JP2000116176A - 3相交流モータの制御装置 - Google Patents
3相交流モータの制御装置Info
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Abstract
ることにある。 【解決手段】 3相交流モータの各相にそれぞれ設けら
れた電流センサによる測定値に基づいたモータ制御電流
により当該3相交流モータの回転制御を行う制御装置に
おいて、一の相の電流値を、他の二相における電流セン
サによる測定値から推定する第1の推定手段201と、一
の相の電流値を、モータに供給される電流の位相角およ
び他の二相における電流センサによる測定値から推定す
る第2の推定手段202と、電流センサによる測定値と第
1および第2の推定手段で推定した電流値とに基づい
て、各相における電流センサの故障の有無を判別し、い
づれか1つの電流センサが故障しているときには、故障
している電流センサが設けられている相について推定し
た電流値をモータ制御電流の算出に用いる故障診断手段
203とを備える。
Description
各相にそれぞれ設けられた電流センサによる測定値に基
づいたモータ制御電流により3相交流モータの回転制御
を行う3相交流モータの制御装置に係わり、特に、電流
センサの故障に対する耐久性を向上させる技術に関す
る。
センサの故障の有無は、各相(U相、V相、W相)の電
流センサからの電流信号(Iu,Iv,Iw)が(関係式)Iu +
Iv +Iw = 0 を満たしているか否かで判断され、この関
係式が満たされていない場合は少なくともいづれか1つ
の電流センサに故障があるものと判定されていた。そし
て、電流センサの故障があるものと判定された場合に
は、故障した電流センサの数に関係なく、直ちに3相交
流モータの制御が中断され、モータへの印加電圧を0に
することによりモータの動作を停止していた。
ンサの故障のみで常にモータの動作を停止することは、
実使用上好ましくない。特に、環境問題を考慮して開発
が進められている電気自動車については、その駆動源と
して3相交流モータの使用が期待されており、この問題
に対する対応策が切望されている。
のであり、その目的は、電流センサの故障に対する耐久
性の向上に寄与しうる3相交流モータの制御装置を提供
することにある。
に、発明者は、3つの電流センサのいづれか2つの測定
値が正しければ3相交流モータの制御が可能であること
に着目した。
タの各相にそれぞれ設けられた電流センサによる測定値
に基づいたモータ制御電流により当該3相交流モータの
回転制御を行う制御方法において、一の相の電流値を、
他の二相における電流センサによる測定値から推定する
第1の推定手段と、一の相の電流値を、モータに供給さ
れる電流の位相角および他の二相における電流センサに
よる測定値から推定する第2の推定手段と、電流センサ
による測定値と第1および第2の推定手段で推定した電
流値とに基づいて、各相における電流センサの故障の有
無を判別し、いづれか一つの電流センサが故障している
ときには、故障している電流センサが設けられている相
について推定した電流値をモータ制御電流として出力す
る故障診断手段とを備えることを要旨とする。
である限りは、常に、正しいモータ制御電流により制御
を続行することができる。
載の故障診断手段は、電流センサの故障の有無の判別の
結果、2以上の電流センサが故障していると判断した場
合、モータを停止させることを要旨とする。
以上になって始めてモータが停止するので、電流センサ
の故障の影響を直ちに受けることがなくなる。
ンサの故障が一つ以下である限りはモータの制御が停止
されないので、電流センサの故障に対して耐久性の向上
を実現することができる。
図1乃至図6を用いて説明する。
3相交流モータの制御装置の構成を示すブロック図であ
る。
圧指示値(Vg*,Vd*)を算出するPI制御部100と、P
I制御部100からの電圧指示値(Vg*,Vd*)を3相電圧
(Vu*,Vv*,Vw*)に変換する座標変換部110と、座標変
換部110からの3相電圧(Vu*,Vv*,Vw*)をPWM信号
(Vu**,Vv**,Vw**)に変換するPWM変換部120と、P
WM変換部120からのPWM信号(Vu**,Vv**,Vw**)を
逆変換するPWMインバータ部140と、PWMインバ
ータ120からの逆変換信号(Vu,Vv,Vw)により動作する
3相交流モータ160と、モータ160の回転子の位置
および回転数を計測する位置/回転数センサ170と、
電気角(θ)を求めるための位置計測部180と、後記
