JP7590943B2 - MOTOR DRIVE DEVICE AND ELECTRIC VEHICLE - Google Patents
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Description
本発明は、モータ駆動装置および電動車両に関する。 The present invention relates to a motor drive device and an electric vehicle.
モータ駆動装置は、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路を備え、電力変換回路より出力される出力電圧を制御することによりモータを駆動する。モータを高速回転させると、固定子巻線に誘起される電圧が増加する。これに対応するために、電力変換回路におけるスイッチング動作をモータの回転に同期して行う同期PWM制御が用いられる。同期PWM制御では、出力電圧の1周期あたりのパルス数が3や1となるよう制御が行われる。このようにすることで、電力変換回路に入力される直流電源電圧の利用率が向上し、モータの高速回転時に発生する誘起電圧の増加に対応することが可能となる。 A motor drive device includes a power conversion circuit that converts DC power to AC power, and drives the motor by controlling the output voltage output from the power conversion circuit. When a motor is rotated at high speed, the voltage induced in the stator winding increases. To deal with this, synchronous PWM control is used, in which the switching operation in the power conversion circuit is synchronized with the rotation of the motor. In synchronous PWM control, control is performed so that the number of pulses per cycle of the output voltage is 3 or 1. In this way, the utilization rate of the DC power supply voltage input to the power conversion circuit is improved, and it becomes possible to deal with the increase in induced voltage generated when the motor rotates at high speed.
一方で、三相同期モータ(以下、「モータ」と呼ぶことがある)では、モータの回転に同期したdq座標上においてd軸電流およびq軸電流の検出値がそれぞれの指令値に一致するように電流制御が行われる。通常、d軸とq軸の間で生じる干渉成分をキャンセルする非干渉制御を適用することで、電流制御を基本として設計することができる。しかし、実用上は電流センサ等の検出誤差や検出遅れ、コントローラの演算遅れが影響して、ある周波数でd軸電流およびq軸電流が振動する共振現象が発生する。 On the other hand, in a three-phase synchronous motor (hereinafter sometimes referred to as "motor"), current control is performed so that the detected values of the d-axis current and q-axis current match their respective command values on the dq coordinates synchronized with the rotation of the motor. Normally, a design can be based on current control by applying non-interference control that cancels the interference components that occur between the d-axis and q-axis. However, in practice, detection errors and detection delays in current sensors, etc., and calculation delays in the controller affect the d-axis current and q-axis current, resulting in a resonance phenomenon in which the d-axis current and q-axis current oscillate at a certain frequency.
特許文献1では、d軸電流あるいはq軸電流の検出値から脈動成分を抽出し、その結果に基づいて制御内で用いられる位相情報を補正することで、共振現象の対策を行っている。
In
特許文献1に記載の装置は、d軸電流あるいはq軸電流の脈動成分、すなわち交流量となる信号に基づいてモータの共振現象を抑制している。そのため、モータが高速回転する条件では、コントローラの演算遅れが顕著となり、共振現象を抑制できない。また、特許文献1に記載の装置により生成される連続的な補正量は、パルス数が限定された電圧で断続的に動作する同期PWM制御では、正確に反映されず、共振現象を抑制できない。
The device described in
本発明によるモータ駆動装置は、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路を備え、前記電力変換回路より出力される出力電圧のパルス幅を制御することによりモータを駆動するモータ駆動装置において、前記電力変換回路のスイッチング素子を動作させるスイッチング信号を生成するPWMパルス生成部と、前記モータに流れる相電流の情報に基づいて、前記相電流に含まれる直流成分を低減する安定化信号を生成する安定化信号生成部と、を備え、前記PWMパルス生成部は、前記安定化信号に基づいて前記スイッチング信号を生成して前記パルス幅を補正する。 The motor drive device according to the present invention includes a power conversion circuit that converts DC power to AC power, and drives a motor by controlling the pulse width of the output voltage output from the power conversion circuit. The motor drive device includes a PWM pulse generation unit that generates a switching signal that operates a switching element of the power conversion circuit, and a stabilization signal generation unit that generates a stabilization signal that reduces the DC component contained in the phase current based on information about the phase current flowing through the motor, and the PWM pulse generation unit generates the switching signal based on the stabilization signal to correct the pulse width.
本発明によれば、モータが高速回転する同期PWM制御であっても、モータの共振現象を抑制してモータを安定に制御することができる。 According to the present invention, even in the case of synchronous PWM control where the motor rotates at high speed, the motor resonance phenomenon can be suppressed and the motor can be stably controlled.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。なお、図面における同一要素については同一の符号を記し、重複する説明は省略する。また、図面には制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The following description and drawings are examples for explaining the present invention, and appropriate omissions and simplifications have been made to clarify the explanation. The present invention can be implemented in various other forms. Unless otherwise specified, each component may be singular or plural. Note that the same elements in the drawings are given the same reference numerals, and duplicate explanations will be omitted. Also, the drawings show control lines and information lines that are considered necessary for explanation, and do not necessarily show all control lines and information lines. In reality, it can be considered that almost all components are connected to each other.
