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JP7709038B2 - Motor drive control device - Google Patents
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JP7709038B2 - Motor drive control device - Google Patents

Motor drive control device

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Description

本発明は、モータの駆動を制御するモータ駆動制御装置に関する。 The present invention relates to a motor drive control device that controls the drive of a motor.

複数のスイッチング素子を有するスイッチング回路の駆動を制御することにより、前記スイッチング回路から電力供給されるモータの駆動を制御するモータ駆動制御装置が知られている。このようなモータ駆動制御装置として、例えば非特許文献1には、永久磁石同期モータを位置センサレスベクトル制御によって駆動させる際に、インバータのPWM過変調駆動時まで動作可能な位置推定系を備えた制御装置が開示されている。 A motor drive control device is known that controls the drive of a motor supplied with power from a switching circuit by controlling the drive of the switching circuit having multiple switching elements. For example, Non-Patent Document 1 discloses an example of such a motor drive control device, which is equipped with a position estimation system that can operate even when the inverter is driven by PWM overmodulation when driving a permanent magnet synchronous motor by position sensorless vector control.

前記非特許文献1では、インバータのPWM過変調駆動時に位置推定誤差が発生する現象について記載されている。前記非特許文献1では、このような位置推定誤差が発生する原因として、位置推定系が利用する電圧指令値及び電流フィードバック値に含まれる周波数成分の不一致が挙げられている。そのため、前記非特許文献1には、上述の周波数成分の不一致を防止する方法として、位置推定系の位置推定オブザーバに入力する電圧指令に、インバータの推定出力電圧を使用することが記載されている。 Non-Patent Document 1 describes the phenomenon in which a position estimation error occurs when an inverter is driven by PWM overmodulation. Non-Patent Document 1 cites a mismatch in frequency components contained in the voltage command value and current feedback value used by the position estimation system as a cause of such a position estimation error. Therefore, Non-Patent Document 1 describes a method of preventing the above-mentioned mismatch in frequency components by using the estimated output voltage of the inverter as the voltage command input to the position estimation observer of the position estimation system.

なお、前記非特許文献1では、前記推定出力電圧は、インバータの高調波電圧を推定する過程で推定されている。すなわち、前記推定出力電圧は、電流制御系によって算出された電圧指令に基づいて生成されている。 In addition, in the non-patent document 1, the estimated output voltage is estimated in the process of estimating the harmonic voltage of the inverter. In other words, the estimated output voltage is generated based on the voltage command calculated by the current control system.

近藤孔亮、外1名、“永久磁石同期モータの位置センサレスベクトル制御のためのインバータ過変調駆動まで動作可能な位置推定系”、電気学会論文誌D(産業応用部門誌)、2016、Vol.136、No.11、pp.829-836Kosuke Kondo et al., "Position Estimation System Capable of Inverter Overmodulation Drive for Position Sensorless Vector Control of Permanent Magnet Synchronous Motors," IEEJ Transactions on Industrial Applications, Vol. 136, No. 11, 2016, pp. 829-836

ところで、近年、インバータ電源電圧の利用率向上に加えて、モータの高速化などの要求がある。そのため、インバータを、180度の通電角で且つ出力電圧が矩形波となるように180度通電ワンパルス駆動させることが考えられている。 In recent years, there has been a demand for higher motor speeds in addition to improved utilization of the inverter power supply voltage. For this reason, it has been considered to drive the inverter with a 180-degree current single pulse so that the current angle is 180 degrees and the output voltage is a square wave.

しかしながら、前記180度通電ワンパルス駆動では、インバータ出力電圧は、低次高調波が重畳した矩形波になるため、モータの出力電流にも低次高調波が重畳している。モータの回転位置を検出せずにモータの駆動制御を行う位置センサレス制御では、前記モータの出力電流に基づいて位置推定を行う。そのため、前記位置センサレス制御において前記180度通電ワンパルス駆動を行うと、低次高調波が重畳した電流により位置推定系の位置推定精度が著しく低下したり、制御が不安定化したりする可能性がある。 However, in the 180-degree energization one-pulse drive, the inverter output voltage becomes a square wave with low-order harmonics superimposed on it, so the motor output current also has low-order harmonics superimposed on it. In position sensorless control, which controls the drive of a motor without detecting the rotational position of the motor, position estimation is performed based on the output current of the motor. Therefore, when the 180-degree energization one-pulse drive is performed in the position sensorless control, the current with low-order harmonics superimposed on it may significantly reduce the position estimation accuracy of the position estimation system or cause control to become unstable.

よって、従来、前記位置センサレス制御と前記180度通電ワンパルス駆動との組み合わせは困難であると考えられていた。 Therefore, it was previously thought that it would be difficult to combine the position sensorless control with the 180-degree energization single-pulse drive.

これに対し、前記180度通電ワンパルス駆動における前記位置センサレス制御に、上述の非特許文献1に開示されているように位置推定系の位置推定オブザーバに入力する電圧指令としてインバータの推定出力電圧を用いる方法が考えられる。しかしながら、以下の問題により、前記180度通電ワンパルス駆動において、上述の非特許文献1に開示されている方法を適用しても、前記位置センサレス制御を精度良く且つ安定して行うことができない。 In response to this, a method is conceivable in which the estimated output voltage of the inverter is used as a voltage command to be input to a position estimation observer of a position estimation system for the position sensorless control in the 180-degree energization one-pulse drive, as disclosed in the above-mentioned non-patent document 1. However, due to the following problems, even if the method disclosed in the above-mentioned non-patent document 1 is applied to the 180-degree energization one-pulse drive, the position sensorless control cannot be performed with high accuracy and stability.

上述の非特許文献1に開示されている方法では、前記推定出力電圧は、電流制御系によって算出された電圧指令に基づいて生成されている。しかしながら、前記180度通電ワンパルス駆動では、電流を制御対象とする電流制御系の演算は実行されず、電圧位相を制御対象とした電圧位相制御が行われる。したがって、前記180度通電ワンパルス駆動では、インバータの前記推定出力電圧を算出できず、上述の非特許文献1に開示されているような位置推定誤差の低減の方法を利用することができない。 In the method disclosed in the above-mentioned non-patent document 1, the estimated output voltage is generated based on a voltage command calculated by a current control system. However, in the above-mentioned 180-degree current one-pulse drive, calculations of the current control system that controls the current are not performed, and voltage phase control that controls the voltage phase is performed. Therefore, in the above-mentioned 180-degree current one-pulse drive, the estimated output voltage of the inverter cannot be calculated, and the method of reducing position estimation errors such as that disclosed in the above-mentioned non-patent document 1 cannot be used.

そのため、位置センサレス制御において180度通電ワンパルス駆動を行う場合でも、位置推定系の位置推定精度が著しく低下したり制御が不安定化したりするのを抑制可能なモータ駆動制御装置が求められている。 Therefore, there is a demand for a motor drive control device that can prevent a significant decrease in the position estimation accuracy of the position estimation system and control instability, even when performing 180-degree current conduction single-pulse drive in position sensorless control.

本発明の目的は、位置センサレス制御によってモータの駆動を制御するモータ駆動制御装置において、180度通電ワンパルス駆動を行う場合でも、位置推定系の位置推定誤差を低減して安定した制御を行うことができる構成を得ることにある。 The object of the present invention is to provide a configuration for a motor drive control device that controls the drive of a motor using position sensorless control, capable of reducing the position estimation error of the position estimation system and performing stable control even when performing 180-degree energization one-pulse drive.

本発明の一実施形態に係るモータ駆動制御装置は、複数のスイッチング素子を有するスイッチング回路の駆動を制御することにより、前記スイッチング回路から電力供給されるモータの駆動を制御するモータ駆動制御装置である。このモータ駆動制御装置は、電圧位相指令に基づいて、前記スイッチング回路の出力電圧を推定する第1出力電圧推定部と、前記第1出力電圧推定部によって推定された前記スイッチング回路の出力電圧に基づいて、前記モータの回転位置を推定する位置推定部と、前記位置推定部によって推定された前記回転位置を用いて、前記スイッチング回路に矩形波の電圧を出力させる制御信号を生成する制御信号生成部と、を備える(第1の構成)。 A motor drive control device according to one embodiment of the present invention is a motor drive control device that controls the drive of a switching circuit having a plurality of switching elements, thereby controlling the drive of the motor supplied with power from the switching circuit. This motor drive control device includes a first output voltage estimator that estimates the output voltage of the switching circuit based on a voltage phase command, a position estimator that estimates the rotational position of the motor based on the output voltage of the switching circuit estimated by the first output voltage estimator, and a control signal generator that uses the rotational position estimated by the position estimator to generate a control signal that causes the switching circuit to output a square wave voltage (first configuration).

上述の構成では、電圧位相指令に基づいて、第1出力電圧推定部によって、スイッチング回路の出力電圧を推定できる。よって、位置センサレス制御によってモータの駆動を制御するモータ駆動制御装置において、スイッチング回路に矩形波の電圧を出力させる180度通電ワンパルス駆動を行う場合に、電流制御系の演算を行うことなく、位置推定部に入力する前記出力電圧を推定することができる。 In the above configuration, the output voltage of the switching circuit can be estimated by the first output voltage estimator based on the voltage phase command. Therefore, in a motor drive control device that controls the drive of a motor by position sensorless control, when performing 180-degree current one-pulse drive that outputs a square wave voltage to the switching circuit, the output voltage to be input to the position estimator can be estimated without performing calculations of the current control system.

したがって、前記第1出力電圧推定部によって推定された前記スイッチング回路の出力電圧を前記位置推定部に入力することにより、電流制御系の演算を行わない180度通電ワンパルス駆動においても、モータの回転位置の推定を精度良く行うことができる。これにより、位置センサレス制御によってモータの駆動を制御するモータ駆動制御装置において、180度通電ワンパルス駆動を行う場合でも、位置推定系の位置推定誤差を低減して安定した制御を行うことができる構成が得られる。 Therefore, by inputting the output voltage of the switching circuit estimated by the first output voltage estimation unit to the position estimation unit, the rotational position of the motor can be estimated with high accuracy even in 180-degree current one-pulse drive that does not perform calculations of the current control system. As a result, in a motor drive control device that controls the drive of a motor by position sensorless control, a configuration is obtained that can reduce the position estimation error of the position estimation system and perform stable control even when 180-degree current one-pulse drive is performed.

前記第1の構成において、前記第1出力電圧推定部は、前記電圧位相指令に基づいて、前記スイッチング回路における前記複数のスイッチング素子のスイッチング状態の切替タイミングを推定するスイッチングタイミング推定部と、前記スイッチングタイミング推定部によって推定された前記切替タイミングに応じて、所定の演算周期ごとに、前記スイッチング回路の出力電圧を推定する推定出力電圧演算部と、を有する(第2の構成)。 In the first configuration, the first output voltage estimator includes a switching timing estimator that estimates the switching timing of the switching states of the multiple switching elements in the switching circuit based on the voltage phase command, and an estimated output voltage calculator that estimates the output voltage of the switching circuit for each predetermined calculation period according to the switching timing estimated by the switching timing estimator (second configuration).

