Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP5402106B2 - Electric motor control device and electric motor state estimation method - Google Patents

Electric motor control device and electric motor state estimation method Download PDF

Info

Publication number
JP5402106B2
JP5402106B2 JP2009056187A JP2009056187A JP5402106B2 JP 5402106 B2 JP5402106 B2 JP 5402106B2 JP 2009056187 A JP2009056187 A JP 2009056187A JP 2009056187 A JP2009056187 A JP 2009056187A JP 5402106 B2 JP5402106 B2 JP 5402106B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis direction
current
frequency
component
ellipse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009056187A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010213438A (en
Inventor
満博 正治
卓明 苅込
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2009056187A priority Critical patent/JP5402106B2/en
Publication of JP2010213438A publication Critical patent/JP2010213438A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5402106B2 publication Critical patent/JP5402106B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

本発明は、電動機に電力を供給して駆動する電動機の制御装置及び電動機状態推定方法に関する。   The present invention relates to a motor control device that drives a motor by supplying electric power and a motor state estimation method.

従来より、電動機の制御装置としては、電動機に回転子の位置及び回転数を検出するために、例えばエンコーダやレゾルバといった位置センサを備えているものが知られている。そして、この電動機の制御装置は、位置センサによって検出した回転子の位置及び回転数に基づいて、電動機を制御する。   2. Description of the Related Art Conventionally, motor control devices that include a position sensor such as an encoder or a resolver are known in order to detect the position and rotation speed of a rotor. The electric motor control device controls the electric motor based on the position and the rotational speed of the rotor detected by the position sensor.

しかしながら、このような電動機の制御装置は、位置センサの取り付けに伴うコストアップや、取り付けスペース及び配線スペースの確保のために小型化が難しいという問題があった。   However, such a motor control device has a problem in that it is difficult to reduce the size in order to increase the cost associated with the attachment of the position sensor and to secure the installation space and the wiring space.

これに対し、下記の特許文献1の電動機の制御装置は、埋め込み磁石型同期電動機の突極性として、d軸(励磁方向成分)インダクタンス<q軸(トルク方向成分)インダクタンスとうい性質を利用する。この性質により、電動機の駆動周波数とは異なる周波数の、真円の軌跡を描く高周波電圧ベクトルを電動機に印加すると、電動機に流れる電流の高周波成分のベクトルは、d軸方向(磁極位置)に膨らんだ楕円状の軌跡を描く。電動機の制御装置は、高周波電流ベクトル軌跡を楕円近似して楕円の長軸方向を検出し、楕円の長軸方向が磁極位置であるとして回転子の磁極位置及び回転数を推定し、これら推定値に基づき電動機を制御している。   On the other hand, the motor control device disclosed in Patent Document 1 uses the property of d-axis (excitation direction component) inductance <q-axis (torque direction component) inductance as the saliency of the embedded magnet type synchronous motor. Due to this property, when a high-frequency voltage vector that draws a perfect circle with a frequency different from the drive frequency of the motor is applied to the motor, the vector of the high-frequency component of the current flowing through the motor swells in the d-axis direction (magnetic pole position). Draw an elliptical trajectory. The motor controller detects the major axis direction of the ellipse by approximating the high-frequency current vector locus to an ellipse, estimates the rotor pole position and the number of rotations, assuming that the major axis direction of the ellipse is the pole position, and these estimated values The motor is controlled based on the above.

特開2003−219682号公報JP 2003-219682 A

上述した技術は、回転子と固定子間のインダクタンス分布が回転子構造によって決まり、d軸方向の高周波電流が最大値をとり、q軸方向の高周波電流が最小値をとることを前提としている。   The technique described above is based on the premise that the inductance distribution between the rotor and the stator is determined by the rotor structure, and the high-frequency current in the d-axis direction takes the maximum value and the high-frequency current in the q-axis direction takes the minimum value.

しかしながら、固定子の構造に起因するインダクタンスの分布がd軸、q軸で一様でなく、当該インダクタンス分布に基づく高周波電流の誤差が無視できない大きさとなる場合がある。従って、高周波電流のベクトル軌跡を楕円近似した場合、当該近似した楕円に回転子の位置に応じて変動する誤差が含まれるため、当該楕円の長軸方向が磁極位置として回転子の磁極位置を精度よく推定できないという問題がある。   However, the inductance distribution due to the structure of the stator is not uniform in the d-axis and q-axis, and the error of the high-frequency current based on the inductance distribution may become a size that cannot be ignored. Therefore, when the vector locus of the high-frequency current is approximated by an ellipse, the approximated ellipse includes an error that varies depending on the position of the rotor. There is a problem that cannot be estimated well.

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、回転子の状態を精度良く推定することができる電動機の制御装置及び電動機状態推定方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide an electric motor control device and an electric motor state estimation method capable of accurately estimating a rotor state.

本発明は、電動機を所望の状態に制御するための電圧指令値として、当該電動機の励磁方向成分の電圧指令値及びトルク方向成分の電圧指令値を演算する電圧指令値演算手段と、電圧指令値演算手段により演算された電圧指令値に対して電動機の駆動周波数とは異なる周波数の高周波電圧を重畳する高周波電圧発生手段と、高周波電圧発生手段により高周波電圧が重畳された電圧指令値に基づいてインバータのスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成し、当該インバータにより直流電圧を交流電圧に変換させて電動機を駆動する駆動手段と、駆動手段から電動機に供給されている電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出された電流に基づいて、電動機における回転子の状態を推定する回転子状態推定手段と、回転子状態推定手段により推定された回転子位置に基づいて、駆動手段を制御して電動機を駆動させる制御手段とを備える。   The present invention provides a voltage command value calculating means for calculating a voltage command value of an excitation direction component and a voltage command value of a torque direction component of the motor as a voltage command value for controlling the motor to a desired state, and a voltage command value High frequency voltage generating means for superimposing a high frequency voltage having a frequency different from the drive frequency of the motor on the voltage command value calculated by the calculating means, and an inverter based on the voltage command value on which the high frequency voltage is superimposed by the high frequency voltage generating means A drive signal for driving the switching element, a drive means for driving a motor by converting a DC voltage into an AC voltage by the inverter, a current detection means for detecting a current supplied from the drive means to the motor, A rotor state estimating means for estimating the state of the rotor in the electric motor based on the current detected by the current detecting means; and the rotor state Based on the rotor position estimated by the constant means, and control means for controlling the driving means to drive the electric motor.

本発明における回転子状態推定手段は、上述の課題を解決するために、電流検出手段により検出された電流に含まれる高周波電圧と同じ周波数の基本波成分の励磁方向成分電流及びトルク方向成分電流を抽出する共に、電流検出手段により検出された電流に含まれる高周波電圧と同じ周波数に対する高調波成分の励磁方向成分電流及びトルク方向成分電流を抽出し、当該抽出された基本波成分の励磁方向成分電流及びトルク方向成分電流を用いて高周波電流ベクトル軌跡を楕円で近似して、励磁方向に対する楕円長軸方向の偏差である第1楕円長軸方向を求めると共に、当該抽出された高調波成分の励磁方向成分電流及びトルク方向成分電流を用いて高周波電流ベクトル軌跡を楕円で近似して、励磁方向に対する楕円長軸方向の偏差である第2楕円長軸方向を求め、第1楕円長軸方向と第2楕円長軸方向との差に基づいて、第1楕円長軸方向の補正量を算出し、当該補正量に基づいて、第1楕円長軸方向を補正し、補正した第1楕円長軸方向に基づいて、回転子位置を推定する。 In order to solve the above-described problem, the rotor state estimation means in the present invention calculates the excitation direction component current and the torque direction component current of the fundamental wave component having the same frequency as the high frequency voltage included in the current detected by the current detection means. In addition to extraction, the excitation direction component current and the torque direction component current of the harmonic component for the same frequency as the high frequency voltage included in the current detected by the current detection means are extracted, and the excitation direction component current of the extracted fundamental wave component Further, the high frequency current vector locus is approximated by an ellipse using the torque direction component current to obtain a first ellipse major axis direction that is a deviation of the ellipse major axis direction from the excitation direction, and the excitation direction of the extracted harmonic component A high-frequency current vector locus is approximated by an ellipse using the component current and the torque direction component current, and is the deviation of the ellipse major axis direction from the excitation direction. Obtains an ellipse long axis direction, based on the difference between the first ellipse long axis direction and the second ellipse major axis, and calculating a correction amount of the first ellipse long axis direction, based on the correction amount, first ellipse The major axis direction is corrected, and the rotor position is estimated based on the corrected first ellipse major axis direction.

本発明によれば、電圧指令値に高周波成分を重畳して電動機を駆動し、実際に電動機に供給されている電流のうちの、当該基本波成分に基づく高周波電流ベクトル軌跡の楕円長軸方向と高調波成分に基づく高周波電流ベクトル軌跡の楕円長軸方向とを用いて基本波成分に基づく高周波電流ベクトル軌跡の楕円長軸方向を補正できる。これにより、高調波成分の電流が回転子の回転と相関があることを利用して、回転子の状態を精度良く推定することができる。   According to the present invention, the motor is driven by superimposing a high-frequency component on the voltage command value, and the ellipse major axis direction of the high-frequency current vector locus based on the fundamental wave component of the current actually supplied to the motor is The elliptical long axis direction of the high frequency current vector locus based on the fundamental wave component can be corrected using the elliptical long axis direction of the high frequency current vector locus based on the harmonic component. Thus, the state of the rotor can be accurately estimated by utilizing the fact that the current of the harmonic component has a correlation with the rotation of the rotor.

