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JP7616263B2 - Motor Control Device - Google Patents
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JP7616263B2 - Motor Control Device - Google Patents

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Description

本開示は、モータ制御装置に関する。 This disclosure relates to a motor control device.

PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)の制御の一つとして、モータのロータ位置を推定する位置センサレス制御が知られている。位置センサレス制御では、モータの回転に伴って発生する誘起電圧(以下では「モータ誘起電圧」と呼ぶことがある)を用いてモータのロータ位置の推定(以下では「位置推定」と呼ぶことがある)を行う。位置センサレス制御では、モータの停止状態や、モータ誘起電圧が小さい極低回転状態において位置推定の誤差が大きくなる。 One of the known methods of controlling a PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor) is position sensorless control, which estimates the rotor position of the motor. In position sensorless control, the rotor position of the motor is estimated (hereinafter sometimes referred to as "position estimation") using the induced voltage (hereinafter sometimes referred to as "motor induced voltage") that occurs as the motor rotates. In position sensorless control, the error in position estimation becomes large when the motor is stopped or when the motor is rotating at a very low speed where the induced voltage is small.

モータの起動時はモータ誘起電圧が小さいため、位置センサレス制御を行う際には、事前にモータを所定回転速度まで強制的に加速させる同期運転を行った後に、位置センサレス制御に切り替える方法が知られている。この方法を用いてモータを制御するモータ制御装置は、同期運転を行う運転モード(以下では「同期運転モード」と呼ぶことがある)と位置センサレス制御を行う運転モード(以下では「位置センサレス制御モード」と呼ぶことがある)とを切り替える。なお、モータ制御装置が運転モードを切り替える際、制御系座標軸とロータ座標軸との軸誤差が大きいと、切替直後に振動が発生したり回転速度が変化したりする「切替ショック」が生じる。そこで、同期運転モードにおいて軸誤差が0近傍になるように電流ベクトルの位相(以下では「電流位相」と呼ぶことがある)を調整した上で、運転モードを同期運転モードから位置センサレス制御モードに移行させる技術が知られている。 When the motor starts, the motor induced voltage is small, so a method is known in which, when performing position sensorless control, the motor is first forcibly accelerated to a predetermined rotation speed through synchronous operation before switching to position sensorless control. A motor control device that controls a motor using this method switches between an operation mode in which synchronous operation is performed (hereinafter sometimes referred to as "synchronous operation mode") and an operation mode in which position sensorless control is performed (hereinafter sometimes referred to as "position sensorless control mode"). When the motor control device switches the operation mode, if the axis error between the control system coordinate axis and the rotor coordinate axis is large, a "switching shock" occurs in which vibration occurs or the rotation speed changes immediately after switching. Therefore, a technology is known in which the phase of the current vector (hereinafter sometimes referred to as "current phase") is adjusted so that the axis error is close to zero in the synchronous operation mode, and then the operation mode is switched from the synchronous operation mode to the position sensorless control mode.

また、モータ誘起電圧を用いて、モータが回転不可能な状態(以下では「ロック状態」と呼ぶことがある)にあることを検出する技術が知られている。 In addition, a technique is known that uses the motor induced voltage to detect when the motor is in a state where it cannot rotate (hereinafter sometimes referred to as a "locked state").

特開2010-029016号公報JP 2010-029016 A

しかし、モータ誘起電圧を用いてロック状態の発生を検出する場合、モータ誘起電圧の定数(以下では「誘起電圧定数」と呼ぶことがある)のばらつきやインバータの出力電圧誤差の影響で、ロック状態を正しく検出できないことがある。 However, when using the motor induced voltage to detect the occurrence of a locked state, the locked state may not be detected correctly due to variations in the motor induced voltage constant (hereinafter sometimes referred to as the "induced voltage constant") and errors in the inverter output voltage.

そこで、本開示は、モータのロック状態を正しく検出できる技術を提案する。 Therefore, this disclosure proposes technology that can accurately detect the locked state of a motor.

本開示のモータ制御装置は、モータの回転速度が速度指令値に一致するように前記モータを制御するモータ制御装置であって、前記速度指令値を積分した回転位相に前記モータを同期させる同期運転モードと、制御系座標軸とロータ座標軸との軸誤差を帰還制御することで得られる速度推定値が前記速度指令値に一致するように前記モータを制御する位置センサレス制御モードとを有する。また、本開示のモータ制御装置は、同期運転電流指令値生成器と、電圧指令値生成器と、判定器とを有する。前記同期運転電流指令値生成器は、前記同期運転モードにおける電流指令値を生成する。前記電圧指令値生成器は、前記モータに流れる電流が前記電流指令値に一致するように電圧指令値を生成する。前記判定器は、前記電圧指令値に基づいて前記モータがロックしているか否かを判定する。 The motor control device disclosed herein is a motor control device that controls the motor so that the rotational speed of the motor coincides with a speed command value, and has a synchronous operation mode in which the motor is synchronized with a rotational phase obtained by integrating the speed command value, and a position sensorless control mode in which the motor is controlled so that a speed estimate value obtained by feedback control of an axial error between a control system coordinate axis and a rotor coordinate axis coincides with the speed command value. The motor control device disclosed herein also has a synchronous operation current command value generator, a voltage command value generator, and a determiner. The synchronous operation current command value generator generates a current command value in the synchronous operation mode. The voltage command value generator generates a voltage command value so that the current flowing through the motor coincides with the current command value. The determiner determines whether the motor is locked or not based on the voltage command value.

本開示によれば、モータのロック状態を正しく検出できる。 This disclosure makes it possible to accurately detect the motor's locked state.

図1は、本開示の実施例1のモータ制御装置の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a motor control device according to a first embodiment of the present disclosure. 図2は、本開示の実施例1のモータ制御装置の軽負荷時の動作例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of operation of the motor control device according to the first embodiment of the present disclosure at a light load. 図3は、本開示の実施例1のモータ制御装置の過負荷時の動作例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an operation of the motor control device according to the first embodiment of the present disclosure during an overload. 図4Aは、本開示の実施例1の電圧算出器の構成例1を示す図である。FIG. 4A is a diagram illustrating a first configuration example of a voltage calculator according to the first embodiment of the present disclosure. 図4Bは、本開示の実施例1の電圧算出器の構成例2を示す図である。FIG. 4B is a diagram illustrating a second configuration example of the voltage calculator according to the first embodiment of the present disclosure. 図4Cは、本開示の実施例1の電圧算出器の構成例3を示す図である。FIG. 4C is a diagram illustrating a third configuration example of the voltage calculator according to the first embodiment of the present disclosure. 図4Dは、本開示の実施例1の電圧算出器の構成例4を示す図である。FIG. 4D is a diagram illustrating a fourth configuration example of the voltage calculator according to the first embodiment of the present disclosure. 図5は、本開示の実施例1の電流ベクトル位相と電圧振幅との関係の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a relationship between a current vector phase and a voltage amplitude according to the first embodiment of the present disclosure. 図6は、本開示の実施例1のモータ制御装置の動作例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the operation of the motor control device according to the first embodiment of the present disclosure. 図7は、本開示の実施例2のモータ制御装置の構成例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a motor control device according to a second embodiment of the present disclosure. 図8は、本開示の実施例2のPLL制御器の構成例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a PLL controller according to a second embodiment of the present disclosure. 図9は、本開示の実施例2の比例出力制御器の動作例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the operation of the proportional output controller according to the second embodiment of the present disclosure. 図10は、本開示の実施例3の位置センサレス制御モード移行時の電流ベクトル変化を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a change in a current vector when transitioning to a position sensorless control mode according to the third embodiment of the present disclosure. 図11は、本開示の実施例3のセンサレス電流指令値生成器の構成例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of a sensorless current command value generator according to a third embodiment of the present disclosure. 図12は、本開示の実施例3の重み係数生成器の動作例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the operation of the weighting coefficient generator according to the third embodiment of the present disclosure. 図13は、本開示の実施例3の電流ベクトル軌跡の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a current vector locus according to the third embodiment of the present disclosure. 図14は、本開示の実施例4のモータ制御装置の軽負荷時の構成例を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of a motor control device according to a fourth embodiment of the present disclosure at a time when a light load is applied. 図15は、本開示の実施例4のモータ制御装置の過負荷時の動作例を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating an example of operation of the motor control device according to the fourth embodiment of the present disclosure during an overload. 図16は、本開示の実施例4のモータ制御装置の動作例を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating an example of the operation of the motor control device according to the fourth embodiment of the present disclosure. 図17は、本開示の実施例4の速度変動補正値生成器の構成例を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration example of a speed fluctuation correction value generator according to a fourth embodiment of the present disclosure. 図18は、本開示の実施例4のトルク変動補正値生成器の構成例を示す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration example of a torque fluctuation correction value generator according to a fourth embodiment of the present disclosure. 図19は、本開示の実施例5のモータ制御装置の構成例を示す図である。FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration example of a motor control device according to a fifth embodiment of the present disclosure. 図20は、本開示の実施例5の電流追従誤差補正値生成器の構成例を示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating a configuration example of a current tracking error correction value generator according to a fifth embodiment of the present disclosure.

以下、本開示の実施例を図面に基づいて説明する。以下の実施例において、同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明を省略することがある。 Below, examples of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following examples, the same parts are given the same reference numerals, and duplicate descriptions may be omitted.

[実施例1]
<モータ制御装置の構成>
図1は、本開示の実施例1のモータ制御装置の構成例を示す図である。図1において、モータ制御装置100aは、減算器11,18,19と、速度制御器12と、電流制御器20と、加算器21,22と、dq/uvw変換器23と、PWM(Pulse Width Modulation)処理器24と、IPM(Intelligent Power Module)25とを有する。IPM25は、モータMに接続される。モータMの一例としてIPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)及びSPMSM(Surface Permanent Magnet Synchronous Motor)等のPMSMが挙げられる。本開示の技術は、磁気突極性を有するモータにも、磁気突極性を有しないモータにも、モータの種類にかかわらず適用可能である。
[Example 1]
<Configuration of the motor control device>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a motor control device according to a first embodiment of the present disclosure. In FIG. 1, a motor control device 100a includes subtractors 11, 18, and 19, a speed controller 12, a current controller 20, adders 21 and 22, a dq/uvw converter 23, a PWM (Pulse Width Modulation) processor 24, and an IPM (Intelligent Power Module) 25. The IPM 25 is connected to a motor M. Examples of the motor M include PMSMs such as an IPMSM (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor) and an SPMSM (Surface Permanent Magnet Synchronous Motor). The technology of the present disclosure is applicable to motors with and without magnetic salience, regardless of the type of motor.

また、モータ制御装置100aは、電流検出器28と、uvw/dq変換器29と、軸誤差演算器30と、PLL(Phase Locked Loop)制御器31と、位置推定器32と、非干渉化制御器36とを有する。 The motor control device 100a also has a current detector 28, a uvw/dq converter 29, an axis error calculator 30, a PLL (Phase Locked Loop) controller 31, a position estimator 32, and a decoupling controller 36.

また、モータ制御装置100aは、電流指令値生成器10と、スイッチSW1,SW2,SW3と、運転モード切替器40と、電圧算出器51と、ロック判定器52とを有する。電流指令値生成器10は、同期運転電流指令値生成器13と、センサレス電流指令値生成器14とを有する。スイッチSW1,SW2,SW3の各々は、A接点とB接点とを有する。 The motor control device 100a also has a current command value generator 10, switches SW1, SW2, and SW3, an operation mode switch 40, a voltage calculator 51, and a lock determiner 52. The current command value generator 10 has a synchronous operation current command value generator 13 and a sensorless current command value generator 14. Each of the switches SW1, SW2, and SW3 has an A contact and a B contact.

モータ制御装置100aの運転モードには、同期運転モードと、位置センサレス制御モードとがある。運転モード切替器40は、モータ制御装置100aの運転モードを、同期運転モードと位置センサレス制御モードとの間で切り替える。運転モード切替器40は、モータ制御装置100aの外部のコントローラによって制御される。運転モード切替器40は、運転モードが同期運転モードであるときは、電流指令値生成器10において同期運転電流指令値生成器13を動作させる一方でセンサレス電流指令値生成器14の動作を停止させるとともに、スイッチSW1,SW2,SW3を接点Bに接続する。また、運転モード切替器40は、運転モードが位置センサレス制御モードであるときは、電流指令値生成器10においてセンサレス電流指令値生成器14を動作させる一方で同期運転電流指令値生成器13の動作を停止させるとともに、スイッチSW1,SW2,SW3を接点Aに接続する。同期運転電流指令値生成器13は、運転モードが同期運転モードにあるときの電流指令値を生成する。センサレス電流指令値生成器14は、運転モードが位置センサレス制御モードにあるときの電流指令値を生成する。 The operation modes of the motor control device 100a include a synchronous operation mode and a position sensorless control mode. The operation mode switch 40 switches the operation mode of the motor control device 100a between the synchronous operation mode and the position sensorless control mode. The operation mode switch 40 is controlled by a controller external to the motor control device 100a. When the operation mode is the synchronous operation mode, the operation mode switch 40 operates the synchronous operation current command value generator 13 in the current command value generator 10 while stopping the operation of the sensorless current command value generator 14, and connects the switches SW1, SW2, and SW3 to contact B. When the operation mode is the position sensorless control mode, the operation mode switch 40 operates the sensorless current command value generator 14 in the current command value generator 10 while stopping the operation of the synchronous operation current command value generator 13, and connects the switches SW1, SW2, and SW3 to contact A. The synchronous operation current command value generator 13 generates a current command value when the operation mode is in the synchronous operation mode. The sensorless current command value generator 14 generates a current command value when the operation mode is in the position sensorless control mode.

軸誤差演算器30は、d軸電流検出値idと、q軸電流検出値iqと、d軸電圧指令値Vdと、q軸電圧指令値Vqとに基づいて、制御系座標軸であるdc-qc座標軸と、モータMのロータ座標軸であるd-q座標軸との差である軸誤差Δθを算出する。軸誤差演算器30によって算出された軸誤差Δθは、PLL制御器31及び同期運転電流指令値生成器13に入力される。 The axis error calculator 30 calculates the axis error Δθ, which is the difference between the dc-qc coordinate axes, which are the control system coordinate axes, and the d-q coordinate axes, which are the rotor coordinate axes of the motor M, based on the d-axis current detection value id, the q-axis current detection value iq, the d-axis voltage command value Vd, and the q-axis voltage command value Vq. The axis error Δθ calculated by the axis error calculator 30 is input to the PLL controller 31 and the synchronous operation current command value generator 13.

位置推定器32は、スイッチSW3を介して入力される速度情報を積分することで、dc-qc座標軸の回転位相θdqを生成する。運転モードが同期運転モードにあるときは、スイッチSW3は接点Bに接続されるため、モータ制御装置100aの外部(例えば、上位のコントローラ)からモータ制御装置100aへ入力される電気角速度の指令値である速度指令値ωが速度情報として位置推定器32に入力される。よって、同期運転モードでは、速度指令値ωに基づいて生成された回転位相θdqにモータMが同期する。一方で、運転モードが位置センサレス制御モードにあるときは、スイッチSW3は接点Aに接続されるため、PLL制御器31から出力される電気角速度の推定値である速度推定値ωが速度情報として位置推定器32に入力される。よって、位置センサレス制御モードでは、軸誤差Δθが帰還制御されることで得られる速度推定値ωに基づいて回転位相θdqが生成される。 The position estimator 32 generates a rotation phase θdq of the dc-qc coordinate axes by integrating the speed information input via the switch SW3. When the operation mode is in the synchronous operation mode, the switch SW3 is connected to the contact B, and therefore a speed command value ω * , which is a command value of the electrical angular velocity input to the motor control device 100a from outside the motor control device 100a (for example, a higher-level controller), is input to the position estimator 32 as speed information. Thus, in the synchronous operation mode, the motor M is synchronized with the rotation phase θdq generated based on the speed command value ω * . On the other hand, when the operation mode is in the position sensorless control mode, the switch SW3 is connected to the contact A, and therefore a speed estimate value ω, which is an estimate value of the electrical angular velocity output from the PLL controller 31, is input to the position estimator 32 as speed information. Thus, in the position sensorless control mode, the rotation phase θdq is generated based on the speed estimate value ω obtained by feedback control of the axis error Δθ.

このように、同期運転モードでは、速度指令値ωを積分した回転位相θdqにモータMを同期させる。一方で、位置センサレス制御モードでは、制御系座標軸とロータ座標軸との軸誤差Δθが帰還制御されることで得られる速度推定値ωが速度指令値ωに一致するようにモータMが制御される。 In this way, in the synchronous operation mode, the motor M is synchronized with the rotation phase θdq obtained by integrating the speed command value ω * . On the other hand, in the position sensorless control mode, the motor M is controlled so that the speed estimate value ω, which is obtained by feedback controlling the axis error Δθ between the control system coordinate axes and the rotor coordinate axes, coincides with the speed command value ω * .

電流制御器20は、d軸電流指令値idとd軸電流検出値idとの誤差であるd軸電流誤差id_difを比例積分制御することにより、非干渉化前のd軸電圧指令値Vd_ccを算出する。また、電流制御器20は、q軸電流指令値iqとq軸電流検出値iqとの誤差であるq軸電流誤差iq_difを比例積分制御することにより、非干渉化前のq軸電圧指令値Vq_ccを算出する。例えば、電流制御器20は、式(1)に従ってd軸電圧指令値Vd_ccを算出し、式(2)に従ってq軸電圧指令値Vq_ccを算出する。式(1)において、Kp_dはd軸比例ゲイン、Ki_dはd軸積分ゲインであり、式(2)において、Kp_qはq軸比例ゲイン、Ki_qはq軸積分ゲインである。

Figure 0007616263000001
The current controller 20 calculates a d-axis voltage command value Vd_cc before decoupling by proportional-integral control of a d-axis current error id_dif, which is an error between a d-axis current command value id * and a d-axis current detection value id. The current controller 20 also calculates a q-axis voltage command value Vq_cc before decoupling by proportional-integral control of a q-axis current error iq_dif, which is an error between a q-axis current command value iq * and a q-axis current detection value iq. For example, the current controller 20 calculates a d-axis voltage command value Vd_cc according to equation (1) and calculates a q-axis voltage command value Vq_cc according to equation (2). In equation (1), Kp_d is a d-axis proportional gain, and Ki_d is a d-axis integral gain, and in equation (2), Kp_q is a q-axis proportional gain, and Ki_q is a q-axis integral gain.
Figure 0007616263000001

非干渉化制御器36は、速度指令値ωとd軸電流指令値idとq軸電流指令値iqとに基づいて、d軸電圧指令値Vd_ccを補償するためのd軸非干渉化電圧指令値Vd_aを算出する。また、非干渉化制御器36は、速度指令値ωとd軸電流指令値idとq軸電流指令値iqとに基づいて、q軸電圧指令値Vq_ccを補償するためのq軸非干渉化電圧指令値Vq_aを算出する。例えば、非干渉化制御器36は、式(3)に従ってd軸非干渉化電圧指令値Vd_aを算出し、式(4)に従ってq軸非干渉化電圧指令値Vq_aを算出する。式(3)及び式(4)において、RはモータMの巻線抵抗、LdはモータMのd軸インダクタンス、LqはモータMのq軸インダクタンス、ΨaはモータMの電機子鎖交磁束である。

Figure 0007616263000002
The decoupling controller 36 calculates a d-axis decoupling voltage command value Vd_a for compensating for the d-axis voltage command value Vd_cc based on the speed command value ω * , the d-axis current command value id *, and the q-axis current command value iq * . The decoupling controller 36 also calculates a q-axis decoupling voltage command value Vq_a for compensating for the q-axis voltage command value Vq_cc based on the speed command value ω * , the d-axis current command value id * , and the q-axis current command value iq * . For example, the decoupling controller 36 calculates the d-axis decoupling voltage command value Vd_a according to the formula (3), and calculates the q-axis decoupling voltage command value Vq_a according to the formula (4). In the formulas (3) and (4), R is the winding resistance of the motor M, Ld is the d-axis inductance of the motor M, Lq is the q-axis inductance of the motor M, and Ψa is the armature flux linkage of the motor M.
Figure 0007616263000002

ここで、非干渉化制御器36でのd軸非干渉化電圧指令値Vd_a及びq軸非干渉化電圧指令値Vq_aの算出に使用される電流をd軸電流指令値id及びq軸電流指令値iqとすることにより、急激な電流指令値の変化にもモータMの制御を追従させることが可能となる。よって、後述する同期運転モードでの電流調整区間において、d軸電流指令値id及びq軸電流指令値iqが瞬時に変化する状況下でも、モータMの制御の安定性と応答性とを両立させることができる。 Here, by setting the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq* as the currents used in the calculation of the d-axis decoupling voltage command value Vd_a and the q-axis decoupling voltage command value Vq_a in the decoupling controller 36, it becomes possible to make the control of the motor M follow even a sudden change in the current command value. Therefore, even in a situation where the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * change instantaneously in the current adjustment section in the synchronous operation mode described later, it is possible to achieve both stability and responsiveness in the control of the motor M.

加算器21は、式(5)に従って、d軸非干渉化電圧指令値Vd_aをd軸電圧指令値Vd_ccに加算することにより、最終的なd軸電圧指令値Vdを算出する。また、加算器22は、式(6)に従って、q軸非干渉化電圧指令値Vq_aをq軸電圧指令値Vq_ccに加算することにより、最終的なq軸電圧指令値Vqを算出する。これにより、d-q座標軸間の干渉がフィードフォワードでキャンセルされたd軸電圧指令値Vd及びq軸電圧指令値Vqが算出される。また、運転モードが同期運転モードであるときは、加算器21によって算出されたd軸電圧指令値Vd及びq軸電圧指令値Vqが電圧算出器51に入力される。

Figure 0007616263000003
The adder 21 calculates the final d-axis voltage command value Vd by adding the d-axis non-interfering voltage command value Vd_a to the d-axis voltage command value Vd_cc according to equation (5). The adder 22 calculates the final q-axis voltage command value Vq by adding the q-axis non-interfering voltage command value Vq_a to the q-axis voltage command value Vq_cc according to equation (6). This calculates the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq in which interference between the d- and q-coordinate axes is cancelled by feedforward. When the operation mode is the synchronous operation mode, the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq calculated by the adder 21 are input to the voltage calculator 51.
Figure 0007616263000003

dq/uvw変換器23は、加算器21,22から出力される2相のd軸電圧指令値Vd及びq軸電圧指令値Vqを、位置推定器32から出力される回転位相θdqに基づいて、3相のU相電圧指令値Vu、V相電圧指令値Vv及びW相電圧指令値Vwへ変換する。 The dq/uvw converter 23 converts the two-phase d-axis voltage command value Vd and q-axis voltage command value Vq output from the adders 21 and 22 into a three-phase U-phase voltage command value Vu, V-phase voltage command value Vv, and W-phase voltage command value Vw based on the rotation phase θdq output from the position estimator 32.

PWM処理器24は、U相電圧指令値Vu、V相電圧指令値Vv及びW相電圧指令値Vwと、キャリア信号とに基づいて6相のPWM信号を生成し、生成した6相のPWM信号をIPM25へ出力する。 The PWM processor 24 generates a six-phase PWM signal based on the U-phase voltage command value Vu, the V-phase voltage command value Vv, and the W-phase voltage command value Vw, and the carrier signal, and outputs the generated six-phase PWM signal to the IPM 25.

IPM25は、PWM処理器24から出力される6相のPWM信号に基づいて、直流電圧VdcからU相、V相、W相の3相の交流電圧を生成し、生成した3相それぞれの交流電圧をモータMのU相、V相、W相へ印加する。 The IPM 25 generates three-phase AC voltages, U-phase, V-phase, and W-phase, from the DC voltage Vdc based on the six-phase PWM signal output from the PWM processor 24, and applies each of the three generated AC voltages to the U-phase, V-phase, and W-phase of the motor M.

電流検出器28は、1シャント方式でIPM25の母線電流が検出される場合、PWM処理器24より出力される6相のPWM信号と、検出された母線電流とから、モータMのU相電流値iu、V相電流値iv、W相電流値iwを検出し、各相の相電流値iu,iv,iwをuvw/dq変換器29へ出力する。なお、電流検出器28は、相電流値iu,iv,iwのうちの二相の電流を検出し、残りの一相の電流をキルヒホッフの法則を用いて算出しても良い。 When the bus current of the IPM 25 is detected using the one-shunt method, the current detector 28 detects the U-phase current value iu, the V-phase current value iv, and the W-phase current value iw of the motor M from the six-phase PWM signal output from the PWM processor 24 and the detected bus current, and outputs the phase current values iu, iv, and iw of each phase to the uvw/dq converter 29. The current detector 28 may detect the currents of two phases out of the phase current values iu, iv, and iw, and calculate the current of the remaining phase using Kirchhoff's law.

uvw/dq変換器29は、位置推定器32から出力される回転位相θdqに基づいて、3相のU相電流値iu、V相電流値iv、W相電流値iwを、2相のd軸電流検出値id及びq軸電流検出値iqへ変換する。 The uvw/dq converter 29 converts the three-phase U-phase current value iu, V-phase current value iv, and W-phase current value iw into two-phase d-axis current detection value id and q-axis current detection value iq based on the rotational phase θdq output from the position estimator 32.

PLL制御器31は、軸誤差Δθを比例積分制御することにより、軸誤差Δθが0となるような速度推定値ωを算出する。PLL制御器31によって算出された速度推定値ωがスイッチSW3を介して位置推定器32に入力されることで回転位相θdqが修正され、その結果、軸誤差Δθを0に近づけることができる。 The PLL controller 31 performs proportional-integral control of the axis error Δθ to calculate a speed estimate ω such that the axis error Δθ becomes 0. The speed estimate ω calculated by the PLL controller 31 is input to the position estimator 32 via the switch SW3, which corrects the rotation phase θdq, and as a result, the axis error Δθ can be brought closer to 0.

減算器11は、速度指令値ωから速度推定値ωを減算することにより速度誤差ω_difを算出する。 A subtractor 11 calculates a speed error ω_dif by subtracting the speed estimate value ω from the speed command value ω * .

