JP2010148324A - Motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、3相モータが有するロータの回転角を検出する回転角検出部の取り付け誤差の補正を行うことが可能なモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device capable of correcting an attachment error of a rotation angle detection unit that detects a rotation angle of a rotor included in a three-phase motor.
従来、3相モータの駆動制御において、モータ電流をモータのロータが有する永久磁石が発生する磁界の方向であるd軸及び当該d軸に直交するq軸のベクトル成分に座標変換を行って3相モータの回転制御を行っているものがある(例えば、非特許文献1)。非特許文献1に類する3相モータの駆動制御では、3相モータのコイル電流を座標変換してフィードバック制御するベクトル制御を行うことにより、モータの出力トルクに応じたコイル電流の制御を行っている。そして、ベクトル制御を行う上でロータの位置を特定するために、ロータの回転角を検出する回転角検出部としてレゾルバが備えられている。 Conventionally, in the drive control of a three-phase motor, the motor current is coordinate-converted into a vector component of the d-axis that is the direction of the magnetic field generated by the permanent magnet of the rotor of the motor and the q-axis vector component orthogonal to the d-axis. Some motors perform rotation control (for example, Non-Patent Document 1). In the drive control of a three-phase motor similar to Non-Patent Document 1, the coil current is controlled according to the output torque of the motor by performing vector control that performs coordinate control on the coil current of the three-phase motor and performing feedback control. . A resolver is provided as a rotation angle detection unit that detects the rotation angle of the rotor in order to specify the position of the rotor in performing vector control.
上述のようにレゾルバは、ベクトル制御を行うにあたり、ロータの位置を特定するために備えられる。しかしながら、レゾルバを取り付ける際に、レゾルバの基準位置(例えばゼロ点)とロータの基準位置(例えばゼロ点)とがずれて取り付けられ、取り付け誤差を含んだ状態で3相モータのベクトル制御を行うと、3相モータの効率や出力精度が悪くなってしまうといった問題があった。 As described above, the resolver is provided to specify the position of the rotor when performing vector control. However, when the resolver is mounted, if the resolver reference position (for example, zero point) and the rotor reference position (for example, zero point) are mounted out of alignment, and the three-phase motor vector control is performed with a mounting error included, There was a problem that the efficiency and output accuracy of the three-phase motor deteriorated.
また、3相モータにレゾルバを取り付ける際、ロータに対してレゾルバの取り付けを精度良く行うことが可能な取付装置を用いることが考えられる。しかしながら、このような取付装置を用いると、3相モータの製造コストが高くなってしまうといった問題が発生してしまう。 Moreover, when attaching a resolver to a three-phase motor, it is conceivable to use an attachment device that can attach the resolver to the rotor with high accuracy. However, when such an attachment device is used, there arises a problem that the manufacturing cost of the three-phase motor becomes high.
本発明の目的は、上記問題に鑑み、ロータと当該ロータの位置を検出する回転角検出部との間の取り付け誤差に起因する3相モータの効率と出力精度の劣化とを防止することが可能なモータ制御装置を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to prevent the efficiency and output accuracy of a three-phase motor from deteriorating due to an attachment error between a rotor and a rotation angle detection unit that detects the position of the rotor. Is to provide a simple motor control device.
上記目的を達成するための本発明に係るモータ制御装置の特徴構成は、3相モータの停止時における前記3相モータが有するロータの回転角を初期回転角として検出する回転角検出部と、前記ロータに配設された永久磁石が発生する磁界の方向であるd軸に直交するq軸に印加するq軸の電圧指令値を設定するq軸電圧設定部と、前記q軸の電圧指令値を3相各相の3相電圧指令値に変換する2相/3相変換部と、前記停止時に前記3相電圧指令値の印加に応じて前記3相モータに通電されるモータ電流に基づいて前記d軸のd軸電流を演算する3相/2相変換部と、前記d軸電流がゼロでない場合に、前記d軸電流がゼロとなるように前記初期回転角を補正する補正回転角を設定する補正回転角設定部と、を備える点にある。 The characteristic configuration of the motor control device according to the present invention for achieving the above object includes a rotation angle detector that detects a rotation angle of a rotor of the three-phase motor when the three-phase motor is stopped as an initial rotation angle, A q-axis voltage setting unit for setting a q-axis voltage command value to be applied to the q-axis orthogonal to the d-axis, which is the direction of the magnetic field generated by the permanent magnet disposed on the rotor, and the q-axis voltage command value A two-phase / three-phase converter that converts the three-phase voltage to a three-phase voltage command value for each phase, and the motor current that is energized to the three-phase motor in response to the application of the three-phase voltage command value at the time of the stop. A three-phase / two-phase converter that calculates the d-axis current of the d-axis and a correction rotation angle that corrects the initial rotation angle so that the d-axis current is zero when the d-axis current is not zero are set. And a correction rotation angle setting unit.