本発明の第1実施形態として示す電動機の制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus of the electric motor shown as 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態として示す電動機の制御装置において、高周波電圧ベクトルの軌跡を示す図である。It is a figure which shows the locus | trajectory of a high frequency voltage vector in the control apparatus of the electric motor shown as 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態として示す電動機の制御装置における磁極位置・回転数推定部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the magnetic pole position and rotation speed estimation part in the control apparatus of the electric motor shown as 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態として示す電動機の制御装置における電動機の構成を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the electric motor in the control apparatus of the electric motor shown as 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態として示す電動機の制御装置における回転子の位置とインダクタンスとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the position of the rotor and inductance in the control apparatus of the electric motor shown as 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態として示す電動機の制御装置における固定子の位置とインダクタンスとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the position of a stator and inductance in the control apparatus of the electric motor shown as 1st Embodiment of this invention. 固定子が分布巻構造の場合における高周波電流ベクトル軌跡の楕円について説明する図である。It is a figure explaining the ellipse of the high frequency current vector locus in case a stator is a distributed winding structure. 本発明の第1実施形態として示す電動機の制御装置において、固定子が集中巻構造の場合に、高周波電流ベクトル軌跡が楕円となる様子を示す図である。In the motor control apparatus shown as the first embodiment of the present invention, when the stator has a concentrated winding structure, the high-frequency current vector locus becomes an ellipse. 本発明の第1実施形態として示す電動機の制御装置における磁極位置補正量算出部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the magnetic pole position correction amount calculation part in the control apparatus of the electric motor shown as 1st Embodiment of this invention. 第1楕円長軸向き(偏差)と第2楕円長軸向き(偏差)との差と、磁極位置補正量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the difference of 1st ellipse major axis direction (deviation) and 2nd ellipse major axis direction (deviation), and a magnetic pole position correction amount. 本発明の第1実施形態として示す電動機の制御装置において、電動機の回転動作と、高周波(基本波)電流ベクトル軌跡及び高周波(高調波)電流ベクトル軌跡との関係を示す図である。In the motor control apparatus shown as the first embodiment of the present invention, it is a diagram showing the relationship between the rotational operation of the motor and the high-frequency (fundamental) current vector locus and the high-frequency (harmonic) current vector locus. 本発明の第1実施形態として示す電動機の制御装置において、電動機の回転動作と、高周波(基本波)電流ベクトル軌跡及び高周波(高調波)電流ベクトル軌跡との関係を示す図である。In the motor control apparatus shown as the first embodiment of the present invention, it is a diagram showing the relationship between the rotational operation of the motor and the high-frequency (fundamental) current vector locus and the high-frequency (harmonic) current vector locus. 本発明の第1実施形態として示す電動機の制御装置において、電動機の回転動作と、高周波(基本波)電流ベクトル軌跡及び高周波(高調波)電流ベクトル軌跡との関係を示す図である。In the motor control apparatus shown as the first embodiment of the present invention, it is a diagram showing the relationship between the rotational operation of the motor and the high-frequency (fundamental) current vector locus and the high-frequency (harmonic) current vector locus. 本発明の第1実施形態として示す電動機の制御装置において、電動機の回転動作と、高周波(基本波)電流ベクトル軌跡及び高周波(高調波)電流ベクトル軌跡との関係を示す図である。In the motor control apparatus shown as the first embodiment of the present invention, it is a diagram showing the relationship between the rotational operation of the motor and the high-frequency (fundamental) current vector locus and the high-frequency (harmonic) current vector locus. 本発明の第1実施形態として示す電動機の制御装置において、電動機の回転動作と、高周波(基本波)電流ベクトル軌跡及び高周波(高調波)電流ベクトル軌跡との関係を示す図である。In the motor control apparatus shown as the first embodiment of the present invention, it is a diagram showing the relationship between the rotational operation of the motor and the high-frequency (fundamental) current vector locus and the high-frequency (harmonic) current vector locus. 本発明の第1実施形態として示す電動機の制御装置における動作手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement procedure in the control apparatus of the electric motor shown as 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態として示す電動機の制御装置における磁極位置補正量算出部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the magnetic pole position correction amount calculation part in the control apparatus of the electric motor shown as 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態として示す電動機の制御装置における磁極位置・回転数推定部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the magnetic pole position and rotation speed estimation part in the control apparatus of the electric motor shown as 3rd Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1実施形態]
「電動機の制御装置の構成」
本発明の第1実施形態として示す電動機制御装置は、例えば図1に示すように構成される。電動機制御装置は、例えば車両を駆動する電動機9の動作を制御するものである。本実施形態では、電動機制御装置は、指令値生成部1,電流制御部2,高周波電圧発生部3,座標変換部4,PWM変換部5,直流電源6,インバータ7,電流センサ8u,8v,座標変換部10,磁極位置・回転数推定部11を有する。
[First Embodiment]
"Configuration of motor control device"
The motor control device shown as the first embodiment of the present invention is configured as shown in FIG. 1, for example. The electric motor control device controls, for example, the operation of the electric motor 9 that drives the vehicle. In the present embodiment, the motor control device includes a command value generator 1, a current controller 2, a high frequency voltage generator 3, a coordinate converter 4, a PWM converter 5, a DC power supply 6, an inverter 7, current sensors 8u, 8v, A coordinate conversion unit 10 and a magnetic pole position / rotation number estimation unit 11 are included.

指令値生成部1及び電流制御部2は、電動機9を所望の状態に制御するための電圧指令値として、当該電動機9の励磁方向成分(γ軸)の電圧指令値及びトルク方向成分(δ軸)の電圧指令値を演算する電圧指令値演算手段として機能する。   The command value generation unit 1 and the current control unit 2 use the voltage command value and the torque direction component (δ axis) of the excitation direction component (γ axis) of the motor 9 as a voltage command value for controlling the motor 9 to a desired state. ) Functions as voltage command value calculation means for calculating the voltage command value.

指令値生成部1は、トルク指令値T,電動機9の回転数推定値ω^,及び直流電源6の直流電圧Vdcと電流制御モードにおけるdp軸電流指令値i ,i 及びdq軸干渉電圧指令値vd_dcpl ,vq_dcpl との対応関係を示すテーブルを有する。指令値生成部1は、トルク指令値T,磁極位置・回転数推定部11から出力される電動機9の回転数推定値ω^,及び直流電源6の直流電圧Vdcに対応するdq軸電流指令値i ,i 及びdq軸干渉電圧指令値vd_dcpl ,vq_dcpl をテーブルから検索し、検索されたdq軸電流指令値i ,i 及びdq軸干渉電圧指令値vd_dcpl ,vq_dcpl を出力する。このように指令値生成部1は、オープンループ方式によりdq軸電流指令値i ,i 及びdq軸干渉電圧指令値vd_dcpl ,vq_dcpl を制御する。 The command value generation unit 1 includes a torque command value T * , an estimated rotational speed value ω ^ of the electric motor 9, a DC voltage V dc of the DC power source 6, and dp-axis current command values i d * , i q * in the current control mode, and a table showing a correspondence relationship between the dq-axis interference voltage command values v d_dcpl * and v q_dcpl * ; The command value generator 1 is a dq-axis current corresponding to the torque command value T * , the estimated rotational speed value ω ^ of the motor 9 output from the magnetic pole position / rotational speed estimator 11, and the DC voltage V dc of the DC power supply 6. The command values i d * , i q * and dq axis interference voltage command values v d_dcpl * , v q_dcpl * are retrieved from the table, and the retrieved dq axis current command values i d * , i q * and dq axis interference voltage commands The values v d_dcpl * and v q_dcpl * are output. In this way, the command value generation unit 1 controls the dq axis current command values i d * and i q * and the dq axis interference voltage command values v d_dcpl * and v q_dcpl * by an open loop method.

電流制御部2は、指令値生成部1から出力されたdq軸電流指令値i ,i 及びdq軸干渉電圧指令値vd_dcpl ,vq_dcpl と座標変換部10から出力されるγδ軸電流検出値iγ,iδとを用いて電流偏差比例積分(PI)増幅と非干渉制御からなる一般的な電流ベクトル制御演算を行う。これにより、電流制御部2は、γδ軸電圧指令値vγ ’,vδ ’を生成して、出力する。 The current control unit 2 outputs the dq axis current command values i d * and i q * and the dq axis interference voltage command values v d_dcpl * and v q_dcpl * output from the command value generation unit 1 and the coordinate conversion unit 10. A general current vector control calculation including current deviation proportional integration (PI) amplification and non-interference control is performed using the γδ axis current detection values i γ and i δ . As a result, the current control unit 2 generates and outputs the γδ-axis voltage command values v γ * ′ and v δ * ′.

電動機制御装置は、電動機9に供給する電流を電動機9の2次磁束に直交するq軸電流成分と2次磁束に対し平行なd軸電流成分とに分離して電流制御を行う電流ベクトル制御を行う。“非干渉制御”とは、この電流ベクトル制御において、電流、q軸,d軸のインダクタンス、及び電動機9の機械回転数の作用によって、d軸電流成分及びq軸電流成分がそれぞれq軸電圧及びd軸電圧として他方の電流成分に干渉することによる影響を打ち消す制御を意味する。具体的には、干渉電圧指令値を用いて電圧指令値を補正する制御を意味する。また、γδ軸とは、磁極位置・回転数推定部11により推定された回転子の磁極位置推定値θ^により得た推定dq軸を意味している。上述の電流偏差とは、d軸電流指令値i とγ軸電流検出値iγの偏差、q軸電流指令値i とδ軸電流検出値iδの偏差である。 The motor control device performs current vector control for performing current control by separating the current supplied to the motor 9 into a q-axis current component orthogonal to the secondary magnetic flux of the motor 9 and a d-axis current component parallel to the secondary magnetic flux. Do. “Non-interference control” means that in this current vector control, the d-axis current component and the q-axis current component are changed to q-axis voltage and This means control that cancels the influence of interference with the other current component as the d-axis voltage. Specifically, it means control for correcting the voltage command value using the interference voltage command value. Further, the γδ axis means an estimated dq axis obtained from the estimated magnetic pole position θ ^ of the rotor estimated by the magnetic pole position / rotational speed estimation unit 11. The current deviation is a deviation between the d-axis current command value i d * and the γ-axis current detection value i γ, and a deviation between the q-axis current command value i q * and the δ-axis current detection value i δ .

高周波電圧発生部3は、指令値生成部1及び電流制御部2により演算された電圧指令値に対して電動機9の駆動周波数とは異なる周波数の高周波電圧を重畳する高周波電圧発生手段として機能する。   The high-frequency voltage generator 3 functions as a high-frequency voltage generator that superimposes a high-frequency voltage having a frequency different from the drive frequency of the motor 9 on the voltage command value calculated by the command value generator 1 and the current controller 2.

高周波電圧発生部3は、電動機9の駆動周波数とは異なる高周波電圧vdh 、vqh を生成する。この高周波電圧vdh 、vqh は、電流制御部2により生成されたγδ軸電圧指令値vγ 、vδ に重畳される。これにより、座標変換部4には、高周波電圧vdh 、vqh を含むγδ軸電圧指令値vγ 、vδ が供給される。 The high frequency voltage generator 3 generates high frequency voltages v dh * and v qh * different from the drive frequency of the electric motor 9. The high-frequency voltages v dh * and v qh * are superimposed on the γδ axis voltage command values v γ * and v δ * generated by the current control unit 2. As a result, the coordinate conversion unit 4 is supplied with γδ-axis voltage command values v γ * and v δ * including the high-frequency voltages v dh * and v qh * .

また、電動機制御装置は、高周波電圧発生部3により高周波電圧vdh 、vqh が重畳された電圧指令値に基づいてインバータ7のスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成し、当該インバータ7により直流電圧を交流電圧に変換させて電動機9を駆動する駆動手段として機能する。この構成は、座標変換部4、PWM変換部5、インバータ7に相当する。 Further, the motor control device generates a drive signal for driving the switching element of the inverter 7 based on the voltage command value on which the high-frequency voltages v dh * and v qh * are superimposed by the high-frequency voltage generator 3, and the inverter 7 It functions as a driving means for driving the electric motor 9 by converting the DC voltage into an AC voltage. This configuration corresponds to the coordinate conversion unit 4, the PWM conversion unit 5, and the inverter 7.

