustment mode, the change-over switches SW1 to SW3 are turned OFF by a switching signal SWS from external measurement device 100, and the three-phase control voltage command values vu , vv , and vw are grounded to zero. In addition to this switching method, it is also possible to use a configuration in which the subtraction units 12d and 12q and the PI control units 11d and 11q are all disabled and the three-phase control voltage command values vu , vv , and vw are grounded to zero, or a configuration in which the control constants of the PI control or the like are changed to set the voltage command values vd and vq to zero (the proportional gain, integral gain, and past integral value are set to zero), or a configuration in which the output of the two-phase/three-phase conversion unit 10 is forcibly set to zero. In short, it is sufficient if the three-phase control voltage command values vu , vv , and vw can be set to zero.

また、誤差調整モードでは、逆起電圧補償部41の数4の遅れ角g・ωを、位相調整部60からの位相αに置き換える。図3の誤差調整モードは、初回の調整を前提としており、再度実施する場合には、位相調整部60からの指示に応じて所定の値(例えばゼロ又は原点補正部70の現状の値)を新しい補正値CRとして再設定する。そして、以下に詳細を説明する手順で求めた位相進角若しくは位相遅角の平均値αを、再設定後の補正値CRと加算し、最終補正量として原点補正部70に記憶する手順になる。 In the error adjustment mode, the delay angle g·ω of the back electromotive force compensation unit 41 in equation (4) is replaced with the phase α from the phase adjustment unit 60. The error adjustment mode in Fig. 3 is premised on the first adjustment, and when it is performed again, a predetermined value (e.g., zero or the current value of the origin correction unit 70) is reset as the new correction value CR in response to an instruction from the phase adjustment unit 60. Then, the average value αm of the phase advance angle or phase delay angle calculated by a procedure described in detail below is added to the reset correction value CR, and the result is stored in the origin correction unit 70 as the final correction amount.

誤差調整モードにおける全体の調整系の構成は図5であり、作業者が操作して測定する外部測定装置100が、通信部101を介して位相調整部60及びサーボ回転指示部110に有線若しくは無線で接続されている。サーボ回転指示部110は、外部サーボ機構111を介してモータを所定速度で回転する機構となっている。図5では、モータに制御対象が連結された構成を示しているが、最初の誤差調整モードでは、モータに制御対象が連結されていない状態となっている。 The configuration of the entire adjustment system in the error adjustment mode is shown in Figure 5, where an external measurement device 100 operated by an operator for measurement is connected by wire or wirelessly to a phase adjustment unit 60 and a servo rotation instruction unit 110 via a communication unit 101. The servo rotation instruction unit 110 is a mechanism that rotates a motor at a predetermined speed via an external servo mechanism 111. Although Figure 5 shows a configuration in which a control target is connected to the motor, in the initial error adjustment mode, the control target is not connected to the motor.

位相調整部60は通信部61を備えており、外部測定装置100とは通信部101を介して通信することができ、位相調整部60は、位相を進角で連続的に変化させる位相変化部62と、変化する位相αを出力する位相出力部63と、位相出力部63からの位相αを適宜記憶するメモリ64と、記憶された位相の平均値αを算出する平均値算出部65と、d軸電流idの最小値を判定する電流判定部67とを具備している。d軸電流を最小にする位相αを求めるようにしているが、これは逆起電圧補償に用いる逆起電圧定数が実逆起電圧定数と完全に一致することがないため、ある程度電流が流れることを前提としているためである。 The phase adjustment unit 60 includes a communication unit 61 and can communicate with the external measurement device 100 via the communication unit 101. The phase adjustment unit 60 includes a phase change unit 62 that continuously changes the phase by an advance angle, a phase output unit 63 that outputs the changing phase α, a memory 64 that appropriately stores the phase α from the phase output unit 63, an average value calculation unit 65 that calculates an average value αm of the stored phases, and a current determination unit 67 that determines the minimum value of the d-axis current id. The phase α that minimizes the d-axis current is obtained because the back electromotive force constant used in the back electromotive force compensation does not completely match the actual back electromotive force constant, and therefore it is assumed that a certain amount of current flows.

このような構成において、誤差調整モードにおける補正値CR(位相α)の求め方を、図6のフローチャートを参照して説明する。 In such a configuration, a method for determining the correction value CR (phase α m ) in the error adjustment mode will be described with reference to the flowchart in FIG.

