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JP4128891B2 - Motor control device - Google Patents

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JP4128891B2
JP4128891B2 JP2003068690A JP2003068690A JP4128891B2 JP 4128891 B2 JP4128891 B2 JP 4128891B2 JP 2003068690 A JP2003068690 A JP 2003068690A JP 2003068690 A JP2003068690 A JP 2003068690A JP 4128891 B2 JP4128891 B2 JP 4128891B2
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axis
axis current
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voltage
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洋介 中沢
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石モータやリラクタンスモータ、誘導電動機などの交流モータを制御するモータ制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の交流モータの出力トルクを高精度に制御するために、モータ回転磁束に同期して回転する直交座標dq軸上での電流フィードバック制御が行われるのが一般的である(特許文献1参照)。
【0003】
また、dq軸上での電流フィードバック制御においては、d軸電流制御系とq軸電流制御系との相互干渉による振動現象を防ぐためと、電流指令値急変に対する電流応答性能向上のために、非干渉化補償電圧を演算してdq軸電圧に加算することが行われる。
【0004】
かかる制御を行うモータ制御装置の一例を、図3を参照して説明する。
【0005】
図3において、モータ制御装置は、d軸電流制御器1と、q軸電流制御器2と、非干渉化補償電圧演算部34を有する非干渉制御器3で構成される。
【0006】
d軸電流制御器1は、d軸電流指令IdRefと、d軸電流Idとを入力としてd軸電圧指令VdPIを求めて出力する。
【0007】
q軸電流制御器2は、q軸電流指令IqRefと、q軸電流Iqとを入力としてq軸電圧指令VqPIを求めて出力する。
【0008】
非干渉化補償電圧演算部34においては、d軸電流IdRefと、q軸電流IqRefと、回転角周波数ωとを入力として次の演算によりd軸補償電圧VdFF、q軸補償電圧VqFFを求めて出力する。
【0009】
VdFF=−ω×Lq×IqRef
VqFF=ω×(Ld×IdRef+ΦPM)
(Ld:モータd軸インダクタンス、Lq:モータq軸インダクタンス、ΦPM:永久磁石磁束)
非干渉化補償電圧演算部34は、d軸、q軸電流指令とモータのd軸、q軸インダクタンスと永久磁石磁束とを基に予め印加する電圧を演算してdq軸電圧に加算して補償することにより、電流制御系の安定化を図っている。
【0010】
【特許文献1】
特公平3−1917号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
非干渉化補償電圧は、電流実際値を用いて演算することが原理的には望ましいが、電流フィードバック値に含まれるノイズ成分などに起因して、制御が不安定になる場合がある。これに対して、dq相互干渉による振動現象は、d軸電流制御器、q軸電流制御器の高速制御により抑制し、電流指令値急変に対する応答性の更なる向上のために、電流フィードバック値の代わりに電流指令値を用いて非干渉化補償電圧を演算し、該演算値を用いる場合がある。
【0012】
しかしながら、永久磁石モータなどの高性能化により近年、電気自動車、ハイブリッドカーなどに10000回転/分を越える高速回転モータが開発されてきている。モータ回転速度が高くなってdq軸回転角周波数ωが大きくなると、dq相互干渉による振動現象の振動周波数もωに比例して高くなるため、dq軸電流制御器の制御応答速度では抑制出来なくなってしまう場合がある。
【0013】
本発明の目的は、あらゆる速度帯域において安定な制御を実現するモータ制御装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、角周波数ωで回転する回転座標軸dq軸上で、d軸電流検出値がd軸電流指令値に追従するようにd軸電圧指令を演算するd軸電流制御器と、
前記回転座標軸dq軸上で、q軸電流検出値がq軸電流指令値に追従するようにq軸電圧指令を演算するq軸電流制御器と、
dq軸相互干渉電圧成分を演算してd軸電圧指令及びq軸電圧指令に加算する非干渉制御器とを備えるモータ制御装置において、
前記非干渉制御器は、あらかじめ設定した配分比率によりd軸電流指令とd軸電流検出値とを重み平均した値からq軸非干渉成分電圧を演算し、あらかじめ設定した配分比率によりq軸電流指令とq軸電流検出値とを重み平均した値からd軸非干渉成分電圧を演算することを特徴とする。
【0015】
