JP6459363B2 - Electric motor control device - Google Patents
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Description
本発明は、電動機の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an electric motor.
従来、回転電機の制御システムにおいて、電流制御モードと電圧位相制御モードとの間で制御を切り替える技術が知られている。特許文献1に記載の制御システムでは、電圧位相制御モードから電流位相制御モードへ切り替える切替線を、チャタリング防止のためのヒステリシスを考慮し、回転電機を最大効率で運転できる最大効率特性線よりもq軸側に設定している。
2. Description of the Related Art Conventionally, a technology for switching control between a current control mode and a voltage phase control mode in a control system for a rotating electrical machine is known. In the control system described in
しかしながら、特許文献1の技術では、本来切り替えを実施したい最大効率特性線で切り替えることができないため、ヒステリシス区間、すなわち最大効率特性線をすぎてから再び最大効率特性線に戻るまでの区間におけるモータ駆動の効率が、最大効率線特性線におけるモータ駆動の効率と比較して悪化する。
However, since the technique of
本発明は、最大効率特性線等の所定の切替線において、ヒステリシス区間を設けずに、電流制御モードと電圧位相制御モードとの間を迅速に切り替えることができる技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a technique capable of quickly switching between a current control mode and a voltage phase control mode without providing a hysteresis section in a predetermined switching line such as a maximum efficiency characteristic line. .
本発明による電動機の制御装置は、電流制御モードから電圧位相制御モードへの切り替え、もしくは、電圧位相制御モードから電流制御モードへの切り替えを、所定の切り替え条件に応じて判定する制御モード切替判定手段と、制御モード切替判定手段が制御モードを切り替えると判定した時からの経過時間を該判定が変わらない限り計測し続けるマスク時間計測手段とを備え、マスク時間計測手段が計測した時間が所定の時間以上経過したか否かを判定する。マスク時間計測手段が計測した時間が所定の時間以上経過したと判定された場合は、制御モード切替判定手段の判定に応じて、電流制御モードから電圧位相制御モード、もしくは、電圧位相制御モードから電流制御モードへ制御モードを切り替える。所定の時間は、電流制御モードにおいて算出される電圧指令値の更新周期よりも大きい。 The motor control device according to the present invention includes a control mode switching determination unit that determines switching from the current control mode to the voltage phase control mode or switching from the voltage phase control mode to the current control mode according to a predetermined switching condition. And a mask time measuring unit that continues to measure an elapsed time from when the control mode switching determining unit determines to switch the control mode unless the determination changes, and the time measured by the mask time measuring unit is a predetermined time. It is determined whether or not the above has elapsed. If it is determined that the time measured by the mask time measuring means has exceeded a predetermined time, the current control mode changes to the voltage phase control mode, or the voltage phase control mode changes to the current depending on the determination of the control mode switching determination means. Switch control mode to control mode. The predetermined time is longer than the update period of the voltage command value calculated in the current control mode.
本発明によれば、ある指標で定められた切替閾値(例えば最大効率特性線)にヒステリシス区間を設けずに、当該切替閾値に所定の判定値が達した時からの経過時間を計測し、当該計測時間が所定の時間以上経過した場合に制御モードを切り替えるので、ある指標で定められた切替閾値の前後で迅速に制御モードを切り替えることができる。 According to the present invention, without providing a hysteresis interval in the switching threshold (for example, the maximum efficiency characteristic line) determined by a certain index, the elapsed time from when the predetermined determination value is reached to the switching threshold is measured, Since the control mode is switched when the measurement time exceeds a predetermined time, the control mode can be quickly switched before and after the switching threshold determined by a certain index.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態における電動機の制御装置の構成を示すブロック図である。この電動機の制御装置は、例えば、電気自動車に適用される。なお、電気自動車以外に、例えば、ハイブリッド自動車や、自動車以外のシステムに適用することも可能である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a motor control device according to the first embodiment. This motor control device is applied to, for example, an electric vehicle. In addition to an electric vehicle, for example, the present invention can be applied to a hybrid vehicle or a system other than a vehicle.
