JP7635670B2 - Rotating electric machine control method and rotating electric machine control system - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機制御方法及び回転電機制御システムに関する。 The present invention relates to a rotating electric machine control method and a rotating electric machine control system.
特許文献1には、レゾルバによって検出された回転子の位置を補正してモータの制御に利用するモータ制御装置が記載されている。このモータ制御装置は、ソフトウェア処理によって、回転子の位置検出誤差を補正している。より具体的には、特許文献1のモータ制御装置は、レゾルバによる検出値が所定値だけ変化するのに要した時間の平均値に基づいて検出値を予測し、この予測に基づいて実際の検出値を補正している。また、補正後の回転子の位置情報は、三相のモータ電流(Iv,Iv,Iw)をd軸及びq軸の電流(Id,Iq)に変換する座標変換、及び、d軸及びq軸の電圧操作量(Vd,Vq)を三相の電圧操作量(Vu,Vv,Vw)に変換する座標変換に利用される。 Patent document 1 describes a motor control device that corrects the rotor position detected by a resolver and uses it to control the motor. This motor control device corrects rotor position detection errors by software processing. More specifically, the motor control device of Patent document 1 predicts the detection value based on the average value of the time required for the detection value by the resolver to change by a predetermined value, and corrects the actual detection value based on this prediction. In addition, the corrected rotor position information is used for coordinate transformation that converts the three-phase motor currents (Iv, Iv, Iw) into d-axis and q-axis currents (Id, Iq), and for coordinate transformation that converts the d-axis and q-axis voltage control amounts (Vd, Vq) into three-phase voltage control amounts (Vu, Vv, Vw).
回転電機の同期制御方法の1つとして、回転子の位置検出信号をキャリア信号として利用する位相参照型の同期PWM(Pulse Width Modulation)制御がある。但し、回転子の位置検出信号は、検出誤差が含まれる。このため、位相参照型の同期PWM制御では、キャリア信号として利用する回転子の位置検出信号に誤差によって、回転電機の電流に、無視し得ない高調波やリプルが生じることがある。 One of the methods for synchronous control of rotating electrical machines is phase-referenced synchronous PWM (Pulse Width Modulation) control, which uses the rotor position detection signal as a carrier signal. However, the rotor position detection signal contains detection errors. For this reason, in phase-referenced synchronous PWM control, errors in the rotor position detection signal used as the carrier signal can cause non-negligible harmonics and ripples in the rotating electrical machine current.
また、位相参照型の同期PWM制御を行うときには、レゾルバ等の位置検出器から得られる位置検出信号は、ソフトウェア処理を介さずにPWM信号生成器に直接入力されるので、キャリア信号として利用する位置検出信号にはソフトウェア処理による補正が及ばない。したがって、回転子の位置検出信号をPWM制御のキャリア信号として利用するときには、キャリア信号に回転子の位置検出誤差が含まれているとしても、通常はこれを補正することができない。その結果、位相参照型の同期PWM制御には、回転子の位置検出誤差に起因した高調波やリプルを低減できず、回転電機に過電流や過熱が生じるおそれを排除しきれないという問題がある。 In addition, when performing phase-reference synchronous PWM control, the position detection signal obtained from a position detector such as a resolver is input directly to the PWM signal generator without software processing, so the position detection signal used as the carrier signal is not corrected by software processing. Therefore, when the rotor position detection signal is used as the carrier signal for PWM control, even if the carrier signal contains rotor position detection errors, this cannot usually be corrected. As a result, phase-reference synchronous PWM control has the problem that it is not possible to reduce harmonics and ripples caused by rotor position detection errors, and the risk of overcurrent and overheating in the rotating electric machine cannot be completely eliminated.
本発明は、回転子の位置検出信号をPWM制御のキャリア信号として利用するときに、回転子の位置検出誤差に起因した電流の高調波やリプル等を低減することができる回転電機制御方法及び回転電機制御システムを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a rotating electric machine control method and rotating electric machine control system that can reduce current harmonics and ripples caused by rotor position detection errors when using a rotor position detection signal as a carrier signal for PWM control.
本発明のある態様は、回転電機に対する駆動要求に応じて、回転電機の駆動を制御するためのパラメータを演算する第1制御装置と、このパラメータと回転電機の回転子の位置検出信号とを用いて、回転電機の駆動周波数に応じたPWM信号を生成する同期PWM制御を実行する第2制御装置と、を有する回転電機制御システムによって、回転電機を制御する回転電機制御方法である。この回転電機制御方法では、第2制御装置において、回転子の位置検出信号が取得され、かつ、第2制御装置において、位置検出信号に基づいて、同期PWM制御におけるキャリア信号が生成される。一方、第1制御装置において、回転子の位置検出における誤差であり、回転子の位置に応じて定まる位置依存誤差が取得される。また、第1制御装置において、キャリア信号と比較するための基本比較値が取得され、かつ、第1制御装置において、位置依存誤差を用いて基本比較値を補正することにより、補正比較値が演算される。そして、第2制御装置においては、キャリア信号と補正比較値の比較により、PWM信号が生成される。また、補正比較値の演算、及び、補正比較値を用いたPWM信号の生成は、PWM信号の変調率が予め定める閾値よりも大きいときに実行される。 One aspect of the present invention is a method for controlling a rotating electric machine by a rotating electric machine control system including a first control device that calculates parameters for controlling the driving of the rotating electric machine in response to a drive request for the rotating electric machine, and a second control device that executes synchronous PWM control to generate a PWM signal corresponding to a drive frequency of the rotating electric machine using the parameters and a rotor position detection signal of the rotating electric machine. In this rotating electric machine control method, the second control device acquires a rotor position detection signal, and the second control device generates a carrier signal for the synchronous PWM control based on the position detection signal. Meanwhile, the first control device acquires a position-dependent error, which is an error in rotor position detection and is determined according to the rotor position. In addition, the first control device acquires a basic comparison value to be compared with the carrier signal, and the first control device calculates a corrected comparison value by correcting the basic comparison value using the position-dependent error. Then, the second control device generates a PWM signal by comparing the carrier signal with the corrected comparison value. Moreover, the calculation of the correction comparison value and the generation of the PWM signal using the correction comparison value are executed when the modulation rate of the PWM signal is greater than a predetermined threshold value.
本発明の回転電機の制御方法及び回転電機の制御装置によれば、回転子の位置検出信号をPWM制御のキャリア信号として利用するときに、回転子の位置検出誤差に起因した電流の高調波やリプル等を低減することができる。 The rotating electric machine control method and rotating electric machine control device of the present invention can reduce current harmonics and ripples caused by rotor position detection errors when using a rotor position detection signal as a carrier signal for PWM control.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は、回転電機制御システム100の構成を示すブロック図である。図1に示すように、回転電機制御システム100は、回転電機101を制御するためのシステムであり、第1制御装置102、第2制御装置103、及び、インバータ104等を備える。
[First embodiment]
Fig. 1 is a block diagram showing a configuration of a rotating electric machine control system 100. As shown in Fig. 1, the rotating electric machine control system 100 is a system for controlling a rotating electric machine 101, and includes a first control device 102, a second control device 103, an inverter 104, and the like.
回転電機制御システム100の制御対象である回転電機101は、モータ(電動機)及び/またはジェネレータ(発電機)である。いずれにしても、回転電機101は、図示しない固定子及び回転子等によって構成される。回転電機制御システム100は、例えば、ハイブリッド車両または電動車両等の車両に搭載される。本実施形態においては、回転電機制御システム100は図示しない電動車両に搭載され、回転電機101は電動車両を駆動するための駆動用モータである。また、回転電機101は、例えばIPM(Interior Permanent Magnet)型の三相交流モータである。 The rotating electric machine 101, which is the object of control of the rotating electric machine control system 100, is a motor (electric motor) and/or a generator (electric generator). In either case, the rotating electric machine 101 is composed of a stator and a rotor, etc., not shown. The rotating electric machine control system 100 is mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle. In this embodiment, the rotating electric machine control system 100 is mounted on an electric vehicle, not shown, and the rotating electric machine 101 is a drive motor for driving the electric vehicle. The rotating electric machine 101 is, for example, an IPM (Interior Permanent Magnet) type three-phase AC motor.
第1制御装置102は、いわゆる車両コントローラであり、回転電機101に対する駆動要求に応じて、回転電機101の駆動を制御するためのパラメータを演算する1または複数のコンピュータによって構成される。第1制御装置102を構成するコンピュータは、CPU(Central Processing Unit)やメモリ等によって構成される。また、第1制御装置102は、回転電機101に対する駆動要求に応じて、回転電機101の駆動を制御するためのパラメータを、所定の制御周期τで演算するようにプログラムされている。すなわち、第1制御装置102は、1または複数のプログラムからなるソフトウェアにしたがって、回転電機101のPWM制御に用いるパラメータを演算する演算装置である。なお、回転電機101に対する駆動要求とは、回転電機101の駆動状態に関する要求であり、回転電機101のトルク等を定める指令、またはそれら集合である。また、回転電機制御システム100における所定の制御周期τは、例えば100μsである。 The first control device 102 is a so-called vehicle controller, and is composed of one or more computers that calculate parameters for controlling the driving of the rotating electric machine 101 in response to a drive request for the rotating electric machine 101. The computer that constitutes the first control device 102 is composed of a CPU (Central Processing Unit), a memory, etc. The first control device 102 is also programmed to calculate parameters for controlling the driving of the rotating electric machine 101 at a predetermined control period τ in response to a drive request for the rotating electric machine 101. In other words, the first control device 102 is a calculation device that calculates parameters used for PWM control of the rotating electric machine 101 according to software consisting of one or more programs. The drive request for the rotating electric machine 101 is a request regarding the driving state of the rotating electric machine 101, and is a command that determines the torque of the rotating electric machine 101, or a collection of these. The predetermined control period τ in the rotating electric machine control system 100 is, for example, 100 μs.
第1制御装置102は、回転電機101が出力すべきトルクの目標値であるトルク指令値T*、及び、回転電機101が有する回転子の位置検出信号θ等に基づいて、回転電機101をPWM制御によって制御するためのパラメータを演算する。トルク指令値T*は、電動車両のアクセル開度等に応じて、図示しない上位の車両コントローラまたは制御ブロックによって演算される。回転子の位置検出信号θは、回転子の回転位置を表す電気角であり、第2制御装置103において取得され、第1制御装置102に適宜入力される。 The first control device 102 calculates parameters for controlling the rotating electric machine 101 by PWM control based on a torque command value T * , which is a target value of the torque to be output by the rotating electric machine 101, and a rotor position detection signal θ of the rotating electric machine 101. The torque command value T * is calculated by a higher-level vehicle controller or control block (not shown) according to the accelerator opening degree of the electric vehicle, etc. The rotor position detection signal θ is an electrical angle indicating the rotational position of the rotor, and is acquired by the second control device 103 and input to the first control device 102 as appropriate.
第1制御装置102が演算するPWM制御のパラメータは、例えば、非同期PWM制御における三相のデューティ指令値Duty_u,Duty_v,Duty_w、同期PWM制御における補正比較値Th[n]、非同期PWM制御と同期PWM制御を切り替えるための変調モード信号Sm等である。これらの各種パラメータについては、詳細を後述する。第1制御装置102で演算されたPWM制御の各種パラメータは、第2制御装置103に入力される。 The PWM control parameters calculated by the first control device 102 include, for example, the three-phase duty command values Duty_u, Duty_v, and Duty_w in asynchronous PWM control, the correction comparison value Th[n] in synchronous PWM control, and the modulation mode signal Sm for switching between asynchronous PWM control and synchronous PWM control. Details of these various parameters will be described later. The various PWM control parameters calculated by the first control device 102 are input to the second control device 103.
なお、非同期PWM制御とは、回転電機101の駆動周波数に依らない所定周波数のPWM信号(以下、非同期PWM信号という)を用いるPWM制御である。本実施形態では、1/200μsの周波数を有する三角波が、非同期PWM制御のキャリア信号として用いられる。 Note that asynchronous PWM control is PWM control that uses a PWM signal (hereinafter referred to as an asynchronous PWM signal) with a predetermined frequency that is independent of the drive frequency of the rotating electric machine 101. In this embodiment, a triangular wave with a frequency of 1/200 μs is used as the carrier signal for asynchronous PWM control.
同期PWM制御とは、回転電機101の駆動周波数に応じたPWM信号(以下、同期PWM信号という)を用いるPWM制御である。同期PWM制御においては、例えば、回転電機101の駆動周波数に比例するように同期PWM信号が生成される。回転電機101の駆動周波数は、例えば、回転子の位置検出信号θ、または、回転子の位置検出信号θに一定の関連性があるその他のパラメータで表される。したがって、回転子の位置検出信号θ、回転子の位置検出信号θと電圧位相α*の和(θ+α*)、または、これらを所定周期で折り返した信号が、同期PWM制御のキャリア信号として用いられる。本実施形態では、回転子の位置検出信号θと電圧位相α*の和が、同期PWM制御のキャリア信号として用いられる。 The synchronous PWM control is a PWM control that uses a PWM signal (hereinafter, referred to as a synchronous PWM signal) according to the drive frequency of the rotating electric machine 101. In the synchronous PWM control, for example, a synchronous PWM signal is generated so as to be proportional to the drive frequency of the rotating electric machine 101. The drive frequency of the rotating electric machine 101 is expressed, for example, by the rotor position detection signal θ or other parameters that have a certain correlation with the rotor position detection signal θ. Therefore, the rotor position detection signal θ, the sum (θ+α * ) of the rotor position detection signal θ and the voltage phase α * , or a signal obtained by folding back these at a predetermined period, is used as a carrier signal for the synchronous PWM control. In this embodiment, the sum of the rotor position detection signal θ and the voltage phase α * is used as the carrier signal for the synchronous PWM control.
第2制御装置103は、第1制御装置102で演算されたPWM制御のパラメータにしたがって、スイッチング素子を駆動するための駆動信号Duu *~Dwl *をインバータ104に入力することにより、回転電機101のPWM制御を実行する。具体的には、第2制御装置103は、非同期PWM制御用のパラメータであるデューティ指令値Duty_u,Duty_v,Duty_wに基づいて生成する駆動信号Duu *~Dwl *をインバータ104に入力することにより、非同期PWM制御を実行する。また、第2制御装置103は、同期PWM制御用のパラメータである補正比較値Th[n]と同期PWM制御用のキャリア信号の比較によって生成する駆動信号Duu *~Dwl *をインバータ104に入力することにより、同期PWM制御を実行する。 The second control device 103 executes PWM control of the rotating electric machine 101 by inputting drive signals D uu * to D wl * for driving switching elements to the inverter 104 according to the PWM control parameters calculated by the first control device 102. Specifically, the second control device 103 executes asynchronous PWM control by inputting drive signals D uu * to D wl * generated based on duty command values Duty_u, Duty_v, and Duty_w , which are parameters for asynchronous PWM control, to the inverter 104. The second control device 103 also executes synchronous PWM control by inputting drive signals D uu * to D wl * generated by comparing a correction comparison value Th[n], which is a parameter for synchronous PWM control, with a carrier signal for synchronous PWM control, to the inverter 104.
また、第2制御装置103は、非同期PWM制御及び同期PWM制御を行うために必要な信号処理等を実行する。例えば、これらのPWM制御に用いるキャリア信号は、第2制御装置103が生成する。 The second control device 103 also performs signal processing and other operations required to perform asynchronous PWM control and synchronous PWM control. For example, the carrier signal used for these PWM controls is generated by the second control device 103.
第2制御装置103は、例えば、PWM制御の実行に特化した信号処理等を行うマイクロコンピュータその他の信号処理回路装置等で構成されるコントローラである。第2制御装置103は、例えば、第1制御装置102とは別体に構成される。そして、回転電機制御システム100において、第2制御装置103は、主制御装置である第1制御装置102が指定するパラメータにしたがって具体的な信号処理を行う副制御装置である。また、回転電機制御システム100を全体としてみれば、第1制御装置102はソフトウェアにしたがって様々な演算を行う汎用の演算領域であり、第2制御装置103は第1制御装置102に接続するPWM制御用の回路(いわゆるPWMタイマ等)である。したがって、第1制御装置102が回転電機制御システム100のCPU領域であり、第2制御装置103が回転電機制御システム100のペリフェラル領域(周辺機器)である、ということができる。 The second control device 103 is, for example, a controller configured with a microcomputer or other signal processing circuit device that performs signal processing specialized for executing PWM control. The second control device 103 is, for example, configured separately from the first control device 102. In the rotating electric machine control system 100, the second control device 103 is a sub-control device that performs specific signal processing according to parameters specified by the first control device 102, which is the main control device. In addition, when the rotating electric machine control system 100 is viewed as a whole, the first control device 102 is a general-purpose calculation area that performs various calculations according to software, and the second control device 103 is a circuit for PWM control (so-called PWM timer, etc.) that is connected to the first control device 102. Therefore, it can be said that the first control device 102 is the CPU area of the rotating electric machine control system 100, and the second control device 103 is the peripheral area (peripheral device) of the rotating electric machine control system 100.
このように、第2制御装置103はペリフェラル(周辺機器)領域であるから、CPU領域である第1制御装置102の演算は、第2制御装置103内における信号処理に対して及ばない。例えば、PWM制御に用いるキャリア信号は第2制御装置103内で生成され、かつ、第2制御装置103内で利用されるので、第1制御装置102はPWM制御に用いるキャリア信号を変調したり、補正したりすることができない。 In this way, because the second control device 103 is a peripheral area, the calculations of the first control device 102, which is a CPU area, do not affect the signal processing within the second control device 103. For example, because the carrier signal used for PWM control is generated within the second control device 103 and used within the second control device 103, the first control device 102 cannot modulate or correct the carrier signal used for PWM control.
インバータ104は、第2制御装置103が出力する駆動信号Duu *~Dwl *にしたがって、内蔵するスイッチング素子を駆動する。これにより、インバータ104は、バッテリ105の直流電圧(以下、バッテリ電圧Vdcという)を三相の交流電圧vu,vv,vwに変換して、回転電機101に入力する。その結果、回転電機101は、トルク指令値T*に一致するトルクを出力するように駆動される。なお、バッテリ105の入力端には直流電圧センサ106が設けられている。このため、バッテリ電圧Vdcは、直流電圧センサ106によって任意のタイミングで検出される。 The inverter 104 drives the built-in switching elements according to the drive signals D uu * to D wl * output by the second control device 103. As a result, the inverter 104 converts the DC voltage of the battery 105 (hereinafter referred to as the battery voltage V dc ) into three-phase AC voltages v u , v v , and v w and inputs them to the rotating electric machine 101. As a result, the rotating electric machine 101 is driven to output a torque that matches the torque command value T * . A DC voltage sensor 106 is provided at the input end of the battery 105. Therefore, the battery voltage V dc is detected by the DC voltage sensor 106 at any timing.
<第1制御装置の具体的構成>
第1制御装置102は、トルク制御部11、座標変換部12、非同期PWM制御部13、ベクトル変換部14、同期PWM制御部15、及び、変調切替判定部16を備える。
<Specific Configuration of First Control Device>
The first control device 102 includes a torque control unit 11 , a coordinate conversion unit 12 , an asynchronous PWM control unit 13 , a vector conversion unit 14 , a synchronous PWM control unit 15 , and a modulation switching determination unit 16 .