[第1の実施形態]
図1は、モータ駆動装置100の構成図である。
モータ駆動装置100は、同期PWM制御により三相同期モータ101を駆動する。三相同期モータ101は、例えば、三相永久磁石同期モータであり、U相巻線、V相巻線、W相巻線を有する。
[First embodiment]
FIG. 1 is a configuration diagram of a
The
モータ駆動装置100は、電力変換回路102、直流電源103、平滑コンデンサ104、制御部105を備える。
The
直流電源103は、直流電力を電力変換回路102へ供給する。直流電源103は、例えば、リチウムイオン二次電池である。平滑コンデンサ104は、電力変換回路102へ供給された直流電圧VDCを平滑化する。電圧センサ108は、直流電源103に対して並列に接続され、電圧センサ108で検出された直流電圧VDCの値は制御部105へ入力される。
The DC
電力変換回路102は、3相分の上下アームを構成する半導体スイッチング素子SW1~SW6を備えてなる。半導体スイッチング素子SW1~SW6はIGBT、MOSFET、その他の電力用半導体素子であればよい。電力変換回路102は、後述するスイッチング信号S1~S6に従って半導体スイッチング素子SW1~SW6が動作され、直流電源103より供給される直流電力を交流電力に変換して三相同期モータ101を駆動する。本実施形態においては同期PWM制御が行われ、電力変換回路102による出力電圧の1周期内のパルス数が3となるようにスイッチング信号S1~S6が生成される。
The
三相同期モータ101と電力変換回路102の間には各相の電流を検出する電流センサ107が設けられ、電流センサ107で検出されたU相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iwの各値は制御部105へ入力される。
A
三相同期モータ101には回転子位置を検出する回転子位置センサ106が設けられ、回転子位置センサ106で検出された回転子位置θdcの値は、制御部105へ入力される。回転子位置センサ106は、例えば、レゾルバである。
The three-phase
制御部105には、図示省略した上位の制御装置よりトルク指令Tmが入力される。制御部105は、トルク指令Tmと、電流センサ107で検出されたU相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iwと、電圧センサ108で検出された直流電圧VDCと、回転子位置センサ106で検出された回転子位置θdcとに基づくベクトル制御によりスイッチング信号S1~S6を生成する。生成したスイッチング信号S1~S6は電力変換回路102の半導体スイッチング素子SW1~SW6を駆動する。
A torque command Tm is input to the
図2は、制御部105の構成図である。
制御部105は、電流指令生成部200、電流制御部201、電圧振幅位相演算部202、3相/dq変換部203、回転速度演算部204、PWMパルス生成部205、安定化信号生成部206を備えている。
FIG. 2 is a block diagram of the
The
電流指令生成部200は、トルク指令Tmに基づいて最大トルク/電流制御や弱め界磁制御を実現するd軸電流指令Id*とq軸電流指令Iq*を生成する。ここで最大トルク/電流制御とは、同一電流に対するモータトルクを最大化する制御である。また弱め界磁制御は、三相同期モータ101の回転速度とともに増加するモータ端子間電圧が電力変換回路102の最大出力電圧を超過しないようにする制御である。
The current
3相/dq変換部203は、回転子位置センサ106で検出される回転子位置θdcに基づき、電流センサ107で検出されるU相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iwをd軸検出電流Idとq軸検出電流Iqに変換する。
回転速度演算部204は、回転子位置センサ106で検出される回転子位置θdcに基づき、回転角速度ωを演算する。
The three-phase/
The rotation
電流制御部201は、電流指令生成部200からのd軸電流指令Id*、q軸電流指令Iq*、および3相/dq変換部203からのd軸検出電流Id、q軸検出電流Iq、および回転速度演算部204からの回転角速度ωに基づいて、d軸電圧指令Vd*とq軸電圧指令Vq*を生成する。電流制御部201は、三相同期モータ101のd軸電流、q軸電流がそれぞれd軸電流指令Id*、q軸電流指令Iq*に追従するように制御を行う。
The
電圧振幅位相演算部202は、電流制御部201からのd軸電圧指令Vd*とq軸電圧指令Vq*に基づいて、電圧振幅指令Va*、電圧位相θVを以下の式(1)、式(2)により演算する。
Va*=√(Vd*^2+Vq*^2)・・・(1)
θV=atan(-Vd*/Vq*)・・・・(2)
The voltage amplitude and
Va*=√(Vd*^2+Vq*^2)...(1)
θV=atan(-Vd*/Vq*)...(2)
PWMパルス生成部205は、電圧振幅位相演算部202からの電圧振幅指令Va*と電圧位相θVに応じて、電圧センサ108で検出された直流電圧VDCと、回転子位置センサ106で検出された回転子位置θdcに基づき、スイッチング信号S1~S6を出力する。ここで、PWMパルス生成部205には、安定化信号生成部206より、詳細は後述するU相安定化信号Δαu、V相安定化信号Δαv、W相安定化信号Δαwが入力されている。PWMパルス生成部205は、U相安定化信号Δαu、V相安定化信号Δαv、W相安定化信号Δαwを加味してスイッチング信号S1~S6を出力することにより、電力変換回路102より出力される出力電圧のパルス幅を補正する。
The PWM
安定化信号生成部206は、電流指令生成部200からのd軸電流指令Id*、q軸電流指令Iq*、および3相/dq変換部203からのd軸検出電流Id、q軸検出電流Iq、および回転子位置センサ106で検出された回転子位置θdc、電圧センサ108で検出された直流電圧VDCに基づき、詳細は後述するU相安定化信号Δαu、V相安定化信号Δαv、W相安定化信号Δαwを出力する。
The stabilization
図3は、安定化信号生成部206の構成図である。
安定化信号生成部206は、減算器300a、減算器300b、dq/3相変換部301、U相安定化信号生成部302a、V相安定化信号生成部302b、W相安定化信号生成部302cを備える。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the
The
減算器300aは、3相/dq変換部203からのd軸検出電流Idと、電流指令生成部200からのd軸電流指令Id*の差分を演算し、d軸電流偏差ΔIdを出力する。この演算は、d軸検出電流Idに含まれる脈動成分を抽出するために行われる。
The
減算器300bは、3相/dq変換部203からのq軸検出電流Iqと、電流指令生成部200からのq軸電流指令Iq*の差分を演算し、q軸電流偏差ΔIqを出力する。この演算は、q軸検出電流Iqに含まれる脈動成分を抽出するために行われる。
The subtractor 300b calculates the difference between the q-axis detected current Iq from the three-phase/
dq/3相変換部301は、回転子位置センサ106で検出される回転子位置θdcに基づき、減算器300aからのd軸電流偏差ΔIdと減算器300bからのq軸電流偏差ΔIqをU相電流偏差ΔIu、V相電流偏差ΔIv、W相電流偏差ΔIwに変換する。
The dq/3-
U相安定化信号生成部302aは、PI制御部303と、電圧/角度変換部308を備える。PI制御部303は、比例制御ゲイン304と、積分制御ゲイン305と、積分器306と、加算器307を備える。PI制御部303は、入力されたU相電流偏差ΔIuを基に比例積分制御を行い、補正電圧ΔVuを出力する。電圧/角度変換部308は、詳細は後述するが、補正電圧ΔVuをU相安定化信号Δαuに変換する。
The U-phase stabilization
すなわち、U相安定化信号生成部302aは、dq/3相変換部301からのU相電流偏差ΔIuがゼロに収束するようにPI制御部303によって補正電圧ΔVuを生成し、補正電圧ΔVuをU相安定化信号Δαuに変換する。
That is, the U-phase stabilization
V相安定化信号生成部302b、W相安定化信号生成部302cの構成は、U相安定化信号生成部302aと同様の構成であり、各相の電流偏差がゼロに収束するようにPI制御部303によって補正電圧を生成し、補正電圧を各相の安定化信号に変換する。
The V-phase stabilization
ここで、d軸電流偏差ΔIdあるいはq軸電流偏差ΔIqに含まれる脈動成分が三相同期モータ101の共振現象によって発生する場合には、脈動成分の変動周期は三相同期モータ101の基本波周波数に相当する。そして、d軸電流偏差ΔId、q軸電流偏差ΔIqがdq/3相変換部301によってU相電流偏差ΔIu、V相電流偏差ΔIv、W相電流偏差ΔIwに変換されると、d軸電流偏差ΔIdあるいはq軸電流偏差ΔIqに含まれる脈動成分は各相電流の直流成分に変換される。すなわち、三相同期モータ101の共振現象によって生じるd軸電流あるいはq軸電流の脈動成分は、U相電流、V相電流、W相電流における直流成分に相当することになる。したがって、PI制御部303によって生成されるU相補正電圧ΔVuは直流量で表されている。
Here, when the pulsating component contained in the d-axis current deviation ΔId or the q-axis current deviation ΔIq is generated by the resonance phenomenon of the three-phase
電圧/角度変換部308は、電圧センサ108で検出される直流電圧VDCに基づき、U相補正電圧ΔVuを、次式(3)に示す演算を行い、角度に相当するU相安定化信号Δαuに変換する。
Δαu=(π/2)・(-ΔVu/VDC)・・・(3)
U相安定化信号Δαuは、直流量であるU相補正電圧ΔVuより演算されるので、同様に直流量である。
A voltage/
Δαu=(π/2)・(-ΔVu/VDC)...(3)
The U-phase stabilization signal Δαu is calculated from the U-phase correction voltage ΔVu, which is a DC amount, and is therefore also a DC amount.