速度制御器12は、速度誤差ω_difを比例積分制御することにより、速度誤差ω_difを0に近づけるためのトルク指令値Tを生成する。例えば、速度制御器12は、式(7)に従って、トルク指令値Tを生成する。式(7)において、Kp_scは速度制御器12の比例ゲインであり、Ki_scは速度制御器12の積分ゲインである。なお、速度制御器12は、運転モードが同期運転モードから位置センサレス制御モードに切り替わる前に、d軸電流指令値id及びq軸電流指令値iqに基づいて速度制御器12の積分値を初期化する。積分値の初期化により、運転モードの切替前後での切替ショックを低減できる。

Figure 0007616263000004
The speed controller 12 generates a torque command value T * for bringing the speed error ω_dif closer to zero by performing proportional-integral control on the speed error ω_dif. For example, the speed controller 12 generates the torque command value T * according to equation (7). In equation (7), Kp_sc is a proportional gain of the speed controller 12, and Ki_sc is an integral gain of the speed controller 12. Note that the speed controller 12 initializes the integral values of the speed controller 12 based on the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * before the operation mode is switched from the synchronous operation mode to the position sensorless control mode. Initializing the integral values can reduce switching shock before and after switching of the operation mode.
Figure 0007616263000004

センサレス電流指令値生成器14は、運転モードが位置センサレス制御モードであるときに、トルクが一定となる電流の軌跡である定トルク曲線に基づいてトルク指令値Tをd-q座標軸上の電流ベクトルに変換することにより、センサレスd軸電流指令値id_sl及びセンサレスq軸電流指令値iq_slを生成する。以下では、センサレスd軸電流指令値及びセンサレスq軸電流指令値を「センサレス電流指令値」と総称することがある。 When the operation mode is the position sensorless control mode, the sensorless current command value generator 14 generates a sensorless d-axis current command value id_sl * and a sensorless q-axis current command value iq_sl * by converting the torque command value T * into a current vector on the dq coordinate axes based on a constant torque curve, which is a current locus where the torque is constant. Hereinafter, the sensorless d-axis current command value and the sensorless q-axis current command value may be collectively referred to as the "sensorless current command value."

以上のように、電流制御器20、非干渉化制御器36及び加算器21によって、モータMに流れる電流が電流指令値に一致するようなd軸電圧指令値Vd及びq軸電圧指令値Vqが生成される。 As described above, the current controller 20, the decoupling controller 36, and the adder 21 generate the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq such that the current flowing through the motor M matches the current command value.

ここで、モータMがSPMSMである場合とIPMSMである場合とでセンサレス電流指令値の好ましい生成方法が異なるため、制御されるモータの種類に応じたセンサレス電流指令値の生成方法をモータ制御装置100aに予め設定しておくのが好ましい。例えば、センサレス電流指令値生成器14は、モータMがSPMSMである場合は、定トルク曲線上でのセンサレスd軸電流指令値id_slを0としてセンサレスq軸電流指令値iq_slを生成する。その理由は、モータMがSPMSMの場合は、回転力を生み出すトルクはマグネットトルクが主になる(つまり、リラクタンストルクが発生しない)ためである。 Here, since the preferred method of generating the sensorless current command value differs depending on whether the motor M is an SPMSM or an IPMSM, it is preferable to set in advance in the motor control device 100a a method of generating the sensorless current command value according to the type of motor to be controlled. For example, when the motor M is an SPMSM, the sensorless current command value generator 14 generates the sensorless q-axis current command value iq_sl * by setting the sensorless d-axis current command value id_sl * on the constant torque curve to 0. This is because when the motor M is an SPMSM, the torque that generates the rotational force is mainly magnet torque (i.e., no reluctance torque is generated).

一方で、モータMがIPMSMである場合は、センサレス電流指令値生成器14は、定トルク曲線とMTPA曲線(最大トルク/電流制御曲線)との交点(以下では「二曲線交点」と呼ぶことがある)からセンサレスd軸電流指令値id_sl及びセンサレスq軸電流指令値iq_slを生成するのが好ましい。その理由は、モータMがIPMSMの場合は、回転力を生み出すトルクはマグネットトルクだけでなく、リラクタンストルクの寄与が大きくなるためである。 On the other hand, when the motor M is an IPMSM, it is preferable that the sensorless current command value generator 14 generates the sensorless d-axis current command value id_sl * and the sensorless q-axis current command value iq_sl * from an intersection (hereinafter sometimes referred to as a "two-curve intersection") between the constant torque curve and the MTPA curve (maximum torque/current control curve). The reason for this is that when the motor M is an IPMSM, the torque that generates the rotational force is not only the magnet torque but also the contribution of the reluctance torque becomes large.

なお、モータMがSPMSMである場合とIPMSMである場合との双方のセンサレス電流指令値の生成方法をモータ制御装置100aに予め設定しておき、モータMの種類に応じて何れか一方の生成方法を選択するようにしても良い。 In addition, the methods for generating the sensorless current command value when the motor M is an SPMSM and when it is an IPMSM may be preset in the motor control device 100a, and one of the generation methods may be selected depending on the type of motor M.

例えば、センサレス電流指令値生成器14は、モータMがSPMSMである場合は、式(8)に示すモータトルク式におけるセンサレスd軸電流指令値id_slに0を代入することで、式(9)に示すセンサレスq軸電流指令値iq_slを得ることができる。式(8)及び式(9)において、PnはモータMの極対数である。

Figure 0007616263000005
For example, when the motor M is an SPMSM, the sensorless current command value generator 14 can obtain the sensorless q-axis current command value iq_sl * shown in equation (9) by substituting 0 for the sensorless d-axis current command value id_sl * in the motor torque equation shown in equation (8). In equations (8) and (9), Pn is the number of pole pairs of the motor M.
Figure 0007616263000005

また例えば、センサレス電流指令値生成器14は、モータMがIPMSMである場合は、式(8)に示すモータトルク式と、式(10)とに従って、センサレスd軸電流指令値id_sl及びセンサレスq軸電流指令値iq_slを算出する。

Figure 0007616263000006
Furthermore, for example, when the motor M is an IPMSM, the sensorless current command value generator 14 calculates the sensorless d-axis current command value id_sl * and the sensorless q-axis current command value iq_sl * in accordance with the motor torque equation shown in equation (8) and equation (10).
Figure 0007616263000006

まず、式(8)及び式(10)からセンサレスd軸電流指令値id_slを消去すると、センサレスq軸電流指令値iq_slに関する四次方程式である式(11)が得られる。

Figure 0007616263000007
First, by eliminating the sensorless d-axis current command value id_sl * from equations (8) and (10), equation (11) which is a quartic equation related to the sensorless q-axis current command value iq_sl * is obtained.
Figure 0007616263000007

式(11)に示す四次方程式の実数解の一つが二曲線交点でのセンサレスq軸電流指令値iq_slとなるため、センサレス電流指令値生成器14は、式(11)の解を導出することによりセンサレスq軸電流指令値iq_slを算出する。四次方程式の解は、例えばニュートン法などを用いて導出することができる。センサレス電流指令値生成器14は、式(11)を用いてセンサレスq軸電流指令値iq_slを算出した後に、式(10)にセンサレスq軸電流指令値iq_slを代入することでセンサレスd軸電流指令値id_slを算出する。 Since one of the real solutions of the quartic equation shown in the formula (11) is the sensorless q-axis current command value iq_sl * at the intersection of the two curves, the sensorless current command value generator 14 calculates the sensorless q-axis current command value iq_sl * by deriving the solution of the formula (11). The solution of the quartic equation can be derived, for example, by using the Newton method. The sensorless current command value generator 14 calculates the sensorless q-axis current command value iq_sl * by using the formula (11) and then substituting the sensorless q-axis current command value iq_sl * into the formula (10) to calculate the sensorless d-axis current command value id_sl * .

運転モードが位置センサレス制御モードであるときは、スイッチSW1,SW2は接点Aに接続されるため、センサレス電流指令値生成器14によって生成されるセンサレスd軸電流指令値id_sl及びセンサレスq軸電流指令値iq_slが、減算器18,19及び非干渉化制御器36に入力されるd軸電流指令値id及びq軸電流指令値iqとなる。 When the operation mode is the position sensorless control mode, the switches SW1 and SW2 are connected to the contact A, and therefore the sensorless d-axis current command value id_sl * and the sensorless q-axis current command value iq_sl * generated by the sensorless current command value generator 14 become the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * input to the subtractors 18 and 19 and the decoupling controller 36.

一方で、運転モードが同期運転モードであるときは、スイッチSW1,SW2は接点Bに接続されるため、同期運転電流指令値生成器13によって生成される同期運転d軸電流指令値id_sy及び同期運転q軸電流指令値iq_syが、減算器18,19及び非干渉化制御器36に入力されるd軸電流指令値id及びq軸電流指令値iqとなる。また、運転モードが同期運転モードであるときは、同期運転電流指令値生成器13によって生成される同期運転d軸電流指令値id_syが電圧算出器51に入力される。 On the other hand, when the operation mode is the synchronous operation mode, the switches SW1 and SW2 are connected to the contact B, so that the synchronous operation d-axis current command value id_sy * and the synchronous operation q-axis current command value iq_sy * generated by the synchronous operation current command value generator 13 become the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * input to the subtractors 18, 19 and the decoupling controller 36. In addition, when the operation mode is the synchronous operation mode, the synchronous operation d-axis current command value id_sy * generated by the synchronous operation current command value generator 13 is input to the voltage calculator 51.

減算器18は、d軸電流指令値idからd軸電流検出値idを減算することによりd軸電流誤差id_difを算出する。減算器19は、q軸電流指令値iqからq軸電流検出値iqを減算することによりq軸電流誤差iq_difを算出する。 A subtractor 18 calculates a d-axis current error id_dif by subtracting the d-axis current detection value id from the d-axis current command value id * . A subtractor 19 calculates a q-axis current error iq_dif by subtracting the q-axis current detection value iq from the q-axis current command value iq * .

電圧算出器51は、モータMがロック状態であるか否かの判定(以下では「ロック判定」と呼ぶことがある)に用いられる電圧(以下では「ロック判定用電圧」と呼ぶことがある)を算出し、算出したロック判定用電圧をロック判定器52へ出力する。なお、本実施例では電圧算出器51によってロック判定用電圧を算出しているが、加算器21,22の出力結果である、非干渉化後の最終的な電圧指令値をそのままロック判定用電圧として用いても良い。 The voltage calculator 51 calculates a voltage (hereinafter sometimes referred to as a "lock determination voltage") used to determine whether the motor M is in a locked state (hereinafter sometimes referred to as a "lock determination voltage") and outputs the calculated lock determination voltage to the lock determiner 52. Note that in this embodiment, the lock determination voltage is calculated by the voltage calculator 51, but the final voltage command value after non-interference, which is the output result of the adders 21 and 22, may be used as it is as the lock determination voltage.

ロック判定器52は、ロック判定用電圧に基づいてモータMがロック状態であるか否かを判定する。また、ロック判定器52は、モータMがロック状態であると判定したときに、モータMがロック状態であることを示す信号(以下では「ロック状態信号」と呼ぶことがある)LSをモータ制御装置100aの外部(例えば、上位のコントローラ)へ出力する。 The lock determination unit 52 determines whether the motor M is in a locked state based on the lock determination voltage. When the lock determination unit 52 determines that the motor M is in a locked state, it outputs a signal indicating that the motor M is in a locked state (hereinafter, sometimes referred to as a "lock state signal") LS to the outside of the motor control device 100a (e.g., a higher-level controller).

<モータがロック状態でないときのモータ制御装置の動作>
図2及び図3は、本開示の実施例1のモータ制御装置の動作例を示す図である。図2及び図3には、モータMがロック状態でないときの動作例を示す。また、図2には軽負荷時の動作例を示し、図3には過負荷時の動作例を示す。モータMの起動時や低回転時では、モータ誘起電圧が小さいため、軸誤差演算器30によって算出される軸誤差Δθに誤差が生じ、軸誤差Δθに生じる誤差の影響でモータMの制御が不安定化する恐れがある。そこで、モータMの回転数を位置センサレス制御が適用可能な回転数まで引き上げるために、位置センサレス制御を行う前に、位置決め、及び、同期運転を行う。つまり、モータ制御装置100aの運転モードは、図2及び図3に示すように、位置決めモードM1、同期運転モードM2、位置センサレス制御モードM3の順に移行する。運転モードが位置決めモードM1または同期運転モードM2であるときは、運転モード切替器40は、電流指令値生成器10において同期運転電流指令値生成器13を動作させる一方でセンサレス電流指令値生成器14の動作を停止させるとともに、スイッチSW1,SW2,SW3を接点Bに接続する。センサレス電流指令値生成器14の動作の停止に伴い、センサレス電流指令値生成器14の入力側に位置する速度制御器12及びPLL制御器31の動作も停止される。また、運転モードが位置センサレス制御モードM3であるときは、運転モード切替器40は、電流指令値生成器10においてセンサレス電流指令値生成器14を動作させる一方で同期運転電流指令値生成器13の動作を停止させるとともに、スイッチSW1,SW2,SW3を接点Aに接続する。
<Operation of the motor control device when the motor is not in a locked state>
2 and 3 are diagrams showing an example of the operation of the motor control device according to the first embodiment of the present disclosure. FIG. 2 and FIG. 3 show an example of the operation when the motor M is not in a locked state. FIG. 2 shows an example of the operation when the motor M is lightly loaded, and FIG. 3 shows an example of the operation when the motor M is overloaded. When the motor M is started or rotates at a low speed, the motor induced voltage is small, so that an error occurs in the axis error Δθ calculated by the axis error calculator 30, and the control of the motor M may become unstable due to the influence of the error in the axis error Δθ. Therefore, in order to raise the rotation speed of the motor M to a rotation speed at which the position sensorless control can be applied, positioning and synchronous operation are performed before performing the position sensorless control. That is, the operation mode of the motor control device 100a shifts in the order of the positioning mode M1, the synchronous operation mode M2, and the position sensorless control mode M3, as shown in FIG. 2 and FIG. 3. When the operation mode is the positioning mode M1 or the synchronous operation mode M2, the operation mode switch 40 operates the synchronous operation current command value generator 13 in the current command value generator 10 while stopping the operation of the sensorless current command value generator 14, and connects the switches SW1, SW2, and SW3 to the contact B. With the operation of the sensorless current command value generator 14 stopped, the operations of the speed controller 12 and the PLL controller 31 located on the input side of the sensorless current command value generator 14 are also stopped. When the operation mode is the position sensorless control mode M3, the operation mode switch 40 operates the sensorless current command value generator 14 in the current command value generator 10 while stopping the operation of the synchronous operation current command value generator 13, and connects the switches SW1, SW2, and SW3 to the contact A.

また、同期運転モードM2は、図2及び図3に示すように、速度上昇区間I1と電流調整区間I2とを有し、同期運転モードM2では、制御区間が、速度上昇区間I1、電流調整区間I2の順に移行する。 Furthermore, as shown in Figures 2 and 3, the synchronous operation mode M2 has a speed increase section I1 and a current adjustment section I2, and in the synchronous operation mode M2, the control section transitions in the order of the speed increase section I1 and the current adjustment section I2.

また、運転モードが位置決めモードM1または同期運転モードM2であるときは、スイッチSW1,SW2が接点Bに接続されるため、同期運転電流指令値生成器13によって生成される同期運転d軸電流指令値id_sy及び同期運転q軸電流指令値iq_syが、減算器18,19及び非干渉化制御器36に入力されるd軸電流指令値id及びq軸電流指令値iqとなる。一方で、運転モードが位置センサレス制御モードM3であるときは、スイッチSW1,SW2が接点Aに接続されるため、センサレス電流指令値生成器14によって生成されるセンサレスd軸電流指令値id_sl及びセンサレスq軸電流指令値iq_slが、減算器18,19及び非干渉化制御器36に入力されるd軸電流指令値id及びq軸電流指令値iqとなる。 Furthermore, when the operation mode is the positioning mode M1 or the synchronous operation mode M2, the switches SW1 and SW2 are connected to the contact B, so that the synchronous operation d-axis current command value id_sy * and the synchronous operation q-axis current command value iq_sy * generated by the synchronous operation current command value generator 13 become the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * input to the subtractors 18 and 19 and the decoupling controller 36. On the other hand, when the operation mode is the position sensorless control mode M3, the switches SW1 and SW2 are connected to the contact A, so that the sensorless d-axis current command value id_sl * and the sensorless q-axis current command value iq_sl * generated by the sensorless current command value generator 14 become the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * input to the subtractors 18 and 19 and the decoupling controller 36.

図2及び図3に示すように、位置決めモードM1では、速度指令値ωが0とされ、同期運転電流指令値生成器13は、d軸電流指令値idを0から所定値id_iniまで増加させる一方で、q軸電流指令値iqを0にする。d軸電流指令値idの増加中にモータMのロータが動き始めて位置決めされる。例えば、最大負荷を駆動可能な電流値が所定値id_iniとして設定されることで、同期運転モードM2において過負荷時でもモータMは脱調することなく起動できる。 2 and 3, in the positioning mode M1, the speed command value ω * is set to 0, and the synchronous operation current command value generator 13 increases the d-axis current command value id * from 0 to a predetermined value id_ini, while setting the q-axis current command value iq * to 0. While the d-axis current command value id * is increasing, the rotor of the motor M starts to move and is positioned. For example, by setting a current value capable of driving a maximum load as the predetermined value id_ini, the motor M can be started without losing synchronism even under an overload in the synchronous operation mode M2.

また、図2及び図3に示すように、速度上昇区間I1では、同期運転電流指令値生成器13が所定値id_iniを初期値としてd軸電流指令値idを所定値id_iniで一定に保つとともに、q軸電流指令値iqを0で一定に保ったまま、速度指令値ωが0から所定回転数ω1まで線形増加される。これにより、速度上昇区間I1では、d軸電流指令値id及びq軸電流指令値iqが一定に保たれた状態で、モータMの回転数が、所定回転数ω1に対応する所定の回転数まで上昇する。なお、所定回転数ω1は、モータ誘起電圧が十分に検出できることが分かっている回転数、かつ、ロック状態でないモータMがロック状態であると誤判定されてしまうことがない程度に大きな回転数に予め設定され、例えば圧縮機用のモータの場合は15rps相当の電気角速度である。なお、モータMがロック状態である場合には、速度上昇区間I1においてモータMの回転数が上昇しない。本実施例では、電圧指令値に基づいてモータMがロック状態であるか否かの判定を行うロック判定器52を有するため、速度上昇区間I1においてモータMがロック状態であるか否かを速やかに判定できる。モータMがロック状態でないと判定されると、モータ制御装置100aの運転モードは電流調整区間I2に移行する。ロック判定器52の動作については後述する。 2 and 3, in the speed increase section I1, the synchronous operation current command value generator 13 keeps the d-axis current command value id * constant at the predetermined value id_ini with the predetermined value id_ini as the initial value, and linearly increases the speed command value ω * from 0 to the predetermined rotation speed ω1 while keeping the q-axis current command value iq * constant at 0. As a result, in the speed increase section I1, the rotation speed of the motor M increases to a predetermined rotation speed corresponding to the predetermined rotation speed ω1 while the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * are kept constant. Note that the predetermined rotation speed ω1 is preset to a rotation speed at which it is known that the motor induced voltage can be sufficiently detected and is large enough to prevent the motor M, which is not in a locked state, from being erroneously determined to be in a locked state, and is, for example, an electrical angular speed equivalent to 15 rps in the case of a motor for a compressor. Note that, when the motor M is in a locked state, the rotation speed of the motor M does not increase in the speed increase section I1. In this embodiment, since the lockup determinator 52 that determines whether the motor M is in a locked state based on the voltage command value is provided, it is possible to quickly determine whether the motor M is in a locked state in the speed increase section I1. If it is determined that the motor M is not in a locked state, the operation mode of the motor control device 100a transitions to the current adjustment section I2. The operation of the lockup determinator 52 will be described later.

次いで、電流調整区間I2では、速度指令値ωが所定回転数ω1で一定に保たれた状態で、同期運転電流指令値生成器13は、d軸電流指令値id及びq軸電流指令値iqを調整する。電流調整区間I2では、同期運転電流指令値生成器13は、所定値id_iniを初期値としてd軸電流指令値idの調整を開始する。また、電流調整区間I2では、同期運転電流指令値生成器13は、q軸電流指令値iqの初期値を0としてq軸電流指令値iqの調整を開始する。電流調整区間I2でのd軸電流指令値id及びq軸電流指令値iqの調整により、電流調整区間I2では、dc-qc座標軸上での電流ベクトルが、位置センサレス制御モードM3時の電流ベクトルに近い状態まで調整される。電流調整区間I2では、同期運転電流指令値生成器13は、d軸電流指令値idを、フィルタを用いて、または、線形減少させて、電流調整区間I2の最終点で目標指令値id_sy_endに収束させる。目標指令値id_sy_endは、0近傍の正の値を有し、位置センサレス制御モードM3時の電流ベクトルよりも多少過励磁(id>0)となる値に設定されるのが好ましい。 Next, in the current adjustment section I2, the synchronous operation current command value generator 13 adjusts the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * while the speed command value ω * is kept constant at a predetermined rotation speed ω1. In the current adjustment section I2, the synchronous operation current command value generator 13 starts adjusting the d-axis current command value id * with a predetermined value id_ini as an initial value. Also, in the current adjustment section I2, the synchronous operation current command value generator 13 starts adjusting the q-axis current command value iq * with an initial value of 0. By adjusting the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * in the current adjustment section I2, the current vector on the dc-qc coordinate axes is adjusted to a state close to the current vector in the position sensorless control mode M3. In the current adjustment section I2, the synchronous operation current command value generator 13 uses a filter or linearly reduces the d-axis current command value id * to converge to the target command value id_sy_end at the end point of the current adjustment section I2. The target command value id_sy_end has a positive value close to 0 and is preferably set to a value that is slightly overexcited (id * >0) compared to the current vector in the position sensorless control mode M3.

つまり、速度上昇区間I1では、同期運転電流指令値生成器13は、目標指令値id_sy_endよりも大きい値を有する所定値id_iniにd軸電流指令値idを設定する。また、速度上昇区間I1に続く電流調整区間I2では、同期運転電流指令値生成器13は、所定値id_iniを初期値としてd軸電流指令値idを目標指令値id_sy_endまで徐々に減少させる。 That is, in the speed increase section I1, the synchronous operation current command value generator 13 sets the d-axis current command value id * to a predetermined value id_ini that is greater than the target command value id_sy_end. In the current adjustment section I2 following the speed increase section I1, the synchronous operation current command value generator 13 gradually decreases the d-axis current command value id * from the predetermined value id_ini to the target command value id_sy_end.

ここで、一般的に、モータMが突極性を有しないSPMSMである場合は、定トルク曲線上でのd軸電流指令値idを0として位置センサレス制御が行われ、モータMが突極性を有するIPMSMである場合は、二曲線交点に基づいて位置センサレス制御が行われる。一方で、同期運転モードM2では、PLL制御器31によって算出される速度推定値ωに基づく回転位相θdqの修正が為されないため、所望のトルクを得るための電流振幅値が最小となるd軸電流までd軸電流指令値idを減少させると、同期運転電流指令値生成器13が電流指令値を生成する際の応答速度によっては、負荷トルクが出力トルクを上回り、モータMが脱調する懸念がある。このため、上記のように、電流調整区間I2の最終点でのd軸電流指令値idを多少過励磁に収束させることが好ましい。 Generally, when the motor M is an SPMSM that does not have a saliency, the position sensorless control is performed with the d-axis current command value id * on the constant torque curve set to 0, and when the motor M is an IPMSM that has a saliency, the position sensorless control is performed based on the intersection of the two curves. On the other hand, in the synchronous operation mode M2, the rotation phase θdq is not corrected based on the speed estimate value ω calculated by the PLL controller 31. Therefore, if the d-axis current command value id * is reduced to the d-axis current at which the current amplitude value for obtaining the desired torque is minimized, depending on the response speed when the synchronous operation current command value generator 13 generates the current command value, there is a concern that the load torque may exceed the output torque and the motor M may lose synchronization. For this reason, as described above, it is preferable to converge the d-axis current command value id * at the final point of the current adjustment section I2 to a slight overexcitation.

また、電流調整区間I2の最終点における目標指令値id_sy_endを、モータMの定格の電流振幅値や、モータMが最大負荷を駆動する際の電流振幅値の10%程度の値に設定することで、電流調整区間I2においてd軸電流指令値idを位置センサレス制御モードM3でのd軸電流指令値idに適度に近づけつつ、多少過励磁に収束させることができるため、電流調整区間I2でのモータMの脱調を防止できる。例えば、定格の電流振幅値が10A程度の場合には、目標指令値id_sy_endは1A程度に設定されるのが好ましい。 Furthermore, by setting the target command value id_sy_end at the end point of the current adjustment section I2 to a value that is approximately 10% of the rated current amplitude value of the motor M or the current amplitude value when the motor M drives the maximum load, the d-axis current command value id * in the current adjustment section I2 can be made to converge to a slight over-excitation while being appropriately close to the d-axis current command value id * in the position sensorless control mode M3, thereby preventing loss of synchronization of the motor M in the current adjustment section I2. For example, when the rated current amplitude value is approximately 10A, it is preferable to set the target command value id_sy_end to approximately 1A.