トルク制御部11は、トルク指令値T*、回転電機101の回転数N、バッテリ電圧Vdc、並びに、回転電機101のd軸電流検出値id及びq軸電流検出値iqに基づいて、d軸電圧指令値vd *及びq軸電圧指令値vq *を演算する。d軸電圧指令値vd *及びq軸電圧指令値vq *は、電流ベクトル制御(CVC: Current Vector Control)演算または電圧位相制御(VPC: Voltage Phase Control)演算によって演算される。演算されたd軸電圧指令値vd *及びq軸電圧指令値vq *は、座標変換部12及びベクトル変換部14に入力される。 The torque control unit 11 calculates a d-axis voltage command value vd * and a q-axis voltage command value vq * based on the torque command value T * , the rotation speed N of the rotating electric machine 101, the battery voltage Vdc , and the d-axis current detection value id and the q-axis current detection value iq of the rotating electric machine 101. The d-axis voltage command value vd * and the q-axis voltage command value vq * are calculated by a current vector control (CVC) calculation or a voltage phase control (VPC) calculation. The calculated d-axis voltage command value vd * and q-axis voltage command value vq * are input to the coordinate conversion unit 12 and the vector conversion unit 14.
座標変換部12は、後述する先読み位置θLに基づき、d軸電圧指令値vd *及びq軸電圧指令値vq *を三相の電圧指令値vu *,vv *,vw *に変換する。この変換は、下記の式(1)にしたがって行われる。 The coordinate converter 12 converts the d-axis voltage command value vd * and the q-axis voltage command value vq * into three-phase voltage command values vu * , vv * , and vw * based on a read-ahead position θL , which will be described later. This conversion is performed according to the following equation (1).
非同期PWM制御部13は、三相の電圧指令値vu *,vv *,vw *とバッテリ電圧Vdcに基づいて、非同期PWM制御用のパラメータであるデューティ指令値Duty_u,Duty_v,Duty_wを演算する。U相についてのデューティ指令値Duty_uの演算は、下記の式(2)にしたがって行われる。V相及びW相のデューティ指令値Duty_v,Duty_wについてもこれと同様である。なお、デューティ指令値Duty_u,Duty_v,Duty_wの単位はパーセント(%)である。非同期PWM制御部13で演算された各相のデューティ指令値Duty_u,Duty_v,Duty_wは、第2制御装置103に入力される。 The asynchronous PWM control unit 13 calculates duty command values Duty_u, Duty_v, and Duty_w, which are parameters for asynchronous PWM control, based on the three-phase voltage command values vu * , vv * , and vw * and the battery voltage Vdc . The duty command value Duty_u for the U phase is calculated according to the following formula (2). The same is true for the duty command values Duty_v and Duty_w for the V and W phases. The duty command values Duty_u, Duty_v, and Duty_w are expressed in units of percent (%). The duty command values Duty_u, Duty_v, and Duty_w for each phase calculated by the asynchronous PWM control unit 13 are input to the second control device 103.
ベクトル変換部14は、d軸電圧指令値vd *及びq軸電圧指令値vq *に基づいて、同期PWM制御のパラメータである電圧ノルムVa *及び電圧位相α*を演算する。電圧ノルムVa *及び電圧位相α*は、下記の式(3)にしたがって演算される。なお、電圧ノルムVa *は、駆動要求に応じて回転電機101に印加すべき電圧のノルムを表す。同様に、電圧位相α*は、駆動要求に応じて回転電機101に印加すべき電圧の位相を表す。 The vector conversion unit 14 calculates the voltage norm V a * and the voltage phase α * , which are parameters of the synchronous PWM control, based on the d-axis voltage command value v d * and the q-axis voltage command value v q * . The voltage norm V a * and the voltage phase α * are calculated according to the following formula (3). The voltage norm V a * represents the norm of the voltage to be applied to the rotating electric machine 101 in response to the drive request. Similarly, the voltage phase α * represents the phase of the voltage to be applied to the rotating electric machine 101 in response to the drive request.
同期PWM制御部15は、電圧ノルムVa *、位置依存誤差ΔθL、及び、バッテリ電圧Vdcに基づいて、同期PWM制御のパラメータである補正比較値Th[n]を演算する。位置依存誤差ΔθLは、回転子の位置検出における誤差であり、回転子の位置に応じて定まる。位置依存誤差ΔθLは、後述する誤差生成部20によって取得される。補正比較値Th[n]は、同期PWM制御において、同期PWM信号のオン/オフのタイミングを設定するために、キャリア信号と比較される1または複数の閾値である。すなわち、同期PWM制御においては、補正比較値Th[n]とキャリア信号のコンペアマッチにより、PWM信号のオン/オフが設定される。同期PWM制御部15で演算された補正比較値Th[n]は、第2制御装置103に入力される。なお、「n」は整数であり、キャリア信号の折り返し等がない通常の場合は偶数である。 The synchronous PWM control unit 15 calculates a correction comparison value Th[n], which is a parameter of the synchronous PWM control, based on the voltage norm V a * , the position-dependent error Δθ L , and the battery voltage V dc. The position-dependent error Δθ L is an error in detecting the position of the rotor, and is determined according to the position of the rotor. The position-dependent error Δθ L is acquired by an error generating unit 20, which will be described later. The correction comparison value Th[n] is one or more threshold values that are compared with the carrier signal in order to set the on/off timing of the synchronous PWM signal in the synchronous PWM control. That is, in the synchronous PWM control, the on/off of the PWM signal is set by a compare match between the correction comparison value Th[n] and the carrier signal. The correction comparison value Th[n] calculated by the synchronous PWM control unit 15 is input to the second control device 103. Note that "n" is an integer, and is an even number in the normal case where there is no folding back of the carrier signal.
図2は、同期PWM制御部15の構成を示すブロック図である。図2に示すように、より具体的には、同期PWM制御部15は、変調率計算部31、基本比較値テーブル32、及び、比較値補正部33を備える。 Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the synchronous PWM control unit 15. As shown in Figure 2, more specifically, the synchronous PWM control unit 15 includes a modulation rate calculation unit 31, a basic comparison value table 32, and a comparison value correction unit 33.
変調率計算部31は、電圧ノルムVa *とバッテリ電圧Vdcに基づいて、同期PWM信号の変調率Mを算出する。すなわち、変調率Mは、回転電機101に対する駆動要求に応じて設定される。具体的には、変調率Mは、下記の式(4)にしたがって算出される。 The modulation factor calculation unit 31 calculates the modulation factor M of the synchronous PWM signal based on the voltage norm V a * and the battery voltage V dc . That is, the modulation factor M is set according to a drive request for the rotating electric machine 101. Specifically, the modulation factor M is calculated according to the following formula (4).
基本比較値テーブル32は、変調率Mごとに、基本比較値Th′[n]を対応付けて格納するテーブルである。したがって、同期PWM制御部15は、基本比較値テーブル32を参照することにより、変調率Mに対応する基本比較値Th′[n]を取得する比較値取得部として機能する。基本比較値Th′[n]は、各々の変調率Mについて、回転電機101の高調波電流やリプルを抑制するように、実験またはSHE(特定高調波消去法)を応用した数値計算等により、予め定められる。但し、基本比較値Th′[n]は、回転子の位置検出信号θに実質的に誤差が含まれない理想状態のキャリア信号と比較することを前提とした基本的な比較値である。すなわち、基本比較値Th′[n]は、理想状態のキャリア信号に対して、同期PWM信号のオン/オフの位相を定める。 The basic comparison value table 32 is a table that stores a basic comparison value Th' [n] in association with each modulation factor M. Therefore, the synchronous PWM control unit 15 functions as a comparison value acquisition unit that acquires the basic comparison value Th' [n] corresponding to the modulation factor M by referring to the basic comparison value table 32. The basic comparison value Th' [n] is determined in advance for each modulation factor M by experiments or numerical calculations using SHE (specific harmonic elimination method) so as to suppress the harmonic current and ripple of the rotating electric machine 101. However, the basic comparison value Th' [n] is a basic comparison value that is based on the assumption that the rotor position detection signal θ is compared with a carrier signal in an ideal state in which no error is substantially included. In other words, the basic comparison value Th' [n] determines the on/off phase of the synchronous PWM signal with respect to the carrier signal in an ideal state.
本実施形態においては、基本比較値テーブル32は、変調率Mごとに、10個の基本比較値Th′[1]~Th′[10]を格納している。したがって、本実施形態の同期PWM制御は、キャリア信号である電気角(位置検出信号θ)の1周期に対して5パルスまで含む同期PWM信号を発生させることができる。 In this embodiment, the basic comparison value table 32 stores 10 basic comparison values Th'[1] to Th'[10] for each modulation factor M. Therefore, the synchronous PWM control of this embodiment can generate a synchronous PWM signal that includes up to five pulses per period of the electrical angle (position detection signal θ), which is the carrier signal.
比較値補正部33は、位置依存誤差ΔθLに応じて、変調率Mに基づいて取得された基本比較値Th′[n]を補正することにより、補正比較値Th[n]を演算する。本実施形態では、比較値補正部33は、加算部34とマスク処理部35とからなる。加算部34は、基本比較値Th′[n]に位置依存誤差ΔθLを加算する。マスク処理部35は、位置依存誤差ΔθLが加算された基本比較値Th′[n]を入力(in)とし、2πを除数とする剰余演算(MOD)を用いて、位置依存誤差ΔθLが加算された基本比較値Th′[n]を0~2πの範囲に割り当てるマスク処理を行う。これにより、比較値補正部33は、位置依存誤差ΔθLに基づいて補正された補正比較値Th[n]を出力する。 The comparison value correction unit 33 calculates a corrected comparison value Th[n] by correcting the basic comparison value Th'[n] acquired based on the modulation factor M according to the position-dependent error Δθ L. In this embodiment, the comparison value correction unit 33 is composed of an adder 34 and a mask processing unit 35. The adder 34 adds the position-dependent error Δθ L to the basic comparison value Th'[n]. The mask processing unit 35 receives the basic comparison value Th'[n] to which the position-dependent error Δθ L has been added as an input (in), and performs a mask process to assign the basic comparison value Th'[n] to which the position-dependent error Δθ L has been added to a range of 0 to 2π using a modulus operation (MOD) with 2π as a divisor. As a result, the comparison value correction unit 33 outputs the corrected comparison value Th[n] corrected based on the position-dependent error Δθ L.
なお、本実施形態の比較値補正部33は、位置依存誤差ΔθLの加算によって補正比較値Th[n]を演算するが、位置依存誤差ΔθLの設定によっては、他の演算方法により、補正比較値Th[n]を演算することができる。例えば、比較値補正部33は、基本比較値Th′[n]に対して、位置依存誤差ΔθLを減算し、乗算し、除算し、または、その他の関数等にしたがって演算することにより、補正比較値Th[n]を演算することができる。 Although the comparison value corrector 33 in this embodiment calculates the corrected comparison value Th[n] by adding the position-dependent error Δθ L , the correction comparison value Th[ n ] can be calculated by other calculation methods depending on the setting of the position-dependent error Δθ L. For example, the comparison value corrector 33 can calculate the corrected comparison value Th[n] by subtracting, multiplying, or dividing the position-dependent error Δθ L from the basic comparison value Th'[n], or by calculating according to other functions, etc.
また、本実施形態においては、基本比較値Th′[n]及び補正比較値Th[n]は、UVW各相に共通である。 In addition, in this embodiment, the basic comparison value Th'[n] and the corrected comparison value Th[n] are common to each of the UVW phases.
変調切替判定部16(図1参照)は、電圧ノルムVa *とバッテリ電圧Vdcに基づいて、非同期PWM制御と同期PWM制御のどちらで回転電機101を駆動するかを判定する。変調切替判定部16の判定結果は、変調モード信号Smとして、第2制御装置103に入力される。変調モード信号Smは、PWM信号の変調方法を、非同期PWM制御、または、同期PWM制御のいずれかに指定する指令である。 The modulation switching determination unit 16 (see FIG. 1) determines whether the rotating electric machine 101 should be driven by asynchronous PWM control or synchronous PWM control, based on the voltage norm V a * and the battery voltage V dc . The determination result of the modulation switching determination unit 16 is input to the second control device 103 as a modulation mode signal Sm. The modulation mode signal Sm is a command that specifies the modulation method of the PWM signal to be either asynchronous PWM control or synchronous PWM control.
図3は、変調切替判定部16の構成を示すブロック図である。図3に示すように、変調切替判定部16は、変調率計算部36と、変調方法選択部37と、を備える。 Figure 3 is a block diagram showing the configuration of the modulation switching determination unit 16. As shown in Figure 3, the modulation switching determination unit 16 includes a modulation rate calculation unit 36 and a modulation method selection unit 37.
変調率計算部36は、同期PWM制御部15が備える変調率計算部31と同様に構成される。すなわち、変調率計算部36は、電圧ノルムVa *とバッテリ電圧Vdcに基づき、前述の式(4)にしたがって、同期PWM信号の変調率Mを算出する。 The modulation factor calculation unit 36 is configured similarly to the modulation factor calculation unit 31 included in the synchronous PWM control unit 15. That is, the modulation factor calculation unit 36 calculates the modulation factor M of the synchronous PWM signal based on the voltage norm V a * and the battery voltage V dc in accordance with the above-mentioned equation (4).
変調方法選択部37は、変調率Mを所定の閾値と比較することにより、PWM信号の変調方法を、非同期PWM制御と同期PWM制御のいずれかから選択する。本実施形態においては、変調方法選択部37は、下記の表1に示すように、非同期PWM制御と同期PWM制御の切り替えにヒステリシスを持たせて、変調方法を選択する。具体的には、非同期PWM制御を行っているときに、変調率Mが1.0を超え、いわゆる過変調領域あるいは矩形波領域での制御が必要となった場合に、変調方法選択部37は同期PWM制御を選択する。一方、同期PWM制御を行っているときに、変調率Mが0.9を下回り、いわゆる通常変調領域での制御で足りることとなった場合には、変調方法選択部37は非同期PWM制御を選択する。したがって、非同期PWM制御から同期PWM制御に切り替えるときには、「1.0」が、変調率Mと比較する所定の閾値である。また、同期PWM制御から非同期PWM制御に切り替えるときには、「0.9」が、変調率Mと比較する所定の閾値である。すなわち、回転電機制御システム100は、非同期PWM制御を実行する非同期PWM制御モードと、同期PWM制御を実行する同期PWM制御モードと、を有し、非同期PWM制御モードと同期PWM制御モードは、変調率Mが所定の閾値を超えるか否かによって切り替えられる。そして、本実施形態においては、同期PWM制御モードは、変調率Mが所定の閾値よりも大きいときに実行される。 The modulation method selection unit 37 selects the modulation method of the PWM signal from either asynchronous PWM control or synchronous PWM control by comparing the modulation rate M with a predetermined threshold. In this embodiment, the modulation method selection unit 37 selects the modulation method by providing hysteresis to the switching between asynchronous PWM control and synchronous PWM control, as shown in Table 1 below. Specifically, when performing asynchronous PWM control, if the modulation rate M exceeds 1.0 and control in the so-called overmodulation region or rectangular wave region is required, the modulation method selection unit 37 selects synchronous PWM control. On the other hand, when performing synchronous PWM control, if the modulation rate M falls below 0.9 and control in the so-called normal modulation region is sufficient, the modulation method selection unit 37 selects asynchronous PWM control. Therefore, when switching from asynchronous PWM control to synchronous PWM control, "1.0" is the predetermined threshold value to be compared with the modulation rate M. Also, when switching from synchronous PWM control to asynchronous PWM control, "0.9" is the predetermined threshold value to be compared with the modulation rate M. That is, the rotating electrical machine control system 100 has an asynchronous PWM control mode in which asynchronous PWM control is performed, and a synchronous PWM control mode in which synchronous PWM control is performed, and the asynchronous PWM control mode and the synchronous PWM control mode are switched depending on whether the modulation factor M exceeds a predetermined threshold. In this embodiment, the synchronous PWM control mode is performed when the modulation factor M is greater than the predetermined threshold.
上記の他、第1制御装置102は、誤差補正部17、座標変換部18、先読み補償部19、誤差生成部20、及び、回転数演算部21を備える(図1参照)。 In addition to the above, the first control device 102 includes an error correction unit 17, a coordinate conversion unit 18, a look-ahead compensation unit 19, an error generation unit 20, and a rotation speed calculation unit 21 (see FIG. 1).
誤差補正部17は、第2制御装置103から回転子の位置検出信号θを取得する。そして、誤差補正部17は、位置検出信号θに含まれる誤差を補正することにより、補正位置検出信号θcを演算する。 The error correction unit 17 acquires the rotor position detection signal θ from the second control device 103. Then, the error correction unit 17 calculates a corrected position detection signal θc by correcting the error contained in the position detection signal θ .
位置検出信号θに含まれる誤差としては、1次誤差、2次誤差、及び、構造起因次数誤差等がある。1次誤差は、電気角(位置検出信号θ)に対して、1次で変動する誤差である。2次誤差は、電気角(位置検出信号θ)に対して、2次で変動する誤差である。構造起因次数誤差は、回転電機101の構造と、回転電機101の回転子の位置検出をするレゾルバ22の構造と、に起因する誤差である。より具体的には、構造起因次数誤差は、電気角(位置検出信号θ)に対して、回転電機101の極対数と、レゾルバ22の固定子(以下、レゾルバ固定子という)のティース数と、に応じた次数で変動する誤差である。位置検出信号θに含まれるこれらの誤差は、いずれも、回転電機101の回転子の位置(電気角)に応じて変動する。したがって、これらの誤差の一部または全部は、広義には、位置依存誤差である。 The errors contained in the position detection signal θ include a first-order error, a second-order error, and a structure-related order error. The first-order error is an error that varies in the first order with respect to the electrical angle (position detection signal θ). The second-order error is an error that varies in the second order with respect to the electrical angle (position detection signal θ). The structure-related order error is an error caused by the structure of the rotating electric machine 101 and the structure of the resolver 22 that detects the position of the rotor of the rotating electric machine 101. More specifically, the structure-related order error is an error that varies in the order according to the number of pole pairs of the rotating electric machine 101 and the number of teeth of the stator of the resolver 22 (hereinafter referred to as the resolver stator) with respect to the electrical angle (position detection signal θ). All of these errors contained in the position detection signal θ vary according to the position (electrical angle) of the rotor of the rotating electric machine 101. Therefore, some or all of these errors are, in a broad sense, position-dependent errors.
なお、誤差補正部17が算出する位置依存の誤差Δθと、同期PWM制御部15等で用いる位置依存誤差ΔθLは、いずれも回転電機101の回転子の位置に応じて変動するという点において共通するが、これらは異なるものである。具体的には、誤差補正部17が算出する位置依存の誤差Δθは位置検出信号θに基づいて算出される。一方、同期PWM制御部15等で用いる位置依存誤差ΔθLは、後述するように、先読み位置θLに基づいて算出される。したがって、以下では、誤差補正部17が演算する位置依存の誤差Δθを単に「誤差Δθ」といい、同期PWM制御部15等で用いる位置依存誤差ΔθLと区別して表す。 The position-dependent error Δθ calculated by the error correction unit 17 and the position-dependent error ΔθL used by the synchronous PWM control unit 15 and the like are common in that they both vary according to the position of the rotor of the rotating electric machine 101, but they are different. Specifically, the position-dependent error Δθ calculated by the error correction unit 17 is calculated based on the position detection signal θ. On the other hand, the position-dependent error ΔθL used by the synchronous PWM control unit 15 and the like is calculated based on a read-ahead position θL , as described later. Therefore, hereinafter, the position-dependent error Δθ calculated by the error correction unit 17 is simply referred to as the "error Δθ" to distinguish it from the position-dependent error ΔθL used by the synchronous PWM control unit 15 and the like.