また、上記課題を解決するために本発明は、角周波数ωで回転する回転座標軸dq軸上で、d軸電流検出値がd軸電流指令値に追従するようにd軸電圧指令を演算するd軸電流制御器と、前記回転座標軸dq軸上で、q軸電流検出値がq軸電流指令値に追従するようにq軸電圧指令を演算するq軸電流制御器と、dq軸相互干渉電圧成分を演算してd軸電圧指令及びq軸電圧指令に加算する非干渉制御器とを備え、出力電圧をインバータ周波数に同期して一周期に一回オンオフする1パルス波形を出力し、交流モータの回転子に対する前記1パルス波形のオンオフ切替位相を操作することで電流制御を行う位相制御形のモータ制御装置において、
前記非干渉制御器は、前記1パルス波形のオンオフ切替位相を決定するためにq軸電圧指令値を、あらかじめ設定した配分比率によりd軸電流指令とd軸電流検出値とを重み平均した値から演算し、d軸電圧指令値を、あらかじめ設定した配分比率によりq軸電流指令とq軸電流検出値とを重み平均した値から演算する非干渉化電圧補償器を備え、この非干渉化電圧補償器の結果値を取り入れて、前記1パルス波形のオンオフ切替位相を操作することを特徴とする。
【0016】
以上の構成の本発明によれば、非干渉化補償電圧の演算に電流フィードバック値と電流指令値とをあらかじめ設定した重み付けで加算平均した値を用いることにより、あらゆる速度帯域において安定な制御が実現される。
【0017】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態:請求項1,2に対応)
本実施形態のモータ制御装置を、図1を参照して説明する。
【0018】
第1実施形態におけるモータ制御装置は、d軸電流制御器1と、q軸電流制御器2と、非干渉制御器30とで構成される。
【0019】
さらに非干渉制御器30は、重み係数設定部31と、重み係数乗算部d32と、重み係数乗算部q33と、非干渉化補償電圧演算部34とで構成される。
【0020】
d軸電流制御器1は、d軸電流指令IdRefと、d軸電流Idとを入力として次の演算によりd軸電圧指令VdPIを求めて出力する。
【0021】
VdPI=G(s)・(IdRef−Id)
(G(s)は制御ゲイン、sはラプラス演算子。比例・積分制御が考えられる)
q軸電流制御器2は、q軸電流指令IqRefと、q軸電流Iqとを入力として次の演算によりq軸電圧指令VqPIを求めて出力する。
【0022】
VqPI=G(s)・(IqRef−Iq)
(G(s)は制御ゲイン、sはラプラス演算子。比例・積分制御が考えられる)
重み係数設定部31は、回転角周波数ωを入力として、次の演算により重み係数COGを求めて出力する。
【0023】
COG=|ω|/ωMax
(ωMaxは、モータ最高回転時の電気角周波数)
重み係数乗算部d32は、d軸電流指令IdRefと、d軸電流Idと、重み係数設定部31から出力される重み係数COGを入力として次の演算により、非干渉d軸電流IdFFを求めて出力する。
【0024】
IdFF=COG×Id+(1−COG)×IdRef
重み係数乗算部q33は、q軸電流指令IqRefと、q軸電流Iqと、重み係数設定部31から出力される重み係数COGを入力として次の演算により、非干渉q軸電流IqFFを求めて出力する。
【0025】
IqFF=COG×Iq+(1−COG)×IqRef
非干渉化補償電圧演算部34においては、重み係数乗算部d32から出力される非干渉d軸電流IdFFと、重み係数乗算部q33から出力される非干渉q軸電流IqFFと、回転角周波数ωとを入力として次の演算によりd軸補償電圧VdFF、q軸補償電圧VqFFを求めて出力する。
【0026】
VdFF=−ω×Lq×IqFF
VqFF=ω×(Ld×IdFF+ΦPM)
(Ld:モータd軸インダクタンス、Lq:モータq軸インダクタンス、ΦPM:永久磁石磁束)
非干渉制御器3は最終的に、非干渉化補償電圧演算部34から出力されるd軸補償電圧VdFF、q軸補償電圧VqFFと、d軸電流制御器1から出力されるd軸電圧指令VdPIと、q軸電流制御器2から出力されるq軸電圧指令VqPIとを入力として、次の演算によりd軸電圧Vdと、q軸電圧Vqを求めて出力する。
【0027】
Vd=VdPI+VdFF
Vq=VqPI+VqFF
以上のように、本実施形態のモータ制御装置によれば、d軸電圧Vdは、d軸電流制御器1から出力されるd軸電圧指令VdPIに、非干渉化補償電圧演算部34から出力されるd軸補償電圧VdFFを加えた値となり、また、q軸電圧Vqは、q軸電流制御器2から出力されるq軸電圧指令VqPIに、非干渉化補償電圧演算部34から出力されるq軸補償電圧VqFFを加えた値となるので、低速から高速まですべての速度帯域において安定な電流制御系を構成することが可能になる。
【0028】
(第2実施形態:請求項3,4,5に対応)
本実施形態のモータ制御装置を、図2を参照して説明する。
【0029】
第2の実施形態におけるモータ制御装置は、d軸電流制御器1と、q軸電流制御器2と、重み係数設定部31と、重み係数乗算部d32と、重み係数乗算部q33と、非干渉化補償電圧演算部34と、q軸電流制御器4と、極座標変換部5と、電圧ベクトル演算部6とで構成される。
【0030】
d軸電流制御器1は、d軸電流指令IdRefと、d軸電流Idとを入力として次の演算によりd軸電圧指令VdPを求めて出力する。
【0031】
VdP=Kp・(IdRef−Id)
(Kpは比例ゲイン)
q軸電流制御器2は、q軸電流指令IqRefと、q軸電流Iqとを入力として次の演算によりq軸電圧指令VqPを求めて出力する。
【0032】
VqP=Kp・(IqRef−Iq)
(Kpは比例ゲイン)
重み係数設定部31は、回転角周波数ωを入力として、次の演算により重み係数COGを求めて出力する。