電流指令生成部1は、トルク指令値T*、バッテリ7の直流電圧Vdc、および電動機9の回転数(以下、モータ回転数と呼ぶ)Nと、d軸電流およびq軸電流との関係を定めたテーブルを格納しており、トルク指令値T*、バッテリ7の直流電圧Vdc、およびモータ回転数Nを入力して、上記テーブルを参照することにより、d軸電流指令値id *およびq軸電流指令値iq *を求める。テーブルで規定されているd軸電流およびq軸電流は、予め実験または解析により求めた、所望のトルクを得るd軸電流およびq軸電流である。この電流指令値id *、iq *は、電流制御モードにおける電流指令値である。
The
干渉電圧生成部2は、トルク指令値T*、バッテリ7の直流電圧Vdc、およびモータ回転数Nと、d軸およびq軸の干渉電圧との関係を定めたテーブルを格納しており、トルク指令値T*、バッテリ7の直流電圧Vdc、およびモータ回転数Nを入力して、上記テーブルを参照することにより、d軸干渉電圧Vd_dcpl *およびq軸干渉電圧Vq_dcpl *を求める。
The interference
電流ベクトル制御器3は、d軸電流指令値id *およびq軸電流指令値iq *と、d軸電流検出値idおよびq軸電流検出値iqと、d軸干渉電圧Vd_dcpl *およびq軸干渉電圧Vq_dcpl *に基づいて、公知の非干渉制御と電流フィードバック制御によるベクトル電流制御を行い、d軸電圧指令値Vdi *およびq軸電圧指令値Vqi *を算出する。この電圧指令値Vdi *、Vqi *は、電流制御モードにおける電圧指令値である。
The
電圧振幅生成部13は、電源電圧Vdcを、後述する電圧位相制御で実現される電圧振幅指令値Va *に変換する。
The voltage
トルク演算器15は、予め記憶されている磁石磁束φa、d軸およびq軸のインダクタンス差(Ld−Lq)、および、d軸電流検出値idおよびq軸電流検出値iqを入力し、次式(1)により電動機9のトルク推定値Tcalを算出する。
The
なお、式(1)において、pは電動機9の極対数である。また、d軸およびq軸のインダクタンス差(Ld−Lq)は、インダクタンス生成部14により求められる。具体的には、予めオフラインで解析または実験を行って、トルク指令値T*、バッテリ7の直流電圧Vdc、およびモータ回転数Nと、d軸およびq軸のインダクタンス差(Ld−Lq)との関係を定めたテーブルを用意しておき、トルク指令値T*、バッテリ7の直流電圧Vdc、およびモータ回転数Nを入力して、上記テーブルを参照することにより、d軸およびq軸のインダクタンス差(Ld−Lq)を求める。
In Equation (1), p is the number of pole pairs of the electric motor 9. Further, the inductance difference (L d −L q ) between the d axis and the q axis is obtained by the
トルク制御器16は、トルク指令値T*とトルク推定値Tcalの差分を入力し、次式(2)によりPI増幅した値を、電圧位相指令値α*として算出する。ただし、式(2)中のKpは比例ゲインであり、Kiは積分ゲインである。
The
dq軸電圧生成部17は、電圧振幅生成部13によって求められる電圧振幅指令値Va *と、トルク制御器16によって算出される電圧位相指令値α*とを入力し、次式(3)により、d軸電圧指令値Vdv *およびq軸電圧指令値Vqv *を算出する。この電圧指令値Vdv *、Vqv *は、電圧位相制御モードにおける電圧指令値である。
The dq-axis
電流制御移行判定部20は、電流指令生成部1によって求められるd軸電流指令値id *およびq軸電流指令値id *と、d軸電流検出値idおよびq軸電流検出値iqとを入力し、電圧位相制御モードから電流制御モードへの移行判定を行う。判定値(例えば、dq軸平面上における回転電機の動作点)が、ある指標で設定された切替閾値(例えば最大効率特性線に基づく値)を超えたときに、電圧位相制御モードから電流制御モードへ移行すると判定して、制御モードの切替要求を出力する。なお、制御モードの切替判定の指標となる判定値および切替閾値はこれらに限定されず、適宜設定される。
The current control
電圧位相制御移行判定部19は、トルク指令値T*、モータ回転数N、バッテリ7の直流電圧Vdc、および、d軸電圧指令値Vd *、q軸電圧指令値Vq *を入力し、電流制御モードから電圧位相制御モードへの移行判定を行う。判定値(例えば、dq軸電圧Vd、Vqから計算される電圧振幅)が、ある指標(例えば最大効率特性線)で設定された電源電圧によって定められる切替閾値を超えたときに、電流制御モードから電圧位相制御モードへ移行すると判定して、制御モードの切り替え要求を出力する。なお、制御モードの切替判定の指標となる判定値および切替閾値はこれらに限定されず、適宜設定される。
The voltage phase control
制御モード判定部21は、電流制御移行判定部20または電圧位相制御移行判定部19からの制御モードの切り替え要求に基づいて、最終的な制御モードの切替判定を行う。以下、当該切替判定に係る制御演算の詳細を、図2を参照して説明する。
The control
図2は、電流制御モードと電圧位相制御モードとの間の切替判定に係る制御演算一回分のフローチャートである。ステップS1では、現在の制御モードを判別する。現在の制御モードが電流制御モードであれば、ステップS2へ進む。現在の制御モードが電圧位相制御モードであれば、ステップS4へ進む。 FIG. 2 is a flowchart for one control calculation related to switching determination between the current control mode and the voltage phase control mode. In step S1, the current control mode is determined. If the current control mode is the current control mode, the process proceeds to step S2. If the current control mode is the voltage phase control mode, the process proceeds to step S4.