本実施形態においては、誤差補正部17は、下記の式(5)にしたがって誤差Δθを演算する。そして、誤差補正部17は、下記の式(6)に示すように、位置検出信号θから誤差Δθを減算することにより、補正位置検出信号θcを演算する。 In this embodiment, the error correction unit 17 calculates the error Δθ according to the following equation (5).Then, the error correction unit 17 calculates the corrected position detection signal θc by subtracting the error Δθ from the position detection signal θ as shown in the following equation (6).
式(5)の右辺第1項は、1次誤差である。すなわち、1次誤差は、電気角(位置検出信号θ)に対して、振幅A1及び基準位相δ1の正弦波で表すことができる。但し、1次誤差は、回転数Nと制御周期τに基づいて、位相をオフセットした形態で表されてもよい。また、1次誤差は、余弦波で表されてもよい。 The first term on the right side of equation (5) is a first-order error. That is, the first-order error can be expressed as a sine wave with an amplitude A 1 and a reference phase δ 1 with respect to the electrical angle (position detection signal θ). However, the first-order error may be expressed in a form in which the phase is offset based on the rotation speed N and the control period τ. The first-order error may also be expressed as a cosine wave.
式(5)の右辺第2項は、2次誤差である。すなわち、2次誤差は、電気角(位置検出信号θ)に対して、振幅A2及び基準位相δ2の正弦波で表すことができる。また、2次誤差は、回転数Nと制御周期τに基づいて、位相をオフセットした形態で表されてもよく、余弦波で表されてもよい。 The second term on the right side of equation (5) is a second-order error. That is, the second-order error can be expressed as a sine wave with an amplitude A2 and a reference phase δ2 with respect to the electrical angle (position detection signal θ). The second-order error may be expressed in a form in which the phase is offset based on the rotation speed N and the control period τ, or may be expressed as a cosine wave.
式(5)の右辺第3項は、構造起因次数誤差である。回転電機101の極対数を「p」とし、レゾルバ固定子のティース数を「m」とする場合、構造起因次数誤差は、電気角(位置検出信号θ)に対して、m/pの次数で現れる。本実施形態においては、回転電機101の極対数は4であり、レゾルバ固定子のティース数は10である。このため、本実施形態の構造起因次数誤差は、電気角(位置検出信号θ)に対して2.5次で変動する。したがって、構造起因次数誤差は、電気角(位置検出信号θ)に対して、振幅A2.5及び基準位相δ2.5の正弦波で表すことができる。また、構造起因次数誤差は、回転数Nと制御周期τに基づいて、位相をオフセットした形態で表されてもよく、余弦波で表されてもよい。 The third term on the right side of the formula (5) is the structural order error. If the number of pole pairs of the rotating electric machine 101 is "p" and the number of teeth of the resolver stator is "m", the structural order error appears in the order of m/p with respect to the electrical angle (position detection signal θ). In this embodiment, the number of pole pairs of the rotating electric machine 101 is 4, and the number of teeth of the resolver stator is 10. Therefore, the structural order error in this embodiment varies in the order of 2.5 with respect to the electrical angle (position detection signal θ). Therefore, the structural order error can be expressed by a sine wave with an amplitude A of 2.5 and a reference phase δ of 2.5 with respect to the electrical angle (position detection signal θ). In addition, the structural order error may be expressed in a form in which the phase is offset based on the rotation speed N and the control period τ, or may be expressed by a cosine wave.
したがって、式(5)に示すとおり、本実施形態における誤差Δθは、1次誤差、2次誤差、及び、構造起因次数誤差の振幅A1,A2,A2.5及び基準位相δ1,δ2,δ2.5に基づいた正弦波または余弦波を合成する演算によって取得される。 Therefore, as shown in equation (5), the error Δθ in this embodiment is obtained by a calculation that synthesizes a sine wave or a cosine wave based on the amplitudes A 1 , A 2 , A 2.5 and reference phases δ 1 , δ 2 , δ 2.5 of the first-order error, second-order error, and structure-related order error.
1次誤差、2次誤差、及び、構造起因次数誤差の振幅A1,A2,A2.5及び基準位相δ1,δ2,δ2.5は、回転電機制御システム100の製造または出荷等の時点において、予め求めることができる。例えば、各誤差の振幅A1,A2,A2.5及び各基準位相δ1,δ2,δ2.5は、回転電機101の回転数Nごとに、位置検出信号θを高速フーリエ変換処理(FFT処理)することによって求めることができる。 The amplitudes A1 , A2 , A2.5 and reference phases δ1 , δ2 , δ2.5 of the first-order error, second-order error, and structure-related order error can be obtained in advance at the time of manufacturing or shipping the rotating electric machine control system 100. For example, the amplitudes A1 , A2 , A2.5 and reference phases δ1 , δ2 , δ2.5 of each error can be obtained by performing fast Fourier transform processing (FFT processing) on the position detection signal θ for each rotation speed N of the rotating electric machine 101.
なお、本実施形態においては、上記の式(5)のとおり、1次誤差、2次誤差、及び、構造起因次数誤差の総和を誤差Δθとしているが、1次誤差、2次誤差、もしくは、構造起因次数誤差のいずれかを誤差Δθとしてもよい。また、誤差Δθは、1次誤差、2次誤差、または、構造起因次数誤差のうちの一部の組み合わせによって算出されてもよい。この他、1次誤差及び2次誤差と同様に、電気角(位置検出信号θ)に対して3次以上の次数で変動する誤差を考慮してもよい。 In this embodiment, as in the above formula (5), the error Δθ is the sum of the first-order error, the second-order error, and the structure-related order error, but the error Δθ may be any of the first-order error, the second-order error, or the structure-related order error. The error Δθ may also be calculated by a partial combination of the first-order error, the second-order error, or the structure-related order error. In addition, similar to the first-order and second-order errors, errors that vary at third or higher orders with respect to the electrical angle (position detection signal θ) may also be taken into account.
座標変換部18は、補正位置検出信号θcに基づいて、三相の電流検出値を、d軸電流検出値id及びq軸電流検出値iqに変換する。電流センサ23は、インバータ104の出力端において少なくとも2相の電流を検出する。そして、本実施形態では、U相電流及びV相電流を検出する。このため、本実施形態においては、座標変換部18は、下記の式(7)にしたがって、U相電流検出値iu及びV相電流検出値ivを、d軸電流検出値id及びq軸電流検出値iqに変換する。d軸電流検出値id及びq軸電流検出値iqは、前述のようにトルク制御部11で使用される。 The coordinate conversion unit 18 converts the three-phase current detection values into a d-axis current detection value i d and a q-axis current detection value i q based on the corrected position detection signal θ c . The current sensor 23 detects at least two-phase currents at the output terminal of the inverter 104. In this embodiment, the current sensor 23 detects a U-phase current and a V-phase current. Therefore, in this embodiment, the coordinate conversion unit 18 converts the U-phase current detection value i u and the V-phase current detection value i v into a d-axis current detection value i d and a q-axis current detection value i q according to the following equation (7). The d-axis current detection value i d and the q-axis current detection value i q are used by the torque control unit 11 as described above.
先読み補償部19は、制御周期τ等を考慮し、回転数Nに基づいて、補正位置検出信号θcをさらに補償することにより、補償後の補正位置検出信号θc(以下、先読み位置θLという)を演算する。本実施形態においては、制御周期τが100μsであるから、トルク制御部11で演算されたd軸電圧指令値vd *及びq軸電圧指令値vq *に基づく電圧は、約100μs後から約200μs後に回転電機101に印加される。このため、先読み補償部19は、これらの中間値である150μs後における回転子の位置を推定する。具体的には、先読み補償部19は、下記の式(8)にしたがって、補正位置検出信号θcを補償し、先読み位置θLを演算する。式(8)において、「p」は回転電機101の極対数である。先読み位置θLは、前述の座標変換部12と、誤差生成部20で使用される。 The look-ahead compensation unit 19 further compensates the corrected position detection signal θ c based on the rotation speed N, taking into consideration the control period τ and the like, to calculate a compensated corrected position detection signal θ c (hereinafter referred to as a look-ahead position θ L ). In this embodiment, since the control period τ is 100 μs, the voltage based on the d-axis voltage command value v d * and the q-axis voltage command value v q * calculated by the torque control unit 11 is applied to the rotating electric machine 101 from about 100 μs to about 200 μs later. Therefore, the look-ahead compensation unit 19 estimates the position of the rotor 101 at 150 μs later, which is the intermediate value between them. Specifically, the look-ahead compensation unit 19 compensates the corrected position detection signal θ c according to the following formula (8) to calculate the look-ahead position θ L. In formula (8), "p" is the number of pole pairs of the rotating electric machine 101. The look-ahead position θ L is used by the coordinate conversion unit 12 and the error generation unit 20 described above.
誤差生成部20は、先読み位置θLに対応した位置依存誤差ΔθLを生成する演算を実行する。具体的には、誤差生成部20は、下記の式(9)にしたがって、位置依存誤差ΔθLを生成する。すなわち、誤差生成部20は、位置依存誤差ΔθLを取得する位置依存誤差取得部として機能する。 The error generating unit 20 executes a calculation to generate a position-dependent error Δθ L corresponding to the read-ahead position θ L. Specifically, the error generating unit 20 generates the position-dependent error Δθ L according to the following equation (9). That is, the error generating unit 20 functions as a position-dependent error acquiring unit that acquires the position-dependent error Δθ L.
式(9)は、位置検出信号θの代わりに先読み位置θLを用いる点、及び、先読み位置θLに対応する誤差である位置依存誤差ΔθLを算出する点を除けば、前述の式(5)と同様である。したがって、右辺第1項は先読み位置θLに対応する1次誤差であり、右辺第2項は先読み位置θLに対応する2次誤差である。同様に、右辺第3項は先読み位置θLに対応する構造起因次数誤差である。このため、式(9)の各項は、回転数Nと制御周期τに基づいて、位相をオフセットした形態で表されてもよく、余弦波で表されてもよい。また、1次誤差、2次誤差、及び、構造起因次数誤差の振幅A1,A2,A2.5及び基準位相δ1,δ2,δ2.5は、式(5)で使用するものと同一のものである。 Equation (9) is similar to the above-mentioned equation (5) except that it uses the look-ahead position θ L instead of the position detection signal θ and calculates a position-dependent error Δθ L , which is an error corresponding to the look-ahead position θ L. Therefore, the first term on the right side is a first-order error corresponding to the look-ahead position θ L , and the second term on the right side is a second-order error corresponding to the look-ahead position θ L. Similarly, the third term on the right side is a structure-attributable order error corresponding to the look-ahead position θ L. Therefore, each term in equation (9) may be expressed in a form in which the phase is offset based on the rotation speed N and the control period τ, or may be expressed as a cosine wave. In addition, the amplitudes A 1 , A 2 , and A 2.5 and the reference phases δ 1 , δ 2 , and δ 2.5 of the first-order error, second-order error, and structure-attributable order error are the same as those used in equation (5).
誤差生成部20が生成する位置依存誤差ΔθLは、前述のとおり、同期PWM制御部15の比較値補正部33において、基本比較値Th′[n]を補正して補正比較値Th[n]を演算するために使用される。 As described above, the position-dependent error Δθ L generated by the error generating unit 20 is used in the comparison value correcting unit 33 of the synchronous PWM control unit 15 to correct the basic comparison value Th'[n] and calculate the corrected comparison value Th[n].
回転数演算部21は、補正位置検出信号θcに基づいて、回転電機101の回転数N[rpm]を演算する。具体的には、回転数演算部21は、下記の式(10)にしたがって、補正位置検出信号θcの単位時間当たりの変化量を演算することにより、補正位置検出信号θcを回転数Nに換算する。回転数Nは、前述のように、トルク制御部11、座標変換部18、及び、先読み補償部19で使用される。 The rotation speed calculation unit 21 calculates the rotation speed N [rpm] of the rotating electric machine 101 based on the corrected position detection signal θc . Specifically, the rotation speed calculation unit 21 converts the corrected position detection signal θc into the rotation speed N by calculating the amount of change per unit time of the corrected position detection signal θc according to the following equation (10). The rotation speed N is used by the torque control unit 11, the coordinate conversion unit 18, and the look-ahead compensation unit 19 as described above.
<第2制御装置の具体的構成>
第2制御装置103は、非同期PWM信号生成器41、同期PWM信号生成器42、PWM出力切替器43、及び、ABZカウンタ44を備える(図1参照)。
<Specific Configuration of Second Control Device>
The second control device 103 includes an asynchronous PWM signal generator 41, a synchronous PWM signal generator 42, a PWM output switch 43, and an ABZ counter 44 (see FIG. 1).
非同期PWM信号生成器41は、第1制御装置102の非同期PWM制御部13から入力される三相のデューティ指令値Duty_u,Duty_v,Duty_wを用いて、いわゆる三角波比較方式によって、非同期PWM信号Duua *~Dwla *を生成する。三角波比較方式では、回転電機101の駆動周波数(位置検出信号θ)に依らない所定周波数を有する三角波がキャリア信号として使用される。より具体的には、非同期PWM信号生成器41は、三相のデューティ指令値Duty_u,Duty_v,Duty_wと、三角波のキャリア信号Caと、のコンペアマッチにより、非同期PWM信号Duua *~Dwla *を生成する。 The asynchronous PWM signal generator 41 generates the asynchronous PWM signals Duua* to Dwla * by a so-called triangular wave comparison method using the three-phase duty command values Duty_u, Duty_v, and Duty_w input from the asynchronous PWM control unit 13 of the first control device 102. In the triangular wave comparison method, a triangular wave having a predetermined frequency independent of the drive frequency (position detection signal θ) of the rotating electric machine 101 is used as a carrier signal. More specifically, the asynchronous PWM signal generator 41 generates the asynchronous PWM signals Duua * to Dwla * by comparing and matching the three-phase duty command values Duty_u, Duty_v, and Duty_w with the triangular wave carrier signal Ca.
なお、非同期PWM制御では、非同期PWM信号におけるパルスの配置間隔は、制御周期τに制限される。また、非同期PWM信号Duua *~Dwla *の1番目の添字「u」「v」「w」は、UVWの各相を表す。2番目の添字「u」「l」は、インバータ104の上アーム素子(「u」)または下アーム素子(「l」)を表す。3番目の添字「a」は、非同期PWM信号であることを表す。 In asynchronous PWM control, the arrangement interval of pulses in the asynchronous PWM signal is limited to the control period τ. The first subscripts "u", "v", and "w" of the asynchronous PWM signals D uua * to D wla * represent the respective phases UVW. The second subscripts "u" and "l" represent the upper arm element ("u") or lower arm element ("l") of the inverter 104. The third subscript "a" represents an asynchronous PWM signal.
同期PWM信号生成器42は、回転電機101の駆動周波数(位置検出信号θ)に基づいて、同期PWM制御に用いるキャリア信号を生成する。すなわち、同期PWM信号生成器42は、位置検出信号θ等に基づいて、同期PWM制御におけるキャリア信号を生成するキャリア信号生成器として機能する。また、同期PWM信号生成器42は、第1制御装置102の同期PWM制御部15から入力される補正比較値Th[n]と、生成したキャリア信号とのコンペアマッチにより、同期PWM信号Duus *~Dwls *を生成する。 The synchronous PWM signal generator 42 generates a carrier signal used in the synchronous PWM control based on the drive frequency (position detection signal θ) of the rotating electric machine 101. That is, the synchronous PWM signal generator 42 functions as a carrier signal generator that generates a carrier signal in the synchronous PWM control based on the position detection signal θ, etc. The synchronous PWM signal generator 42 also generates the synchronous PWM signals D uus * to D wls * by comparing and matching the corrected comparison value Th[n] input from the synchronous PWM control unit 15 of the first control device 102 with the generated carrier signal.
本実施形態においては、同期PWM信号生成器42は、位置検出信号θの他に電圧位相α*を用い、下記の式(11)にしたがってUVW各相のキャリア信号Cus,Cvs,Cwsを生成する。 In this embodiment, the synchronous PWM signal generator 42 uses the voltage phase α * in addition to the position detection signal θ, and generates carrier signals C us , C vs , and C ws for the UVW phases according to the following equation (11).
なお、同期PWM制御では、同期PWM信号におけるパルスの配置間隔は、制御周期τにほぼ依存せず、実質的に任意に調整可能である。このため、パルス数が制限される過変調領域及び矩形波領域で回転電機101が駆動されるときには、非同期PWM制御と比較して、同期PWM制御は電流の高調波やリプルを低減しやすいという利点がある。また、同期PWM信号Duus *~Dwls *の1番目の添字「u」「v」「w」は、UVWの各相を表す。また、2番目の添字「u」「l」は、インバータ104の上アーム素子(「u」)または下アーム素子(「l」)を表す。3番目の添字「s」は、同期PWM信号であることを表す。 In the synchronous PWM control, the arrangement interval of the pulses in the synchronous PWM signal is almost independent of the control period τ and can be adjusted substantially arbitrarily. Therefore, when the rotating electric machine 101 is driven in the overmodulation region and the rectangular wave region where the number of pulses is limited, the synchronous PWM control has the advantage that it is easier to reduce harmonics and ripples of the current compared to the asynchronous PWM control. In addition, the first subscripts "u", "v", and "w" of the synchronous PWM signals D uus * to D wls * represent each phase of UVW. In addition, the second subscripts "u" and "l" represent the upper arm element ("u") or the lower arm element ("l") of the inverter 104. The third subscript "s" represents a synchronous PWM signal.
PWM出力切替器43は、変調切替判定部16から入力される変調モード信号Smにしたがって、非同期PWM信号Duua *~Dwla *または同期PWM信号Duus *~Dwls *のいずれかを選択する。そして、PWM出力切替器43は、選択したPWM信号を、スイッチング素子の駆動信号Duu *~Dwl *としてインバータ104に出力する。 The PWM output switch 43 selects either the asynchronous PWM signals D uua * to D wla * or the synchronous PWM signals D uus * to D wls * in accordance with the modulation mode signal Sm input from the modulation switching determination unit 16. Then, the PWM output switch 43 outputs the selected PWM signal to the inverter 104 as the driving signals D uu * to D wl * for the switching elements.
ABZカウンタ44は、制御周期τごとに、レゾルバデジタル変換回路(RDIC: Resolver Digital converter Integrated Circuit)24から入力されるアップカウンターパルスA、ダウンカウンターパルスB、及び、原点信号パルスZをサンプリングする。これにより、ABZカウンタ44は、回転子の電気角すなわち位置検出信号θを計測する。したがって、ABZカウンタ44は、回転子の位置検出信号θを取得する位置検出信号取得器である。位置検出信号θは、同期PWM制御のキャリア信号を生成するために、第2制御装置103内において同期PWM信号生成器42に直接入力される。また、位置検出信号θは、第1制御装置102の誤差補正部17に入力される。 The ABZ counter 44 samples the up counter pulse A, down counter pulse B, and origin signal pulse Z input from the resolver digital converter integrated circuit (RDIC) 24 every control period τ. In this way, the ABZ counter 44 measures the rotor's electrical angle, i.e., the position detection signal θ. Therefore, the ABZ counter 44 is a position detection signal acquirer that acquires the rotor's position detection signal θ. The position detection signal θ is directly input to the synchronous PWM signal generator 42 in the second control device 103 to generate a carrier signal for synchronous PWM control. The position detection signal θ is also input to the error correction unit 17 of the first control device 102.