【0033】
COG=|ω|/ωMax
(ωMaxは、モータ最高回転時の電気角周波数)
重み係数乗算部d32は、d軸電流指令IdRefと、d軸電流Idと、重み係数設定部31から出力される重み係数COGを入力として次の演算により、非干渉d軸電流IdFFを求めて出力する。
【0034】
IdFF=COG×Id+(1−COG)×IdRef
重み係数乗算部q33は、q軸電流指令IqRefと、q軸電流Iqと、重み係数設定部31から出力される重み係数COGを入力として次の演算により、非干渉q軸電流IqFFを求めて出力する。
【0035】
IqFF=COG×Iq+(1−COG)×IqRef
非干渉化補償電圧演算部34においては、重み係数乗算部d32から出力される非干渉d軸電流IdFFと、重み係数乗算部q33から出力される非干渉q軸電流IqFFと、回転角周波数ωとを入力として次の演算によりd軸補償電圧VdFF、q軸補償電圧VqFFを求めて出力する。
【0036】
VdFF=−ω×Lq×IqFF
VqFF=ω×(Ld×IdFF+ΦPM)
(Ld:モータd軸インダクタンス、Lq:モータq軸インダクタンス、ΦPM:永久磁石磁束)
トルク電流制御部4は、q軸電流指令IqRefとq軸電流Iqを入力として、q軸電流がq軸電流指令に追従するように次の演算により電圧ベクトル位相補正値γ2を求めて出力する。
【0037】
γ2=G(s)×(IqRef−Iq)
(G(s)は制御ゲイン。sはラプラス演算子。比例積分制御が考えられる)
上記は、表面磁石型永久磁石モータの場合の例で、トルクに寄与する電流がq軸方向電流である場合の演算式であるが、リラクタンスモータなど種類の異なるモータにおいては、トルクに寄与する電流が必ずしもq軸電流とは限らず、この場合は、トルクに寄与する方向の電流が指令値に追従するように入力を変更しても良い。
【0038】
極座標変換部5においては、非干渉化補償電圧演算部34から出力されるd軸補償電圧VdFF、q軸補償電圧VqFFと、d軸電流制御器1から出力されるd軸電圧指令VdPと、q軸電流制御器2から出力されるq軸電圧指令VqPとから演算されるd軸電圧Vd′と、q軸電圧Vq′とを入力として、電圧ベクトル振幅V1と電圧ベクトル位相γを求めて出力する。
【0039】
Vd′=VdP+VdFF
Vq′=VqP+VqFF
V1=√6/π×Vdc
(Vdcはインバータ入力直流電圧)
γ=tan−1(Vq′/Vd′)
電圧ベクトル演算部6においては、極座標変換部5から出力される電圧ベクトル振幅V1と、電圧ベクトル位相γと、トルク電流制御部4から出力される電圧ベクトル位相補正値γ2を入力として、次の演算によりd軸電圧指令Vd、q軸電圧指令Vqを求めて出力する。
【0040】
Vd=V1×cos(γ+γ2)
Vq=V1×sin(γ+γ2)
以上の構成のモータ制御装置により、出力電圧をインバータ周波数に同期して一周期に一回オンオフするだけのいわゆる1パルス波形を出力し、モータ回転子に対する前記1パルス波形のオンオフ切替位相を操作することで、電流制御を行う位相制御で高速回転運転を行っても、安定な電流制御系を構成することが可能になる。
【0041】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、非干渉化補償電圧の演算に電流フィードバック値と電流指令値とをあらかじめ設定した重み付けで加算平均した値を用いることにより、あらゆる速度帯域において安定な制御を実現することが可能なモータ制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるモータ制御装置の第1実施形態の構成を示す図。
【図2】本発明によるモータ制御装置の第2実施形態の構成を示す図。
【図3】従来のモータ制御装置の構成を示す図。
【符号の説明】
1…d軸電流制御器、2…q軸電流制御器、3…非干渉制御器、31…重み係数設定部、32…重み係数乗算部d、33…重み係数乗算部q、34…非干渉化補償電圧演算部、4…q軸電流制御器、5…極座標変換部、6…電圧ベクトル演算部。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor control device that controls an AC motor such as a permanent magnet motor, a reluctance motor, or an induction motor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to control the output torque of this type of AC motor with high accuracy, current feedback control on the orthogonal coordinate dq axis that rotates in synchronization with the motor rotating magnetic flux is generally performed (Patent Literature). 1).
[0003]