座標変換部4は、γδ軸の電圧を、UVW相に電圧に変換する。座標変換部4は、以下の式1を利用して、入力したγδ軸電圧指令値vγ ,vδ と磁極位置・回転数推定部11により推定された電動機9の回転子の磁極位置推定値θ^からU相,V相,及びW相の三相の電圧指令値v ,v ,v を算出して、出力する。

Figure 0005402106
The coordinate conversion unit 4 converts the γδ-axis voltage into a UVW phase voltage. The coordinate conversion unit 4 uses the following Equation 1 to input the γδ-axis voltage command values v γ * and v δ * and the magnetic pole position of the rotor of the motor 9 estimated by the magnetic pole position / rotation number estimation unit 11. The U-phase, V-phase, and W-phase voltage command values v u * , v v * , v w * are calculated from the estimated value θ ^ and output.
Figure 0005402106

PWM変換部5は、座標変換部4から出力されたU相,V相,及びW相の三相の電圧指令値v ,v ,v に対応するインバータ7の駆動信号Duu ,Dul ,Dvu ,Dvl ,Dwu ,Dwl を生成して、出力する。なお、駆動信号Duu ,Dul は、それぞれU相に対応する上段及び下段のスイッチング素子に対する信号を示す。駆動信号Dvu ,Dvl はそれぞれV相に対応する上段及び下段のスイッチング素子に対する信号を示す。駆動信号Dwu ,Dwl はそれぞれW相に対応する上段及び下段のスイッチング素子に対する信号を示す。 The PWM converter 5 is a drive signal D for the inverter 7 corresponding to the three-phase voltage command values v u * , v v * , v w * output from the coordinate converter 4. uu *, D ul *, D vu *, D vl *, D wu *, to generate a D wl *, to output. The drive signals D uu * and D ul * indicate signals for the upper and lower switching elements corresponding to the U phase, respectively. The drive signals D vu * and D vl * indicate signals for the upper and lower switching elements corresponding to the V phase, respectively. The driving signals D wu * and D wl * indicate signals for the upper and lower switching elements corresponding to the W phase, respectively.

インバータ7は、PWM変換部5から出力された駆動信号Duu ,Dul ,Dvu ,Dvl ,Dwu ,Dwl に従って対応するスイッチング素子をオン/オフする。これによりインバータ7は、直流電源6の直流電圧Vdcを三相の交流電圧v,v,vに変換して電動機9に出力する。 The inverter 7 turns on / off the corresponding switching element according to the drive signals D uu * , D ul * , D vu * , D vl * , D wu * , and D wl * output from the PWM converter 5. As a result, the inverter 7 converts the DC voltage V dc of the DC power supply 6 into three-phase AC voltages v u , v v , v w and outputs the converted voltage to the motor 9.

電流センサ8u,8vは、インバータ7から電動機9に供給されている励磁方向成分電流及びトルク方向成分電流を検出する電流検出手段として機能する。具体的には、電流センサ8u,8vは、U相とV相の電流値i,iを検出して座標変換部10に出力する。本実施形態のように、電流センサを二相にだけに取り付ける場合、電流センサ8u,8vにより検出しない残り1相(本実施形態ではW相)の電流値は、座標変換部10により、以下の式2から算出することができる。

Figure 0005402106
The current sensors 8u and 8v function as current detection means for detecting the excitation direction component current and the torque direction component current supplied from the inverter 7 to the electric motor 9. Specifically, the current sensors 8 u and 8 v detect U-phase and V-phase current values i u and iv and output them to the coordinate conversion unit 10. When the current sensor is attached to only two phases as in the present embodiment, the current value of the remaining one phase (W phase in the present embodiment) that is not detected by the current sensors 8u and 8v is calculated by the coordinate conversion unit 10 as follows: It can be calculated from Equation 2.
Figure 0005402106

座標変換部10は、UVW相からγδ軸に電流を変換する。座標変換部10は、以下の式3を利用して電流センサ8u,8vにより検出されたU相とV相の電流値i,iと磁極位置・回転数推定部11により推定された電動機9の回転子の磁極位置推定値θ^から、γδ軸電流検出値iγ,iδを算出する。

Figure 0005402106
The coordinate conversion unit 10 converts current from the UVW phase to the γδ axis. The coordinate conversion unit 10 uses the following equation 3 to calculate the U-phase and V-phase current values i u and iv detected by the current sensors 8 u and 8 v and the motor estimated by the magnetic pole position / rotation number estimation unit 11. The γδ axis current detection values i γ and i δ are calculated from the estimated magnetic pole position θ ^ of the 9 rotor.
Figure 0005402106

磁極位置・回転数推定部11は、電流センサ8u,8v及び座標変換部10により検出された電流に基づいて、電動機9における回転子の状態を推定する回転子状態推定手段として機能する。磁極位置・回転数推定部11は、座標変換部10から出力されたγδ軸電流検出値iγ,iδを入力し、これらのγδ軸電流検出値iγ,iδに基づいて、電動機9の回転子の磁極位置推定値θ^、回転数推定値ω^を演算し、出力する。 The magnetic pole position / rotation number estimation unit 11 functions as a rotor state estimation unit that estimates the state of the rotor in the electric motor 9 based on the current detected by the current sensors 8 u and 8 v and the coordinate conversion unit 10. Pole position and rotational speed estimating unit 11, the ??-axis current detection value output from the coordinate conversion unit 10 i gamma, type the i [delta], these the ??-axis current detection value i gamma, based on the i [delta], the motor 9 The rotor magnetic pole position estimated value θ ^ and the rotational speed estimated value ω ^ are calculated and output.

そして、磁極位置推定値θ^及び回転数推定値ω^は、指令値生成部1及び座標変換部10によって電動機9の制御に用いられる(制御手段)。   The magnetic pole position estimated value θ ^ and the rotational speed estimated value ω ^ are used for control of the electric motor 9 by the command value generation unit 1 and the coordinate conversion unit 10 (control means).

「高周波電圧発生部3の動作説明」
高周波電圧発生部3は、図2に示すように、真円のベクトル軌跡を描く高周波電圧vdh 、vqh を発生させる。この高周波電圧vdh 、vqh の周波数は、電動機9の駆動周波数より充分に高い。例えば、高周波電圧vdh 、vqh のベクトルの大きさは85V、周波数を625Hzとする。
"Description of operation of high-frequency voltage generator 3"
As shown in FIG. 2, the high-frequency voltage generator 3 generates high-frequency voltages v dh * and v qh * that draw a perfect circle vector locus. The frequencies of the high-frequency voltages v dh * and v qh * are sufficiently higher than the drive frequency of the electric motor 9. For example, the vector size of the high frequency voltages v dh * and v qh * is 85 V and the frequency is 625 Hz.

「磁極位置・回転数推定部11の詳細構成」
つぎに、上述した電動機制御装置における磁極位置・回転数推定部11の構成を、図3を参照して説明する。
"Detailed configuration of magnetic pole position / rotation speed estimation unit 11"
Next, the configuration of the magnetic pole position / rotation number estimation unit 11 in the above-described electric motor control device will be described with reference to FIG.

磁極位置・回転数推定部11は、第1バンドパスフィルタ12(BPF)、第1ディジタルフーリエ変換処理部13(DFT)、第1楕円解析部14、PI増幅器15、積分器16、磁極位置補正量算出部17を備える。また、磁極位置・回転数推定部11は、第2バンドパスフィルタ18、第2ディジタルフーリエ変換処理部19、第2楕円解析部20を備える。   The magnetic pole position / rotation speed estimation unit 11 includes a first bandpass filter 12 (BPF), a first digital Fourier transform processing unit 13 (DFT), a first ellipse analysis unit 14, a PI amplifier 15, an integrator 16, and magnetic pole position correction. An amount calculation unit 17 is provided. The magnetic pole position / rotation speed estimation unit 11 includes a second band pass filter 18, a second digital Fourier transform processing unit 19, and a second ellipse analysis unit 20.

第1バンドパスフィルタ12は、座標変換部10から出力されたγδ軸電流検出値iγ、iδに含まれ、高周波電圧vdh 、vqh と同じ周波数成分のγδ軸高周波電流iγh1、iδh1を抽出して、出力する。 The first band-pass filter 12 is included in the detected γδ-axis current values i γ and i δ output from the coordinate conversion unit 10, and the γδ-axis high-frequency current i γh1 having the same frequency component as the high-frequency voltages v dh * and v qh *. , I δh1 is extracted and output.

第1ディジタルフーリエ変換処理部13は、第1バンドパスフィルタ12により抽出されたγδ軸高周波電流iγh1、iδh1を高周波電圧vdh 、vqh と同じ周波数成分の実数軸成分及び虚数軸成分iγh1_Re、iγh1_Im、iδh1_Re、iδh1_Imに分解して、出力する。 The first digital Fourier transform processing unit 13 uses the γδ-axis high-frequency currents i γh1 and i δh1 extracted by the first bandpass filter 12 as real-frequency components and imaginary-axis components having the same frequency components as the high-frequency voltages v dh * and v qh *. The components i γh1_Re , i γh1_Im , i δh1_Re , and i δh1_Im are decomposed and output.

第1楕円解析部14は、第1ディジタルフーリエ変換処理部13から出力された虚数軸成分iγh1_Re、iγh1_Im、iδh1_Re、iδh1_Imに基づいて、γδ軸高周波電流iγh1、iδh1がγδ軸上で描く軌跡、すなわち、γδ軸電流検出値iγ,iδを楕円(高周波電流ベクトル軌跡の楕円)に近似する。そして、第1楕円解析部14は、γ軸に対する高周波電流ベクトル軌跡の第1楕円長軸方向(偏差)θζ’を下記の式(4)によって算出し、出力する。

Figure 0005402106
The first ellipse analysis unit 14 uses the imaginary axis components i γh1_Re , i γh1_Im , i δh1_Re , and i δh1_Im output from the first digital Fourier transform processing unit 13 so that the γδ axis high-frequency currents i γh1 and i δh1 are γδ axes. The locus drawn above, that is, the γδ axis current detection values i γ and i δ are approximated to an ellipse (the ellipse of the high-frequency current vector locus). Then, the first ellipse analysis unit 14 calculates and outputs the first ellipse major axis direction (deviation) θ ζ ′ of the high-frequency current vector locus with respect to the γ-axis by the following equation (4).
Figure 0005402106

なお、以下の説明において、高周波電圧vdh 、vqh と同じ周波数成分(基本波成分)のγδ軸高周波電流iγh1、iδh1を用いて得た高周波電流ベクトル軌跡における楕円形状の長軸方向を「第1楕円長軸方向」と呼ぶ。 In the following description, an elliptical long axis in a high-frequency current vector locus obtained by using γδ-axis high-frequency currents i γh1 and i δh1 having the same frequency component (fundamental wave component) as the high-frequency voltages v dh * and v qh * The direction is referred to as “first elliptical long axis direction”.