また、電流調整区間I2では、同期運転電流指令値生成器13は、軸誤差Δθを積分または比例積分制御することよりq軸電流指令値iqを生成する。同期運転電流指令値生成器13は、軸誤差Δθが正の場合はq軸電流指令値iqを増加させ、軸誤差Δθが負の場合はq軸電流指令値iqを減少させる。このようにして、電流調整区間I2では、同期運転電流指令値生成器13は、軸誤差Δθを0に近づけるように帰還制御によりq軸電流指令値iqを調整する。電流調整区間I2では、同期運転電流指令値生成器13は、例えば式(12)に従って同期運転q軸電流指令値iq_syを生成する。式(12)において、Ki_iqは積分ゲインである。

Figure 0007616263000008
In the current adjustment section I2, the synchronous operation current command value generator 13 generates the q-axis current command value iq * by integrating or proportional-integral controlling the axis error Δθ. When the axis error Δθ is positive, the synchronous operation current command value generator 13 increases the q-axis current command value iq * , and when the axis error Δθ is negative, the synchronous operation current command value generator 13 decreases the q-axis current command value iq * . In this way, in the current adjustment section I2, the synchronous operation current command value generator 13 adjusts the q-axis current command value iq * by feedback control so as to bring the axis error Δθ closer to zero. In the current adjustment section I2, the synchronous operation current command value generator 13 generates the synchronous operation q-axis current command value iq_sy * according to, for example, equation (12). In equation (12), Ki_iq is an integral gain.
Figure 0007616263000008

位置センサレス制御モードM3では、軸誤差Δθが正のときは、PLL制御器31が速度推定値ωを減少させることにより速度推定値ωが速度指令値ωを下回るため、速度制御器12がトルク指令値Tを増加させ、センサレス電流指令値生成器14がq軸電流指令値iqを増加させる。一方で、同期運転モードM2では、速度指令値ωが位置推定器32に直接入力されるため、同期運転電流指令値生成器13が軸誤差Δθに基づいて、直接的にq軸電流指令値iqを調整する。そこで、電流調整区間I2の開始点でのd軸電流指令値idの初期値である所定値id_iniの大きさ、モータMのイナーシャ、モータMの誘起電圧定数、または、モータMが駆動する負荷の特性等に応じて積分ゲインKi_iq(式(12))が調整されることで、同期運転電流指令値生成器13の所望の応答速度を得ることができる。 In the position sensorless control mode M3, when the axis error Δθ is positive, the PLL controller 31 reduces the speed estimate ω, causing the speed estimate ω to fall below the speed command value ω * , so that the speed controller 12 increases the torque command value T * and the sensorless current command value generator 14 increases the q-axis current command value iq * . On the other hand, in the synchronous operation mode M2, the speed command value ω * is directly input to the position estimator 32, so that the synchronous operation current command value generator 13 directly adjusts the q-axis current command value iq * based on the axis error Δθ. Therefore, the integral gain Ki_iq (Equation (12)) is adjusted according to the magnitude of the predetermined value id_ini, which is the initial value of the d-axis current command value id * at the start point of the current adjustment section I2, the inertia of the motor M, the induced voltage constant of the motor M, or the characteristics of the load driven by the motor M, so that the desired response speed of the synchronous operation current command value generator 13 can be obtained.

電流調整区間I2から位置センサレス制御モードM3への移行の際、速度制御器12は、位置センサレス制御モードM3の開始時点でのd軸電流指令値id及びq軸電流指令値iq(つまり、同期運転モードM2における同期運転d軸電流指令値id_syの最終値、及び、同期運転モードM2における同期運転q軸電流指令値iq_syの最終値)に基づいて式(13)に従ってトルク指令値Tを算出し、式(13)に従って算出したトルク指令値Tを速度誤差ω_difに対する速度制御器12の積分値の初期値として設定する。こうすることで、運転モードが同期運転モードM2から位置センサレス制御モードM3へ切り替わる際のトルク指令値Tの不連続の発生を防止できるため、運転モードの切替によりモータMに発生する切替ショックを低減できる。

Figure 0007616263000009
When transitioning from the current adjustment section I2 to the position sensorless control mode M3, the speed controller 12 calculates a torque command value T* according to equation (13) based on the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq* at the start of the position sensorless control mode M3 ( i.e., the final value of the synchronous operation d-axis current command value id_sy * in the synchronous operation mode M2, and the final value of the synchronous operation q-axis current command value iq_sy * in the synchronous operation mode M2), and sets the torque command value T * calculated according to equation (13) as the initial value of the integral value of the speed controller 12 for the speed error ω_dif. This makes it possible to prevent discontinuity in the torque command value T * when the operation mode is switched from the synchronous operation mode M2 to the position sensorless control mode M3 , thereby reducing switching shock generated in the motor M due to switching of the operation mode.
Figure 0007616263000009

また、式(13)に従って算出されるトルク指令値Tが速度誤差ω_difに対する比例積分制御の初期値として位置センサレス制御が開始されるため、位置センサレス制御モードM3では、センサレス電流指令値生成器14によって生成されるセンサレスd軸電流指令値id_slは、図2及び図3に示すように、目標指令値id_sy_endよりも小さい値に調整される。例えば、目標指令値id_sy_endが0近傍の正の値を有する場合において、センサレスd軸電流指令値id_slは、0以下の値に調整される。 Furthermore, since position sensorless control is started with the torque command value T * calculated according to equation (13) as the initial value of proportional-integral control for the speed error ω_dif, in the position sensorless control mode M3, the sensorless d-axis current command value id_sl * generated by the sensorless current command value generator 14 is adjusted to a value smaller than the target command value id_sy_end, as shown in Figures 2 and 3. For example, when the target command value id_sy_end has a positive value close to 0, the sensorless d-axis current command value id_sl * is adjusted to a value equal to or smaller than 0.

以上のように、d軸電流指令値を同期運転の段階で0近傍に収束させ、軸誤差を帰還制御することによりq軸電流指令値を生成することで、軸誤差が0近傍に調整された状態、かつ、過励磁の度合いが抑制された状態で同期運転から位置センサレス制御へ移行できる。このため、位置センサレス制御への移行後の電流ベクトルの変化が小さくなるので、突極性を有するIPMSM等においても、位置センサレス制御への移行時の電流飛びや速度飛び等による切替ショックを低減できる。よって、モータMの突極性の有無というモータMの種類によらず、位置センサレス制御モードへの移行時のモータMの制御の安定性を向上させることができる。よって、モータMの種類によらず、モータMの安定した起動が可能となる。 As described above, by converging the d-axis current command value to near zero during synchronous operation and generating the q-axis current command value by feedback controlling the axis error, it is possible to transition from synchronous operation to position sensorless control with the axis error adjusted to near zero and with the degree of overexcitation suppressed. As a result, the change in the current vector after transition to position sensorless control is small, so that even in an IPMSM or the like having saliency, switching shock due to current jumps, speed jumps, etc., when transitioning to position sensorless control can be reduced. Therefore, regardless of the type of motor M, such as whether or not the motor M has saliency, it is possible to improve the stability of control of the motor M when transitioning to the position sensorless control mode. Therefore, it is possible to stably start the motor M regardless of the type of motor M.

<電圧算出器の構成>
以下、電圧算出器51の構成について、構成例1~4を挙げる。
<構成例1(図4A)>
図4Aは、本開示の実施例1の電圧算出器の構成例1を示す図である。図4Aに示す電圧算出器51Aは、図1に示す電圧算出器51に該当する。図4Aにおいて、電圧算出器51Aは、誤差算出器511と、電圧補正器512と、平均化器513とを有する。電圧算出器51Aは、d軸電圧指令値Vdとq軸電圧指令値Vqとから算出される電圧振幅値(以下では「合成電圧振幅値」と呼ぶことがある)をd軸電圧指令値Vdと同期運転d軸電流指令値id_syとに基づいて補正し、補正後及び平均化後の電圧振幅値(以下では「補正電圧振幅平均値」と呼ぶことがある)Va_co_aveをロック判定用電圧としてロック判定器52へ出力する。
<Configuration of voltage calculator>
Hereinafter, configuration examples 1 to 4 of the voltage calculator 51 will be given.
<Configuration Example 1 (FIG. 4A)>
4A is a diagram showing a configuration example 1 of the voltage calculator of the first embodiment of the present disclosure. The voltage calculator 51A shown in FIG. 4A corresponds to the voltage calculator 51 shown in FIG. 1. In FIG. 4A, the voltage calculator 51A has an error calculator 511, a voltage corrector 512, and an averager 513. The voltage calculator 51A corrects a voltage amplitude value (hereinafter, sometimes referred to as a "composite voltage amplitude value") calculated from the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq based on the d-axis voltage command value Vd and the synchronous operation d-axis current command value id_sy * , and outputs a corrected and averaged voltage amplitude value (hereinafter, sometimes referred to as a "corrected voltage amplitude average value") Va_co_ave to the lock determination unit 52 as a lock determination voltage.

位置決めモードM1では、速度指令値ωが0とされているため、理論的にIPM25から出力される電圧(以下では「理論出力電圧」と呼ぶことがある)はモータMの巻線抵抗R分の電圧のみである。よって、位置決めモードM1では、巻線抵抗R分の理論出力電圧と実際にモータMに印加された電圧との差分が、IPM25から出力される3相の交流電圧(以下では「出力電圧」と呼ぶことがある)における誤差(以下では「出力電圧誤差」と呼ぶことがある)ΔVとして出現する。そこで、本実施例では、出力電圧誤差ΔVを考慮してモータMがロック状態であるか否かを判定する。出力電圧誤差ΔVを考慮することで、出力電圧誤差ΔVが大きくなるような場合(例えば、モータ制御装置に用いられるIPMのデッドタイムが大きい場合)であっても、ロック判定を精度良く行うことができる。誤差算出器511は、位置決め完了時の同期運転d軸電流指令値id_syと、d軸電圧指令値Vdと、モータMの巻線抵抗Rとに基づいて、式(14)に従って出力電圧誤差ΔVを算出する。式(14)におけるd軸電圧指令値Vdとして、フィルタ処理による高周波除去後のd軸電圧指令値Vdが用いられても良い。位置決めモードM1ではコギングトルク等のリプルは発生しないため、d軸電圧指令値Vdの高周波の除去に用いられるフィルタの時定数は10ms程度であることが好ましい。

Figure 0007616263000010
In the positioning mode M1, since the speed command value ω * is set to 0, the voltage theoretically output from the IPM 25 (hereinafter may be referred to as the "theoretical output voltage") is only the voltage for the winding resistance R of the motor M. Therefore, in the positioning mode M1, the difference between the theoretical output voltage for the winding resistance R and the voltage actually applied to the motor M appears as an error (hereinafter may be referred to as the "output voltage error") ΔV in the three-phase AC voltage (hereinafter may be referred to as the "output voltage") output from the IPM 25. Therefore, in this embodiment, whether or not the motor M is in a locked state is determined taking into account the output voltage error ΔV. By taking into account the output voltage error ΔV, even when the output voltage error ΔV is large (for example, when the dead time of the IPM used in the motor control device is large), the lock determination can be performed with high accuracy. The error calculator 511 calculates the output voltage error ΔV according to the formula (14) based on the synchronous operation d-axis current command value id_sy * at the time of positioning completion, the d-axis voltage command value Vd, and the winding resistance R of the motor M. The d-axis voltage command value Vd in equation (14) may be the d-axis voltage command value Vd after high-frequency components have been removed by filtering. Since ripples such as cogging torque do not occur in the positioning mode M1, it is preferable that the time constant of the filter used to remove high-frequency components from the d-axis voltage command value Vd is about 10 ms.
Figure 0007616263000010

なお、誤差算出器511は、式(14)に替えて、固定座標系上の出力電圧誤差ΔVUVWから出力電圧誤差ΔVを算出しても良い。出力電圧誤差ΔVUVWは、キャリア周波数fc、IPM25におけるデッドタイムTd及び直流電圧Vdcに基づいて式(15)に従って算出できる。なお、出力電圧誤差ΔVUVWは固定座標系上の値なので、式(15)に従って算出される出力電圧誤差ΔVUVWをdc-qc座標軸上での値に変換する必要がある。

Figure 0007616263000011
Incidentally, the error calculator 511 may calculate the output voltage error ΔV from the output voltage error ΔV UVW on a fixed coordinate system instead of using equation (14). The output voltage error ΔV UVW can be calculated according to equation (15) based on the carrier frequency fc, the dead time Td in the IPM 25, and the DC voltage Vdc. Since the output voltage error ΔV UVW is a value on a fixed coordinate system, it is necessary to convert the output voltage error ΔV UVW calculated according to equation (15) into a value on the dc-qc coordinate axes.
Figure 0007616263000011

ここで、速度上昇区間I1では、上記のようにd軸電流指令値idが所定値id_iniで一定に保たれるとともにq軸電流指令値iqが0で一定に保たれるため、電流ベクトルのd軸電流成分が存在する一方で電流ベクトルのq軸電流成分は存在しない。このため、速度上昇区間I1では、d軸電圧指令値Vdにのみ出力電圧誤差ΔVが発生する。また、位置決めモードM1から速度上昇区間I1にかけて、キャリア周波数fc、IPM25におけるデッドタイムTd、及び、直流電圧Vdcが一定である場合は、速度上昇区間I1の終末の時点(以下では「速度上昇区間終末時点」と呼ぶことがある)T1での出力電圧誤差ΔVは、位置決め完了時において算出される出力電圧誤差ΔVとほぼ同一となる。そこで、電圧補正器512は、d軸電圧指令値Vdとq軸電圧指令値Vqとから式(16)に従って算出される合成電圧振幅値Vaを、位置決め完了時の出力電圧誤差ΔVに基づいて式(17)に従って補正し、補正後の電圧振幅値(以下では「補正電圧振幅値」と呼ぶことがある)Va_coを平均化器513へ出力する。

Figure 0007616263000012
Here, in the speed increase section I1, as described above, the d-axis current command value id * is kept constant at a predetermined value id_ini and the q-axis current command value iq * is kept constant at 0, so that while there is a d-axis current component of the current vector, there is no q-axis current component of the current vector. Therefore, in the speed increase section I1, an output voltage error ΔV occurs only in the d-axis voltage command value Vd. Furthermore, if the carrier frequency fc, the dead time Td in the IPM 25, and the DC voltage Vdc are constant from the positioning mode M1 to the speed increase section I1, the output voltage error ΔV at the end point T1 of the speed increase section I1 (hereinafter sometimes referred to as the "end point of the speed increase section") is approximately the same as the output voltage error ΔV calculated when positioning is completed. Therefore, the voltage compensator 512 corrects the composite voltage amplitude value Va, which is calculated from the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq according to equation (16), based on the output voltage error ΔV at the time of completion of positioning, according to equation (17), and outputs the corrected voltage amplitude value Va_co (hereinafter sometimes referred to as the “corrected voltage amplitude value”) to the averager 513.
Figure 0007616263000012

平均化器513は、瞬時値である補正電圧振幅値Va_coを時間平均し、補正電圧振幅平均値Va_co_aveをロック判定用電圧としてロック判定器52へ出力する。平均化器513での平均化処理により、モータMがロック状態であるときに補正電圧振幅値Va_coが振動することによって、ロック判定器52が誤判定することを回避することができる。例えば、ロック状態であるモータMに回転磁界を加えた場合に、インダクタンスの突極性に起因して補正電圧振幅値Va_coに重畳される回転磁界の周波数成分(以下では「電気角次数リプル」と呼ぶことがある)の影響を排除することができる。また、平均化器513での平均化処理により、モータMのロータが完全には1回転以上しないものの瞬時的にロータの位相が変化する区間が存在する状態(以下では「レアロック状態」と呼ぶことがある)や、ロータが脱調してモータMが正しく起動できない状態(以下では「脱調状態」と呼ぶことがある)でも、平均的な補正電圧振幅値を算出することができる。よって、平均化器513での平均化処理により、レアロック状態及び脱調状態を含めた広義のロック状態を判定することが可能となるので、ロック判定の判定精度を向上させることができる。平均化器513は、例えばローパスフィルタを用いて形成される。平均化器513を形成するローパスフィルタの時定数は、モータMの回転数の上昇に伴う出力電圧の上昇への追従性が損なわれず、かつ、電気角次数リプルを排除できる程度の時定数(例えば、100ms程度)であることが好ましい。 The averager 513 performs time averaging of the correction voltage amplitude value Va_co, which is an instantaneous value, and outputs the correction voltage amplitude average value Va_co_ave to the lock determiner 52 as a lock determination voltage. The averaging process in the averager 513 can prevent the lock determiner 52 from misjudging the correction voltage amplitude value Va_co due to the oscillation of the correction voltage amplitude value Va_co when the motor M is in a locked state. For example, when a rotating magnetic field is applied to the motor M in a locked state, the effect of the frequency component of the rotating magnetic field (hereinafter sometimes referred to as "electrical angle order ripple") superimposed on the correction voltage amplitude value Va_co due to the salient polarity of the inductance can be eliminated. In addition, the averaging process in the averager 513 can calculate the average correction voltage amplitude value even in a state where the rotor of the motor M does not rotate completely one or more times but there is a section where the rotor phase changes instantaneously (hereinafter sometimes referred to as "rare lock state"), or in a state where the rotor is out of step and the motor M cannot be started correctly (hereinafter sometimes referred to as "out of step state"). Therefore, the averaging process in the averager 513 makes it possible to determine a broad range of locked states, including rare locked states and out-of-step states, improving the accuracy of the lock determination. The averager 513 is formed, for example, using a low-pass filter. It is preferable that the time constant of the low-pass filter forming the averager 513 is a time constant (for example, about 100 ms) that does not impair the ability to follow the increase in output voltage that accompanies an increase in the rotation speed of the motor M and that can eliminate electrical angle order ripple.

<構成例2(図4B)>
図4Bは、本開示の実施例1の電圧算出器の構成例2を示す図である。図4Bに示す電圧算出器51Bは、図1に示す電圧算出器51に該当する。図4Bにおいて、電圧算出器51Bは、電圧振幅生成器514を有する。電圧振幅生成器514は、d軸電圧指令値Vdとq軸電圧指令値Vqとから式(16)に従って合成電圧振幅値Vaを生成し、生成した合成電圧振幅値Vaをロック判定用電圧としてロック判定器52へ出力する。
<Configuration Example 2 (FIG. 4B)>
Fig. 4B is a diagram illustrating a second configuration example of the voltage calculator according to the first embodiment of the present disclosure. A voltage calculator 51B illustrated in Fig. 4B corresponds to the voltage calculator 51 illustrated in Fig. 1. In Fig. 4B, the voltage calculator 51B has a voltage amplitude generator 514. The voltage amplitude generator 514 generates a composite voltage amplitude value Va from the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq according to equation (16), and outputs the generated composite voltage amplitude value Va to the lock determinator 52 as a lock determination voltage.

<構成例3(図4C)>
図4Cは、本開示の実施例1の電圧算出器の構成例3を示す図である。図4Cに示す電圧算出器51Cは、図1に示す電圧算出器51に該当する。図4Cにおいて、電圧算出器51Cは、電圧振幅生成器514と、平均化器515とを有する。
<Configuration Example 3 (FIG. 4C)>
Fig. 4C is a diagram showing a third example of the configuration of the voltage calculator according to the first embodiment of the present disclosure. The voltage calculator 51C shown in Fig. 4C corresponds to the voltage calculator 51 shown in Fig. 1. In Fig. 4C, the voltage calculator 51C includes a voltage amplitude generator 514 and an averaging unit 515.

電圧振幅生成器514は、d軸電圧指令値Vdとq軸電圧指令値Vqとから式(16)に従って合成電圧振幅値Vaを生成し、生成した合成電圧振幅値Vaを平均化器515へ出力する。 The voltage amplitude generator 514 generates a composite voltage amplitude value Va from the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq according to equation (16), and outputs the generated composite voltage amplitude value Va to the averager 515.

平均化器515は、瞬時値である合成電圧振幅値Vaを時間平均し、平均化後の合成電圧振幅値Va_aveをロック判定用電圧としてロック判定器52へ出力する。 The averager 515 time-averages the composite voltage amplitude value Va, which is an instantaneous value, and outputs the averaged composite voltage amplitude value Va_ave to the lock determinator 52 as a lock determination voltage.

<構成例4(図4D)>
図4Dは、本開示の実施例1の電圧算出器の構成例4を示す図である。図4Dに示す電圧算出器51Dは、図1に示す電圧算出器51に該当する。図4Dにおいて、電圧算出器51Dは、誤差算出器511と、電圧補正器512とを有する。
<Configuration Example 4 (FIG. 4D)>
Fig. 4D is a diagram illustrating a fourth configuration example of the voltage calculator according to the first embodiment of the present disclosure. A voltage calculator 51D illustrated in Fig. 4D corresponds to the voltage calculator 51 illustrated in Fig. 1. In Fig. 4D, the voltage calculator 51D includes an error calculator 511 and a voltage corrector 512.

電圧補正器512は、d軸電圧指令値Vdとq軸電圧指令値Vqとから式(16)に従って算出される合成電圧振幅値Vaを、位置決め完了時の出力電圧誤差ΔVに基づいて式(17)に従って補正し、補正電圧振幅値Va_coをロック判定用電圧としてロック判定器52へ出力する。 The voltage compensator 512 corrects the composite voltage amplitude value Va, calculated from the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq according to equation (16), according to equation (17) based on the output voltage error ΔV at the time of completion of positioning, and outputs the corrected voltage amplitude value Va_co to the lock determinator 52 as a lock determination voltage.

<ロック判定器の動作>
上記のように、速度上昇区間I1では、速度指令値ωが0から所定回転数ω1まで線形増加される。この際の所定回転数ω1は、ロック状態でないモータMにおいてモータ誘起電圧が十分に観測される回転数に設定される。
<Operation of lock determination device>
As described above, in the speed increase section I1, the speed command value ω * is linearly increased from 0 to the predetermined rotation speed ω1. The predetermined rotation speed ω1 is set to a rotation speed at which the motor induced voltage is sufficiently observed in the motor M that is not in a locked state.

そこで、ロック判定器52は、速度上昇区間I1において速度指令値ωが所定回転数ω1に到達する時点である速度上昇区間終末時点T1において、ロック判定用電圧をロック判定閾値V_jdと比較することによりモータMがロック状態であるか否かを判定する。ロック判定器52は、ロック判定用電圧がロック判定閾値V_jd未満であるときは、モータMがロック状態であると判定し、ロック状態信号LSを出力する。一方で、ロック判定器52は、ロック判定用電圧がロック判定閾値V_jd以上であるときは、モータMがロック状態でないと判定し、ロック状態信号LSを出力しない。つまり、ロック判定器52は、所定の速度上昇区間終末時点T1におけるロック判定用電圧がロック判定閾値V_jd未満であるときは、モータMがロックしていると判定する一方で、所定の速度上昇区間終末時点T1におけるロック判定用電圧がロック判定閾値V_jd以上であるときは、モータMがロックしていないと判定する。 Therefore, the lock-up determinator 52 determines whether the motor M is in a locked state by comparing the lock-up determination voltage with the lock-up determination threshold V_jd at a speed increase section end time T1, which is a time when the speed command value ω* reaches a predetermined rotation speed ω1 in the speed increase section I1. When the lock-up determination voltage is less than the lock-up determination threshold V_jd, the lock-up determinator 52 determines that the motor M is in a locked state and outputs a locked state signal LS. On the other hand, when the lock-up determination voltage is equal to or greater than the lock-up determination threshold V_jd, the lock-up determinator 52 determines that the motor M is not in a locked state and does not output the locked state signal LS. In other words, when the lock-up determination voltage at a predetermined speed increase section end time T1 is less than the lock-up determination threshold V_jd, the lock-up determinator 52 determines that the motor M is locked, whereas when the lock-up determination voltage at the predetermined speed increase section end time T1 is equal to or greater than the lock-up determination threshold V_jd, the lock-up determinator 52 determines that the motor M is not locked.

例えば、モータ制御装置100aの外部のコントローラは、ロック判定器52からロック状態信号LSを入力されたときは、同期運転モードM2を速度上昇区間I1から電流調整区間I2へ移行させることなく、速度上昇区間I1でモータMへの通電を停止する。ここで、モータMがロック状態であるときは、モータMの回転に伴うモータ誘起電圧が発生しない。このため、モータMがロック状態であるときに同期運転モードM2が速度上昇区間I1から電流調整区間I2に移行してしまうと、軸誤差演算器30によって正しい軸誤差Δθが算出されなくなるため、同期運転電流指令値生成器13が同期運転q軸電流指令値iq_syを生成する際の軸誤差Δθの帰還制御が不安定化する。そこで、上記のように、モータMがロック状態であるときは、同期運転モードM2が電流調整区間I2へ移行する前にモータMへの通電を停止することで、電流調整区間I2において用いられる軸誤差演算器30及び同期運転電流指令値生成器13の不安定化を防止できる。一方で、モータ制御装置100aの外部のコントローラは、ロック判定器52からロック状態信号LSを入力されないときは、同期運転モードM2を速度上昇区間I1から電流調整区間I2へ移行させる。 For example, when the external controller of the motor control device 100a receives the lock state signal LS from the lock determinator 52, it stops the supply of current to the motor M in the speed increase section I1 without shifting the synchronous operation mode M2 from the speed increase section I1 to the current adjustment section I2. Here, when the motor M is in the locked state, no motor induced voltage is generated due to the rotation of the motor M. Therefore, if the synchronous operation mode M2 shifts from the speed increase section I1 to the current adjustment section I2 when the motor M is in the locked state, the axis error calculator 30 will not calculate a correct axis error Δθ, and the feedback control of the axis error Δθ when the synchronous operation current command value generator 13 generates the synchronous operation q-axis current command value iq_sy * will become unstable. Therefore, as described above, when the motor M is in the locked state, the supply of current to the motor M is stopped before the synchronous operation mode M2 shifts to the current adjustment section I2, thereby preventing the axis error calculator 30 and the synchronous operation current command value generator 13 used in the current adjustment section I2 from becoming unstable. On the other hand, when the locked state signal LS is not input from the lock determinator 52, the external controller of the motor control device 100a transitions the synchronous operation mode M2 from the speed increase section I1 to the current adjustment section I2.