Also, in current feedback control on the dq axis, in order to prevent a vibration phenomenon due to mutual interference between the d axis current control system and the q axis current control system, and to improve current response performance against a sudden change in current command value, The interference compensation voltage is calculated and added to the dq axis voltage.
[0004]
An example of a motor control device that performs such control will be described with reference to FIG.
[0005]
In FIG. 3, the motor control device includes a d-axis current controller 1, a q-axis current controller 2, and a non-interference controller 3 having a non-interference compensation voltage calculation unit 34.
[0006]
The d-axis current controller 1 obtains and outputs a d-axis voltage command VdPI with the d-axis current command IdRef and the d-axis current Id as inputs.
[0007]
The q-axis current controller 2 receives the q-axis current command IqRef and the q-axis current Iq and obtains and outputs a q-axis voltage command VqPI.
[0008]
The non-interacting compensation voltage calculator 34 receives the d-axis current IdRef, the q-axis current IqRef, and the rotation angular frequency ω as inputs and obtains and outputs the d-axis compensation voltage VdFF and the q-axis compensation voltage VqFF by the following calculation. To do.
[0009]
VdFF = −ω × Lq × IqRef
VqFF = ω × (Ld × IdRef + ΦPM)
(Ld: motor d-axis inductance, Lq: motor q-axis inductance, ΦPM: permanent magnet magnetic flux)
The non-interacting compensation voltage calculator 34 calculates a pre-applied voltage based on the d-axis and q-axis current commands, the motor d-axis, the q-axis inductance, and the permanent magnet magnetic flux, and adds it to the dq-axis voltage to compensate. By doing so, the current control system is stabilized.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 3-1917 [0011]
[Problems to be solved by the invention]
Although it is theoretically desirable to calculate the non-interacting compensation voltage using the actual current value, the control may become unstable due to a noise component or the like included in the current feedback value. On the other hand, the vibration phenomenon due to dq mutual interference is suppressed by high-speed control of the d-axis current controller and the q-axis current controller, and in order to further improve the responsiveness to the current command value sudden change, Instead, the decoupling compensation voltage is calculated using the current command value, and the calculated value may be used.