誤差調整モードになった場合、ほぼ自動校正と作業者を介した手順とがある。作業者を介した手順としては、外部測定装置100を介してサーボ回転指示部110を起動し、外部サーボ機構111によりモータを時計方向CWに所定速度(例えば1500rpm)で回転させる(ステップS10)。そして、進角となる位相を、外部測定装置100から通信部101及び61を介して位相調整部60に指示する(ステップS11)。位相調整部60では、位相変化部62が位相を変化させ、変化する位相αが位相出力部63から出力され、位相αは逆起電圧補償部41に入力される。位相調整部60にはd軸電流id及びq軸電流iqが入力されるが、本例ではd軸電流idの大きさを電流判定部67が判定する。そして、作業者は、d軸電流idが最小となるときを、電流判定部67の結果を通信部101及び61を介して観測して判定し(ステップS12)、その時の位相αCWをメモリ64に記憶する(ステップS13)。 When the error adjustment mode is entered, there are two procedures: an almost automatic calibration and a procedure involving an operator. In the procedure involving an operator, the servo rotation instruction unit 110 is started via the external measurement device 100, and the motor is rotated in the clockwise direction CW at a predetermined speed (for example, 1500 rpm) by the external servo mechanism 111 (step S10). Then, the phase to be the advance angle is instructed from the external measurement device 100 to the phase adjustment unit 60 via the communication units 101 and 61 (step S11). In the phase adjustment unit 60, the phase change unit 62 changes the phase, and the changing phase α is output from the phase output unit 63, and the phase α is input to the back electromotive force compensation unit 41. The d-axis current id and the q-axis current iq are input to the phase adjustment unit 60, and in this example, the magnitude of the d-axis current id is judged by the current judgment unit 67. Then, the operator observes the result of the current determination unit 67 via the communication units 101 and 61 to determine when the d-axis current id is minimum (step S12), and stores the phase α CW at that time in the memory 64 (step S13).

逆起電圧補償部41は入力される位相αに従い、下記数5により逆起電圧補償電圧vu1**、vv1**、vw1**を演算して、それぞれ加算部31u、31v、31wに加算して逆起電圧補償を実施する。 The back electromotive force compensation unit 41 calculates back electromotive force compensation voltages vu1 **, vv1 **, and vw1 ** according to the input phase α using the following equation 5, and adds them to the adders 31u, 31v, and 31w, respectively, to perform back electromotive force compensation.

Figure 0007588376000003
その後、作業者は同様に、外部測定装置100を介して、サーボ回転指示部110及び外部サーボ機構111によりモータを反時計方向CCWに同じ所定速度(例えば1500rpm)で回転させ(ステップS20)、進角となる位相を外部測定装置100から通信部101及び61を介して位相調整部60に指示する(ステップS21)。位相調整部60では、位相変化部62が位相を変化させ、変化する位相αが位相出力部63から出力され、位相αは逆起電圧補償部41に入力される。逆起電圧補償部41で、上述と同様な数5に従った逆起電圧補償電圧vu1**、vv1**、vw1**が演算され、それぞれ加算部31u、31v、31wに加算されて逆起電圧補償が実施される。そして、作業者は、d軸電流idが最小となるときを、電流判定部67の結果を観測して判定し(ステップS22)その時の位相αCCWをメモリ64に記憶する(ステップS23)。
Figure 0007588376000003
Thereafter, the operator similarly rotates the motor in the counterclockwise direction CCW at the same predetermined speed (e.g., 1500 rpm) by the servo rotation instruction unit 110 and the external servo mechanism 111 via the external measurement device 100 (step S20), and instructs the phase to be the advance angle from the external measurement device 100 to the phase adjustment unit 60 via the communication units 101 and 61 (step S21). In the phase adjustment unit 60, the phase change unit 62 changes the phase, and the changing phase α is output from the phase output unit 63, and the phase α is input to the back electromotive force compensation unit 41. In the back electromotive force compensation unit 41, the back electromotive force compensation voltages v u1 **, v v1 **, and v w1 ** are calculated according to the same formula 5 as above, and are added to the adders 31u, 31v, and 31w, respectively, to perform back electromotive force compensation. Then, the operator observes the result of the current determination unit 67 to determine when the d-axis current id is minimum (step S22), and stores the phase α CCW at that time in the memory 64 (step S23).

次いで、平均値算出部65は、メモリ64に記憶されている位相αCW及びαCCWを読み出して平均値αを算出し(ステップS30)、外部測定装置100からCAN等を介して原点補正部70に補正値として記憶させる(ステップS31)。 Next, the average value calculation unit 65 reads out the phases α CW and α CCW stored in the memory 64, calculates the average value α m (step S30), and stores it as a correction value in the origin correction unit 70 from the external measurement device 100 via a CAN or the like (step S31).