なお、レゾルバデジタル変換回路24は、レゾルバ22に励磁信号を出力し、レゾルバ22から変調信号が入力される。レゾルバデジタル変換回路24は、励磁信号及び変調信号に基づいて、アップカウンターパルスA、ダウンカウンターパルスB、及び、原点信号パルスZをABZカウンタ44に出力する。また、回転電機制御システム100においては、回転子の位置検出のために、レゾルバ22以外のエンコーダを用いることできる。レゾルバ22以外のエンコーダを使用するときには、使用するエンコーダに応じて、位置検出信号θを計測するための具体的構成は適宜変更され得る。 The resolver digital conversion circuit 24 outputs an excitation signal to the resolver 22, and receives a modulation signal from the resolver 22. The resolver digital conversion circuit 24 outputs an up counter pulse A, a down counter pulse B, and an origin signal pulse Z to the ABZ counter 44 based on the excitation signal and the modulation signal. In addition, in the rotating electric machine control system 100, an encoder other than the resolver 22 can be used to detect the rotor position. When an encoder other than the resolver 22 is used, the specific configuration for measuring the position detection signal θ can be changed as appropriate depending on the encoder used.
<作用>
以下、上記のように構成される回転電機制御システム100の作用を説明する。
<Action>
The operation of the rotating electrical machine control system 100 configured as above will now be described.
図4は、回転電機制御システム100の作用を示すフローチャートである。図4に示すように、ステップS101においては、第2制御装置103のABZカウンタ44が、回転電機101の回転子の位置を表す位置検出信号θを取得する。このとき、回転電機101が同期PWM制御によって制御される場合には、第2制御装置103内において、ABZカウンタ44から同期PWM信号生成器42に位置検出信号θが直接に入力され、同期PWM制御用のキャリア信号Cus,Cvs,Cwsが生成される。 Fig. 4 is a flowchart showing the operation of the rotating electric machine control system 100. As shown in Fig. 4, in step S101, the ABZ counter 44 of the second control device 103 acquires a position detection signal θ indicating the position of the rotor of the rotating electric machine 101. At this time, when the rotating electric machine 101 is controlled by synchronous PWM control, the position detection signal θ is directly input from the ABZ counter 44 to the synchronous PWM signal generator 42 in the second control device 103, and carrier signals C us , C vs , and C ws for synchronous PWM control are generated.
ステップS102においては、電流検出値iu,ivが取得される。そして、ステップS103においては、第1制御装置102の誤差補正部17が、位置検出信号θを誤差Δθに基づいて補正することにより、補正位置検出信号θcを算出する。また、ステップS104においては、第1制御装置102の回転数演算部21が補正位置検出信号θcに基づいて回転数Nが演算する。ステップS105においては、第1制御装置102の座標変換部18が、補正位置検出信号θcに基づいて、電流検出値iu,ivをd軸電流検出値id及びq軸電流検出値iqに変換する。さらに、ステップS106においては、第1制御装置102の先読み補償部19が、制御周期τを考慮して、補正位置検出信号θcをさらに補償し、先読み位置θLを算出する。 In step S102, the current detection values iu and iv are acquired. Then, in step S103, the error correction unit 17 of the first control unit 102 calculates a corrected position detection signal θc by correcting the position detection signal θ based on the error Δθ . In step S104, the rotation speed calculation unit 21 of the first control unit 102 calculates the rotation speed N based on the corrected position detection signal θc . In step S105, the coordinate conversion unit 18 of the first control unit 102 converts the current detection values iu and iv into a d-axis current detection value id and a q-axis current detection value iq based on the corrected position detection signal θc . In step S106, the look-ahead compensation unit 19 of the first control unit 102 further compensates the corrected position detection signal θc in consideration of the control period τ to calculate a look-ahead position θL .
その後、ステップS107においては、第1制御装置102のトルク制御部11が、トルク指令値T*、回転電機101の回転数N、バッテリ電圧Vdc、並びに、回転電機101のd軸電流検出値id及びq軸電流検出値iqに基づくトルク制御演算を実行する。これにより、d軸電圧指令値vd *及びq軸電圧指令値vq *を演算される。また、ステップS108においては、第1制御装置102の変調切替判定部16が、非同期PWM制御と同期PWM制御のどちらの方法で回転電機101を制御するかを判定し、その判定結果を表す変調モード信号Smを、第2制御装置103のPWM出力切替器43に出力する。 Then, in step S107, the torque control unit 11 of the first control device 102 executes a torque control calculation based on the torque command value T * , the rotation speed N of the rotating electric machine 101, the battery voltage Vdc , and the d -axis current detection value id and the q-axis current detection value iq of the rotating electric machine 101. This calculates a d-axis voltage command value vd * and a q-axis voltage command value vq * . In addition, in step S108, the modulation switching determination unit 16 of the first control device 102 determines whether the rotating electric machine 101 is to be controlled by asynchronous PWM control or synchronous PWM control, and outputs a modulation mode signal Sm representing the determination result to the PWM output switch 43 of the second control device 103.
回転電機101を同期PWM制御で制御する場合のために(ステップS109:YES)、ステップS110では、第1制御装置102のベクトル変換部14が、電圧ノルムVa *及び電圧位相α*を演算する。さらに、第1制御装置102の同期PWM制御部15が、ステップS111において基本比較値Th′[n]を演算し、かつ、ステップS112において位置依存誤差ΔθLを演算する。さらに、ステップS113において、第1制御装置102の同期PWM制御部15は、比較値補正部33によって、位置依存誤差ΔθLを用いて基本比較値Th′[n]を補正する。これにより、本実施形態の同期PWM制御で使用するパラメータである補正比較値Th[n]が演算される。 In order to control the rotating electric machine 101 by the synchronous PWM control (step S109: YES), in step S110, the vector conversion unit 14 of the first control device 102 calculates a voltage norm V a * and a voltage phase α * . Furthermore, the synchronous PWM control unit 15 of the first control device 102 calculates a basic comparison value Th'[n] in step S111, and calculates a position-dependent error Δθ L in step S112. Furthermore, in step S113, the synchronous PWM control unit 15 of the first control device 102 corrects the basic comparison value Th'[n] by using the position-dependent error Δθ L through the comparison value correction unit 33. This allows the correction comparison value Th[n], which is a parameter used in the synchronous PWM control of this embodiment, to be calculated.
また、回転電機101を非同期PWM制御で制御する場合のために(ステップS109:NO)、ステップS115では、第1制御装置102の座標変換部12が、d軸電圧指令値vd *及びq軸電圧指令値vq *を三相の電圧指令値vu *,vv *,vw *に変換する。そして、ステップS116においては、第1制御装置102の非同期PWM制御部13が、非同期PWM制御用のパラメータであるデューティ指令値Duty_u,Duty_v,Duty_wを演算する。 In addition, in order to control the rotating electric machine 101 by asynchronous PWM control (step S109: NO), in step S115, the coordinate conversion unit 12 of the first control device 102 converts the d-axis voltage command value vd * and the q -axis voltage command value vq * into three-phase voltage command values vu * , vv * , vw * . Then, in step S116, the asynchronous PWM control unit 13 of the first control device 102 calculates duty command values Duty_u, Duty_v, and Duty_w, which are parameters for asynchronous PWM control.
したがって、変調モード信号Smによって同期PWM制御を実行することが設定されたときには、ステップS114において、第2制御装置103は、補正比較値Th[n]とキャリア信号Cus,Cvs,Cwsのコンペアマッチにより、同期PWM制御を実行する。また、変調モード信号Smによって非同期PWM制御を実行することが設定されたときには、ステップS117において、第2制御装置103は、デューティ指令値Duty_u,Duty_v,Duty_wと三角波のキャリア信号Caのコンペアマッチにより、非同期PWM制御を実行する。 Therefore, when the modulation mode signal Sm is set to execute synchronous PWM control, the second control unit 103 executes synchronous PWM control by comparing and matching the corrected comparison value Th[n] with the carrier signals Cus , Cvs , and Cws in step S114. When the modulation mode signal Sm is set to execute asynchronous PWM control, the second control unit 103 executes asynchronous PWM control by comparing and matching the duty command values Duty_u, Duty_v, and Duty_w with the triangular wave carrier signal Ca in step S117.
図5は、非同期PWM制御と同期PWM制御の原則的なキャリア信号及びPWM信号の時間による変化を示すタイミングチャートである。図5(A)は、本実施形態に係る非同期PWM制御について、一例として、三角波のキャリア信号Caの振幅と、U相に関するデューティ指令値Duty_u及び非同期PWM信号Duua *を示す。V相及びW相についてもこれと同様である。また、図5(B)は、本実施形態に係る同期PWM制御について、一例として、U相のキャリア信号Cus、各相共通の補正比較値Th[n]、及び、U相の同期PWM信号Duus *を示す。V相及びW相についてもこれと同様である。 FIG. 5 is a timing chart showing the change over time of the basic carrier signal and PWM signal of the asynchronous PWM control and the synchronous PWM control. FIG. 5(A) shows the amplitude of the triangular wave carrier signal C a , the duty command value Duty_u for the U phase, and the asynchronous PWM signal D uua * for the asynchronous PWM control according to this embodiment as an example. The same is true for the V phase and the W phase. FIG. 5(B) shows the carrier signal C us for the U phase, the correction comparison value Th[n] common to each phase, and the synchronous PWM signal D uus * for the U phase as an example for the synchronous PWM control according to this embodiment. The same is true for the V phase and the W phase.
図5(A)に示すように、非同期PWM制御のキャリア信号Caは、回転電機101の駆動周波数(位置検出信号θ)に依存せず、制御周期τの2倍の時間(2τ)を周期として山と谷を繰り返す三角波である。また、トルク制御演算等の制御演算の割り込みと、これらの制御演算の結果に応じたパラメータの更新は、制御周期τごとに行われる。このため、例えば、ハッチングで示す時刻T1のトルク制御演算の結果として定められるデューティ指令値Duty_uは、時刻T2に反映される。同様に、時刻T2のトルク制御演算の結果として定められるデューティ指令値Duty_uは、時刻T3に反映される。そして、キャリア信号Caがデューティ指令値Duty_u以上になったときに、非同期PWM信号Duua *はオン(「1」)となり、キャリア信号Caがデューティ指令値Duty_u以下となったときに、非同期PWM信号Duua *はオフ(「0」)となる。 As shown in FIG. 5A, the carrier signal C a of the asynchronous PWM control is a triangular wave that repeats peaks and valleys with a period of twice the control period τ (2τ) without depending on the drive frequency (position detection signal θ) of the rotating electric machine 101. In addition, interruption of control calculations such as torque control calculations and updating of parameters according to the results of these control calculations are performed every control period τ. For this reason, for example, the duty command value Duty_u determined as a result of the torque control calculation at time T1 shown by hatching is reflected at time T2. Similarly, the duty command value Duty_u determined as a result of the torque control calculation at time T2 is reflected at time T3. Then, when the carrier signal C a becomes equal to or greater than the duty command value Duty_u, the asynchronous PWM signal D uua * becomes ON ("1"), and when the carrier signal C a becomes equal to or less than the duty command value Duty_u, the asynchronous PWM signal D uua * becomes OFF ("0").
図5(B)に示すように、同期PWM制御におけるキャリア信号Cusはいわゆる鋸歯状波であり、本実施形態においては位置検出信号θと電圧位相α*の合成波である。同期PWM制御のキャリア信号Cusは位置検出信号θによって定められるので、同期PWM制御のキャリア信号Cusの位相は、原則として制御周期τと一致しない。但し、トルク制御演算等の制御演算の割り込みと、これらの制御演算の結果に応じたパラメータの更新は、制御周期τごとに行われので、補正比較値Th[n]は制御周期τごとに更新される。例えば、ハッチングで示す時刻T1のトルク制御演算の結果として定められる補正比較値Th[n]は、時刻T2に反映される。同様に、時刻T2のトルク制御演算の結果として定められる補正比較値Th[n]は、時刻T3に反映される。そして、同期PWM制御においては、キャリア信号Cusが実線で示す奇数番目の補正比較値Th[n]になったときに、同期PWM信号Duus *はオン(「1」)となる。また、キャリア信号Cusが破線で示す偶数番目の補正比較値Th[n]になったときに、同期PWM信号Duus *はオフ(「0」)となる。 As shown in FIG. 5B, the carrier signal Cus in the synchronous PWM control is a so-called sawtooth wave, which is a composite wave of the position detection signal θ and the voltage phase α * in this embodiment. Since the carrier signal Cus in the synchronous PWM control is determined by the position detection signal θ, the phase of the carrier signal Cus in the synchronous PWM control does not coincide with the control period τ in principle. However, the interruption of the control calculation such as the torque control calculation and the update of the parameters according to the results of these control calculations are performed every control period τ, so the correction comparison value Th[n] is updated every control period τ. For example, the correction comparison value Th[n] determined as a result of the torque control calculation at time T1 shown by hatching is reflected at time T2. Similarly, the correction comparison value Th[n] determined as a result of the torque control calculation at time T2 is reflected at time T3. In the synchronous PWM control, when the carrier signal Cus becomes the odd-numbered correction comparison value Th[n] shown by the solid line, the synchronous PWM signal Duus * turns on ("1"), and when the carrier signal Cus becomes the even-numbered correction comparison value Th[n] shown by the dashed line, the synchronous PWM signal Duus * turns off ("0").
図5(B)においては、便宜的に補正比較値Th[n]を概ね直線的に描いているが、補正比較値Th[n]は、制御周期τごとに、回転電機101に対する駆動要求の変動及び位置依存誤差ΔθLに応じて変化している。本実施形態においては、簡単のため、回転電機101に対する駆動要求に変動はなく、一定であるとする。 5B, for the sake of simplicity, the correction comparison value Th[n] is depicted as being approximately linear, but the correction comparison value Th[n] changes for each control period τ in response to fluctuations in the drive request for the rotating electric machine 101 and the position-dependent error Δθ L. In this embodiment, for simplicity, it is assumed that the drive request for the rotating electric machine 101 does not fluctuate and is constant.
図6は、位置検出信号θが含む位置依存誤差ΔθLの影響と、補正比較値Th[n]の作用を示す説明図である。図6(A)は、位置依存誤差ΔθLを含まない理想的な位置検出信号θに基づくキャリア信号Cus(以下、理想キャリア信号Cus^という)と、基本比較値Th′[n]と、のコンペアマッチによって生成される同期PWM信号Duus *を示す。図6(B)は、位置依存誤差ΔθLを含む現実的な位置検出信号θに基づくキャリア信号Cus(以下、現実のキャリア信号Cusまたは単にキャリア信号Cusという)と、基本比較値Th′[n]と、のコンペアマッチによって生成される同期PWM信号Duus *を示す。図6(C)は、キャリア信号Cusと、補正比較値Th[n]と、のコンペアマッチによって生成される同期PWM信号Duus *を示す。なお、図6においては、U相を例にしているが、V相及びW相についても同様である。 6 is an explanatory diagram showing the influence of the position-dependent error Δθ L included in the position detection signal θ and the action of the correction comparison value Th[n]. FIG. 6(A) shows a synchronous PWM signal Duus * generated by a compare match between a carrier signal Cus (hereinafter referred to as ideal carrier signal Cus ^) based on an ideal position detection signal θ not including a position-dependent error Δθ L and a basic comparison value Th'[n]. FIG. 6(B) shows a synchronous PWM signal Duus * generated by a compare match between a carrier signal Cus (hereinafter referred to as actual carrier signal Cus or simply carrier signal Cus ) based on a realistic position detection signal θ including a position-dependent error Δθ L and a basic comparison value Th'[n]. FIG. 6(C) shows a synchronous PWM signal Duus * generated by a compare match between the carrier signal Cus and the correction comparison value Th[ n ] . Although FIG. 6 shows the U-phase as an example, the same applies to the V-phase and W-phase.
図6(A)に示すように、同期PWM制御におけるキャリア信号が、理想キャリア信号Cus^であるときには、白丸で示す基本比較値Th′[n]と理想キャリア信号Cus^の交点において、同期PWM信号Duus *がオン/オフする。これが回転電機101に対する駆動要求に応じた実現すべき駆動状態である。 6A, when the carrier signal in the synchronous PWM control is the ideal carrier signal C us ^, the synchronous PWM signal D us * turns on/off at the intersection of the basic comparison value Th'[n] and the ideal carrier signal C us ^, indicated by the white circle. This is the drive state that should be realized in response to the drive request for the rotating electric machine 101.
しかし、現実のキャリア信号Cusは、位置依存誤差ΔθLを含んでいる。さらに、現実のキャリア信号Cusは、ソフトウェアによる演算処理を実行する第1制御装置102を介さず、位置検出信号θを取得する第2制御装置103内でそのまま直接的にキャリア信号の生成に利用される。このため、回転電機制御システム100は、位置検出信号θに対して、直接的に、位置依存誤差ΔθLを是正するための補正を施すことができない。 However, the real carrier signal Cus contains a position-dependent error ΔθL . Furthermore, the real carrier signal Cus is used directly to generate a carrier signal in the second control device 103 that acquires the position detection signal θ, without going through the first control device 102 that executes arithmetic processing by software. For this reason, the rotating electrical machine control system 100 cannot directly apply correction to the position detection signal θ to correct the position-dependent error ΔθL .
したがって、図6(B)に示すように、現実のキャリア信号Cusは、理想キャリア信号Cus^に対して歪んだ波形となる。そして、黒丸で示すように、現実のキャリア信号Cusと基本比較値Th′[n]の交点は、理想状態における交点(白丸)に対して、横軸の時間軸方向にシフトする。すなわち、現実のキャリア信号Cusと基本比較値Th′[n]のコンペアマッチによって生成される同期PWM信号Duus *は、図6(A)の実現すべき同期PWM信号Duus *に対してズレが生じる。したがって、回転電機101に対する駆動要求に応じた駆動状態が正確に実現されず、回転電機101に流れる電流の高調波やリプルを十分に低減できない場合がある。なお、ここで示す現実のキャリア信号Cusは、簡単のため、理想キャリア信号Cus^に1次誤差のみが重畳された状態で示されている。 Therefore, as shown in FIG. 6B, the actual carrier signal C us has a distorted waveform with respect to the ideal carrier signal C us ^. As shown by the black circle, the intersection of the actual carrier signal C us and the basic comparison value Th'[n] shifts in the horizontal time axis direction with respect to the intersection (white circle) in the ideal state. That is, the synchronous PWM signal D us * generated by the compare match of the actual carrier signal C us and the basic comparison value Th'[n] is shifted from the synchronous PWM signal D us * to be realized in FIG. 6A. Therefore, the driving state according to the driving request for the rotating electric machine 101 is not accurately realized, and the harmonics and ripples of the current flowing through the rotating electric machine 101 may not be sufficiently reduced. Note that the actual carrier signal C us shown here is shown in a state in which only the first-order error is superimposed on the ideal carrier signal C us ^ for simplicity.
そこで、本実施形態においては、図6(C)に示すように、現実のキャリア信号Cusと、位置依存誤差ΔθLに基づいて補正した補正比較値Th[n]と、のコンペアマッチによって同期PWM信号Duus *を生成する。補正比較値Th[n]には回転子の回転に応じて時間的に変動する位置依存誤差ΔθLが反映されているので、補正比較値Th[n]は位置依存誤差ΔθLに応じて時間の経過とともに変化する。特に、位置依存誤差ΔθLの取得や補正比較値Th[n]の演算は、制御周期τごとに行われるので、補正比較値Th[n]は位置依存誤差ΔθLの変動に応じて実質的に滑らかに変化する。ここで示す補正比較値Th[n]は、1次誤差に対応する正弦波の波形が重畳された状態を示している。 Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 6C, a synchronous PWM signal D uus * is generated by comparing and matching the actual carrier signal C us and the corrected comparison value Th[n] corrected based on the position-dependent error Δθ L. The corrected comparison value Th[n] reflects the position-dependent error Δθ L that varies over time according to the rotation of the rotor, so the corrected comparison value Th[n] changes over time according to the position-dependent error Δθ L. In particular, since the acquisition of the position-dependent error Δθ L and the calculation of the corrected comparison value Th[n] are performed every control period τ, the corrected comparison value Th[n] changes substantially smoothly according to the variation of the position-dependent error Δθ L. The corrected comparison value Th[n] shown here shows a state in which a sine wave waveform corresponding to a first-order error is superimposed.
