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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 Patent Document 1, the pulsating component is extracted from the detected value of the d-axis current or q-axis current, and the phase information used in the control is corrected based on the result, thereby taking measures against the resonance phenomenon.

特開2010-172060号公報JP 2010-172060 A

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 Patent Document 1 suppresses the motor resonance phenomenon based on the pulsating component of the d-axis current or q-axis current, i.e., the signal that is an AC quantity. Therefore, under conditions where the motor rotates at high speed, the calculation delay of the controller becomes significant and the resonance phenomenon cannot be suppressed. In addition, the continuous correction amount generated by the device described in Patent Document 1 is not accurately reflected in synchronous PWM control that operates intermittently with a voltage with a limited number of pulses, and the resonance phenomenon cannot be suppressed.

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.

モータ駆動装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a motor drive device. 第1の実施形態に係る制御部の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a control unit according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る安定化信号生成部の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a stabilization signal generating unit according to the first embodiment. (a)~(e)第1の実施形態に係るスイッチング信号によって電力変換回路より生成されるU相の出力電圧の波形を示す図である。5A to 5E are diagrams illustrating waveforms of U-phase output voltages generated by the power conversion circuit in response to switching signals according to the first embodiment. 変形例に係る安定化信号生成部の構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram of a stabilization signal generating unit according to a modified example. 第2の実施形態に係る制御部の構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of a control unit according to a second embodiment. (a)(b)第2の実施形態に係るスイッチング信号によって電力変換回路より生成されるU相の出力電圧の波形を示す図である。13A and 13B are diagrams illustrating a waveform of a U-phase output voltage generated by a power conversion circuit in response to a switching signal according to a second embodiment. 第3の実施形態に係る安定化信号生成部の構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram of a stabilization signal generating unit according to a third embodiment. 第4の実施形態に係る電動車両の構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram of an electric vehicle according to a fourth embodiment.

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 motor driving device 100.
The motor drive device 100 uses synchronous PWM control to drive a three-phase synchronous motor 101. The three-phase synchronous motor 101 is, for example, a three-phase permanent magnet synchronous motor, and has a U-phase winding, a V-phase winding, and a W-phase winding.

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 motor drive device 100 includes a power conversion circuit 102, a DC power supply 103, a smoothing capacitor 104, and a control unit 105.

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 power supply 103 supplies DC power to the power conversion circuit 102. The DC power supply 103 is, for example, a lithium ion secondary battery. The smoothing capacitor 104 smoothes the DC voltage VDC supplied to the power conversion circuit 102. The voltage sensor 108 is connected in parallel to the DC power supply 103, and the value of the DC voltage VDC detected by the voltage sensor 108 is input to the control unit 105.

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 power conversion circuit 102 comprises semiconductor switching elements SW1 to SW6 that constitute upper and lower arms for three phases. The semiconductor switching elements SW1 to SW6 may be IGBTs, MOSFETs, or other power semiconductor elements. In the power conversion circuit 102, the semiconductor switching elements SW1 to SW6 are operated according to switching signals S1 to S6 described below, and the power conversion circuit 102 converts DC power supplied from the DC power source 103 into AC power to drive the three-phase synchronous motor 101. In this embodiment, synchronous PWM control is performed, and the switching signals S1 to S6 are generated so that the number of pulses within one period of the output voltage from the power conversion circuit 102 is three.

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 current sensor 107 is provided between the three-phase synchronous motor 101 and the power conversion circuit 102 to detect the current of each phase, and the values of the U-phase current Iu, V-phase current Iv, and W-phase current Iw detected by the current sensor 107 are input to the control unit 105.

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 synchronous motor 101 is provided with a rotor position sensor 106 that detects the rotor position, and the value of the rotor position θdc detected by the rotor position sensor 106 is input to the control unit 105. The rotor position sensor 106 is, for example, a resolver.

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 control unit 105 from a higher-level control device (not shown). The control unit 105 generates switching signals S1 to S6 by vector control based on the torque command Tm, the U-phase current Iu, the V-phase current Iv, and the W-phase current Iw detected by the current sensor 107, the DC voltage VDC detected by the voltage sensor 108, and the rotor position θdc detected by the rotor position sensor 106. The generated switching signals S1 to S6 drive the semiconductor switching elements SW1 to SW6 of the power conversion circuit 102.