上述は作業者を介した手順であるが、ほぼ自動校正で行うことも可能である。この場合、作業者は、外部サーボ機構111とモータを接続した後、通信部101を介して位相調整部60に誤差調整モードへの移行を指示する。位相調整部60は、上記ステップS10及びステップS20の外部サーボ機構111の回転を通信部101を介して指示し、その他のステップの処理を位相調整部60内部で実行する。 The above is a procedure mediated by an operator, but it is also possible to perform the calibration almost automatically. In this case, after connecting the external servo mechanism 111 to the motor, the operator instructs the phase adjustment unit 60 via the communication unit 101 to transition to error adjustment mode. The phase adjustment unit 60 instructs the rotation of the external servo mechanism 111 in steps S10 and S20 above via the communication unit 101, and executes the processing of the other steps within the phase adjustment unit 60.

図7は、通常制御における形態を示している。dq軸上で誤差調整モード用の逆起電圧補償電圧Vd及びVqを付与する形態を示しており、太線はdq軸信号を示している。即ち、d軸電流id及びq軸電流iqはdq軸非干渉化部14に入力されると共に、減算部12に減算入力される。dq軸非干渉化部14にはモータ回転数ωが入力され、dq軸非干渉化部14からの電圧指令値vn1は誤差調整モード用の加算部16に入力され、減算部12からの電流指令値(idref、iqref)とdq軸電流(id、iq)との電流偏差がPI制御部13に入力され、PI制御部13からの電圧指令値vn2は加算部15に入力され、加算部15からのdq軸制御電圧指令値が2相/3相変換部10に入力される。2相/3相変換部10以降の構成等は、前述3相補償の場合と同様である。通常制御においては、誤差調整モード用の逆起電圧補償電圧Vd及びVq(vc1)は強制的にゼロに設定される。 7 shows a form in normal control. It shows a form in which back electromotive force compensation voltages Vd and Vq for the error adjustment mode are applied on the dq axis, and the thick lines show the dq axis signals. That is, the d axis current id and the q axis current iq are input to the dq axis non-interference unit 14 and are subtracted and input to the subtraction unit 12. The motor rotation speed ω is input to the dq axis non-interference unit 14, the voltage command value vn1 from the dq axis non-interference unit 14 is input to the adder 16 for the error adjustment mode, the current deviation between the current command value (idref, iqref) from the subtraction unit 12 and the dq axis current ( id , iq ) is input to the PI control unit 13, the voltage command value vn2 from the PI control unit 13 is input to the adder 15, and the dq axis control voltage command value from the adder 15 is input to the two-phase/three-phase conversion unit 10. The configuration after the two-phase/three-phase conversion unit 10 is the same as in the case of the three-phase compensation described above. In normal control, the back electromotive force compensation voltages Vd and Vq (v c1 ) for the error adjustment mode are forcibly set to zero.

ここで、dq軸2相の逆起電圧補償(非干渉化制御)について説明する。 Here, we will explain the dq axis two-phase back electromotive force compensation (decoupling control).

d軸電機子電圧をVdd、q軸電機子電圧をVqq、d軸電機子巻線抵抗をRd、q軸電機子巻線抵抗をRq、q軸に誘起される速度起電力をφω(鎖交磁束φ、モータ角速度ω)、d軸制御対象(モータ)の自己インダクタンスをLd、q軸制御対象(モータ)の自己インダクタンスをLq、ラプラス演算子をsとすると、d軸制御対象(モータ)は“1/(Ld・s+Rd)”で表記され、q軸制御対象(モータ)は“1/(Lq・s+Rq)”で表記され、d軸電機子電圧Vdd及びq軸電機子電圧Vqqは下記数6で表される。 If the d-axis armature voltage is Vdd, the q-axis armature voltage is Vqq, the d-axis armature winding resistance is Rd, the q-axis armature winding resistance is Rq, the speed electromotive force induced on the q-axis is φω (flux linkage φ, motor angular velocity ω), the self-inductance of the d-axis controlled object (motor) is Ld, the self-inductance of the q-axis controlled object (motor) is Lq, and the Laplace operator is s, the d-axis controlled object (motor) is expressed as "1/(Ld・s+Rd)" and the q-axis controlled object (motor) is expressed as "1/(Lq・s+Rq)", and the d-axis armature voltage Vdd and the q-axis armature voltage Vqq are expressed by the following equation 6.

Figure 0007588376000004
数6を解くと、下記数7が成立する。
Figure 0007588376000004
By solving Equation 6, the following Equation 7 is established.