これにより、電圧位相指令に基づく、スイッチング回路における複数のスイッチング素子のスイッチング状態の切替タイミングの推定結果に応じて、演算周期ごとに、前記スイッチング回路の出力電圧を推定することができる。よって、前記切替タイミングを考慮して、前記スイッチング回路の出力電圧を精度良く推定することができる。 This makes it possible to estimate the output voltage of the switching circuit for each calculation period according to the estimated switching timing of the switching states of multiple switching elements in the switching circuit based on the voltage phase command. Therefore, the output voltage of the switching circuit can be accurately estimated taking into account the switching timing.

したがって、位置センサレス制御によってモータの駆動を制御するモータ駆動制御装置において、180度通電ワンパルス駆動を行う場合に、位置推定系の位置推定誤差をより確実に低減することができる。よって、180度通電ワンパルス駆動の制御をより安定して行うことができる。 Therefore, in a motor drive control device that controls the drive of a motor using position sensorless control, when performing 180-degree energization one-pulse drive, the position estimation error of the position estimation system can be more reliably reduced. Therefore, the control of 180-degree energization one-pulse drive can be performed more stably.

前記第2の構成において、前記推定出力電圧演算部は、前記切替タイミングから、次の演算周期及びその次の演算周期における前記複数のスイッチング素子のスイッチング状態を推定するスイッチング状態推定部と、前記スイッチング状態推定部によって推定された前記複数のスイッチング素子のスイッチング状態に応じて、前記スイッチング回路の出力電圧を算出する電圧算出部と、を有する(第3の構成)。 In the second configuration, the estimated output voltage calculation unit has a switching state estimation unit that estimates the switching states of the multiple switching elements in the next calculation cycle and the calculation cycle after that from the switching timing, and a voltage calculation unit that calculates the output voltage of the switching circuit according to the switching states of the multiple switching elements estimated by the switching state estimation unit (third configuration).

これにより、次の演算周期及びその次の演算周期におけるスイッチング素子のスイッチング状態を推定し、その推定結果に応じてスイッチング回路の出力電圧を算出することができる。よって、次の演算周期及びその次の演算周期におけるスイッチング素子のスイッチング状態を考慮して、前記スイッチング回路の出力電圧をより精度良く推定することができる。 This makes it possible to estimate the switching state of the switching element in the next calculation cycle and the calculation cycle after that, and calculate the output voltage of the switching circuit according to the estimation result. Therefore, it is possible to more accurately estimate the output voltage of the switching circuit by taking into account the switching state of the switching element in the next calculation cycle and the calculation cycle after that.

したがって、位置センサレス制御によってモータの駆動を制御するモータ駆動制御装置において、180度通電ワンパルス駆動を行う場合に、位置推定系の位置推定誤差をより確実に低減することができる。よって、180度通電ワンパルス駆動の制御をより安定して行うことができる。 Therefore, in a motor drive control device that controls the drive of a motor using position sensorless control, when performing 180-degree energization one-pulse drive, the position estimation error of the position estimation system can be more reliably reduced. Therefore, the control of 180-degree energization one-pulse drive can be performed more stably.

前記第1から第3の構成のうちいずれか一つの構成において、モータ駆動制御装置は、電流指令に基づいて、前記スイッチング回路の出力電圧を推定する第2出力電圧推定部と、前記第2出力電圧推定部によって推定された前記出力電圧を用いて、前記スイッチング回路における前記複数のスイッチング素子を駆動させるためのPWM信号を生成するPWM信号生成部と、をさらに備える。前記位置推定部には、前記スイッチング回路に対して矩形波の電圧を出力させる駆動制御を行う場合に、前記第1出力電圧推定部によって推定された前記出力電圧が入力される一方、前記スイッチング回路に対して前記PWM信号による駆動制御を行う場合に、前記第2出力電圧推定部によって推定された前記出力電圧が入力される(第4の構成)。 In any one of the first to third configurations, the motor drive control device further includes a second output voltage estimator that estimates the output voltage of the switching circuit based on a current command, and a PWM signal generator that generates a PWM signal for driving the multiple switching elements in the switching circuit using the output voltage estimated by the second output voltage estimator. When performing drive control to output a rectangular wave voltage to the switching circuit, the output voltage estimated by the first output voltage estimator is input to the position estimator, while when performing drive control using the PWM signal to the switching circuit, the output voltage estimated by the second output voltage estimator is input (fourth configuration).

これにより、スイッチング回路の駆動がPWM駆動であるか180度通電ワンパルス駆動であるかに応じて、位置推定部に入力される出力電圧を切り替えることができる。すなわち、モータ駆動制御装置は、スイッチング回路の駆動がPWM駆動の場合には、電流指令に基づいてスイッチング回路の出力電圧を推定する一方、スイッチング回路の駆動が180度通電ワンパルス駆動の場合には、電圧位相指令に基づいてスイッチング回路の出力電圧を推定する。 This allows the output voltage input to the position estimation unit to be switched depending on whether the switching circuit is driven by PWM drive or 180-degree current single-pulse drive. That is, when the switching circuit is driven by PWM drive, the motor drive control device estimates the output voltage of the switching circuit based on a current command, whereas when the switching circuit is driven by 180-degree current single-pulse drive, the motor drive control device estimates the output voltage of the switching circuit based on a voltage phase command.

このように、インバータの駆動方式に応じて推定された出力電圧を、インバータの駆動方式に応じて前記位置推定部に入力することにより、インバータの駆動が180度通電ワンパルス駆動の場合だけでなく、PWM駆動の場合でも、位置推定系の位置推定誤差を低減することができる。したがって、PWM駆動及び180度通電ワンパルス駆動の制御を安定して行うことができる。 In this way, by inputting the output voltage estimated according to the inverter drive method to the position estimation unit according to the inverter drive method, the position estimation error of the position estimation system can be reduced not only when the inverter is driven by 180-degree current one-pulse drive, but also when it is driven by PWM drive. Therefore, it is possible to stably control PWM drive and 180-degree current one-pulse drive.

しかも、上述のように、インバータの駆動を180度通電ワンパルス駆動とPWM駆動とに切り替えられるようにすることで、インバータを、より効率の良い駆動方式で駆動することができる。したがって、モータをより効率良く駆動させることができる。 Moreover, as described above, by making it possible to switch between 180-degree energization one-pulse drive and PWM drive, the inverter can be driven with a more efficient drive method. This allows the motor to be driven more efficiently.

本発明の一実施形態に係るモータ駆動制御装置は、電圧位相指令に基づいて、スイッチング回路の出力電圧を推定する第1出力電圧推定部と、前記第1出力電圧推定部によって推定された前記スイッチング回路の出力電圧に基づいて、前記モータの回転位置を推定する位置推定部と、前記位置推定部によって推定された前記回転位置を用いて、前記スイッチング回路に矩形波の電圧を出力させる制御信号を生成する制御信号生成部と、を備える。 A motor drive control device according to one embodiment of the present invention includes a first output voltage estimator that estimates an output voltage of a switching circuit based on a voltage phase command, a position estimator that estimates a rotational position of the motor based on the output voltage of the switching circuit estimated by the first output voltage estimator, and a control signal generator that uses the rotational position estimated by the position estimator to generate a control signal that causes the switching circuit to output a square wave voltage.

これにより、電流制御系の演算を行わない180度通電ワンパルス駆動においても、モータの回転位置の推定を精度良く行うことができる。したがって、位置センサレス制御によってモータの駆動を制御するモータ駆動制御装置において、180度通電ワンパルス駆動を行う場合でも、位置推定系の位置推定誤差を低減して安定した制御を行うことができる構成が得られる。 This allows the motor's rotational position to be estimated with high accuracy even in 180-degree current one-pulse drive, which does not perform calculations in the current control system. Therefore, in a motor drive control device that controls the drive of a motor using position sensorless control, a configuration is obtained that can reduce the position estimation error of the position estimation system and perform stable control even when 180-degree current one-pulse drive is performed.

図1は、実施形態1に係るモータ駆動制御装置の概略構成を示す制御ブロック図である。FIG. 1 is a control block diagram showing a schematic configuration of a motor drive control device according to a first embodiment. 図2は、インバータの概略構成を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the inverter. 図3は、180度通電ワンパルス駆動における各スイッチング素子のスイッチング状態を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the switching state of each switching element in the 180-degree conduction single-pulse drive. 図4は、180度通電ワンパルス駆動において、電圧位相指令がπのときの各スイッチング素子のスイッチング状態の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of the switching state of each switching element when the voltage phase command is π in 180-degree conduction single-pulse drive. 図5は、第1パターンの場合に、例えばスイッチング素子SW1がオン状態で且つスイッチング素子SW2がオフ状態のときのu相の出力電圧を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the u-phase output voltage in the first pattern when, for example, the switching element SW1 is in the on state and the switching element SW2 is in the off state. 図6は、第1パターンの場合に、例えばスイッチング素子SW1がオフ状態で且つスイッチング素子SW2がオン状態のときのu相の出力電圧を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the u-phase output voltage in the first pattern when, for example, the switching element SW1 is in the OFF state and the switching element SW2 is in the ON state. 図7は、第2パターンの場合に、例えばスイッチング素子SW1がオンした状態からスイッチング素子SW2がオンした状態に切り替えるときのu相の出力電圧を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the u-phase output voltage when, for example, switching element SW1 is switched from an on state to switching element SW2 in the second pattern. 図8は、第2パターンの場合に、例えばスイッチング素子SW2がオンした状態からスイッチング素子SW1がオンした状態に切り替えるときのu相の出力電圧を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the u-phase output voltage when, for example, switching element SW2 is switched from an on state to switching element SW1 is switched on in the second pattern. 図9は、実施形態2に係るモータ駆動制御装置の概略構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a schematic configuration of a motor drive control device according to the second embodiment. 図10は、PWM駆動制御部及びワンパルス駆動制御部を有するモータ駆動制御装置の概略構成の一例を示す制御ブロック図である。FIG. 10 is a control block diagram showing an example of a schematic configuration of a motor drive control device having a PWM drive control section and a one-pulse drive control section.

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are designated by the same reference numerals and their description will not be repeated.

[実施形態1]
(全体構成)
図1は、本発明の実施形態1に係るモータ駆動制御装置1の概略構成を示すブロック図である。モータ駆動制御装置1は、モータ2を駆動制御するインバータ3(スイッチング回路)を、目標速度ωref及びモータ電流検出値Iuvw_adに応じて、180度通電ワンパルス駆動で駆動させる。
[Embodiment 1]
(Overall composition)
1 is a block diagram showing a schematic configuration of a motor drive control device 1 according to a first embodiment of the present invention. The motor drive control device 1 drives an inverter 3 (switching circuit) that controls the drive of a motor 2 with 180-degree energization single-pulse drive in accordance with a target speed ωref and a motor current detection value Iuvw_ad.