V相安定化信号生成部302bも同様に、V相電流偏差ΔIvからPI制御によってV相補正電圧ΔVuが生成され、さらに次式(4)に従ってV相補正電圧ΔVuが角度に相当するV相安定化信号Δαvに変換される。
Δαv=(π/2)・(-ΔVv/VDC)・・・(4)
Similarly, the V-phase stabilization
Δαv=(π/2)・(-ΔVv/VDC)...(4)
W相安定化信号生成部302cも同様に、W相電流偏差ΔIwからPI制御によってW相補正電圧ΔVwが生成され、さらに次式(5)に従ってW相補正電圧ΔVwが角度に相当するW相安定化信号Δαwに変換される。
Δαw=(π/2)・(-ΔVw/VDC)・・・(5)
Similarly, the W-phase stabilization
Δαw=(π/2)・(-ΔVw/VDC)...(5)
U相安定化信号生成部302aの場合と同様に、V相安定化信号生成部302bにおいて生成されるV相補正電圧ΔVvと、V相安定化信号Δαvは直流量となる。また、W相安定化信号生成部302cにおいて生成されるW相補正電圧ΔVwと、W相安定化信号Δαwも同様に直流量となる。
As in the case of the U-phase stabilization
このように、U相安定化信号生成部302a、V相安定化信号生成部302b、W相安定化信号生成部302cは、PI制御部303などのフィードバック制御部を含み、相電流に含まれる直流成分を低減するように安定化信号(Δαu、Δαv、Δαw)を生成する。
In this way, the U-phase stabilization
安定化信号生成部206によって生成されるU相安定化信号Δαu、V相安定化信号Δαv、W相安定化信号Δαwは、PWMパルス生成部205に入力される。本実施形態においては同期PWM制御が行われ、電力変換回路102による出力電圧の1周期内のパルス数が3となるようにスイッチング信号S1~S6が生成される。そして、U相安定化信号Δαu、V相安定化信号Δαv、W相安定化信号Δαwに基づき、出力電圧のパルス幅を補正することで三相同期モータ101の共振現象を抑制する。
The U-phase stabilization signal Δαu, V-phase stabilization signal Δαv, and W-phase stabilization signal Δαw generated by the stabilization
図4(a)~図4(e)は、スイッチング信号S1~S6によって電力変換回路102より生成されるU相の出力電圧の波形を示す図である。横軸は位相(角度)、縦軸は電圧であり、出力電圧の1周期分を示す。
Figures 4(a) to 4(e) are diagrams showing the waveforms of the U-phase output voltage generated by the
図4(a)は、U相安定化信号Δαuをゼロとし、三相同期モータ101の共振現象を補正しない場合のU相の出力電圧の波形である。同図に示すように、三相同期モータ101の出力電圧の1周期内におけるパルス数は3である。また、出力電圧の電圧レベルの切替えが発生するタイミングを0°(もしくは360°)と180°付近に設定しており、すなわち、出力電圧の電圧レベルの切替えが発生するタイミングを出力電圧の基本波成分のゼロクロス近傍に設定している。そして、出力電圧のパルス幅を角度αとして制御する。角度αは、電圧振幅位相演算部202からの電圧振幅指令Va*と、U相出力電圧の基本波振幅が一致するように制御される。具体的には、次式(6)、(7)を用いて演算する。
α=cos-1((MF+1)/2)・・・・(6)
MF=(π/2)・(Va*/VDC)・・・(7)
4A shows the waveform of the U-phase output voltage when the U-phase stabilization signal Δαu is set to zero and the resonance phenomenon of the three-phase
α=cos-1((MF+1)/2)...(6)
MF=(π/2)・(Va*/VDC)...(7)
図4(b)は、U相安定化信号Δαuを反映させ、三相同期モータ101の共振現象を補正する場合のU相の出力電圧の波形である。ただし、U相安定化信号Δαuは正の直流量であるとする。そして、0°から180°において負電圧が発生する区間αPuに次式(8)に従ってU相安定化信号Δαuを反映し、180°から360°において正電圧が発生する区間αNuに次式(9)に従ってU相安定化信号Δαuを反映する。
αPu=α-Δαu・・・(8)
αNu=α+Δαu・・・(9)
4B shows the waveform of the U-phase output voltage when the U-phase stabilization signal Δαu is reflected to correct the resonance phenomenon of the three-phase
αPu=α−Δαu...(8)
αNu=α+Δαu...(9)
なお、0°から180°において負電圧が発生する区間αPuに式(9)に従ってU相安定化信号Δαuを反映し、180°から360°において正電圧が発生する区間αNuに式(8)に従ってU相安定化信号Δαuを反映してもよい。 In addition, the U-phase stabilization signal Δαu may be reflected according to equation (9) in the section αPu where a negative voltage occurs from 0° to 180°, and the U-phase stabilization signal Δαu may be reflected according to equation (8) in the section αNu where a positive voltage occurs from 180° to 360°.
このように、U相安定化信号Δαuに基づいてU相出力電圧のパルス幅を補正する。換言すれば、U相安定化信号Δαuに応じた直流量を含むU相出力電圧を発生させる。
V相出力電圧、W相出力電圧についても、U相出力電圧と同様に、V相安定化信号Δαv、W相安定化信号Δαwに基づいてV相出力電圧、W相出力電圧のパルス幅を補正し、各相間における位相差が120°となるように制御した上で三相同期モータ101に印加する。
In this way, the pulse width of the U-phase output voltage is corrected based on the U-phase stabilization signal Δαu, ie, a U-phase output voltage including a DC amount corresponding to the U-phase stabilization signal Δαu is generated.