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 control unit 105.
The control unit 105 includes a current command generating unit 200 , a current control unit 201 , a voltage amplitude and phase calculation unit 202 , a three-phase/dq conversion unit 203 , a rotation speed calculation unit 204 , a PWM pulse generating unit 205 , and a stabilization signal generating unit 206 .

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 command generating unit 200 generates a d-axis current command Id* and a q-axis current command Iq* that realize maximum torque/current control and field-weakening control based on the torque command Tm. Here, maximum torque/current control is control that maximizes the motor torque for the same current. Field-weakening control is control that prevents the motor terminal voltage, which increases with the rotation speed of the three-phase synchronous motor 101, from exceeding the maximum output voltage of the power conversion circuit 102.

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/dq converter 203 converts the U-phase current Iu, V-phase current Iv, and W-phase current Iw detected by the current sensor 107 into a d-axis detected current Id and a q-axis detected current Iq based on the rotor position θdc detected by the rotor position sensor 106.
The rotation speed calculation unit 204 calculates the rotation angular speed ω based on the rotor position θdc detected by the rotor position sensor 106 .

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 current control unit 201 generates a d-axis voltage command Vd* and a q-axis voltage command Vq* based on the d-axis current command Id* and the q-axis current command Iq* from the current command generation unit 200, the d-axis detected current Id and the q-axis detected current Iq from the three-phase/dq conversion unit 203, and the rotational angular velocity ω from the rotational velocity calculation unit 204. The current control unit 201 controls the d-axis current and the q-axis current of the three-phase synchronous motor 101 so that they follow the d-axis current command Id* and the q-axis current command Iq*, respectively.

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 phase calculation unit 202 calculates a voltage amplitude command Va* and a voltage phase θV based on the d-axis voltage command Vd* and the q-axis voltage command Vq* from the current control unit 201 using the following equations (1) and (2).
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 pulse generating unit 205 outputs switching signals S1 to S6 based on the DC voltage VDC detected by the voltage sensor 108 and the rotor position θdc detected by the rotor position sensor 106 in response to the voltage amplitude command Va* and voltage phase θV from the voltage amplitude phase calculation unit 202. Here, the PWM pulse generating unit 205 receives the U-phase stabilization signal Δαu, V-phase stabilization signal Δαv, and W-phase stabilization signal Δαw, which will be described in detail later, from the stabilization signal generating unit 206. The PWM pulse generating unit 205 corrects the pulse width of the output voltage output from the power conversion circuit 102 by outputting the switching signals S1 to S6 taking into account the U-phase stabilization signal Δαu, V-phase stabilization signal Δαv, and W-phase stabilization signal Δαw.

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 signal generating unit 206 outputs a U-phase stabilization signal Δαu, a V-phase stabilization signal Δαv, and a W-phase stabilization signal Δαw, which will be described in detail later, based on the d-axis current command Id* and the q-axis current command Iq* from the current command generating unit 200, the d-axis detected current Id and the q-axis detected current Iq from the three-phase/dq conversion unit 203, the rotor position θdc detected by the rotor position sensor 106, and the DC voltage VDC detected by the voltage sensor 108.

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 stabilization signal generator 206. As shown in FIG.
The stabilization signal generator 206 includes a subtractor 300a, a subtractor 300b, a dq/three-phase converter 301, a U-phase stabilization signal generator 302a, a V-phase stabilization signal generator 302b, and a W-phase stabilization signal generator 302c.

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 subtractor 300a calculates the difference between the d-axis detection current Id from the three-phase/dq conversion unit 203 and the d-axis current command Id* from the current command generation unit 200, and outputs the d-axis current deviation ΔId. This calculation is performed to extract the pulsating component contained in the d-axis detection current Id.

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 conversion unit 203 and the q-axis current command Iq* from the current command generation unit 200, and outputs the q-axis current deviation ΔIq. This calculation is performed to extract the pulsating component contained in the q-axis detected current Iq.