以上のようにして電圧指令値に基づいてロック判定を行うことで、電流調整区間I2に移行する前にロック判定を行うことができる。このため、モータMがロック状態であるか否かを速やかに判定できる。また、電圧指令値に基づいてロック判定を行う際に、出力電圧誤差ΔVを考慮してロック判定を行うことにより、出力電圧誤差ΔVが大きくなるような場合でもロック判定を精度良く行うことができる。さらに、ロック判定にあたり電圧指令値から電圧振幅値を算出することにより、電圧指令値の大きさと閾値との比較結果に基づいてロック判定を行うことができる。このため、制御系座標軸であるdc-qc座標軸がロータ座標軸であるd-q座標軸に対して回転し続ける状態であっても、電圧指令値に基づいてロック判定を行うことができる。さらに、ロック判定にあたり電圧振幅値を時間平均することにより、瞬時値である電圧振幅値ではなく時間平均された電圧振幅値を用いてロック判定を行うことができる。これにより、モータMがレアロック状態や脱調状態である場合であっても、モータMがロック状態であると判定できる。このように、モータ制御装置100aは、例えば出力電圧誤差ΔVの影響が大きい場合でも、モータMのロック状態を正しく検出することができる。 By performing the lock determination based on the voltage command value in the above manner, it is possible to perform the lock determination before moving to the current adjustment section I2. Therefore, it is possible to quickly determine whether the motor M is in a locked state. In addition, when performing the lock determination based on the voltage command value, by performing the lock determination taking into account the output voltage error ΔV, it is possible to perform the lock determination with high accuracy even when the output voltage error ΔV becomes large. Furthermore, by calculating the voltage amplitude value from the voltage command value when performing the lock determination, it is possible to perform the lock determination based on the comparison result between the magnitude of the voltage command value and the threshold value. Therefore, even if the dc-qc coordinate axis, which is the control system coordinate axis, continues to rotate relative to the d-q coordinate axis, which is the rotor coordinate axis, it is possible to perform the lock determination based on the voltage command value. Furthermore, by averaging the voltage amplitude value over time when performing the lock determination, it is possible to perform the lock determination using the time-averaged voltage amplitude value rather than the voltage amplitude value, which is the instantaneous value. As a result, it is possible to determine that the motor M is in a locked state even when the motor M is in a rare locked state or out of step state. In this way, the motor control device 100a can correctly detect the locked state of the motor M even when, for example, the effect of the output voltage error ΔV is large.

<ロック判定閾値の設定>
ロック判定閾値V_jdは、ロック状態でないモータMの理論出力電圧の最小値(以下では「非ロック時最小理論電圧値」と呼ぶことがある)Va_unlock_minに基づく第一ロック判定閾値V_jd_1よりも小さく、かつ、ロック状態であるモータMの理論出力電圧の最大値(以下では「ロック時最大理論電圧値」と呼ぶことがある))Va_lock_maxに基づく第二ロック判定閾値V_jd_2よりも大きい値に設定される。以下、第一ロック判定閾値V_jd_1の算出方法と、第二ロック判定閾値V_jd_2の算出方法とについて説明する。
<Lock Determination Threshold Setting>
The lock-up determination threshold V_jd is set to a value smaller than a first lock-up determination threshold V_jd_1 based on a minimum value of the theoretical output voltage of the motor M in an unlocked state (hereinafter may be referred to as the "unlocked minimum theoretical voltage value") Va_unlock_min, and larger than a second lock-up determination threshold V_jd_2 based on a maximum value of the theoretical output voltage of the motor M in a locked state (hereinafter may be referred to as the "locked maximum theoretical voltage value") Va_lock_max. A method for calculating the first lock-up determination threshold V_jd_1 and a method for calculating the second lock-up determination threshold V_jd_2 will be described below.

<第一ロック判定閾値の算出>
モータMがロック状態でない場合、速度上昇区間I1で発生する電圧は、モータMの抵抗及びインダクタンスでの電圧(以下では「RL電圧」と呼ぶことがある)と、モータ誘起電圧との合成電圧である。RL電圧は、IPM25の通電周波数(速度指令値ω)に応じて増加する。モータMの使用環境下でRL電圧が最小となるのはモータMの温度が低いとき(つまり、モータMの抵抗値が小さくなるとき)である。一方で、モータMの使用環境下でモータ誘起電圧が最小となるのはモータMの温度が高いとき(つまり、電機子鎖交磁束Ψaが小さくなるとき)である。したがって、RL電圧及びモータ誘起電圧の双方が、モータMの使用環境下で同時に最小となるときは本来存在しない。しかし、以下では、非ロック時最小理論電圧値Va_unlock_minの計算の簡略化のために、モータMの使用環境下でのモータMの抵抗値の最小値(以下では「最小抵抗値」と呼ぶことがある)と、電機子鎖交磁束の最小値(以下では「最小電機子鎖交磁束」と呼ぶことがある)とを用いて非ロック時最小理論電圧値Va_unlock_minを算出する。このように、最小抵抗値及び最小電機子鎖交磁束を用いて非ロック時最小理論電圧値Va_unlock_minを算出してモータMの理論出力電圧の計算値が小さくなるようにし、その計算値以下に第一ロック判定閾値V_jd_1を設定することにより、ロック状態でないモータMをロック状態であると誤判定してしまうリスクを低減できる。
<Calculation of first lock determination threshold>
When the motor M is not locked, the voltage generated in the speed increase section I1 is a composite voltage of the voltage at the resistance and inductance of the motor M (hereinafter sometimes referred to as the "RL voltage") and the motor induced voltage. The RL voltage increases according to the energization frequency (speed command value ω * ) of the IPM 25. The RL voltage is minimum in the usage environment of the motor M when the temperature of the motor M is low (i.e., when the resistance value of the motor M is small). On the other hand, the motor induced voltage is minimum in the usage environment of the motor M when the temperature of the motor M is high (i.e., when the armature flux linkage Ψa is small). Therefore, there is essentially no time when both the RL voltage and the motor induced voltage are minimum at the same time in the usage environment of the motor M. However, in the following, in order to simplify the calculation of the unlocked minimum theoretical voltage value Va_unlock_min, the unlocked minimum theoretical voltage value Va_unlock_min is calculated using the minimum resistance value (hereinafter sometimes referred to as the "minimum resistance value") and the minimum armature flux linkage (hereinafter sometimes referred to as the "minimum armature flux linkage") of the motor M in the usage environment of the motor M. In this way, the unlocked minimum theoretical voltage value Va_unlock_min is calculated using the minimum resistance value and the minimum armature flux linkage so that the calculated value of the theoretical output voltage of the motor M becomes small, and the first lock determination threshold value V_jd_1 is set to be equal to or lower than this calculated value, thereby reducing the risk of erroneously determining that the motor M, which is not in a locked state, is in a locked state.

また、ロック状態でないモータMでは、モータ誘起電圧ベクトルに対するRL電圧ベクトルの向きが電流ベクトルiaの位相(以下では「電流ベクトル位相」と呼ぶことがある)θiに応じて変化する。このため、図5に示すように、RL電圧ベクトルとモータ誘起電圧ベクトルとがベクトル合成された電圧の振幅は負荷に応じて変化して非線形となる。図5は、本開示の実施例1の電流ベクトル位相と電圧振幅との関係の一例を示す図である。そこで、d軸電流idが電流ベクトルiaと同一で、かつ、q軸電流が0である状態(つまり、電流ベクトル位相θiが0度である状態)を無負荷とする一方で、d軸電流idが0で、かつ、q軸電流iqが電流ベクトルiaと同一である状態(つまり、電流ベクトル位相θiが90度である状態)を過負荷としたときの出力電圧振幅の変化(以下では「電流ベクトル依存性」と呼ぶことがある)に基づいて非ロック時最小理論電圧値Va_unlock_minを算出すると良い。 In addition, in the motor M that is not in a locked state, the direction of the RL voltage vector relative to the motor induced voltage vector changes according to the phase of the current vector ia (hereinafter sometimes referred to as the "current vector phase") θi. Therefore, as shown in FIG. 5, the amplitude of the voltage obtained by vector synthesis of the RL voltage vector and the motor induced voltage vector changes according to the load and becomes nonlinear. FIG. 5 is a diagram showing an example of the relationship between the current vector phase and the voltage amplitude in the first embodiment of the present disclosure. Therefore, it is advisable to calculate the minimum theoretical voltage value Va_unlock_min when unlocked based on the change in the output voltage amplitude (hereinafter sometimes referred to as "current vector dependency") when the state in which the d-axis current id is the same as the current vector ia and the q-axis current is 0 (i.e., the state in which the current vector phase θi is 0 degrees) is unloaded, while the state in which the d-axis current id is 0 and the q-axis current iq is the same as the current vector ia (i.e., the state in which the current vector phase θi is 90 degrees) is overloaded.

さらに、ロック判定の誤判定を防止するために、巻線抵抗R、インダクタンスL、電機子鎖交磁束Ψaの各々の個体ばらつき内での最小値(例えば、-10%程度)を考慮することが望ましい。 Furthermore, to prevent erroneous lock determination, it is desirable to take into account the minimum values (e.g., approximately -10%) within the individual variations of the winding resistance R, inductance L, and armature interlinkage magnetic flux Ψa.

以下に、ロック状態でないモータMにおける非ロック時最小理論電圧値Va_unlock_minの算出式を示す。以下の算出式では、d軸電流id及びq軸電流iqは、電流ベクトルiaの位相θiを0度から90度まで変化させた際の値とし、d軸インダクタンスLd及びq軸インダクタンスLqは、同期運転時のd軸電流指令値idの下での初期電流特性値(Ld_ini,Lq_ini)とする。以下の算出式において、Vd_unlockはモータMがロック状態でないときのd軸電圧指令値、Vq_unlockはモータMがロック状態でないときのq軸電圧指令値、R_minは巻線抵抗Rの温度特性と個体ばらつきとを加味した最小抵抗値、Ψa_minはモータMの温度特性と個体ばらつきとを加味した最小電機子鎖交磁束、Va_unlockはモータMがロック状態でないときの理論出力電圧である。

Figure 0007616263000013
The formula for calculating the unlocked minimum theoretical voltage value Va_unlock_min for the motor M that is not in a locked state is shown below. In the following calculation formula, the d-axis current id and the q-axis current iq are values obtained when the phase θi of the current vector ia is changed from 0 degrees to 90 degrees, and the d-axis inductance Ld and the q-axis inductance Lq are initial current characteristic values (Ld_ini, Lq_ini) under the d-axis current command value id * during synchronous operation. In the following calculation formula, Vd_unlock is the d-axis voltage command value when the motor M is not in a locked state, Vq_unlock is the q-axis voltage command value when the motor M is not in a locked state, R_min is the minimum resistance value taking into account the temperature characteristics and individual variations of the winding resistance R, Ψa_min is the minimum armature flux linkage taking into account the temperature characteristics and individual variations of the motor M, and Va_unlock is the theoretical output voltage when the motor M is not in a locked state.
Figure 0007616263000013

そして、以上のようにして算出された非ロック時最小理論電圧値Va_unlock_minが第一ロック判定閾値V_jd_1として設定される。 Then, the unlocked minimum theoretical voltage value Va_unlock_min calculated as above is set as the first lock determination threshold V_jd_1.

<第二ロック判定閾値の算出>
モータMがロック状態である場合、速度上昇区間I1でモータMを加速することができないため、モータ誘起電圧は発生しない。このため、速度上昇区間I1で発生する電圧は、モータMの巻線抵抗R及びインダクタンスLに印加されるIPM25の通電周波数に応じたRL電圧のみである。また、速度上昇区間I1では、q軸電流iqが0に制御されるため、ロック状態であるモータMにおけるd軸電圧Vd_lockは式(18)によって表され、ロック状態であるモータMにおけるq軸電圧Vq_lockは式(19)によって表される。

Figure 0007616263000014
<Calculation of second lock determination threshold>
When the motor M is in a locked state, the motor M cannot be accelerated in the speed increase section I1, and therefore no motor induced voltage is generated. Therefore, the only voltage generated in the speed increase section I1 is the RL voltage that corresponds to the current supply frequency of the IPM 25 and is applied to the winding resistance R and inductance L of the motor M. In addition, in the speed increase section I1, the q-axis current iq is controlled to 0, and therefore the d-axis voltage Vd_lock of the motor M in the locked state is expressed by equation (18), and the q-axis voltage Vq_lock of the motor M in the locked state is expressed by equation (19).
Figure 0007616263000014

よって、モータMがロック状態であるときの出力電圧Va_lockは式(20)によって表される。

Figure 0007616263000015
Therefore, the output voltage Va_lock when the motor M is in a locked state is expressed by equation (20).
Figure 0007616263000015

ここで、ロック時最大理論電圧値Va_lock_maxの算出にあたっては、非ロック時最小理論電圧値Va_unlock_minの算出と同様に、パラメータ変動の影響を考慮すると良い。例えば、モータMの抵抗値としてモータMの使用環境下での最大抵抗値R_maxを用いて、モータMの抵抗での電圧を算出すると良い。また例えば、インダクタンスは温度特性を有さないものとし、同期運転時のd軸電流指令値相当の電流をインダクタンスに流した際の磁気飽和特性を反映させたインダクタンス値(Ld_ini,Lq_ini)を用いてインダクタンス電圧を算出すると良い。また例えば、モータMがロック状態であるときは制御系座標軸であるdc-qc座標軸はモータMのロータ座標軸であるd-q座標軸に対して回転し続けるため、d軸インダクタンスLdとq軸インダクタンスLqとの平均値をインダクタンスLとして算出すると良い。さらに、パラメータ変動に対するロック判定の誤判定を防止するために、巻線抵抗R、インダクタンスLの各々の個体ばらつき内での最大値(例えば、+10%程度)を考慮することが望ましい。 Here, when calculating the maximum theoretical voltage value Va_lock_max when locked, it is advisable to take into account the effect of parameter fluctuations, as in the calculation of the minimum theoretical voltage value Va_unlock_min when unlocked. For example, the maximum resistance value R_max in the operating environment of the motor M may be used as the resistance value of the motor M to calculate the voltage at the resistance of the motor M. Also, for example, the inductance may have no temperature characteristics, and the inductance voltage may be calculated using the inductance values (Ld_ini, Lq_ini) that reflect the magnetic saturation characteristics when a current equivalent to the d-axis current command value during synchronous operation is passed through the inductance. Also, for example, when the motor M is in a locked state, the dc-qc coordinate axis, which is the control system coordinate axis, continues to rotate relative to the d-q coordinate axis, which is the rotor coordinate axis of the motor M, so the average value of the d-axis inductance Ld and the q-axis inductance Lq may be calculated as the inductance L. Furthermore, to prevent erroneous lock determination due to parameter fluctuations, it is desirable to take into account the maximum values within the individual variations of the winding resistance R and inductance L (e.g., about +10%).

そして、以上のようにして算出されるロック時最大理論電圧値Va_lock_maxが第二ロック判定閾値V_jd_2として設定される。 Then, the maximum theoretical voltage value Va_lock_max calculated in the above manner is set as the second lock determination threshold V_jd_2.

以上、第一ロック判定閾値V_jd_1の算出方法、及び、第二ロック判定閾値V_jd_2の算出方法について説明した。 The above describes the method for calculating the first lock determination threshold V_jd_1 and the method for calculating the second lock determination threshold V_jd_2.

そして、ロック判定器52でのロック判定に用いられるロック判定閾値V_jdは、第一ロック判定閾値V_jd_1よりも小さく、かつ、第二ロック判定閾値V_jd_2よりも大きい値に設定される。これにより、ロック判定の精度を向上させることができる。例えば、モータMがロック状態でないにもかかわらず、モータMの温度が低いことで電機子鎖交磁束が減少して出力電圧が減少した場合に、モータMがロック状態であると誤判定されることを防止できる。また、モータMがロック状態であるにもかかわらず、モータMの温度が高いことにより巻線抵抗が増加して出力電圧が大きくなった場合に、モータMがロック状態でないと誤判定されることを防止できる。 The lock determination threshold V_jd used for the lock determination in the lock determination unit 52 is set to a value smaller than the first lock determination threshold V_jd_1 and larger than the second lock determination threshold V_jd_2. This improves the accuracy of the lock determination. For example, when the motor M is not in a locked state, and the armature interlinkage magnetic flux decreases due to a low temperature of the motor M, causing the output voltage to decrease, it is possible to prevent the motor M from being erroneously determined to be in a locked state. Also, when the motor M is in a locked state, and the winding resistance increases due to a high temperature of the motor M, causing the output voltage to increase, it is possible to prevent the motor M from being erroneously determined to be not in a locked state.

例えば、ロック判定閾値V_jdは、式(21)に従って設定される。式(21)に従ってロック判定閾値V_jdを設定することで、ロック判定閾値V_jdを、第一ロック判定閾値V_jd_1よりも第二ロック判定閾値V_jd_2に近い値に設定できる。これにより、モータMのロータに使われる永久磁石が減磁した場合でも、ロック状態でないモータMをロック状態であると誤判定してしまうリスクをさらに低減できる。

Figure 0007616263000016
For example, the lock-up determination threshold V_jd is set according to equation (21). By setting the lock-up determination threshold V_jd according to equation (21), the lock-up determination threshold V_jd can be set to a value closer to the second lock-up determination threshold V_jd_2 than to the first lock-up determination threshold V_jd_1. This can further reduce the risk of erroneously determining that the motor M, which is not in a locked state, is in a locked state even if the permanent magnet used in the rotor of the motor M is demagnetized.
Figure 0007616263000016

<モータがロック状態であるときのモータ制御装置の動作>
図6は、本開示の実施例1のモータ制御装置の動作例を示す図である。図6には、モータMがロック状態であるときの電圧(以下では「ロック時電圧」と呼ぶことがある)の変化が実線で示され、モータMがロック状態でないときの電圧(以下では「非ロック時電圧」と呼ぶことがある)の変化が点線で示される。
<Operation of the motor control device when the motor is in a locked state>
6 is a diagram showing an example of the operation of the motor control device according to the first embodiment of the present disclosure, in which a solid line indicates the change in voltage when the motor M is in a locked state (hereinafter, may be referred to as a "locked voltage"), and a dotted line indicates the change in voltage when the motor M is not in a locked state (hereinafter, may be referred to as a "non-locked voltage").

上記のように、ロック判定は、速度上昇区間終末時点T1で行われる。また、上記のように、速度上昇区間I1では、d軸電流指令値idが、初期値である所定値id_iniで一定に保たれるとともに、q軸電流指令値iqが0で一定に保たれたまま、速度指令値ωが0から所定回転数ω1まで線形増加される。 As described above, the lock determination is performed at the end time T1 of the speed increase section. Also, as described above, in the speed increase section I1, the d-axis current command value id * is kept constant at a predetermined value id_ini, which is an initial value, and the q-axis current command value iq * is kept constant at 0, while the speed command value ω * is linearly increased from 0 to a predetermined rotation speed ω1.

モータMがロック状態でない場合に速度上昇区間I1で発生する電圧は、RL電圧とモータ誘起電圧との合成電圧であり、図6に点線で示す「非ロック時電圧」に相当する。一方で、モータMがロック状態である場合にはモータ誘起電圧は発生しないため、モータMがロック状態である場合に速度上昇区間I1で発生する電圧は、IPM25の通電周波数に応じて増加するRL電圧のみであり、図6に実線で示す「ロック時電圧」に相当する。このように、モータMがロック状態でないときの出力電圧(以下では「非ロック時出力電圧」と呼ぶことがある)と、モータMがロック状態であるときの出力電圧(以下では「ロック時出力電圧」と呼ぶことがある)との間には相違がある。つまり、モータMがロック状態である場合とロック状態でない場合とでモータ誘起電圧の有無が生じ、モータ電流を電流指令値に追従させるために生成されるd軸電圧指令値Vd及びq軸電圧指令値Vqの大きさに変化が生じるため、出力電圧に相違が生じる。 The voltage generated in the speed increase section I1 when the motor M is not in a locked state is a composite voltage of the RL voltage and the motor induced voltage, which corresponds to the "unlocked voltage" shown by the dotted line in FIG. 6. On the other hand, when the motor M is in a locked state, the motor induced voltage is not generated, so the voltage generated in the speed increase section I1 when the motor M is in a locked state is only the RL voltage that increases according to the current frequency of the IPM 25, which corresponds to the "locked voltage" shown by the solid line in FIG. 6. In this way, there is a difference between the output voltage when the motor M is not in a locked state (hereinafter sometimes referred to as the "unlocked output voltage") and the output voltage when the motor M is in a locked state (hereinafter sometimes referred to as the "locked output voltage"). In other words, the presence or absence of a motor induced voltage occurs when the motor M is in a locked state and when it is not in a locked state, and the magnitude of the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq generated to make the motor current follow the current command value changes, resulting in a difference in the output voltage.

そこで、非ロック時出力電圧とロック時出力電圧との間に上記のようなロック判定閾値V_jdを設定することで、ロック判定を行うことが可能となる。 Therefore, by setting the above-mentioned lock determination threshold V_jd between the unlocked output voltage and the locked output voltage, it becomes possible to perform a lock determination.

以上、実施例1について説明した。 The above explains Example 1.

[実施例2]
実施例1では、同期運転モードにおいてd軸電流指令値を減少させることにより過励磁の度合いを抑制した状態で同期運転モードから位置センサレス制御モードへ移行することを示した。また、実施例1では、電流調整区間の最終点(つまり、位置センサレス制御モードの開始時点)でわずかのd軸電流を流すことで、モータMの脱調の懸念を減少させた。しかし、モータMに接続される負荷が周期的に変動する場合や、モータMの温度やモータMに流れる電流値の変化によりモータMに設定されるモータ定数が真値から乖離している場合には、d軸電流指令値の減少過程でモータMの脱調を引き起こす懸念がある。
[Example 2]
In the first embodiment, the synchronous operation mode is switched to the position sensorless control mode in a state in which the degree of overexcitation is suppressed by reducing the d-axis current command value in the synchronous operation mode. In the first embodiment, a small d-axis current is caused to flow at the end point of the current adjustment section (i.e., the start point of the position sensorless control mode), thereby reducing the concern of the motor M losing synchronization. However, when the load connected to the motor M periodically fluctuates or when the motor constant set for the motor M deviates from the true value due to changes in the temperature of the motor M or the current value flowing through the motor M, there is a concern that the motor M may lose synchronization during the process of reducing the d-axis current command value.

そこで、実施例2では、同期運転モードの電流調整区間でのモータMの脱調の懸念をより減少させる。以下、実施例1と異なる点について説明する。 Therefore, in the second embodiment, the concern of motor M losing synchronism during the current adjustment section of the synchronous operation mode is further reduced. The differences from the first embodiment are explained below.

<モータ制御装置の構成>
図7は、本開示の実施例2のモータ制御装置の構成例を示す図である。図7において、モータ制御装置100bは、PLL制御器31bと、加算器41とを有する。
<Configuration of the motor control device>
7 is a diagram illustrating an example of the configuration of a motor control device according to a second embodiment of the present disclosure. In FIG. 7, a motor control device 100b includes a PLL controller 31b and an adder 41.

PLL制御器31bには軸誤差演算器30から軸誤差Δθが入力される。PLL制御器31bは、同期運転モードにおいては、軸誤差Δθに基づいて、回転位相θdqの生成に用いられる速度指令値ωを補正する速度補正値ωbを算出し、算出した速度補正値ωbを出力する。また、PLL制御器31bは、位置センサレス制御モードにおいては、軸誤差Δθに基づいて、速度推定値ωを算出し、算出した速度推定値ωを出力する。 The PLL controller 31b receives the axis error Δθ from the axis error calculator 30. In the synchronous operation mode, the PLL controller 31b calculates a speed correction value ωb for correcting the speed command value ω * used to generate the rotation phase θdq based on the axis error Δθ, and outputs the calculated speed correction value ωb. In the position sensorless control mode, the PLL controller 31b calculates a speed estimate value ω based on the axis error Δθ, and outputs the calculated speed estimate value ω.

加算器41は、速度指令値ωと速度補正値ωbとを加算することにより、位置推定器32に入力される速度加算値ω+を算出する。 The adder 41 adds the speed command value ω * and the speed correction value ωb to calculate a speed sum value ω+ to be input to the position estimator 32 .

位置推定器32は、運転モードが同期運転モードであるときは、速度加算値ω+を積分することで回転位相θdqを生成する。一方で、運転モードが位置センサレス制御モードであるときは、位置推定器32は、実施例1と同様に、速度推定値ωを積分することで回転位相θdqを生成する。 When the operation mode is the synchronous operation mode, the position estimator 32 generates the rotation phase θdq by integrating the speed sum value ω+. On the other hand, when the operation mode is the position sensorless control mode, the position estimator 32 generates the rotation phase θdq by integrating the speed estimation value ω, as in the first embodiment.

<PLL制御器の構成>
図8は、本開示の実施例2のPLL制御器の構成例を示す図である。図8において、PLL制御器31bは、比例積分制御器311と、比例制御器312と、比例出力制御器313と、スイッチSW4とを有する。
<Configuration of PLL Controller>
Fig. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a PLL controller according to the second embodiment of the present disclosure. In Fig. 8, a PLL controller 31b includes a proportional integral controller 311, a proportional controller 312, a proportional output controller 313, and a switch SW4.

比例制御器312は、軸誤差Δθを比例制御することにより、モータMに接続される負荷の周期的な変動による速度の変動を表す速度変動成分ωaを算出する。 The proportional controller 312 proportionally controls the axis error Δθ to calculate the speed fluctuation component ωa, which represents the speed fluctuation due to the periodic fluctuation of the load connected to the motor M.

比例出力制御器313は、時間変化する比例出力係数Rを速度変動成分ωaに乗算することにより、徐々に増加する速度補正値ωbを算出する。 The proportional output controller 313 calculates a gradually increasing speed correction value ωb by multiplying the speed fluctuation component ωa by the time-varying proportional output coefficient R.

比例積分制御器311は、実施例1のPLL制御器31aと同様に、軸誤差Δθを比例積分制御することにより速度推定値ωを算出する。 The proportional-integral controller 311 calculates the speed estimate ω by proportional-integral control of the axis error Δθ, similar to the PLL controller 31a in the first embodiment.

スイッチSW4は、A接点とB接点とを有する。運転モード切替器40は、運転モードが同期運転モードであるときは、スイッチSW4を接点Bに接続する一方で、運転モードが位置センサレス制御モードであるときは、スイッチSW4を接点Aに接続する。よって、運転モードが同期運転モードであるときは、速度補正値ωbがPLL制御器31bから出力され、運転モードが位置センサレス制御モードであるときは、速度推定値ωがPLL制御器31bから出力される。 The switch SW4 has a contact A and a contact B. When the operation mode is the synchronous operation mode, the operation mode switch 40 connects the switch SW4 to contact B, and when the operation mode is the position sensorless control mode, the operation mode switch 40 connects the switch SW4 to contact A. Therefore, when the operation mode is the synchronous operation mode, the speed correction value ωb is output from the PLL controller 31b, and when the operation mode is the position sensorless control mode, the speed estimation value ω is output from the PLL controller 31b.