このように補正比較値Th[n]を用いる場合、黒丸で示すとおり、現実のキャリア信号Cusと補正比較値Th[n]と交点は、理想状態における交点(白丸)に対して、縦軸の位相方向にシフトする。しかし、現実のキャリア信号Cusと補正比較値Th[n]と交点が生じる時刻は、理想状態における交点(白丸)が生じる時刻と一致する。したがって、現実のキャリア信号Cusと補正比較値Th[n]のコンペアマッチによって生成される同期PWM信号Duus *は、図6(A)の実現すべき同期PWM信号Duus *と一致する。その結果、位置検出信号θに対してソフトウェア演算による補正が及ばず、キャリア信号Cusが位置依存誤差ΔθLによって歪んでいる場合でも、駆動要求に応じて実質的に理想的な駆動状態で回転電機101が制御される。 When the correction comparison value Th[n] is used in this way, as shown by the black circle, the intersection between the actual carrier signal C us and the correction comparison value Th[n] shifts in the phase direction of the vertical axis with respect to the intersection (white circle) in the ideal state. However, the time when the intersection between the actual carrier signal C us and the correction comparison value Th[n] occurs coincides with the time when the intersection (white circle) occurs in the ideal state. Therefore, the synchronous PWM signal D uus * generated by the compare match between the actual carrier signal C us and the correction comparison value Th[n] coincides with the synchronous PWM signal D uus * to be realized in FIG. 6(A). As a result, even if the correction by software calculation does not reach the position detection signal θ and the carrier signal C us is distorted by the position-dependent error Δθ L , the rotating electric machine 101 is controlled in a substantially ideal driving state in response to the driving request.
以上のように、本実施形態に係る回転電機制御方法は、回転電機101に対する駆動要求に応じて、回転電機101の駆動を制御するためのパラメータを演算する第1制御装置102と、このパラメータと回転電機101の回転子の位置検出信号θとを用いて、回転電機101の駆動周波数に応じたPWM信号を生成する同期PWM制御を実行する第2制御装置103と、を有する回転電機制御システム100によって、回転電機101を制御する回転電機制御方法である。そして、この回転電機制御方法では、第2制御装置103において、回転子の位置検出信号θが取得され、かつ、第2制御装置103において、位置検出信号θに基づいて、同期PWM制御におけるキャリア信号Cus,Cvs,Cwsが生成される。一方、第1制御装置102において、回転子の位置検出における誤差であり、回転子の位置に応じて定まる位置依存誤差ΔθLが取得される。また、第1制御装置102において、キャリア信号Cus,Cvs,Cwsと比較するための基本比較値Th′[n]が取得され、かつ、第1制御装置102において、位置依存誤差ΔθLを用いて基本比較値Th′[n]を補正することにより、補正比較値Th[n]が演算される。そして、第2制御装置103においては、キャリア信号Cus,Cvs,Cwsと補正比較値Th[n]の比較により、同期PWM信号Duus *~Dwls *が生成される。 As described above, the rotating electric machine control method according to the present embodiment is a rotating electric machine control method that controls the rotating electric machine 101 by the rotating electric machine control system 100 having the first control device 102 that calculates parameters for controlling the driving of the rotating electric machine 101 in response to a drive request for the rotating electric machine 101, and the second control device 103 that executes synchronous PWM control to generate a PWM signal corresponding to the driving frequency of the rotating electric machine 101 using the parameters and a rotor position detection signal θ of the rotating electric machine 101. In this rotating electric machine control method, the second control device 103 acquires the rotor position detection signal θ, and generates carrier signals C us , C vs , and C ws in the synchronous PWM control based on the position detection signal θ. Meanwhile, the first control device 102 acquires a position-dependent error Δθ L that is an error in rotor position detection and is determined according to the rotor position. Furthermore, in the first control device 102, a basic comparison value Th'[n] for comparison with the carrier signals C us , C vs , and C ws is acquired, and in the first control device 102, a corrected comparison value Th[n] is calculated by correcting the basic comparison value Th'[n] using the position-dependent error Δθ L. Then, in the second control device 103, synchronous PWM signals D uus * to D wls * are generated by comparing the carrier signals C us , C vs , and C ws with the corrected comparison value Th[n].
第1制御装置102のソフトウェアによる補正等を介さずに、位置検出信号θを直接的に同期PWM制御のキャリア信号Cus,Cvs,Cwsに利用する場合、キャリア信号Cus,Cvs,Cwsは位置検出信号θの検出誤差に応じて歪みが生じる。しかし、本実施形態に係る回転電機制御方法では、同期PWM信号Duus *~Dwls *を生成するためにキャリア信号Cus,Cvs,Cwsと比較する基本比較値Th′[n]を、位置検出信号θの検出誤差である位置依存誤差ΔθLを用いて、補正比較値Th[n]に補正する。その結果、キャリア信号Cus,Cvs,Cwsと補正比較値Th[n]のコンペアマッチによって生成される同期PWM信号Duus *~Dwls *は、位置検出信号θに検出誤差がない理想的なキャリア信号と基本比較値Th′[n]のコンペアマッチによって生成される同期PWM信号Duus *~Dwls *と一致する。したがって、本実施形態に係る回転電機制御方法によれば、位置検出信号θが誤差(位置依存誤差ΔθL)を含んでいるときでも、駆動要求に応じて実現すべき理想的な駆動状態で回転電機101が駆動され、電流の高調波やリプルが低減される。 When the position detection signal θ is directly used as the carrier signals C us , C vs , and C ws for synchronous PWM control without going through software correction or the like in the first control device 102, the carrier signals C us , C vs , and C ws are distorted in accordance with the detection error of the position detection signal θ. However, in the rotating electric machine control method according to this embodiment, the basic comparison value Th'[n] to be compared with the carrier signals C us , C vs , and C ws to generate the synchronous PWM signals D uus * to D wls * is corrected to a corrected comparison value Th[n] by using the position-dependent error Δθ L , which is the detection error of the position detection signal θ. As a result, the synchronized PWM signals Duus * to Dwls * generated by the compare match between the carrier signals Cus , Cvs , Cws and the corrected comparison value Th[n] match the synchronized PWM signals Duus* to Dwls * generated by the compare match between an ideal carrier signal having no detection error in the position detection signal θ and the basic comparison value Th ' [ n ] . Therefore, according to the rotating electric machine control method of this embodiment, even when the position detection signal θ contains an error (position-dependent error ΔθL ), the rotating electric machine 101 is driven in an ideal drive state that should be achieved in response to the drive request, and current harmonics and ripples are reduced.
特に、補正比較値Th[n]の演算、及び、補正比較値Th[n]を用いた同期PWM信号Duus *~Dwls *の生成は、少なくとも同期PWM信号Duus *~Dwls *の変調率Mが予め定める閾値よりも大きいときに実行される。すなわち、本実施形態に係る回転電機制御方法は、変調率Mが大きく、特に過変調領域や矩形波領域での制御を行うときに実行される。変調率Mが大きい過変調領域や矩形波領域での同期PWM制御は、非同期PWM制御よりも電流の高調波やリプルを低減しやすいという利点がある。しかし、位置検出信号θに位置依存誤差ΔθLが含まれていると、同期PWM制御を行っても、電流の高調波やリプルが十分に低減されない場合がある。このため、上記のように、少なくとも過変調領域や矩形波領域での同期PWM制御を行うときに、本実施形態に係る回転電機制御方法を採用すれば、電流の高調波やリプルが、より確実に低減される。 In particular, the calculation of the corrected comparison value Th[n] and the generation of the synchronous PWM signals D uus * to D wls * using the corrected comparison value Th[n] are performed when at least the modulation factor M of the synchronous PWM signals D uus * to D wls * is greater than a predetermined threshold. That is, the rotating electric machine control method according to this embodiment is performed when the modulation factor M is large, particularly when control is performed in the overmodulation region or square wave region. Synchronous PWM control in the overmodulation region or square wave region where the modulation factor M is large has the advantage of being easier to reduce harmonics and ripples of the current than asynchronous PWM control. However, if the position detection signal θ contains a position-dependent error Δθ L , even if synchronous PWM control is performed, the harmonics and ripples of the current may not be sufficiently reduced. For this reason, if the rotating electric machine control method according to this embodiment is adopted when performing synchronous PWM control at least in the overmodulation region or square wave region as described above, the harmonics and ripples of the current are more reliably reduced.
また、本実施形態に係る回転電機制御方法では、位置依存誤差ΔθLの取得及び補正比較値Th[n]の演算を、予め定める所定の制御周期τごとに行うことにより、補正比較値Th[n]を位置依存誤差ΔθLの変動に応じて変化させる。このように、制御周期τごとに、位置依存誤差ΔθL及び補正比較値Th[n]を更新することで、位置依存誤差ΔθLに起因した電流の高調波やリプルが、特に精度良く低減される。 Furthermore, in the rotating electric machine control method according to this embodiment, the position-dependent error Δθ L is acquired and the correction comparison value Th[n] is calculated every predetermined control period τ, thereby changing the correction comparison value Th[n] in accordance with fluctuations in the position-dependent error Δθ L. In this manner, by updating the position-dependent error Δθ L and the correction comparison value Th[n] every control period τ, harmonics and ripples in the current caused by the position-dependent error Δθ L are reduced with particularly good accuracy.
本実施形態に係る回転電機制御方法では、位置依存誤差ΔθLに基づいて位置検出信号θを補正することにより、補正位置検出信号θcを生成し、かつ、位置依存誤差ΔθLは、この補正位置検出信号θcに基づいて取得される。すなわち、第1制御装置102では、ソフトウェアにしたがった演算処理を行うことができるので、位置依存誤差ΔθLは、原信号である位置検出信号θに基づいて取得されるのではなく、補正位置検出信号θcに基づいて取得される。このように、本実施形態に係る回転電機制御方法では、位置依存誤差ΔθLを、補正位置検出信号θcに基づいて取得することにより、特に正確な位置依存誤差ΔθLを取得することができる。したがって、補正比較値Th[n]の演算の正確性が向上し、電流の高調波やリプルが特に精度良く低減される。 In the rotating electric machine control method according to this embodiment, the position detection signal θ is corrected based on the position-dependent error Δθ L to generate a corrected position detection signal θ c , and the position-dependent error Δθ L is obtained based on this corrected position detection signal θ c . That is, since the first control device 102 can perform calculation processing according to software, the position-dependent error Δθ L is not obtained based on the position detection signal θ, which is the original signal, but is obtained based on the corrected position detection signal θ c . In this way, in the rotating electric machine control method according to this embodiment, the position-dependent error Δθ L is obtained based on the corrected position detection signal θ c , so that a particularly accurate position-dependent error Δθ L can be obtained. Therefore, the accuracy of the calculation of the corrected comparison value Th [n] is improved, and harmonics and ripples of the current are reduced with particularly high precision.
さらに、本実施形態に係る回転電機制御方法では、回転子の回転数Nに基づいて、補正位置検出信号θcをさらに補償し、位置依存誤差ΔθLは、補償後の補正位置検出信号θcである先読み位置θLに基づいて取得される。このように、先読み位置θLに基づいて位置依存誤差ΔθLを取得することにより、トルク制御演算等の結果が実際に回転電機101に反映されるまでの遅れ時間に起因したズレが予め補償される。したがって、トルク制御演算等の結果が実際に回転電機101に反映される時点において、電流の高調波やリプルが特に精度良く低減される。 Furthermore, in the rotating electric machine control method according to this embodiment, the corrected position detection signal θc is further compensated based on the rotor speed N, and the position-dependent error ΔθL is acquired based on the look-ahead position θL , which is the compensated corrected position detection signal θc . In this way, by acquiring the position-dependent error ΔθL based on the look-ahead position θL , the deviation caused by the delay time until the result of the torque control calculation, etc. is actually reflected in the rotating electric machine 101 is compensated in advance. Therefore, at the time when the result of the torque control calculation, etc. is actually reflected in the rotating electric machine 101, the harmonics and ripples of the current are reduced with particularly high accuracy.
この他、本実施形態に係る回転電機制御方法では、位置依存誤差ΔθLは、回転子の電気角(位置検出信号θ)に対して1次で変動する1次誤差、回転子の電気角に対して2次で変動する2次誤差、及び/または、回転子の電気角に対して、レゾルバ固定子のティース数に応じた次数で変動する構造起因次数誤差、の振幅A1,A2,A2.5及び基準位相δ1,δ2,δ2.5によって予め定められる。そして、位置依存誤差ΔθLは、式(9)のとおり、これらの振幅A1,A2,A2.5及び基準位相δ1,δ2,δ2.5に基づいた正弦波または余弦波を合成する演算によって取得される。 In addition, in the rotating electric machine control method according to this embodiment, the position-dependent error ΔθL is determined in advance by the amplitudes A 1 , A 2 , A 2.5 and reference phases δ 1 , δ 2 , δ 2.5 of a first - order error that varies linearly with respect to the rotor electrical angle (position detection signal θ), a second-order error that varies quadratically with respect to the rotor electrical angle, and/or a structure-related order error that varies with respect to the rotor electrical angle by an order corresponding to the number of teeth of the resolver stator. Then, the position-dependent error ΔθL is obtained by a calculation that combines sine waves or cosine waves based on these amplitudes A 1 , A 2 , A 2.5 and reference phases δ 1 , δ 2 , δ 2.5 as shown in equation (9).
このように、振幅A1,A2,A2.5及び基準位相δ1,δ2,δ2.5に基づく演算によって位置依存誤差ΔθLを取得すると、位置依存誤差ΔθLを生じる様々な成分を包括して効率的に考慮し、特に正確な位置依存誤差ΔθLを得ることができる。その結果、電流の高調波やリプルが、特に精度良く低減される。特に、構造起因次数誤差を上記演算に含める場合、レゾルバ22の取り付け精度等(例えば、レゾルバ22の軸偏心、軸方向のオフセット、軸端面に対する平面度のズレ、及び、レゾルバ固定子のティース数等)に起因した位置依存誤差ΔθLの成分による影響を効率的に補正できる。 In this way, when the position-dependent error ΔθL is obtained by calculation based on the amplitudes A 1 , A 2 , A 2.5 and the reference phases δ 1 , δ 2 , δ 2.5 , various components that cause the position-dependent error ΔθL can be comprehensively and efficiently taken into account, and a particularly accurate position-dependent error ΔθL can be obtained. As a result, current harmonics and ripples are reduced with particularly high precision. In particular, when the structural order error is included in the above calculation, the influence of the components of the position-dependent error ΔθL caused by the mounting accuracy of the resolver 22 (for example, the axial eccentricity of the resolver 22 , the axial offset, the deviation in flatness with respect to the axial end face, and the number of teeth of the resolver stator) can be efficiently corrected.
[第2実施形態]
上記第1実施形態においては、同期PWM制御で使用するキャリア信号Cus,Cvs,Cwsは鋸歯状波であるが、この他の形態のキャリア信号を同期PWM制御で使用することができる。以下に説明する第2実施形態においては、第1実施形態における同期PWM制御のキャリア信号Cus,Cvs,Cwsを所定位相(π)で折り返したキャリア信号Cus′,Cvs′,Cws′を用いる。なお、以下において言及しない部分は第1実施形態と同様に構成される。
[Second embodiment]
In the first embodiment, the carrier signals Cus , Cvs , and Cws used in the synchronous PWM control are sawtooth waves, but carrier signals of other forms can be used in the synchronous PWM control. In the second embodiment described below, carrier signals Cus', Cvs ' , and Cws' obtained by folding back the carrier signals Cus , Cvs , and Cws of the synchronous PWM control in the first embodiment at a predetermined phase ( π ) are used . Note that parts not mentioned below are configured in the same way as in the first embodiment.
図7は、第2実施形態に係る回転電機制御システム200の構成を示すブロック図である。回転電機制御システム200では、第2制御装置103の同期PWM信号生成器42は、位置検出信号θと電圧位相α*に基づき、下記の式(12)にしたがって位相πで折り返したキャリア信号Cus′,Cvs′,Cws′を生成する。 7 is a block diagram showing the configuration of a rotating electric machine control system 200 according to the second embodiment. In the rotating electric machine control system 200, a synchronous PWM signal generator 42 of a second control device 103 generates carrier signals C us ', C vs ', and C ws ' folded back at a phase π in accordance with the following equation (12), based on a position detection signal θ and a voltage phase α * .
すなわち、キャリア信号Cus′,Cvs′,Cws′は、第1実施形態で用いるキャリア信号Cus,Cvs,Cwsを位相の中間値「π」において折り返した三角波の波形を有する。このため、キャリア信号Cus′,Cvs′,Cws′は、回転子の電気角(位置検出信号θ)における1周期の間に、回転子の位置の変動に比例して増減する第1区間と、回転子の位置の変動に逆比例して増減する第2区間と、を有する。第1区間は電気角(位置検出信号θ)がゼロ以上π未満の区間であり、第2区間は電気角(位置検出信号θ)がπ以上2π未満の区間である。 That is, the carrier signals Cus ', Cvs ', and Cws ' have triangular waveforms obtained by folding back the carrier signals Cus , Cvs , and Cws used in the first embodiment at the intermediate phase value "π". Therefore, the carrier signals Cus ', Cvs ', and Cws ' have a first section in which the carrier signals increase and decrease in proportion to the fluctuation in the rotor position during one period of the rotor electrical angle (position detection signal θ), and a second section in which the carrier signals increase and decrease in inverse proportion to the fluctuation in the rotor position. The first section is a section in which the electrical angle (position detection signal θ) is equal to or greater than zero and less than π, and the second section is a section in which the electrical angle (position detection signal θ) is equal to or greater than π and less than 2π.
また、図7に示すように、回転電機制御システム200においては、第1制御装置102の同期PWM制御部15には、電圧ノルムVa *、位置依存誤差ΔθL、及び、バッテリ電圧Vdcの他に、先読み位置θLと電圧位相α*が入力される。そして、同期PWM制御部15は、これらに基づいて、UVW各相について補正比較値Th_u[n],Th_v[n],Th_w[n]を演算する。 7, in the rotating electrical machine control system 200, the synchronous PWM control unit 15 of the first control device 102 receives the read-ahead position θL and voltage phase α * in addition to the voltage norm V a * , the position-dependent error Δθ L and the battery voltage V dc . The synchronous PWM control unit 15 then calculates the corrected comparison values Th_u[n], Th_v[n], and Th_w[n] for each of the UVW phases based on these.
図8は、第2実施形態における同期PWM制御部15の構成を示すブロック図である。図8に示すように、第1実施形態と同様の変調率計算部31及び基本比較値テーブル32の他、キャリア信号推定部51、補正方向判定部52、及び、比較値補正部53を備える。 Figure 8 is a block diagram showing the configuration of the synchronous PWM control unit 15 in the second embodiment. As shown in Figure 8, in addition to the modulation rate calculation unit 31 and basic comparison value table 32 similar to those in the first embodiment, it also includes a carrier signal estimation unit 51, a correction direction determination unit 52, and a comparison value correction unit 53.