Figure 0007588376000005
数7のd軸電機子電圧Vddの右辺第1項はモータの逆関数、第2項は非干渉成分、数7のq軸電機子電圧Vqqの右辺第1項はモータの逆関数、第2項は非干渉成分、第3項は逆起電圧成分である。d軸電機子電圧Vddから“-ωLqiq”を減算した電圧降下後有効電圧によってd軸電流が発生し、d軸電機子電圧Vqqから“ωLid+ωφ”を減算した電圧降下後有効電圧によってq軸電流が発生する(特許第6658995号参照)。従って、dq軸非干渉化部14による非干渉化制御としては、これを相殺する方向に補正する。
Figure 0007588376000005
The first term on the right side of the d-axis armature voltage Vdd in Equation 7 is an inverse function of the motor, the second term is a non-interference component, the first term on the right side of the q-axis armature voltage Vqq in Equation 7 is an inverse function of the motor, the second term is a non-interference component, and the third term is a back electromotive force component. The d-axis current is generated by the effective voltage after voltage drop obtained by subtracting "-ωL qi q " from the d-axis armature voltage Vdd, and the q-axis current is generated by the effective voltage after voltage drop obtained by subtracting "ωL d i d + ωφ" from the d-axis armature voltage Vqq (see Japanese Patent No. 6658995). Therefore, the non-interference control by the dq-axis non-interference unit 14 is to correct in a direction to cancel this out.

誤差調整モードにおいては、dq軸非干渉化部14に替えて、下記数8で示される逆起電圧vc1(Vd、Vq)を逆起電圧補償部41Aで生成して逆起電圧を相殺するようにする。 In the error adjustment mode, instead of the dq axis decoupling unit 14, a back electromotive force v c1 (Vd, Vq) shown in the following equation 8 is generated by a back electromotive force compensating unit 41A to cancel the back electromotive force.

Figure 0007588376000006
このような構成において、通常制御モードにおいては前述の3相補償の場合と同様な動作であり、モータ出力角度θを原点補正部70からの補正信号CR(位相α)で補正して制御する。
Figure 0007588376000006
In this configuration, in the normal control mode, the operation is similar to that in the case of the above-mentioned three-phase compensation, and the motor output angle θ is corrected and controlled by the correction signal CR (phase α m ) from the origin correction unit 70 .

誤差調整モードでは図8に示すように、前述と同様な形態で、PI制御部13の出力である電圧指令値vn2及びdq軸非干渉化部14の出力である電圧指令値vn1をそれぞれゼロとし、図6と同様な動作で平均値の位相αを求める。 In the error adjustment mode, as shown in FIG. 8, in the same manner as described above, the voltage command value vn2 which is the output of the PI control unit 13 and the voltage command value vn1 which is the output of the dq axis non-interference unit 14 are each set to zero, and the phase αm of the average value is found by the same operation as in FIG. 6.

dq軸上で誤差調整モード用の逆起電圧補償電圧部41Aは、3相上での逆起電圧補償電圧部41と異なるが、位相調整部60の処理は共通である。逆起電圧補償電圧部41Aでの演算式及びその他の信号のゼロ化処理は簡単であり、プログラム容量増加及び処理負荷も少ない。dq軸非干渉化部14には位相に関連する情報がないが、逆起電圧補償電圧部41Aには位相を直接調整するようになっており、校正が容易となる利点がある。 The back electromotive force compensation voltage unit 41A for the error adjustment mode on the dq axis is different from the back electromotive force compensation voltage unit 41 on the three phases, but the processing of the phase adjustment unit 60 is common. The calculation formula and zeroing processing of other signals in the back electromotive force compensation voltage unit 41A are simple, and the increase in program capacity and processing load are small. The dq axis non-interference unit 14 does not have information related to the phase, but the back electromotive force compensation voltage unit 41A is designed to directly adjust the phase, which has the advantage of making calibration easier.

なお、モータを制御対象に組み込んだ後に誤差調整モードで測定する場合、モータに制御対象が連結されているため、制御対象等が負荷となり、大容量の外部サーボ機構が必要となる。 When measuring in error adjustment mode after incorporating the motor into the controlled object, the controlled object becomes a load because it is connected to the motor, and a large-capacity external servo mechanism is required.