<PLL制御器の動作>
図9は、本開示の実施例2の比例出力制御器の動作例を示す図である。
<Operation of PLL Controller>
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the operation of the proportional output controller according to the second embodiment of the present disclosure.

上記ように、比例出力制御器313は、時間の経過に伴って徐々に増加する比例出力係数Rを比例出力である速度変動成分ωaに乗算することにより速度補正値ωbを算出する。図9に示すように、比例出力係数Rは、速度変動成分ωaに比例出力係数Rが乗算されることにより速度補正値ωbの大きさが調整される区間(以下では「比例出力調整区間」と呼ぶことがある)の開始点TAから比例出力調整区間の終了点TBまでの間で0から1に線形で増加する。例えば、電流調整区間I2の始点を開始点TAとし、電流調整区間I2の終点を終了点TBとしても良い。また例えば、軸誤差Δθがほぼ0に調整された時点で、実質的に比例出力調整区間を設けずに比例出力係数Rを1に増加させても良い。つまり、電流調整区間において軸誤差Δθがほぼ0に調整された時点を開始点TAとし、開始点TAの到来後、即座に比例出力係数Rを1に増加させて終了点TBを迎えても良い。 As described above, the proportional output controller 313 calculates the speed correction value ωb by multiplying the speed fluctuation component ωa, which is the proportional output, by the proportional output coefficient R, which gradually increases with the passage of time. As shown in FIG. 9, the proportional output coefficient R increases linearly from 0 to 1 between the start point TA of the section (hereinafter sometimes referred to as the "proportional output adjustment section") in which the magnitude of the speed correction value ωb is adjusted by multiplying the speed fluctuation component ωa by the proportional output coefficient R, and the end point TB of the proportional output adjustment section. For example, the start point of the current adjustment section I2 may be set as the start point TA, and the end point of the current adjustment section I2 may be set as the end point TB. Also, for example, when the axis error Δθ is adjusted to approximately 0, the proportional output coefficient R may be increased to 1 without actually providing a proportional output adjustment section. In other words, the point in time when the axis error Δθ is adjusted to approximately 0 in the current adjustment section may be set as the start point TA, and the proportional output coefficient R may be immediately increased to 1 after the start point TA arrives, to reach the end point TB.

速度変動成分ωaに図9に示す比例出力係数Rが乗算されることにより速度補正値ωbが算出されることで、速度補正値ωbの大きさは、時間の経過に伴って、0から徐々に増加する。 The speed correction value ωb is calculated by multiplying the speed fluctuation component ωa by the proportional output coefficient R shown in FIG. 9, and the magnitude of the speed correction value ωb gradually increases from 0 over time.

以上のようにして電流調整区間における速度補正値ωbの大きさを調整することで、電流調整区間の初期でd軸電流指令値が大きくてモータMの脱調の懸念が小さい区間では、PLL制御の比例応答が小さく抑えられるため、モータMの急減速を防止できる。一方で、電流調整区間の終期でd軸電流指令値が小さくてモータMの脱調の懸念が大きい区間では、軸誤差Δθが0近傍に収束している状態なので、PLL制御の比例応答を大きくしても問題がない。このため、電流調整区間の終期や軸誤差Δθが0近傍に収束している状態での比例出力係数Rを大きくすることで、モータMの速度の変動に応じた回転位相の生成が可能となる。これにより、モータMの速度の変動に応じて、dc-qc座標軸の回転位相を瞬時に修正することが可能となる。よって、d軸電流指令値が減少した際に周期的な負荷変動やモータ定数の真値からの乖離の影響によるモータMの脱調を防止できる。 By adjusting the magnitude of the speed correction value ωb in the current adjustment section in the above manner, in the section at the beginning of the current adjustment section where the d-axis current command value is large and there is little concern about the motor M losing synchronism, the proportional response of the PLL control is kept small, so that the motor M can be prevented from suddenly decelerating. On the other hand, in the section at the end of the current adjustment section where the d-axis current command value is small and there is a high concern about the motor M losing synchronism, the axis error Δθ is in a state where it converges to near 0, so there is no problem even if the proportional response of the PLL control is increased. Therefore, by increasing the proportional output coefficient R at the end of the current adjustment section or in a state where the axis error Δθ is in a state where it converges to near 0, it is possible to generate a rotation phase according to the fluctuation in the speed of the motor M. This makes it possible to instantly correct the rotation phase of the dc-qc coordinate axes according to the fluctuation in the speed of the motor M. Therefore, when the d-axis current command value decreases, it is possible to prevent the motor M from losing synchronism due to the influence of periodic load fluctuations and deviations from the true value of the motor constant.

以上、実施例2について説明した。 The above explains Example 2.

[実施例3]
突極性を有するIPMSMを過負荷で起動させる場合、図10に示すように、負荷トルク相当の定トルク曲線とMTPA曲線との交点上の電流ベクトルが、同期運転時の最終電流ベクトルから乖離していく。図10は、本開示の実施例3の位置センサレス制御モード移行時の電流ベクトル変化を示す図である。
[Example 3]
When an IPMSM having a saliency is started with an overload, the current vector at the intersection of the constant torque curve corresponding to the load torque and the MTPA curve deviates from the final current vector during synchronous operation, as shown in Fig. 10. Fig. 10 is a diagram showing a change in the current vector when transitioning to a position sensorless control mode in the third embodiment of the present disclosure.

図10に示すように、過負荷になるほど同期運転モードと位置センサレス制御モードとの間で電流ベクトルの乖離が大きくなる。よって、過負荷になるほど、運転モードが同期運転モードM2から位置センサレス制御モードM3に切り替えられたときのd軸電流指令値及びq軸電流指令値の不連続の度合いが大きくなる。このため、運転モードの切替によりモータMに発生する切替ショック等、モータMの制御の不安定化が引き起こされてしまうことが懸念される。 As shown in FIG. 10, the greater the overload, the greater the deviation of the current vector between the synchronous operation mode and the position sensorless control mode. Therefore, the greater the overload, the greater the degree of discontinuity in the d-axis current command value and the q-axis current command value when the operation mode is switched from the synchronous operation mode M2 to the position sensorless control mode M3. For this reason, there is a concern that switching the operation mode may cause a switching shock in the motor M, which may destabilize the control of the motor M.

そこで、実施例3では、モータMの制御の不安定化の懸念を減少させる。以下、実施例2と異なる点について説明する。 Therefore, in the third embodiment, concerns about instability in the control of the motor M are reduced. The differences from the second embodiment are explained below.

<センサレス電流指令値生成器の構成>
図11は、本開示の実施例3のセンサレス電流指令値生成器の構成例を示す図である。図11において、センサレス電流指令値生成器14は、重み係数生成器141と、MTPA電流指令値生成器142と、同期運転最終電流指令値生成器143と、乗算器144,145,146,147と、加算器148,149とを有する。
<Configuration of sensorless current command value generator>
11 is a diagram illustrating a configuration example of a sensorless current command value generator according to a third embodiment of the present disclosure. In FIG. 11, the sensorless current command value generator 14 includes a weighting coefficient generator 141, an MTPA current command value generator 142, a synchronous operation final current command value generator 143, multipliers 144, 145, 146, and 147, and adders 148 and 149.

MTPA電流指令値生成器142は、実施例2におけるセンサレス電流指令値生成器14で行われる処理をMTPA制御に限定して行うことにより、トルク指令値Tに基づいてMTPA_d軸電流指令値id_mt及びMTPA_q軸電流指令値iq_mtを生成する。つまり、MTPA電流指令値生成器142は、トルク指令値Tに基づいて、二曲線交点からMTPA_d軸電流指令値id_mt及びMTPA_q軸電流指令値iq_mtを生成する。以下では、MTPA_d軸電流指令値及びMTPA_q軸電流指令値を「MTPA電流指令値」と総称することがある。 The MTPA current command value generator 142 generates an MTPA_d-axis current command value id_mt * and an MTPA_q-axis current command value iq_mt* based on the torque command value T * by limiting the processing performed by the sensorless current command value generator 14 in the second embodiment to MTPA control. In other words, the MTPA current command value generator 142 generates an MTPA_d-axis current command value id_mt * and an MTPA_q-axis current command value iq_mt * from the intersection of two curves based on the torque command value T * . Hereinafter, the MTPA_d-axis current command value and the MTPA_q-axis current command value may be collectively referred to as an "MTPA current command value."

同期運転最終電流指令値生成器143は、電流調整区間I2の最終点(つまり、同期運転モードM2の終了時点)でのd軸電流指令値である最終点d軸電流指令値id_sy_endを生成する。また、同期運転最終電流指令値生成器143は、最終点d軸電流指令値id_sy_endとトルク指令値Tとに基づいて、式(22)に従って、最終点q軸電流指令値iq_sy_endを生成する。式(22)に従って生成される最終点q軸電流指令値iq_sy_endは、dc-qc座標軸上においてd軸電流指令値を最終点d軸電流指令値id_sy_endに固定したqc軸に平行な直線上に位置し、負荷トルクの変化に応じて変動する値である。以下では、最終点d軸電流指令値及び最終点q軸電流指令値を「最終点電流指令値」と総称することがある。

Figure 0007616263000017
The synchronous operation final current command value generator 143 generates a final point d-axis current command value id_sy_end * , which is a d-axis current command value at the final point of the current adjustment section I2 (i.e., the end point of the synchronous operation mode M2). The synchronous operation final current command value generator 143 generates a final point q-axis current command value iq_sy_end * according to the formula (22) based on the final point d-axis current command value id_sy_end * and the torque command value T * . The final point q-axis current command value iq_sy_end * generated according to the formula (22) is located on a straight line parallel to the qc axis on the dc-qc coordinate axis with the d-axis current command value fixed to the final point d-axis current command value id_sy_end * , and is a value that varies according to the change in the load torque. Hereinafter, the final point d-axis current command value and the final point q-axis current command value may be collectively referred to as the "final point current command value".
Figure 0007616263000017

なお、電流指令値を最終点電流指令値からMTPA電流指令値に切り替える区間(以下では「電流ベクトルスムージング区間」と呼ぶことがある)で負荷トルクが急激に変化しないことが実験等により予め分かっている場合には、同期運転最終電流指令値生成器143は、式(22)に従った最終点q軸電流指令値iq_sy_endの生成を行わずに、d軸電流指令値と同様に、電流調整区間I2の最終点でのq軸電流指令値を最終点q軸電流指令値iq_sy_endとしても良い。 In addition, when it is known in advance through experiments or the like that the load torque will not change suddenly in the section where the current command value is switched from the final point current command value to the MTPA current command value (hereinafter may be referred to as a “current vector smoothing section”), the synchronous operation final current command value generator 143 may not generate the final point q-axis current command value iq_sy_end * according to equation (22), but may set the q-axis current command value at the final point of the current adjustment section I2 as the final point q-axis current command value iq_sy_end * , similarly to the d-axis current command value.

重み係数生成器141は、MTPA電流指令値及び最終点電流指令値のそれぞれに乗算される第一重み係数W_up及び第二重み係数W_downを生成する。 The weighting coefficient generator 141 generates a first weighting coefficient W_up and a second weighting coefficient W_down to be multiplied by the MTPA current command value and the final point current command value, respectively.

乗算器144は、MTPA_d軸電流指令値id_mtに第一重み係数W_upを乗算する。 A multiplier 144 multiplies the MTPA_d-axis current command value id_mt * by a first weighting coefficient W_up.

乗算器145は、MTPA_q軸電流指令値iq_mtに第一重み係数W_upを乗算する。 A multiplier 145 multiplies the MTPA_q-axis current command value iq_mt * by a first weighting coefficient W_up.

乗算器146は、最終点d軸電流指令値id_sy_endに第二重み係数W_downを乗算する。 A multiplier 146 multiplies the final point d-axis current command value id_sy_end * by the second weighting coefficient W_down.

乗算器147は、最終点q軸電流指令値iq_sy_endに第二重み係数W_downを乗算する。 A multiplier 147 multiplies the final point q-axis current command value iq_sy_end * by the second weighting coefficient W_down.

加算器148は、乗算器144での乗算結果と乗算器146での乗算結果とを加算することにより、電流ベクトルスムージング区間におけるセンサレスd軸電流指令値id_slを生成する。 An adder 148 adds the multiplication result from the multiplier 144 and the multiplication result from the multiplier 146 to generate a sensorless d-axis current command value id_sl * in the current vector smoothing section.

加算器149は、乗算器145での乗算結果と乗算器147での乗算結果とを加算することにより、電流ベクトルスムージング区間におけるセンサレスq軸電流指令値iq_slを生成する。 The adder 149 adds the multiplication result in the multiplier 145 and the multiplication result in the multiplier 147 to generate the sensorless q-axis current command value iq_sl * in the current vector smoothing section.

つまり、電流ベクトルスムージング区間におけるセンサレスd軸電流指令値id_slは式(23)に従って生成され、電流ベクトルスムージング区間におけるセンサレスq軸電流指令値iq_slは式(24)に従って生成される。

Figure 0007616263000018
That is, the sensorless d-axis current command value id_sl * in the current vector smoothing section is generated according to equation (23), and the sensorless q-axis current command value iq_sl * in the current vector smoothing section is generated according to equation (24).
Figure 0007616263000018

よって、MTPA電流指令値は、運転モードが位置センサレス制御モードであるときに、二曲線交点に基づいて算出され、加算器148,149によって最終的にセンサレス電流指令値が算出される前に算出される第一の仮の電流指令値に相当する。また、最終点電流指令値は、運転モードが位置センサレス制御モードであるときに、電流調整区間I2の最終点でのd軸電流指令値に基づいて算出され、加算器148,149によって最終的にセンサレス電流指令値が算出される前に算出される第二の仮の電流指令値に相当する。 Therefore, when the operation mode is the position sensorless control mode, the MTPA current command value is calculated based on the intersection of the two curves, and corresponds to a first provisional current command value calculated before the final sensorless current command value is calculated by adders 148 and 149. In addition, when the operation mode is the position sensorless control mode, the final point current command value is calculated based on the d-axis current command value at the final point of the current adjustment section I2, and corresponds to a second provisional current command value calculated before the final sensorless current command value is calculated by adders 148 and 149.

<センサレス電流指令値生成器の動作>
図12は、本開示の実施例3の重み係数生成器の動作例を示す図である。図12に示すように、重み係数生成器141は、電流ベクトルスムージング区間の開始点TXから電流ベクトルスムージング区間の終了点TYまでの間で0から1に線形で増加する第一重み係数W_upを生成する。また、重み係数生成器141は、開始点TXから終了点TYまでの間で1から0に線形で減少する第二重み係数W_downを生成する。
<Operation of sensorless current command value generator>
Fig. 12 is a diagram showing an example of the operation of the weighting factor generator of the third embodiment of the present disclosure. As shown in Fig. 12, the weighting factor generator 141 generates a first weighting factor W_up that increases linearly from 0 to 1 between the start point TX of the current vector smoothing section and the end point TY of the current vector smoothing section. In addition, the weighting factor generator 141 generates a second weighting factor W_down that decreases linearly from 1 to 0 between the start point TX and the end point TY.

ここで、電流ベクトルスムージング区間は任意に設定可能である。例えば、電流ベクトルスムージング区間は、上記の図2及び図3において速度指令値ωがω1からω2まで増加する区間等、位置センサレス制御モード区間内に設定されるのが好ましい。 Here, the current vector smoothing section can be set arbitrarily. For example, the current vector smoothing section is preferably set within a position sensorless control mode section, such as the section in which the speed command value ω * increases from ω1 to ω2 in the above-mentioned Figs. 2 and 3 .

図13は、本開示の実施例3の電流ベクトル軌跡の一例を示す図である。センサレスd軸電流指令値id_sl及びセンサレスq軸電流指令値iq_slが第一重み係数W_up及び第二重み係数W_downを用いて式(23)及び式(24)に従って生成されることで、図13に示すように、運転モードが同期運転モードから位置センサレス制御モードに移行する際においても、電流ベクトルの連続性が保たれる。よって、上記の図2及び図3に示すように、運転モードが同期運転モードM2から位置センサレス制御モードM3に切り替えられたときのd軸電流指令値及びq軸電流指令値の連続性が保たれる。その結果、位置センサレス制御モードへの移行時の電流飛びや速度飛び等による切替ショックを低減できるため、位置センサレス制御モードへの移行時のモータMの制御の安定性をさらに向上させることができる。 FIG. 13 is a diagram showing an example of a current vector locus in the third embodiment of the present disclosure. The sensorless d-axis current command value id_sl * and the sensorless q-axis current command value iq_sl * are generated according to the formulas (23) and (24) using the first weighting coefficient W_up and the second weighting coefficient W_down, so that the continuity of the current vector is maintained even when the operation mode is switched from the synchronous operation mode to the position sensorless control mode, as shown in FIG. 13. Therefore, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the continuity of the d-axis current command value and the q-axis current command value is maintained when the operation mode is switched from the synchronous operation mode M2 to the position sensorless control mode M3. As a result, the switching shock due to current jumps, speed jumps, etc. at the time of the transition to the position sensorless control mode can be reduced, and therefore the stability of the control of the motor M at the time of the transition to the position sensorless control mode can be further improved.

以上、実施例3について説明した。 The above explains Example 3.

[実施例4]
モータMの起動時の周期的トルク変動により、同期運転モードM2から位置センサレス制御モードM3への移行時に切替ショックが生じる懸念がある。実施例4では、モータMの起動時の周期的トルク変動による速度変動を抑制し、同期運転モードM2から位置センサレス制御モードM3への移行時の切替ショックを低減する。以下、実施例1と異なる点について説明する。
[Example 4]
There is a concern that a switching shock may occur when transitioning from the synchronous operation mode M2 to the position sensorless control mode M3 due to periodic torque fluctuations at the start of the motor M. In the fourth embodiment, the speed fluctuations due to periodic torque fluctuations at the start of the motor M are suppressed, and the switching shock when transitioning from the synchronous operation mode M2 to the position sensorless control mode M3 is reduced. Below, differences from the first embodiment will be described.

<モータ制御装置の構成>
図14は、本開示の実施例4のモータ制御装置の構成例を示す図である。図14において、モータ制御装置100cは、加算器81,52,62と、速度変動補正値生成器61と、トルク変動補正値生成器63と、q軸電流補正値算出器64とを有する。
<Configuration of the motor control device>
14 is a diagram illustrating an example of the configuration of a motor control device according to a fourth embodiment of the present disclosure. In FIG. 14, a motor control device 100c includes adders 81, 52, and 62, a speed fluctuation correction value generator 61, a torque fluctuation correction value generator 63, and a q-axis current correction value calculator 64.

軸誤差演算器30によって算出された軸誤差Δθは、PLL制御器31、同期運転電流指令値生成器13及び速度変動補正値生成器61に入力される。 The axis error Δθ calculated by the axis error calculator 30 is input to the PLL controller 31, the synchronous operation current command value generator 13, and the speed fluctuation correction value generator 61.

位置推定器32は、加算器62によって算出される速度情報ω_corを積分することで、dc-qc座標軸の回転位相θdqを生成する。運転モードが同期運転モードにあるときは、スイッチSW3は接点Bに接続されるため、加算器62は、速度変動補正値生成器61から出力される速度変動値Δωを、モータ制御装置100cの外部(例えば、上位のコントローラ)からモータ制御装置100cへ入力される電気角速度の指令値である速度指令値ωに加算することにより、速度変動値Δωによって補正された速度指令値(以下では「補正後速度指令値」と呼ぶことがある)を算出する。よって、運転モードが同期運転モードにあるときは補正後速度指令値が速度情報ω_corとして位置推定器32に入力されるため、同期運転モードでは、速度指令値ωに基づいて生成された回転位相θdqにモータMが同期する。一方で、運転モードが位置センサレス制御モードにあるときは、スイッチSW3は接点Aに接続されるため、加算器62は、速度変動補正値生成器61から出力される速度変動値Δωを、PLL制御器31から出力される電気角速度の推定値である速度推定値ωに加算することにより、速度変動値Δωによって補正された速度推定値(以下では「補正後速度推定値」と呼ぶことがある)を算出する。よって、運転モードが位置センサレス制御モードにあるときは補正後速度推定値が速度情報ω_corとして位置推定器32に入力されるため、位置センサレス制御モードでは、軸誤差Δθが帰還制御されることで得られる速度推定値ωに基づいて回転位相θdqが生成される。 The position estimator 32 generates a rotation phase θdq of the dc-qc coordinate axes by integrating the speed information ω_cor calculated by the adder 62. When the operation mode is in the synchronous operation mode, the switch SW3 is connected to the contact B, so that the adder 62 adds the speed fluctuation value Δω output from the speed fluctuation correction value generator 61 to the speed command value ω * , which is a command value of the electrical angular velocity input to the motor control device 100c from outside the motor control device 100c (for example, a higher-level controller), to calculate a speed command value corrected by the speed fluctuation value Δω (hereinafter sometimes referred to as a "corrected speed command value"). Therefore, when the operation mode is in the synchronous operation mode, the corrected speed command value is input to the position estimator 32 as the speed information ω_cor, so that in the synchronous operation mode, the motor M is synchronized with the rotation phase θdq generated based on the speed command value ω * . On the other hand, when the operation mode is in the position sensorless control mode, the switch SW3 is connected to the contact A, so that the adder 62 calculates a speed estimation value corrected by the speed fluctuation value Δω (hereinafter sometimes referred to as a "corrected speed estimation value") by adding the speed fluctuation value Δω output from the speed fluctuation correction value generator 61 to the speed estimation value ω, which is an estimate of the electrical angular velocity output from the PLL controller 31. Therefore, when the operation mode is in the position sensorless control mode, the corrected speed estimation value is input to the position estimator 32 as speed information ω_cor, so that in the position sensorless control mode, the rotational phase θdq is generated based on the speed estimation value ω obtained by feedback controlling the axis error Δθ.

また、位置推定器32は、スイッチSW3を介して入力される速度情報ω_corに基づいてモータMのロータ位置の回転角度を表す機械角位相θmを生成する。 The position estimator 32 also generates a mechanical angle phase θm that represents the rotation angle of the rotor position of the motor M based on the speed information ω_cor input via the switch SW3.

PLL制御器31は、軸誤差Δθを比例積分制御することにより、軸誤差Δθが0となるような速度推定値ωを算出する。PLL制御器31によって算出された速度推定値ωがスイッチSW3を介して加算器62に入力されて補正後速度推定値が位置推定器32に入力されることで回転位相θdqが修正され、その結果、軸誤差Δθを0に近づけることができる。 The PLL controller 31 performs proportional-integral control of the axis error Δθ to calculate a speed estimate ω such that the axis error Δθ becomes 0. The speed estimate ω calculated by the PLL controller 31 is input to the adder 62 via the switch SW3, and the corrected speed estimate is input to the position estimator 32 to correct the rotation phase θdq, and as a result, the axis error Δθ can be brought closer to 0.

減算器11は、速度指令値ωから速度推定値ωを減算することにより速度誤差ω_difを算出する。 A subtractor 11 calculates a speed error ω_dif by subtracting the speed estimate value ω from the speed command value ω * .

速度制御器12は、速度誤差ω_difを比例積分制御することにより、周期的に脈動する速度誤差ω_difの平均成分が0に近づくような平均トルク指令値T_aveを生成する。 The speed controller 12 performs proportional-integral control on the speed error ω_dif to generate an average torque command value T_ave * such that the average component of the periodically pulsating speed error ω_dif approaches zero.

加算器81は、トルク変動補正値生成器63から出力されるトルク変動補正値ΔTを平均トルク指令値T_aveに加算することにより合計トルク指令値Tを算出する。 The adder 81 calculates a total torque command value T * by adding the torque fluctuation correction value ΔT output from the torque fluctuation correction value generator 63 to the average torque command value T_ave * .

センサレス電流指令値生成器14は、運転モードが位置センサレス制御モードであるときに、合計トルクが一定となる電流の軌跡である定トルク曲線に基づいて合計トルク指令値Tをd-q座標軸上の電流ベクトルに変換することにより、センサレスd軸電流指令値id_sl及びセンサレスq軸電流指令値iq_slを生成する。以下では、センサレスd軸電流指令値及びセンサレスq軸電流指令値を「センサレス電流指令値」と総称することがある。 When the operation mode is the position sensorless control mode, the sensorless current command value generator 14 generates a sensorless d-axis current command value id_sl * and a sensorless q-axis current command value iq_sl* by converting the total torque command value T * into a current vector on the dq coordinate axes based on a constant torque curve, which is a current locus where the total torque is constant. Hereinafter, the sensorless d-axis current command value and the sensorless q-axis current command value may be collectively referred to as the "sensorless current command value."

一方で、運転モードが同期運転モードであるときは、スイッチSW1は接点Bに接続される。このため、同期運転電流指令値生成器13によって生成される同期運転d軸電流指令値id_syが、減算器18及び非干渉化制御器36に入力されるd軸電流指令値idとなる。また、運転モードが同期運転モードであるときは、スイッチSW2は接点Bに接続されるため、加算器52は、q軸電流補正値算出器64から出力されるq軸電流補正値Δiq_tを、同期運転電流指令値生成器13によって生成される同期運転q軸電流指令値iq_syに加算することにより、q軸電流補正値Δiq_tによって補正された同期運転q軸電流指令値(以下では「補正後同期運転q軸電流指令値」と呼ぶことがある)iq_sy’を算出する。よって、運転モードが同期運転モードであるときは、補正後同期運転q軸電流指令値iq_sy’が、減算器19及び非干渉化制御器36に入力されるq軸電流指令値iqとなる。なお、以下では、同期運転d軸電流指令値及び同期運転q軸電流指令値を「同期運転電流指令値」と総称することがある。 On the other hand, when the operation mode is the synchronous operation mode, the switch SW1 is connected to the contact B. Therefore, the synchronous operation d-axis current command value id_sy * generated by the synchronous operation current command value generator 13 becomes the d-axis current command value id * input to the subtractor 18 and the decoupling controller 36. Furthermore, when the operation mode is the synchronous operation mode, the switch SW2 is connected to the contact B, so that the adder 52 adds the q-axis current correction value Δiq_t output from the q-axis current correction value calculator 64 to the synchronous operation q-axis current command value iq_sy * generated by the synchronous operation current command value generator 13, thereby calculating a synchronous operation q-axis current command value iq_sy * ′ corrected by the q-axis current correction value Δiq_t (hereinafter may be referred to as the “corrected synchronous operation q-axis current command value”). Therefore, when the operation mode is the synchronous operation mode, the corrected synchronous operation q-axis current command value iq_sy * ' becomes the q-axis current command value iq * input to the subtractor 19 and the decoupling controller 36. In the following, the synchronous operation d-axis current command value and the synchronous operation q-axis current command value may be collectively referred to as the "synchronous operation current command value."