このような特徴構成とすれば、回転角検出部とロータとを組み付ける際の取り付け誤差をオフセットして運転することが可能となる。したがって、3相モータの効率と出力精度の劣化とを防止することが可能となる。 With such a characteristic configuration, it is possible to operate with an offset of an attachment error when the rotation angle detector and the rotor are assembled. Therefore, it is possible to prevent the efficiency and output accuracy of the three-phase motor from deteriorating.
また、前記補正回転角設定部は、前記d軸電流がゼロとなる補正回転角を記憶しておくと好適である。 The correction rotation angle setting unit preferably stores a correction rotation angle at which the d-axis current is zero.
このような構成とすれば、一旦、設定された角度検出部の取り付け誤差を補正する補正回転角が記憶されるため、改めて補正回転角を設定する必要がなくなる。 With such a configuration, the correction rotation angle for correcting the set attachment error of the angle detection unit is stored once, so there is no need to set the correction rotation angle again.
また、前記回転角検出部が、前記3相モータの回転制御中における前記ロータの回転角を検出し、当該ロータの回転角と前記補正回転角とに基づいて前記回転制御に用いられる制御回転角を演算する回転角演算部を備えると好適である。 The rotation angle detection unit detects a rotation angle of the rotor during rotation control of the three-phase motor, and is used for the rotation control based on the rotation angle of the rotor and the correction rotation angle. It is preferable to provide a rotation angle calculation unit that calculates.
このような構成とすれば、角度検出部とロータとの取り付け誤差を補正した制御回転角に基づいて3相モータの回転制御を効率良く、且つ、精度良く行うことができる。 With such a configuration, the rotation control of the three-phase motor can be efficiently and accurately performed based on the control rotation angle obtained by correcting the mounting error between the angle detection unit and the rotor.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図1は、本発明のモータ制御装置100の構成を示す概略図である。ここで、本発明に係るモータ制御装置100は、3相モータ12のロータの回転角を検出する回転角検出部11を取り付ける際に生じる取り付け誤差がゼロとなるように補正し、当該補正された回転角に基づいて好適に3相モータ12を制御する機能を備えている。本モータ制御装置100は、このような機能を実現するために、目標電流設定部1、積分制御部2、2相/3相変換部3、PWM制御部4、周波数変換部5、3相/2相変換部6、q軸電圧設定部7、補正回転角設定部8、d軸電流判定部9、回転角演算部10、回転角検出部11、3相モータ12を備えて構成される(詳細は後述する)。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a motor control device 100 of the present invention. Here, the motor control device 100 according to the present invention corrects the mounting error that occurs when the rotation
図2は、特に、PWM制御部4が他の機能部と共に構成されるECU50(後述する)と周波数変換部5と3相モータ12との構成を示した図である。3相モータ12は、図示はしないが、永久磁石を備えるロータと、当該ロータに回転力を与えるための磁界を発生させるステータとを備える。このステータは、U相、V相、W相の3相のステータコイル12u、12v、12wを備える。各ステータコイルの一端は、電気的に中性な中性点で共通に接続され、Y結線される。各ステータコイルの他端は、周波数変換部5に接続される。なお、本実施形態ではコイルはステータに備えられることからステータコイルとして記載するが、特に断りが無い限り、ステータコイルとコイルとは同義であるとして用いる。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an ECU 50 (described later), a
周波数変換部5は、3相モータ12を制御対象とし、直流電圧を交流電圧に変換する。直流電圧は、周波数変換部5に接続される電源20から供給される。図2に示されるように、周波数変換部5は、電源20の正電圧側に接続されたハイサイドのトランジスタQ1、Q3、Q5と、電源20の負電圧側に接続されたローサイドのトランジスタQ2、Q4、Q6と、の合計6つのトランジスタQ1〜Q6で構成される。例えば、トランジスタQ1及びトランジスタQ4のみを同時にオンさせると、電源20から第1電源ライン21、トランジスタQ1、ステータコイル12v、ステータコイル12w、トランジスタQ4を介して第2電源ライン22に電流が流れる。一方、トランジスタQ3及びトランジスタQ2のみを同時にオンさせると、電源20から第1電源ライン21、トランジスタQ3、ステータコイル12w、ステータコイル12v、トランジスタQ2を介して第2電源ライン22に電流が流れる。このように、周波数変換部5は、電源20から出力される直流電圧を交流電圧に変換する。
The
また、トランジスタQ1及びトランジスタQ4のみをオンさせた場合と、トランジスタQ3及びトランジスタQ2のみをオンさせた場合とでは、ステータコイル12v及びステータコイル12wに流れる電流の方向が異なる。そのため、各ステータコイルには電流の流れる方向に応じた電磁力が働き、当該電磁力とロータが備える永久磁石との間で引力及び斥力が発生することとなる。したがって、トランジスタQ1〜Q6の中から選択されたハイサイドのトランジスタとローサイドのトランジスタとで形成される上下対トランジスタを順次オンさせることにより、ロータが回転力を得ることができる。
Further, the direction of the current flowing through the
尚、トランジスタQ1〜Q6には、コレクタ端子にカソード端子が、またエミッタ端子にアノード端子が接続されるように夫々ダイオードD1〜D6が配設されている。ここで、各ステータコイルには、通電中にエネルギーが蓄えられるが、これらのダイオードD1〜D6は各ステータコイルの通電を停止した際に当該エネルギーに起因して発生する逆起電力によって周辺部品に悪影響を及ぼさないようにするために配設されるものである。 The transistors Q1 to Q6 are provided with diodes D1 to D6 so that the cathode terminal is connected to the collector terminal and the anode terminal is connected to the emitter terminal. Here, energy is stored in each stator coil during energization, but these diodes D1 to D6 are applied to peripheral components by back electromotive force generated due to the energy when the energization of each stator coil is stopped. It is arranged to prevent adverse effects.