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-phase conversion unit 301 converts the d-axis current deviation ΔId from the subtractor 300a and the q-axis current deviation ΔIq from the subtractor 300b into a U-phase current deviation ΔIu, a V-phase current deviation ΔIv, and a W-phase current deviation ΔIw based on the rotor position θdc detected by the rotor position sensor 106.

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 signal generating unit 302a includes a PI control unit 303 and a voltage/angle conversion unit 308. The PI control unit 303 includes a proportional control gain 304, an integral control gain 305, an integrator 306, and an adder 307. The PI control unit 303 performs proportional-integral control based on the input U-phase current deviation ΔIu, and outputs a correction voltage ΔVu. The voltage/angle conversion unit 308, which will be described in detail later, converts the correction voltage ΔVu into a U-phase stabilization signal Δαu.

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 signal generating unit 302a generates a correction voltage ΔVu using the PI control unit 303 so that the U-phase current deviation ΔIu from the dq/three-phase conversion unit 301 converges to zero, and converts the correction voltage ΔVu into a U-phase stabilization signal Δαu.

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 signal generating unit 302b and the W-phase stabilization signal generating unit 302c have the same configuration as the U-phase stabilization signal generating unit 302a, and generate correction voltages by the PI control unit 303 so that the current deviation of each phase converges to zero, and convert the correction voltages into stabilization signals for each phase.

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 synchronous motor 101, the fluctuation period of the pulsating component corresponds to the fundamental frequency of the three-phase synchronous motor 101. Then, when the d-axis current deviation ΔId and the q-axis current deviation ΔIq are converted by the dq/three-phase conversion unit 301 into the U-phase current deviation ΔIu, the V-phase current deviation ΔIv, and the W-phase current deviation ΔIw, the pulsating component contained in the d-axis current deviation ΔId or the q-axis current deviation ΔIq is converted into the DC component of each phase current. In other words, the pulsating component of the d-axis current or the q-axis current generated by the resonance phenomenon of the three-phase synchronous motor 101 corresponds to the DC component in the U-phase current, the V-phase current, and the W-phase current. Therefore, the U-phase correction voltage ΔVu generated by the PI control unit 303 is expressed as a DC amount.

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/angle converter 308 performs a calculation on the U-phase correction voltage ΔVu based on the DC voltage VDC detected by the voltage sensor 108, as shown in the following equation (3), and converts it into a U-phase stabilization signal Δαu corresponding to an angle.
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 signal generating unit 302b generates a V-phase correction voltage ΔVu from the V-phase current deviation ΔIv by PI control, and further converts the V-phase correction voltage ΔVu into a V-phase stabilization signal Δαv corresponding to the angle according to the following equation (4).
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 signal generating unit 302c generates a W-phase correction voltage ΔVw from the W-phase current deviation ΔIw by PI control, and further converts the W-phase correction voltage ΔVw into a W-phase stabilization signal Δαw corresponding to the angle according to the following equation (5).
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 signal generating unit 302a, the V-phase correction voltage ΔVv and the V-phase stabilization signal Δαv generated in the V-phase stabilization signal generating unit 302b are DC amounts. Similarly, the W-phase correction voltage ΔVw and the W-phase stabilization signal Δαw generated in the W-phase stabilization signal generating unit 302c are DC amounts.

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 signal generating unit 302a, the V-phase stabilization signal generating unit 302b, and the W-phase stabilization signal generating unit 302c include feedback control units such as the PI control unit 303, and generate stabilization signals (Δαu, Δαv, Δαw) to reduce the DC components contained in the phase currents.

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 signal generation unit 206 are input to the PWM pulse generation unit 205. In this embodiment, synchronous PWM control is performed, and switching signals S1 to S6 are generated so that the number of pulses within one period of the output voltage from the power conversion circuit 102 is 3. Then, the resonance phenomenon of the three-phase synchronous motor 101 is suppressed by correcting the pulse width of the output voltage based on the U-phase stabilization signal Δαu, V-phase stabilization signal Δαv, and W-phase stabilization signal Δαw.