故障検出部200からのモータ制御電流(Iu',Iv',Iw')
を2相電流(Ig,Id)に変換し、PI制御部100に出力
するための3相/d,q軸変換部190と、3相交流モ
ータ160の各相の電流を測定するためのU相電流セン
サ150、V相電流センサ151、W相電流センサ15
2と、各相の電流センサの故障を検出し、モータ制御電
流(Iu',Iv',Iw')を3相/d,q軸変換部190に出力す
る故障検出部200と、故障検出部200からの指示に
よりモータの動作を停止するためのモータ停止部130
から構成され、故障検出部200は、第1推定値算出部
201と、第2推定値算出部202と、故障診断部20
3を備える。
流モータの制御装置における、基本的な電流センサの故
障診断の流れについて図2のフローチャートを用いて説
明する。
51、152により各相(u,v,w)の電流(Iu,Iv,Iw)
を測定する(ステップS201)。 2)次に、各相の第1電流推定値(Iu(1),Iv(1),Iw
(1))を第1の推定方法(第1推定値算出部201)に
より算出する(ステップS202)。 3)次に、各相の第2電流推定値(Iu(2),Iv(2),Iw
(2))を第2の推定方法(第2推定値算出部202)に
より算出する(ステップS203)。 4)故障診断部203により、ステップS201,S2
02,S203で得られた電流値から多数決で故障部位
を推定する(ステップS204)。 5)故障部位数(N)が1つ以下であるときには、所定
の方法で得られたモータ制御電流を出力し、モータ制御
動作を続行する(ステップS206)。 6)故障部位数(N)が2つ以上であるときには、モー
タ停止部130にモータ停止信号を送信し、モータ16
0を停止する(ステップS207)。
御方法は、各相の電流を測定値および2つの手法で推定
した電流値から多数決により故障部位を決定するのであ
る。そして、故障部位の数が2つ以上であるときに始め
て、モータの制御を停止する。
における第1、第2の推定方法及びステップS204に
おける故障部位数の推定方法およびその後のモータ制御
方法について図3乃至図5により詳細に説明する。
推定方法について説明する。
電流測定値(Iu,Iv,Iw)と(関係式)Iu + Iv + Iw = 0
により第1電流推定値(Iu(1),Iv(1),Iw(1))を算出す
る。
3つの式から推定したい相の電流を他の2相の電流測定
値を用いて求めるのである。
(1))とする。
た場合の上記第1の推定値の正否は、図3に示すように
なる。
定方法について説明する。
電流の電流位相角(γ)を算出することから始まる。
(θ)が0である時を基準点として考えると、次の式に
より求められる。
のものであるとすると、V相及びW相の位相角は、それ
ぞれ(γ - 120)°、(γ - 240)°として与えられ
る。また、電気角(θ)は位置/回転数センサ170に
より測定される。
測定値(Iu,Iv,Iw)の関数である、図4に示す電流の波
高値(Im1,Im2,Im3,Im4)を求める。尚、図4におい
て、位相角が60°毎に波高値を分類した理由は、sin
(γ)、sin(γ-120)、sin(γ-240)が0となる角度を使用
しないようにするためである。また、ここでは、位相角
を0°〜360°の範囲で規格化している。
した場合の上記の波高値(Im1,Im2,Im3,Im4)の正否に
基づいて、以下のように、パラメータImを決定する。
<270°の時、 (a−1) Im2 = Im3 ならば、Im = Im2 (a−2) Im1 = Im4 ならば Im = Im1 (a−3) Im1 = Im2 ならば Im = Im1 b)90°≦γ<150°及び270°≦γ<330°
の時、 (b−1) Im2 = Im3 ならば、Im = Im2 (b−2) Im1 = Im2 ならば Im = Im1 (b−3) Im1 = Im4 ならば Im = Im1 a)150°≦γ<210°及び330°≦γ<30°
の時、 (b−1) Im1 = Im2 ならば、Im = Im1 (b−2) Im2 = Im3 ならば Im = Im2 (b−3) Im1 = Im4 ならば Im = Im1 最後に、得られたパラメータImを下記の式に代入し、第
2電流推定値(Iu(2),Iv(2),Iw(2))を得る。
ータImの決定の際に正しい波高値を利用しているので、
各相のいづれかの電流センサが故障しても正しい値を推
定する。したがって、第2電流推定値を中心として測定
値及び第1の推定値を比較することにより、故障部位の