このようなトランジスタQ1〜Q6に対する一連の制御は、PWM制御部4により行われる。PWM制御部4は、詳細は後述するが、目標電流設定部1、積分制御部2、2相/3相変換部3、3相/2相変換部6、q軸電圧設定部7、補正回転角設定部8、d軸電流判定部9、回転角演算部10と共に、ECU50により構成される(図1参照)。PWM制御部4は、周波数変換部5が有するスイッチング素子をPWM(Pulse Width Modulation)制御によって制御する。周波数変換部5が有するスイッチング素子とは、本実施形態では、トランジスタQ1〜Q6が相当する。したがって、PWM制御部4は、周波数変換部5が有するトランジスタQ1〜Q6をPWM制御によって動作させる。
A series of control for the transistors Q1 to Q6 is performed by the
3相モータ12には、当該3相モータ12が有するロータの回転角を検出する回転角検出部11が備えられている。回転角検出部11は、ロータの回転角を電気角θに変換し、電気角θに応じた信号を出力する。このような回転角検出部11としては、例えばレゾルバを用いると好適である。回転角検出部11により出力された信号は、回転角演算部10に伝達される。回転角演算部10は、回転角検出部11から伝達された信号に基づいて3相モータ12のロータの回転角を演算する。ECU50は、回転角演算部10が演算した回転角と、周波数変換部5及び各ステータコイルの間の電流とをモニタしている。尚、3相モータ制御装置100の全体構成から鑑みた場合には、上記モニタは、図1に示されるように各機能部を介して行われるが、閉ループであるためPWM制御に対して、何等問題が発生するものではない。
The three-
ECU50は、例えば、2.5Vや3.3V等の低電圧で動作するマイクロコンピュータによって構成される。そのため、トランジスタQ1〜Q6に流れる電流やトランジスタQ1〜Q6の電気的特性によっては、トランジスタQ1〜Q6をオンさせるためのドライブ能力が不足する虞がある。したがって、ECU50と周波数変換部5との間には、ECU50のPWM信号のドライブ能力を上げるドライバ51(図1においては図示せず)が配設されている。尚、ドライバ51は、ドライバICで構成しても良いし、トランジスタで組まれたプッシュプル回路で構成しても良い。もちろん、ECU50から出力されるPWM信号のドライブ能力が高い場合には、ドライバ51を備えずに構成することも当然に可能である。
The ECU 50 is configured by a microcomputer that operates at a low voltage such as 2.5 V or 3.3 V, for example. Therefore, depending on the current flowing through the transistors Q1 to Q6 and the electrical characteristics of the transistors Q1 to Q6, there is a possibility that the drive capability for turning on the transistors Q1 to Q6 may be insufficient. Therefore, a driver 51 (not shown in FIG. 1) for increasing the drive capability of the PWM signal of
図1に戻り、目標電流設定部1は、3相モータ12を回転するために必要な総トルクから、目標電流の設定を行う。この目標電流設定部1が設定した目標電流は、積分制御部2に伝達されるが、積分制御部2には3相/2相変換部6からの出力も帰還信号として伝達される。この3相/2相変換部6からの出力は、3相モータ12に通電されたモータ電流に基づいて演算された演算結果が相当する。
Returning to FIG. 1, the target current setting unit 1 sets the target current from the total torque necessary for rotating the three-
ここで、本モータ制御装置100は、モータ電流iu、iv、iwを、3相モータ12のロータが有する永久磁石が発生する磁界の方向であるd軸及び当該d軸に直交するq軸のベクトル成分Id及びIqに座標変換を行って、3相モータ12の回転制御を行う。図3は、この座標変換の原理を示す図である。図3に示す3相モータ12では、2極の永久磁石mを有するロータ12rを備え、ロータ12rの回転角と電気角θとが一致する。図3(a)はモータ電流(3相交流電流)波形と電気角θとの関係を示した図であり、図3(b)は図3(a)の時刻t1におけるロータ12rとステータ12sとの位置関係及び座標変換前後の電流ベクトルを示す図である。尚、図3(b)においては、ステータ12sのU相の磁極位置を基準として、ロータ12rの磁極位置となる電気角θが示されている。
Here, the motor control apparatus 100 uses the motor currents iu, iv, and iw as vectors of the d axis that is the direction of the magnetic field generated by the permanent magnets of the rotor of the three-