As with the U-phase output voltage, the pulse widths of the V-phase output voltage and the W-phase output voltage are corrected based on the V-phase stabilization signal Δαv and the W-phase stabilization signal Δαw, and the phase difference between the phases is controlled to be 120° before being applied to the three-phase
以上をまとめると、PWMパルス生成部205は、出力電圧の基本波成分のゼロクロス近傍で電圧レベルを切替える場合に、基本波成分が正となる区間において、電圧レベルが負電圧となる区間に安定化信号(Δαu、Δαv、Δαw)に応じて出力電圧のパルス幅を減算もしくは加算し、基本波成分が負となる区間において、電圧レベルが正電圧となる区間に安定化信号(Δαu、Δαv、Δαw)に応じて出力電圧の前記パルス幅を加算もしくは減算して前記パルス幅を補正する。
In summary, when the PWM
各相において安定化信号(Δαu、Δαv、Δαw)に応じた直流量を含む出力電圧を発生させて、直流量であるU相電流偏差ΔIu、V相電流偏差ΔIv、W相電流偏差ΔIwを抑制する。これは、d軸電流偏差ΔIdとq軸電流偏差ΔIqに含まれる脈動成分が低減することに相当し、結果として三相同期モータ101の共振現象を補正することができる。
An output voltage including a DC amount corresponding to the stabilization signal (Δαu, Δαv, Δαw) is generated in each phase, and the U-phase current deviation ΔIu, V-phase current deviation ΔIv, and W-phase current deviation ΔIw, which are DC amounts, are suppressed. This corresponds to a reduction in the pulsating components included in the d-axis current deviation ΔId and the q-axis current deviation ΔIq, and as a result, the resonance phenomenon of the three-phase
図4(b)では、90°および270°を中心に線対称になるU相の出力電圧の波形の例を示した。しかし、正負にΔαの差が設けられれば、非対称の出力電圧の波形にも適用できる。 Figure 4(b) shows an example of the U-phase output voltage waveform that is linearly symmetrical about 90° and 270°. However, if a difference of Δα is provided between the positive and negative sides, it can also be applied to asymmetric output voltage waveforms.
図4(c)は、非対称のU相の出力電圧の波形に適用した場合を示す。
この場合、正電圧、負電圧にΔαの差が設けるように、以下の式(10)を満たすΔαu1~Δαu4を設定する。
Δαu1+Δαu2=Δαu3+Δαu4=2Δαu ・・・(10)
FIG. 4(c) shows the case where the present invention is applied to an asymmetric U-phase output voltage waveform.
In this case, Δαu1 to Δαu4 are set to satisfy the following formula (10) so that a difference of Δα is provided between the positive voltage and the negative voltage.
Δαu1+Δαu2=Δαu3+Δαu4=2Δαu...(10)
そして、U相安定化信号Δαuを反映する場合、0°から180°において負電圧が発生する区間αPu1、αPu2と、180°から360°において正電圧が発生する区間αNu1、αNu2とを次式(11)~(14)に従って設定する。
αPu1=α-Δαu1・・・(11)
αPu2=α-Δαu2・・・(12)
αNu1=α+Δαu3・・・(13)
αNu2=α+Δαu4・・・(14)
When reflecting the U-phase stabilization signal Δαu, the sections αPu1, αPu2 in which negative voltages occur from 0° to 180° and the sections αNu1, αNu2 in which positive voltages occur from 180° to 360° are set according to the following equations (11) to (14).
αPu1=α−Δαu1...(11)
αPu2=α−Δαu2...(12)
αNu1=α+Δαu3...(13)
αNu2=α+Δαu4...(14)
図4(a)~図4(c)では、180°と360°で出力電圧の電圧レベルの切替えが発生する例を示したが、180°と360°で切替えが発生しない場合にも適用できる。
図4(d)は、180°と360°で切換えが発生しないU相の出力電圧の波形を示す。U相安定化信号Δαuをゼロとし、三相同期モータ101の共振現象を補正しない場合のU相の出力電圧の波形である。出力電圧のパルス幅を角度αとして制御する。
Although an example in which the voltage level of the output voltage is switched at 180° and 360° is shown in FIG. 4(a) to FIG. 4(c), the present invention can also be applied to a case in which no switching occurs at 180° and 360°.
4(d) shows the waveform of the U-phase output voltage where no switching occurs at 180° and 360°. This is the waveform of the U-phase output voltage when the U-phase stabilization signal Δαu is set to zero and the resonance phenomenon of the three-phase
図4(e)は、180°と360°で切換えが発生しないU相の出力電圧の波形にU相安定化信号Δαuを反映させた場合のU相の出力電圧の波形である。
この場合は、0°から180°において負電圧が発生する区間αPuに式(8)に従ってU相安定化信号Δαuを反映し、180°から360°において正電圧が発生する区間αNuに式(9)に従ってU相安定化信号Δαuを反映する。
FIG. 4(e) shows the waveform of the U-phase output voltage when the U-phase stabilization signal Δαu is reflected in the waveform of the U-phase output voltage where no switching occurs at 180° and 360°.
In this case, the U-phase stabilization signal Δαu is reflected in the section αPu where a negative voltage occurs from 0° to 180° according to equation (8), and the U-phase stabilization signal Δαu is reflected in the section αNu where a positive voltage occurs from 180° to 360° according to equation (9).
本実施形態で示したモータ駆動装置100は、直流量に基づいて三相同期モータ101の共振現象を補正できるため、三相同期モータ101の高速回転時に、コントローラの演算遅れの影響を回避できる。なお、直流量は、完全な直流量でなくてもよく、例えば、基本波周波数よりも十分低い交流成分であっても直流量と見做すことができ、この場合も同様の効果を奏する。さらに、三相同期モータ101の共振現象を補正するための補正電圧(ΔVu、ΔVv、ΔVw)は数式に基づいて安定化信号(Δαu、Δαv、Δαw)に変換される。そのため、パルス数が限定された出力電圧で断続的に動作する同期PWM制御においても、三相同期モータ101の共振現象を補正する信号を正確に出力電圧に重畳することができる。したがって、モータが高速回転する同期PWM制御であっても、モータの共振現象を抑制してモータを安定に制御することができる。
The
図5は、変形例に係る安定化信号生成部206Aの構成図である。
図3に示す第1の実施形態では電流と電流指令値の差分ΔIu、ΔIv、ΔIwを入力としてPI制御部303によって補正電圧ΔVu、ΔVv、ΔVwを演算していた。本変形例では、三相電流Iu、Iv、Iwを入力としてI制御部303Iによって補正電圧ΔVu、ΔVv、ΔVwを演算する。
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a stabilization
3, the differences ΔIu, ΔIv, ΔIw between the current and the current command value are input, and the correction voltages ΔVu, ΔVv, ΔVw are calculated by the
安定化信号生成部206Aは、U相安定化信号生成部302a1、V相安定化信号生成部302b1、W相安定化信号生成部302c1を備える。U相安定化信号生成部302aには、電流センサ107で検出されたU相電流Iu、電圧センサ108で検出された直流電圧VDCが入力される。V相安定化信号生成部302bには、電流センサ107で検出されたV相電流Iv、電圧センサ108で検出された直流電圧VDCが入力される。W相安定化信号生成部302cには、電流センサ107で検出されたW相電流Iw、電圧センサ108で検出された直流電圧VDCが入力される。
The stabilization
U相安定化信号生成部302a1は、I制御部303Iと、電圧/角度変換部308を備える。I制御部303Iは、積分制御ゲイン305と、積分器306を備え、積分制御を行い、補正電圧ΔVuを出力する。電圧/角度変換部308は、第1の実施形態で説明したと同様に、補正電圧ΔVuをU相安定化信号Δαuに変換する。すなわち、U相安定化信号生成部302a1は、検出されたU相電流Iuに含まれる直流成分を低減するようにフィードバック制御により補正電圧ΔVuを生成し、補正電圧ΔVuを安定化信号Δαuに変換する。
The U-phase stabilization signal generating unit 302a1 includes an I control unit 303I and a voltage/
V相安定化信号生成部302b1、W相安定化信号生成部302c1の構成は、U相安定化信号生成部302a1と同様の構成であり、検出された相電流に含まれる直流成分を低減するようにフィードバック制御により補正電圧を生成し、補正電圧を安定化信号に変換する。 The V-phase stabilization signal generating unit 302b1 and the W-phase stabilization signal generating unit 302c1 are configured similarly to the U-phase stabilization signal generating unit 302a1, and generate a correction voltage by feedback control to reduce the DC component contained in the detected phase current, and convert the correction voltage into a stabilization signal.