ステップS2では、電圧位相制御モードへの移行が要求されているか否かを判定する。具体的には、前述の電圧位相制御移行判定部19からの制御モードの切替要求の出力を確認する。出力が確認できれば、電圧位相制御モードへの移行が要求されていると判断して、ステップS3へ進む。ここで、電圧位相制御モードへの移行が要求されてからの経過時間を検知可能な様に、例えば制御モード判定部21を有するコントローラが備えるタイマーをスタートさせる。経過時間は、後述するステップS3での判定指標に用いられる。一方、電圧位相制御移行判定部19が制御モードの切替要求を出力していなければ、電圧位相制御モードへの移行が要求されていないと判断して、現在の制御モードである電流制御モードを継続し、一回分の制御演算を終了する。
In step S2, it is determined whether or not the transition to the voltage phase control mode is requested. Specifically, the control mode switching request output from the voltage phase control
ステップS3では、ステップS2において電圧位相制御モードへの移行が要求された場合に、電圧位相制御モードへの移行が要求されてからの経過時間が所定時間(以下、マスク時間という)以上か否かを判定する。該経過時間がマスク時間以上であれば、制御モードを、電流制御モードから電圧位相制御モードへと切り替える。 In step S3, if the transition to the voltage phase control mode is requested in step S2, whether or not the elapsed time since the transition to the voltage phase control mode is requested is equal to or longer than a predetermined time (hereinafter referred to as a mask time). Determine. If the elapsed time is equal to or longer than the mask time, the control mode is switched from the current control mode to the voltage phase control mode.
該経過時間がマスク時間を経過していなければ、電流制御モードを継続する。なお、電圧位相制御モードへの移行が要求されてからスタートした前述のタイマーは、電圧位相制御移行判定部19からの電圧位相制御モードへの移行要求が解消されるまでリセットしない。換言すると、電圧位相制御モードへの移行が要求され続ける限り、経過時間の計測を継続する。当該フローチャートに係る制御演算は繰り返し行われるので、電流制御モード時においての電圧位相制御モードへの移行要求が継続する限り、ステップS3において、電圧位相制御モードへの移行要求がなされてからの経過時間がマスク時間を経過したか否かの判定が行われる。
If the elapsed time has not passed the mask time, the current control mode is continued. It should be noted that the above-described timer started after the transition to the voltage phase control mode is requested is not reset until the transition request to the voltage phase control mode from the voltage phase control
次に、現在の制御モードが電圧位相制御モードの場合について説明する。ステップS4では、電流制御モードへの移行が要求されているか否かを判定する。具体的には、前述の電流制御移行判定部20からの制御モードの切替要求の出力を確認する。出力が確認できれば、電流制御モードへの移行が要求されていると判断して、ステップS5へ進む。ここで、ステップS2における処理と同様に、電流制御モードへの移行が要求されてからの経過時間を測定するためのタイマーをスタートさせる。一方、電流制御移行判定部20が制御モードの切替要求を出力していなければ、現在の制御モードである電圧位相制御モードを継続する。
Next, the case where the current control mode is the voltage phase control mode will be described. In step S4, it is determined whether or not a shift to the current control mode is requested. Specifically, the control mode switching request output from the above-described current control
ステップS5では、ステップS4において電流制御モードへの移行が要求された場合に、電圧位相制御モードへの移行が要求されてからの経過時間が所定時間(マスク時間)以上か否かを判定する。該経過時間がマスク時間以上であれば、制御モードを、電圧位相制御モードから電流制御モードへと切り替える。 In step S5, when the transition to the current control mode is requested in step S4, it is determined whether or not the elapsed time after the transition to the voltage phase control mode is requested is a predetermined time (mask time) or more. If the elapsed time is equal to or longer than the mask time, the control mode is switched from the voltage phase control mode to the current control mode.
該経過時間がマスク時間を経過していなければ、電圧位相制御モードを継続する。なお、電流制御モードへの移行が要求されてからスタートした前述のタイマーは、電流制御モードへの移行要求が解消されるまでリセットしない。当該フローチャートに係る制御演算は繰り返し行われるので、電圧位相制御モード時においての電流制御モードへの移行要求が継続する限り、ステップS4において、電圧位相制御モードへの移行要求からの経過時間がマスク時間を経過したか否かの判定が行われる。 If the elapsed time has not passed the mask time, the voltage phase control mode is continued. It should be noted that the above-described timer started after the request for shifting to the current control mode is not reset until the request for shifting to the current control mode is resolved. Since the control calculation according to the flowchart is repeatedly performed, as long as the request for transition to the current control mode in the voltage phase control mode continues, the elapsed time from the request for transition to the voltage phase control mode is the mask time in step S4. It is determined whether or not elapses.