図3(b)に示されるように、永久磁石mが発生する磁界の方向をd軸とし、当該d軸に直交する方向をq軸とする。図3(a)に示すように、ロータ12rの磁極位置に応じて、ステータコイル12u、12v、12wに3相交流電流iu、iv、iwを流すことにより、トルクが発生する。図3(a)の時刻t1での電気角θにおける電機子電流の総和を示すベクトルia(Ia)は、図3(a)よりW相電流(W相のモータ電流)iwが零であるため、U相電流(U相のモータ電流)iuとV相電流(V相のモータ電流)ivとのベクトル和となる。この電気角θにおける電流ベクトルiaをd軸及びq軸に対して分解すると、d軸電流Idとq軸電流Iqとが得られる。このように、3相のモータ電流iu、iv、iwは、d軸電流Idとq軸電流Iqとに座標変換される。
As shown in FIG. 3B, the direction of the magnetic field generated by the permanent magnet m is defined as the d axis, and the direction orthogonal to the d axis is defined as the q axis. As shown in FIG. 3A, torque is generated by passing three-phase alternating currents iu, iv, iw through the
ここで、特に永久磁石埋め込み型の同期モータでは、ステータコイル12u、12v、12wから見たインダクタンスが、ロータ12rとの関係、即ち磁極位置との関係で変化する。磁極の方向であるd軸方向では、永久磁石が持つ透磁率の大きさの逆数に比例した磁気抵抗を持つために磁路が妨げられてしまう。一方、q軸方向では、透磁率が大きいケイ素鋼などの磁性体を通るため、磁気抵抗の値は永久磁石に比べると著しく小さくなり、磁路が妨げられにくくなる。そのため、q軸インダクタンスLqは、d軸インダクタンスLdよりも大きな値となる。ステータコイル12u、12v、12wから見てd軸及びq軸は磁極位置との関係で変化するので、ステータコイル12u、12v、12wから見たインダクタンスが変化することになる。
Here, in particular, in a permanent magnet embedded synchronous motor, the inductance viewed from the
したがって、永久磁石によるマグネットトルク(主トルク)に加えて、q軸インダクタンスLqとd軸インダクタンスLdとの差によるリラクタンストルクも発生する。表面磁石型の同期モータなど、リラクタンストルクを積極的に利用しない場合には、Id=0とする制御を行うと効率が良い。しかし、永久磁石埋め込み型の同期モータなどでリラクタンストルクも利用する場合には、Id≠0とする制御を行う方が効率が良くなる。永久磁石埋め込み型の同期モータでは、図4で示されるd軸電流Idとq軸電流Iqとの電流位相角βにより最高効率を出す動作点が変わる((1)式参照)。 Therefore, in addition to the magnet torque (main torque) by the permanent magnet, reluctance torque is also generated due to the difference between the q-axis inductance Lq and the d-axis inductance Ld. When reluctance torque is not actively used, such as a surface magnet type synchronous motor, it is efficient to perform control with Id = 0. However, when using reluctance torque in a permanent magnet embedded synchronous motor or the like, it is more efficient to perform control with Id ≠ 0. In the permanent magnet embedded type synchronous motor, the operating point at which the maximum efficiency is obtained varies depending on the current phase angle β between the d-axis current Id and the q-axis current Iq shown in FIG. 4 (see equation (1)).
3相モータ12の総合トルクTは、Pn:極対数、ψa:電機子の鎖交磁束、ia:電機子電流、Ld:d軸インダクタンス、Lq:q軸インダクタンス、β:電流位相角とすると、(2)式に示すトルク方程式よって表される。
The total torque T of the three-
(2)式において、中括弧内の第1項がマグネットトルクを示し、第2項がリラクタンストルクを示す。また、図4から、下記(3)〜(5)式であることが明らかであるから、(2)式のトルク方程式は、下記(6)式のように表すこともできる。 In the formula (2), the first term in the braces indicates the magnet torque, and the second term indicates the reluctance torque. Moreover, since it is clear from FIG. 4 that the following equations (3) to (5) are obtained, the torque equation of the equation (2) can also be expressed as the following equation (6).