キャリア信号推定部51は、先読み位置θLと電圧位相α*に基づいて、折り返し前のキャリア信号Cus,Cvs,Cwsを推定する。具体的には、キャリア信号推定部51は、加算部61、第1マスク処理部62u、第2マスク処理部62v、及び、第3マスク処理部62wを備える。 The carrier signal estimation unit 51 estimates the pre-folding carrier signals C us , C vs , and C ws based on the read-ahead position θ L and the voltage phase α * . Specifically, the carrier signal estimation unit 51 includes an adder 61, a first mask processing unit 62 u, a second mask processing unit 62 v, and a third mask processing unit 62 w.
加算部61は、先読み位置θLと電圧位相α*を加算する。第1マスク処理部62uは、先読み位置θLと電圧位相α*の和(θL+α*)に対して、2πを除数とする剰余演算によってマスク処理を施す。これにより、U相について、当該制御周期τの演算結果に応じて回転電機101が制御される時点における折り返し前のキャリア信号(以下、推定基本キャリア信号C_est_uという)が推定される。同様に、第2マスク処理部62vは、先読み位置θLと電圧位相α*の和から2π/3を減算した値に対して、2πを除数とする剰余演算によってマスク処理を施す。これにより、V相について、推定基本キャリア信号C_est_vが推定される。また、第3マスク処理部62wは、先読み位置θLと電圧位相α*の和に2π/3を加算した値に対して、2πを除数とする剰余演算によってマスク処理を施す。これにより、W相について、推定基本キャリア信号C_est_wが推定される。 The adder 61 adds the read-ahead position θ L and the voltage phase α * . The first mask processor 62u performs mask processing on the sum (θ L +α * ) of the read-ahead position θ L and the voltage phase α * by modulus calculation with 2π as the divisor. As a result, for the U phase, a carrier signal before turning over at the time when the rotating electric machine 101 is controlled according to the calculation result of the control period τ (hereinafter, referred to as an estimated basic carrier signal C_est_u) is estimated. Similarly, the second mask processor 62v performs mask processing on a value obtained by subtracting 2π/3 from the sum of the read-ahead position θ L and the voltage phase α * by modulus calculation with 2π as the divisor. As a result, for the V phase, an estimated basic carrier signal C_est_v is estimated. Moreover, the third mask processor 62w performs mask processing on a value obtained by adding 2π/3 to the sum of the read-ahead position θ L and the voltage phase α * by modulus calculation with 2π as the divisor. As a result, the estimated fundamental carrier signal C_est_w is estimated for the W phase.
補正方向判定部52は、UVW各相の推定基本キャリア信号C_est_u,C_est_v,C_est_wに基づいて、位置依存誤差ΔθLの補正方向を判定する。すなわち、補正方向判定部52は、UVW各相の推定基本キャリア信号C_est_u,C_est_v,C_est_wに基づいて、基本比較値Th′[n]に対して位置依存誤差ΔθLを加算すべきか、または、減算すべきかを判定する。補正方向判定部52の判定結果は、位置依存誤差ΔθLの符号によって表される。本実施形態においては、一例として、位置依存誤差ΔθLが正値であり、位置検出信号θが回転子の実際の位置よりも大きいものとする。 The correction direction determination unit 52 determines the correction direction of the position-dependent error Δθ L based on the estimated basic carrier signals C_est_u, C_est_v, and C_est_w of the U, V, and W phases. That is, the correction direction determination unit 52 determines whether the position-dependent error Δθ L should be added to or subtracted from the basic comparison value Th'[n] based on the estimated basic carrier signals C_est_u, C_est_v, and C_est_w of the U, V, and W phases. The determination result of the correction direction determination unit 52 is represented by the sign of the position-dependent error Δθ L. In this embodiment, as an example, it is assumed that the position-dependent error Δθ L is a positive value and the position detection signal θ is greater than the actual position of the rotor.
より具体的には、補正方向判定部52は、U相用の第1補正方向判定部63uと、V相用の第2補正方向判定部63vと、W相用の第3補正方向判定部63wと、を備える。第1補正方向判定部63uは、例えば、スイッチ64と乗算器65とからなる。スイッチ64は、U相の推定基本キャリア信号C_est_uをリファレンス(ref)として、信号の伝達経路を、乗算器65を介しない経路と、乗算器65を介する経路と、で切り替える。具体的には、電気角(位置検出信号θ)が、U相の推定基本キャリア信号C_est_uにおける位相πよりも小さいときには、位置依存誤差ΔθLはそのまま出力される。一方、電気角(位置検出信号θ)が、U相の推定基本キャリア信号C_est_uにおける位相π以上であるときには、位置依存誤差ΔθLは、乗算器65によって「-1」が乗算されることにより、負号が付与されて出力される。第2補正方向判定部63v及び第3補正方向判定部63wについても同様である。 More specifically, the correction direction determination unit 52 includes a first correction direction determination unit 63u for the U phase, a second correction direction determination unit 63v for the V phase, and a third correction direction determination unit 63w for the W phase. The first correction direction determination unit 63u is composed of, for example, a switch 64 and a multiplier 65. The switch 64 uses the estimated basic carrier signal C_est_u of the U phase as a reference (ref) and switches the signal transmission path between a path that does not pass through the multiplier 65 and a path that passes through the multiplier 65. Specifically, when the electrical angle (position detection signal θ) is smaller than the phase π of the estimated basic carrier signal C_est_u of the U phase, the position-dependent error Δθ L is output as is. On the other hand, when the electrical angle (position detection signal θ) is equal to or greater than the phase π of the estimated basic carrier signal C_est_u of the U phase, the position-dependent error Δθ L is multiplied by "-1" by the multiplier 65, and a negative sign is assigned to the position-dependent error Δθ L and output. The same applies to the second correction direction determination unit 63v and the third correction direction determination unit 63w.
すなわち、本第2実施形態においては、補正方向判定部52が、推定基本キャリア信号C_est_u,C_est_v,C_est_wに基づいて、電気角(位置検出信号θ)が、折り返したキャリア信号Cus′,Cvs′,Cws′における第1区間と第2区間のいずれの区間にあるのかを判別する。そして、この判別結果に応じて、位置依存誤差ΔθLは、その符号が電気角に応じて反転する。本実施形態においては、電気角がπ未満のときには正値となり、電気角がπ以上であるときには負値となる。 That is, in the second embodiment, the correction direction determination unit 52 determines whether the electrical angle (position detection signal θ) is in the first section or the second section of the folded carrier signals C us ', C vs ', and C ws ' based on the estimated basic carrier signals C_est_u, C_est_v, and C_est_w. Then, depending on the result of this determination, the sign of the position-dependent error Δθ L is inverted depending on the electrical angle. In this embodiment, when the electrical angle is less than π, the value is positive, and when the electrical angle is equal to or greater than π, the value is negative.
比較値補正部53は、変調率Mに基づいて設定される基本比較値Th′[n]を、位置依存誤差ΔθLに基づいて補正することにより、UVW各相についてそれぞれ補正比較値Th_u[n],Th_v[n],Th_w[n]を演算する。具体的には、比較値補正部53は、U相用の第1加算部66u、V相用の第2加算部66v、及び、W相用の第3加算部66wとから構成される。第1加算部66uは、基本比較値Th′[n]に対して、第1補正方向判定部63uを介して入力される位置依存誤差ΔθLを加算することにより、U相用の補正比較値Th_u[n]を演算する。第1補正方向判定部63uの作用により、位置依存誤差ΔθLは位相に応じて正負が切り替わるので、位相に応じて、基本比較値Th′[n]に対して位置依存誤差ΔθLが加算または減算された値がU相の補正比較値Th_u[n]となる。 The comparison value correction unit 53 calculates corrected comparison values Th_u[n], Th_v[n], and Th_w[n] for each of the U, V, and W phases by correcting the basic comparison value Th'[n], which is set based on the modulation factor M, based on the position-dependent error ΔθL . Specifically, the comparison value correction unit 53 is composed of a first adder 66u for the U phase, a second adder 66v for the V phase, and a third adder 66w for the W phase. The first adder 66u calculates the corrected comparison value Th_u[n] for the U phase by adding the position-dependent error ΔθL input via the first correction direction determination unit 63u to the basic comparison value Th'[n]. Due to the action of the first correction direction determination unit 63u, the position-dependent error ΔθL switches between positive and negative depending on the phase, so the value obtained by adding or subtracting the position-dependent error ΔθL to or from the basic comparison value Th'[n] depending on the phase becomes the corrected comparison value Th_u[n] for the U phase.
したがって、U相の折り返したキャリア信号Cus′が第1区間(0~πの区間)にあるときには、位置依存誤差ΔθLに応じて基本比較値Th′[n]を所定方向に変化させることにより、U相の補正比較値Th_u[n]が演算される。一方、U相の折り返したキャリア信号Cus′が第2区間(折り返し前のπ~2πの区間)にあるときには、位置依存誤差ΔθLに応じて基本比較値Th′[n]を所定方向とは逆方向に変化させることにより、U相の補正比較値Th_u[n]が演算される。「所定方向」とは、基本比較値Th′[n]を増加させる方向、または、減少させる方向であり、第1区間または第2区間のいずれの区間にあるか、及び、位置依存誤差ΔθLの正負に応じて定まる。本実施形態では、第1区間にあるときには、基本比較値Th′[n]は増加され、第2区間にあるときには基本比較値Th′[n]は減少される。 Therefore, when the folded carrier signal Cus ' of the U phase is in the first section (section from 0 to π), the basic comparison value Th'[n] is changed in a predetermined direction according to the position-dependent error ΔθL , thereby calculating the corrected comparison value Th_u[n] of the U phase. On the other hand, when the folded carrier signal Cus' of the U phase is in the second section (section from π to 2π before folding), the basic comparison value Th'[n] is changed in a direction opposite to the predetermined direction according to the position-dependent error ΔθL , thereby calculating the corrected comparison value Th_u[n] of the U phase. The "predetermined direction" is a direction in which the basic comparison value Th'[n] is increased or decreased, and is determined according to whether the carrier signal Cus' is in the first section or the second section, and the positive or negative of the position-dependent error ΔθL . In this embodiment, when the carrier signal Cus' is in the first section, the basic comparison value Th'[n] is increased, and when the carrier signal Cus' is in the second section, the basic comparison value Th'[n] is decreased.
同様に、第2加算部66vは、基本比較値Th′[n]に対して、第2補正方向判定部63vを介して入力される位置依存誤差ΔθLを加算することにより、V相用の補正比較値Th_v[n]を演算する。また、第3加算部662は、基本比較値Th′[n]に対して、第3補正方向判定部63wを介して入力される位置依存誤差ΔθLを加算することにより、V相用の補正比較値Th_w[n]を演算する。 Similarly, the second adder 66v calculates a corrected comparison value Th_v[n] for the V phase by adding the position-dependent error ΔθL input via the second correction direction determination unit 63v to the basic comparison value Th'[n]. The third adder 662 calculates a corrected comparison value Th_w[n] for the V phase by adding the position-dependent error ΔθL input via the third correction direction determination unit 63w to the basic comparison value Th'[n].
そして、第2制御装置103の同期PWM信号生成器42は、位相πで折り返されたU相のキャリア信号Cus′とU相用の補正比較値Th_u[n]のコンペアマッチによって、U相のスイッチング素子に対する同期PWM信号Duus *,Duls *を生成する。 Then, the synchronous PWM signal generator 42 of the second control device 103 generates synchronous PWM signals D uus *, D uls * for the U-phase switching elements by comparing and matching the U-phase carrier signal C us ' folded back at phase π and the U-phase correction comparison value Th_u[ n ].
同様に、同期PWM信号生成器42は、位相πで折り返されたV相のキャリア信号Cvs′とV相用の補正比較値Th_v[n]のコンペアマッチによって、V相のスイッチング素子に対する同期PWM信号Dvus *,Dvls *を生成する。また、同期PWM信号生成器42は、位相πで折り返されたW相のキャリア信号Cws′とV相用の補正比較値Th_w[n]のコンペアマッチによって、W相のスイッチング素子に対する同期PWM信号Dwus *,Dwls *を生成する。 Similarly, the synchronous PWM signal generator 42 generates synchronous PWM signals D vus *, D vls * for the V-phase switching element by a compare match between the V-phase carrier signal C vs ' folded back at phase π and the V-phase correction comparison value Th_v[n]. The synchronous PWM signal generator 42 also generates synchronous PWM signals D wus * , D wls * for the W-phase switching element by a compare match between the W-phase carrier signal C ws ' folded back at phase π and the V-phase correction comparison value Th_w[ n ] .
図9は、第2実施形態におけるキャリア信号及び同期PWM信号の時間による変化を示すタイミングチャートである。図9に示すように、第2実施形態においては、キャリア信号Cus′は、U相のキャリア信号Cusを位相πで折り返えした波形となる。このため、基本比較値Th′[n]及び補正比較値Th_u[n]は、第1実施形態の約半数(n=1~6)で、第1実施形態と同様の同期PWM信号Duus *が生成され得る。ここでは、U相を例にしているが、V相及びW相についても同様である。 9 is a timing chart showing the change over time of the carrier signal and the synchronous PWM signal in the second embodiment. As shown in FIG. 9, in the second embodiment, the carrier signal C us ' has a waveform obtained by folding back the U-phase carrier signal C us at phase π. Therefore, the basic comparison value Th' [n] and the corrected comparison value Th_u [n] are about half the number (n = 1 to 6) of the first embodiment, and the synchronous PWM signal D uus * similar to that in the first embodiment can be generated. Here, the U phase is taken as an example, but the same applies to the V phase and the W phase.
図10は、第2実施形態の回転電機制御システム200の作用を示す説明図である。図10(A)は、比較のために、折り返しのないU相の理想キャリア信号Cus^及び誤差を含む現実のキャリア信号Cusと、第1実施形態の補正比較値Th[1],Th[2]の関係を示すグラフである。図10(B)は、折り返されたU相の理想キャリア信号Cus^′及び現実のキャリア信号Cus′と、位相によって補正方向が変化しない第1実施形態の補正比較値Th[1]と、の関係を示すグラフである。図10(C)は、折り返されたU相の理想キャリア信号Cus^′及び折り返された現実のキャリア信号Cus′と、位相によって補正方向を変化させた補正比較値Th_u[1]の関係を示すグラフである。 10 is an explanatory diagram showing the operation of the rotating electric machine control system 200 of the second embodiment. Fig. 10(A) is a graph showing the relationship between the ideal carrier signal C us ^ of the U phase without folding back and the actual carrier signal C us including an error, and the correction comparison values Th[1] and Th[2] of the first embodiment, for comparison. Fig. 10(B) is a graph showing the relationship between the ideal carrier signal C us ^' of the folded back U phase and the actual carrier signal C us ', and the correction comparison value Th[1] of the first embodiment in which the correction direction does not change depending on the phase. Fig. 10(C) is a graph showing the relationship between the ideal carrier signal C us ^' of the folded back U phase and the folded back actual carrier signal C us ', and the correction comparison value Th_u[1] in which the correction direction is changed depending on the phase.
なお、図10において、時刻t1は、駆動要求に応じて回転電機101を駆動するときに、同期PWM信号Duus *がオンとなるべき時刻である。また、時刻t2は、キャリア信号Cus^,Cus等の位相がπとなる時刻である。時刻t3は、駆動要求に応じて回転電機101を駆動するときに、同期PWM信号Duus *がオフとなるべき時刻である。黒丸は、各補正比較値と各キャリア信号の交点であり、白丸は、理想キャリア信号Cus^またはCus^′と基本比較値Th′[1],Th′[2]の交点を示す。ここでは、U相を例にしているが、V相及びW相についても同様である。 In Fig. 10, time t1 is the time when the synchronous PWM signal D uus * should be turned on when the rotating electric machine 101 is driven in response to a drive request. Time t2 is the time when the phases of the carrier signals C us ^, C us , etc. are π. Time t3 is the time when the synchronous PWM signal D uus * should be turned off when the rotating electric machine 101 is driven in response to a drive request. Black circles indicate the intersections of each corrected comparison value and each carrier signal, and white circles indicate the intersections of the ideal carrier signal C us ^ or C us ^' and the basic comparison values Th'[1], Th'[2]. Here, the U phase is taken as an example, but the same applies to the V phase and the W phase.
図10(A)に示すように、同期PWM制御において、折り返しのないキャリア信号Cusを用いるときには、このキャリア信号Cusと補正比較値Th[1],Th[2]は、駆動要求に応じた理想的な時刻t1,t3において交差する。このため、折り返しのないキャリア信号Cusを用いるときには、補正比較値Th[1],Th[2]のコンペアマッチにより、駆動要求に応じた理想的なタイミングで、同期PWM信号Duus *がオン/オフする。 10A, when a non-wrapped carrier signal Cus is used in synchronous PWM control, the carrier signal Cus and the corrected comparison values Th[1] and Th[2] intersect at ideal times t1 and t3 according to the drive request. Therefore, when a non-wrapped carrier signal Cus is used, the synchronous PWM signal Duus * is turned on/off at ideal timing according to the drive request by the compare match of the corrected comparison values Th[1] and Th[2].
一方、図10(B)に示すように、同期PWM制御において、折り返したキャリア信号Cus′を用いるときには、このキャリア信号Cus′と補正比較値Th[1]の交点が時間軸方向にずれる場合がある。具体的には、折り返し前の第1区間(0~πの区間)においては、キャリア信号Cus′と補正比較値Th[1]が交差するタイミング(黒丸)は、理想キャリア信号Cus^′と基本比較値Th′[1]が交差するタイミング(白丸)と一致する。しかし、折り返し後の第2区間(折り返し前のπ~2πの区間)においては、位置依存誤差ΔθLを反映した補正比較値Th[1]を用いているにもかかわらず、キャリア信号Cus′と補正比較値Th[1]が交差するタイミング(黒丸)は、理想キャリア信号Cus^′と基本比較値Th′[1]が交差するタイミング(白丸)に対して時間軸方向にズレる。このため、駆動要求に応じた理想的なタイミングで、同期PWM信号Duus *がオフにならない。 On the other hand, as shown in FIG. 10B, when the folded carrier signal C us ' is used in the synchronous PWM control, the intersection point of the carrier signal C us ' and the correction comparison value Th [1] may be shifted in the time axis direction. Specifically, in the first section (0 to π section) before folding, the timing (black circle) at which the carrier signal C us ' and the correction comparison value Th [1] cross each other coincides with the timing (white circle) at which the ideal carrier signal C us ^' and the basic comparison value Th' [1] cross each other. However, in the second section after folding (π to 2π section before folding), even though the correction comparison value Th [1] reflecting the position-dependent error Δθ L is used, the timing (black circle) at which the carrier signal C us ' and the correction comparison value Th [1] cross each other is shifted in the time axis direction from the timing (white circle) at which the ideal carrier signal C us ^' and the basic comparison value Th' [1] cross each other. Therefore, the synchronous PWM signal Duus * is not turned off at an ideal timing according to a drive request.