[0012]
However, due to the high performance of permanent magnet motors and the like, in recent years, high-speed rotating motors exceeding 10,000 rpm have been developed for electric vehicles, hybrid cars, and the like. When the motor rotation speed increases and the dq axis rotation angular frequency ω increases, the vibration frequency of the vibration phenomenon due to dq mutual interference also increases in proportion to ω, and therefore cannot be suppressed by the control response speed of the dq axis current controller. May end up.
[0013]
An object of the present invention is to provide a motor control device that realizes stable control in all speed bands.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a d-axis current that calculates a d-axis voltage command so that a detected d-axis current value follows a d-axis current command value on a rotating coordinate axis dq that rotates at an angular frequency ω. A controller;
A q-axis current controller that calculates a q-axis voltage command so that the q-axis current detection value follows the q-axis current command value on the rotational coordinate axis dq axis;
In a motor control device comprising a non-interference controller that calculates a dq-axis mutual interference voltage component and adds it to a d-axis voltage command and a q-axis voltage command,
The non-interference controller calculates a q-axis non-interference component voltage from a weighted average value of a d-axis current command and a detected d-axis current value according to a preset distribution ratio, and calculates a q-axis current command according to a preset distribution ratio. And d-axis non-interference component voltage is calculated from a weighted average value of the q-axis current detection value.
[0015]
In order to solve the above problem, the present invention calculates the d-axis voltage command so that the d-axis current detection value follows the d-axis current command value on the rotation coordinate axis dq rotating at the angular frequency ω. An axis current controller, a q-axis current controller that calculates a q-axis voltage command so that the q-axis current detection value follows the q-axis current command value on the rotational coordinate axis dq axis, and a dq-axis mutual interference voltage component A non-interference controller that calculates and adds to the d-axis voltage command and the q-axis voltage command, and outputs a one-pulse waveform that turns on and off once in one cycle in synchronization with the inverter frequency. In a phase control type motor control device that performs current control by operating an on / off switching phase of the one-pulse waveform with respect to a rotor,
The non-interference controller calculates a q-axis voltage command value for determining an on / off switching phase of the one-pulse waveform from a value obtained by weighted averaging a d-axis current command and a d-axis current detection value according to a preset distribution ratio. A non-interacting voltage compensator that calculates and calculates a d-axis voltage command value from a weighted average value of the q-axis current command and the q-axis current detection value according to a preset distribution ratio; The on / off switching phase of the one-pulse waveform is manipulated by taking the result value of the detector.
[0016]
According to the present invention having the above-described configuration, stable control is realized in all speed bands by using a value obtained by adding and averaging the current feedback value and the current command value with a preset weight for the calculation of the decoupling compensation voltage. Is done.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment: corresponding to claims 1 and 2)
The motor control device of this embodiment will be described with reference to FIG.
[0018]
The motor control device in the first embodiment includes a d-axis current controller 1, a q-axis current controller 2, and a non-interference controller 30.
[0019]
Further, the non-interference controller 30 includes a weighting factor setting unit 31, a weighting factor multiplication unit d32, a weighting factor multiplication unit q33, and a non-interference compensation voltage calculation unit 34.
[0020]
The d-axis current controller 1 receives the d-axis current command IdRef and the d-axis current Id as input and obtains and outputs the d-axis voltage command VdPI by the following calculation.
[0021]
VdPI = G (s) · (IdRef−Id)
(G (s) is a control gain, s is a Laplace operator, and proportional / integral control can be considered)
The q-axis current controller 2 receives the q-axis current command IqRef and the q-axis current Iq and obtains and outputs the q-axis voltage command VqPI by the following calculation.
[0022]
VqPI = G (s) · (IqRef−Iq)
(G (s) is a control gain, s is a Laplace operator, and proportional / integral control can be considered)
The weighting coefficient setting unit 31 receives the rotation angular frequency ω as an input and obtains and outputs the weighting coefficient COG by the following calculation.