モータ2は、三相交流モータである。すなわち、モータ2には、インバータ3から、三相の電流Iuvwが入力される。モータ2の構成は、従来の構成と同様である。よって、モータ2の構成については、説明を省略する。なお、モータ2は、三相交流モータ以外の構成を有するモータであってもよい。 The motor 2 is a three-phase AC motor. That is, a three-phase current Iuvw is input to the motor 2 from the inverter 3. The configuration of the motor 2 is the same as a conventional configuration. Therefore, a description of the configuration of the motor 2 is omitted. Note that the motor 2 may be a motor having a configuration other than that of a three-phase AC motor.

インバータ3は、モータ駆動制御装置1から出力されるゲート信号に応じて、モータ2に対して三相の電流を出力する。図2は、インバータ3の回路構成の一例を示す回路図である。図2に示すように、インバータ3は、三相フルブリッジ回路の各相を構成する複数のスイッチング素子SW1~SW6を有する。図2に示す例では、スイッチング素子SW1とスイッチング素子SW2とが電気的に直列に接続されていて、スイッチング素子SW3とスイッチング素子SW4とが電気的に直列に接続されていて、スイッチング素子SW5とスイッチング素子SW6とが電気的に直列に接続されている。それらの中点が、それぞれモータ2に電気的に接続されている。なお、図2に示す例では、インバータ3に直流電圧Vdcが印加されている。 The inverter 3 outputs three-phase current to the motor 2 in response to a gate signal output from the motor drive control device 1. FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the circuit configuration of the inverter 3. As shown in FIG. 2, the inverter 3 has a plurality of switching elements SW1 to SW6 that constitute each phase of a three-phase full bridge circuit. In the example shown in FIG. 2, the switching element SW1 and the switching element SW2 are electrically connected in series, the switching element SW3 and the switching element SW4 are electrically connected in series, and the switching element SW5 and the switching element SW6 are electrically connected in series. Their midpoints are each electrically connected to the motor 2. In the example shown in FIG. 2, a DC voltage Vdc is applied to the inverter 3.

インバータ3のスイッチング素子SW1~SW6は、モータ駆動制御装置1のゲート信号切替部42から出力されるゲート信号に応じて、スイッチング状態が切り替えられる。前記ゲート信号は、180度通電ワンパルス駆動の場合、図3に示すように、後述する電圧位相指令θrefが60度変わるごとに、スイッチング素子SW1~SW6のスイッチング状態を切り替えるような信号である。すなわち、インバータ3のスイッチング素子SW1~SW6のスイッチング状態は、後述する電圧位相指令θrefに応じて決まっている。 The switching states of the switching elements SW1 to SW6 of the inverter 3 are switched in response to a gate signal output from the gate signal switching unit 42 of the motor drive control device 1. In the case of 180-degree energization one-pulse drive, the gate signal is a signal that switches the switching state of the switching elements SW1 to SW6 every time the voltage phase command θref, which will be described later, changes by 60 degrees, as shown in FIG. 3. In other words, the switching state of the switching elements SW1 to SW6 of the inverter 3 is determined in response to the voltage phase command θref, which will be described later.

なお、前記ゲート信号が、インバータ3に矩形波の電圧を出力させる制御信号に対応する。 The gate signal corresponds to a control signal that causes inverter 3 to output a square wave voltage.

モータ駆動制御装置1は、インバータ3の出力電流を用いてモータ2の回転位置を推定し、その推定結果を用いて、インバータ3を180度通電ワンパルス駆動するためのゲート信号を生成した後、該ゲート信号をインバータ3に出力する。なお、特に図示しないが、モータ駆動制御装置1は、PWM駆動に用いられるキャリア周波数に同期した制御周期毎に、演算を行っている。 The motor drive control device 1 estimates the rotational position of the motor 2 using the output current of the inverter 3, and generates a gate signal for driving the inverter 3 with a 180-degree current single pulse using the estimation result, and then outputs the gate signal to the inverter 3. Although not specifically shown, the motor drive control device 1 performs calculations for each control period synchronized with the carrier frequency used for PWM drive.

モータ駆動制御装置1は、速度制御演算部11と、第1出力電圧推定部12と、位置推定部13と、制御信号生成部14と、アナログ信号取得部15とを有する。 The motor drive control device 1 has a speed control calculation unit 11, a first output voltage estimator 12, a position estimator 13, a control signal generator 14, and an analog signal acquirer 15.

速度制御演算部11は、目標速度ωref及び位置推定部13によって推定されたモータ2の推定速度ωestから、進角量θadvanceを算出する。具体的には、速度制御演算部11は、目標速度ωrefに対する推定速度ωestの差分に基づいて、進角量θadvanceを算出する。速度制御演算部11は、例えば、PI制御器やI制御器などによって構成されている。 The speed control calculation unit 11 calculates the advance angle amount θadvance from the target speed ωref and the estimated speed ωest of the motor 2 estimated by the position estimation unit 13. Specifically, the speed control calculation unit 11 calculates the advance angle amount θadvance based on the difference between the target speed ωref and the estimated speed ωest. The speed control calculation unit 11 is configured, for example, by a PI controller or an I controller.

第1出力電圧推定部12は、速度制御演算部11から出力される進角量θadvance及び位置推定部13によって推定されたモータ2の推定位置θestを用いて、インバータ3の推定出力電圧Vest_uvw_out(出力電圧)を推定する。この推定出力電圧Vest_uvw_outは、位置推定部13の演算に用いられる。なお、推定位置θestは、位置推定部13によって推定されたモータ2の回転子の磁極位置である。 The first output voltage estimator 12 estimates the estimated output voltage Vest_uvw_out (output voltage) of the inverter 3 using the advance angle θadvance output from the speed control calculator 11 and the estimated position θest of the motor 2 estimated by the position estimator 13. This estimated output voltage Vest_uvw_out is used for the calculation of the position estimator 13. The estimated position θest is the magnetic pole position of the rotor of the motor 2 estimated by the position estimator 13.

第1出力電圧推定部12は、加算器21と、スイッチングタイミング推定部22と、推定出力電圧演算部23とを有する。 The first output voltage estimation unit 12 has an adder 21, a switching timing estimation unit 22, and an estimated output voltage calculation unit 23.

加算器21は、速度制御演算部11から出力される進角量θadvanceに、位置推定部13によって推定されたモータ2の推定位置θestを加算して、電圧位相指令θrefを求める。 The adder 21 adds the estimated position θest of the motor 2 estimated by the position estimation unit 13 to the advance angle θadvance output from the speed control calculation unit 11 to obtain the voltage phase command θref.

スイッチングタイミング推定部22は、加算器21によって算出された電圧位相指令θref及び位置推定部13によって推定されたモータ2の推定速度ωestを用いて、インバータ3のスイッチング素子SW1~SW6のスイッチング状態が切り替わるタイミング(以下、スイッチングタイミングという)を推定する。具体的には、スイッチングタイミング推定部22は、電圧位相指令θref及び推定速度ωestを用いて、次の制御周期における処理タイミングから、インバータ3のスイッチング素子SW1~SW6のスイッチング状態が切り替えられるタイミングまでの時間Tsw(以下、切替タイミング時間という)を算出する。 The switching timing estimation unit 22 estimates the timing at which the switching state of the switching elements SW1 to SW6 of the inverter 3 is switched (hereinafter referred to as switching timing) using the voltage phase command θref calculated by the adder 21 and the estimated speed ωest of the motor 2 estimated by the position estimation unit 13. Specifically, the switching timing estimation unit 22 uses the voltage phase command θref and the estimated speed ωest to calculate the time Tsw (hereinafter referred to as switching timing time) from the processing timing in the next control cycle to the timing at which the switching state of the switching elements SW1 to SW6 of the inverter 3 is switched.

より詳しくは、スイッチングタイミング推定部22は、図3に示す180度通電ワンパルス駆動におけるスイッチング素子SW1~SW6のスイッチング状態から、以下の各式を用いて、切替タイミング時間Tswを求める。
(1)0≦θref<π/3のとき
Tsw=(π/3-θref)/ωest
(2)π/3≦θref<2π/3のとき
Tsw=(2π/3-θref)/ωest
(3)2π/3≦θref<πのとき
Tsw=(π-θref)/ωest
(4)π≦θref<4π/3のとき
Tsw=(4π/3-θref)/ωest
(5)4π/3≦θref<5π/3のとき
Tsw=(5π/3-θref)/ωest
(6)5π/3≦θref<2πのとき
Tsw=(2π-θref)/ωest
More specifically, the switching timing estimation unit 22 obtains the switching timing time Tsw from the switching states of the switching elements SW1 to SW6 in the 180-degree conduction single-pulse drive shown in FIG. 3, using the following equations.
(1) When 0≦θref<π/3, Tsw=(π/3−θref)/ωest
(2) When π/3≦θref<2π/3, Tsw=(2π/3-θref)/ωest
(3) When 2π/3≦θref<π, Tsw=(π−θref)/ωest
(4) When π≦θref<4π/3, Tsw=(4π/3-θref)/ωest
(5) When 4π/3≦θref<5π/3, Tsw=(5π/3−θref)/ωest
(6) When 5π/3≦θref<2π, Tsw=(2π−θref)/ωest

スイッチングタイミング推定部22から出力される切替タイミング時間Tswは、推定出力電圧演算部23及び後述の内部タイマ41に入力される。すなわち、切替タイミング時間Tswは、インバータ3の推定出力電圧Vest_uvw_outを求める際に用いられるとともに、制御信号生成部14でゲート信号を生成する際に用いられる。 The switching timing time Tsw output from the switching timing estimation unit 22 is input to the estimated output voltage calculation unit 23 and the internal timer 41 described below. That is, the switching timing time Tsw is used when calculating the estimated output voltage Vest_uvw_out of the inverter 3, and is also used when generating a gate signal in the control signal generation unit 14.