以上説明した通り、制御モード判定部21は、現在の制御モードから一方の制御モードへの移行判定(ステップS2およびS4)がYESの場合において、さらに、制御モードの移行要求がなされてから当該移行要求が継続する限り計測された経過時間がマスク時間以上と判断された時に、制御モードの切り替えを実行するように判定する。また、制御モードの移行要求がなされていない場合、または、制御モードの移行要求がなされても、当該要求がなされてからの経過時間がマスク時間に達していない場合は、現在の制御モードを継続する。このようにして選択された制御モードは、制御モード切替部18へ出力される。
As described above, the control
制御モード切替器18は、電流制御モードによる電圧指令値Vdi *、Vqi *と、電圧位相制御モードによる電圧指令値Vdv *、Vqv *のうち、制御モード判定部21から入力される制御モードに応じた電圧指令値を選択して、d軸電圧指令値Vd *およびq軸電圧指令値Vq *としてdq軸/UVW相変換器4に出力する。
The
ここで、マスク時間の設定について説明する。上述の通り、制御モードの移行は、所定の判定値がある指標に基づく切替閾値へ到達してからマスク時間経過後に行うので、迅速な制御モードの切り替えの観点から、マスク時間は短ければ短いほど好ましい。しかしながら、電流制御モードによる電圧指令値Vdi *、Vqi *の更新周期および、電圧位相制御モードによる電圧指令値Vdv *、Vqv *の更新周期より短いと、切替チャタリングが起こった場合、すなわち、電圧指令値の更新周期よりも短い周期で制御モードの移行が複数回行われた場合、目標値に応答が追従しきれずに、電流の乱れ等が生じてしまい安定した制御ができなくなる。従って、マスク時間を電流制御モードによる電圧指令値Vdi *、Vqi *の更新周期および、電圧位相制御モードによる電圧指令値Vdv *、Vqv *の更新周期よりも大きく設定する。これにより、切替チャタリングが起きた場合においても、目標値へ応答が追従できるので、電流が乱れることなく、安定した制御が可能となる。 Here, the setting of the mask time will be described. As described above, since the transition of the control mode is performed after the lapse of the mask time after reaching the switching threshold based on an index with a predetermined determination value, the shorter the mask time is, the shorter the control mode is switched. preferable. However, if switching chattering occurs when the update period of the voltage command values V di * and V qi * in the current control mode and the update period of the voltage command values V dv * and V qv * in the voltage phase control mode are shorter than That is, when the control mode is shifted a plurality of times in a cycle shorter than the voltage command value update cycle, the response cannot follow the target value, resulting in current disturbance and the like, and stable control cannot be performed. Accordingly, the mask time is set to be larger than the update cycle of the voltage command values V di * and V qi * in the current control mode and the update cycle of the voltage command values V dv * and V qv * in the voltage phase control mode. Thereby, even when switching chattering occurs, the response can follow the target value, so that stable control can be performed without disturbing the current.
一方で、マスク時間を大きくしすぎると、それに伴い制御モード切替に係る動作点の停滞が生じ、制御が緩慢になる。従って、マスク時間の上限値をトルクの応答の時定数に基づいて設定することで、動作点が停滞することなく、制御モードを迅速に切り替えることが可能となる。本実施形態におけるマスク時間は、トルクの応答に対する追従性を考慮して、トルクの応答の時定数の5倍以下とした。 On the other hand, if the mask time is excessively increased, the operating point related to the control mode switching is accompanied and the control becomes slow. Therefore, by setting the upper limit value of the mask time based on the time constant of the torque response, it becomes possible to quickly switch the control mode without the operating point stagnating. The mask time in the present embodiment is set to 5 times or less of the time constant of the torque response in consideration of the followability to the torque response.
続いて、トルク指令値が一定の状態で、回転数が上昇および下降した場合の制御モードの切り替えタイミングおよび電圧と電流の推移について図3を参照して説明する。 Next, the control mode switching timing and the transition of voltage and current when the rotational speed increases and decreases while the torque command value is constant will be described with reference to FIG.