第2バンドパスフィルタ18は、座標変換部10から出力されたγδ軸電流検出値iγ、iδに含まれ、高周波電圧vdh 、vqh と同じ周波数成分に対する高調波成分のγδ軸高周波電流iγh2、iδh2を抽出して、出力する。この実施形態における高調波成分は、高周波電圧vdh 、vqh と同じ周波数成分に対して2倍の周波数成分とする。すなわち、磁極位置・回転数推定部11は、高調波成分を、高周波電圧vdh 、vqh の周波数に対する2次高調波成分とする。 The second band-pass filter 18 is included in the γδ-axis current detection values i γ and i δ output from the coordinate conversion unit 10, and the γδ axis of the harmonic component for the same frequency component as the high-frequency voltages v dh * and v qh *. The high-frequency currents i γh2 and i δh2 are extracted and output. The harmonic component in this embodiment is a frequency component that is twice the same frequency component as the high-frequency voltages v dh * and v qh * . That is, the magnetic pole position / rotation speed estimation unit 11 sets the harmonic component as the second harmonic component with respect to the frequencies of the high-frequency voltages v dh * and v qh * .

第2ディジタルフーリエ変換処理部19は、第2バンドパスフィルタ18により抽出されたγδ軸高周波電流iγh2、iδh2を高周波電圧vdh 、vqh と同じ周波数成分の実数軸成分及び虚数軸成分iγh2_Re、iγh2_Im、iδh2_Re、iδh2_Imに分解して、出力する。 The second digital Fourier transform processing unit 19 uses the γδ-axis high-frequency currents i γh2 and i δh2 extracted by the second bandpass filter 18 as real-frequency components and imaginary-axis components having the same frequency components as the high-frequency voltages v dh * and v qh *. The components i γh2_Re , i γh2_Im , i δh2_Re , and i δh2_Im are decomposed and output.

第2楕円解析部20は、第2ディジタルフーリエ変換処理部19から出力された虚数軸成分iγh2_Re、iγh2_Im、iδh2_Re、iδh2_Imに基づいて、γδ軸高周波電流iγh2、iδh2がγδ軸上で描く軌跡、すなわち、γδ軸電流検出値iγ,iδを楕円(高周波電流ベクトル軌跡の楕円)に近似する。そして、第1楕円解析部14は、γ軸に対する高周波電流ベクトル軌跡の第2楕円長軸方向(偏差)θζ2を下記の式(5)によって算出し、出力する。

Figure 0005402106
Based on the imaginary axis components i γh2_Re , i γh2_Im , i δh2_Re , and i δh2_Im output from the second digital Fourier transform processing unit 19, the second ellipse analysis unit 20 converts the γδ axis high-frequency currents i γh2 and i δh2 to the γδ axis. The locus drawn above, that is, the γδ axis current detection values i γ and i δ are approximated to an ellipse (the ellipse of the high-frequency current vector locus). Then, the first ellipse analysis unit 14 calculates and outputs the second ellipse major axis direction (deviation) θ ζ2 of the high-frequency current vector locus with respect to the γ-axis by the following equation (5).
Figure 0005402106

なお、以下の説明において、高周波電圧vdh 、vqh に対する同じ周波数成分に対する高調波成分のγδ軸高周波電流iγh1、iδh1を用いて得た高周波電流ベクトル軌跡における楕円形状の長軸方向を「第2楕円長軸方向」と呼ぶ。 In the following description, the major axis direction of the elliptical shape in the high-frequency current vector locus obtained by using the γδ-axis high-frequency currents i γh1 and i δh1 of the harmonic components for the same frequency component with respect to the high-frequency voltages v dh * and v qh * Is referred to as “second elliptical major axis direction”.

γ軸に対する楕円長軸方向θζ’は、磁極位置補正量算出部17から出力される磁極位置補正量Δθζと加算される。これにより、γ軸に対する楕円長軸方向θζ’は、γ軸に対する高周波電流ベクトル軌跡の楕円長軸方向θζに補正される。このγ軸に対する高周波電流ベクトル軌跡の楕円長軸方向θζは、PI増幅器15に供給される。 The elliptical long axis direction θ ζ ′ with respect to the γ axis is added to the magnetic pole position correction amount Δθ ζ output from the magnetic pole position correction amount calculation unit 17. Thereby, the elliptical long axis direction θ ζ ′ with respect to the γ axis is corrected to the elliptical long axis direction θ ζ of the high-frequency current vector locus with respect to the γ axis. The elliptical long axis direction θ ζ of the high-frequency current vector locus with respect to the γ axis is supplied to the PI amplifier 15.

PI増幅器15は、γ軸に対する高周波電流ベクトル軌跡の楕円長軸方向θζをPI増幅することにより回転数推定値ω^を得て、指令値生成部1に出力する。 The PI amplifier 15 obtains the rotational speed estimated value ω ^ by PI amplification of the elliptical long axis direction θ ζ of the high-frequency current vector locus with respect to the γ-axis, and outputs it to the command value generation unit 1.

積分器16は、PI増幅器15から出力された回転数推定値ω^を積分することにより回転子の磁極位置推定値θ^を得て、座標変換部10に出力する。   The integrator 16 integrates the estimated rotational speed value ω ^ output from the PI amplifier 15 to obtain the estimated magnetic pole position θ ^ of the rotor and outputs it to the coordinate conversion unit 10.

ここで、回転子の磁極位置推定値θ^、回転数推定値ω^を求める原理について説明する。図4は、電動機9における回転子9aの磁石(S,N)を1極対、固定側のティース(固定子9b)数を、(1)〜(6)の6個とした場合の集中巻IPM型の電動機9を示す。また、図5,6に、この電動機9のインダクタンスLr、Lsの分布を示す。   Here, the principle of obtaining the rotor magnetic pole position estimated value θ ^ and the rotational speed estimated value ω ^ will be described. FIG. 4 shows concentrated winding when the magnet (S, N) of the rotor 9a in the electric motor 9 is one pole pair and the number of teeth (stator 9b) on the fixed side is six (1) to (6). An IPM type electric motor 9 is shown. 5 and 6 show the distributions of inductances Lr and Ls of the electric motor 9.

電動機9の回転子9aに起因するインダクタンスLrは、図4で示す回転子9aの部位(a)、(b)、(c)、(d)に対して、図5のように分布する。一方、固定子9bに起因するインダクタンスLsは、図4で示す固定子9bの部位(1)〜(6)に対して図6のように分布する。   The inductance Lr caused by the rotor 9a of the electric motor 9 is distributed as shown in FIG. 5 with respect to the parts (a), (b), (c), and (d) of the rotor 9a shown in FIG. On the other hand, the inductance Ls caused by the stator 9b is distributed as shown in FIG. 6 with respect to the parts (1) to (6) of the stator 9b shown in FIG.

固定子9bが分布巻構造の場合は、図6の点線で示すように、固定子9bに起因するインダクタンスLsは、ほぼ平坦な分布となる。これにより、回転子9aに起因するインダクタンスLrと固定子9bに起因するインダクタンスLsの合成インダクタンスは、回転子9aの部位(a)、(c)、すなわちd軸方向で最小になり、回転子9aの部位(b)、(d)、すなわちq軸方向で最大となる。したがって、γδ軸電流検出値iγ,iδで表される高周波電流ベクトルの軌跡は、図7のように、d軸方向に膨らんだ楕円状になる。したがって、第1楕円解析部14は、第1ディジタルフーリエ変換処理部13から得たγδ軸電流検出値iγ,iδに基づく虚数軸成分iγh1_Re、iγh1_Im、iδh1_Re、iδh1_Imに基づいて、当該高周波電流ベクトル軌跡を楕円で近似し、当該高周波電流ベクトル軌跡の楕円長軸方向を算出することで、γ軸に対する楕円長軸方向(偏差)θζ’を算出し、最終的に回転子9aの磁極位置推定値θ^を推定できる。 When the stator 9b has a distributed winding structure, the inductance Ls caused by the stator 9b has a substantially flat distribution as shown by the dotted line in FIG. As a result, the combined inductance of the inductance Lr caused by the rotor 9a and the inductance Ls caused by the stator 9b is minimized in the parts (a) and (c) of the rotor 9a, that is, in the d-axis direction. (B), (d), that is, the maximum in the q-axis direction. Therefore, the locus of the high-frequency current vector represented by the γδ-axis current detection values i γ and i δ becomes an ellipse that swells in the d-axis direction as shown in FIG. Therefore, the first ellipse analysis unit 14 is based on the imaginary axis components i γh1_Re , i γh1_Im , i δh1_Re , i δh1_Im based on the γδ axis current detection values i γ and i δ obtained from the first digital Fourier transform processing unit 13. Approximating the high-frequency current vector locus with an ellipse and calculating the elliptical long axis direction of the high-frequency current vector locus to calculate the elliptical long axis direction (deviation) θ ζ ′ with respect to the γ axis, and finally the rotor The magnetic pole position estimated value θ ^ of 9a can be estimated.

しかし、固定子9bが集中巻構造の場合、固定子9bに起因するインダクタンスLsは、固定子9b(ティース)のある位置で最大、固定子9b間で最小となり、固定子9bの位置による差が大きくなる。このため、回転子9aに起因するインダクタンスLrと固定子9bに起因するインダクタンスLsの合成インダクタンスは、必ずしも回転子9aの部位(a)(c)、すなわちd軸方向では最小にならず、d軸から一定の範囲内でずれた点で最小となる。よって、高周波電流ベクトル軌跡は、図8に示すように、d軸の周辺において、インダクタンスが最小の方向に膨らみ、大きさが伸び縮みする楕円状になる。これにより、高周波電流ベクトル軌跡を楕円近似した場合の長軸方向(γ)は、図8中の点線で示す楕円のようなd軸方向からずれた方向となる。   However, when the stator 9b has a concentrated winding structure, the inductance Ls caused by the stator 9b is the maximum at a position where the stator 9b (tooth) is present, and the minimum between the stators 9b, and the difference due to the position of the stator 9b is different. growing. For this reason, the combined inductance of the inductance Lr caused by the rotor 9a and the inductance Ls caused by the stator 9b is not necessarily minimized in the parts (a) and (c) of the rotor 9a, that is, in the d-axis direction. Is the smallest at a point deviated within a certain range. Therefore, as shown in FIG. 8, the high-frequency current vector locus has an elliptical shape in which the inductance swells in the minimum direction and the size expands and contracts around the d-axis. Thus, the major axis direction (γ) when the high-frequency current vector locus is approximated by an ellipse is a direction deviated from the d-axis direction such as an ellipse indicated by a dotted line in FIG.

したがって、固定子9bが集中巻構造である電動機9における磁極位置を精度よく推定するためには、回転子9aの磁極位置に応じて変動する真の磁極位置(d軸)と、高周波電流ベクトル軌跡の第1楕円長軸方向(γ)との誤差(偏差)を補正する必要がある。   Therefore, in order to accurately estimate the magnetic pole position in the motor 9 in which the stator 9b has a concentrated winding structure, the true magnetic pole position (d-axis) that varies according to the magnetic pole position of the rotor 9a and the high-frequency current vector locus It is necessary to correct an error (deviation) from the first ellipse major axis direction (γ).