<周期的トルク変動がないときのモータ制御装置の動作>
周期的トルク変動がないときは、モータ制御装置100cは、上記の図2及び図3に示したように実施例1と同様に動作する。但し、運転モードが位置決めモードM1または同期運転モードM2であるときは、スイッチSW1,SW2が接点Bに接続されるため、同期運転電流指令値生成器13によって生成される同期運転d軸電流指令値id_sy及び補正後同期運転q軸電流指令値iq_sy’が、減算器18,19及び非干渉化制御器36に入力されるd軸電流指令値id及びq軸電流指令値iqとなる。
<Operation of the motor control device when there is no periodic torque fluctuation>
When there is no periodic torque fluctuation, the motor control device 100c operates in the same manner as in the first embodiment, as shown in Figures 2 and 3. However, when the operation mode is the positioning mode M1 or the synchronous operation mode M2, the switches SW1 and SW2 are connected to the contact B, so that the synchronous operation d-axis current command value id_sy * and the corrected synchronous operation q-axis current command value iq_sy * ' generated by the synchronous operation current command value generator 13 become the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * input to the subtractors 18 and 19 and the decoupling controller 36.

<周期的な負荷トルクの変動があるときのモータ制御装置の動作>
図15及び図16は、本開示の実施例4のモータ制御装置の動作例を示す図である。図15及び図16には、周期的な負荷トルクの変動(以下では「周期的トルク変動」と呼ぶことがある)があるときの動作例を示す。また、図15には軽負荷時の動作例を示し、図16には過負荷時の動作例を示す。図15及び図16において、電流調整区間I2では、周期的トルク変動がないときの動作例と同様にモータ制御装置100cが動作することで、平均の負荷トルクに応じて平均電流が調整される。また、電流調整区間I2では、モータMの回転数の変動量が後述する速度変動許容値|Δω|まで抑制されるように、周期的トルク変動に応じて電流の変動量が調整される。このように、周期的トルク変動の抑制は、同期運転モードM2の電流調整区間I2から行われる。
<Operation of the motor control device when there is a periodic fluctuation in load torque>
15 and 16 are diagrams showing an example of the operation of the motor control device according to the fourth embodiment of the present disclosure. FIG. 15 and FIG. 16 show an example of the operation when there is a periodic load torque fluctuation (hereinafter, sometimes referred to as "periodic torque fluctuation"). FIG. 15 shows an example of the operation when a light load is present, and FIG. 16 shows an example of the operation when an overload is present. In FIG. 15 and FIG. 16, in the current adjustment section I2, the motor control device 100c operates in the same manner as in the example of the operation when there is no periodic torque fluctuation, so that the average current is adjusted according to the average load torque. In addition, in the current adjustment section I2, the amount of fluctuation in the current is adjusted according to the periodic torque fluctuation so that the amount of fluctuation in the rotation speed of the motor M is suppressed to a speed fluctuation allowable value |Δω| * described later. In this way, the suppression of the periodic torque fluctuation is performed from the current adjustment section I2 of the synchronous operation mode M2.

<速度変動補正値生成器の構成>
図17は、本開示の実施例4の速度変動補正値生成器の構成例を示す図である。図17において、速度変動補正値生成器61は、軸誤差変動成分分離器611と、軸誤差変動積算器612と、速度変動復調器613とを有する。速度変動補正値生成器61には、位置推定器32から機械角位相θmが入力され、軸誤差演算器30から軸誤差Δθが入力される。
<Configuration of Speed Fluctuation Correction Value Generator>
Fig. 17 is a diagram showing an example of the configuration of a speed fluctuation correction value generator according to the fourth embodiment of the present disclosure. In Fig. 17, the speed fluctuation correction value generator 61 has an axis error fluctuation component separator 611, an axis error fluctuation integrator 612, and a speed fluctuation demodulator 613. The speed fluctuation correction value generator 61 receives the mechanical angle phase θm from the position estimator 32 and the axis error Δθ from the axis error calculator 30.

モータ制御装置100cでは、周期的トルク変動に起因する軸誤差Δθの変動(以下では「軸誤差変動」と呼ぶことがある)がフィードバックされ、軸誤差変動を0とするために必要なモータMの回転速度の変動(以下では「速度変動」と呼ぶことがある)が機械角周期毎に生成される。 In the motor control device 100c, the fluctuation in the axis error Δθ caused by periodic torque fluctuations (hereinafter sometimes referred to as "axis error fluctuations") is fed back, and the fluctuation in the rotational speed of the motor M required to make the axis error fluctuations zero (hereinafter sometimes referred to as "speed fluctuations") is generated for each mechanical angle period.

そこで、軸誤差変動成分分離器611は、軸誤差Δθと機械角位相θmとに基づいて、高調波成分が排除された軸誤差変動の基本波成分をsin成分とcos成分とに分離する。軸誤差変動成分分離器611は、式(25)及び式(26)に従って第一フーリエ係数Δθsinと第二フーリエ係数Δθcosとを算出することにより、軸誤差変動の基本波成分をsin成分とcos成分とに分離する。軸誤差変動成分分離器611は、第一フーリエ係数Δθsin及び第二フーリエ係数Δθcosを機械角周期毎に算出して更新する。軸誤差変動成分分離器611が基本波成分のフーリエ係数を機械角周期毎に更新することで、軸誤差変動の高調波成分が排除された軸誤差変動基本波成分を精度よく抽出することができる。

Figure 0007616263000019
Therefore, the axis error fluctuation component separator 611 separates the fundamental wave component of the axis error fluctuation from which the harmonic components have been removed into a sin component and a cos component based on the axis error Δθ and the mechanical angle phase θm. The axis error fluctuation component separator 611 calculates the first Fourier coefficient Δθsin and the second Fourier coefficient Δθcos according to equations (25) and (26) to separate the fundamental wave component of the axis error fluctuation into a sin component and a cos component. The axis error fluctuation component separator 611 calculates and updates the first Fourier coefficient Δθsin and the second Fourier coefficient Δθcos for each mechanical angle period. By updating the Fourier coefficient of the fundamental wave component for each mechanical angle period, the axis error fluctuation fundamental wave component from which the harmonic components of the axis error fluctuation have been removed can be extracted with high accuracy.
Figure 0007616263000019

軸誤差変動積算器612は、式(27)に従って、第一フーリエ係数Δθsinと、軸誤差変動を補正するための補正ゲインk_Δθとの乗算結果Δθsin・k_Δθの積算値Δθsin_iを算出し、式(28)に従って、第二フーリエ係数Δθcosと補正ゲインk_Δθとの乗算結果Δθcos・k_Δθの積算値Δθcos_iを算出する。式(27)におけるΔθsin_i_oldは前回の機械角周期で算出された積算値Δθsin_iであり、式(28)におけるΔθcos_i_oldは前回の機械角周期で算出された積算値Δθcos_iである。また、積算値Δθsin_i及び積算値Δθcos_iの算出は、電流調整区間I2に開始され、位置センサレス制御モードM3でも継続して実施される。

Figure 0007616263000020
The axis error fluctuation integrator 612 calculates an integrated value Δθsin_i of the multiplication result Δθsin·k_Δθ of the first Fourier coefficient Δθsin and the correction gain k_Δθ for correcting the axis error fluctuation according to the formula (27), and calculates an integrated value Δθcos_i of the multiplication result Δθcos·k_Δθ of the second Fourier coefficient Δθcos and the correction gain k_Δθ according to the formula (28). Δθsin_i_old in the formula (27) is the integrated value Δθsin_i calculated in the previous mechanical angle period, and Δθcos_i_old in the formula (28) is the integrated value Δθcos_i calculated in the previous mechanical angle period. The calculation of the integrated value Δθsin_i and the integrated value Δθcos_i is started in the current adjustment section I2 and is continued in the position sensorless control mode M3.
Figure 0007616263000020

速度変動復調器613は、式(29)に従って、積算値Δθsin_i,Δθcos_iを用いて速度変動値Δωを復調することにより、速度変動値Δωを生成する。式(29)に従って速度変動値Δωが生成されることで、軸誤差変動の積算値からπ/2だけ位相が遅れた速度変動が生成され、機械角位相θmでの速度変動の瞬時値が生成される。ここで、軸誤差変動に対してπ/2だけ位相を遅らせた速度変動を生成することで、速度変動の積分で表される位置変動が速度変動よりさらにπ/2だけ遅れた位相で発生する。したがって、位置変動は軸誤差変動に対して逆位相となるため、軸誤差変動が0に収束される。

Figure 0007616263000021
The speed fluctuation demodulator 613 demodulates the speed fluctuation value Δω using the integrated values Δθsin_i and Δθcos_i according to equation (29) to generate a speed fluctuation value Δω. By generating the speed fluctuation value Δω according to equation (29), a speed fluctuation whose phase is delayed by π/2 from the integrated value of the axis error fluctuation is generated, and an instantaneous value of the speed fluctuation at the mechanical angle phase θm is generated. Here, by generating a speed fluctuation whose phase is delayed by π/2 from the axis error fluctuation, a position fluctuation represented by the integral of the speed fluctuation occurs with a phase that is further delayed by π/2 from the speed fluctuation. Therefore, the position fluctuation is in the opposite phase to the axis error fluctuation, and the axis error fluctuation is converged to 0.
Figure 0007616263000021

なお、軸誤差変動と速度変動との間に理論的な数式関係が成立する場合には、式(29)に従って軸誤差変動の位相に対して固定値であるπ/2だけ位相が遅れた速度変動値Δωを生成することによって軸誤差変動を0に収束させることが可能である。しかし、軸誤差Δθ自体に誤差が含まれる場合には、軸誤差変動と速度変動との間に理論的な数式関係が成立しなくなるため、軸誤差変動の位相に対して固定値であるπ/2だけ位相が遅れた速度変動の位相では軸誤差変動を0に収束させられないおそれがある。軸誤差Δθ自体の誤差は、モータMの回転数に依存する軸誤差演算器30の応答速度に起因して生ずるものと考えられる。そこで、軸誤差Δθ自体に誤差が含まれる場合には、軸誤差変動の位相に対する速度変動の位相のシフト量θshiftをモータMの回転数によって変化させることで、軸誤差変動を0に収束させることができる。そこで、軸誤差Δθ自体に誤差が含まれる場合には、速度変動復調器613は、式(30)~(33)に従って速度変動値Δωを生成するのが好ましい。式(33)におけるf(ω)は、速度指令値ωを入力とする関数であり、速度指令値ωに応じて速度変動の位相が変化するように、例えば1次または2次の関数によって表現される。 In addition, when a theoretical mathematical relationship is established between the axis error fluctuation and the speed fluctuation, it is possible to converge the axis error fluctuation to zero by generating a speed fluctuation value Δω whose phase is delayed by a fixed value of π/2 with respect to the phase of the axis error fluctuation according to equation (29). However, when the axis error Δθ itself contains an error, the theoretical mathematical relationship between the axis error fluctuation and the speed fluctuation does not hold, so there is a risk that the axis error fluctuation cannot be converged to zero with the phase of the speed fluctuation whose phase is delayed by a fixed value of π/2 with respect to the phase of the axis error fluctuation. It is considered that the error of the axis error Δθ itself occurs due to the response speed of the axis error calculator 30, which depends on the rotation speed of the motor M. Therefore, when the axis error Δθ itself contains an error, the axis error fluctuation can be converged to zero by changing the amount of phase shift θshift of the speed fluctuation with respect to the phase of the axis error fluctuation according to the rotation speed of the motor M. Therefore, when the axis error Δθ itself contains an error, it is preferable that the speed fluctuation demodulator 613 generates the speed fluctuation value Δω according to the equations (30) to (33). f(ω * ) in the equation (33) is a function that receives the speed command value ω * as an input, and is expressed by, for example, a linear or quadratic function so that the phase of the speed fluctuation changes according to the speed command value ω * .

上記のように、軸誤差Δθ自体に誤差が含まれるか否かによって、速度変動値Δωの好ましい生成方法は異なるため、軸誤差Δθ自体に誤差が含まれるか否かを予め実験等によって確認し、軸誤差Δθ自体に誤差が含まれるか否かに応じた速度変動値Δωの生成方法をモータ制御装置100cに予め設定しておくのが好ましい。

Figure 0007616263000022
As described above, the preferred method of generating the speed fluctuation value Δω differs depending on whether or not the axis error Δθ itself contains an error, so it is preferable to confirm in advance by experiment or the like whether or not the axis error Δθ itself contains an error, and to set in advance in the motor control device 100c a method of generating the speed fluctuation value Δω depending on whether or not the axis error Δθ itself contains an error.
Figure 0007616263000022

式(29)または式(30)に従って生成される速度変動値Δωは、速度指令値ω及び速度推定値ωを補正するための速度変動補正値として用いられる。 The speed fluctuation value Δω generated according to the equation (29) or (30) is used as a speed fluctuation correction value for correcting the speed command value ω * and the speed estimated value ω.

以上、速度変動補正値生成器61の構成について説明した。 The configuration of the speed fluctuation correction value generator 61 has been explained above.

図14に戻り、加算器62は、運転モードが同期運転モードにあるときに、式(34)に従って、速度指令値ωに速度変動値Δωを速度変動補正値として加算することにより補正後速度指令値である速度情報ω_corを算出する。なお、加算器62は、運転モードが位置センサレス制御モードにあるときは、速度推定値ωに速度変動値Δωを速度変動補正値として加算することにより補正後速度推定値である速度情報ω_corを算出する。

Figure 0007616263000023
14 , when the operation mode is the synchronous operation mode, the adder 62 calculates speed information ω_cor, which is a corrected speed command value, by adding the speed fluctuation value Δω to the speed command value ω * as a speed fluctuation correction value according to equation (34). When the operation mode is the position sensorless control mode, the adder 62 calculates speed information ω_cor, which is a corrected speed estimated value, by adding the speed fluctuation value Δω to the speed estimated value ω as a speed fluctuation correction value.
Figure 0007616263000023

位置推定器32は、速度情報ω_corを式(35)に従って積分することで回転位相θdqを生成する。

Figure 0007616263000024
The position estimator 32 generates the rotational phase θdq by integrating the speed information ω_cor in accordance with equation (35).
Figure 0007616263000024

また、位置推定器32は、速度情報ω_corに基づいて、式(36)に従って、機械角位相θmを生成する。

Figure 0007616263000025
Furthermore, the position estimator 32 generates the mechanical angle phase θm in accordance with the equation (36) based on the speed information ω_cor.
Figure 0007616263000025

以上のように、速度指令値ω及び速度推定値ωの変動成分が速度変動値Δωによって補正されるため、d-q座標軸とdc-qc座標軸とが変動成分を含めて一致した正確な位置推定を行うことができる。 As described above, the fluctuation components of the speed command value ω * and the speed estimate value ω are corrected by the speed fluctuation value Δω, so that accurate position estimation can be performed in which the dq coordinate axes and the dc-qc coordinate axes including the fluctuation components coincide with each other.

<トルク変動補正値生成器の構成>
図18は、本開示の実施例4のトルク変動補正値生成器の構成例を示す図である。図18において、トルク変動補正値生成器63は、速度変動成分分離器631と、速度変動振幅算出器632と、減算器633と、補正トルク振幅算出器634と、速度変動位相修正器635と、直交成分分離器636と、補正トルク復調器637とを有する。トルク変動補正値生成器63には、速度変動補正値生成器61から速度変動値Δωが入力され、位置推定器32から機械角位相θmが入力される。また、トルク変動補正値生成器63には、モータ制御装置100cの外部(例えば、上位のコントローラ)から速度変動許容値|Δω|が入力される。速度変動許容値|Δω|は、速度変動の振幅値に対する許容値であり、モータMに発生する振動が許容範囲に収まるような値に設定される。トルク変動補正値生成器63は、速度推定値ωの変動が速度変動許容値|Δω|内に抑制されるように、以下のようにして、トルク変動補正値ΔTを生成する。
<Configuration of Torque Fluctuation Correction Value Generator>
FIG. 18 is a diagram showing a configuration example of a torque fluctuation correction value generator according to a fourth embodiment of the present disclosure. In FIG. 18, the torque fluctuation correction value generator 63 includes a speed fluctuation component separator 631, a speed fluctuation amplitude calculator 632, a subtractor 633, a correction torque amplitude calculator 634, a speed fluctuation phase corrector 635, an orthogonal component separator 636, and a correction torque demodulator 637. The speed fluctuation value Δω is input to the torque fluctuation correction value generator 63 from the speed fluctuation correction value generator 61, and the mechanical angle phase θm is input from the position estimator 32. The speed fluctuation correction value generator 63 also receives a speed fluctuation allowable value |Δω| * from the outside of the motor control device 100c (for example, a higher-level controller). The speed fluctuation allowable value |Δω| * is an allowable value for the amplitude value of the speed fluctuation, and is set to a value that causes the vibration generated in the motor M to fall within an allowable range. The torque fluctuation correction value generator 63 generates the torque fluctuation correction value ΔT in the following manner so that the fluctuation of the speed estimate value ω is suppressed within the speed fluctuation allowable value |Δω| * .

トルク変動補正値生成器63は、モータMに発生する振動が実使用上問題とならない範囲の速度変動となるように、フィードバックされた速度変動値Δωに基づいて、トルク変動補正値ΔTの振幅と位相を機械角周期毎に調整する。 The torque fluctuation correction value generator 63 adjusts the amplitude and phase of the torque fluctuation correction value ΔT for each mechanical angle period based on the fed back speed fluctuation value Δω so that the vibrations generated in the motor M are within a range of speed fluctuations that do not cause problems in practical use.

そこで、速度変動成分分離器631は、速度変動値Δωと機械角位相θmとに基づいて、高調波成分が排除された速度変動の基本波成分をsin成分とcos成分とに分離する。速度変動成分分離器631は、式(37)及び式(38)に従って第三フーリエ係数ωsinと第四フーリエ係数ωcosとを算出することにより、速度変動の基本波成分をsin成分とcos成分とに分離する。速度変動成分分離器631は、第三フーリエ係数ωsin及び第四フーリエ係数ωcosを機械角周期毎に算出して更新する。速度変動成分分離器631が基本波成分のフーリエ係数を機械角周期毎に更新することで、速度変動の高調波成分が排除された速度変動基本波成分を精度よく抽出することができる。

Figure 0007616263000026
Therefore, the speed fluctuation component separator 631 separates the fundamental wave component of the speed fluctuation from which the harmonic components have been removed into a sine component and a cosine component based on the speed fluctuation value Δω and the mechanical angle phase θm. The speed fluctuation component separator 631 calculates the third Fourier coefficient ωsin and the fourth Fourier coefficient ωcos according to equations (37) and (38) to separate the fundamental wave component of the speed fluctuation into a sine component and a cosine component. The speed fluctuation component separator 631 calculates and updates the third Fourier coefficient ωsin and the fourth Fourier coefficient ωcos for each mechanical angle period. The speed fluctuation component separator 631 updates the Fourier coefficient of the fundamental wave component for each mechanical angle period, thereby making it possible to accurately extract the fundamental wave component of the speed fluctuation from which the harmonic components of the speed fluctuation have been removed.
Figure 0007616263000026

速度変動振幅算出器632は、第三フーリエ係数ωsin及び第四フーリエ係数ωcosに基づいて、式(39)に従って、速度変動基本波成分の振幅値|Δω|を算出する。上記のように第三フーリエ係数ωsin及び第四フーリエ係数ωcosは機械角周期毎に更新されるため、振幅値|Δω|も機械角周期毎に更新される。

Figure 0007616263000027
The speed fluctuation amplitude calculator 632 calculates the amplitude value |Δω| of the speed fluctuation fundamental wave component based on the third Fourier coefficient ωsin and the fourth Fourier coefficient ωcos in accordance with equation (39). Since the third Fourier coefficient ωsin and the fourth Fourier coefficient ωcos are updated every mechanical angle cycle as described above, the amplitude value |Δω| is also updated every mechanical angle cycle.
Figure 0007616263000027

減算器633は、振幅値|Δω|から速度変動許容値|Δω|を減算し、差分値|Δω|-|Δω|を補正トルク振幅算出器634へ出力する。 The subtractor 633 subtracts the speed fluctuation allowable value |Δω| * from the amplitude value |Δω|, and outputs the difference value |Δω|−|Δω| * to the correction torque amplitude calculator 634 .

補正トルク振幅算出器634は、式(40)に従って、差分値|Δω|-|Δω|と、速度変動値Δωを補正するための補正ゲインk_Δωとの乗算結果k_Δω・(|Δω|-|Δω|)を機械角周期毎に積算することにより、機械角周期毎に補正トルク振幅|ΔT|を算出する。式(40)における|ΔT|_oldは前回の機械角周期で算出された補正トルク振幅|ΔT|である。式(40)における補正ゲインk_Δωの大きさによって、補正トルク振幅|ΔT|の変化量が決定される。式(40)における補正ゲインk_Δωが適切な値に設定されることで、速度変動が速度変動許容値の境界でハンチングすることを抑制できるとともに、急激な負荷トルクの変化によって速度変動が速度変動許容値を超えてモータMに振動・騒音が発生することを抑制することができる。なお、補正トルク振幅|ΔT|の算出は、電流調整区間I2に開始され、位置センサレス制御モードM3でも継続して実施される。

Figure 0007616263000028
The correction torque amplitude calculator 634 calculates the correction torque amplitude |ΔT| for each mechanical angle period by integrating the multiplication result k_Δω·(|Δω|−|Δω| *) of the difference value |Δω|−|Δω|* and the correction gain k_Δω for correcting the speed fluctuation value Δω for each mechanical angle period according to the formula (40). |ΔT|_old in the formula (40) is the correction torque amplitude |ΔT| calculated in the previous mechanical angle period. The amount of change in the correction torque amplitude |ΔT| is determined by the magnitude of the correction gain k_Δω in the formula (40). By setting the correction gain k_Δω in the formula (40) to an appropriate value, it is possible to suppress hunting of the speed fluctuation at the boundary of the speed fluctuation allowable value, and to suppress the speed fluctuation from exceeding the speed fluctuation allowable value due to a sudden change in the load torque, thereby suppressing vibration and noise from occurring in the motor M. The calculation of the correction torque amplitude |ΔT| starts in the current adjustment section I2 and continues in the position sensorless control mode M3.
Figure 0007616263000028

速度変動位相修正器635は、式(41)に従って、第三フーリエ係数ωsinと補正ゲインk_Δωとの乗算結果ωsin・k_Δωの積算値ωsin_iを算出し、式(42)に従って、第四フーリエ係数ωcosと補正ゲインk_Δωとの乗算結果ωcos・k_Δωの積算値ωcos_iを算出する。式(41)におけるωsin_i_oldは前回の機械角周期で算出された積算値ωsin_iであり、式(42)におけるωcos_i_oldは前回の機械角周期で算出された積算値ωcos_iである。

Figure 0007616263000029
The speed fluctuation phase corrector 635 calculates an integrated value ωsin_i of the multiplication result ωsin·k_Δω of the third Fourier coefficient ωsin and the correction gain k_Δω according to equation (41), and calculates an integrated value ωcos_i of the multiplication result ωcos·k_Δω of the fourth Fourier coefficient ωcos and the correction gain k_Δω according to equation (42). ωsin_i_old in equation (41) is the integrated value ωsin_i calculated in the previous mechanical angle period, and ωcos_i_old in equation (42) is the integrated value ωcos_i calculated in the previous mechanical angle period.
Figure 0007616263000029

また、速度変動位相修正器635は、積算値ωsin_i,ωcos_iに基づいて、式(43)に従って、速度変動成分の位相が修正された位相(以下では「速度変動修正位相」と呼ぶことがある)φωiを算出する。速度変動修正位相φωiがトルク制御位相の基準となり、速度変動修正位相φωiからπ/2だけ遅れた位相が、補正トルク位相となる。

Figure 0007616263000030
Further, the speed fluctuation phase corrector 635 calculates a phase (hereinafter sometimes referred to as a "speed fluctuation correction phase") φωi in which the phase of the speed fluctuation component is corrected, based on the integrated values ωsin_i and ωcos_i, in accordance with equation (43). The speed fluctuation correction phase φωi becomes the reference for the torque control phase, and a phase delayed by π/2 from the speed fluctuation correction phase φωi becomes the correction torque phase.
Figure 0007616263000030

直交成分分離器636は、式(44)に従って、振幅が補正トルク振幅|ΔT|であり、位相が速度変動修正位相φωiである基本波のsin成分ωsin_iを算出するとともに、式(45)に従って、振幅が補正トルク振幅|ΔT|であり、位相が速度変動修正位相φωiである基本波のcos成分ωcos_iを算出する。この処理は、式(44),(45)の結果によって式(41),(42)を書き換えることになり、式(41)及び式(42)の演算による位相修正時の発散を防止する役割も有する。

Figure 0007616263000031
The orthogonal component separator 636 calculates a sine component ωsin_i of the fundamental wave whose amplitude is the correction torque amplitude |ΔT| and whose phase is the speed fluctuation correction phase φωi according to equation (44), and calculates a cosine component ωcos_i of the fundamental wave whose amplitude is the correction torque amplitude |ΔT| and whose phase is the speed fluctuation correction phase φωi according to equation (45). This process rewrites equations (41) and (42) based on the results of equations (44) and (45), and also serves to prevent divergence during phase correction by the calculation of equations (41) and (42).
Figure 0007616263000031

補正トルク復調器637は、式(46)に従って、sin成分ωsin_i及びcos成分ωcos_iを用いてトルク変動補正値ΔTを復調することにより、トルク変動補正値ΔTを生成する。式(46)に従ってトルク変動補正値ΔTが生成されることで、速度変動修正位相φωiからπ/2だけ遅れた補正トルク位相が算出され、機械角位相θmでの補正トルクの瞬時値が生成される。

Figure 0007616263000032
The correction torque demodulator 637 demodulates the torque fluctuation correction value ΔT using the sine component ωsin_i and the cosine component ωcos_i in accordance with the equation (46) to generate the torque fluctuation correction value ΔT. By generating the torque fluctuation correction value ΔT in accordance with the equation (46), a correction torque phase that is delayed by π/2 from the speed fluctuation correction phase φωi is calculated, and an instantaneous value of the correction torque at the mechanical angle phase θm is generated.
Figure 0007616263000032

なお、補正トルク復調器637は、式(46)に替えて、式(47)に従ってトルク変動補正値ΔTを生成しても良い。

Figure 0007616263000033
The correction torque demodulator 637 may generate the torque fluctuation correction value ΔT in accordance with the equation (47) instead of the equation (46).
Figure 0007616263000033

以上、トルク変動補正値生成器63の構成について説明した。以上のようにして生成されたトルク変動補正値ΔTを用いて平均トルク指令値T_aveが補正されることにより、モータMの回転速度の変動が抑制される。 The above has described the configuration of the torque fluctuation correction value generator 63. The average torque command value T_ave * is corrected using the torque fluctuation correction value ΔT generated as described above, thereby suppressing fluctuations in the rotation speed of the motor M.