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 power conversion circuit 102 using switching signals S1 to S6. The horizontal axis is the phase (angle) and the vertical axis is the voltage, showing one period of the output voltage.

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 synchronous motor 101 is not corrected. As shown in the figure, the number of pulses in one period of the output voltage of the three-phase synchronous motor 101 is three. The timing at which the voltage level of the output voltage is switched is set to 0° (or 360°) and near 180°, that is, the timing at which the voltage level of the output voltage is switched is set to near the zero crossing of the fundamental wave component of the output voltage. The pulse width of the output voltage is controlled as an angle α. The angle α is controlled so that the voltage amplitude command Va* from the voltage amplitude phase calculation unit 202 and the fundamental wave amplitude of the U-phase output voltage match. Specifically, the angle α is calculated using the following equations (6) and (7).
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 synchronous motor 101. Note that the U-phase stabilization signal Δαu is a positive DC amount. The U-phase stabilization signal Δαu is reflected in the section αPu where a negative voltage occurs from 0° to 180° according to the following 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 the following equation (9).
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 synchronous motor 101.

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 pulse generating unit 205 switches the voltage level near the zero crossing of the fundamental wave component of the output voltage, in the section where the fundamental wave component is positive and the voltage level is negative, it subtracts or adds the pulse width of the output voltage according to the stabilization signal (Δαu, Δαv, Δαw), and in the section where the fundamental wave component is negative and the voltage level is positive, it corrects the pulse width by adding or subtracting the pulse width of the output voltage according to the stabilization signal (Δαu, Δαv, Δαw).

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 synchronous motor 101 can be corrected.

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 synchronous motor 101 is not corrected. The pulse width of the output voltage is controlled as an angle α.

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 motor drive device 100 shown in this embodiment can correct the resonance phenomenon of the three-phase synchronous motor 101 based on the DC amount, so that the effect of the calculation delay of the controller can be avoided when the three-phase synchronous motor 101 rotates at high speed. The DC amount does not have to be a completely DC amount. For example, even if the AC component is sufficiently lower than the fundamental wave frequency, it can be regarded as a DC amount, and in this case, the same effect can be achieved. Furthermore, the correction voltage (ΔVu, ΔVv, ΔVw) for correcting the resonance phenomenon of the three-phase synchronous motor 101 is converted into a stabilization signal (Δαu, Δαv, Δαw) based on a formula. Therefore, even in synchronous PWM control that operates intermittently with an output voltage with a limited number of pulses, the signal for correcting the resonance phenomenon of the three-phase synchronous motor 101 can be accurately superimposed on the output voltage. Therefore, even in synchronous PWM control in which the motor rotates at high speed, the resonance phenomenon of the motor can be suppressed and the motor can be stably controlled.

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 signal generating unit 206A according to a modified example.
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 PI control unit 303. In this modification, the three-phase currents Iu, Iv, Iw are input, and the correction voltages ΔVu, ΔVv, ΔVw are calculated by the I control unit 303I.

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 signal generating unit 206A includes a U-phase stabilization signal generating unit 302a1, a V-phase stabilization signal generating unit 302b1, and a W-phase stabilization signal generating unit 302c1. The U-phase stabilization signal generating unit 302a receives the U-phase current Iu detected by the current sensor 107 and the DC voltage VDC detected by the voltage sensor 108. The V-phase stabilization signal generating unit 302b receives the V-phase current Iv detected by the current sensor 107 and the DC voltage VDC detected by the voltage sensor 108. The W-phase stabilization signal generating unit 302c receives the W-phase current Iw detected by the current sensor 107 and the DC voltage VDC detected by the voltage sensor 108.

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/angle conversion unit 308. The I control unit 303I includes an integral control gain 305 and an integrator 306, performs integral control, and outputs a correction voltage ΔVu. The voltage/angle conversion unit 308 converts the correction voltage ΔVu into a U-phase stabilization signal Δαu, as described in the first embodiment. That is, the U-phase stabilization signal generating unit 302a1 generates a correction voltage ΔVu by feedback control so as to reduce the DC component contained in the detected U-phase current Iu, and converts the correction voltage ΔVu into a stabilization signal Δαu.