[0023]
COG = | ω | / ωMax
(ΩMax is the electrical angular frequency at maximum motor rotation)
The weighting factor multiplier d32 receives the d-axis current command IdRef, the d-axis current Id, and the weighting factor COG output from the weighting factor setting unit 31, and obtains and outputs the non-interfering d-axis current IdFF by the following calculation. To do.
[0024]
IdFF = COG × Id + (1−COG) × IdRef
The weighting factor multiplication unit q33 receives the q-axis current command IqRef, the q-axis current Iq, and the weighting factor COG output from the weighting factor setting unit 31, and obtains and outputs the non-interfering q-axis current IqFF by the following calculation. To do.
[0025]
IqFF = COG × Iq + (1-COG) × IqRef
In the non-interacting compensation voltage calculator 34, the non-interfering d-axis current IdFF output from the weighting factor multiplier d32, the non-interfering q-axis current IqFF output from the weighting factor multiplier q33, and the rotation angular frequency ω To obtain the d-axis compensation voltage VdFF and the q-axis compensation voltage VqFF by the following calculation and output them.
[0026]
VdFF = −ω × Lq × IqFF
VqFF = ω × (Ld × IdFF + ΦPM)
(Ld: motor d-axis inductance, Lq: motor q-axis inductance, ΦPM: permanent magnet magnetic flux)
The non-interference controller 3 finally has the d-axis compensation voltage VdFF and q-axis compensation voltage VqFF output from the non-interacting compensation voltage calculator 34, and the d-axis voltage command VdPI output from the d-axis current controller 1. And the q-axis voltage command VqPI output from the q-axis current controller 2, and the d-axis voltage Vd and the q-axis voltage Vq are obtained and output by the following calculation.
[0027]
Vd = VdPI + VdFF
Vq = VqPI + VqFF
As described above, according to the motor control apparatus of the present embodiment, the d-axis voltage Vd is output from the non-interacting compensation voltage calculation unit 34 to the d-axis voltage command VdPI output from the d-axis current controller 1. The d-axis compensation voltage VdFF is added to the q-axis voltage Vq, and the q-axis voltage command VqPI output from the q-axis current controller 2 is added to the q-axis voltage command VqPI. Since the value obtained by adding the axis compensation voltage VqFF, a stable current control system can be configured in all speed bands from low speed to high speed.
[0028]
(Second embodiment: corresponding to claims 3, 4 and 5)
The motor control device of this embodiment will be described with reference to FIG.
[0029]
The motor control device in the second embodiment includes a d-axis current controller 1, a q-axis current controller 2, a weighting factor setting unit 31, a weighting factor multiplication unit d32, a weighting factor multiplication unit q33, and non-interference. The compensation voltage calculation unit 34, the q-axis current controller 4, the polar coordinate conversion unit 5, and the voltage vector calculation unit 6 are configured.
[0030]
The d-axis current controller 1 receives the d-axis current command IdRef and the d-axis current Id as input and obtains and outputs a d-axis voltage command VdP by the following calculation.
[0031]
VdP = Kp · (IdRef−Id)
(Kp is proportional gain)
The q-axis current controller 2 receives the q-axis current command IqRef and the q-axis current Iq as inputs and obtains and outputs the q-axis voltage command VqP by the following calculation.
[0032]
VqP = Kp · (IqRef−Iq)
(Kp is proportional gain)
The weighting coefficient setting unit 31 receives the rotation angular frequency ω as an input and obtains and outputs the weighting coefficient COG by the following calculation.
[0033]
COG = | ω | / ωMax
(ΩMax is the electrical angular frequency at maximum motor rotation)
The weighting factor multiplier d32 receives the d-axis current command IdRef, the d-axis current Id, and the weighting factor COG output from the weighting factor setting unit 31, and obtains and outputs the non-interfering d-axis current IdFF by the following calculation. To do.
[0034]
IdFF = COG × Id + (1−COG) × IdRef
The weighting factor multiplication unit q33 receives the q-axis current command IqRef, the q-axis current Iq, and the weighting factor COG output from the weighting factor setting unit 31, and obtains and outputs the non-interfering q-axis current IqFF by the following calculation. To do.