図3は、回転数の変位に対する電流と電圧の推移と制御モード切替タイミングとの関係図である。図に示すとおり、低回転領域では電流制御モードが適用される。モータの回転数Nが上昇していくと、それに伴って、モータ入力端の電圧振幅が上昇する。そして、電圧振幅に基づく判定値が電圧位相制御へ移行する閾値に達すると、電圧位相制御モードに移行する(切替点a)。また、回転数が下降していき、電流振幅に基づく判定値が電流制御に移行する閾値に達すると、電流制御モードに移行する(切替点b)。切替点aと切替点bにおける回転数N、電圧振幅Va、および電流振幅Iaの大きさが同じであることから分かるように、本実施形態の制御モード切替タイミングに係る切替点aと切替点bは、電源電圧やモータの磁石温度などの条件が同一である限り、一致する。 FIG. 3 is a relationship diagram of current and voltage transitions with respect to displacement of the rotational speed and control mode switching timing. As shown in the figure, the current control mode is applied in the low rotation region. As the motor rotation speed N increases, the voltage amplitude at the motor input end increases accordingly. When the determination value based on the voltage amplitude reaches a threshold value for shifting to voltage phase control, the mode shifts to the voltage phase control mode (switching point a). In addition, when the rotational speed decreases and the determination value based on the current amplitude reaches a threshold value for shifting to current control, the mode shifts to the current control mode (switching point b). As can be seen from the fact that the rotational speed N, the voltage amplitude Va, and the current amplitude Ia are the same at the switching point a and the switching point b, the switching point a and the switching point b according to the control mode switching timing of this embodiment. As long as the conditions such as the power supply voltage and the magnet temperature of the motor are the same.
以上が、第1の実施形態の主な構成である。ここで、本実施形態と従来技術との主な違いについて述べる。従来技術では、電流制御と電圧位相制御との切り替えにおいて、ある指標(例えばモータ駆動の効率)に基づいて定められた切替閾値にチャタリング防止のためのヒステリシス領域を持たせる必要があった。このため、例えば、切替判断の指標となる電流値もしくは電圧値に係る動作点がヒステリシス領域で停滞する場合には、本来切り替えを実施したいポイントで即座に切り替えることができないため、常に意図しない動作点で動かざるを得なかった。これに対して、本実施形態における切替閾値は、マスク時間を設定することによりチャタリングを回避することができるので、ヒステリシス領域を持つ必要がない。従って、動作点が従来であればヒステリシス領域で停滞するような場合であっても、ある指標で定められた切替閾値到達後、所定のマスク時間経過をもって即座に制御モードの切り替えを行うことが可能となるので、より効率の良い、安定した制御を行うことができる。 The above is the main configuration of the first embodiment. Here, main differences between the present embodiment and the prior art will be described. In the prior art, when switching between current control and voltage phase control, it is necessary to provide a switching threshold determined based on a certain index (for example, motor drive efficiency) with a hysteresis region for preventing chattering. For this reason, for example, when the operating point related to the current value or voltage value that serves as an index for switching determination is stagnant in the hysteresis region, it is not possible to immediately switch at the point where switching is originally intended. I had to move on. On the other hand, since the switching threshold in this embodiment can avoid chattering by setting the mask time, it is not necessary to have a hysteresis region. Therefore, even if the operating point is conventional, the control mode can be switched immediately after a predetermined mask time has elapsed after reaching the switching threshold defined by a certain index even if the operating point is stagnant in the hysteresis region. Therefore, more efficient and stable control can be performed.
以上、第1の実施形態によれば、電流指令値に追従するように電動機への印加電圧を制御する電流制御モードと、電圧位相をフィードバック操作して電動機への印加電圧を制御する電圧位相制御モードとの間で制御モードを切り替える電動機の制御装置において、電流制御モードから電圧位相制御モードへの切り替え、もしくは、電圧位相制御モードから電流制御モードへの切り替えを、所定の切り替え条件に応じて判定する。そして、制御モードを切り替えると判定した時からの経過時間を、該判定が変わらない限り計測し続け、計測した時間が所定の時間以上経過したか否かを判定する。制御モードを切り替えると判定した時からの経過時間が所定の時間以上経過したと判定された場合は、前述の所定の切り替え条件に応じた判定に基づき、電流制御モードから電圧位相制御モード、もしくは電圧位相制御モードから電流制御モードへ制御モードを切り替える。これにより、切り替え判定の指標となる判定値がある指標で定められた切替閾値へ到達した後、当該切替閾値前後で迅速に制御モードを切り替えることができる。 As described above, according to the first embodiment, the current control mode for controlling the applied voltage to the motor so as to follow the current command value, and the voltage phase control for controlling the applied voltage to the motor by performing feedback operation on the voltage phase. In the motor control device that switches the control mode to and from the mode, the switching from the current control mode to the voltage phase control mode or the switching from the voltage phase control mode to the current control mode is determined according to a predetermined switching condition. To do. Then, the elapsed time from when it is determined to switch the control mode is continuously measured as long as the determination does not change, and it is determined whether or not the measured time has exceeded a predetermined time. If it is determined that the elapsed time from the time when it is determined to switch the control mode has exceeded a predetermined time, the current control mode is changed to the voltage phase control mode or the voltage based on the determination according to the predetermined switching condition described above. The control mode is switched from the phase control mode to the current control mode. As a result, after reaching a switching threshold determined by a certain index as a switching determination index, the control mode can be switched quickly before and after the switching threshold.