推定出力電圧演算部23は、スイッチングタイミング推定部22から出力される切替タイミング時間Tswを用いて、インバータ3の推定出力電圧Vest_uvw_outを求める。具体的には、推定出力電圧演算部23は、図3に示す180度通電ワンパルス駆動におけるスイッチング素子SW1~SW6のスイッチング状態と、スイッチングタイミング推定部22から出力される切替タイミング時間Tswとを用いて、次の制御周期の処理開始タイミングから、その次の制御周期の処理開始タイミングまでの間(以下、処理開始タイミングの間隔Tfixという)のインバータ3の出力電圧の波形を推定する。そして、推定出力電圧演算部23は、推定した出力電圧の波形に基づいて次の制御周期内での出力電圧の平均値を求め、この値を推定出力電圧Vest_uvw_outとする。推定出力電圧Vest_uvw_outは、u相の推定出力電圧、v相の推定出力電圧及びw相の推定出力電圧を含む。なお、前記処理開始タイミングは、各制御周期において演算処理を開始するタイミングを意味する。 The estimated output voltage calculation unit 23 uses the switching timing time Tsw output from the switching timing estimation unit 22 to calculate the estimated output voltage Vest_uvw_out of the inverter 3. Specifically, the estimated output voltage calculation unit 23 uses the switching state of the switching elements SW1 to SW6 in the 180-degree energization one-pulse drive shown in FIG. 3 and the switching timing time Tsw output from the switching timing estimation unit 22 to estimate the waveform of the output voltage of the inverter 3 from the processing start timing of the next control cycle to the processing start timing of the next control cycle (hereinafter referred to as the processing start timing interval Tfix). Then, the estimated output voltage calculation unit 23 calculates the average value of the output voltage in the next control cycle based on the estimated output voltage waveform, and sets this value as the estimated output voltage Vest_uvw_out. The estimated output voltage Vest_uvw_out includes the estimated output voltage of the u phase, the estimated output voltage of the v phase, and the estimated output voltage of the w phase. The processing start timing means the timing at which the calculation process is started in each control cycle.

推定出力電圧演算部23は、スイッチング状態推定部24と、電圧算出部25とを有する。 The estimated output voltage calculation unit 23 has a switching state estimation unit 24 and a voltage calculation unit 25.

スイッチング状態推定部24は、図3に示す180度通電ワンパルス駆動におけるスイッチング素子SW1~SW6のスイッチング状態に基づいて、処理開始タイミングの間隔Tfixにおけるインバータ3の出力電圧の波形を推定する。具体的には、スイッチング状態推定部24は、処理開始タイミングの間隔Tfixにおけるインバータ3の出力電圧の波形が、後述するような第1パターン及び第2パターンの2種類のパターンのうち、いずれのパターンであるかを推定して、その推定結果を電圧算出部25に信号出力する。 The switching state estimation unit 24 estimates the waveform of the output voltage of the inverter 3 during the interval Tfix of the processing start timing based on the switching states of the switching elements SW1 to SW6 in the 180-degree current single-pulse drive shown in Figure 3. Specifically, the switching state estimation unit 24 estimates which of two types of patterns, a first pattern and a second pattern described below, the waveform of the output voltage of the inverter 3 during the interval Tfix of the processing start timing is, and outputs the estimation result as a signal to the voltage calculation unit 25.

電圧算出部25は、スイッチング状態推定部24によって推定された出力電圧のパターンの結果に基づいて次の制御周期内での出力電圧の平均値を求め、この値を推定出力電圧Vest_uvw_outとする。 The voltage calculation unit 25 calculates the average value of the output voltage within the next control period based on the output voltage pattern estimated by the switching state estimation unit 24, and sets this value as the estimated output voltage Vest_uvw_out.

図4は、180度通電ワンパルス駆動において、電圧位相指令θrefがπのときの各スイッチング素子のスイッチング状態の一例を示す図である。図4に一例を示すように、インバータ3を180度通電ワンパルス駆動させる場合、処理開始タイミングの間隔Tfixにおけるインバータ3の出力電圧の波形は、以下の2つのパターンに分けられる。 Figure 4 shows an example of the switching state of each switching element when the voltage phase command θref is π in 180-degree energization one-pulse drive. As shown in the example in Figure 4, when inverter 3 is driven with 180-degree energization one-pulse drive, the waveform of the output voltage of inverter 3 during the processing start timing interval Tfix can be divided into the following two patterns.

第1パターンは、処理開始タイミングの間隔Tfixで、全ての相のスイッチング素子のスイッチング状態が一定であるパターンである。このパターンの場合には、切替タイミング時間Tswが、処理開始タイミングの間隔Tfixよりも大きい。 The first pattern is a pattern in which the switching state of the switching elements of all phases is constant for the processing start timing interval Tfix. In this pattern, the switching timing time Tsw is greater than the processing start timing interval Tfix.

図5は、前記第1パターンの場合に、例えばスイッチング素子SW1がオン状態で且つスイッチング素子SW2がオフ状態のときのu相の出力電圧を示す図である。この場合には、処理開始タイミングの間隔Tfixにおけるインバータ3のu相の出力電圧は、インバータ3に入力される直流電圧Vdcの半分であるVdc/2で一定である。よって、電圧算出部25は、処理開始タイミングの間隔Tfixにおけるu相の出力電圧の平均値であるVdc/2を、u相の推定出力電圧として出力する。 Figure 5 is a diagram showing the output voltage of the u-phase in the first pattern, for example, when switching element SW1 is on and switching element SW2 is off. In this case, the output voltage of the u-phase of inverter 3 during the interval Tfix of the processing start timing is constant at Vdc/2, which is half the DC voltage Vdc input to inverter 3. Therefore, the voltage calculation unit 25 outputs Vdc/2, which is the average value of the output voltage of the u-phase during the interval Tfix of the processing start timing, as the estimated output voltage of the u-phase.

図6は、前記第1パターンの場合に、例えばスイッチング素子SW1がオフ状態で且つスイッチング素子SW2がオン状態のときのu相の出力電圧を示す図である。この場合には、処理開始タイミングの間隔Tfixにおけるインバータ3のu相の出力電圧は、-Vdc/2で一定である。よって、推定出力電圧演算部23は、処理開始タイミングの間隔Tfixにおけるu相の出力電圧の平均値である-Vdc/2を、u相の推定出力電圧として出力する。 Figure 6 is a diagram showing the output voltage of the u-phase in the first pattern, for example, when switching element SW1 is in the off state and switching element SW2 is in the on state. In this case, the output voltage of the u-phase of the inverter 3 during the interval Tfix of the processing start timing is constant at -Vdc/2. Therefore, the estimated output voltage calculation unit 23 outputs -Vdc/2, which is the average value of the output voltage of the u-phase during the interval Tfix of the processing start timing, as the estimated output voltage of the u-phase.

なお、電圧算出部25は、前記第1パターンの場合におけるインバータ3のv相及びw相の推定出力電圧についても、上述のu相の推定出力電圧と同様に求めて出力する。 The voltage calculation unit 25 also calculates and outputs the estimated output voltages of the v-phase and w-phase of the inverter 3 in the case of the first pattern in the same manner as the estimated output voltage of the u-phase described above.

第2パターンは、処理開始タイミングの間隔Tfixで、一つの相のスイッチング素子のスイッチング状態が変化するパターンである。このパターンの場合には、切替タイミング時間Tswが、処理開始タイミングの間隔Tfixよりも小さい。 The second pattern is a pattern in which the switching state of the switching element of one phase changes at the processing start timing interval Tfix. In this pattern, the switching timing time Tsw is smaller than the processing start timing interval Tfix.

前記第2パターンの場合には、切替タイミング時間Tswを経過した時点で、一つの相のスイッチング素子のスイッチング状態を切り替える。この場合、例えば、図7に示すように、スイッチング素子SW1がオンした状態からスイッチング素子SW2がオンした状態に切り替えると、インバータ3におけるu相の出力電圧は、Vdc/2から-Vdc/2に変化する。このときの処理開始タイミングの間隔Tfixにおけるu相の出力電圧の平均値Vave_uは、下式(7)によって求められる。
Vave_u={Tsw×Vdc/2+(Tfix-Tsw)×(-Vdc/2)}/Tfix (7)
In the case of the second pattern, the switching state of the switching element of one phase is switched when the switching timing time Tsw has elapsed. In this case, for example, as shown in Fig. 7, when the switching element SW1 is switched from an on state to an on state to a switching element SW2, the u-phase output voltage of the inverter 3 changes from Vdc/2 to -Vdc/2. The average value Vave_u of the u-phase output voltage during the processing start timing interval Tfix at this time is calculated by the following formula (7).
Vave_u={Tsw×Vdc/2+(Tfix−Tsw)×(−Vdc/2)}/Tfix (7)

電圧算出部25は、u相の出力電圧の平均値Vave_uを、u相の推定出力電圧として出力する。 The voltage calculation unit 25 outputs the average value Vave_u of the u-phase output voltage as the estimated u-phase output voltage.

一方、例えば、図8に示すように、スイッチング素子SW2がオンした状態からスイッチング素子SW1がオンした状態に切り替えると、インバータ3におけるu相の出力電圧は、-Vdc/2からVdc/2に変化する。このときの処理開始タイミングの間隔Tfixにおけるu相の出力電圧の平均値Vave_uは、下式(8)によって求められる。
Vave_u={Tsw×(-Vdc/2)+(Tfix-Tsw)×Vdc/2}/Tfix (8)
8, when the switching element SW2 is switched from an on state to an on state of the switching element SW1, the u-phase output voltage of the inverter 3 changes from −Vdc/2 to Vdc/2. The average value Vave_u of the u-phase output voltage during the processing start timing interval Tfix at this time is calculated by the following formula (8).
Vave_u={Tsw×(-Vdc/2)+(Tfix-Tsw)×Vdc/2}/Tfix (8)

電圧算出部25は、u相の出力電圧の平均値Vave_uを、u相の推定出力電圧として出力する。 The voltage calculation unit 25 outputs the average value Vave_u of the u-phase output voltage as the estimated u-phase output voltage.

なお、前記第2パターンの場合には、処理開始タイミングの間隔Tfixにおいて、スイッチング素子のスイッチング状態を切り替える相は、インバータ3の三相のうち一つの相である。したがって、処理開始タイミングの間隔Tfixにおいて、上述のようにu相のスイッチング素子のスイッチング状態を切り替えた場合には、v相及びw相のスイッチング素子のスイッチング状態を切り替えることはない。よって、スイッチング状態が切り替わる相以外の相の推定出力電圧は、第1パターンと同様である。例えば、v相の推定出力電圧は、-Vdc/2であり、w相の推定出力電圧は、Vdc/2である。 In the case of the second pattern, the phase in which the switching state of the switching element is switched during the processing start timing interval Tfix is one of the three phases of the inverter 3. Therefore, when the switching state of the u-phase switching element is switched as described above during the processing start timing interval Tfix, the switching states of the v-phase and w-phase switching elements are not switched. Therefore, the estimated output voltages of phases other than the phase in which the switching state is switched are the same as in the first pattern. For example, the estimated output voltage of the v-phase is -Vdc/2, and the estimated output voltage of the w-phase is Vdc/2.