このために、第1実施形態として示す電動機制御装置は、図8に示したように高周波電流ベクトル軌跡の楕円形状がd軸からずれる高周波電流のひずみ成分と、真の磁極位置と楕円形状における第1楕円長軸方向との誤差は、ともに固定子構造に起因しており、一定の関係性があることに着目して、真の磁極位置と高周波電流ベクトル軌跡における楕円形状の第1楕円長軸方向の誤差とを補正する。この補正について以下に説明する。   For this reason, the motor control device shown as the first embodiment has a high-frequency current distortion component in which the elliptical shape of the high-frequency current vector locus deviates from the d-axis, the true magnetic pole position, and the elliptical shape as shown in FIG. Focusing on the fact that both the errors from the direction of the ellipse major axis are due to the stator structure and have a certain relationship, the ellipse-shaped first ellipse major axis in the true magnetic pole position and the high-frequency current vector locus Correct the direction error. This correction will be described below.

上述した図3の磁極位置補正量算出部17には、第1楕円長軸方向(偏差)θζ’及び第2楕円長軸方向(偏差)θζ2が供給される。当該第1楕円長軸方向(偏差)θζ’及び第2楕円長軸方向(偏差)θζ2を用いて、磁極位置補正量算出部17は、磁極位置補正量Δθζを算出する。 The first ellipse major axis direction (deviation) θ ζ ′ and the second ellipse major axis direction (deviation) θ ζ2 are supplied to the magnetic pole position correction amount calculation unit 17 of FIG. 3 described above. By using the first ellipse long axis direction (deviation) theta zeta 'and the second ellipse major axis direction (deviation) theta ?? 2, the magnetic pole position correction amount calculating unit 17 calculates the magnetic pole position correction amount [Delta] [theta] zeta.

この磁極位置補正量算出部17は、図9に示すように、第2楕円長軸方向(偏差)θζ2から第1楕円長軸方向(偏差)θζ’を減算した値が供給される磁極位置補正量マップ参照部21を有する。この磁極位置補正量マップ参照部21には、高周波電流における基本波成分により描かれるベクトル軌跡を楕円近似した場合の長軸方向である第1楕円長軸方向(偏差)θζ’と高周波電流における高調波成分により描かれるベクトル軌跡を楕円近似した場合の長軸方向である第2楕円長軸方向(偏差)θζ2との差と、励磁方向と第1楕円長軸方向(偏差)θζ’との誤差(磁極位置補正量Δθζ)との関係が、マップデータとして記憶されている。そして、磁極位置補正量マップ参照部21は、第2楕円長軸方向(偏差)θζ2と第1楕円長軸方向(偏差)θζ’との差を入力したことに応じてマップデータを参照して、磁極位置補正量Δθζを算出し、出力する。 As shown in FIG. 9, the magnetic pole position correction amount calculation unit 17 is supplied with a value obtained by subtracting the first ellipse major axis direction (deviation) θ ζ ′ from the second ellipse major axis direction (deviation) θ ζ2 . A position correction amount map reference unit 21 is provided. The magnetic pole position correction amount map reference unit 21 includes a first ellipse major axis direction (deviation) θ ζ ′ that is a major axis direction when a vector locus drawn by a fundamental wave component in a high frequency current is approximated to an ellipse and a high frequency current. The difference between the second ellipse major axis direction (deviation) θ ζ2 , which is the major axis direction when the vector locus drawn by the harmonic component is approximated by an ellipse, and the excitation direction and the first ellipse major axis direction (deviation) θ ζ ′ And the error (magnetic pole position correction amount Δθ ζ ) are stored as map data. Then, the magnetic pole position correction amount map reference unit 21 refers to the map data in response to the input of the difference between the second ellipse major axis direction (deviation) θ ζ2 and the first ellipse major axis direction (deviation) θ ζ ′. The magnetic pole position correction amount Δθ ζ is calculated and output.

また、磁極位置補正量マップ参照部21には、マップデータを、電動機9の動作点ごとに記憶していることが望ましい。この場合、磁極位置補正量マップ参照部21は、電動機9の動作点に基づいてマップデータを選択し、第1楕円長軸方向(偏差)θζ’の誤差を補正する磁極位置補正量Δθζを算出する。また、磁極位置補正量マップ参照部21は、電動機9の動作点に応じて線形補間をして、磁極位置補正量Δθζを算出しても良い。 The magnetic pole position correction amount map reference unit 21 preferably stores map data for each operating point of the electric motor 9. In this case, the magnetic pole position correction amount map reference section 21 selects the map data based on the operating point of the motor 9, the magnetic pole position correction amount [Delta] [theta] zeta to correct an error of the first ellipse long axis direction (deviation) theta zeta ' Is calculated. The magnetic pole position correction amount map reference unit 21 may calculate the magnetic pole position correction amount Δθ ζ by performing linear interpolation according to the operating point of the electric motor 9.

このマップデータは、例えば図10に示すような、第1楕円長軸方向(偏差)θζ’と第2楕円長軸方向(偏差)θζ2との差(θζ’−θζ2[°])と、磁極位置補正量Δθζ[°]との関係となっている。このようなマップデータに記述される関係を、図11乃至図15を参照して説明する。 For example, as shown in FIG. 10, the map data includes a difference (θ ζ '−θ ζ2 [°] between the first elliptical long axis direction (deviation) θ ζ ′ and the second elliptical long axis direction (deviation) θ ζ2 . ) And the magnetic pole position correction amount Δθ ζ [°]. The relationship described in such map data will be described with reference to FIGS.

図11(a)乃至図15(a)に示すように、図中点線で示す回転子9aが、図11(a)の位置(1)、図13(a)の位置(2)、図15(a)の位置(3)に向けて回転すると考える。この場合、高周波電流の2次成分のベクトル軌跡による第2楕円長軸方向(偏差)θζ2は、図11(b)乃至図15(b)に示すように変化する。すなわち、第2楕円長軸方向(偏差)θζ2は、回転子9aの位置に応じて図11(b)の+90°、図13(b)の0°、図15(b)の−90°というように変化する。このように、第2楕円長軸方向(偏差)θζ2は、回転子9aの回転方向とは逆方向に回転する特性を持っている。また、第1楕円長軸方向(偏差)θζ’と真の磁極位置との誤差θζeは、回転子9aの位置に応じて1周期で変動する。こようなことから、第1楕円長軸方向(偏差)θζ’と第2楕円長軸方向(偏差)θζ2との差と、第1楕円長軸方向(偏差)θζ’の誤差θζeを打ち消す磁極位置補正量Δθζとの関係は、図10のように求めることができる。 As shown in FIGS. 11 (a) to 15 (a), the rotor 9a indicated by a dotted line in the figure is positioned at the position (1) in FIG. 11 (a), the position (2) in FIG. Suppose that it rotates towards position (3) in (a). In this case, the second ellipse major axis direction (deviation) θ ζ2 due to the vector locus of the secondary component of the high-frequency current changes as shown in FIGS. 11B to 15B. That is, the second ellipse major axis direction (deviation) θ ζ2 is + 90 ° in FIG. 11B, 0 ° in FIG. 13B, and −90 ° in FIG. 15B according to the position of the rotor 9a. It will change. Thus, the second ellipse major axis direction (deviation) θ ζ2 has a characteristic of rotating in the direction opposite to the rotation direction of the rotor 9a. Further, the error θ ζe between the first ellipse major axis direction (deviation) θ ζ ′ and the true magnetic pole position varies in one cycle according to the position of the rotor 9a. Therefore , the difference between the first elliptical long axis direction (deviation) θ ζ ′ and the second elliptical long axis direction (deviation) θ ζ2 and the error θ between the first elliptical long axis direction (deviation) θ ζ ′. The relationship with the magnetic pole position correction amount Δθ ζ that cancels ζe can be obtained as shown in FIG.

「電動機制御装置の動作」
つぎに、上述した電動機制御装置により、回転子9aの磁極位置及び回転数を含む電動機9の位置を推定する処理について、図16を参照して説明する。
"Operation of motor control device"
Next, processing for estimating the position of the electric motor 9 including the magnetic pole position and the rotation speed of the rotor 9a by the electric motor control device described above will be described with reference to FIG.

電動機制御装置は、トルク指令値T及び直流電圧Vdcに基づいてインバータ7から電動機9に交流電力を供給して当該電動機9を駆動させている時において、所定期間(例えば数msec)ごとにステップS1以降の処理を開始する。 The motor control device supplies AC power from the inverter 7 to the motor 9 based on the torque command value T * and the DC voltage V dc to drive the motor 9 every predetermined period (for example, several msec). The process after step S1 is started.

ステップS1において、磁極位置・回転数推定部11は、座標変換部10からγδ軸電流検出値iγ,iδを取得する。このとき、座標変換部10は、電流センサ8u,8vからU相とV相の電流値i,iを取得してγδ軸電流検出値iγ,iδを演算して、磁極位置・回転数推定部11に供給する。 In step S <b> 1, the magnetic pole position / rotation speed estimation unit 11 acquires the γδ axis current detection values i γ and i δ from the coordinate conversion unit 10. At this time, the coordinate conversion unit 10 obtains the U-phase and V-phase current values i u and iv from the current sensors 8 u and 8 v and calculates the γδ-axis current detection values i γ and i δ. It supplies to the rotation speed estimation part 11.

次のステップS2において、磁極位置・回転数推定部11は、第1バンドパスフィルタ12により、ステップS1にて取得したγδ軸電流検出値iγ,iδから、高周波電圧vdh 、vqh と同じ高周波数成分(基本波成分)のγδ軸高周波電流iγh1、iδh1を抽出する。同様に、第2バンドパスフィルタ18は、ステップS1にて取得したγδ軸電流検出値iγ,iδから、高周波電圧vdh 、vqh と同じ高周波数成分に対する2次成分(高調波成分)のγδ軸高周波電流iγh2、iδh2を抽出する。 In the next step S2, the magnetic pole position / rotation speed estimation unit 11 uses the first bandpass filter 12 to detect the high frequency voltages v dh * and v qh from the γδ axis current detection values i γ and i δ acquired in step S1. Γδ- axis high-frequency currents i γh1 and i δh1 having the same high frequency component (fundamental wave component) as * are extracted. Similarly, the second band-pass filter 18 uses the second-order components (harmonics) for the high-frequency components that are the same as the high-frequency voltages v dh * and v qh * from the γδ-axis current detection values i γ and i δ acquired in step S1. The component γδ-axis high-frequency currents i γh2 and i δh2 are extracted.

次のステップS3において、磁極位置・回転数推定部11は、第1ディジタルフーリエ変換処理部13及び第2ディジタルフーリエ変換処理部19によるディジタルフーリエ変換処理(DFT)により、ステップS2にて抽出したγδ軸高周波電流iγh1、iδh1、γδ軸高周波電流iγh2、iδh2より、実数軸成分及び虚数軸成分に分離する。 In the next step S3, the magnetic pole position / rotation speed estimation unit 11 performs the digital Fourier transform processing (DFT) by the first digital Fourier transform processing unit 13 and the second digital Fourier transform processing unit 19 to extract the γδ extracted in step S2. The axial high-frequency currents i γh1 and i δh1 and the γδ-axis high-frequency currents i γh2 and i δh2 are separated into a real axis component and an imaginary axis component.