このように、電機子電流Iaはd軸電流Idとq軸電流Iqとを含んでいる。従って、(2)式及び(6)式に示すトルク方程式は、鎖交磁束と、d軸及びq軸のインダクタンスと、d軸及びq軸の電流とを用いて3相モータ12のトルクを表す式であるということができる。このd軸電流Id及びq軸電流Iqは、上述の3相/2相変換部6により演算される。
As described above, the armature current Ia includes the d-axis current Id and the q-axis current Iq. Therefore, the torque equations shown in the equations (2) and (6) represent the torque of the three-
図1に戻り、積分制御部2は、目標電流設定部1により設定された目標電流と、3相モータ12に流れるモータ電流に基づいて、3相/2相変換部6が座標変換を行うことにより求められたd軸電流Id及びq軸電流Iqとから、d軸電流指令値Idr及びq軸電流指令値Iqrを演算する。例えば、上記(2)式に示すトルク方程式は、電機子電流Iaの式に変形できる。積分制御部2は、目標トルクや他のパラメータを代入して変形後のトルク方程式を解き、位相角βによってベクトル分解することによってd軸電流指令値Idr及びq軸電流指令値Iqrを算出することが可能である。又は、(6)式からd軸電流指令値Idr及びq軸電流指令値Iqrを算出することも当然に可能である。更に、積分制御部2は、d軸電流指令値Idr及びq軸電流指令値Iqrから、電圧方程式に基づいて、d軸の電圧指令値Vdrとq軸の電圧指令値Vqrとを演算する。即ち、積分制御部2は、3相モータ12を回転するために必要な総トルクから設定された目標電流と、d軸電流Id及びq軸電流Iqとに基づいて、d軸の電圧指令値Vdrとq軸の電圧指令値Vqrとを演算することが可能となる。
Returning to FIG. 1, the
d軸の電圧Vd及びq軸の電圧Vqを表す電圧方程式は、ψa:電機子の鎖交磁束、ω:角速度、Id:d軸電流、Iq:q軸電流、Ld:d軸インダクタンス、Lq:q軸インダクタンス、Ra:電機子抵抗、p:微分演算子として、以下の(7)式のように表される。 The voltage equations representing the d-axis voltage Vd and the q-axis voltage Vq are: ψa: armature linkage flux, ω: angular velocity, Id: d-axis current, Iq: q-axis current, Ld: d-axis inductance, Lq: The q-axis inductance, Ra: armature resistance, p: differential operator is expressed as the following equation (7).
(7)式は、鎖交磁束と、d軸及びq軸のインダクタンスを含む3相モータ12のステータコイルのインピーダンスと、d軸及びq軸の電流とを用いて3相モータ12を駆動する電圧を表す電圧方程式となっていることが明らかである。積分制御部2は、(7)式に示される電圧方程式にd軸電流指令値Idr及びq軸電流指令値Iqrや、他のパラメータを代入することによって、d軸電圧Vd、q軸電圧Vqを算出する。算出されたd軸電圧Vd及びq軸電圧Vqは、d軸電圧指令値Vdr及びq軸電圧指令値Vqrとして出力される。
Equation (7) is a voltage for driving the three-
2相/3相変換部3は、d軸の電圧指令値Vdrとq軸の電圧指令値Vqrとを3相各相の3相電圧指令値vu、vv、vwに変換する。d軸の電圧指令値Vdr及びq軸の電圧指令値Vqrは、上述の積分制御部2により算出される。2相/3相変換部3は、d軸の電圧指令値Vdr及びq軸の電圧指令値Vqrを上述の座標変換とは逆の変換を行うことにより、3相電圧指令値vu、vv、vwに変換する。この逆の変換は、図3及び図4を用いて上述した座標変換の逆変換であるため、変換方法についての詳細な説明は省略する。
The two-phase / three-
2相/3相変換部3により求められた演算結果は、上述のPWM制御部4に入力される。したがって、PWM制御部4は、これらの入力に基づいて、PWM制御を行う。
The calculation result obtained by the two-phase / three-
本モータ制御装置100は、上述のように3相モータ12に流れるモータ電流から3相/2相変換部6が座標変換を行うことにより求められたd軸電流Id及びq軸電流Iqに基づいて、目標電流設定部1により設定された目標電流をフィードバック制御する。
The motor control apparatus 100 is based on the d-axis current Id and the q-axis current Iq obtained by the coordinate conversion of the three-phase / two-phase conversion unit 6 from the motor current flowing through the three-
ここで、上述のようなモータ制御は、3相モータ12が有するロータの回転角を検出する回転角検出部11が、ロータに対して精度良く(即ち、取り付け誤差を含むことなく)取り付けられていることが前提となる。しかしながら、回転角検出部11をロータに対して取り付け誤差なく取り付けることは容易ではない。本モータ制御装置100は、回転角検出部11の取り付けにおいて生じる取り付け誤差を補正する補正機能を備えている。以下、この補正機能について説明する。
Here, in the motor control as described above, the rotation
上述の回転角検出部11は、回転角検出部11の取り付け後、3相モータ12の停止時における当該3相モータ12が有するロータの回転角を初期回転角として検出する。この停止時におけるロータの回転角は、上述の取り付け誤差を補正する上で初期回転角として取り扱われる(詳細は後述する)。したがって、回転角検出部11は、この初期回転角を記憶しておくように構成される。
The rotation
q軸電圧設定部7は、ロータに配設された永久磁石が発生する磁界の方向であるd軸に直交するq軸に印加するq軸の電圧指令値を設定する。d軸及びq軸については、図3を用いて説明したので、ここでは説明は省略する。q軸電圧設定部7は、q軸に印加するq軸の電圧指令値を設定する。このq軸の電圧指令値は、取り付け誤差の補正に係る制御においては、特に数値が限定されるものではなく、所定の値であれば何ら問題は無い。q軸電圧設定部7により設定された所定のq軸の電圧指令値は、2相/3相変換部3に伝達される。