したがって、本第2実施形態においては、同期PWM制御において、折り返したキャリア信号Cus′を用いるときには、キャリア信号Cus′が第1区間と第2区間にあるのかを判別する。そして、キャリア信号Cus′が第1区間と第2区間のどちらの区間にあるのかに応じて、位置依存誤差ΔθLの正負を変更することにより、補正方向を調整する。これは、図10(C)に示すように、時刻t2から時刻t3の第2区間において、補正比較値Th_u[1]を縦軸の方向に反転させることに対応する。これにより、第2区間においても、キャリア信号Cus′と補正比較値Th[1]が交差するタイミング(黒丸)は、理想キャリア信号Cus^′と基本比較値Th′[1]が交差するタイミング(白丸)に一致する。その結果、同期PWM制御において、折り返したキャリア信号Cus′を用いる場合でも、駆動要求に応じた理想的なタイミングで、同期PWM信号Duus *がオン/オフする。 Therefore, in the second embodiment, when the folded carrier signal C us ' is used in the synchronous PWM control, it is determined whether the carrier signal C us ' is in the first section or the second section. Then, the positive or negative of the position-dependent error Δθ L is changed depending on whether the carrier signal C us ' is in the first section or the second section, thereby adjusting the correction direction. This corresponds to inverting the correction comparison value Th_u[1] in the direction of the vertical axis in the second section from time t2 to time t3, as shown in FIG. 10(C). As a result, even in the second section, the timing (black circle) at which the carrier signal C us ' and the correction comparison value Th[1] cross each other coincides with the timing (white circle) at which the ideal carrier signal C us ' and the basic comparison value Th'[1] cross each other. As a result, even when the folded carrier signal C us ' is used in synchronous PWM control, the synchronous PWM signal D us * turns on/off at ideal timing according to the drive request.
以上のように、第2実施形態においては、回転子の電気角(位置検出信号θ)における1周期の間に、回転子の位置の変動に比例して増減する第1区間と、回転子の位置の変動に逆比例して増減する第2区間と、を有し、第1区間と第2区間とで折り返された波形を有するキャリア信号Cus′,Cvs′,Cws′が生成される。このため、第2実施形態に係る回転電機制御方法では、電気角(位置検出信号θ)が、キャリア信号Cus′,Cvs′,Cws′における第1区間と第2区間のいずれの区間にあるかを判別する。そして、電気角(位置検出信号θ)が、キャリア信号Cus′,Cvs′,Cws′における第1区間にあるときには、位置依存誤差ΔθLに応じて基本比較値Th′[n]を所定方向に変化させることにより、補正比較値Th_u[n],Th_v[n],Th_w[n]が演算される。一方、電気角(位置検出信号θ)が、キャリア信号Cus′,Cvs′,Cws′における第2区間にあるときには、位置依存誤差ΔθLに応じて基本比較値Th′[n]を所定方向とは逆方向に変化させることにより、補正比較値Th_u[n],Th_v[n],Th_w[n]が演算される。 As described above, in the second embodiment, carrier signals C us ', C vs ', C ws ' are generated having a first section that increases or decreases in proportion to fluctuations in the rotor position and a second section that increases or decreases in inverse proportion to fluctuations in the rotor position during one period of the rotor electrical angle ( position detection signal θ), and having waveforms that are folded back between the first section and the second section . Therefore, in the rotating electric machine control method according to the second embodiment, it is determined whether the electrical angle (position detection signal θ) is in the first section or the second section of the carrier signals C us ', C vs ', C ws '. When the electrical angle (position detection signal θ) is in a first interval of the carrier signals Cus ', Cvs ', and Cws ', the corrected comparison values Th_u[ n ], Th_v[n], and Th_w[n] are calculated by changing the basic comparison value Th'[n] in a predetermined direction in accordance with the position-dependent error Δθ L. On the other hand, when the electrical angle (position detection signal θ) is in a second interval of the carrier signals Cus ', Cvs ', and Cws ', the corrected comparison values Th_u[n], Th_v[n], and Th_w[n] are calculated by changing the basic comparison value Th'[n] in a direction opposite to the predetermined direction in accordance with the position-dependent error Δθ L.
このように、同期PWM制御における折り返したキャリア信号Cus′,Cvs′,Cws′を用いるときには、第1区間と第2区間を判定し、その結果に応じて補正方向を調整する。これにより、折り返したキャリア信号Cus′,Cvs′,Cws′を用いる場合でも、駆動要求に応じた理想的なタイミングで同期PWM信号Duus *がオン/オフするので、電流の高調波やリプルが低減される。 In this way, when folded carrier signals C us ', C vs ', C ws ' in synchronous PWM control are used, the first and second sections are determined, and the correction direction is adjusted according to the result. As a result, even when folded carrier signals C us ', C vs ', C ws ' are used, synchronous PWM signal D uus * is turned on/off at ideal timing according to drive requirements, thereby reducing harmonics and ripples in the current.
なお、上記第2実施形態では、位置依存誤差ΔθLが正値であって、位置検出信号θが回転子の実際の位置よりも大きい場合についての制御が例示されているので、第1区間で基本比較値Th′[n]は増加され、第2区間で基本比較値Th′[n]は減少される。したがって、実際的に、位置依存誤差ΔθLが負値であるときには、第1区間において基本比較値Th′[n]は減少され、第2区間において基本比較値Th′[n]は増加される。 In the second embodiment, the control is exemplified in the case where the position-dependent error ΔθL is a positive value and the position detection signal θ is greater than the actual position of the rotor, so the basic comparison value Th'[n] is increased in the first interval and decreased in the second interval. Therefore, in practice, when the position-dependent error ΔθL is a negative value, the basic comparison value Th'[n] is decreased in the first interval and increased in the second interval.
この他、第2実施形態の回転電制御方法では、UVWの各相別に補正比較値Th_u[n]を演算するので、第2実施形態の回転電制御方法には、同期PWM制御時のインバータ104のスイッチングに係るデッドタイム補償の自由度が向上するという利点もある。このように、デッドタイム補償の自由度が向上する結果、高精度なデッドタイム補償が可能となるので、電流の高調波やリプルが特に低減される。 In addition, in the rotating electric power control method of the second embodiment, the correction comparison value Th_u[n] is calculated for each UVW phase, so the rotating electric power control method of the second embodiment has the advantage of improving the degree of freedom of dead time compensation related to the switching of the inverter 104 during synchronous PWM control. In this way, the degree of freedom of dead time compensation is improved, making it possible to perform highly accurate dead time compensation, which in particular reduces harmonics and ripples in the current.
また、第2実施形態のように、折り返したキャリア信号Cus′,Cvs′,Cws′を用いる場合、折り返しのないキャリア信号Cus,Cvs,Cwsを用いる場合よりも、基本比較値Th′[n]及び各相の補正比較値Th_u[n],Th_v[n],Th_w[n]の個数が少ない。このため、基本比較値Th′[n]を保持する記憶領域が節約され、補正比較値Th_u[n],Th_v[n],Th_w[n]を得るための演算負荷も抑えられる。第2実施形態では、キャリア信号が位相πにおいて1回折り返されているが、例えば、2π/3ごとに、あるいは、2π/4ごとに、キャリア信号が折り返されていてもよい。記憶領域の節約及び演算負荷の低減効果は、キャリア信号の折り返し回数が多いほど顕著になる。 In addition, when the folded carrier signals C us ', C vs ', and C ws ' are used as in the second embodiment, the number of the basic comparison value Th ' [ n ] and the corrected comparison values Th_u [n], Th_v [n], and Th_w [n] of each phase is smaller than the case of using the carrier signals C us , C vs , and C ws that are not folded. Therefore, the storage area for holding the basic comparison value Th' [n] is saved, and the calculation load for obtaining the corrected comparison values Th_u [n], Th_v [n], and Th_w [n] is also suppressed. In the second embodiment, the carrier signal is folded once at the phase π, but the carrier signal may be folded, for example, every 2π/3 or every 2π/4. The effect of saving the storage area and reducing the calculation load becomes more noticeable as the number of times the carrier signal is folded is increased.
なお、上記第2実施形態においては、第1制御装置102の同期PWM制御部15において、キャリア信号推定部51が折り返し前のキャリア信号Cus,Cvs,Cwsを推定している。しかし、第1制御装置102(同期PWM制御部15)が、第2制御装置103(同期PWM信号生成器42)から、同期PWM制御のキャリア信号Cus′,Cvs′,Cws′を取得する等して監視し得るときには、キャリア信号推定部51を省略し、監視するキャリア信号Cus′,Cvs′,Cws′に応じて補正方向を調整してよい。 In the second embodiment, the carrier signal estimation unit 51 estimates the carrier signals Cus , Cvs , and Cws before folding in the synchronous PWM control unit 15 of the first control unit 102. However, when the first control unit 102 (synchronous PWM control unit 15) can monitor the carrier signals Cus ', Cvs ', and Cws ' of the synchronous PWM control by, for example, acquiring them from the second control unit 103 (synchronous PWM signal generator 42), the carrier signal estimation unit 51 may be omitted and the correction direction may be adjusted according to the monitored carrier signals Cus ', Cvs ', and Cws '.
[第3実施形態]
第1実施形態においては位置検出信号θと電圧位相α*の和(θ+α*)が同期PWM制御のキャリア信号Cus,Cvs,Cwsとして用いられ、第2実施形態においては、これを折り返したキャリア信号Cus′,Cvs′,Cws′が同期PWM制御に用いられる。すなわち、上記第1実施形態及び第2実施形態では、折り返しの有無を別にすれば、位置検出信号θを電圧位相α*でオフセットした信号を同期PWM制御のキャリア信号としている。しかし、同期PWM制御においては、位置検出信号θをそのままキャリア信号とすることができる。以下、第3実施形態においては、位置検出信号θをそのままキャリア信号として利用する形態について説明する。なお、以下において言及しない部分は第1実施形態と同様に構成される。
[Third embodiment]
In the first embodiment, the sum (θ+α * ) of the position detection signal θ and the voltage phase α * is used as the carrier signals Cus , Cvs , and Cws of the synchronous PWM control, and in the second embodiment, the folded carrier signals Cus ', Cvs ', and Cws ' are used for the synchronous PWM control. That is, in the first and second embodiments, apart from the presence or absence of folding, the signal obtained by offsetting the position detection signal θ with the voltage phase α * is used as the carrier signal for the synchronous PWM control. However, in the synchronous PWM control, the position detection signal θ can be used as the carrier signal as it is. In the third embodiment, a form in which the position detection signal θ is used as the carrier signal as it is will be described below. Note that the parts not mentioned below are configured in the same manner as in the first embodiment.
図11は、第3実施形態に係る回転電機制御システム300の構成を示すブロック図である。回転電機制御システム300では、第2制御装置103の同期PWM信号生成器42は、位置検出信号θに基づき、下記の式(13)にしたがってキャリア信号Cus,Cvs,Cwsを生成する。 11 is a block diagram showing a configuration of a rotating electrical machine control system 300 according to the third embodiment. In the rotating electrical machine control system 300, a synchronous PWM signal generator 42 of a second control device 103 generates carrier signals C us , C vs , and C ws based on a position detection signal θ in accordance with the following equation (13).
そして、図11に示すように、回転電機制御システム300においては、第2制御装置103の同期PWM信号生成器42には電圧位相α*が入力されず、電圧位相α*は同期PWM制御部15に入力される。 As shown in FIG. 11, in the rotating electrical machine control system 300, the voltage phase α * is not input to the synchronous PWM signal generator 42 of the second control device 103, but is input to the synchronous PWM control unit 15.
図12は、第3実施形態における同期PWM制御部15の構成を示すブロック図である。図12に示すように、同期PWM制御部15は、比較値補正部33に、加算部34とマスク処理部35に加えて、さらに加算部71を備える。加算部71は、位置依存誤差ΔθLに電圧位相α*を加算する。したがって、本第3実施形態においては、電圧位相α*の変化は、補正比較値Th[n]に反映される。 Fig. 12 is a block diagram showing the configuration of the synchronous PWM control unit 15 in the third embodiment. As shown in Fig. 12, the synchronous PWM control unit 15 further includes an adder 71 in addition to the adder 34 and mask processing unit 35 in the comparison value correction unit 33. The adder 71 adds the voltage phase α * to the position-dependent error ΔθL . Therefore, in the third embodiment, a change in the voltage phase α * is reflected in the corrected comparison value Th[n].
上記の回転電機制御システム300のように、位置検出信号θをそのままキャリア信号Cus,Cvs,Cwsに使用し、電圧位相α*を補正比較値Th[n]に反映するときにも、第1実施形態の回転電機制御システム100と同様の作用効果を奏する。 As in the above-described rotating electric machine control system 300, when the position detection signal θ is used as is for the carrier signals C us , C vs , and C ws , and the voltage phase α * is reflected in the corrected comparison value Th[n], the same effects as those of the rotating electric machine control system 100 of the first embodiment can be achieved.
なお、上記第3実施形態においては、位置検出信号θをそのままキャリア信号Cus,Cvs,Cwsに使用しているが、位置検出信号θをキャリア信号Cus,Cvs,Cwsに使用しつつ、第2実施形態のように必要に応じて折り返したキャリア信号を同期PWM制御に使用してもよい。 In the third embodiment, the position detection signal θ is used as is for the carrier signals C us , C vs , and C ws. However, while the position detection signal θ is used for the carrier signals C us , C vs , and C ws , a carrier signal folded back as necessary may be used for synchronous PWM control as in the second embodiment.
[第4実施形態]
上記第1~第3実施形態においては、式(5)及び式(6)にしたがって、演算により、位置検出信号θの検出に係る誤差Δθを取得しているが、これに限らない。以下に説明する第4実施形態のように、ルックアップテーブルを参照して、位置検出信号θの検出に係る誤差Δθを取得してもよい。
[Fourth embodiment]
In the above first to third embodiments, the error Δθ relating to the detection of the position detection signal θ is obtained by calculation according to the formula (5) and the formula (6), but this is not limiting. As in the fourth embodiment described below, the error Δθ relating to the detection of the position detection signal θ may be obtained by referring to a lookup table.
図13は、第4実施形態の誤差補正部17が位置検出に係る誤差Δθを演算するための構成を示すブロック図である。図13に示すように、本第4実施形態においては、第1制御装置102は、回転子位置指標配列x[n]と誤差配列y[n]を予めメモリ等に格納している。そして、誤差補正部17は、位置検出信号θと、回転子位置指標配列x[n]及び誤差配列y[n]と、を用いて、位置検出信号θの検出に係る誤差Δθを取得する。 Figure 13 is a block diagram showing the configuration for the error correction unit 17 of the fourth embodiment to calculate the error Δθ related to position detection. As shown in Figure 13, in this fourth embodiment, the first control device 102 stores the rotor position index array x[n] and the error array y[n] in advance in a memory or the like. Then, the error correction unit 17 obtains the error Δθ related to the detection of the position detection signal θ using the position detection signal θ, the rotor position index array x[n], and the error array y[n].
回転子位置指標配列x[n]は、回転子の電気角による位置指標を定める1次元配列データである。また、誤差配列y[n]は、回転子が特定の電気角で表される位置にあるときに生じる位置検出の誤差y1~ynを、回転子位置指標配列x[n]に対応させて格納する1次元配列データである。より具体的には、誤差配列y[n]は、1次誤差、2次誤差、及び/または、構造起因次数誤差を表す。誤差配列y[n]のデータ(誤差y1~yn)は、実験や数値計算等により、予め定められる。 The rotor position index array x[n] is one-dimensional array data that defines a position index according to the electrical angle of the rotor. The error array y[n] is one-dimensional array data that stores position detection errors y 1 to y n that occur when the rotor is in a position represented by a specific electrical angle, in correspondence with the rotor position index array x[n]. More specifically, the error array y[n] represents a first-order error, a second-order error, and/or a structure-related order error. The data of the error array y[n] (errors y 1 to y n ) is determined in advance by experiments, numerical calculations, etc.
図14は、回転子位置指標配列x[n]と誤差配列y[n]の関係を示すグラフである。図14では、簡単のため、回転子の位置検出において1次誤差のみが生じるときの回転子位置指標配列x[n]と誤差配列y[n]の関係を示している。回転子の位置検出において1次誤差が生じる場合、図14に示すように、回転子位置指標配列x[n]と誤差配列y[n]の関係は例えば正弦波となる。 Figure 14 is a graph showing the relationship between the rotor position index array x[n] and the error array y[n]. For simplicity, Figure 14 shows the relationship between the rotor position index array x[n] and the error array y[n] when only a first-order error occurs in the rotor position detection. When a first-order error occurs in the rotor position detection, as shown in Figure 14, the relationship between the rotor position index array x[n] and the error array y[n] is, for example, a sine wave.
図15は、真の回転子位置と、位置検出信号θに基づいて回転子位置指標配列x[n]及び誤差配列y[n]をそのまま参照して取得する誤差Δθと、の関係を示すグラフである。図15に実線で示すように、回転子の位置検出において1次誤差のみが生じるとすれば、真の回転子位置に対して誤差Δθは例えば正弦波となるべきである。しかし、図15に破線で示すように、実際の検出値である位置検出信号θに基づき、回転子位置指標配列x[n]及び誤差配列y[n]をそのまま参照することによって誤差Δθを取得すると、取得される誤差Δθは、真の回転子位置に対して本来の正弦波の波形から歪んだ波形となる。これは、実際の位置検出信号θが誤差Δθを含んでいるいることにより、誤差Δθの分、回転子位置指標配列x[n]の参照位置にズレが生じるからである。 Figure 15 is a graph showing the relationship between the true rotor position and the error Δθ obtained by directly referencing the rotor position index array x[n] and the error array y[n] based on the position detection signal θ. As shown by the solid line in Figure 15, if only a first-order error occurs in rotor position detection, the error Δθ should be, for example, a sine wave for the true rotor position. However, as shown by the dashed line in Figure 15, if the error Δθ is obtained by directly referencing the rotor position index array x[n] and the error array y[n] based on the position detection signal θ, which is the actual detection value, the obtained error Δθ will be a distorted waveform from the original sine wave waveform for the true rotor position. This is because the actual position detection signal θ contains the error Δθ, and a shift occurs in the reference position of the rotor position index array x[n] by the amount of the error Δθ.
そこで、本第4実施形態における誤差補正部17は、位置検出信号θと、回転子位置指標配列x[n]及び誤差配列y[n]と、を用いて、真の回転子位置に対して正しい誤差Δθを取得するように構成される。具体的には、誤差補正部17は、減算部81と、1次元ルックアップテーブルであるLUT82と、を備える(図13参照)。 Therefore, the error correction unit 17 in the fourth embodiment is configured to obtain the correct error Δθ for the true rotor position using the position detection signal θ, the rotor position index array x[n], and the error array y[n]. Specifically, the error correction unit 17 includes a subtraction unit 81 and a LUT 82, which is a one-dimensional lookup table (see FIG. 13).
減算部81は、回転子位置指標配列x[n]から誤差配列y[n]を減算することにより、新たな1次元の配列である差分配列(x[n]-y[n])を演算する。そして、LUT82は、差分配列(x[n]-y[n])を入力参照配列とし、誤差配列y[n]を出力参照配列とするように構成される。 The subtraction unit 81 calculates a new one-dimensional array, the difference array (x[n] - y[n]), by subtracting the error array y[n] from the rotor position index array x[n]. The LUT 82 is configured to use the difference array (x[n] - y[n]) as the input reference array and the error array y[n] as the output reference array.
図16は、差分配列(x[n]-y[n])と誤差配列y[n]の関係を示すグラフである。図16に示すように、LUT82は、入力参照配列である差分配列(x[n]-y[n])に対して、出力参照配列である誤差配列y[n]は、正弦波から歪んだ波形となる。この波形の歪みは、図15における実線と破線のズレに対応するものである。したがって、位置検出信号θに基づいてLUT82を参照することによって位置検出信号θの検出に係る誤差Δθを取得すると、この誤差Δθは真の回転子位置に対して正しい値となる。 Figure 16 is a graph showing the relationship between the difference array (x[n] - y[n]) and the error array y[n]. As shown in Figure 16, in the LUT 82, the difference array (x[n] - y[n]) is the input reference array, while the error array y[n] is the output reference array, it has a waveform that is distorted from a sine wave. This waveform distortion corresponds to the deviation between the solid and dashed lines in Figure 15. Therefore, when the error Δθ associated with the detection of the position detection signal θ is obtained by referring to the LUT 82 based on the position detection signal θ, this error Δθ becomes a correct value with respect to the true rotor position.