次のステップS4において、磁極位置・回転数推定部11は、第1楕円解析部14により、γδ軸高周波電流iγh、iδhの値(大きさ)の変化から、高周波電流(基本波)ベクトル軌跡を楕円近似して求める。そして、第1楕円解析部14は、γ軸に対する高周波電流ベクトル軌跡の第1楕円長軸方向(偏差)θζ’を算出する。 In the next step S4, the magnetic pole position / rotation speed estimation unit 11 uses the first ellipse analysis unit 14 to calculate the high frequency current (fundamental wave) vector from the change in the values (magnitudes) of the γδ axis high frequency currents i γh and i δh. The locus is obtained by ellipse approximation. Then, the first ellipse analyzer 14 calculates the first ellipse major axis direction (deviation) θ ζ ′ of the high-frequency current vector locus with respect to the γ-axis.

同様に、ステップS5において、第2楕円解析部20は、γδ軸高周波電流iγh、iδhの値(大きさ)の変化から、高周波電流(2次高調波)ベクトル軌跡を楕円近似して求める。そして、第1楕円解析部14は、γ軸に対する高周波電流ベクトル軌跡の第2楕円長軸方向(偏差)θζ2を算出する。 Similarly, in step S5, the second ellipse analysis unit 20 obtains a high-frequency current (second-order harmonic) vector locus by elliptical approximation from changes in the values (magnitudes) of the γδ-axis high-frequency currents i γh and i δh. . Then, the first ellipse analysis unit 14 calculates the second ellipse major axis direction (deviation) θ ζ2 of the high-frequency current vector locus with respect to the γ-axis.

次のステップS6において、磁極位置補正量算出部17は、ステップS4にて算出された第1楕円長軸方向(偏差)θζ’と、ステップS5にて算出された第2楕円長軸方向(偏差)θζ2との差から、磁極位置補正量マップ参照部21に記憶されたマップデータを参照する。これにより、磁極位置補正量マップ参照部21は、当該差に対応した磁極位置補正量Δθζを算出し、出力する。 In the next step S6, the magnetic pole position correction amount calculator 17 calculates the first ellipse major axis direction (deviation) θ ζ ′ calculated in step S4 and the second ellipse major axis direction calculated in step S5 ( Deviation) Reference is made to the map data stored in the magnetic pole position correction amount map reference unit 21 based on the difference from θζ2 . Thereby, the magnetic pole position correction amount map reference unit 21 calculates and outputs the magnetic pole position correction amount Δθζ corresponding to the difference.

ここで、磁極位置補正量算出部17は、マップを用いる場合のみならず、第1楕円長軸方向(偏差)θζ’と第2楕円長軸方向(偏差)θζ2との差を用いて磁極位置補正量Δθζを求める所定の演算式に従った処理を行っても良い。 Here, the magnetic pole position correction amount calculation unit 17 uses not only the case of using a map, but also the difference between the first elliptical long axis direction (deviation) θ ζ ′ and the second elliptical long axis direction (deviation) θ ζ2. Processing according to a predetermined arithmetic expression for obtaining the magnetic pole position correction amount Δθ ζ may be performed.

次のステップS7において、磁極位置・回転数推定部11は、ステップS4にて求められたγ軸に対する高周波電流ベクトル軌跡の楕円長軸方向θζ’から、ステップS6にて求められた磁極位置補正量Δθζを減算して、新たなγ軸に対する高周波電流ベクトル軌跡の楕円長軸方向θζを算出する。 In the next step S7, the magnetic pole position / rotation speed estimation unit 11 corrects the magnetic pole position obtained in step S6 from the elliptical long axis direction θ ζ ′ of the high-frequency current vector locus with respect to the γ axis obtained in step S4. Subtract the amount Δθ ζ to calculate the elliptical long axis direction θ ζ of the high-frequency current vector locus for the new γ-axis.

次のステップS10において、PI増幅器15は、ステップS9にて算出されたγ軸に対する高周波電流ベクトル軌跡の楕円長軸方向θζをPI増幅することにより、回転数推定値ω^を算出する。 In the next step S10, the PI amplifier 15 calculates the rotational speed estimated value ω ^ by PI amplification of the elliptical long axis direction θ ζ of the high-frequency current vector locus with respect to the γ axis calculated in step S9.

次のステップS11において、PI増幅器15は、ステップS10にて算出された回転数推定値ω^を積分することにより、磁極位置推定値θ^を算出する。   In the next step S11, the PI amplifier 15 calculates the magnetic pole position estimated value θ ^ by integrating the rotational speed estimated value ω ^ calculated in step S10.

このように、電動機制御装置は、γδ軸電流検出値iγ,iδを用いて、回転数推定値ω^及び磁極位置推定値θ^を得ることができ、この回転数推定値ω^及び磁極位置推定値θ^を用いて電動機9の制御を行うことができる。 Thus, the motor control device can obtain the estimated rotational speed value ω ^ and the estimated magnetic pole position θ ^ using the γδ-axis current detection values i γ and i δ. The motor 9 can be controlled using the estimated magnetic pole position value θ ^.

「第1実施形態の効果」
以上説明したように、本発明の第1実施形態として示した電動機制御装置によれば、
電動機9を駆動させるときに、電流制御部2により生成したγδ軸電圧指令値vγ 、vδ に対して高周波電圧vdh 、vqh を重畳する。そして、電動機9の状態としての磁極位置推定値θ^及び回転数推定値ω^を求める場合に、γδ軸電流検出値iγ,iδから、高周波電圧vdh 、vqh と同じ周波数のγδ軸高周波電流iγh1、iδh1を、高調波成分のγδ軸高周波電流iγh2、iδh2を抽出する。次に、電動機制御装置は、当該抽出されたγδ軸高周波電流iγh1、iδh1、iγh2、iδh2のベクトル軌跡を楕円で近似する。そして、当該楕円の第1楕円長軸向き(偏差)θζ’と第2楕円長軸向き(偏差)θζ2とを用いて磁極位置補正量Δθζを求めて、第1楕円長軸向き(偏差)θζ’を補正する。次に、補正した第1楕円長軸向き(偏差)θζ’に基づいて、磁極位置推定値θ^を求めることができる。
“Effect of the first embodiment”
As explained above, according to the motor control device shown as the first embodiment of the present invention,
When the electric motor 9 is driven, the high frequency voltages v dh * and v qh * are superimposed on the γδ axis voltage command values v γ * and v δ * generated by the current control unit 2. When the magnetic pole position estimated value θ ^ and the rotational speed estimated value ω ^ as the state of the motor 9 are obtained , the same frequency as the high frequency voltages v dh * and v qh * is obtained from the γδ axis current detection values i γ and i δ. of the ?? axes high frequency current i Ganmaetchi1, the i Delta] hl, the ?? axes high frequency current i Ganmaetchi2 harmonic components, extracts the i [Delta] h2. Next, the motor control device approximates the extracted vector locus of the γδ-axis high-frequency currents i γh1 , i δh1 , i γh2 , i δh2 with an ellipse. Then, the magnetic pole position correction amount Δθ ζ is obtained using the first ellipse major axis direction (deviation) θ ζ ′ and the second ellipse major axis direction (deviation) θ ζ2 of the ellipse, and the first ellipse major axis direction ( Deviation) θ ζ 'is corrected. Next, based on the corrected first ellipse major axis direction (deviation) θ ζ ′, the magnetic pole position estimated value θ ^ can be obtained.

このような電動機制御装置によれば、回転子9aの位置を検出する位置センサを備えていなく、回転子9aの状態を推定する場合であっても、これにより、高調波成分の電流が回転子の回転と相関があることを利用して、回転子の状態を精度良く推定することができる。   According to such an electric motor control device, even if the position sensor for detecting the position of the rotor 9a is not provided and the state of the rotor 9a is estimated, the current of the harmonic component is thereby generated by the rotor. The state of the rotor can be accurately estimated by utilizing the fact that there is a correlation with the rotation of the rotor.

また、この電動機制御装置によれば、高調波成分を、高周波電圧vdh*、vqh*の周波数に対する2次高調波成分としたので、高精度・高分解能の電流検出器を追加したり、高周波電流の検出間隔を短くすることなく、回転子9aの磁極位置・速度の推定精度を向上することができる。 Further, according to this motor control device, since the harmonic component is the second harmonic component with respect to the frequency of the high frequency voltage v dh *, v qh *, a high-precision and high-resolution current detector can be added, The estimation accuracy of the magnetic pole position and speed of the rotor 9a can be improved without shortening the detection interval of the high-frequency current.

更に、この電動機制御装置によれば、第1楕円長軸向き(偏差)θζ’と第2楕円長軸向き(偏差)θζ2との差と、磁極位置補正量Δθζとの関係をマップデータとして記憶しておき、当該マップデータに基づいて磁極位置補正量Δθζを求めるので、回転子9aの磁極位置・速度の推定精度を向上させることができる。 Further, according to this motor control device, the relationship between the difference between the first elliptical long axis direction (deviation) θ ζ ′ and the second elliptical long axis direction (deviation) θ ζ2 and the magnetic pole position correction amount Δθ ζ is mapped. Since it is stored as data and the magnetic pole position correction amount Δθ ζ is obtained based on the map data, it is possible to improve the estimation accuracy of the magnetic pole position / speed of the rotor 9a.

更にまた、この電動機制御装置によれば、磁極位置補正量Δθζを求めるマップデータを、電動機9の動作点ごとに記憶しておき、電動機9の動作点に基づいてマップデータを選択するので、電動機9の動作点が変化しても、精度よく第1楕円長軸向き(偏差)θζ’を補正することが出来る。 Furthermore, according to this motor control device, the map data for obtaining the magnetic pole position correction amount Δθ ζ is stored for each operating point of the motor 9, and the map data is selected based on the operating point of the motor 9. Even if the operating point of the electric motor 9 changes, the first ellipse major axis direction (deviation) θ ζ ′ can be accurately corrected.

[第2実施形態]
つぎに、第2実施形態として示す電動機制御装置について説明する。なお、上述の第1実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, an electric motor control device shown as the second embodiment will be described. In addition, about the part similar to the above-mentioned 1st Embodiment, the detailed description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code.

この第2実施形態として示す電動機制御装置は、図17に示すように磁極位置補正量算出部17を構成している。この磁極位置補正量算出部17は、第1楕円長軸向き(偏差)θζ’と第2楕円長軸向き(偏差)θζ2との差分を用いて、磁極位置補正量Δθζを演算する補正量演算部22を備える。この補正量演算部22は、第1楕円長軸向き(偏差)θζ’と第2楕円長軸向き(偏差)θζ2との差に基づいた位相成分を有する正弦波を算出し、当該算出された正弦波に基づいて磁極位置補正量Δθζを算出する。 The motor control device shown as the second embodiment constitutes a magnetic pole position correction amount calculation unit 17 as shown in FIG. The magnetic pole position correction amount calculation unit 17 calculates a magnetic pole position correction amount Δθ ζ using a difference between the first elliptical long axis direction (deviation) θ ζ ′ and the second elliptical long axis direction (deviation) θ ζ2. A correction amount calculation unit 22 is provided. The correction amount calculator 22 calculates a sine wave having a phase component based on the difference between the first elliptical long axis direction (deviation) θ ζ ′ and the second elliptical long axis direction (deviation) θ ζ2. A magnetic pole position correction amount Δθ ζ is calculated based on the sine wave.