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 synchronous motor 101 can be extracted. This provides the same effect as the first embodiment.

[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 control unit 105B according to the second embodiment.
In the control unit 105B according to this embodiment, the voltage amplitude and phase calculation unit 202 shown in the first embodiment in Fig. 2 is replaced with a voltage phase calculation unit 500, and the PWM pulse generation unit 205 shown in the first embodiment in Fig. 2 is replaced with a PWM pulse generation unit 501. The other configurations are the same as those in the first embodiment, and the same configurations are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. The configuration diagram of the motor drive device 100 shown in Fig. 1 is also the same in this embodiment.

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 phase calculation unit 500 calculates the voltage phase θV using equation (2) based on the d-axis voltage command Vd* and the q-axis voltage command Vq* from the current control unit 201, and outputs the voltage phase θV to the PWM pulse generation unit 501. In this embodiment, synchronous PWM control is also performed, and the PWM pulse generation unit 501 generates switching signals S1 to S6 so that the number of pulses in one period of the output voltage from the power conversion circuit 102 is 1. In this case, if the maximum value of the voltage that the power conversion circuit 102 can output is Vmax, the voltage amplitude command Va* shown in the first embodiment is always Vmax. Therefore, in this embodiment, only the voltage phase θV is controlled so that the d-axis detection current Id and the q-axis detection current Iq from the three-phase/dq conversion unit 203 follow the d-axis current command Id* and the q-axis current command Iq* from the current command generation unit 200, respectively.

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 pulse generating unit 501 outputs switching signals S1 to S6 based on the DC voltage VDC detected by the voltage sensor 108 and the rotor position θdc detected by the rotor position sensor 106 in response to the voltage phase θV from the voltage amplitude phase calculation unit 202. The PWM pulse generating unit 501 receives the U-phase stabilization signal Δαu, the V-phase stabilization signal Δαv, and the W-phase stabilization signal Δαw from the stabilization signal generating unit 206 as described in the first embodiment. The PWM pulse generating unit 501 corrects the pulse width of the output voltage output from the power conversion circuit 102 by outputting the switching signals S1 to S6 taking into account the U-phase stabilization signal Δαu, the V-phase stabilization signal Δαv, and the W-phase stabilization signal Δαw.

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 power conversion circuit 102 in response to switching signals S1 to S6. The horizontal axis is the phase (angle) and the vertical axis is the voltage, showing one cycle of the output voltage.

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 synchronous motor 101 is not corrected. As shown in the figure, the number of pulses in the fundamental wave period of the three-phase synchronous motor 101 is 1. In addition, the timing at which the voltage level of the output voltage is switched is set to 0° (or 360°) and 180°, that is, the timing at which the voltage level of the output voltage is switched is set near the zero crossing of the fundamental wave component of the output voltage. The output voltage in this embodiment corresponds to the first embodiment in which the angle α is set to zero. In other words, the fundamental wave amplitude of the output voltage is constant, and only the voltage phase θV can be manipulated.

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 synchronous motor 101. However, the U-phase stabilization signal Δαu is a positive DC amount. As shown in Fig. 7(b), the pulse width of the U-phase output voltage is corrected based on the U-phase stabilization signal Δαu. Specifically, +2Δαu is reflected in the section where a positive voltage was generated from 0° to 180°, and -2Δαu is reflected in the section where a negative voltage was generated from 180° to 360°.
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 synchronous motor 101.

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 pulse generating unit 501 switches the voltage level near the zero crossing of the fundamental wave component of the output voltage, in the section where the fundamental wave component is positive and the voltage level is a positive voltage, it adds or subtracts the pulse width of the output voltage according to the stabilization signal (Δαu, Δαv, Δαw), and in the section where the fundamental wave component is negative and the voltage level is a negative voltage, it subtracts or adds the pulse width of the output voltage according to the stabilization signal (Δαu, Δαv, Δαw), to correct the pulse width.