また、第1の実施形態によれば、マスク時間は、電流制御モードにおけるd軸電圧指令値Vdi *およびq軸電圧指令値Vqi *の更新周期よりも大きい。これにより、電流制御モードから電圧位相制御モードへの移行に係る切替ラインにおいて切替チャタリングを起こした場合でも、電圧指令値の更新周期よりも長いマスク時間経過後に制御モードの切り替えが行われるので、目標値へ応答が追従し、電流が乱れることなく安定した制御が可能となる。 Further, according to the first embodiment, the mask time is longer than the update period of the d-axis voltage command value V di * and the q-axis voltage command value V qi * in the current control mode. As a result, even when switching chattering occurs in the switching line related to the transition from the current control mode to the voltage phase control mode, the control mode is switched after the mask time longer than the update period of the voltage command value has elapsed. The response follows the value, and stable control is possible without disturbing the current.
また、第1の実施形態によれば、マスク時間は、電圧位相制御モードにおける電圧指令値Vdv *、Vqv *の更新周期よりも大きい。これにより、電圧位相制御モードから電流制御モードへの移行に係る切替ラインにおいて切替チャタリングを起こした場合においても、電圧指令値の更新周期よりも長いマスク時間経過後に制御モードの切り替えが行われるので、目標値へ応答が追従し、電流が乱れることなく安定した制御が可能となる。 Further, according to the first embodiment, the mask time is longer than the update period of the voltage command values V dv * and V qv * in the voltage phase control mode. Thereby, even when switching chattering occurs in the switching line related to the transition from the voltage phase control mode to the current control mode, the control mode is switched after the mask time longer than the update period of the voltage command value, The response follows the target value, and stable control is possible without disturbing the current.
また、第1の実施形態によれば、マスク時間は、トルクの応答の時定数に基づいて設定される。これにより、マスク時間が過度に長くなることなく、トルク応答を考慮した時間内に設定されるので、切替が頻繁に起きるような状況であっても、動作点が停滞することなく、制御モードを迅速に切り替えることができる。 Further, according to the first embodiment, the mask time is set based on the time constant of the torque response. As a result, the mask time is set within the time considering the torque response without being excessively long, so that even in situations where switching frequently occurs, the control mode can be set without stagnation of the operating point. You can switch quickly.
(第2の実施形態)
図4は、第2の実施形態における電動機の制御装置の構成を示すブロック図である。図1に示した第1の実施形態に係るブロック図を基準として、本実施形態には、制御モード判定部21に、d軸電流検出値idおよびq軸電流検出値iqの入力が追加されている。本実施形態では、d軸電流検出値idおよびq軸電流検出値iqに係るdq軸電流に基づいて算出される電流ベクトルノルムが大きいほど、マスク時間を大きくする。交流モータの駆動においては、制御モード移行時のdq軸電流が大きいほど電流の乱れによる影響が大きくなる。従って、制御モード切替判定が要求された時のdq軸電流を検知し、電流が大きいほどマスク時間を大きくすることにより、電流の応答性が改善し、電流の乱れを抑制することができる。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a block diagram illustrating the configuration of the motor control device according to the second embodiment. With reference to the block diagram according to the first embodiment shown in FIG. 1, the input of the d-axis current detection value id and the q-axis current detection value iq is added to the control
以上、第2の実施形態によれば、マスク時間は、電流制御移行判定部20が制御モード切替を要求した時、および電圧位相制御移行判定部19が制御モード切替を要求した時の電流検出値が大きいほど大きく設定される。これにより、電流の応答性が改善し、電流の乱れを抑制することができる。
As described above, according to the second embodiment, the mask time is the current detection value when the current control
(第3の実施形態)
図5は、第3の実施形態における電動機の制御装置の構成を示すブロック図である。図1で示した第1の実施形態に係るブロック図を基準として、本実施形態には、制御モード判定部21に、電圧位相制御移行判定部19から出力される、電圧位相制御への移行判定閾値と現在の判定値との偏差V’、および、電流制御移行判定部20から出力される、電流制御への移行判定閾値と現在の判定値との偏差I’の入力が追加されている。本実施形態では、電圧偏差V’もしくは電流偏差I’が予め定めた設定値以上になった場合は、マスク時間内であっても強制的に制御モードの切り替えを実行する。当該制御のフローを、図6を参照して説明する。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a block diagram illustrating the configuration of the motor control device according to the third embodiment. Based on the block diagram according to the first embodiment shown in FIG. 1, in this embodiment, the control
図6は、第3の実施形態での制御モード判定部21の制御演算一回分のフローチャート図である。第1の実施形態における制御演算フローとは、電流制御時におけるステップS3においてのNO判断以降の処理、および、電圧位相制御時におけるステップS5においてのNO判断以降の処理が異なる。
FIG. 6 is a flowchart for one control calculation of the control
電流制御モード時において、電圧位相制御モードへの移行が要求されてからの経過時間がマスク時間に達していない場合(ステップS3においてNO)に、ステップS6へ進む。 In the current control mode, if the elapsed time since the shift to the voltage phase control mode is requested does not reach the mask time (NO in step S3), the process proceeds to step S6.