電圧算出部25は、前記第2パターンの場合で且つv相のスイッチング素子のスイッチング状態を切り替えた場合におけるv相の推定出力電圧、または、前記第2パターンの場合で且つw相のスイッチング素子のスイッチング状態を切り替えた場合におけるw相の推定出力電圧についても、それぞれ、上述のu相の推定出力電圧と同様に求めて出力することができる。 The voltage calculation unit 25 can also calculate and output the estimated output voltage of the v-phase when the switching state of the v-phase switching element is switched in the second pattern, or the estimated output voltage of the w-phase when the switching state of the w-phase switching element is switched in the second pattern, in the same manner as the estimated output voltage of the u-phase described above.

以上のように、推定出力電圧演算部23は、スイッチングタイミング推定部22から出力される切替タイミング時間Tswを用いて、インバータ3の推定出力電圧Vest_uvw_outを求めることができる。 As described above, the estimated output voltage calculation unit 23 can calculate the estimated output voltage Vest_uvw_out of the inverter 3 using the switching timing time Tsw output from the switching timing estimation unit 22.

位置推定部13は、推定出力電圧演算部23から出力された推定出力電圧Vest_uvw_out及び後述するアナログ信号取得部15によって取得されたモータ電流検出値Iuvw_adを用いて、モータ2の回転速度及び回転位置を推定する。すなわち、位置推定部13は、推定出力電圧Vest_uvw_out及びモータ電流検出値Iuvw_adを用いて、モータ2の推定速度ωest及び推定位置θestを求める。位置推定部13は、いわゆる位置推定オブザーバである。位置推定部13は、推定出力電圧Vest_uvw_out及びモータ電流検出値Iuvw_adを用いて、モータ2の推定速度ωest及び推定位置θestを推定可能な構成であれば、どのような構成を有していてもよい。 The position estimation unit 13 estimates the rotational speed and rotational position of the motor 2 using the estimated output voltage Vest_uvw_out output from the estimated output voltage calculation unit 23 and the motor current detection value Iuvw_ad acquired by the analog signal acquisition unit 15 described later. That is, the position estimation unit 13 obtains the estimated speed ωest and estimated position θest of the motor 2 using the estimated output voltage Vest_uvw_out and the motor current detection value Iuvw_ad. The position estimation unit 13 is a so-called position estimation observer. The position estimation unit 13 may have any configuration as long as it is capable of estimating the estimated speed ωest and estimated position θest of the motor 2 using the estimated output voltage Vest_uvw_out and the motor current detection value Iuvw_ad.

アナログ信号取得部15は、モータ2の電流を検出した結果を、モータ電流検出値Iuvw_adとして、位置推定部13に出力する。モータ電流検出値Iuvw_adは、u相のモータ電流検出値、v相のモータ電流検出値及びw相のモータ電流検出値を含む。 The analog signal acquisition unit 15 outputs the result of detecting the current of the motor 2 to the position estimation unit 13 as the motor current detection value Iuvw_ad. The motor current detection value Iuvw_ad includes the motor current detection value of the u phase, the motor current detection value of the v phase, and the motor current detection value of the w phase.

制御信号生成部14は、スイッチングタイミング推定部22から出力された切替タイミング時間Tswを用いて、インバータ3に入力するゲート信号を生成する。制御信号生成部14は、内部タイマ41と、ゲート信号切替部42とを有する。 The control signal generating unit 14 generates a gate signal to be input to the inverter 3 using the switching timing time Tsw output from the switching timing estimating unit 22. The control signal generating unit 14 has an internal timer 41 and a gate signal switching unit 42.

内部タイマ41は、スイッチングタイミング推定部22から出力された切替タイミング時間Tswでゲート信号切替部42に対する割り込み信号を発生するように、カウントを行う。すなわち、内部タイマ41は、切替タイミング時間Tswで、ゲート信号切替部42に対し、インバータ3のスイッチング素子SW1~SW6のスイッチング状態を切り替えるような割り込み信号を出力する。 The internal timer 41 counts to generate an interrupt signal to the gate signal switching unit 42 at the switching timing time Tsw output from the switching timing estimation unit 22. That is, the internal timer 41 outputs an interrupt signal to the gate signal switching unit 42 at the switching timing time Tsw to switch the switching state of the switching elements SW1 to SW6 of the inverter 3.

以上のようなモータ駆動制御装置1の構成により、モータ2の目標速度ωref、位置推定部13によって得られたモータ2の推定速度ωest及び推定位置θestを用いて、電圧位相指令θrefを得ることができる。 By configuring the motor drive control device 1 as described above, the voltage phase command θref can be obtained using the target speed ωref of the motor 2 and the estimated speed ωest and estimated position θest of the motor 2 obtained by the position estimation unit 13.

また、電圧位相指令θrefに基づいて、インバータ3のスイッチング素子SW1~SW6のスイッチング状態が切り替わるタイミングを推定することができ、インバータ3の推定出力電圧Vest_uvw_outが得られる。得られた推定出力電圧Vest_uvw_out及びモータ電流検出値Iuvw_adにより、位置推定部13は、モータ2の推定速度ωest及び推定位置θestを求めることができる。 In addition, based on the voltage phase command θref, the timing at which the switching states of the switching elements SW1 to SW6 of the inverter 3 change can be estimated, and the estimated output voltage Vest_uvw_out of the inverter 3 can be obtained. From the obtained estimated output voltage Vest_uvw_out and the motor current detection value Iuvw_ad, the position estimator 13 can determine the estimated speed ωest and estimated position θest of the motor 2.

よって、180度通電ワンパルス駆動を行うモータ駆動制御装置1において、電流制御系の演算を行うことなく、位置推定部13によって、モータ2の推定速度ωest及び推定位置θestを求めることができる。 Therefore, in the motor drive control device 1 that performs 180-degree energization single-pulse drive, the estimated speed ωest and estimated position θest of the motor 2 can be obtained by the position estimation unit 13 without performing calculations in the current control system.

本実施形態では、モータ駆動制御装置1は、複数のスイッチング素子SW1~SW6を有するインバータ3の駆動を制御することにより、インバータ3から電力供給されるモータ2の駆動を制御するモータ駆動制御装置である。このモータ駆動制御装置1は、電圧位相指令θrefに基づいて、インバータ3の出力電圧を推定する第1出力電圧推定部12と、第1出力電圧推定部12によって推定されたインバータ3の出力電圧に基づいて、モータ2の回転位置を推定する位置推定部13と、位置推定部13によって推定された前記回転位置を用いて、インバータ3に矩形波の電圧を出力させるゲート信号を生成する制御信号生成部14と、を備える。 In this embodiment, the motor drive control device 1 is a motor drive control device that controls the drive of the inverter 3 having multiple switching elements SW1 to SW6, thereby controlling the drive of the motor 2 supplied with power from the inverter 3. This motor drive control device 1 includes a first output voltage estimator 12 that estimates the output voltage of the inverter 3 based on a voltage phase command θref, a position estimator 13 that estimates the rotational position of the motor 2 based on the output voltage of the inverter 3 estimated by the first output voltage estimator 12, and a control signal generator 14 that uses the rotational position estimated by the position estimator 13 to generate a gate signal that causes the inverter 3 to output a square wave voltage.

上述の構成では、電圧位相指令θrefに基づいて、第1出力電圧推定部12によって、インバータ3の出力電圧を推定できる。よって、位置センサレス制御によってモータ2の駆動を制御するモータ駆動制御装置1において、インバータ3に矩形波の電圧を出力させる180度通電ワンパルス駆動を行う場合に、電流制御系の演算を行うことなく、位置推定部13に入力する出力電圧を推定することができる。 In the above configuration, the first output voltage estimator 12 can estimate the output voltage of the inverter 3 based on the voltage phase command θref. Therefore, in the motor drive control device 1 that controls the drive of the motor 2 by position sensorless control, when performing 180-degree current one-pulse drive that causes the inverter 3 to output a rectangular wave voltage, the output voltage to be input to the position estimator 13 can be estimated without performing calculations of the current control system.

したがって、第1出力電圧推定部12によって推定されたインバータ3の出力電圧を位置推定部13に入力することにより、電流制御系の演算を行わない180度通電ワンパルス駆動においても、モータ2の回転位置の推定を精度良く行うことができる。これにより、位置センサレス制御によってモータ2の駆動を制御するモータ駆動制御装置1において、180度通電ワンパルス駆動を行う場合でも、位置推定系の位置推定誤差を低減して安定した制御を行うことができる構成が得られる。 Therefore, by inputting the output voltage of the inverter 3 estimated by the first output voltage estimator 12 to the position estimator 13, the rotational position of the motor 2 can be estimated with high accuracy even in 180-degree current one-pulse drive that does not perform calculations of the current control system. As a result, in the motor drive control device 1 that controls the drive of the motor 2 by position sensorless control, a configuration is obtained that can reduce the position estimation error of the position estimation system and perform stable control even when 180-degree current one-pulse drive is performed.

第1出力電圧推定部12は、電圧位相指令θrefに基づいて、インバータ3における複数のスイッチング素子SW1~SW6のスイッチング状態の切替タイミングを推定するスイッチングタイミング推定部22と、スイッチングタイミング推定部22によって推定された前記切替タイミングに応じて、所定の演算周期ごとに、インバータ3の出力電圧を求める推定出力電圧演算部23と、を有する。本実施形態では、前記所定の演算周期は、処理開始タイミングの間隔Tfixである。なお、前記所定の演算周期は、処理開始タイミングの間隔Tfix以外の周期であってもよい。 The first output voltage estimation unit 12 has a switching timing estimation unit 22 that estimates the switching timing of the switching states of the multiple switching elements SW1 to SW6 in the inverter 3 based on the voltage phase command θref, and an estimated output voltage calculation unit 23 that calculates the output voltage of the inverter 3 for each predetermined calculation period according to the switching timing estimated by the switching timing estimation unit 22. In this embodiment, the predetermined calculation period is the interval Tfix of the processing start timing. Note that the predetermined calculation period may be a period other than the interval Tfix of the processing start timing.

これにより、電圧位相指令θrefに基づく、インバータ3における複数のスイッチング素子SW1~SW6のスイッチング状態の切替タイミングの推定結果に応じて、演算周期ごとに、インバータ3の出力電圧を求めることができる。よって、前記切替タイミングを考慮して、インバータ3の出力電圧を精度良く求めることができる。 As a result, the output voltage of the inverter 3 can be calculated for each calculation period according to the estimated switching timing of the switching states of the multiple switching elements SW1 to SW6 in the inverter 3, which is based on the voltage phase command θref. Therefore, the output voltage of the inverter 3 can be calculated with high accuracy, taking into account the switching timing.

したがって、位置センサレス制御によってモータ2の駆動を制御するモータ駆動制御装置1において、180度通電ワンパルス駆動を行う場合に、位置推定系の位置推定誤差をより確実に低減することができる。よって、180度通電ワンパルス駆動の制御をより安定して行うことができる。 Therefore, in the motor drive control device 1 that controls the drive of the motor 2 by position sensorless control, when 180-degree energization one-pulse drive is performed, the position estimation error of the position estimation system can be more reliably reduced. Therefore, the control of 180-degree energization one-pulse drive can be more stably performed.