推定を行うことができる。
の推定方法及びその後のモータ制御について説明する。
いるとしてIu'=Iu(1)を出力(ステップS206) 1−2)Iu=Iu(2)≠Iu(1)ならば、Iu'=Iuを出力(ステ
ップS206) 1−3)Iu≠Iu(1)≠Iu(2)ならば、2つ以上のセンサが
故障しているとして動作停止(ステップS207) 2)V相電流センサの故障推定 2−1)Iv≠Iv(1)=Iv(2)ならば、V相のみが故障して
いるとしてIv'=Iv(1)を出力(ステップS206) 2−2)Iv=Iv(2)≠Iv(1)ならば、Iv'=Ivを出力(ステ
ップS206) 2−3)Iv≠Iv(1)≠Iv(2)ならば、2つ以上のセンサが
故障しているとして動作停止(ステップS207) 3)W相電流センサの故障推定 3−1)Iw≠Iw(1)=Iw(2)ならば、W相のみが故障して
いるとしてIw'=Iw(1)を出力(ステップS206) 3−2)Iw=Iw(2)≠Iw(1)ならば、W相のみが故障して
いるとしてIw'=Iwを出力(ステップS206) 3−3)Iw≠Iw(1)≠Iw(2)ならば、2つ以上のセンサが
故障しているとして動作停止(ステップS207) 以上のようにして、本実施形態の3相交流モータの制御
装置は、電流センサの故障に対するモータ制御を行って
いる。
ンサ制御の実験例を図6を用いて説明する。
w)、(c)第1推定値(Iu(1),Iv(1),Iw(1))、(d)
第2推定値(Iu(2),Iv(2),Iw(2))に示す波形を比較す
ることにより行う。図6(b),(c),(d)に示す波形を比較
すると、Iu=Iu(2)≠Iu(1)、Iv≠Iv(1)=Iv(2)、Iw=Iw
(2)≠Iw(1)であることがわかる。この関係を前述の方法
に応用すると、故障部位はV相電流センサが故障である
ことが推定され、モータ制御電流(Iu',Iv',Iw')は、
(Iu,Iv(1),Iw)となる(図6(a))。また、故障部
位は、V相電流センサのみと推定されることから、制御
装置は動作を停止させることなく、そのまま制御が継続
される。
センサの故障が一つの場合でも正常に動作を継続するこ
とができる。尚、ここでは、ユーザーが指示した電流値
(Iq*)にモータ電流を適合させる電流制御装置を実施
形態として示したが、本発明の特徴は故障検出部200
にあり、本発明がここで示す実施形態に制限されること
はない。
タの制御装置の構成を説明するためのブロック図であ
る。
タの制御方法を説明するためのフローチャート図であ
る。
定値の正否を説明するための図である。
位相角の関係を説明するための図である。
値の正否を説明するための図である。
を用いた実験結果を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 3相交流モータの各相にそれぞれ設けら
れた電流センサによる測定値に基づいたモータ制御電流
により当該3相交流モータの回転制御を行う制御装置に
おいて、 一の相の電流値を、他の二相における電流センサによる
測定値から推定する第1の推定手段と、 一の相の電流値を、モータに供給される電流の位相角お
よび他の二相における電流センサによる測定値から推定
する第2の推定手段と、 電流センサによる測定値と第1および第2の推定手段で
推定した電流値とに基づいて、各相における電流センサ
の故障の有無を判別し、いづれか1つの電流センサが故
障しているときには、故障している電流センサが設けら
れている相について推定した電流値をモータ制御電流の
算出に用いる故障診断手段とを備えることを特徴とする
3相交流モータの制御装置。 - 【請求項2】 前記故障診断手段は、電流センサの故障
の有無の判別の結果、2以上の電流センサが故障してい
ると判断した場合、モータを停止させることを特徴とす
る請求項1記載の3相交流モータの制御装置。
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JP28297598A JP3572384B2 (ja) | 1998-10-05 | 1998-10-05 | 3相交流モータの制御装置 |
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-
1998
- 1998-10-05 JP JP28297598A patent/JP3572384B2/ja not_active Expired - Fee Related
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