ステップS6では、前述の電圧偏差V’と、予め定めた所定の設定値とを比較する。電圧偏差V’が所定の設定値以上であれば、マスク時間経過以前であっても、強制的に電圧位相制御モードへの移行を実行する。 In step S6, the voltage deviation V 'described above is compared with a predetermined set value. If the voltage deviation V ′ is greater than or equal to a predetermined set value, the transition to the voltage phase control mode is forcibly executed even before the mask time has elapsed.
同様に、電圧位相制御モードにおいても、電流制御モードへの移行が要求されてからの経過時間がマスク時間に達していない場合(ステップS5においてNO)にステップS7へ進む。 Similarly, also in the voltage phase control mode, when the elapsed time since the shift to the current control mode is requested does not reach the mask time (NO in step S5), the process proceeds to step S7.
ステップS7では、前述の電流偏差I’と、予め定めた所定の設定値とを比較する。電流偏差I’が所定の設定値以上であれば、マスク時間経過以前であっても、強制的に電流制御モードへの移行を実行する。 In step S7, the above-described current deviation I 'is compared with a predetermined set value. If the current deviation I 'is greater than or equal to a predetermined set value, the transition to the current control mode is forcibly executed even before the mask time has elapsed.
このように、本実施形態では、制御モードの移行要求からの経過時間がマスク時間経過以前であっても、電圧偏差V’もしくは電流偏差I’が所定値以上であれば、強制的に制御モードを移行する。こうすることで、制御モード移行の閾値と現在の検出値との偏差である電圧偏差V’および電流偏差I’が、所定の値よりも大きい状態で制御モードを移行することで起こる、負荷急変時のトルクショックを抑制することが可能となる。 Thus, in this embodiment, even if the elapsed time from the control mode transition request is before the mask time has elapsed, if the voltage deviation V ′ or the current deviation I ′ is greater than or equal to a predetermined value, the control mode is forcibly controlled. To migrate. By doing so, a sudden load change caused by shifting the control mode in a state where the voltage deviation V ′ and the current deviation I ′, which are deviations between the control mode threshold and the current detection value, are larger than predetermined values. It becomes possible to suppress the torque shock at the time.
以上、第3の実施形態によれば、電流制御モードから電圧位相制御モードへの切り替え、もしくは、電圧位相制御モードから電流制御モードへの切り替えを、所定の切替閾値と所定の判定値との比較に基づく切り替え条件に応じて判定する場合に、電圧位相制御移行判定部19もしくは電流制御移行判定部20が制御モードを切り替えると判定し、かつ、電圧偏差V’もしくは電流偏差I’が所定の値よりも大きい場合は、マスク経過時間が所定の時間以上経過していなくても、制御モードを切り替える。これにより、制御モード移行に係る閾値と現在の判定値との偏差が過度に大きい状態での制御モードの移行が回避されるので、負荷急変時のトルクショックを抑制することができる。
As described above, according to the third embodiment, the switching from the current control mode to the voltage phase control mode or the switching from the voltage phase control mode to the current control mode is compared with the predetermined switching threshold value and the predetermined determination value. When determining according to the switching condition based on the above, it is determined that the voltage phase control
本発明は、上述した実施の形態に限定されることはない。 The present invention is not limited to the embodiment described above.