本変形例では、三相電流Iu、Iv、Iwを入力としてI制御部303Iによって補正電圧ΔVu、ΔVv、ΔVwを演算する。I制御部303Iを用いて、積分制御ゲイン305のカットオフ周波数を基本波周波数に対して十分小さくすれば、三相電流Iu、Iv、Iwに含まれる基本波成分はほぼゼロと見做すことができ、三相同期モータ101の共振現象によって生じるd軸電流あるいはq軸電流の脈動成分に相当する直流量が抽出できる。これにより、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
In this modified example, the three-phase currents Iu, Iv, and Iw are input and the I control unit 303I calculates the correction voltages ΔVu, ΔVv, and ΔVw. By using the I control unit 303I to set the cutoff frequency of the integral control gain 305 sufficiently small relative to the fundamental wave frequency, the fundamental wave components contained in the three-phase currents Iu, Iv, and Iw can be regarded as almost zero, and the DC amount corresponding to the pulsating component of the d-axis current or q-axis current caused by the resonance phenomenon of the three-phase
[第2の実施形態]
図6は、第2の実施形態に係る制御部105Bである。
本実施形態に係る制御部105Bは、図2の第1の実施形態で示した電圧振幅位相演算部202を電圧位相演算部500に置き換え、図2の第1の実施形態で示したPWMパルス生成部205をPWMパルス生成部501に置き換えている。その他の構成は第1の実施形態と同様であり、同様な構成については同一の符号を付してその説明を省略する。また、図1に示すモータ駆動装置100の構成図は、本実施形態でも同様である。
[Second embodiment]
FIG. 6 shows a
In the
電圧位相演算部500は、電流制御部201からのd軸電圧指令Vd*とq軸電圧指令Vq*に基づいて、電圧位相θVを式(2)により演算して、電圧位相θVをPWMパルス生成部501へ出力する。本実施形態においても同期PWM制御が行われ、電力変換回路102による出力電圧の1周期内のパルス数が1となるようにPWMパルス生成部501でスイッチング信号S1~S6が生成される。この場合、電力変換回路102が出力できる電圧の最大値をVmaxとすれば、第1の実施形態で示した電圧振幅指令Va*は常にVmaxとなる。そのため、本実施形態では、3相/dq変換部203からのd軸検出電流Idとq軸検出電流Iqそれぞれが、電流指令生成部200からのd軸電流指令Id*とq軸電流指令Iq*に追従するように電圧位相θVのみを制御する。
The voltage
PWMパルス生成部501は、電圧振幅位相演算部202からの電圧位相θVに応じて、電圧センサ108で検出された直流電圧VDCと、回転子位置センサ106で検出された回転子位置θdcに基づき、スイッチング信号S1~S6を出力する。PWMパルス生成部501には、安定化信号生成部206より、第1の実施形態で説明したようにU相安定化信号Δαu、V相安定化信号Δαv、W相安定化信号Δαwが入力されている。PWMパルス生成部501は、U相安定化信号Δαu、V相安定化信号Δαv、W相安定化信号Δαwを加味してスイッチング信号S1~S6を出力することにより、電力変換回路102より出力される出力電圧のパルス幅を補正する。
The PWM
図7(a)、図7(b)は、スイッチング信号S1~S6によって電力変換回路102より生成されるU相の出力電圧の波形を示す図である。横軸は位相(角度)、縦軸は電圧であり、出力電圧の1周期分を示す。
Figures 7(a) and 7(b) are diagrams showing the waveforms of the U-phase output voltage generated by the
図7(a)は、U相安定化信号Δαuをゼロとし、三相同期モータ101の共振現象を補正しない場合のU相の出力電圧の波形である。同図に示すように、三相同期モータ101の基本波周期内におけるパルス数は1である。また、出力電圧の電圧レベルの切替えが発生するタイミングを0°(もしくは360°)と180°に設定しており、すなわち、出力電圧の電圧レベルの切替えが発生するタイミングを出力電圧の基本波成分のゼロクロス近傍に設定している。本実施形態における出力電圧は、第1の実施形態において角度αをゼロに設定したものに相当する。すなわち、出力電圧の基本波振幅は一定であり、電圧位相θVのみが操作可能である。
Figure 7 (a) shows the waveform of the U-phase output voltage when the U-phase stabilization signal Δαu is set to zero and the resonance phenomenon of the three-phase
図7(b)は、U相安定化信号Δαuを反映させ、三相同期モータ101の共振現象を補正する場合のU相の出力電圧の波形である。ただし、U相安定化信号Δαuは正の直流量であるとしている。図7(b)に示すように、U相安定化信号Δαuに基づいてU相出力電圧のパルス幅を補正する。具体的には、0°から180°において正電圧が発生していた区間に+2Δαuを反映し、180°から360°において負電圧が発生していた区間に-2Δαuを反映する。
なお、0°から180°において正電圧が発生していた区間に-2Δαuを反映し、180°から360°において負電圧が発生していた区間に+2Δαuを反映してもよい。
Fig. 7(b) shows the waveform of the U-phase output voltage when the U-phase stabilization signal Δαu is reflected to correct the resonance phenomenon of the three-phase
Alternatively, −2Δαu may be reflected in the section where a positive voltage occurs from 0° to 180°, and +2Δαu may be reflected in the section where a negative voltage occurs from 180° to 360°.