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 motor drive device 100 shown in this embodiment has the same effect as the first embodiment, even when synchronous PWM control is performed and the number of pulses in one period of the output voltage by the power conversion circuit 102 is 1. That is, the motor drive device 100 can correct the resonance phenomenon of the three-phase synchronous motor 101 based on the DC amount, so that the influence of the calculation delay of the controller can be avoided when the three-phase synchronous motor 101 rotates at high speed. And even in synchronous PWM control that operates intermittently with an output voltage with a limited number of pulses, a signal that corrects the resonance phenomenon of the three-phase synchronous motor 101 can be accurately superimposed on the output voltage. Therefore, even in synchronous PWM control where the motor rotates at high speed, the resonance phenomenon of the motor can be suppressed and the motor can be stably controlled.

[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 signal generating unit 206B according to the third embodiment.
In the stabilization signal generator 206B according to this embodiment, the PI control unit 303 in the U-phase stabilization signal generator 302a shown in the first embodiment of Fig. 3 is replaced with a disturbance compensation control unit 700. The other configuration is the same as in the first embodiment, and the same configuration is assigned the same reference numerals and the description thereof will be omitted. The configuration diagram of the motor drive device 100 shown in Fig. 1 is also the same in this embodiment.

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 signal generating unit 206B shown in FIG. 8 includes a subtractor 300a, a subtractor 300b, and a dq/three-phase conversion unit 301, similar to the stabilization signal generating unit 206 shown in the first embodiment of FIG. 3, and also includes a U-phase stabilization signal generating unit 302a2, a V-phase stabilization signal generating unit 302b2, and a W-phase stabilization signal generating unit 302c2. In FIG. 8, the subtractor 300a, the subtractor 300b, and the dq/three-phase conversion unit 301 are omitted from the illustration of the stabilization signal generating unit 206B.

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 compensation control unit 700 and a voltage/angle conversion unit 308.

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 compensation control unit 700 includes a proportional control gain 701, a differential control gain 702, a pseudo differential controller 703, an adder 704, a previous value holder 705, and an adder 706. In the disturbance compensation control unit 700, the value obtained from the U-phase current deviation ΔIu via the proportional control gain 701 and the value obtained from the U-phase current deviation ΔIu via the differential control gain 702 and the pseudo differential controller 703 are added in the adder 704. Then, in the adder 706, the output value from the adder 704 and the output value from the previous value holder 705 are added to generate a correction voltage ΔVu. The correction voltage ΔVu is input to the voltage/angle conversion unit 308 and also to the previous value holder 705, and the value is held until the next calculation.

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 compensation control unit 700, the proportional control gain 701 is preferably set to the winding resistance value of the three-phase synchronous motor 101, and the differential control gain is preferably set to the inductance value of the three-phase synchronous motor 101. In other words, the proportional control and differential control (pseudo differential) are preferably set so as to form an inverse model (simulation model) of the three-phase synchronous motor 101.

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 compensation control unit 700 is input to the voltage/angle conversion unit 308, which generates the U-phase stabilization signal Δαu. The configurations of the V-phase stabilization signal generation unit 302b2 and the W-phase stabilization signal generation unit 302c2 are the same as the configuration of the U-phase stabilization signal generation unit 302a2.

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 motor drive device 100 according to this embodiment has the same effects as those described in the first embodiment. Furthermore, according to this embodiment, the stabilization signals (Δαu, Δαv, Δαw) of each phase are generated using a controller (disturbance compensation control unit 700) equivalent to an inverse model of the three-phase synchronous motor 101, instead of the PI control unit 303 of the first embodiment, so that the setting values of the control parameters (proportional control gain 701 and differential control gain 702) can be easily designed according to the parameters of the three-phase synchronous motor 101.

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 pulse generating unit 205 shown in the first embodiment or the PWM pulse generating unit 501 shown in the second embodiment. In other words, this embodiment can be applied even when synchronous PWM control is performed and the number of pulses within one period of the output voltage from the power conversion circuit 102 is 3 or 1.

[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 electric vehicle 800 according to the fourth embodiment.
The electric vehicle 800 is an electric vehicle equipped with any one of the motor drive devices 100 described in the first, second, or third embodiment and a three-phase synchronous motor 101 .