18…制御モード切替器(制御モード切替手段)
19…電圧位相制御移行判定部(制御モード切替判定手段)
20…電流制御移行判定部(制御モード切替判定手段)
21…制御モード判定部(制御モード切替手段、マスク時間計測手段、マスク時間経過判定手段)
18 ... Control mode switching device (control mode switching means)
19 ... Voltage phase control transition determining section (control mode switching determining means)
20 ... Current control transition determination unit (control mode switching determination means)
21 ... Control mode determination unit (control mode switching means, mask time measurement means, mask time elapsed determination means)
Claims (6)
前記電流制御モードから前記電圧位相制御モードへの切り替え、もしくは、前記電圧位相制御モードから前記電流制御モードへの切り替えを、所定の切り替え条件に応じて判定する制御モード切替判定手段と、
前記制御モード切替判定手段が制御モードを切り替えると判定した時からの経過時間を、前記判定が変わらない限り計測し続けるマスク時間計測手段と、
前記マスク時間計測手段が計測した時間が所定の時間以上経過したか否かを判定するマスク時間経過判定手段と、
前記マスク時間計測手段が計測した時間が前記所定の時間以上経過したと判定された場合に、前記制御モード切替判定手段の判定に応じて、前記電流制御モードから前記電圧位相制御モード、もしくは、前記電圧位相制御モードから前記電流制御モードへ前記制御モードを切り替える制御モード切替手段と、を備え、
前記所定の時間は、前記電流制御モードにおいて算出される電圧指令値の更新周期よりも大きい、
ことを特徴とする電動機の制御装置。 An electric motor that switches a control mode between a current control mode that controls the voltage applied to the motor so as to follow the current command value and a voltage phase control mode that controls the voltage applied to the motor by feedback operation of the voltage phase. In the control device of
Control mode switching determination means for determining switching from the current control mode to the voltage phase control mode or switching from the voltage phase control mode to the current control mode according to a predetermined switching condition;
Mask time measuring means that continues to measure the elapsed time from when the control mode switching determining means determines to switch the control mode, as long as the determination does not change,
Mask time elapse determining means for determining whether or not the time measured by the mask time measuring means has exceeded a predetermined time; and
When it is determined that the time measured by the mask time measuring unit has exceeded the predetermined time, the voltage phase control mode is changed from the current control mode, depending on the determination by the control mode switching determination unit, or e Bei a control mode changeover means from voltage phase control mode switches the control mode to the current control mode, and
The predetermined time is greater than the update period of the voltage command value calculated in the current control mode,
An electric motor control device.
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 predetermined time is greater than the update period of the voltage command value calculated in the voltage phase control mode,
The motor controller according to claim 1, characterized in that.
前記電流制御モードから前記電圧位相制御モードへの切り替え、もしくは、前記電圧位相制御モードから前記電流制御モードへの切り替えを、所定の切り替え条件に応じて判定する制御モード切替判定手段と、Control mode switching determination means for determining switching from the current control mode to the voltage phase control mode or switching from the voltage phase control mode to the current control mode according to a predetermined switching condition;
前記制御モード切替判定手段が制御モードを切り替えると判定した時からの経過時間を、前記判定が変わらない限り計測し続けるマスク時間計測手段と、Mask time measuring means that continues to measure the elapsed time from when the control mode switching determining means determines to switch the control mode, as long as the determination does not change,
前記マスク時間計測手段が計測した時間が所定の時間以上経過したか否かを判定するマスク時間経過判定手段と、Mask time elapse determining means for determining whether or not the time measured by the mask time measuring means has exceeded a predetermined time; and
前記マスク時間計測手段が計測した時間が前記所定の時間以上経過したと判定された場合に、前記制御モード切替判定手段の判定に応じて、前記電流制御モードから前記電圧位相制御モード、もしくは、前記電圧位相制御モードから前記電流制御モードへ前記制御モードを切り替える制御モード切替手段と、を備え、When it is determined that the time measured by the mask time measuring unit has exceeded the predetermined time, the voltage phase control mode is changed from the current control mode, depending on the determination by the control mode switching determination unit, or Control mode switching means for switching the control mode from the voltage phase control mode to the current control mode,
前記所定の時間は、前記電圧位相制御モードにおいて算出される電圧指令値の更新周期よりも大きい、The predetermined time is greater than the update period of the voltage command value calculated in the voltage phase control mode,
ことを特徴とする電動機の制御装置。An electric motor control device.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電動機の制御装置。 Setting the predetermined time based on a time constant of torque response;
The motor control device according to claim 1, wherein the motor control device is a motor control device.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の電動機の制御装置。 The predetermined time is set to be larger as the value of the current flowing through the electric motor is larger when the control mode switching determination unit determines to switch the control mode.
The motor control device according to claim 1, wherein the motor control device is a motor control device.
前記制御モード切替手段は、前記制御モード切替判定手段が前記制御モードを切り替えると判定し、かつ、前記所定の切替閾値と前記所定の判定値との偏差が所定の設定値以上に達した場合は、前記マスク時間計測手段が計測した時間が前記所定の時間以上経過していなくても、前記制御モードを切り替える、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の電動機の制御装置。 The control mode switching determination means switches the current control mode to the voltage phase control mode or switches from the voltage phase control mode to the current control mode with a predetermined switching threshold and a predetermined determination value. When judging according to the switching condition based on the comparison,
The control mode switching unit determines that the control mode switching determination unit switches the control mode, and when a deviation between the predetermined switching threshold and the predetermined determination value reaches a predetermined set value or more. The control mode is switched even if the time measured by the mask time measuring means has not passed the predetermined time.
The motor control device according to claim 1, wherein the motor control device is a motor control device.
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