V相出力電圧、W相出力電圧についても、以上説明したU相出力電圧と同様に、V相安定化信号Δαv、W相安定化信号Δαwに基づいてV相出力電圧、W相出力電圧のパルス幅を補正し、各相間における位相差が120°となるように制御した上で三相同期モータ101に印加する。
As with the U-phase output voltage described above, the pulse widths of the V-phase output voltage and the W-phase output voltage are corrected based on the V-phase stabilization signal Δαv and the W-phase stabilization signal Δαw, and the phase difference between the phases is controlled to be 120° before being applied to the three-phase
以上をまとめると、PWMパルス生成部501は、出力電圧の基本波成分のゼロクロス近傍で電圧レベルを切替える場合に、基本波成分が正となる区間において、電圧レベルが正電圧となる区間に安定化信号(Δαu、Δαv、Δαw)に応じて出力電圧のパルス幅を加算もしくは減算し、基本波成分が負となる区間において、電圧レベルが負電圧となる区間に安定化信号(Δαu、Δαv、Δαw)に応じて出力電圧のパルス幅を減算あるいは加算してパルス幅を補正する。
In summary, when the PWM
本実施形態で示したモータ駆動装置100は、同期PWM制御が行われ、電力変換回路102による出力電圧の1周期内のパルス数が1となる場合であっても、第1の実施形態と同様の効果を奏する。すなわち、モータ駆動装置100は、直流量に基づいて三相同期モータ101の共振現象を補正できるため、三相同期モータ101の高速回転時に、コントローラの演算遅れの影響を回避できる。そして、パルス数が限定された出力電圧で断続的に動作する同期PWM制御においても、三相同期モータ101の共振現象を補正する信号を正確に出力電圧に重畳することができる。したがって、モータが高速回転する同期PWM制御であっても、モータの共振現象を抑制してモータを安定に制御することができる。
The
[第3の実施形態]
図8は、第3の実施形態に係る安定化信号生成部206Bの構成図である。
本実施形態に係る安定化信号生成部206Bは、図3の第1の実施形態で示したU相安定化信号生成部302a内のPI制御部303を外乱補償制御部700に置き換えている。その他の構成は第1の実施形態と同様であり、同様な構成については同一の符号を付してその説明を省略する。また、図1に示すモータ駆動装置100の構成図は、本実施形態でも同様である。
[Third embodiment]
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of a stabilization
In the
図8に示す安定化信号生成部206Bは、図3の第1の実施形態で示した安定化信号生成部206と同様に、減算器300a、減算器300b、dq/3相変換部301を備えるとともに、U相安定化信号生成部302a2、V相安定化信号生成部302b2、W相安定化信号生成部302c2を備える。図8では、安定化信号生成部206Bは、減算器300a、減算器300b、dq/3相変換部301の図示を省略している。
The stabilization
図8に示すように、U相安定化信号生成部302a2は、外乱補償制御部700と、電圧/角度変換部308を備える。
As shown in FIG. 8, the U-phase stabilization signal generating unit 302a2 includes a disturbance
外乱補償制御部700は、比例制御ゲイン701、微分制御ゲイン702、擬似微分制御器703、加算器704、前回値保持器705、加算器706を備えている。外乱補償制御部700は、U相電流偏差ΔIuから比例制御ゲイン701を介して得られる値と、U相電流偏差ΔIuから微分制御ゲイン702と擬似微分制御器703を介して得られる値が、加算器704で加算される。その後、加算器706において、加算器704からの出力値と、前回値保持器705からの出力値が加算され、補正電圧ΔVuが生成される。補正電圧ΔVuは電圧/角度変換部308に入力されるとともに、前回値保持器705にも入力され、次回の演算までその値が保持される。
The disturbance
擬似微分制御器703は、次式(15)の伝達関数に従って演算を行う。
GD(s)=s/(1+τ・s)・・・(15)
時定数τは、擬似微分制御器703の演算結果に含まれる高周波ノイズが除去されるように設定される。また外乱補償制御部700において、比例制御ゲイン701は三相同期モータ101の巻線抵抗値、微分制御ゲインは三相同期モータ101のインダクタンス値を設定するとよい。すなわち、これら比例制御と微分制御(擬似微分)が三相同期モータ101の逆モデル(シミュレーションモデル)を形成するように設定するとよい。
The pseudo differential controller 703 performs calculations in accordance with the transfer function of the following equation (15).
GD(s)=s/(1+τ・s)...(15)
The time constant τ is set so as to remove high-frequency noise contained in the calculation result of the pseudo differential controller 703. In the disturbance
外乱補償制御部700からの補正電圧ΔVuは、電圧/角度変換部308に入力され、U相安定化信号Δαuが生成される。また、V相安定化信号生成部302b2と、W相安定化信号生成部302c2の構成は、U相安定化信号生成部302a2と同一の構成である。
The correction voltage ΔVu from the disturbance
本実施形態に係るモータ駆動装置100は、第1の実施形態で述べたと同様の効果が得られる。さらに、本実施形態によれば、各相の安定化信号(Δαu、Δαv、Δαw)を第1の実施形態のPI制御部303に代わり、三相同期モータ101の逆モデル相当の制御器(外乱補償制御部700)を用いて生成されるため、制御パラメータ(比例制御ゲイン701と微分制御ゲイン702)の設定値を三相同期モータ101のパラメータに応じて容易に設計することができる。
The
また本実施形態に対しては、第1の実施形態で示したPWMパルス生成部205と第2の実施形態で示したPWMパルス生成部501のいずれであっても適用することができる。すなわち、同期PWM制御が行われ、電力変換回路102による出力電圧の1周期内のパルス数が3あるいは1となる場合であっても、本実施形態を適用することができる。
Furthermore, this embodiment can be applied to either the PWM
[第4の実施形態]
図9は、第4の実施形態に係る電動車両800の構成図である。
電動車両800は、第1の実施形態、第2の実施形態、第3の実施形態で説明したモータ駆動装置100の何れかと三相同期モータ101を搭載した電動車両である。
[Fourth embodiment]
FIG. 9 is a configuration diagram of an
The
図9に示すように、電動車両800は、車体に一対の車軸801a、801bが軸支されている。一方の車軸801aの両端には車輪802aと車輪802bが固定され、他方の車軸801bの両端には車輪802cと車輪802dが固定されている。一方の車軸801aには三相同期モータ101が連結されており、三相同期モータ101の回転動力は車軸801aを介して車輪802aと車輪802bに伝達される。モータ駆動装置100は、電動車両内の図示省略した上位の制御装置よりトルク指令Tmを受け、三相同期モータ101を駆動する。
As shown in FIG. 9, an
電動車両800のモータ駆動装置100では、同期PWM制御が行われ、電力変換回路102による出力電圧の1周期内のパルス数が3あるいは1となるように制御を行い、三相同期モータ101を駆動する。このとき、安定化信号生成部206からの安定化信号(Δαu、Δαv、Δαw)にもとづき電力変換回路102より出力される出力電圧のパルス幅を補正することで三相同期モータ101の共振現象を抑制した三相同期モータ101の安定制御を実現する。三相同期モータ101の共振現象を回避することは、d軸電流Idとq軸電流Iqに含まれる脈動成分を抑制することになり、電動車両800の静粛性向上、運転効率の向上につながる。
In the
本実施形態はモータ駆動装置100を電動車両に適用する例を説明したが、鉄道等にモータ駆動装置100を適用しても同様の効果が得られる。
This embodiment describes an example in which the
第1の実施形態から第3の実施の形態では、モータ駆動装置100についてその構成図を参照して説明した。これらの構成図のうち、電力変換回路102を除く構成の一部または全部は、プロセッサ(例えばCPU、GPU)とプロセッサによって実行されるプログラムとにより実現してもよい。この場合、プログラムは、プロセッサ(によって実行されることで、定められた処理を、適宜に記憶資源(例えばメモリ)および/またはインターフェースデバイス(例えば通信ポート)等を用いながら行うため、処理の主体がプロセッサとされてもよい。同様に、プログラムを実行して行う処理の主体が、プロセッサを有するコントローラ、装置、システム、計算機、ノードであってもよい。プログラムを実行して行う処理の主体は、演算部であればよく、特定の処理を行う専用回路(例えばFPGAやASIC)を含んでいてもよい。
In the first to third embodiments, the
プログラムは、プログラムソースから計算機のような装置にインストールされてもよい。プログラムソースは、例えば、プログラム配布サーバまたは計算機が読み取り可能な記憶メディアであってもよい。プログラムソースがプログラム配布サーバの場合、プログラム配布サーバはプロセッサと配布対象のプログラムを記憶する記憶資源を含み、プログラム配布サーバのプロセッサが配布対象のプログラムを他の計算機に配布してもよい。また、以下の説明において、2以上のプログラムが1つのプログラムとして実現されてもよいし、1つのプログラムが2以上のプログラムとして実現されてもよい。 The program may be installed in a device such as a computer from a program source. The program source may be, for example, a program distribution server or a computer-readable storage medium. When the program source is a program distribution server, the program distribution server may include a processor and a storage resource that stores the program to be distributed, and the processor of the program distribution server may distribute the program to be distributed to other computers. Also, in the following description, two or more programs may be realized as one program, and one program may be realized as two or more programs.