図14に戻り、トルク変動補正値生成器63によって生成されたトルク変動補正値ΔTは、加算器81及びq軸電流補正値算出器64に入力される。また、q軸電流補正値算出器64には、同期運転電流指令値生成器13から同期運転d軸電流指令値id_syが入力される。 14 , the torque fluctuation correction value ΔT generated by the torque fluctuation correction value generator 63 is input to the adder 81 and the q-axis current correction value calculator 64. In addition, the synchronous operation d-axis current command value id_sy * is input to the q-axis current correction value calculator 64 from the synchronous operation current command value generator 13.

q軸電流補正値算出器64は、式(48)に従って、トルク次元の物理量を電流次元に変換することにより、トルク変動補正値ΔTからq軸電流補正値Δiq_tを算出する。

Figure 0007616263000034
The q-axis current correction value calculator 64 calculates the q-axis current correction value Δiq_t from the torque fluctuation correction value ΔT by converting the torque-dimensional physical quantity into a current-dimensional physical quantity in accordance with the equation (48).
Figure 0007616263000034

加算器52は、q軸電流補正値Δiq_tを同期運転q軸電流指令値iq_syに加算することにより補正後同期運転q軸電流指令値iq_sy’を算出する。 The adder 52 calculates a corrected synchronous operation q-axis current command value iq_sy *' by adding the q-axis current correction value Δiq_t to the synchronous operation q-axis current command value iq_sy * .

以上説明したように、同期運転モードM2の電流調整区間I2において、軸誤差変動を抑制するために必要な速度変動値Δωが生成される。また、速度変動値Δωに基づいてトルク変動補正値ΔTが生成され、トルク変動補正値ΔTに基づいて生成される補正後同期運転q軸電流指令値iq_sy’によって電流制御が行われる。これにより、モータMの起動時の周期的トルク変動による速度変動が抑制される。よって、モータMの振動・騒音を低減できるとともに、位置センサレス制御モードM3への移行時の切替ショックを低減できる。 As described above, in the current adjustment section I2 of the synchronous operation mode M2, the speed fluctuation value Δω required to suppress the axis error fluctuation is generated. In addition, a torque fluctuation correction value ΔT is generated based on the speed fluctuation value Δω, and current control is performed using the corrected synchronous operation q-axis current command value iq_sy * ' generated based on the torque fluctuation correction value ΔT. This suppresses speed fluctuations due to periodic torque fluctuations at the start of the motor M. This makes it possible to reduce vibrations and noise of the motor M, as well as to reduce switching shock at the time of transition to the position sensorless control mode M3.

ここで、速度変動補正値生成器61は、軸誤差変動を0にするために必要な速度変動値Δωを生成する。これにより、モータMの効率向上の観点等から速度変動許容値|Δω|が大きな値に設定された場合であっても、軸誤差Δθの変動が抑えられる。したがって、トルク制御が正常に機能し、モータMの振動・騒音を低減できるとともに、位置センサレス制御モードM3への移行時の切替ショックを低減できる。 Here, the speed fluctuation correction value generator 61 generates a speed fluctuation value Δω necessary to make the axis error fluctuation zero. This suppresses the fluctuation of the axis error Δθ even when the speed fluctuation allowable value |Δω| * is set to a large value from the viewpoint of improving the efficiency of the motor M. Therefore, the torque control functions normally, and the vibration and noise of the motor M can be reduced, and the switching shock when transitioning to the position sensorless control mode M3 can be reduced.

また、トルク変動補正値生成器63は、速度変動値Δωに基づいて、トルク変動補正値ΔTを生成する。これにより、運転モードが同期運転モードまたはセンサレス制御モードの何れにあるかによらず、トルク変動補正値ΔTに基づいたトルク制御を実現できる。 The torque fluctuation correction value generator 63 generates a torque fluctuation correction value ΔT based on the speed fluctuation value Δω. This makes it possible to realize torque control based on the torque fluctuation correction value ΔT regardless of whether the operation mode is the synchronous operation mode or the sensorless control mode.

なお、上記説明では、モータ制御装置100cが、速度変動補正値生成器61とトルク変動補正値生成器63とを別々に有する形態を一例に挙げた。しかし、モータ制御装置100cは、速度変動補正値生成器61とトルク変動補正値生成器63とを別々に有する替わりに、速度変動補正値生成器61とトルク変動補正値生成器63とを一体化した「トルク制御器」を有しても良い。 In the above description, an example is given of a configuration in which the motor control device 100c has a speed fluctuation correction value generator 61 and a torque fluctuation correction value generator 63 separately. However, instead of having the speed fluctuation correction value generator 61 and the torque fluctuation correction value generator 63 separately, the motor control device 100c may have a "torque controller" that integrates the speed fluctuation correction value generator 61 and the torque fluctuation correction value generator 63.

以上、実施例4について説明した。 The above explains Example 4.

[実施例5]
巻線抵抗、d軸インダクタンス、q軸インダクタンス及び鎖交磁束等、モータMの特性を決定するパラメータや負荷の大きさによっては、q軸電流補正値Δiq_tの変動振幅が増加し、電流制御器20の応答遅延やdq軸間干渉の影響によって、電流検出値が電流指令値に追従しない場合がある。
[Example 5]
Depending on the parameters that determine the characteristics of the motor M, such as the winding resistance, the d-axis inductance, the q-axis inductance, and the linkage magnetic flux, and the size of the load, the fluctuation amplitude of the q-axis current correction value Δiq_t increases, and the current detection value may not follow the current command value due to the response delay of the current controller 20 and the influence of interference between the d and q axes.

そこで、実施例5では、電流指令値への電流検出値の追従性を向上させる。以下、実施例4と異なる点について説明する。 Therefore, in the fifth embodiment, the ability of the current detection value to follow the current command value is improved. The differences from the fourth embodiment are described below.

<モータ制御装置の構成>
図19は、本開示の実施例5のモータ制御装置の構成例を示す図である。図19において、モータ制御装置100dは、電流追従誤差補正値生成器71と、加算器72,73とを有する。電流追従誤差補正値生成器71には、d軸電流指令値id及びq軸電流指令値iqが入力される。また、電流追従誤差補正値生成器71には、位置推定器32から機械角位相θmが入力され、uvw/dq変換器29からd軸電流検出値id及びq軸電流検出値iqが入力される。
<Configuration of the motor control device>
Fig. 19 is a diagram showing an example of the configuration of a motor control device according to a fifth embodiment of the present disclosure. In Fig. 19, a motor control device 100d has a current tracking error correction value generator 71 and adders 72 and 73. A d-axis current command value id * and a q-axis current command value iq * are input to the current tracking error correction value generator 71. In addition, a mechanical angle phase θm is input to the current tracking error correction value generator 71 from the position estimator 32, and a d-axis current detection value id and a q-axis current detection value iq are input to the current tracking error correction value generator 71 from the uvw/dq converter 29.

<電流追従誤差補正値生成器の構成>
ここで、電流検出値は周期的トルク変動の周期で変動する。このため、電流検出値の平均値は電流指令値の平均値に追従するものの、電流検出値の変動成分は、電流制御器20の応答遅延やdq軸間干渉の影響によって、電流指令値の変動成分に追従しないことがある。電流検出値が電流指令値に追従しない場合、電流検出値の位相と電流指令値の位相との間にズレが発生する。
<Configuration of Current Tracking Error Correction Value Generator>
Here, the current detection value fluctuates with the period of the periodic torque fluctuation. Therefore, although the average value of the current detection value follows the average value of the current command value, the fluctuation component of the current detection value may not follow the fluctuation component of the current command value due to the effect of the response delay of the current controller 20 and interference between the d- and q-axes. When the current detection value does not follow the current command value, a shift occurs between the phase of the current detection value and the phase of the current command value.

そこで、電流追従誤差補正値生成器71は、以下の構成を採る。図20は、本開示の実施例5の電流追従誤差補正値生成器の構成例を示す図である。図20において、電流追従誤差補正値生成器71は、減算器711,712と、d軸電流誤差成分分離器713と、q軸電流誤差成分分離器714と、d軸電流誤差積算器715と、q軸電流誤差積算器716と、d軸電流誤差補正値復調器717と、q軸電流誤差補正値復調器718とを有する。 Therefore, the current tracking error correction value generator 71 has the following configuration. FIG. 20 is a diagram showing an example of the configuration of a current tracking error correction value generator according to the fifth embodiment of the present disclosure. In FIG. 20, the current tracking error correction value generator 71 has subtractors 711 and 712, a d-axis current error component separator 713, a q-axis current error component separator 714, a d-axis current error integrator 715, a q-axis current error integrator 716, a d-axis current error correction value demodulator 717, and a q-axis current error correction value demodulator 718.

減算器711は、式(49)に従って、d軸電流検出値idからd軸電流指令値idを減算することによりd軸電流変動誤差id_errを算出する。

Figure 0007616263000035
The subtractor 711 calculates the d-axis current fluctuation error id_err by subtracting the d-axis current command value id * from the d-axis current detection value id in accordance with equation (49).
Figure 0007616263000035

d軸電流誤差成分分離器713は、式(50)及び式(51)に従って第五フーリエ係数id_err_sinと第六フーリエ係数id_err_cosとを算出することにより、高調波成分が排除されたd軸電流変動誤差id_errの基本波成分をsin成分とcos成分とに分離する。d軸電流誤差成分分離器713は、第五フーリエ係数id_err_sin及び第六フーリエ係数id_err_cosを機械角周期毎に算出して更新する。d軸電流誤差成分分離器713が基本波成分のフーリエ係数を機械角周期毎に更新することで、d軸電流変動誤差id_errの高調波成分が排除されたd軸電流変動誤差基本波成分を精度よく抽出することができる。

Figure 0007616263000036
The d-axis current error component separator 713 calculates the fifth Fourier coefficient id_err_sin and the sixth Fourier coefficient id_err_cos according to the formulas (50) and (51) to separate the fundamental component of the d-axis current fluctuation error id_err from which harmonic components have been removed into a sin component and a cos component. The d-axis current error component separator 713 calculates and updates the fifth Fourier coefficient id_err_sin and the sixth Fourier coefficient id_err_cos for each mechanical angle period. The d-axis current error component separator 713 updates the Fourier coefficient of the fundamental component for each mechanical angle period, thereby enabling the d-axis current fluctuation error fundamental component from which harmonic components of the d-axis current fluctuation error id_err have been removed to be extracted with high accuracy.
Figure 0007616263000036

d軸電流誤差積算器715は、式(52)に従って、第五フーリエ係数id_err_sinと、d軸電流変動誤差id_errを補正するための補正ゲインk_Δidとの乗算結果id_err_sin・k_Δidの積算値id_err_sin_iを算出し、式(53)に従って、第六フーリエ係数id_err_cosと補正ゲインk_Δidとの乗算結果id_err_cos・k_Δidの積算値id_err_cos_iを算出する。式(52)におけるid_err_sin_i_oldは前回の機械角周期で算出された積算値id_err_sin_iであり、式(53)におけるid_err_cos_i_oldは前回の機械角周期で算出された積算値id_err_cos_iである。また、積算値id_err_sin_i及び積算値id_err_cos_iの算出は、電流調整区間I2に開始され、位置センサレス制御モードM3でも継続して実施される。

Figure 0007616263000037
The d-axis current error integrator 715 calculates an integrated value id_err_sin_i of the multiplication result id_err_sin·k_Δid of the fifth Fourier coefficient id_err_sin and the correction gain k_Δid for correcting the d-axis current fluctuation error id_err according to equation (52), and calculates an integrated value id_err_cos_i of the multiplication result id_err_cos·k_Δid of the sixth Fourier coefficient id_err_cos and the correction gain k_Δid according to equation (53). In equation (52), id_err_sin_i_old is the integrated value id_err_sin_i calculated at the previous mechanical angle period, and in equation (53), id_err_cos_i_old is the integrated value id_err_cos_i calculated at the previous mechanical angle period. Furthermore, the calculation of the integrated value id_err_sin_i and the integrated value id_err_cos_i is started in the current adjustment section I2 and is continued in the position sensorless control mode M3.
Figure 0007616263000037

d軸電流誤差補正値復調器717は、式(54)に従って、積算値id_err_sin_i,id_err_cos_iを用いてd軸電流誤差補正値Δid_iを復調することにより、d軸電流誤差補正値Δid_iを生成し、生成したd軸電流誤差補正値Δid_iを加算器72へ出力する。式(54)に従ってd軸電流誤差補正値Δid_iが生成されることで、d軸電流変動誤差id_errの積算値から位相が反転したd軸電流誤差補正値Δid_iが生成され、機械角位相θmでのd軸電流誤差補正値Δid_iの瞬時値が生成される。

Figure 0007616263000038
The d-axis current error correction value demodulator 717 demodulates the d-axis current error correction value Δid_i by using the integrated values id_err_sin_i, id_err_cos_i in accordance with equation (54) to generate the d-axis current error correction value Δid_i, and outputs the generated d-axis current error correction value Δid_i to the adder 72. By generating the d-axis current error correction value Δid_i in accordance with equation (54), a d-axis current error correction value Δid_i whose phase is inverted from the integrated value of the d-axis current fluctuation error id_err is generated, and an instantaneous value of the d-axis current error correction value Δid_i at the mechanical angle phase θm is generated.
Figure 0007616263000038

一方で、減算器712は、式(55)に従って、q軸電流検出値iqからq軸電流指令値iqを減算することによりq軸電流変動誤差iq_errを算出する。

Figure 0007616263000039
On the other hand, a subtractor 712 calculates the q-axis current fluctuation error iq_err by subtracting the q-axis current command value iq * from the q-axis current detection value iq in accordance with the equation (55).
Figure 0007616263000039

q軸電流誤差成分分離器714は、式(56)及び式(57)に従って第七フーリエ係数iq_err_sinと第八フーリエ係数iq_err_cosとを算出することにより、高調波成分が排除されたq軸電流変動誤差iq_errの基本波成分をsin成分とcos成分とに分離する。q軸電流誤差成分分離器714は、第七フーリエ係数iq_err_sin及び第八フーリエ係数iq_err_cosを機械角周期毎に算出して更新する。q軸電流誤差成分分離器714が基本波成分のフーリエ係数を機械角周期毎に更新することで、q軸電流変動誤差iq_errの高調波成分が排除されたq軸電流変動誤差基本波成分を精度よく抽出することができる。

Figure 0007616263000040
The q-axis current error component separator 714 calculates a seventh Fourier coefficient iq_err_sin and an eighth Fourier coefficient iq_err_cos according to equations (56) and (57) to separate the fundamental component of the q-axis current fluctuation error iq_err from which harmonic components have been removed into a sin component and a cos component. The q-axis current error component separator 714 calculates and updates the seventh Fourier coefficient iq_err_sin and the eighth Fourier coefficient iq_err_cos for each mechanical angle period. The q-axis current error component separator 714 updates the Fourier coefficient of the fundamental component for each mechanical angle period, thereby making it possible to accurately extract the q-axis current fluctuation error fundamental component from which harmonic components of the q-axis current fluctuation error iq_err have been removed.
Figure 0007616263000040

q軸電流誤差積算器716は、式(58)に従って、第七フーリエ係数iq_err_sinと、q軸電流変動誤差iq_errを補正するための補正ゲインk_Δiqとの乗算結果iq_err_sin・k_Δiqの積算値iq_err_sin_iを算出し、式(59)に従って、第八フーリエ係数iq_err_cosと補正ゲインk_Δiqとの乗算結果iq_err_cos・k_Δiqの積算値iq_err_cos_iを算出する。式(58)におけるiq_err_sin_i_oldは前回の機械角周期で算出された積算値iq_err_sin_iであり、式(59)におけるiq_err_cos_i_oldは前回の機械角周期で算出された積算値iq_err_cos_iである。また、積算値iq_err_sin_i及び積算値iq_err_cos_iの算出は、電流調整区間I2に開始され、位置センサレス制御モードM3でも継続して実施される。

Figure 0007616263000041
The q-axis current error integrator 716 calculates an integrated value iq_err_sin_i of the multiplication result iq_err_sin·k_Δiq of the seventh Fourier coefficient iq_err_sin and the correction gain k_Δiq for correcting the q-axis current fluctuation error iq_err according to equation (58), and calculates an integrated value iq_err_cos_i of the multiplication result iq_err_cos·k_Δiq of the eighth Fourier coefficient iq_err_cos and the correction gain k_Δiq according to equation (59). iq_err_sin_i_old in equation (58) is the integrated value iq_err_sin_i calculated in the previous mechanical angle period, and iq_err_cos_i_old in equation (59) is the integrated value iq_err_cos_i calculated in the previous mechanical angle period. Furthermore, the calculation of the integrated value iq_err_sin_i and the integrated value iq_err_cos_i is started in the current adjustment section I2, and is continued in the position sensorless control mode M3.
Figure 0007616263000041

q軸電流誤差補正値復調器718は、式(60)に従って、積算値iq_err_sin_i,iq_err_cos_iを用いてq軸電流誤差補正値Δiq_iを復調することにより、q軸電流誤差補正値Δiq_iを生成し、生成したq軸電流誤差補正値Δiq_iを加算器73へ出力する。式(60)に従ってq軸電流誤差補正値Δiq_iが生成されることで、q軸電流変動誤差iq_errの積算値から位相が反転したq軸電流誤差補正値Δiq_iが生成され、機械角位相θmでのq軸電流誤差補正値Δiq_iの瞬時値が生成される。

Figure 0007616263000042
The q-axis current error correction value demodulator 718 demodulates the q-axis current error correction value Δiq_i by using the integrated values iq_err_sin_i, iq_err_cos_i according to equation (60) to generate the q-axis current error correction value Δiq_i, and outputs the generated q-axis current error correction value Δiq_i to the adder 73. By generating the q-axis current error correction value Δiq_i according to equation (60), a q-axis current error correction value Δiq_i whose phase is inverted from the integrated value of the q-axis current fluctuation error iq_err is generated, and an instantaneous value of the q-axis current error correction value Δiq_i at the mechanical angle phase θm is generated.
Figure 0007616263000042

図19に戻り、加算器72は、式(6)に従って、d軸電流指令値idにd軸電流誤差補正値Δid_iを加算することにより、d軸電流誤差補正値Δid_iによる補正後のd軸電流指令値である補正d軸電流指令値id_FFを算出する。

Figure 0007616263000043
Returning to FIG. 19 , the adder 72 adds the d-axis current error correction value Δid_i to the d-axis current command value id * in accordance with equation (6) to calculate a corrected d-axis current command value id_FF * , which is the d-axis current command value corrected by the d-axis current error correction value Δid_i.
Figure 0007616263000043

加算器73は、式(62)に従って、q軸電流指令値iqにq軸電流誤差補正値Δiq_iを加算することにより、q軸電流誤差補正値Δiq_iによる補正後のq軸電流指令値である補正q軸電流指令値iq_FFを算出する。

Figure 0007616263000044
The adder 73 calculates a corrected q-axis current command value iq_FF * , which is the q-axis current command value after correction using the q-axis current error correction value Δiq_i, by adding the q-axis current error correction value Δiq_i to the q-axis current command value iq * in accordance with the equation (62).
Figure 0007616263000044

減算器18は、補正d軸電流指令値id_FFからd軸電流検出値idを減算することによりd軸電流誤差id_difを算出する。減算器19は、補正q軸電流指令値iq_FFからq軸電流検出値iqを減算することによりq軸電流誤差iq_dif’を算出する。 A subtractor 18 calculates a d-axis current error id_dif by subtracting the d-axis current detection value id from the corrected d-axis current command value id_FF * . A subtractor 19 calculates a q-axis current error iq_dif' by subtracting the q-axis current detection value iq from the corrected q-axis current command value iq_FF * .

電流制御器20は、d軸電流誤差id_difを比例積分制御することにより、非干渉化前のd軸電圧指令値Vd_ccを算出する。また、電流制御器20は、q軸電流誤差iq_difを比例積分制御することにより、非干渉化前のq軸電圧指令値Vq_ccを算出する。 The current controller 20 calculates the d-axis voltage command value Vd_cc before decoupling by proportional-integral control of the d-axis current error id_dif. The current controller 20 also calculates the q-axis voltage command value Vq_cc before decoupling by proportional-integral control of the q-axis current error iq_dif.

以上のようにしてd軸電流誤差補正値Δid_i及びq軸電流誤差補正値Δiq_iを用いてd軸電流指令値id及びq軸電流指令値iqを補正することで、電流制御器20の応答遅延や電流制御に伴うdq軸間干渉を抑制することができるため、電流指令値への電流検出値の追従性が向上する。 By correcting the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * using the d-axis current error correction value Δid_i and the q-axis current error correction value Δiq_i in the above manner, it is possible to suppress the response delay of the current controller 20 and the interference between the d and q axes associated with the current control, thereby improving the trackability of the current detection value to the current command value.

以上、実施例5について説明した。 The above explains Example 5.

以上のように、本開示のモータ制御装置(実施例のモータ制御装置100a,100b,100c,100d)は、モータ(実施例のモータM)の回転速度が速度指令値に一致するようにモータを制御する。また、本開示のモータ制御装置は、速度指令値を積分した回転位相にモータを同期させる同期運転モードと、制御系座標軸とロータ座標軸との軸誤差を帰還制御することで得られる速度推定値が速度指令値に一致するようにモータを制御する位置センサレス制御モードとを有する。また、本開示のモータ制御装置は、同期運転電流指令値生成器(実施例の同期運転電流指令値生成器13)と、電圧指令値生成器(実施例の電流制御器20、非干渉化制御器36及び加算器21)と、判定器(実施例のロック判定器52)とを有する。同期運転電流指令値生成器は、同期運転モードにおける電流指令値を生成する。電圧指令値生成器は、モータに流れる電流が電流指令値に一致するように電圧指令値を生成する。判定器は、電圧指令値に基づいてモータがロックしているか否かを判定する。 As described above, the motor control device of the present disclosure (motor control devices 100a, 100b, 100c, and 100d of the embodiment) controls the motor (motor M of the embodiment) so that the rotational speed of the motor coincides with the speed command value. The motor control device of the present disclosure also has a synchronous operation mode in which the motor is synchronized with a rotation phase obtained by integrating the speed command value, and a position sensorless control mode in which the motor is controlled so that a speed estimate value obtained by feedback control of an axis error between the control system coordinate axis and the rotor coordinate axis coincides with the speed command value. The motor control device of the present disclosure also has a synchronous operation current command value generator (synchronous operation current command value generator 13 of the embodiment), a voltage command value generator (current controller 20, non-interference controller 36, and adder 21 of the embodiment), and a determiner (lock determiner 52 of the embodiment). The synchronous operation current command value generator generates a current command value in the synchronous operation mode. The voltage command value generator generates a voltage command value so that the current flowing through the motor coincides with the current command value. The determiner determines whether the motor is locked based on the voltage command value.

例えば、判定器は、電圧指令値の大きさに基づいて、モータがロックしているか否かを判定する。 For example, the determiner determines whether the motor is locked based on the magnitude of the voltage command value.

また例えば、同期運転モードは速度上昇区間と電流調整区間とを有し、判定器は、速度上昇区間における電圧指令値に基づいて、モータがロックしているか否かを判定する。 For example, the synchronous operation mode has a speed increase section and a current adjustment section, and the determiner determines whether the motor is locked or not based on the voltage command value in the speed increase section.

また例えば、判定器は、電圧指令値を閾値(実施例のロック判定閾値V_jd)と比較した結果に基づいてモータがロックしているか否かを判定する。 For example, the determiner determines whether the motor is locked or not based on the result of comparing the voltage command value with a threshold value (lock determination threshold value V_jd in the embodiment).

また例えば、閾値は、モータがロックしている状態であるときのモータの出力電圧値(実施例の第二ロック判定閾値V_jd_2)と、モータがロックしていない状態であるときのモータの出力電圧値(第一ロック判定閾値V_jd_1)との間の値に設定される。 For example, the threshold value is set to a value between the motor output voltage value when the motor is locked (second lock determination threshold value V_jd_2 in the embodiment) and the motor output voltage value when the motor is not locked (first lock determination threshold value V_jd_1).