The q-axis voltage setting unit 7 sets a q-axis voltage command value to be applied to the q-axis that is perpendicular to the d-axis, which is the direction of the magnetic field generated by the permanent magnet disposed on the rotor. Since the d-axis and the q-axis have been described with reference to FIG. 3, the description thereof is omitted here. The q-axis voltage setting unit 7 sets a q-axis voltage command value to be applied to the q-axis. The q-axis voltage command value is not particularly limited in the control related to the correction of the mounting error, and there is no problem as long as it is a predetermined value. A predetermined q-axis voltage command value set by the q-axis voltage setting unit 7 is transmitted to the 2-phase / 3-
2相/3相変換部3は、q軸の電圧指令値を3相各相の3相電圧指令値に変換する。q軸の電圧指令値は、上述のq軸電圧設定部7から伝達される。ここで、本補正に係る制御では、d軸の電圧指令値はゼロである。したがって、2相/3相変換部3は補正に係る制御においては、q軸の電圧指令値のみを用いて3相電圧指令値に変換する。この変換された3相電圧指令値は、上述の通常の回転制御と同様にPWM制御部4に伝達される。
The two-phase / three-
PWM制御部4は、2相/3相変換部3により変換された3相電圧指令値に基づいて、周波数変換部5を介して3相モータ12のPWM制御を行う。この制御に関しては、上述の通常の回転制御と同様であるため、説明は省略する。
The
3相/2相変換部6は、3相モータ12の停止時に3相電圧指令値の印加に応じて3相モータ12に通電されるモータ電流に基づいてd軸のd軸電流を演算する。d軸電流の演算については、上述したので説明は省略する。このd軸電流は、上述のようにq軸電圧設定部7により設定されたq軸の電圧指令値が、q軸にのみ印加された場合に実際にd軸に流れたd軸電流である。d軸電流は、d軸電流判定部9に伝達される。
The three-phase / two-phase converter 6 calculates a d-axis d-axis current based on a motor current that is supplied to the three-
d軸電流判定部9は、上述のq軸の電圧指令値の印加に応じてd軸に流れるd軸電流がゼロであるか否かの判定を行う。ここで、ロータに対して回転角検出部11の取り付け誤差がない場合には、q軸にのみq軸の電圧指令値を印加した場合には、d軸電流はゼロとなる。したがって、d軸電流がゼロでない場合には、ロータに対する回転角検出部11の取り付け誤差があることになる。
The d-axis current determination unit 9 determines whether or not the d-axis current flowing through the d-axis is zero in response to the application of the q-axis voltage command value. Here, when there is no attachment error of the rotation
d軸電流判定部9によりd軸電流がゼロであると判定された場合には、ロータに対する回転角検出部11の取り付け誤差がないことから、補正回転角設定部8は補正回転角をゼロとして設定する。補正回転角とは、q軸にのみq軸の電圧指令値を印加した場合のd軸電流がゼロとなるように初期回転角を補正する回転角である。
When the d-axis current determination unit 9 determines that the d-axis current is zero, there is no error in attaching the rotation
補正回転角設定部8は、d軸電流がゼロでない場合に、d軸電流がゼロとなるように初期回転角を補正する補正回転角を設定する。d軸電流がゼロであるか否かは、上述のd軸電流判定部9により判定される。d軸電流判定部9によりd軸電流がゼロでないと判定された場合には、ロータに対して回転角検出部11が取り付け誤差を有している可能性がある。このため、補正回転角設定部8は、回転角検出部11により検出された初期回転角を補正する補正回転角を設定する。この場合、補正回転角設定部8は、補正回転角がどの程度であるか予め特定することができないため、補正回転角を所定の値(例えば1度)に設定する。このように設定された補正回転角は、q軸電圧設定部7に伝達される。
The correction rotation angle setting unit 8 sets a correction rotation angle for correcting the initial rotation angle so that the d-axis current becomes zero when the d-axis current is not zero. Whether or not the d-axis current is zero is determined by the d-axis current determination unit 9 described above. If the d-axis current determination unit 9 determines that the d-axis current is not zero, the rotation