なお、上記第4実施形態においては、誤差補正部17において補正位置検出信号θcを演算するときに、位置検出信号θの検出に係る誤差ΔθをLUT82によって取得しているが、誤差生成部20もこれと同様にLUT82を参照して位置依存誤差ΔθLを取得するように構成することができる。 In the fourth embodiment, when the error correction unit 17 calculates the corrected position detection signal θc , the error Δθ relating to the detection of the position detection signal θ is obtained by the LUT 82. Similarly, the error generation unit 20 can be configured to obtain the position-dependent error ΔθL by referring to the LUT 82.
具体的には、第1~第3実施形態においては、先読み補償部19が補正位置検出信号θcを用いて先読み位置θLを演算し、誤差生成部20は、先読み位置θLに基づき、式(9)にしたがって位置依存誤差ΔθLを演算する。しかし、補正前の位置検出信号θが入力されるように先読み補償部19が構成されていてもよい。この場合、誤差生成部20は、補正前の位置検出信号θに基づいて演算された先読み位置θL、すなわち位置検出に係る誤差Δθを含む先読み位置θLに基づいて、位置依存誤差ΔθLを取得することになる。このため、誤差生成部20は、回転子位置指標配列x[n]及び誤差配列y[n]をそのまま参照して位置依存誤差ΔθLを取得すると、真の回転子位置に対して正確な位置依存誤差ΔθLを取得できない場合がある。 Specifically, in the first to third embodiments, the look-ahead compensation unit 19 calculates the look-ahead position θ L using the corrected position detection signal θ c , and the error generation unit 20 calculates the position-dependent error Δθ L according to equation (9) based on the look-ahead position θ L. However, the look-ahead compensation unit 19 may be configured to receive the position detection signal θ before correction. In this case, the error generation unit 20 obtains the position-dependent error Δθ L based on the look-ahead position θ L calculated based on the position detection signal θ before correction, that is, the look-ahead position θ L including the error Δθ related to the position detection. For this reason, if the error generation unit 20 obtains the position-dependent error Δθ L by directly referring to the rotor position index array x[n] and the error array y[n], there are cases where the error generation unit 20 cannot obtain an accurate position-dependent error Δθ L for the true rotor position.
したがって、補正前の位置検出信号θに基づいて演算された先読み位置θLに基づいて位置依存誤差ΔθLを演算するときには、誤差生成部20は、式(9)の演算に代えて、上記第4実施形態と同様に位置依存誤差ΔθLを演算することが好ましい。すなわち、誤差生成部20は、上記第4実施形態と同様に、回転子位置指標配列x[n]及び誤差配列y[n]を用いて、減算部81とLUT82により、先読み位置θLから位置依存誤差ΔθLを演算することが好ましい。このように、位置依存誤差ΔθLを取得することにより、補正前の位置検出信号θに基づいて演算された先読み位置θLに基づいて位置依存誤差ΔθLを演算する場合においても、誤差生成部20は、真の回転子位置に対して正確な位置依存誤差ΔθLを取得することができる。 Therefore, when calculating the position-dependent error Δθ L based on the read-ahead position θ L calculated based on the position detection signal θ before correction, it is preferable that the error generating unit 20 calculates the position-dependent error Δθ L similarly to the above-mentioned fourth embodiment, instead of calculating the formula (9). That is, it is preferable that the error generating unit 20 calculates the position-dependent error Δθ L from the read-ahead position θ L by the subtraction unit 81 and the LUT 82 using the rotor position index array x[n] and the error array y[n] similarly to the above-mentioned fourth embodiment. By acquiring the position-dependent error Δθ L in this way, even when calculating the position-dependent error Δθ L based on the read-ahead position θ L calculated based on the position detection signal θ before correction, the error generating unit 20 can acquire an accurate position-dependent error Δθ L for the true rotor position.
なお、上記第4実施形態においては、誤差Δθ及び位置依存誤差ΔθLに1次誤差のみが含まれる例を示しているが、2次誤差及び構造起因次数誤差を含む場合も上記第4実施形態と同様である。 In the fourth embodiment, an example is shown in which the error Δθ and the position-dependent error Δθ L include only a first-order error, but the case in which a second-order error and a structure-attributable order error are included is also similar to the fourth embodiment.
また、上記第4実施形態においては、LUT82を、回転子位置指標配列x[n]を誤差配列y[n]で補正した差分配列(x[n]-y[n])を入力参照配列とし、誤差配列y[n]を出力参照配列とするように構成されているが、これに限らない。LUT82は、回転子位置指標配列x[n]を入力参照配列とし、回転子位置指標配列x[n]を誤差配列y[n]によって補正した配列(例えばy[n]-x[n])を出力参照配列とするように構成されていてもよい。この場合も、上記第4実施形態と同様に、真の回転子位置に対して正確な誤差Δθ及び位置依存誤差ΔθLが取得される。 In the fourth embodiment, the LUT 82 is configured to use the difference array (x[n]-y[n]) obtained by correcting the rotor position index array x[n] with the error array y[n] as the input reference array, and the error array y[n] as the output reference array, but this is not limited to the above. The LUT 82 may be configured to use the rotor position index array x[n] as the input reference array, and use the array (e.g., y[n]-x[n]) obtained by correcting the rotor position index array x[n] with the error array y[n] as the output reference array. In this case, too, an accurate error Δθ and a position-dependent error Δθ L are obtained for the true rotor position, as in the fourth embodiment.
以上のように、第4実施形態に係る回転電機制御方法においては、回転子の電気角による位置指標を定める第1配列データ(回転子位置指標配列x[n])と、誤差Δθまたは位置依存誤差ΔθLは、回転子の電気角(位置検出信号θ)に対して1次で変動する1次誤差、回転子の電気角に対して2次で変動する2次誤差、及び/または、回転子の電気角に対して、回転子の位置検出をするレゾルバ22の固定子におけるティース数に応じた次数で変動する構造起因次数誤差を定める第2配列データ(誤差配列y[n])と、によって予め定められる。そして、誤差Δθまたは位置依存誤差ΔθLは、第2配列データ(誤差配列y[n])によって補正された第1配列データ(回転子位置指標配列x[n])を入力参照配列とし、第2配列データ(誤差配列y[n])を出力参照配列とするLUT82を参照することによって取得される。または、誤差Δθもしくは位置依存誤差ΔθLは、第1配列データ(回転子位置指標配列x[n])を入力参照配列とし、第1配列データ(回転子位置指標配列x[n])によって補正された第2配列データ(誤差配列y[n])を出力参照配列とするLUT82を参照することよって取得される。 As described above, in the rotating electric machine control method according to the fourth embodiment, the error Δθ or the position-dependent error Δθ L is determined in advance by the first array data (rotor position index array x[n]) that determines the position index according to the electrical angle of the rotor, and the second array data (error array y[n]) that determines the first-order error that varies linearly with respect to the electrical angle of the rotor (position detection signal θ), the second-order error that varies quadratically with respect to the electrical angle of the rotor, and/or the structure-related order error that varies with respect to the electrical angle of the rotor, with an order corresponding to the number of teeth in the stator of the resolver 22 that detects the position of the rotor. The error Δθ or the position-dependent error Δθ L is acquired by referring to the LUT 82 that uses the first array data (rotor position index array x[n]) corrected by the second array data (error array y[n]) as the input reference array and uses the second array data (error array y[n]) as the output reference array. Alternatively, the error Δθ or the position-dependent error Δθ L is obtained by referring to an LUT 82 that uses the first array data (rotor position index array x[n]) as an input reference array and uses the second array data (error array y[n]) corrected by the first array data (rotor position index array x[n]) as an output reference array.
このように、LUT82を用いて誤差Δθまたは位置依存誤差ΔθLを取得する場合、真の回転子位置に対して特に正確な誤差Δθ及び位置依存誤差ΔθLが取得される。その結果、位置検出信号θが誤差(位置依存誤差ΔθL)を含んでいるときでも、駆動要求に応じて実現すべき理想的な駆動状態で回転電機101が駆動され、電流の高調波やリプルが特に低減される。 In this way, when the error Δθ or the position-dependent error ΔθL is obtained using the LUT 82, a particularly accurate error Δθ and position-dependent error ΔθL are obtained with respect to the true rotor position. As a result, even when the position detection signal θ contains an error (position-dependent error ΔθL ), the rotating electric machine 101 is driven in an ideal drive state that should be achieved in response to a drive request, and current harmonics and ripples are particularly reduced.
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態及び各変形例で説明した構成は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を限定する趣旨ではない。 The above describes the embodiments of the present invention, but the configurations described in the above embodiments and each modified example are merely examples of application of the present invention and are not intended to limit the technical scope of the present invention.
11:トルク制御部,13:非同期PWM制御部,14:ベクトル変換部,15:同期PWM制御部,17:誤差補正部,19:先読み補償部,20:誤差生成部,22:レゾルバ,32:基本比較値テーブル,33:比較値補正部,41:非同期PWM信号生成器,42:同期PWM信号生成器,43:PWM出力切替器,51:キャリア信号推定部,52:補正方向判定部,53:比較値補正部,100:回転電機制御システム,101:回転電機,102:第1制御装置,103:第2制御装置,104:インバータ,105:バッテリ,200:回転電機制御システム,300:回転電機制御システム 11: Torque control unit, 13: Asynchronous PWM control unit, 14: Vector conversion unit, 15: Synchronous PWM control unit, 17: Error correction unit, 19: Look-ahead compensation unit, 20: Error generation unit, 22: Resolver, 32: Basic comparison value table, 33: Comparison value correction unit, 41: Asynchronous PWM signal generator, 42: Synchronous PWM signal generator, 43: PWM output switch, 51: Carrier signal estimation unit, 52: Correction direction determination unit, 53: Comparison value correction unit, 100: Rotating electric machine control system, 101: Rotating electric machine, 102: First control unit, 103: Second control unit, 104: Inverter, 105: Battery, 200: Rotating electric machine control system, 300: Rotating electric machine control system
Claims (8)
前記第2制御装置において、前記回転子の前記位置検出信号を取得し、
前記第2制御装置において、前記位置検出信号に基づいて、前記同期PWM制御におけるキャリア信号を生成し、
前記第1制御装置において、前記回転子の位置検出における誤差であり、前記回転子の位置に応じて定まる位置依存誤差を取得し、
前記第1制御装置において、前記キャリア信号と比較するための基本比較値を取得し、
前記第1制御装置において、前記位置依存誤差を用いて前記基本比較値を補正することにより、補正比較値を演算し、
前記第2制御装置において、前記キャリア信号と前記補正比較値の比較により、前記PWM信号を生成し、
前記補正比較値の演算、及び、前記補正比較値を用いた前記PWM信号の生成は、前記PWM信号の変調率が予め定める閾値よりも大きいときに実行される、
回転電機制御方法。 A rotating electric machine control method for controlling a rotating electric machine by a rotating electric machine control system having a first control device that calculates parameters for controlling a drive of the rotating electric machine in response to a drive request for the rotating electric machine, and a second control device that executes synchronous PWM control to generate a PWM signal according to a drive frequency of the rotating electric machine by using the parameters and a position detection signal of a rotor of the rotating electric machine, the method comprising:
The second control device acquires the position detection signal of the rotor;
a carrier signal for the synchronous PWM control is generated in the second control device based on the position detection signal;
In the first control device, a position-dependent error is obtained, which is an error in detecting the position of the rotor and is determined depending on the position of the rotor;
obtaining, in the first control device, a base comparison value for comparing with the carrier signal;
calculating a corrected comparison value by correcting the basic comparison value using the position-dependent error in the first control device;
In the second control device, the carrier signal is compared with the correction comparison value to generate the PWM signal;
The calculation of the correction comparison value and the generation of the PWM signal using the correction comparison value are executed when a modulation rate of the PWM signal is greater than a predetermined threshold value.
A rotating electrical machine control method.
前記位置依存誤差の取得及び前記補正比較値の演算を、予め定める所定の制御周期ごとに行うことにより、前記補正比較値を前記位置依存誤差の変動に応じて変化させる、
回転電機制御方法。 A method for controlling a rotating electric machine according to claim 1 , comprising the steps of:
The acquisition of the position-dependent error and the calculation of the correction comparison value are performed at every predetermined control period, thereby changing the correction comparison value in accordance with a fluctuation of the position-dependent error.
A rotating electrical machine control method.
前記回転子の電気角における1周期の間に、前記回転子の位置の変動に比例して増減する第1区間と、前記回転子の位置の変動に逆比例して増減する第2区間と、を有し、前記第1区間と前記第2区間とで折り返された波形を有する前記キャリア信号を生成し、
前記電気角が、折り返された前記キャリア信号における前記第1区間と前記第2区間のいずれの区間にあるかを判別し、
前記電気角が、折り返された前記キャリア信号における前記第1区間にあるときには、前記位置依存誤差に応じて前記基本比較値を所定方向に変化させることにより、前記補正比較値が演算され、
前記電気角が、折り返された前記キャリア信号における前記第2区間にあるときには、前記位置依存誤差に応じて前記基本比較値を前記所定方向とは逆方向に変化させることにより、前記補正比較値が演算される、
回転電機制御方法。 3. A rotating electric machine control method according to claim 1, further comprising:
generating the carrier signal having a waveform that is folded back between a first section that increases or decreases in proportion to a fluctuation in the position of the rotor and a second section that increases or decreases in inverse proportion to the fluctuation in the position of the rotor during one period of the electrical angle of the rotor;
determining whether the electrical angle is in the first section or the second section of the folded back carrier signal;
when the electrical angle is in the first section of the folded back carrier signal, the basic comparison value is changed in a predetermined direction in response to the position-dependent error to calculate the corrected comparison value;
when the electrical angle is in the second section of the folded back carrier signal, the basic comparison value is changed in a direction opposite to the predetermined direction in response to the position dependent error, thereby calculating the corrected comparison value.
A rotating electrical machine control method.
前記位置依存誤差に基づいて前記位置検出信号を補正することにより、補正位置検出信号を生成し、
前記位置依存誤差は、前記補正位置検出信号に基づいて取得される、
回転電機制御方法。 A rotating electric machine control method according to any one of claims 1 to 3 ,
generating a corrected position detection signal by correcting the position detection signal based on the position dependent error;
The position dependent error is obtained based on the compensated position detection signal.
A rotating electrical machine control method.
前記回転子の回転数に基づいて、前記補正位置検出信号をさらに補償し、
前記位置依存誤差は、補償後の前記補正位置検出信号に基づいて取得される、
回転電機制御方法。 A rotating electrical machine control method according to claim 4 , comprising:
Further compensating the corrected position detection signal based on the rotation speed of the rotor;
The position-dependent error is obtained based on the compensated position detection signal.
A rotating electrical machine control method.
前記位置依存誤差は、前記回転子の電気角に対して1次で変動する誤差、前記回転子の電気角に対して2次で変動する誤差、及び/または、前記回転子の電気角に対して、前記回転子の位置検出をするレゾルバの固定子におけるティース数に応じた次数で変動する誤差、の振幅及び基準位相によって予め定められ、
前記位置依存誤差は、前記振幅及び前記基準位相に基づいた正弦波または余弦波を合成する演算によって取得される、
回転電機制御方法。 A rotating electric machine control method according to any one of claims 1 to 5 ,
the position-dependent error is determined in advance by an amplitude and a reference phase of an error that varies linearly with respect to the electrical angle of the rotor, an error that varies quadratically with respect to the electrical angle of the rotor, and/or an error that varies with respect to the electrical angle of the rotor with an order corresponding to the number of teeth in a stator of a resolver that detects the position of the rotor;
The position-dependent error is obtained by a calculation of synthesizing a sine wave or a cosine wave based on the amplitude and the reference phase.
A rotating electrical machine control method.
前記位置依存誤差は、前記回転子の電気角による位置指標を定める第1配列データと、前記回転子の電気角に対して1次で変動する誤差、前記回転子の電気角に対して2次で変動する誤差、及び/または、前記回転子の電気角に対して、前記回転子の位置検出をするレゾルバの固定子におけるティース数に応じた次数で変動する誤差を定める第2配列データと、によって予め定められ、
前記位置依存誤差は、
前記第2配列データによって補正された前記第1配列データを入力参照配列とし、前記第2配列データを出力参照配列とするルックアップテーブルを参照することによって取得され、または、
前記第1配列データを入力参照配列とし、前記第1配列データによって補正された前記第2配列データを出力参照配列とするルックアップテーブルを参照することよって取得される、
回転電機制御方法。 A rotating electric machine control method according to any one of claims 1 to 5 ,
the position-dependent error is predetermined by first array data that defines a position index based on the electrical angle of the rotor, and second array data that defines an error that varies linearly with respect to the electrical angle of the rotor, an error that varies quadratically with respect to the electrical angle of the rotor, and/or an error that varies with respect to the electrical angle of the rotor with an order corresponding to a number of teeth in a stator of a resolver that detects the position of the rotor,
The position dependent error is
The first array data corrected by the second array data is acquired by referring to a lookup table in which the first array data is an input reference array and the second array data is an output reference array; or
The first array data is acquired by referring to a lookup table in which the first array data is an input reference array and the second array data corrected by the first array data is an output reference array.
A rotating electrical machine control method.
前記第2制御装置は、
前記回転子の前記位置検出信号を取得する位置検出信号取得器と、
前記位置検出信号に基づいて、前記同期PWM制御におけるキャリア信号を生成するキャリア信号生成器と、
を備え、
前記第1制御装置は、
前記回転子の位置検出における誤差であり、前記回転子の位置に応じて定まる位置依存誤差を取得する位置依存誤差取得部と、
前記キャリア信号と比較するための基本比較値を取得する比較値取得部と、
前記位置依存誤差を用いて前記基本比較値を補正することにより、補正比較値を演算する比較値補正部と、
を備え、
前記第2制御装置は、さらに、前記キャリア信号と前記補正比較値の比較により、前記PWM信号を生成するPWM信号生成器を備え、
前記補正比較値の演算、及び、前記補正比較値を用いた前記PWM信号の生成は、前記PWM信号の変調率が予め定める閾値よりも大きいときに実行される、
回転電機制御システム。 A rotating electric machine control system including: a first control device that calculates parameters for controlling a drive of a rotating electric machine in response to a drive request for the rotating electric machine; and a second control device that executes synchronous PWM control to generate a PWM signal according to a drive frequency of the rotating electric machine by using the parameters and a position detection signal of a rotor of the rotating electric machine,
The second control device is
a position detection signal acquirer for acquiring the position detection signal of the rotor;
a carrier signal generator that generates a carrier signal in the synchronous PWM control based on the position detection signal;
Equipped with
The first control device is
a position-dependent error acquisition unit that acquires a position-dependent error, which is an error in detecting the position of the rotor and is determined depending on the position of the rotor;
a comparison value acquisition unit for acquiring a basic comparison value to be compared with the carrier signal;
a comparison value correction unit that calculates a corrected comparison value by correcting the basic comparison value using the position dependent error;
Equipped with
The second control device further includes a PWM signal generator that generates the PWM signal by comparing the carrier signal with the correction comparison value ,
The calculation of the correction comparison value and the generation of the PWM signal using the correction comparison value are executed when a modulation rate of the PWM signal is greater than a predetermined threshold value.
Rotating electric machine control system.
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