本実施形態では、推定出力電圧演算部23は、前記切替タイミングから、次の演算周期及びその次の演算周期における複数のスイッチング素子SW1~SW6のスイッチング状態を推定するスイッチング状態推定部と、スイッチング状態推定部によって推定された複数のスイッチング素子SW1~SW6のスイッチング状態に応じて、インバータ3の出力電圧を算出する電圧算出部と、を有する。 In this embodiment, the estimated output voltage calculation unit 23 has a switching state estimation unit that estimates the switching states of the multiple switching elements SW1 to SW6 in the next calculation cycle and the calculation cycle after that from the switching timing, and a voltage calculation unit that calculates the output voltage of the inverter 3 according to the switching states of the multiple switching elements SW1 to SW6 estimated by the switching state estimation unit.

これにより、次の演算周期及びその次の演算周期におけるスイッチング素子SW1~SW6のスイッチング状態を推定し、その推定結果に応じてインバータ3の出力電圧を算出することができる。よって、次の演算周期及びその次の演算周期におけるスイッチング素子SW1~SW6のスイッチング状態を考慮して、インバータ3の出力電圧をより精度良く求めることができる。 This makes it possible to estimate the switching states of the switching elements SW1 to SW6 in the next calculation cycle and the calculation cycle after that, and calculate the output voltage of the inverter 3 according to the estimation results. Therefore, the output voltage of the inverter 3 can be determined more accurately by taking into account the switching states of the switching elements SW1 to SW6 in the next calculation cycle and the calculation cycle after that.

したがって、位置センサレス制御によってモータ2の駆動を制御するモータ駆動制御装置1において、180度通電ワンパルス駆動を行う場合に、位置推定系の位置推定誤差をより確実に低減することができる。よって、180度通電ワンパルス駆動の制御をより安定して行うことができる。 Therefore, in the motor drive control device 1 that controls the drive of the motor 2 by position sensorless control, when 180-degree energization one-pulse drive is performed, the position estimation error of the position estimation system can be more reliably reduced. Therefore, the control of 180-degree energization one-pulse drive can be more stably performed.

[実施形態2]
図9は、本発明の実施形態2に係るモータ駆動制御装置100の概略構成を示すブロック図である。モータ駆動制御装置100は、PWM駆動の場合と180度通電ワンパルス駆動の場合とによって、位置推定部13に入力する入力電圧Vuvw_outを切り替える点で、実施形態1の構成とは異なる。よって、以下では、実施形態1と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略し、実施形態1と異なる部分についてのみ説明する。
[Embodiment 2]
9 is a block diagram showing a schematic configuration of a motor drive control device 100 according to a second embodiment of the present invention. The motor drive control device 100 differs from the configuration of the first embodiment in that the input voltage Vuvw_out input to the position estimation unit 13 is switched between PWM drive and 180-degree energization one-pulse drive. Therefore, in the following, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted, and only the parts that differ from the first embodiment are described.

図9に示すように、モータ駆動制御装置100は、PWM駆動用速度制御演算部101と、ワンパルス駆動用速度制御演算部102と、第1出力電圧推定部12と、電流制御演算部111(第2出力電圧推定部)と、入力電圧セレクタ112と、位置推定部13と、制御信号生成部121と、アナログ信号取得部115とを有する。なお、特に図示しないが、モータ駆動制御装置100も、実施形態1のモータ駆動制御装置1と同様、PWM駆動に用いられるキャリア周波数に同期した制御周期毎に、演算を行っている。 As shown in FIG. 9, the motor drive control device 100 has a PWM drive speed control calculation unit 101, a one-pulse drive speed control calculation unit 102, a first output voltage estimator 12, a current control calculation unit 111 (second output voltage estimator), an input voltage selector 112, a position estimator 13, a control signal generator 121, and an analog signal acquisition unit 115. Although not shown, the motor drive control device 100 also performs calculations for each control period synchronized with the carrier frequency used for PWM drive, similar to the motor drive control device 1 of embodiment 1.

PWM駆動用速度制御演算部101は、目標速度ωref及び位置推定部13によって推定された推定速度ωestから、電流指令Idq_refを生成する。具体的には、PWM駆動用速度制御演算部101は、目標速度ωrefに対する推定速度ωestの差分に基づいて、電流指令Idq_refを生成する。電流指令Idq_refは、d軸の電流指令及びq軸の電流指令を含む。PWM駆動用速度制御演算部101は、従来の構成と同様であるため、詳しい説明を省略する。 The PWM drive speed control calculation unit 101 generates a current command Idq_ref from the target speed ωref and the estimated speed ωest estimated by the position estimation unit 13. Specifically, the PWM drive speed control calculation unit 101 generates a current command Idq_ref based on the difference between the target speed ωref and the estimated speed ωest. The current command Idq_ref includes a d-axis current command and a q-axis current command. The PWM drive speed control calculation unit 101 has the same configuration as the conventional one, so a detailed description will be omitted.

ワンパルス駆動用速度制御演算部102は、実施形態1の速度制御演算部11と同様の構成を有する。よって、ワンパルス駆動用速度制御演算部102は、目標速度ωrefに対する推定速度ωestの差分に基づいて、進角量を算出する。ワンパルス駆動用速度制御演算部102の詳しい構成については、説明を省略する。 The one-pulse drive speed control calculation unit 102 has a configuration similar to that of the speed control calculation unit 11 of the first embodiment. Therefore, the one-pulse drive speed control calculation unit 102 calculates the advance angle amount based on the difference between the target speed ωref and the estimated speed ωest. A detailed description of the configuration of the one-pulse drive speed control calculation unit 102 is omitted.

電流制御演算部111は、PWM駆動用速度制御演算部101から出力された電流指令Idq_ref及びアナログ信号取得部115によって取得されたモータ電流検出値Idq_adを用いて、PWM駆動時のインバータ3の出力電圧を推定する。詳しくは、電流制御演算部111は、電流指令Idq_refに対するモータ電流検出値Idq_adの差分に基づいて、PWM駆動時のインバータ3の推定出力電圧Vest_pwm_out(出力電圧)を求める。推定出力電圧Vest_pwm_outは、u相の推定出力電圧、v相の推定出力電圧及びw相の推定出力電圧を含む。この電流制御演算部111の構成も、従来の構成と同様であるため、詳しい説明を省略する。 The current control calculation unit 111 estimates the output voltage of the inverter 3 during PWM driving using the current command Idq_ref output from the PWM driving speed control calculation unit 101 and the motor current detection value Idq_ad acquired by the analog signal acquisition unit 115. In detail, the current control calculation unit 111 determines the estimated output voltage Vest_pwm_out (output voltage) of the inverter 3 during PWM driving based on the difference between the current command Idq_ref and the motor current detection value Idq_ad. The estimated output voltage Vest_pwm_out includes the estimated output voltage of the u phase, the estimated output voltage of the v phase, and the estimated output voltage of the w phase. The configuration of this current control calculation unit 111 is similar to the conventional configuration, so a detailed description will be omitted.

入力電圧セレクタ112は、インバータ3の駆動方式に応じて、第1出力電圧推定部12から出力された推定出力電圧Vest_uvw_out及び電流制御演算部111から出力された推定出力電圧Vest_pwm_outのうち一方を選択して出力する。すなわち、入力電圧セレクタ112は、インバータ3が180度通電ワンパルス駆動している場合には、第1出力電圧推定部12から出力された推定出力電圧Vest_uvw_outを、位置推定部13の入力電圧Vuvw_outとして、位置推定部13に対して出力し、インバータ3がPWM駆動している場合には、電流制御演算部111から出力された推定出力電圧Vest_pwm_outを、位置推定部13に対して出力する。 The input voltage selector 112 selects and outputs one of the estimated output voltage Vest_uvw_out output from the first output voltage estimator 12 and the estimated output voltage Vest_pwm_out output from the current control calculator 111 according to the drive method of the inverter 3. That is, when the inverter 3 is driven with 180-degree current one-pulse drive, the input voltage selector 112 outputs the estimated output voltage Vest_uvw_out output from the first output voltage estimator 12 to the position estimator 13 as the input voltage Vuvw_out of the position estimator 13, and when the inverter 3 is driven by PWM drive, the input voltage selector 112 outputs the estimated output voltage Vest_pwm_out output from the current control calculator 111 to the position estimator 13.

入力電圧セレクタ112には、図示しないコントローラから選択指令信号が入力される。具体的には、インバータ3がPWM駆動している場合には、例えば、前記コントローラから入力電圧セレクタ112に対して前記選択指令信号としてゼロが入力され、インバータ3が180度通電ワンパルス駆動している場合には、例えば、前記コントローラから入力電圧セレクタ112に対して前記選択指令信号として1が入力される。前記選択指令信号は、ゼロ及び1以外の信号であってもよい。 A selection command signal is input to the input voltage selector 112 from a controller (not shown). Specifically, when the inverter 3 is PWM driven, for example, the controller inputs zero as the selection command signal to the input voltage selector 112, and when the inverter 3 is 180-degree current single-pulse driven, for example, the controller inputs one as the selection command signal to the input voltage selector 112. The selection command signal may be a signal other than zero or one.

位置推定部13は、入力電圧セレクタ112から出力された推定出力電圧及びアナログ信号取得部115から出力されたモータ電流検出値Idq_adを用いて、モータ2の推定速度ωest及び推定位置θestを求める。アナログ信号取得部115は、モータの三相の出力電流Iuvwを、d軸のモータ電流検出値及びq軸のモータ電流検出値を含むモータ電流検出値Idq_adに変換する。 The position estimation unit 13 uses the estimated output voltage output from the input voltage selector 112 and the motor current detection value Idq_ad output from the analog signal acquisition unit 115 to determine the estimated speed ωest and estimated position θest of the motor 2. The analog signal acquisition unit 115 converts the three-phase output current Iuvw of the motor into a motor current detection value Idq_ad that includes the d-axis motor current detection value and the q-axis motor current detection value.

制御信号生成部121は、PWM駆動用のゲート信号及び180度通電ワンパルス駆動用のゲート信号を生成して、インバータ3の駆動方式に応じて、インバータ3に対して前記ゲート信号を出力する。制御信号生成部121は、PWM駆動する場合には、電流制御演算部111によって生成された推定出力電圧Vest_pwm_outを用いて生成されたゲート信号を、インバータ3に出力し、180度通電ワンパルス駆動する場合には、スイッチングタイミング推定部22によって生成された切替タイミング時間Tswを用いて生成されたゲート信号を、インバータ3に出力する。 The control signal generating unit 121 generates a gate signal for PWM driving and a gate signal for 180-degree energization one-pulse driving, and outputs the gate signal to the inverter 3 according to the driving method of the inverter 3. When performing PWM driving, the control signal generating unit 121 outputs a gate signal generated using the estimated output voltage Vest_pwm_out generated by the current control calculation unit 111 to the inverter 3, and when performing 180-degree energization one-pulse driving, the control signal generating unit 121 outputs a gate signal generated using the switching timing time Tsw generated by the switching timing estimating unit 22 to the inverter 3.