[0035]
IqFF = COG × Iq + (1-COG) × IqRef
In the non-interacting compensation voltage calculator 34, the non-interfering d-axis current IdFF output from the weighting factor multiplier d32, the non-interfering q-axis current IqFF output from the weighting factor multiplier q33, the rotation angular frequency ω, To obtain the d-axis compensation voltage VdFF and the q-axis compensation voltage VqFF by the following calculation and output them.
[0036]
VdFF = −ω × Lq × IqFF
VqFF = ω × (Ld × IdFF + ΦPM)
(Ld: motor d-axis inductance, Lq: motor q-axis inductance, ΦPM: permanent magnet magnetic flux)
The torque current control unit 4 receives the q-axis current command IqRef and the q-axis current Iq, and obtains and outputs the voltage vector phase correction value γ2 by the following calculation so that the q-axis current follows the q-axis current command.
[0037]
γ2 = G (s) × (IqRef−Iq)
(G (s) is a control gain. S is a Laplace operator. Proportional integral control can be considered.)
The above is an example in the case of a surface magnet type permanent magnet motor, and is an arithmetic expression when the current contributing to the torque is the q-axis direction current. However, in different types of motors such as a reluctance motor, the current contributing to the torque However, in this case, the input may be changed so that the current in the direction contributing to the torque follows the command value.
[0038]
In the polar coordinate conversion unit 5, the d-axis compensation voltage VdFF and the q-axis compensation voltage VqFF output from the non-interacting compensation voltage calculation unit 34, the d-axis voltage command VdP output from the d-axis current controller 1, q The d-axis voltage Vd ′ calculated from the q-axis voltage command VqP output from the shaft current controller 2 and the q-axis voltage Vq ′ are input, and the voltage vector amplitude V1 and the voltage vector phase γ are obtained and output. .
[0039]
Vd '= VdP + VdFF
Vq ′ = VqP + VqFF
V1 = √6 / π × Vdc
(Vdc is the inverter input DC voltage)
γ = tan−1 (Vq ′ / Vd ′)
In the voltage vector calculation unit 6, the voltage vector amplitude V 1 output from the polar coordinate conversion unit 5, the voltage vector phase γ, and the voltage vector phase correction value γ 2 output from the torque current control unit 4 are input. To obtain and output the d-axis voltage command Vd and the q-axis voltage command Vq.
[0040]
Vd = V1 × cos (γ + γ2)
Vq = V1 × sin (γ + γ2)
The motor control device having the above configuration outputs a so-called one-pulse waveform that is turned on / off once in one cycle in synchronization with the inverter frequency, and manipulates the on / off switching phase of the one-pulse waveform for the motor rotor. Thus, a stable current control system can be configured even when high-speed rotation operation is performed by phase control that performs current control.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, stable control is realized in all speed bands by using a value obtained by adding and averaging the current feedback value and the current command value with a preset weighting for the calculation of the decoupling compensation voltage. It is possible to provide a motor control device that can do this.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of a motor control device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a second embodiment of a motor control device according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional motor control device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... d-axis current controller, 2 ... q-axis current controller, 3 ... Non-interference controller, 31 ... Weight coefficient setting part, 32 ... Weight coefficient multiplication part d, 33 ... Weight coefficient multiplication part q, 34 ... Non-interference Compensation voltage calculator, 4... Q-axis current controller, 5... Polar coordinate converter, 6.

Claims (5)

角周波数ωで回転する回転座標軸dq軸上で、d軸電流検出値がd軸電流指令値に追従するようにd軸電圧指令を演算するd軸電流制御器と、
前記回転座標軸dq軸上で、q軸電流検出値がq軸電流指令値に追従するようにq軸電圧指令を演算するq軸電流制御器と、
dq軸相互干渉電圧成分を演算してd軸電圧指令及びq軸電圧指令に加算する非干渉制御器とを備えるモータ制御装置において、
前記非干渉制御器は、あらかじめ設定した配分比率によりd軸電流指令とd軸電流検出値とを重み平均した値からq軸非干渉成分電圧を演算し、あらかじめ設定した配分比率によりq軸電流指令とq軸電流検出値とを重み平均した値からd軸非干渉成分電圧を演算することを特徴とするモータ制御装置。
A d-axis current controller for calculating a d-axis voltage command so that the d-axis current detection value follows the d-axis current command value on the rotation coordinate axis dq axis rotating at the angular frequency ω;
A q-axis current controller that calculates a q-axis voltage command so that the q-axis current detection value follows the q-axis current command value on the rotational coordinate axis dq axis;
In a motor control device comprising a non-interference controller that calculates a dq-axis mutual interference voltage component and adds it to a d-axis voltage command and a q-axis voltage command,
The non-interference controller calculates a q-axis non-interference component voltage from a weighted average value of a d-axis current command and a detected d-axis current value according to a preset distribution ratio, and calculates a q-axis current command according to a preset distribution ratio. And d-axis non-interference component voltage is calculated from a value obtained by weighted averaging the q-axis current detection value.