q軸電圧設定部7は、上記と同様に、所定のq軸の電圧指令値を設定し、2相/3相変換部3に伝達する。そして、上述と同様に、3相/2相変換部6によりd軸電流が演算され、d軸電流判定部9により回転角の補正後のd軸電流がゼロであるか否かを判定する。この一連の処理はd軸電流がゼロとなるまで繰り返し行われる。このようにして、回転角検出部11の取り付け誤差を補正する補正回転角が求められる。そして、d軸電流がゼロとなった場合には、補正回転角設定部8は、d軸電流がゼロとなる補正回転角を記憶しておく。
Similarly to the above, the q-axis voltage setting unit 7 sets a predetermined q-axis voltage command value and transmits it to the 2-phase / 3-
モータ制御装置100は、以降に行われる通常運転においては、このようにして求めた補正回転角を用いて回転角検出部11の取り付け誤差をゼロとするようにオフセットして補正し、3相モータ12の回転制御を行う。即ち、回転角検出部11が、3相モータ12の回転制御中におけるロータの回転角を検出し、当該ロータの回転角と補正回転角とに基づいて回転制御に用いられる制御回転角を演算する。このようにして本モータ制御装置100は、3相モータ12の回転制御を行うことにより、ロータと当該ロータの位置を検出する回転角検出部11との間の取り付け誤差に起因する3相モータ12の効率と出力精度の劣化を防止することが可能となる。
In the normal operation performed thereafter, the motor control device 100 uses the corrected rotation angle obtained in this way to perform offset correction so that the mounting error of the rotation
次に、本モータ制御装置100が行う回転角検出部11の取り付け誤差の補正に関してフローチャートを用いて説明する。図5は、取り付け誤差の補正に関するフローチャートである。まず、補正回転角設定部8は、補正回転角をゼロに設定し記憶する(ステップ#01)。そして、回転角検出部11は、3相モータ12の停止時における、ロータの回転角を検出する(ステップ#02)。
Next, correction of the mounting error of the rotation
次に、q軸電圧設定部7が、q軸の電圧指令値として所定の電圧値を設定する(ステップ#03)。このq軸の電圧指令値は、2相/3相変換部3に伝達される。2相/3相変換部3は、伝達されたq軸の電圧指令値を3相電圧指令値に変換する(ステップ#04)。この場合、d軸の電圧指令値はゼロとされる。2相/3相変換部3により変換された3相電圧指令値は、PWM制御部4に伝達される。
Next, the q-axis voltage setting unit 7 sets a predetermined voltage value as a q-axis voltage command value (step # 03). The q-axis voltage command value is transmitted to the 2-phase / 3-
PWM制御部4は、伝達された3相電圧指令値に基づき、周波数変換部5を介して3相モータ12に通電する(ステップ#05)。3相モータ12に流れるモータ電流に基づいて3相/2相変換部6は、d軸電流を演算する(ステップ#06)。演算されたd軸電流は、d軸電流判定部9に伝達される。
The
d軸電流判定部9は、伝達されたd軸電流がゼロであるか否かの判定を行う。d軸電流がゼロである場合には(ステップ#07:Yes)、補正回転角設定部8に記憶されている回転角を補正回転角として設定する(ステップ#08)。この場合、補正回転角はステップ#01においてゼロに設定されているため、ゼロとなる。
The d-axis current determination unit 9 determines whether or not the transmitted d-axis current is zero. If the d-axis current is zero (step # 07: Yes), the rotation angle stored in the correction rotation angle setting unit 8 is set as the correction rotation angle (step # 08). In this case, since the correction rotation angle is set to zero in
一方、ステップ#07において、d軸電流がゼロでない場合には(ステップ#07:No)、補正回転角設定部8は補正回転角を変更し、当該変更した補正回転角を記憶する(ステップ#09)。そして、ステップ#03から処理が継続される。以下、同様に処理が行われ、ステップ#07において、d軸電流がゼロであれば(ステップ#07:Yes)、ステップ#09において記憶されている回転角が補正回転角として設定される(ステップ#08)。この処理は、ステップ#07において、d軸電流がゼロになるまで継続して行われる。
On the other hand, if the d-axis current is not zero in step # 07 (step # 07: No), the corrected rotation angle setting unit 8 changes the corrected rotation angle and stores the changed corrected rotation angle (step # 07). 09). Then, the processing is continued from
本モータ制御装置100は、このようにして回転角検出部11の取り付け誤差をゼロとするようにオフセットして補正する補正回転角を設定する。この補正回転角の設定は、回転角検出部11の取り付け時においてのみ行うだけで良く、モータ制御装置100の通常運転時においては、回転角検出部11により検出された回転角と補正回転角設定部8に記憶されている補正回転角とに基づいて誤差のない回転角が演算され用いられる。具体的には、3相モータ12の回転に応じて回転角検出部11により検出された回転角と、回転角検出部11の取り付け時に行われる補正制御において補正回転角設定部8に記憶される補正回転角とが、回転角演算部10に伝達される。回転角演算部10は、これらの回転角を合算して誤差のない回転角を取得する。そして、当該取得された回転角が目標電流設定部1に伝達され、3相モータ12を制御する目標電流が設定される。したがって、効率及び精度の良い3相モータ12の運転制御が可能となる。