詳しくは、制御信号生成部121は、PWMモジュール122と、内部タイマ41と、ゲート信号切替部42と、ゲート信号セレクタ123とを有する。 In detail, the control signal generating unit 121 has a PWM module 122, an internal timer 41, a gate signal switching unit 42, and a gate signal selector 123.

PWMモジュール122は、電流制御演算部111から出力された推定出力電圧Vest_pwm_outを用いて、PWM信号であるゲート信号を生成する。具体的には、PWMモジュール122は、キャリア周波数と推定出力電圧Vest_pwm_outとを比較し、その比較結果に基づいて、インバータ3の複数のスイッチング素子SW1~SW6を駆動させるゲート信号を生成して出力する。PWMモジュール122は、PWM信号を生成するPWM信号生成部である。PWMモジュール122の構成は、従来の構成と同様である。 The PWM module 122 generates a gate signal, which is a PWM signal, using the estimated output voltage Vest_pwm_out output from the current control calculation unit 111. Specifically, the PWM module 122 compares the carrier frequency with the estimated output voltage Vest_pwm_out, and generates and outputs a gate signal that drives the multiple switching elements SW1 to SW6 of the inverter 3 based on the comparison result. The PWM module 122 is a PWM signal generation unit that generates a PWM signal. The configuration of the PWM module 122 is the same as the conventional configuration.

ゲート信号セレクタ123は、インバータ3の駆動方式に応じて、PWMモジュール122から出力されるゲート信号及びゲート信号切替部42から出力されるゲート信号のうち、一方を選択して、インバータ3に出力する。具体的には、ゲート信号セレクタ123は、インバータ3をPWM駆動する場合には、PWMモジュール122から出力されるゲート信号を、インバータ3に出力し、インバータ3を180度通電ワンパルス駆動する場合には、ゲート信号切替部42から出力されるゲート信号を、インバータ3に出力する。 The gate signal selector 123 selects one of the gate signals output from the PWM module 122 and the gate signal switching unit 42 according to the drive method of the inverter 3, and outputs it to the inverter 3. Specifically, when the inverter 3 is PWM driven, the gate signal selector 123 outputs the gate signal output from the PWM module 122 to the inverter 3, and when the inverter 3 is 180-degree current single-pulse driven, the gate signal selector 123 outputs the gate signal output from the gate signal switching unit 42 to the inverter 3.

ゲート信号セレクタ123には、図示しないコントローラから選択指令信号が入力される。具体的には、インバータ3がPWM駆動している場合には、前記コントローラからゲート信号セレクタ123に対して前記選択指令信号としてゼロが入力され、インバータ3が180度通電ワンパルス駆動している場合には、前記コントローラからゲート信号セレクタ123に対して前記選択指令信号として1が入力される。前記選択指令信号は、ゼロ及び1以外の信号であってもよい。 A selection command signal is input to the gate signal selector 123 from a controller (not shown). Specifically, when the inverter 3 is PWM driven, zero is input from the controller to the gate signal selector 123 as the selection command signal, and when the inverter 3 is 180-degree current one-pulse driven, one is input from the controller to the gate signal selector 123 as the selection command signal. The selection command signal may be a signal other than zero or one.

以上より、本実施形態のモータ駆動制御装置100は、電流指令Idq_refに基づいて、インバータ3の出力電圧を推定する電流制御演算部111と、電流制御演算部111によって推定された前記出力電圧を用いて、インバータ3における複数のスイッチング素子SW1~SW6を駆動させるためのPWM信号を生成するPWMモジュール122と、インバータ3に対して矩形波の電圧を出力させる駆動制御を行う場合には、第1出力電圧推定部12によって推定された前記出力電圧を位置推定部13に入力する一方、インバータ3に対して前記PWM信号による駆動制御を行う場合には、電流制御演算部111によって推定された前記出力電圧を位置推定部13に入力する入力電圧セレクタ112と、をさらに備える。 As described above, the motor drive control device 100 of this embodiment further includes a current control calculation unit 111 that estimates the output voltage of the inverter 3 based on the current command Idq_ref, a PWM module 122 that generates a PWM signal for driving a plurality of switching elements SW1 to SW6 in the inverter 3 using the output voltage estimated by the current control calculation unit 111, and an input voltage selector 112 that inputs the output voltage estimated by the first output voltage estimator 12 to the position estimator 13 when performing drive control to output a rectangular wave voltage to the inverter 3, and inputs the output voltage estimated by the current control calculation unit 111 to the position estimator 13 when performing drive control using the PWM signal for the inverter 3.

これにより、インバータ3の駆動がPWM駆動であるか180度通電ワンパルス駆動であるかに応じて、入力電圧セレクタ112によって、位置推定部13に入力する出力電圧を切り替えることができる。すなわち、インバータ3の駆動がPWM駆動の場合には、電流指令に基づいてインバータ3の出力電圧を推定する一方、インバータ3の駆動が180度通電ワンパルス駆動の場合には、電圧位相指令に基づいてインバータ3の出力電圧を推定する。 This allows the input voltage selector 112 to switch the output voltage input to the position estimation unit 13 depending on whether the inverter 3 is driven by PWM drive or 180-degree current single-pulse drive. In other words, when the inverter 3 is driven by PWM drive, the output voltage of the inverter 3 is estimated based on the current command, whereas when the inverter 3 is driven by 180-degree current single-pulse drive, the output voltage of the inverter 3 is estimated based on the voltage phase command.

このように、インバータ3の駆動方式に応じて推定された出力電圧を、インバータ3の駆動方式に応じて入力電圧セレクタ112によって選択し、位置推定部13に入力することにより、インバータ3の駆動が180度通電ワンパルス駆動の場合だけでなく、PWM駆動の場合でも、位置推定系の位置推定誤差を低減することができる。したがって、PWM駆動及び180度通電ワンパルス駆動の制御を安定して行うことができる。 In this way, the output voltage estimated according to the drive method of the inverter 3 is selected by the input voltage selector 112 according to the drive method of the inverter 3 and input to the position estimation unit 13, so that the position estimation error of the position estimation system can be reduced not only when the inverter 3 is driven by 180-degree current one-pulse drive, but also when it is driven by PWM drive. Therefore, it is possible to stably control PWM drive and 180-degree current one-pulse drive.

しかも、上述のように、インバータ3の駆動を180度通電ワンパルス駆動とPWM駆動とに切り替えられるようにすることで、インバータ3を、より効率の良い駆動方式で駆動することができる。したがって、モータ2をより効率良く駆動させることができる。 Moreover, as described above, by making it possible to switch the drive of the inverter 3 between 180-degree energization one-pulse drive and PWM drive, the inverter 3 can be driven with a more efficient drive method. Therefore, the motor 2 can be driven more efficiently.

(その他の実施形態)
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
Other Embodiments
Although the embodiment of the present invention has been described above, the above-mentioned embodiment is merely an example for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and it is possible to carry out the above-mentioned embodiment by appropriately modifying it within the scope of the gist of the present invention.

前記各実施形態では、モータ駆動制御装置1,100は、PWM駆動に用いられるキャリア周波数に同期した制御周期毎に、演算を行っている。しかしながら、モータ駆動制御装置は、キャリア周波数以外の周期で演算を行ってもよい。 In each of the above embodiments, the motor drive control device 1, 100 performs calculations for each control period synchronized with the carrier frequency used for PWM drive. However, the motor drive control device may perform calculations at a period other than the carrier frequency.

前記各実施形態では、制御信号生成部14,121は、内部タイマ41から、ゲート信号切替部42に対して割り込み信号を出力することにより、インバータ3のスイッチング素子SW1~SW6のスイッチング状態を切り替えるゲート信号を生成する。しかしながら、制御信号生成部は、180度通電ワンパルス駆動を実現するゲート信号を生成可能な構成であれば、他の構成を有していてもよい。 In each of the above embodiments, the control signal generating unit 14, 121 generates a gate signal that switches the switching state of the switching elements SW1 to SW6 of the inverter 3 by outputting an interrupt signal from the internal timer 41 to the gate signal switching unit 42. However, the control signal generating unit may have a different configuration as long as it is capable of generating a gate signal that realizes 180-degree energization one-pulse drive.

前記各実施形態では、3相交流モータ2の駆動を制御するモータ駆動制御装置1の構成について説明したが、この限りではなく、3相以外の複数相の交流モータの駆動を制御する制御装置に適用してもよい。すなわち、モータ2は、同期電動機であれば、どのような構成を有していてもよい。 In each of the above embodiments, the configuration of the motor drive control device 1 that controls the drive of the three-phase AC motor 2 has been described, but this is not limited thereto, and the present invention may be applied to a control device that controls the drive of an AC motor having multiple phases other than three phases. In other words, the motor 2 may have any configuration as long as it is a synchronous motor.

前記実施形態2では、モータ駆動制御装置100は、入力電圧セレクタ112と、ゲート信号セレクタ123とを有する。しかしながら、モータ駆動制御装置は、PWM駆動時には、PWM駆動制御部から、インバータに対してゲート信号を出力するとともに位置推定部に対して推定出力電圧を出力し、180度通電ワンパルス駆動時には、ワンパルス駆動制御部から、インバータに対してゲート信号を出力するとともに位置推定部に対して推定出力電圧を出力してもよい。 In the second embodiment, the motor drive control device 100 has an input voltage selector 112 and a gate signal selector 123. However, the motor drive control device may output a gate signal to the inverter from the PWM drive control unit and output an estimated output voltage to the position estimation unit during PWM drive, and may output a gate signal to the inverter from the one-pulse drive control unit and output an estimated output voltage to the position estimation unit during 180-degree energization one-pulse drive.

図10は、PWM駆動制御部201及びワンパルス駆動制御部202を有するモータ駆動制御装置200の概略構成の一例を示す制御ブロック図である。以下の説明において、実施形態1、2と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。 Figure 10 is a control block diagram showing an example of the schematic configuration of a motor drive control device 200 having a PWM drive control unit 201 and a one-pulse drive control unit 202. In the following description, the same components as those in the first and second embodiments are given the same reference numerals and will not be described.

図10に示すように、PWM駆動制御部201は、PWM駆動用速度制御演算部101と、電流制御演算部111と、PWMモジュール122とを有する。ワンパルス駆動制御部202は、ワンパルス駆動用速度制御演算部102と、第1出力電圧推定部12と、制御信号生成部14とを有する。 As shown in FIG. 10, the PWM drive control unit 201 has a PWM drive speed control calculation unit 101, a current control calculation unit 111, and a PWM module 122. The one-pulse drive control unit 202 has a one-pulse drive speed control calculation unit 102, a first output voltage estimation unit 12, and a control signal generation unit 14.