請求項1記載のモータ制御装置において、電流指令値と電流検出値との重み平均に用いる配分比率をモータ回転角周波数ωに依存して可変とすることを特徴とするモータ制御装置。2. The motor control apparatus according to claim 1, wherein a distribution ratio used for weighted average of the current command value and the current detection value is variable depending on the motor rotation angular frequency ω. 角周波数ωで回転する回転座標軸dq軸上で、d軸電流検出値がd軸電流指令値に追従するようにd軸電圧指令を演算するd軸電流制御器と、
前記回転座標軸dq軸上で、q軸電流検出値がq軸電流指令値に追従するようにq軸電圧指令を演算するq軸電流制御器と、
dq軸相互干渉電圧成分を演算してd軸電圧指令及びq軸電圧指令に加算する非干渉制御器とを備え、
出力電圧をインバータ周波数に同期して一周期に一回オンオフする1パルス波形を出力し、交流モータの回転子に対する前記1パルス波形のオンオフ切替位相を操作することで電流制御を行う位相制御形のモータ制御装置において、
前記非干渉制御器は、前記1パルス波形のオンオフ切替位相を決定するためにq軸電圧指令値を、あらかじめ設定した配分比率によりd軸電流指令とd軸電流検出値とを重み平均した値から演算し、d軸電圧指令値を、あらかじめ設定した配分比率によりq軸電流指令とq軸電流検出値とを重み平均した値から演算する非干渉化電圧補償器を備え、この非干渉化電圧補償器の結果値を取り入れて、前記1パルス波形のオンオフ切替位相を操作することを特徴とするモータ制御装置。
A d-axis current controller for calculating a d-axis voltage command so that the d-axis current detection value follows the d-axis current command value on the rotation coordinate axis dq axis rotating at the angular frequency ω;
A q-axis current controller that calculates a q-axis voltage command so that the q-axis current detection value follows the q-axis current command value on the rotational coordinate axis dq axis;
a non-interference controller that calculates a dq-axis mutual interference voltage component and adds it to the d-axis voltage command and the q-axis voltage command;
A phase control type that outputs a one-pulse waveform that turns on and off once in a cycle in synchronization with the inverter frequency, and controls the current by operating the on-off switching phase of the one-pulse waveform for the rotor of the AC motor. In the motor control device,
The non-interference controller calculates a q-axis voltage command value for determining an on / off switching phase of the one-pulse waveform from a value obtained by weighted averaging a d-axis current command and a d-axis current detection value according to a preset distribution ratio. A non-interacting voltage compensator that calculates and calculates a d-axis voltage command value from a weighted average value of the q-axis current command and the q-axis current detection value according to a preset distribution ratio; A motor control apparatus that takes in the result value of the controller and operates the on / off switching phase of the one-pulse waveform.
請求項3記載のモータ制御装置において、モータトルク成分電流がトルク成分電流指令値に一致するように、前記dq軸電圧指令から求められる電圧ベクトル位相を操作する電圧位相補正器を更に具備することを特徴とするモータ制御装置。4. The motor control device according to claim 3, further comprising a voltage phase corrector for manipulating a voltage vector phase obtained from the dq axis voltage command so that the motor torque component current matches the torque component current command value. A motor control device. 請求項3記載のモータ制御装置において、電流指令値と電流検出値との重み平均に用いる配分比率をモータ回転角周波数ωに依存して可変とすることを特徴とするモータ制御装置。4. The motor control device according to claim 3, wherein the distribution ratio used for the weighted average of the current command value and the current detection value is variable depending on the motor rotation angular frequency ω.
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