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上述の実施形態と複数の変形例を組み合わせた構成としてもよい。例えば、上述の実施形態は本開示の技術を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。例えば、PI制御部303に微分制御を付加したり、あるいは外乱補償制御部700に積分制御を付加する構成としてもよい。また、第1から第4の実施形態では、電力変換回路102による出力電圧の1周期内のパルス数が3あるいは1となる場合について説明したが、他のパルス数であっても同様の制御を行うことは可能である。要するに、安定化信号(Δαu、Δαv、Δαw)にもとづき、電力変換回路が脈動成分を直流量として含む出力電圧を発生させるように制御することで、同様の効果を得ることができる。
(電力変換回路が直流成分を含む出力電圧を発生させるように制御することで、同様の効果を得ることができる。)
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and other forms that are conceivable within the scope of the technical concept of the present invention are also included in the scope of the present invention as long as they do not impair the features of the present invention. In addition, a configuration may be made by combining the above-mentioned embodiment with a plurality of modified examples. For example, the above-mentioned embodiment has been described in detail to clearly explain the technology of the present disclosure, and is not necessarily limited to those having all of the described configurations. In addition, it is also possible to add, delete, or replace other configurations with respect to a part of the configuration of each embodiment. For example, a configuration may be made in which differential control is added to the
(The same effect can be achieved by controlling the power conversion circuit to generate an output voltage that includes a DC component.)
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)モータ駆動装置100は、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路102を備え、電力変換回路102より出力される出力電圧のパルス幅を制御することにより三相同期モータ101を駆動する。モータ駆動装置100は、電力変換回路102のスイッチング素子を動作させるスイッチング信号を生成するPWMパルス生成部205、501と、三相同期モータ101に流れる相電流の情報に基づいて、相電流に含まれる直流成分を低減する安定化信号を生成する安定化信号生成部302a、302a1、302a2、302b、302b1、302b2、302c、302c1、302c2と、を備え、PWMパルス生成部205、501は、安定化信号に基づいてスイッチング信号を生成してパルス幅を補正する。これにより、モータが高速回転する同期PWM制御であっても、モータの共振現象を抑制してモータを安定に制御することができる。
According to the embodiment described above, the following advantageous effects can be obtained.
(1) The
100・・・モータ駆動装置、101・・・三相同期モータ(モータ)、102・・・電力変換回路、103・・・直流電源、104・・・平滑コンデンサ、105・・・制御部、106・・・回転子位置センサ、107・・・電流センサ、108・・・電圧センサ、200・・・電流指令生成部、201・・・電流制御部、202・・・電圧振幅位相演算部、203・・・3相/dq変換部、204・・・回転速度演算部、205、501・・・PWMパルス生成部、206・・・安定化信号生成部、300a、300b・・・減算器、301・・・dq/3相変換部、302a、302a1、302a2・・・U相安定化信号生成部、302b、302b1、302b2・・・V相安定化信号生成部、302c、302c1、302c2・・・W相安定化信号生成部、304・・・比例制御ゲイン、305・・・積分制御ゲイン、306・・・積分器、307・・・加算器、308・・・電圧/角度変換部、700・・・外乱補償制御部、701・・・比例制御ゲイン、702・・・微分制御ゲイン、703・・・擬似微分制御器、704、706・・・加算器、705・・・前回値保持器、800・・・電動車両、801a、801b・・・車軸、802a、802b、802c、802d・・・車輪。 100: motor drive device, 101: three-phase synchronous motor (motor), 102: power conversion circuit, 103: DC power supply, 104: smoothing capacitor, 105: control unit, 106: rotor position sensor, 107: current sensor, 108: voltage sensor, 200: current command generation unit, 201: current control unit, 202: voltage amplitude and phase calculation unit, 203: three-phase/dq conversion unit, 204: rotational speed calculation unit, 205, 501: PWM pulse generation unit, 206: stabilization signal generation unit, 300a, 300b: subtractor, 301: dq/three-phase conversion unit, 302a, 302a1, 302a 2: U-phase stabilization signal generator, 302b, 302b1, 302b2: V-phase stabilization signal generator, 302c, 302c1, 302c2: W-phase stabilization signal generator, 304: Proportional control gain, 305: Integral control gain, 306: Integrator, 307: Adder, 308: Voltage/angle converter, 700: Disturbance compensation controller, 701: Proportional control gain, 702: Differential control gain, 703: Pseudo differential controller, 704, 706: Adder, 705: Previous value holder, 800: Electric vehicle, 801a, 801b: Axles, 802a, 802b, 802c, 802d: Wheels.
Claims (13)
前記電力変換回路のスイッチング素子を動作させるスイッチング信号を生成するPWMパルス生成部と、
前記モータに流れる相電流の情報に基づいて、前記相電流に含まれる直流成分を低減する安定化信号を生成する安定化信号生成部と、を備え、
前記PWMパルス生成部は、前記安定化信号に基づいて前記スイッチング信号を生成して前記パルス幅を補正するモータ駆動装置。 1. A motor drive device comprising a power conversion circuit that converts DC power into AC power, and drives a motor by controlling a pulse width of an output voltage output from the power conversion circuit,
a PWM pulse generating unit that generates a switching signal for operating a switching element of the power conversion circuit;
a stabilization signal generating unit that generates a stabilization signal for reducing a DC component included in a phase current based on information of the phase current flowing through the motor,
The motor drive device, wherein the PWM pulse generating unit generates the switching signal based on the stabilization signal and corrects the pulse width.