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 electric vehicle 800 has a pair of axles 801a and 801b supported on the vehicle body. Wheels 802a and 802b are fixed to both ends of one axle 801a, and wheels 802c and 802d are fixed to both ends of the other axle 801b. A three-phase synchronous motor 101 is connected to one axle 801a, and the rotational power of the three-phase synchronous motor 101 is transmitted to the wheels 802a and 802b via the axle 801a. The motor drive device 100 receives a torque command Tm from a higher-level control device (not shown) in the electric vehicle and drives the three-phase synchronous motor 101.

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 motor drive device 100 of the electric vehicle 800, synchronous PWM control is performed, and the number of pulses within one period of the output voltage from the power conversion circuit 102 is controlled to be 3 or 1, thereby driving the three-phase synchronous motor 101. At this time, the pulse width of the output voltage output from the power conversion circuit 102 is corrected based on the stabilization signal (Δαu, Δαv, Δαw) from the stabilization signal generation unit 206, thereby realizing stable control of the three-phase synchronous motor 101 with the resonance phenomenon of the three-phase synchronous motor 101 suppressed. Avoiding the resonance phenomenon of the three-phase synchronous motor 101 suppresses the pulsating components contained in the d-axis current Id and the q-axis current Iq, leading to improved quietness and driving efficiency of the electric vehicle 800.

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 motor drive device 100 is applied to an electric vehicle, but the same effect can be obtained by applying the motor drive device 100 to a railway or the like.

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 motor drive device 100 has been described with reference to its configuration diagram. In these configuration diagrams, a part or all of the configuration except for the power conversion circuit 102 may be realized by a processor (e.g., CPU, GPU) and a program executed by the processor. In this case, the program is executed by the processor to perform a predetermined process using storage resources (e.g., memory) and/or interface devices (e.g., communication ports) as appropriate, so the subject of the process may be the processor. Similarly, the subject of the process performed by executing the program may be a controller, device, system, computer, or node having a processor. The subject of the process performed by executing the program may be a calculation unit, and may include a dedicated circuit (e.g., FPGA or ASIC) that performs a specific process.

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 PI control unit 303, or integral control is added to the disturbance compensation control unit 700. In addition, in the first to fourth embodiments, the case where the number of pulses in one period of the output voltage by the power conversion circuit 102 is 3 or 1 is described, but it is possible to perform similar control even with other pulse numbers. In short, a similar effect can be obtained by controlling the power conversion circuit to generate an output voltage including a pulsating component as a direct current based on the stabilization signal (Δαu, Δαv, Δαw).
(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 motor drive device 100 includes a power conversion circuit 102 that converts DC power to AC power, and drives a three-phase synchronous motor 101 by controlling the pulse width of the output voltage output from the power conversion circuit 102. The motor drive device 100 includes PWM pulse generation units 205 and 501 that generate switching signals for operating switching elements of the power conversion circuit 102, and stabilization signal generation units 302a, 302a1, 302a2, 302b, 302b1, 302b2, 302c, 302c1, and 302c2 that generate stabilization signals for reducing DC components contained in phase currents based on information on phase currents flowing through the three-phase synchronous motor 101, and the PWM pulse generation units 205 and 501 generate switching signals based on the stabilization signals to correct the pulse width. This makes it possible to suppress the resonance phenomenon of the motor and stably control the motor even in synchronous PWM control in which the motor rotates at high speed.

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)

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.
請求項1に記載のモータ駆動装置において、
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.
請求項2に記載のモータ駆動装置において、
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.
請求項3に記載のモータ駆動装置において、
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.
請求項3に記載のモータ駆動装置において、
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.
請求項2に記載のモータ駆動装置において、
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.
請求項6に記載のモータ駆動装置において、
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.
請求項3から請求項6までのいずれか一項に記載のモータ駆動装置において、
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.
請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載のモータ駆動装置において、
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.
請求項9に記載のモータ駆動装置において、
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.
請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載のモータ駆動装置において、
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.
請求項11に記載のモータ駆動装置において、
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.
請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載のモータ駆動装置と、
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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