図10に示した第1楕円長軸向き(偏差)θζ’と第2楕円長軸向き(偏差)θζ2との差分に対する磁極位置補正量Δθζの特性が、少ない次数成分の正弦波の合成で近似する。この正弦波は、
ΣKsin{2i(θζ2−θζ’)+ψ
で表される。そして、補正量演算部22は、上記式により三角関数を演算し、当該三角関数を合成して図10に示す特性に従った磁極位置補正量Δθζを演算する。
The magnetic pole position correction amount Δθ ζ with respect to the difference between the first elliptical long axis direction (deviation) θ ζ ′ and the second elliptical long axis direction (deviation) θ ζ2 shown in FIG. Approximate by synthesis. This sine wave is
ΣK i sin {2i (θ ζ2 −θ ζ ') + ψ i }
It is represented by Then, the correction amount calculation unit 22 calculates a trigonometric function according to the above equation, combines the trigonometric functions, and calculates a magnetic pole position correction amount Δθ ζ according to the characteristics shown in FIG.

ここで、補正量演算部22は、予め電動機9の動作点ごとに記憶しておいた正弦波の振幅K及び位相オフセットψを用いて正弦波を算出しても良い。そして、補正量演算部22は、当該算出した正弦波を用いて、磁極位置補正量Δθζを算出する。このとき、K、ψとしては、電動機9の動作点に応じて最適な数値をマップ化し、電動機9の動作点に応じて切り替え又は線形補完により算出しても良い。 Here, the correction amount calculation unit 22 may calculate a sine wave using the amplitude K i and the phase offset ψ i of the sine wave stored in advance for each operating point of the electric motor 9. Then, the correction amount calculation unit 22 calculates the magnetic pole position correction amount Δθ ζ using the calculated sine wave. At this time, as K i and ψ i , optimal numerical values may be mapped according to the operating point of the electric motor 9, and may be calculated by switching or linear interpolation according to the operating point of the electric motor 9.

また、補正量演算部22は、第1楕円長軸向き(偏差)θζ’と第1楕円長軸向き(偏差)θζ’との差に基づいた位相成分を有する正弦波を、複数の次数(1〜i)について算出して合成し、当該合成された正弦波に基づいて、磁極位置補正量Δθζを求めることができる。 Further, the correction amount calculation unit 22 generates a plurality of sine waves having a phase component based on the difference between the first elliptical long axis direction (deviation) θ ζ ′ and the first elliptical long axis direction (deviation) θ ζ ′. It is possible to calculate and combine the orders (1 to i) and obtain the magnetic pole position correction amount Δθ ζ based on the combined sine wave.

これにより、第2実施形態として示す電動機制御装置によれば、第1実施形態に示した効果に加えて、正弦波を組み合わせて磁極位置補正量Δθζを求めるための演算ができる。これにより、第1楕円長軸向き(偏差)θζ’が大きくても、高い精度で当該第1楕円長軸向き(偏差)θζ’を補正して、磁極位置推定値θ^を求めることができる。また、メモリの使用量を抑制しつつ、回転子の磁極位置・速度の推定精度を向上させることができる。 Thereby, according to the electric motor control apparatus shown as 2nd Embodiment, in addition to the effect shown in 1st Embodiment, the calculation for calculating | requiring magnetic pole position correction amount (DELTA) (theta) ζ by combining a sine wave can be performed. Thus, even if the first ellipse major axis direction (deviation) θ ζ ′ is large, the first ellipse major axis direction (deviation) θ ζ ′ is corrected with high accuracy and the magnetic pole position estimated value θ ^ is obtained. Can do. Further, it is possible to improve the estimation accuracy of the magnetic pole position and speed of the rotor while suppressing the amount of memory used.

更に、この電動機制御装置によれば、磁極位置補正量Δθζを求めるための正弦波の振幅及び位相オフセットを、電動機9の動作点毎に最適な値を記憶してことにより、電動機9の動作点が変化しても、精度よく第1楕円長軸向き(偏差)θζ’を補正することができる。 Furthermore, according to this motor control device, the optimum values of the amplitude and phase offset of the sine wave for obtaining the magnetic pole position correction amount Δθ ζ are stored for each operating point of the motor 9, thereby operating the motor 9. Even if the point changes, the first ellipse major axis direction (deviation) θ ζ ′ can be accurately corrected.

[第3実施形態]
つぎに、第3実施形態として示す電動機制御装置について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, an electric motor control device shown as a third embodiment will be described. Note that parts similar to those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

第3実施形態として示す電動機制御装置おいて、磁極位置補正量算出部17は、図18に示すように、第1バンドパスフィルタ12及び第2バンドパスフィルタ18に代えて、窓関数処理部23を備えている。   In the motor control device shown as the third embodiment, the magnetic pole position correction amount calculation unit 17 replaces the first bandpass filter 12 and the second bandpass filter 18 with each other as shown in FIG. It has.

窓関数処理部23は、γδ軸電流検出値iγ,iδを入力して所定の窓関数を用いた処理を行って、所定の周波数区間の信号を「0」にし、その他の周波数区間を有限な値にしたγδ軸高周波電流iγhw、iδhwを算出し、出力する。第1ディジタルフーリエ変換処理部13及び第2ディジタルフーリエ変換処理部19は、窓関数処理部23から供給されたγδ軸高周波電流iγhw、iδhwにより、高周波電圧vdh 、vqh と同じ高調波成分の基本波成分及び高調波成分を抽出する。 The window function processing unit 23 inputs the γδ axis current detection values i γ and i δ , performs processing using a predetermined window function, sets a signal in a predetermined frequency section to “0”, and sets other frequency sections as The γδ-axis high-frequency currents i γhw and i δhw having a finite value are calculated and output. The first digital Fourier transform processing unit 13 and the second digital Fourier transform processing unit 19 are the same as the high-frequency voltages v dh * and v qh * by the γδ-axis high-frequency currents i γhw and i δhw supplied from the window function processing unit 23. The fundamental wave component and the harmonic component of the harmonic component are extracted.

これにより、第3実施形態として示す電動機制御装置は、第1実施形態に示した効果に加えて、第1バンドパスフィルタ12及び第2バンドパスフィルタ18を用いる場合に比べて演算処理負荷を低減することができる。   Thereby, in addition to the effect shown in 1st Embodiment, the motor control apparatus shown as 3rd Embodiment reduces arithmetic processing load compared with the case where the 1st band pass filter 12 and the 2nd band pass filter 18 are used. can do.

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。   The above-described embodiment is an example of the present invention. For this reason, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made depending on the design and the like as long as the technical idea according to the present invention is not deviated from this embodiment. Of course, it is possible to change.

1 指令値生成部
2 電流制御部
3 高周波電圧発生部
4 座標変換部
5 PWM変換部
6 直流電源
7 インバータ
8u,8v 電流センサ
9 電動機
9a 回転子
9b 固定子
10 座標変換部
11 磁極位置・回転数推定部
12 第1バンドパスフィルタ
13 第1ディジタルフーリエ変換処理部
14 第1楕円解析部
15 PI増幅器
16 積分器
17 磁極位置補正量算出部
18 第2バンドパスフィルタ
19 第2ディジタルフーリエ変換処理部
20 第2楕円解析部
21 磁極位置補正量マップ参照部
22 補正量演算部
23 窓関数処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Command value generation part 2 Current control part 3 High frequency voltage generation part 4 Coordinate conversion part 5 PWM conversion part 6 DC power supply 7 Inverter 8u, 8v Current sensor 9 Electric motor 9a Rotor 9b Stator 10 Coordinate conversion part 11 Magnetic pole position and rotation speed Estimator 12 First bandpass filter 13 First digital Fourier transform processor 14 First ellipse analyzer 15 PI amplifier 16 Integrator 17 Magnetic pole position correction amount calculator 18 Second bandpass filter 19 Second digital Fourier transform processor 20 Second ellipse analysis unit 21 Magnetic pole position correction amount map reference unit 22 Correction amount calculation unit 23 Window function processing unit

Claims (8)