10 2相/3相変換部
11d、11q、13 PI制御部
12、12d、12q 減算部
14 dq軸非干渉化部
20 モータモデル
21 モータモデル(積分)
22 微分部
23 角度検出器
40 実逆起電圧部
41、41A 逆起電圧補償部
50 3相/2相変換部
60 位相調整部
62 位相変化部
63 位相出力部
64 メモリ
65 平均値算出部
70 原点補正部
100 外部測定装置
101 通信部
110 サーボ回転指示部
111 外部サーボ機構
10: 2-phase/3-phase conversion unit 11d, 11q, 13: PI control unit 12, 12d, 12q: subtraction unit 14: dq-axis non-interference unit 20: motor model 21: motor model (integration)
22 Differentiation section 23 Angle detector 40 Actual back electromotive force section 41, 41A Back electromotive force compensation section 50 Three-phase/two-phase conversion section 60 Phase adjustment section 62 Phase change section 63 Phase output section 64 Memory 65 Average value calculation section 70 Origin correction section 100 External measurement device 101 Communication section 110 Servo rotation instruction section 111 External servo mechanism

Claims (2)

dq軸電流指令値に基づいて演算される3相電圧指令値又はdq軸電流指令値に基づいて演算される指令値及びdq軸非干渉のための指令値の加算値である2相電圧指令値を出力する電圧指令値演算部と、
モータに発生する逆起電圧を補償する逆起電圧補償電圧を演算する逆起電圧補償部と、
前記逆起電圧補償電圧を前記3相電圧指令値又は前記2相電圧指令値に加算して制御電圧指令値を出力する加算部と、
モータ角度検出器からの出力角を校正用位相角で補正して、補正後モータ角度として出力する原点補正部と、
を具備し、前記制御電圧指令値に基づいて前記モータを駆動制御するモータ制御装置において、
前記校正用位相角を求める時に、前記電圧指令値演算部の出力をゼロとする処理部と、
前記モータを外部サーボ機構を用いて所定速度で時計方向又は反時計方向に回転させた時に、前記補正後モータ角度に対して位相を変化させた角度に基づいて前記逆起電圧補償電圧を変化させると共に、前記モータのdq軸電流の変化に基づいて前記校正用位相角を求める位相調整部と、
を具備し、
前記校正用位相角を求めた後に、前記校正用位相角により前記の出力角を補正した前記補正後モータ角度及び前記dq軸電流指令値に基づいて前記制御電圧指令値を演算し、前記制御電圧指令値に基づいて前記モータを駆動制御することを特徴とするモータ制御装置。
a voltage command value calculation unit that outputs three-phase voltage command values calculated based on the dq-axis current command values or two-phase voltage command values that are the sum of command values calculated based on the dq-axis current command values and a command value for dq-axis non-interference;
a back electromotive force compensation unit that calculates a back electromotive force compensation voltage that compensates for a back electromotive force generated in the motor;
an adder unit that adds the back electromotive force compensation voltage to the three-phase voltage command value or the two-phase voltage command value to output a control voltage command value;
an origin correction unit that corrects an output angle from a motor angle detector with a calibration phase angle and outputs the corrected motor angle;
a motor control device that drives and controls the motor based on the control voltage command value,
a processing unit that sets an output of the voltage command value calculation unit to zero when the calibration phase angle is calculated;
a phase adjustment unit that changes the back electromotive force compensation voltage based on an angle obtained by changing a phase with respect to the corrected motor angle when the motor is rotated in a clockwise or counterclockwise direction at a predetermined speed using an external servo mechanism , and that determines the calibration phase angle based on a change in dq-axis current of the motor;
Equipped with
a motor control device which calculates , after determining the calibration phase angle, the control voltage command value based on the corrected motor angle obtained by correcting the output angle by the calibration phase angle and the dq-axis current command value, and drives and controls the motor based on the control voltage command value .
前記位相調整部が、
前記補正後モータ角度に対して位相の変化を与える位相変化部と、
前記dq軸電流のうち少なくとも一方の電流の最小値若しくは前記dq軸電流の大きさの最小値を判定する電流判定部と、
前記最小値が判定されたときの最小時位相角を記憶するメモリと、
時計方向回転時の最小時位相角及び反時計方向回転時の最小時位相角の平均値を前記校正用位相角とする平均値算出部と、
で構成されている請求項1に記載のモータ制御装置。
The phase adjustment unit,
a phase change unit that changes a phase of the corrected motor angle ;
a current determination unit that determines a minimum value of at least one of the d-axis current and the q-axis current or a minimum value of the magnitude of the d-axis current;
a memory for storing a minimum phase angle when the minimum value is determined;
an average value calculation unit that calculates an average value of a minimum phase angle during clockwise rotation and a minimum phase angle during counterclockwise rotation as the calibration phase angle;
2. The motor control device according to claim 1, comprising:
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