PWM駆動制御部201は、インバータ3をPWM駆動する場合には、PWMモジュール122からインバータ3に対してゲート信号を出力するとともに、電流制御演算部111から位置推定部13に対して推定出力電圧Vest_pwm_outを出力する。このとき、ワンパルス駆動制御部202は、インバータ3及び位置推定部13に対して信号出力しない。 When the PWM drive control unit 201 drives the inverter 3 with PWM, it outputs a gate signal from the PWM module 122 to the inverter 3, and outputs the estimated output voltage Vest_pwm_out from the current control calculation unit 111 to the position estimation unit 13. At this time, the one-pulse drive control unit 202 does not output a signal to the inverter 3 and the position estimation unit 13.

ワンパルス駆動制御部202は、インバータ3を180度通電ワンパルス駆動する場合には、ゲート信号切替部42からインバータ3に対してゲート信号を出力するとともに、第1出力電圧推定部12から位置推定部13に対して推定出力電圧Vest_uvw_outを出力する。このとき、PWM駆動制御部201は、インバータ3及び位置推定部13に対して信号出力しない。 When the one-pulse drive control unit 202 drives the inverter 3 with 180-degree current one-pulse drive, the gate signal switching unit 42 outputs a gate signal to the inverter 3, and the first output voltage estimator 12 outputs the estimated output voltage Vest_uvw_out to the position estimator 13. At this time, the PWM drive control unit 201 does not output a signal to the inverter 3 and the position estimator 13.

以上のように、位置推定部13には、インバータ3に対して矩形波の電圧を出力させる駆動制御を行う場合に、第1出力電圧推定部12によって推定された推定出力電圧Vest_uvw_out(出力電圧)が入力される一方、インバータ3に対してPWM信号による駆動制御を行う場合に、電流制御演算部111によって推定された推定出力電圧Vest_pwm_out(出力電圧)が入力される。 As described above, when drive control is performed to output a rectangular wave voltage to the inverter 3, the estimated output voltage Vest_uvw_out (output voltage) estimated by the first output voltage estimator 12 is input to the position estimator 13, while when drive control is performed to the inverter 3 using a PWM signal, the estimated output voltage Vest_pwm_out (output voltage) estimated by the current control calculator 111 is input.

これにより、インバータ3の駆動がPWM駆動であるか180度通電ワンパルス駆動であるかに応じて、位置推定部13に入力される推定出力電圧を切り替えることができる。すなわち、モータ駆動制御装置200は、インバータ3の駆動がPWM駆動の場合には、電流指令に基づいてインバータ3の出力電圧を推定する一方、インバータ3の駆動が180度通電ワンパルス駆動の場合には、電圧位相指令に基づいてインバータ3の出力電圧を推定する。 This makes it possible to switch the estimated output voltage input to the position estimation unit 13 depending on whether the inverter 3 is driven by PWM drive or 180-degree current single-pulse drive. That is, when the inverter 3 is driven by PWM drive, the motor drive control device 200 estimates the output voltage of the inverter 3 based on a current command, whereas when the inverter 3 is driven by 180-degree current single-pulse drive, the motor drive control device 200 estimates the output voltage of the inverter 3 based on a voltage phase command.

このように、インバータ3の駆動方式に応じて推定された出力電圧を、インバータ3の駆動方式に応じて位置推定部13に入力することにより、インバータ3の駆動が180度通電ワンパルス駆動の場合だけでなく、PWM駆動の場合でも、位置推定系の位置推定誤差を低減することができる。したがって、PWM駆動及び180度通電ワンパルス駆動の制御を安定して行うことができる。 In this way, by inputting the output voltage estimated according to the drive method of the inverter 3 to the position estimation unit 13 according to the drive method of the inverter 3, it is possible to reduce the position estimation error of the position estimation system not only when the inverter 3 is driven by 180-degree current one-pulse drive, but also when it is driven by PWM drive. Therefore, it is possible to stably control PWM drive and 180-degree current one-pulse drive.

しかも、上述のように、インバータ3の駆動を180度通電ワンパルス駆動とPWM駆動とに切り替えられるようにすることで、インバータ3を、より効率の良い駆動方式で駆動することができる。したがって、モータ2をより効率良く駆動させることができる。 Moreover, as described above, by making it possible to switch the drive of the inverter 3 between 180-degree energization one-pulse drive and PWM drive, the inverter 3 can be driven with a more efficient drive method. Therefore, the motor 2 can be driven more efficiently.

本発明は、複数のスイッチング素子を有するスイッチング回路の駆動を制御することにより、前記スイッチング回路から電力供給されるモータの駆動を制御するモータ駆動制御装置に利用可能である。 The present invention can be used in a motor drive control device that controls the drive of a switching circuit having multiple switching elements, thereby controlling the drive of a motor supplied with power from the switching circuit.

1、100、200 モータ駆動制御装置
2 モータ
3 インバータ(スイッチング回路)
11 速度制御演算部
12 第1出力電圧推定部
13 位置推定部
14、121 制御信号生成部
15、115 アナログ信号取得部
21 加算器
22 スイッチングタイミング推定部
23 推定出力電圧演算部
24 スイッチング状態推定部
25 電圧算出部
41 内部タイマ
42 ゲート信号切替部
101 PWM駆動用速度制御演算部
102 ワンパルス駆動用速度制御演算部
111 電流制御演算部(第2出力電圧推定部)
112 入力電圧セレクタ
122 PWMモジュール(PWM信号生成部)
123 ゲート信号セレクタ
201 PWM駆動制御部
202 ワンパルス駆動制御部
SW1~SW6 スイッチング素子
1, 100, 200 Motor drive control device 2 Motor 3 Inverter (switching circuit)
11 Speed control calculation unit 12 First output voltage estimation unit 13 Position estimation unit 14, 121 Control signal generation unit 15, 115 Analog signal acquisition unit 21 Adder 22 Switching timing estimation unit 23 Estimated output voltage calculation unit 24 Switching state estimation unit 25 Voltage calculation unit 41 Internal timer 42 Gate signal switching unit 101 Speed control calculation unit for PWM drive 102 Speed control calculation unit for one-pulse drive 111 Current control calculation unit (second output voltage estimation unit)
112 Input voltage selector 122 PWM module (PWM signal generator)
123 Gate signal selector 201 PWM drive control unit 202 One-pulse drive control unit SW1 to SW6 Switching elements

Claims (4)

複数のスイッチング素子を有するスイッチング回路の駆動を制御することにより、前記スイッチング回路から電力供給されるモータの駆動を制御するモータ駆動制御装置であって、
電圧位相指令に基づいて、前記スイッチング回路の出力電圧を推定する第1出力電圧推定部と、
前記第1出力電圧推定部によって推定された前記スイッチング回路の出力電圧に基づいて、前記モータの回転位置を推定する位置推定部と、
前記位置推定部によって推定された前記回転位置を用いて、前記スイッチング回路に矩形波の電圧を出力させる制御信号を生成する制御信号生成部と、
を備える、
モータ駆動制御装置。
1. A motor drive control device that controls driving of a motor supplied with power from a switching circuit by controlling driving of the switching circuit, the motor drive control device comprising:
a first output voltage estimator that estimates an output voltage of the switching circuit based on a voltage phase command;
a position estimator that estimates a rotational position of the motor based on the output voltage of the switching circuit estimated by the first output voltage estimator;
a control signal generating unit that generates a control signal for causing the switching circuit to output a square wave voltage, using the rotational position estimated by the position estimating unit;
Equipped with
Motor drive control device.
請求項1に記載のモータ駆動制御装置において、
前記第1出力電圧推定部は、
前記電圧位相指令に基づいて、前記スイッチング回路における前記複数のスイッチング素子のスイッチング状態の切替タイミングを推定するスイッチングタイミング推定部と、
前記スイッチングタイミング推定部によって推定された前記切替タイミングに応じて、所定の演算周期ごとに、前記スイッチング回路の出力電圧を推定する推定出力電圧演算部と、
を有する、
モータ駆動制御装置。
2. The motor drive control device according to claim 1,
The first output voltage estimator is
a switching timing estimation unit that estimates switching timings of the switching states of the plurality of switching elements in the switching circuit based on the voltage phase command;
an estimated output voltage calculation unit that estimates an output voltage of the switching circuit for each predetermined calculation period in accordance with the switching timing estimated by the switching timing estimation unit;
having
Motor drive control device.
請求項2に記載のモータ駆動制御装置において、
前記推定出力電圧演算部は、
前記切替タイミングから、次の演算周期及びその次の演算周期における前記複数のスイッチング素子のスイッチング状態を推定するスイッチング状態推定部と、
前記スイッチング状態推定部によって推定された前記複数のスイッチング素子のスイッチング状態に応じて、前記スイッチング回路の出力電圧を算出する電圧算出部と、
を有する、
モータ駆動制御装置。
3. The motor drive control device according to claim 2,
The estimated output voltage calculation unit
a switching state estimation unit that estimates switching states of the plurality of switching elements in a next calculation cycle and the calculation cycle after that from the switching timing;
a voltage calculation unit that calculates an output voltage of the switching circuit in accordance with the switching states of the plurality of switching elements estimated by the switching state estimation unit;
having
Motor drive control device.
請求項1から3のいずれか一つに記載のモータ駆動制御装置において、
電流指令に基づいて、前記スイッチング回路の出力電圧を推定する第2出力電圧推定部と、
前記第2出力電圧推定部によって推定された前記出力電圧を用いて、前記スイッチング回路における前記複数のスイッチング素子を駆動させるためのPWM信号を生成するPWM信号生成部と、
をさらに備え、
前記位置推定部には、前記スイッチング回路に対して矩形波の電圧を出力させる駆動制御を行う場合に、前記第1出力電圧推定部によって推定された前記出力電圧が入力される一方、前記スイッチング回路に対して前記PWM信号による駆動制御を行う場合に、前記第2出力電圧推定部によって推定された前記出力電圧が入力される、
モータ駆動制御装置。
4. The motor drive control device according to claim 1,
a second output voltage estimator that estimates an output voltage of the switching circuit based on a current command;
a PWM signal generating unit that generates a PWM signal for driving the plurality of switching elements in the switching circuit by using the output voltage estimated by the second output voltage estimating unit;
Further equipped with
The output voltage estimated by the first output voltage estimator is input to the position estimator when drive control is performed to output a rectangular wave voltage to the switching circuit, while the output voltage estimated by the second output voltage estimator is input to the position estimator when drive control is performed by the PWM signal to the switching circuit.
Motor drive control device.
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