電動機を所望の状態に制御するための電圧指令値として、当該電動機の励磁方向成分の電圧指令値及びトルク方向成分の電圧指令値を演算する電圧指令値演算手段と、
前記電圧指令値演算手段により演算された電圧指令値に対して電動機の駆動周波数とは異なる周波数の高周波電圧を重畳する高周波電圧発生手段と、
前記高周波電圧発生手段により高周波電圧が重畳された電圧指令値に基づいてインバータのスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成し、当該インバータにより直流電圧を交流電圧に変換させて前記電動機を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段から前記電動機に供給されている電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段により検出された電流に基づいて、前記電動機における回転子の状態を推定する回転子状態推定手段と、
前記回転子状態推定手段により推定された回転子位置に基づいて、前記駆動手段を制御して前記電動機を駆動させる制御手段とを備え、
前記回転子状態推定手段は、
前記電流検出手段により検出された電流に含まれる前記高周波電圧と同じ周波数の基本波成分の励磁方向成分電流及びトルク方向成分電流を抽出する共に、前記電流検出手段により検出された電流に含まれる前記高周波電圧と同じ周波数に対する高調波成分の励磁方向成分電流及びトルク方向成分電流を抽出し、
当該抽出された基本波成分の励磁方向成分電流及びトルク方向成分電流を用いて高周波電流ベクトル軌跡を楕円で近似して、前記励磁方向に対する楕円長軸方向の偏差である第1楕円長軸方向を求めると共に、当該抽出された高調波成分の励磁方向成分電流及びトルク方向成分電流を用いて高周波電流ベクトル軌跡を楕円で近似して、前記励磁方向に対する楕円長軸方向の偏差である第2楕円長軸方向を求め、
前記第1楕円長軸方向と前記第2楕円長軸方向との差に基づいて、前記第1楕円長軸方向の補正量を算出し、
当該補正量に基づいて、前記第1楕円長軸方向を補正し、補正した第1楕円長軸方向に基づいて、前記回転子位置を推定すること
を特徴とする電動機の制御装置。
Voltage command value calculating means for calculating the voltage command value of the excitation direction component and the voltage command value of the torque direction component of the motor as a voltage command value for controlling the motor to a desired state;
High-frequency voltage generating means for superimposing a high-frequency voltage of a frequency different from the drive frequency of the motor on the voltage command value calculated by the voltage command value calculating means;
Drive means for driving the electric motor by generating a drive signal for driving the switching element of the inverter based on the voltage command value on which the high-frequency voltage is superimposed by the high-frequency voltage generating means, and converting the DC voltage to the AC voltage by the inverter. When,
Current detecting means for detecting a current supplied from the driving means to the electric motor;
A rotor state estimating means for estimating a state of a rotor in the electric motor based on the current detected by the current detecting means;
Control means for controlling the drive means to drive the electric motor based on the rotor position estimated by the rotor state estimation means,
The rotor state estimation means includes
The excitation direction component current and torque direction component current of the fundamental wave component of the same frequency as the high frequency voltage included in the current detected by the current detection means are extracted, and the current detected by the current detection means includes the current Extract the excitation direction component current and torque direction component current of the harmonic component for the same frequency as the high frequency voltage,
A high frequency current vector locus is approximated by an ellipse using the extracted excitation direction component current and torque direction component current of the fundamental wave component, and a first ellipse major axis direction that is a deviation of the ellipse major axis direction from the excitation direction is obtained. The second ellipse length is a deviation of the ellipse major axis direction from the excitation direction by approximating the high frequency current vector locus by an ellipse using the extracted excitation direction component current and torque direction component current of the extracted harmonic component. Find the axial direction,
Based on the difference between the first ellipse major axis direction and the second ellipse major axis direction, a correction amount in the first ellipse major axis direction is calculated,
The motor control device according to claim 1, wherein the first elliptical long axis direction is corrected based on the correction amount, and the rotor position is estimated based on the corrected first elliptical long axis direction.
前記回転子状態推定手段は、前記高調波成分を、前記高周波電圧の周波数に対する2次高調波成分とすることを特徴とする請求項1に記載の電動機の制御装置。   The motor control apparatus according to claim 1, wherein the rotor state estimation unit uses the harmonic component as a second harmonic component with respect to a frequency of the high-frequency voltage. 前記第1楕円長軸方向と前記第2楕円長軸方向との差と、前記第1楕円長軸方向の補正量との関係をマップデータとして記憶する記憶手段を更に備え、
前記回転子状態推定手段は、前記第1楕円長軸方向及び前記第2楕円長軸方向の差を演算し、前記記憶手段に記憶されたマップデータに基づいて、前記第1楕円長軸方向と第2楕円長軸方向との差に対応した、前記第1楕円長軸方向の補正量を算出し、当該算出された補正量に基づいて、前記第1楕円長軸方向を補正することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電動機の制御装置。
Storage means for storing, as map data, a relationship between a difference between the first elliptical long axis direction and the second elliptical long axis direction and a correction amount in the first elliptical long axis direction;
The rotor state estimating means calculates a difference between the first ellipse major axis direction and the second ellipse major axis direction, and based on the map data stored in the storage means, the first ellipse major axis direction and A correction amount in the first elliptical long axis direction corresponding to a difference from the second elliptical long axis direction is calculated, and the first elliptical long axis direction is corrected based on the calculated correction amount. The motor control device according to claim 1 or 2.
前記記憶手段は、前記マップデータを、前記電動機の動作点ごとに記憶し、
前記回転子状態推定手段は、前記電動機の動作点に基づいてマップデータを選択することを特徴とする請求項3に記載の電動機の制御装置。
The storage means stores the map data for each operating point of the electric motor,
The motor control apparatus according to claim 3, wherein the rotor state estimation unit selects map data based on an operating point of the motor.
前記回転子状態推定手段は、前記第1楕円長軸方向と第2楕円長軸方向との差に基づいた位相成分を有する正弦波を算出し、当該算出された正弦波に基づいて、前記第1楕円長軸方向の補正量を算出することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電動機の制御装置。   The rotor state estimation means calculates a sine wave having a phase component based on a difference between the first elliptical long axis direction and the second elliptical long axis direction, and based on the calculated sine wave, The motor control device according to claim 1, wherein a correction amount in one elliptical long axis direction is calculated. 前記回転子状態推定手段は、前記第1楕円長軸方向と第2楕円長軸方向との差に基づいた位相成分を有する正弦波を、複数の次数について算出して合成し、当該合成された正弦波に基づいて、前記第1楕円長軸方向の補正量を算出することを特徴とする請求項に記載の電動機の制御装置。 The rotor state estimation means calculates and synthesizes a sine wave having a phase component based on a difference between the first ellipse major axis direction and the second ellipse major axis direction for a plurality of orders. 6. The motor control device according to claim 5 , wherein a correction amount in the first elliptical long axis direction is calculated based on a sine wave. 前記回転子状態推定手段は、予め前記電動機の動作点ごとに記憶しておいた前記正弦波の振幅及び位相オフセットを用いて正弦波を算出して、当該正弦波を用いて前記第1楕円長軸方向の補正量を算出することを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の電動機の制御装置。   The rotor state estimation means calculates a sine wave using the amplitude and phase offset of the sine wave stored in advance for each operating point of the electric motor, and uses the sine wave to calculate the first elliptical length. The motor control device according to claim 5, wherein a correction amount in the axial direction is calculated. 電動機を所望の状態に制御するための電圧指令値として、当該電動機の励磁方向成分の電圧指令値及びトルク方向成分の電圧指令値を演算し、当該電圧指令値に対して電動機の駆動周波数とは異なる周波数の高周波電圧を重畳し、当該高周波電圧が重畳された電圧指令値に基づいてインバータのスイッチング素子を駆動して前記電動機を駆動しているときに、
電動機に供給されている電流に含まれる前記高周波電圧と同じ周波数の基本波成分の励磁方向成分電流及びトルク方向成分電流を抽出する共に、電動機に供給されている電流に含まれる前記高周波電圧と同じ周波数に対する高調波成分の励磁方向成分電流及びトルク方向成分電流を抽出し、
当該抽出された基本波成分の励磁方向成分電流及びトルク方向成分電流を用いて高周波電流ベクトル軌跡を楕円で近似して、前記励磁方向に対する楕円長軸方向の偏差である第1楕円長軸方向を求めると共に、当該抽出された高調波成分の励磁方向成分電流及びトルク方向成分電流を用いて高周波電流ベクトル軌跡を楕円で近似して、前記励磁方向に対する楕円長軸方向の偏差である第2楕円長軸方向を求め、
前記第1楕円長軸方向と前記第2楕円長軸方向との差に基づいて、前記第1楕円長軸方向の補正量を算出し、
当該補正量に基づいて、前記第1楕円長軸方向を補正し、補正した第1楕円長軸方向に基づいて、前記回転子位置を推定すること
を特徴とする電動機状態推定方法。
As the voltage command value for controlling the electric motor to a desired state, the voltage command value of the excitation direction component and the voltage command value of the torque direction component of the electric motor are calculated, and the drive frequency of the electric motor with respect to the voltage command value is When superposing high frequency voltages of different frequencies and driving the electric motor by driving the switching element of the inverter based on the voltage command value on which the high frequency voltage is superimposed,
The excitation direction component current and the torque direction component current of the fundamental wave component having the same frequency as the high frequency voltage included in the current supplied to the motor are extracted and the same as the high frequency voltage included in the current supplied to the motor. Extract the excitation direction component current and torque direction component current of the harmonic component with respect to the frequency,
A high frequency current vector locus is approximated by an ellipse using the extracted excitation direction component current and torque direction component current of the fundamental wave component, and a first ellipse major axis direction that is a deviation of the ellipse major axis direction from the excitation direction is obtained. The second ellipse length is a deviation of the ellipse major axis direction from the excitation direction by approximating the high frequency current vector locus by an ellipse using the extracted excitation direction component current and torque direction component current of the extracted harmonic component. Find the axial direction,
Based on the difference between the first ellipse major axis direction and the second ellipse major axis direction, a correction amount in the first ellipse major axis direction is calculated,
An electric motor state estimation method, wherein the first elliptical long axis direction is corrected based on the correction amount, and the rotor position is estimated based on the corrected first elliptical long axis direction.
JP2009056187A 2009-03-10 2009-03-10 Electric motor control device and electric motor state estimation method Active JP5402106B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009056187A JP5402106B2 (en) 2009-03-10 2009-03-10 Electric motor control device and electric motor state estimation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009056187A JP5402106B2 (en) 2009-03-10 2009-03-10 Electric motor control device and electric motor state estimation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010213438A JP2010213438A (en) 2010-09-24
JP5402106B2 true JP5402106B2 (en) 2014-01-29

Family

ID=42973010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009056187A Active JP5402106B2 (en) 2009-03-10 2009-03-10 Electric motor control device and electric motor state estimation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5402106B2 (en)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4063166B2 (en) * 2002-07-31 2008-03-19 日産自動車株式会社 Electric motor control device
JP4007142B2 (en) * 2002-10-04 2007-11-14 日産自動車株式会社 Electric motor control device
JP4425193B2 (en) * 2005-08-16 2010-03-03 三洋電機株式会社 Motor position sensorless control device
JP4413185B2 (en) * 2005-12-08 2010-02-10 三洋電機株式会社 Motor drive control device
JP2007267547A (en) * 2006-03-29 2007-10-11 Jtekt Corp Motor controller
JP4988374B2 (en) * 2007-02-15 2012-08-01 三洋電機株式会社 Motor control device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010213438A (en) 2010-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4674516B2 (en) Method for estimating magnetic pole position of synchronous motor
KR101618490B1 (en) Magnetic pole position estimating apparatus for electric motor, controlling apparatus for electric motor, and magnetic pole position estimating method for electric motor
EP2754998B1 (en) Error frequency component acquisition device, angle of rotation acquisition device, motor control device, and angle of rotation acquisition method
KR101046802B1 (en) Control device of AC rotor and electric constant measurement method of AC rotor using this controller
EP2566045A2 (en) Sensorless control apparatus for synchronous motor and inverter apparatus
EP2779415A2 (en) Motor control system to compensate for torque ripple
CN107085193B (en) Detection of offset errors in phase current measurements for motor control systems
US20170264227A1 (en) Inverter control device and motor drive system
JP2007110837A (en) Method for estimating magnetic pole position and motor controller
JP5493536B2 (en) Electric motor control device
JP2015069439A (en) Control apparatus
JP5543388B2 (en) Control device for permanent magnet synchronous motor
JP4631672B2 (en) Magnetic pole position estimation method, motor speed estimation method, and motor control apparatus
JP3707528B2 (en) AC motor control method and control apparatus therefor
JP2016201924A (en) Rotation position estimation method for motor, and control apparatus for motor
JP2010035352A (en) Device for estimating rotor position of synchronous electric motor
JP2008206330A (en) Device and method for estimating magnetic pole position of synchronous electric motor
JP2016201923A (en) Rotation position estimation method for motor, and control apparatus for motor
KR102409792B1 (en) Control device of permanent magnet synchronization electric motor, microcomputer, electric motor system, and driving method of permanent magnet synchronization electric motor
JP7304891B2 (en) Rotating machine control device and electric vehicle control device
JP5106295B2 (en) Rotor position estimation device for synchronous motor
JP5402106B2 (en) Electric motor control device and electric motor state estimation method
JP5396910B2 (en) Motor control device
JP5402105B2 (en) Electric motor control device and electric motor state estimation method
JP6116449B2 (en) Electric motor drive control device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120131

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130424

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130507

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130705

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131001

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131014

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5402106

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150