前記安定化信号生成部は、フィードバック制御部を含み、
前記フィードバック制御部のフィードバック制御により前記相電流に含まれる直流成分を低減するように前記安定化信号を生成するモータ駆動装置。 2. The motor drive device according to claim 1,
The stabilization signal generator includes a feedback control unit,
A motor drive device that generates the stabilization signal so as to reduce a DC component contained in the phase current by feedback control of the feedback control unit.
前記安定化信号生成部は、前記モータへのトルク指令に基づく電流指令と前記相電流の検出電流との差分である電流偏差を求め、前記電流偏差がゼロに収束するように前記フィードバック制御部により補正電圧を生成し、前記補正電圧を前記安定化信号に変換するモータ駆動装置。 3. The motor drive device according to claim 2,
The stabilization signal generation unit calculates a current deviation, which is the difference between a current command based on a torque command to the motor and a detected current of the phase current, generates a correction voltage using the feedback control unit so that the current deviation converges to zero, and converts the correction voltage into the stabilization signal.
前記フィードバック制御部は、比例積分制御によるフィードバック制御を行うモータ駆動装置。 4. The motor drive device according to claim 3,
The feedback control unit is a motor drive device that performs feedback control using proportional-integral control.
前記フィードバック制御部は、擬似微分制御を含む制御によるフィードバック制御を行うモータ駆動装置。 4. The motor drive device according to claim 3,
The feedback control unit is a motor drive device that performs feedback control using control including pseudo differential control.
前記安定化信号生成部は、前記相電流の検出電流に含まれる直流成分を低減するように前記フィードバック制御部により補正電圧を生成し、前記補正電圧を前記安定化信号に変換するモータ駆動装置。 3. The motor drive device according to claim 2,
The motor drive device, wherein the stabilization signal generation unit generates a correction voltage using the feedback control unit so as to reduce a DC component contained in the detected current of the phase current, and converts the correction voltage into the stabilization signal.
前記フィードバック制御部は、積分制御によるフィードバック制御を行うモータ駆動装置。 7. The motor drive device according to claim 6,
The feedback control unit is a motor drive device that performs feedback control using integral control.
前記安定化信号生成部は、電圧角度変換部を備え、前記電圧角度変換部は、前記補正電圧を下記の式(3)(4)(5)に基づいて前記安定化信号に変換するモータ駆動装置。
Δαu=(π/2)・(-ΔVu/VDC)・・・(3)
Δαv=(π/2)・(-ΔVv/VDC)・・・(4)
Δαw=(π/2)・(-ΔVw/VDC)・・・(5)
ただし、ΔVuはU相補正電圧、ΔVvはV相補正電圧、ΔVwはW相補正電圧、ΔαuはU相安定化信号、ΔαvはV相安定化信号、ΔαwはW相安定化信号、VDCは前記電力変換回路へ供給される直流電圧をそれぞれ表す。 In the motor drive device according to any one of claims 3 to 6,
A motor drive device, wherein the stabilization signal generation unit includes a voltage angle conversion unit that converts the correction voltage into the stabilization signal based on the following equations (3), (4), and (5).
Δαu=(π/2)・(-ΔVu/VDC)...(3)
Δαv=(π/2)・(-ΔVv/VDC)...(4)
Δαw=(π/2)・(-ΔVw/VDC)...(5)
Here, ΔVu represents the U-phase correction voltage, ΔVv represents the V-phase correction voltage, ΔVw represents the W-phase correction voltage, Δαu represents the U-phase stabilization signal, Δαv represents the V-phase stabilization signal, Δαw represents the W-phase stabilization signal, and VDC represents the DC voltage supplied to the power conversion circuit.
前記PWMパルス生成部は、前記出力電圧の1周期内におけるパルス数が3となるように前記スイッチング信号を生成するモータ駆動装置。 The motor drive device according to any one of claims 1 to 7,
The motor drive device, wherein the PWM pulse generating unit generates the switching signal so that the number of pulses within one period of the output voltage is 3.
前記PWMパルス生成部は、前記出力電圧の基本波成分のゼロクロス近傍で電圧レベルを切替える場合に、前記基本波成分が正となる区間において、前記電圧レベルが負電圧となる区間に前記安定化信号に応じて前記出力電圧の前記パルス幅を減算もしくは加算し、前記基本波成分が負となる区間において、前記電圧レベルが正電圧となる区間に前記安定化信号に応じて前記出力電圧の前記パルス幅を加算もしくは減算して前記パルス幅を補正するモータ駆動装置。 10. The motor drive device according to claim 9,
The motor drive device, when switching the voltage level near the zero crossing of the fundamental wave component of the output voltage, the PWM pulse generating unit subtracts or adds to the pulse width of the output voltage in response to the stabilization signal in a section where the fundamental wave component is positive and the voltage level is negative voltage, and adds or subtracts the pulse width of the output voltage in response to the stabilization signal in a section where the fundamental wave component is negative and the voltage level is positive voltage, to correct the pulse width.
前記PWMパルス生成部は、前記出力電圧の1周期内におけるパルス数が1となるように前記スイッチング信号を生成するモータ駆動装置。 The motor drive device according to any one of claims 1 to 7,
The motor drive device, wherein the PWM pulse generating unit generates the switching signal so that the number of pulses within one period of the output voltage is 1.
前記PWMパルス生成部は、前記出力電圧の基本波成分のゼロクロス近傍で電圧レベルを切替える場合に、前記基本波成分が正となる区間において、前記電圧レベルが正電圧となる区間に前記安定化信号に応じて前記出力電圧の前記パルス幅を加算もしくは減算し、
前記基本波成分が負となる区間において、前記電圧レベルが負電圧となる区間に前記安定化信号に応じて前記出力電圧の前記パルス幅を減算あるいは加算して前記パルス幅を補正するモータ駆動装置。 12. The motor drive device according to claim 11,
when switching a voltage level near a zero crossing of a fundamental wave component of the output voltage, the PWM pulse generating unit adds or subtracts the pulse width of the output voltage in a section where the fundamental wave component is positive and the voltage level is a positive voltage in response to the stabilization signal;
A motor drive device that corrects the pulse width by subtracting or adding to the pulse width of the output voltage in accordance with the stabilization signal in a section where the fundamental wave component is negative and the voltage level is a negative voltage.
前記モータ駆動装置によって駆動される前記モータと、
前記モータに連結された車軸と、
前記車軸に固定される車輪と、を備える電動車両。 A motor drive device according to any one of claims 1 to 7,
The motor driven by the motor drive device;
an axle coupled to the motor;
and a wheel fixed to the axle.
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