In this way, the motor control device 100 sets a correction rotation angle that is offset and corrected so that the mounting error of the rotation
〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、回転角検出部11の取り付け誤差の補正制御は、回転角検出部11を取り付けた際に行われるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。例えば、本発明に係る補正制御を3相モータ12の始動毎に行うようにしても良いし、3相モータ12の運転積算時間が、所定時間に達する毎に行うようにしても良い。このように補正制御を行うことにより、常に回転角検出部11の取り付け誤差が無い状態で3相モータ12の運転制御を行うことが可能となる。
[Other Embodiments]
In the above-described embodiment, the correction control of the attachment error of the rotation
1:目標電流設定部
2:積分制御部
3:2相/3相変換部
4:PWM制御部
5:周波数変換部
6:3相/2相変換部
7:q軸電圧設定部
8:補正回転角設定部
9:d軸電流判定部
10:回転角演算部
11:回転角検出部
12:3相モータ
50:ECU
100:モータ制御装置
1: target current setting unit 2: integration control unit 3: 2-phase / 3-phase conversion unit 4: PWM control unit 5: frequency conversion unit 6: 3-phase / 2-phase conversion unit 7: q-axis voltage setting unit 8: correction rotation Angle setting unit 9: d-axis current determination unit 10: rotation angle calculation unit 11: rotation angle detection unit 12: three-phase motor 50: ECU
100: Motor control device
Claims (3)
前記ロータに配設された永久磁石が発生する磁界の方向であるd軸に直交するq軸に印加するq軸の電圧指令値を設定するq軸電圧設定部と、
前記q軸の電圧指令値を3相各相の3相電圧指令値に変換する2相/3相変換部と、
前記停止時に前記3相電圧指令値の印加に応じて前記3相モータに通電されるモータ電流に基づいて前記d軸のd軸電流を演算する3相/2相変換部と、
前記d軸電流がゼロでない場合に、前記d軸電流がゼロとなるように前記初期回転角を補正する補正回転角を設定する補正回転角設定部と、
を備えるモータ制御装置。 A rotation angle detector that detects a rotation angle of a rotor of the three-phase motor when the three-phase motor is stopped as an initial rotation angle;
A q-axis voltage setting unit for setting a q-axis voltage command value to be applied to the q-axis orthogonal to the d-axis, which is the direction of the magnetic field generated by the permanent magnet disposed in the rotor;
A two-phase / three-phase converter that converts the q-axis voltage command value into a three-phase voltage command value for each of the three phases;
A three-phase / two-phase converter that calculates a d-axis current of the d-axis based on a motor current energized to the three-phase motor in response to application of the three-phase voltage command value at the time of the stop;
A correction rotation angle setting unit for setting a correction rotation angle for correcting the initial rotation angle so that the d-axis current is zero when the d-axis current is not zero;
A motor control device comprising:
当該ロータの回転角と前記補正回転角とに基づいて前記回転制御に用いられる制御回転角を演算する回転角演算部を備える請求項1又は2に記載のモータ制御装置。 The rotation angle detection unit detects the rotation angle of the rotor during rotation control of the three-phase motor;
The motor control device according to claim 1, further comprising: a rotation angle calculation unit that calculates a control rotation angle used for the rotation control based on the rotation angle of the rotor and the correction rotation angle.
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