また、本開示のモータ制御装置は、補正器(実施例の電圧算出器51)を有する。補正器は、電圧指令値を補正し、補正後の電圧指令値である補正電圧指令値を出力する。判定器は、補正電圧指令値の大きさに基づいて、モータがロックしているか否かを判定する。 The motor control device of the present disclosure also has a corrector (voltage calculator 51 in the embodiment). The corrector corrects the voltage command value and outputs a corrected voltage command value, which is the voltage command value after correction. The determiner determines whether the motor is locked or not based on the magnitude of the corrected voltage command value.

また、同期運転電流指令値生成器は、速度上昇区間においてモータの回転数を所定回転数(実施例の所定回転数ω1)まで上昇させた後、電流調整区間において、目標指令値(実施例の目標指令値id_sy_end)へd軸電流指令値を近づける一方で、軸誤差を0に近づけるように帰還制御することによりq軸電流指令値を調整する。判定器は速度上昇区間でモータがロックしているか否かを判定することができるため、こうすることで、電流調整区間における軸誤差の帰還制御の信頼性を高めることができる。 In addition, the synchronous operation current command value generator increases the motor rotation speed to a predetermined rotation speed (predetermined rotation speed ω1 in the embodiment) in the speed increase section, and then adjusts the q-axis current command value in the current adjustment section by feedback control so as to bring the d-axis current command value closer to the target command value (target command value id_sy_end in the embodiment) while bringing the axis error closer to zero. The determiner can determine whether the motor is locked in the speed increase section, and this can increase the reliability of the feedback control of the axis error in the current adjustment section.

また、本開示のモータ制御装置は、位置センサレス電流指令値生成器(実施例のセンサレス電流指令値生成器14)を有する。同期運転電流指令値生成器は、速度上昇区間においてd軸電流指令値を目標指令値よりも大きい値を有する所定値(実施例の所定値id_ini)に設定する。位置センサレス電流指令値生成器は、位置センサレス制御モードにおいて、d軸電流指令値を目標指令値よりも小さい値に調整する。 The motor control device disclosed herein also has a position sensorless current command generator (sensorless current command generator 14 in the embodiment). The synchronous operation current command generator sets the d-axis current command value in the speed increase section to a predetermined value (predetermined value id_ini in the embodiment) that is greater than the target command value. The position sensorless current command generator adjusts the d-axis current command value to a value smaller than the target command value in the position sensorless control mode.

また、同期運転電流指令値生成器は、同期運転モードにおいて、d軸電流指令値を0近傍の正の値を有する目標指令値へ近づけ、位置センサレス電流指令値生成器は、位置センサレス制御モードにおいて、d軸電流指令値を0以下の値に調整する。 In addition, the synchronous operation current command value generator brings the d-axis current command value closer to a target command value having a positive value near 0 in the synchronous operation mode, and the position sensorless current command value generator adjusts the d-axis current command value to a value equal to or less than 0 in the position sensorless control mode.

また、本開示のモータ制御装置は、速度制御器(実施例の速度制御器12)を有する。速度制御器は、運転モードが同期運転モードから位置センサレス制御モードへ移行する際に、同期運転モードにおけるd軸電流指令値の最終値、及び、同期運転モードにおけるq軸電流指令値の最終値に基づいて、速度指令値と速度推定値との差を0に近づけるためのトルク指令値の初期値を設定する。 The motor control device of the present disclosure also has a speed controller (speed controller 12 in the embodiment). When the operation mode transitions from the synchronous operation mode to the position sensorless control mode, the speed controller sets an initial value of the torque command value to bring the difference between the speed command value and the speed estimate value closer to zero, based on the final value of the d-axis current command value in the synchronous operation mode and the final value of the q-axis current command value in the synchronous operation mode.

また、本開示のモータ制御装置は、PLL制御器(実施例のPLL制御器31b)と、位置推定器(実施例の位置推定器32)とを有する。PLL制御器は、電流調整区間において、軸誤差を比例制御することにより速度変動成分(実施例の速度変動成分ωa)を算出し、速度変動成分に基づいて速度補正値を算出する一方で、位置センサレス制御モードにおいて、軸誤差を比例積分制御することにより速度推定値を算出する。位置推定器は、電流調整区間において、速度指令値と速度補正値とに基づいて回転位相を生成する一方で、位置センサレス制御モードにおいて、速度推定値を積分することにより回転位相を生成する。 The motor control device of the present disclosure also has a PLL controller (PLL controller 31b in the embodiment) and a position estimator (position estimator 32 in the embodiment). The PLL controller calculates a speed fluctuation component (speed fluctuation component ωa in the embodiment) by proportionally controlling the axis error in the current adjustment section and calculates a speed correction value based on the speed fluctuation component, while in the position sensorless control mode, calculates a speed estimate value by proportional-integral control of the axis error. The position estimator generates a rotation phase based on the speed command value and the speed correction value in the current adjustment section, while in the position sensorless control mode, generates a rotation phase by integrating the speed estimate value.

また、PLL制御器は、電流調整区間において、時間の経過に伴って増加する係数を速度変動成分に乗算することにより速度補正値を算出する。 In addition, the PLL controller calculates the speed correction value by multiplying the speed fluctuation component by a coefficient that increases over time in the current adjustment section.

また、位置センサレス電流指令値生成器は、第一電流指令生成器(実施例のMTPA電流指令値生成器142)と、第二電流指令生成器(実施例の同期運転最終電流指令値生成器143)と、係数生成器(実施例の重み係数生成器141)とを有する。第一電流指令生成器は、位置センサレス制御モードにおける第一の仮の電流指令値(実施例のMTPA電流指令値)を生成する。第二電流指令生成器は、運転モードが同期運転モードから位置センサレス制御モードに移行する直前のd軸電流指令値に基づく第二の仮の電流指令値(実施例の最終点電流指令値)を生成する。係数生成器は、運転モードが位置センサレス制御モードにある区間内に設定されるスムージング区間(実施例の電流ベクトルスムージング区間)において、スムージング区間の開始から終了までに0から1に増加する増加係数(実施例の第一重み係数W_up)と、スムージング区間の開始から終了までに1から0に減少する減少係数(実施例の第二重み係数W_down)とを生成する。そして、位置センサレス電流指令値生成器は、第一の仮の電流指令値と増加係数との積と、第二の仮の電流指令値と減少係数との積とを加算することにより、位置センサレス制御モードにおける電流指令値を生成する。 The position sensorless current command generator also includes a first current command generator (MTPA current command generator 142 in the embodiment), a second current command generator (synchronous operation final current command generator 143 in the embodiment), and a coefficient generator (weighting coefficient generator 141 in the embodiment). The first current command generator generates a first tentative current command value (MTPA current command value in the embodiment) in the position sensorless control mode. The second current command generator generates a second tentative current command value (final point current command value in the embodiment) based on the d-axis current command value immediately before the operation mode transitions from the synchronous operation mode to the position sensorless control mode. The coefficient generator generates an increase coefficient (first weighting coefficient W_up in the embodiment) that increases from 0 to 1 from the start to the end of a smoothing interval (current vector smoothing interval in the embodiment) that is set within an interval in which the operation mode is in the position sensorless control mode, and a decrease coefficient (second weighting coefficient W_down in the embodiment) that decreases from 1 to 0 from the start to the end of the smoothing interval. The position sensorless current command value generator generates a current command value in the position sensorless control mode by adding the product of the first tentative current command value and the increase coefficient to the product of the second tentative current command value and the decrease coefficient.

また、本開示のモータ制御装置は、トルク制御器(実施例の速度変動補正値生成器61及びトルク変動補正値生成器63)を有する。同期運転電流指令値生成器は、速度上昇区間において、電流指令値を所定値(実施例の所定値id_ini)に設定してモータの回転数を所定回転数(実施例の所定回転数ω1)まで上昇させた後、電流調整区間において、モータの負荷に応じて電流指令値を調整する。トルク制御器は、電流調整区間において、モータのトルク制御を行う。 The motor control device of the present disclosure also has a torque controller (a speed fluctuation correction value generator 61 and a torque fluctuation correction value generator 63 in the embodiment). In the speed increase section, the synchronous operation current command value generator sets the current command value to a predetermined value (a predetermined value id_ini in the embodiment) to increase the motor rotation speed to a predetermined rotation speed (a predetermined rotation speed ω1 in the embodiment), and then adjusts the current command value in accordance with the motor load in the current adjustment section. The torque controller performs torque control of the motor in the current adjustment section.

また、トルク制御器は、速度変動補正値生成器(実施例の速度変動補正値生成器61)を有する。速度変動補正値生成器は、電流調整区間において軸誤差の変動成分に基づいて速度変動補正値(実施例の速度変動値Δω)を生成する。判定器は速度上昇区間でモータがロックしているか否かを判定することができるため、こうすることで、電流調整区間における軸誤差の帰還制御の信頼性を高めることができる。したがって、運転モードが位置センサレス制御モードに移行した際の軸誤差の変動成分に基づく速度変動補正値の信頼性も高まるため、トルク制御による振動抑制を確実に行うことができる。 The torque controller also has a speed fluctuation correction value generator (speed fluctuation correction value generator 61 in the embodiment). The speed fluctuation correction value generator generates a speed fluctuation correction value (speed fluctuation value Δω in the embodiment) based on the fluctuation components of the axial error in the current adjustment section. The determiner can determine whether the motor is locked in the speed increase section, and this can increase the reliability of the feedback control of the axial error in the current adjustment section. Therefore, the reliability of the speed fluctuation correction value based on the fluctuation components of the axial error when the operation mode transitions to the position sensorless control mode is also increased, making it possible to reliably suppress vibrations by torque control.

また、トルク制御器は、トルク変動補正値生成器(実施例のトルク変動補正値生成器63)を有する。トルク変動補正値生成器は、速度変動補正値に基づいて、モータの回転速度の変動を抑制するためのトルク変動補正値(実施例のトルク変動補正値ΔT)を生成する。また、本開示のモータ制御装置は、電流補正値算出器(実施例のq軸電流補正値算出器64)を有する。電流補正値算出器は、トルク変動補正値に基づいて電流補正値(実施例のq軸電流補正値Δiq_t)を算出する。電流補正値は、q軸電流指令値(実施例の同期運転q軸電流指令値iq_sy)に対する補正値(実施例のq軸電流補正値Δiq_t)である。 The torque controller also has a torque fluctuation correction value generator (torque fluctuation correction value generator 63 in the embodiment). The torque fluctuation correction value generator generates a torque fluctuation correction value (torque fluctuation correction value ΔT in the embodiment) for suppressing fluctuations in the rotation speed of the motor based on the speed fluctuation correction value. The motor control device of the present disclosure also has a current correction value calculator (q-axis current correction value calculator 64 in the embodiment). The current correction value calculator calculates a current correction value (q-axis current correction value Δiq_t in the embodiment) based on the torque fluctuation correction value. The current correction value is a correction value (q-axis current correction value Δiq_t in the embodiment) for the q-axis current command value (synchronous operation q-axis current command value iq_sy * in the embodiment).

また、同期運転電流指令値生成器は、電流調整区間において、d軸電流指令値(実施例の同期運転d軸電流指令値id_sy)を所定値よりも小さい値を有する目標指令値(実施例の目標指令値id_sy_end)まで減少させるとともに、軸誤差を0に近づけるように帰還制御することによりq軸電流指令値(実施例の同期運転q軸電流指令値iq_sy)を調整する。 In addition, in the current adjustment section, the synchronous operation current command value generator reduces the d-axis current command value (synchronous operation d-axis current command value id_sy * in the embodiment) to a target command value (target command value id_sy_end in the embodiment) having a value smaller than a predetermined value, and adjusts the q-axis current command value (synchronous operation q-axis current command value iq_sy * in the embodiment) by feedback control so as to bring the axis error closer to zero.

また、本開示のモータ制御装置は、電流追従誤差補正値生成器(実施例の電流追従誤差補正値生成器71)と、加算器(実施例の加算器72,73)とを有する。電流追従誤差補正値生成器は、電流指令値と、電流検出値との間の電流誤差(実施例のd軸電流変動誤差id_err,q軸電流変動誤差iq_err)に基づいて電流追従誤差補正値(実施例のd軸電流誤差補正値Δid_i,q軸電流誤差補正値Δiq_i)を生成する。加算器は、電流追従誤差補正値を電流指令値に加算することにより補正電流指令値(実施例の補正d軸電流指令値id_FF,補正q軸電流指令値iq_FF)を算出する。 The motor control device disclosed herein also includes a current tracking error correction value generator (current tracking error correction value generator 71 in the embodiment) and an adder (adders 72 and 73 in the embodiment). The current tracking error correction value generator generates current tracking error correction values (d-axis current error correction value Δid_i, q-axis current error correction value Δiq_i in the embodiment) based on a current error (d-axis current fluctuation error id_err, q-axis current fluctuation error iq_err in the embodiment) between a current command value and a current detection value. The adder calculates a corrected current command value (corrected d-axis current command value id_FF * , corrected q-axis current command value iq_FF * in the embodiment) by adding the current tracking error correction value to the current command value.

また、電流追従誤差補正値生成器は、電流誤差を積算し、電流誤差の積算結果の位相が反転した値を電流追従誤差補正値として生成する。 In addition, the current tracking error correction value generator accumulates the current error and generates a value with the phase of the accumulated current error inverted as the current tracking error correction value.

なお、図示した各部の構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを必要としない。各部の構成要素の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、各部の構成要素の全部または一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合しても良い。 The components of each part shown in the figure do not necessarily have to be physically configured as shown in the figure. The specific form of distribution and integration of the components of each part is not limited to that shown in the figure, and all or part of the components of each part may be functionally or physically distributed or integrated in any unit depending on various loads, usage conditions, etc.

さらに、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)またはMCU(Micro Controller Unit)等のプロセッサを用いて、上記の各種の処理機能の全部または任意の一部が実行されるようにしても良い。また、プロセッサによって実行するされるプログラム上、または、ワイヤードロジックによるハードウェア上で、各種の処理機能の全部または任意の一部が実行されるようにしても良い。 Furthermore, all or any part of the various processing functions described above may be executed using a processor such as a CPU (Central Processing Unit), MPU (Micro Processing Unit) or MCU (Micro Controller Unit). Also, all or any part of the various processing functions may be executed on a program executed by a processor or on hardware using wired logic.

100a,100b,100c,100d モータ制御装置
12 速度制御器
13 同期運転電流指令値生成器
14 センサレス電流指令値生成器
51 電圧算出器
512 電圧補正器
52 ロック判定器
Reference Signs List 100a, 100b, 100c, 100d Motor control device 12 Speed controller 13 Synchronous operation current command value generator 14 Sensorless current command value generator 51 Voltage calculator 512 Voltage corrector 52 Lock determiner

Claims (18)

モータの回転速度が速度指令値に一致するように前記モータを制御するモータ制御装置であって、
前記速度指令値を積分した回転位相に前記モータを同期させる同期運転モードと、制御系座標軸とロータ座標軸との軸誤差を帰還制御することで得られる速度推定値が前記速度指令値に一致するように前記モータを制御する位置センサレス制御モードとを有し、
前記同期運転モードにおける電流指令値を生成する同期運転電流指令値生成器と、
前記モータに流れる電流が前記電流指令値に一致するように電圧指令値を生成する電圧指令値生成器と、
前記電圧指令値の大きさに基づいて前記モータがロックしているか否かを判定する判定器と、
を具備するモータ制御装置。
A motor control device that controls a motor so that a rotation speed of the motor coincides with a speed command value,
a synchronous operation mode in which the motor is synchronized with a rotation phase obtained by integrating the speed command value, and a position sensorless control mode in which the motor is controlled so that a speed estimated value obtained by feedback control of an axis error between a control system coordinate axis and a rotor coordinate axis coincides with the speed command value,
a synchronous operation current command value generator for generating a current command value in the synchronous operation mode;
a voltage command value generator that generates a voltage command value so that a current flowing through the motor coincides with the current command value;
a determiner for determining whether or not the motor is locked based on the magnitude of the voltage command value ;
A motor control device comprising:
前記同期運転モードは速度上昇区間と電流調整区間とを有し、
前記判定器は、前記速度上昇区間における前記電圧指令値に基づいて、前記モータがロックしているか否かを判定する
請求項1に記載のモータ制御装置。
The synchronous operation mode has a speed increase section and a current regulation section,
The motor control device according to claim 1 , wherein the determiner determines whether or not the motor is locked based on the voltage command value in the speed increase section.
前記判定器は、前記電圧指令値を閾値と比較した結果に基づいて前記モータがロックしているか否かを判定する、
請求項に記載のモータ制御装置。
The determiner determines whether or not the motor is locked based on a result of comparing the voltage command value with a threshold value.
The motor control device according to claim 1 .
前記閾値は、前記モータがロックしている状態であるときの前記モータの出力電圧値と、前記モータがロックしていない状態であるときの前記モータの出力電圧値との間の値に設定される、
請求項に記載のモータ制御装置。
the threshold value is set to a value between an output voltage value of the motor when the motor is in a locked state and an output voltage value of the motor when the motor is in an unlocked state;
The motor control device according to claim 3 .
前記電圧指令値を補正し、補正後の電圧指令値である補正電圧指令値を出力する補正器、をさらに具備し、
前記判定器は、前記補正電圧指令値の大きさに基づいて、前記モータがロックしているか否かを判定する、
請求項1に記載のモータ制御装置。
a corrector for correcting the voltage command value and outputting a corrected voltage command value,
The determiner determines whether or not the motor is locked based on the magnitude of the correction voltage command value.
The motor control device according to claim 1 .
前記同期運転電流指令値生成器は、前記速度上昇区間において前記モータの回転数を所定回転数まで上昇させた後、前記電流調整区間において、目標指令値へd軸電流指令値を近づける一方で、前記軸誤差を0に近づけるように帰還制御することによりq軸電流指令値を調整する、
請求項に記載のモータ制御装置。
the synchronous operation current command value generator increases the rotation speed of the motor to a predetermined rotation speed in the speed increase section, and then, in the current adjustment section, adjusts the q-axis current command value by performing feedback control so as to bring the axis error closer to zero while bringing the d-axis current command value closer to a target command value.
The motor control device according to claim 2 .
前記同期運転電流指令値生成器は、前記速度上昇区間において前記d軸電流指令値を前記目標指令値よりも大きい値を有する所定値に設定し、
前記位置センサレス制御モードにおいて、前記d軸電流指令値を前記目標指令値よりも小さい値に調整する位置センサレス電流指令値生成器、をさらに具備する、
請求項に記載のモータ制御装置。
the synchronous operation current command value generator sets the d-axis current command value to a predetermined value greater than the target command value in the speed increase section;
a position sensorless current command value generator that adjusts the d-axis current command value to a value smaller than the target command value in the position sensorless control mode.
The motor control device according to claim 6 .
前記同期運転電流指令値生成器は、前記同期運転モードにおいて、前記d軸電流指令値を0近傍の正の値を有する前記目標指令値へ近づけ、
前記位置センサレス電流指令値生成器は、前記位置センサレス制御モードにおいて、前記d軸電流指令値を0以下の値に調整する、
請求項に記載のモータ制御装置。
the synchronous operation current command value generator, in the synchronous operation mode, causes the d-axis current command value to approach the target command value having a positive value close to 0;
the position sensorless current command value generator adjusts the d-axis current command value to a value equal to or less than 0 in the position sensorless control mode;
The motor control device according to claim 7 .
運転モードが前記同期運転モードから前記位置センサレス制御モードへ移行する際に、前記同期運転モードにおける前記d軸電流指令値の最終値、及び、前記同期運転モードにおける前記q軸電流指令値の最終値に基づいて、前記速度指令値と前記速度推定値との差を0に近づけるためのトルク指令値の初期値を設定する速度制御器、をさらに具備する、
請求項に記載のモータ制御装置。
a speed controller that sets an initial value of a torque command value for bringing a difference between the speed command value and the speed estimated value closer to 0 based on a final value of the d-axis current command value in the synchronous operation mode and a final value of the q-axis current command value in the synchronous operation mode when an operation mode transitions from the synchronous operation mode to the position sensorless control mode.
The motor control device according to claim 6 .
前記電流調整区間において、前記軸誤差を比例制御することにより速度変動成分を算出し、前記速度変動成分に基づいて速度補正値を算出し、前記位置センサレス制御モードにおいて、前記軸誤差を比例積分制御することにより前記速度推定値を算出するPLL制御器と、
前記電流調整区間において、前記速度指令値と前記速度補正値とに基づいて前記回転位相を生成し、前記位置センサレス制御モードにおいて、前記速度推定値を積分することにより前記回転位相を生成する位置推定器と、
をさらに具備する請求項に記載のモータ制御装置。
a PLL controller that calculates a speed fluctuation component by proportionally controlling the axis error in the current adjustment section, calculates a speed correction value based on the speed fluctuation component, and calculates the speed estimation value by proportional-integral control of the axis error in the position sensorless control mode;
a position estimator that generates the rotation phase based on the speed command value and the speed correction value in the current adjustment section, and generates the rotation phase by integrating the speed estimated value in the position sensorless control mode;
The motor control device according to claim 6 , further comprising:
前記PLL制御器は、前記電流調整区間において、時間の経過に伴って増加する係数を前記速度変動成分に乗算することにより前記速度補正値を算出する、
請求項10に記載のモータ制御装置。
the PLL controller calculates the speed correction value by multiplying the speed fluctuation component by a coefficient that increases with time in the current adjustment section;
The motor control device according to claim 10 .
前記位置センサレス制御モードにおける第一の仮の電流指令値を生成する第一電流指令生成器と、
運転モードが前記同期運転モードから前記位置センサレス制御モードに移行する直前のd軸電流指令値に基づく第二の仮の電流指令値を生成する第二電流指令生成器と、
前記運転モードが前記位置センサレス制御モードにある区間内に設定されるスムージング区間において、前記スムージング区間の開始から終了までに0から1に増加する増加係数と、前記スムージング区間の開始から終了までに1から0に減少する減少係数とを生成する係数生成器と、
を有する位置センサレス電流指令値生成器、をさらに具備し、
前記位置センサレス電流指令値生成器は、前記第一の仮の電流指令値と前記増加係数との積と、前記第二の仮の電流指令値と前記減少係数との積とを加算することにより、前記位置センサレス制御モードにおける電流指令値を生成する、
請求項に記載のモータ制御装置。
a first current command generator that generates a first tentative current command value in the position sensorless control mode;
a second current command generator that generates a second tentative current command value based on a d-axis current command value immediately before an operation mode transitions from the synchronous operation mode to the position sensorless control mode;
a coefficient generator that generates, in a smoothing section set within a section in which the operation mode is in the position sensorless control mode, an increase coefficient that increases from 0 to 1 from the start to the end of the smoothing section and a decrease coefficient that decreases from 1 to 0 from the start to the end of the smoothing section;
a position sensorless current command generator having a
the position sensorless current command value generator generates a current command value in the position sensorless control mode by adding a product of the first tentative current command value and the increase coefficient and a product of the second tentative current command value and the decrease coefficient.
The motor control device according to claim 6 .
前記同期運転電流指令値生成器は、前記速度上昇区間において、電流指令値を所定値に設定して前記モータの回転数を所定回転数まで上昇させた後、前記電流調整区間において、前記モータの負荷に応じて前記電流指令値を調整し、
前記電流調整区間において、前記モータのトルク制御を行うトルク制御器、をさらに具備する、
請求項に記載のモータ制御装置。
the synchronous operation current command value generator sets a current command value to a predetermined value in the speed increase section to increase the rotation speed of the motor to a predetermined rotation speed, and then adjusts the current command value in the current adjustment section according to a load of the motor;
Further comprising a torque controller for controlling the torque of the motor in the current adjustment section.
The motor control device according to claim 2 .
前記トルク制御器は、前記電流調整区間において前記軸誤差の変動成分に基づいて速度変動補正値を生成する速度変動補正値生成器、を有する、
請求項13に記載のモータ制御装置。
The torque controller includes a speed fluctuation correction value generator that generates a speed fluctuation correction value based on a fluctuation component of the axial error in the current adjustment section.
The motor control device according to claim 13 .
前記トルク制御器は、前記速度変動補正値に基づいて、前記モータの回転速度の変動を抑制するためのトルク変動補正値を生成するトルク変動補正値生成器、をさらに有し、
前記トルク変動補正値に基づいて電流補正値を算出する電流補正値算出器、をさらに具備する、
請求項14に記載のモータ制御装置。
the torque controller further includes a torque fluctuation correction value generator that generates a torque fluctuation correction value for suppressing fluctuations in the rotation speed of the motor based on the speed fluctuation correction value;
A current correction value calculator that calculates a current correction value based on the torque fluctuation correction value.
The motor control device according to claim 14 .
前記同期運転電流指令値生成器は、前記電流調整区間において、d軸電流指令値を前記所定値よりも小さい値を有する目標指令値まで減少させるとともに、前記軸誤差を0に近づけるように帰還制御することによりq軸電流指令値を調整し、
前記電流補正値は、前記q軸電流指令値に対する補正値である、
請求項15に記載のモータ制御装置。
the synchronous operation current command value generator reduces the d-axis current command value to a target command value having a value smaller than the predetermined value in the current adjustment section, and adjusts the q-axis current command value by performing feedback control so as to bring the axis error closer to zero;
The current correction value is a correction value for the q-axis current command value.
The motor control device according to claim 15 .
電流指令値と電流検出値との間の電流誤差に基づいて電流追従誤差補正値を生成する電流追従誤差補正値生成器と、
前記電流追従誤差補正値を前記電流指令値に加算することにより補正電流指令値を算出する加算器と、
をさらに具備する請求項16に記載のモータ制御装置。
a current tracking error correction value generator that generates a current tracking error correction value based on a current error between a current command value and a current detection value;
an adder for calculating a corrected current command value by adding the current tracking error correction value to the current command value;
The motor controller of claim 16 further comprising:
前記電流追従誤差補正値生成器は、前記電流誤差を積算し、前記電流誤差の積算結果の位相が反転した値を前記電流追従誤差補正値として生成する、
請求項17に記載のモータ制御装置。
the current tracking error correction value generator integrates the current error, and generates a value obtained by inverting a phase of the integration result of the current error as the current tracking error correction value;
The motor control device according to claim 17 .
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