[go: up one dir, main page]

JP2012050173A - Ac motor drive control apparatus - Google Patents

Ac motor drive control apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2012050173A
JP2012050173A JP2010187285A JP2010187285A JP2012050173A JP 2012050173 A JP2012050173 A JP 2012050173A JP 2010187285 A JP2010187285 A JP 2010187285A JP 2010187285 A JP2010187285 A JP 2010187285A JP 2012050173 A JP2012050173 A JP 2012050173A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
delta
signal
reference voltage
voltage signal
sine wave
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.)
Withdrawn
Application number
JP2010187285A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ahmad Ghaderi
アハマッド ガデリー
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.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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 Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP2010187285A priority Critical patent/JP2012050173A/en
Publication of JP2012050173A publication Critical patent/JP2012050173A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drive control apparatus capable of controlling AC motor drive seamlessly without changing control modes.SOLUTION: A reference voltage signal Van which is the control object is corrected as the added signal of a sinusoidal signal and a square wave signal, with the degree of the square wave adjusted by an angle parameter Delta. The corrected reference voltage signal is changed from a sinusoidal signal to a square wave signal by changing Delta continuously from 0 to 60. The flux locus is changed continuously from a circle to a hexagon by driving an inverter with a PWM-modulated wave of the corrected reference voltage signal.

Description

本発明は交流電動機(ACモータ)のシームレスな単一モード制御に関する。   The present invention relates to seamless single mode control of an AC motor (AC motor).

ハイブリッド車両や電気自動車に搭載される駆動源としての交流電動機を、制御モードを適宜切り替えて駆動制御する構成が知られている。例えば、2つの制御モードを切り替える方法、あるは3つの制御モードを切り替える方法がある。2つの制御モードを切り替える方法では、低回転域では通常のPWM制御を行い、高回転域では矩形波制御を行う。3つの制御モードを切り替える方法では、これらの制御モードに加え、過変調制御モードが用いられる。回転数及びトルクが小さい領域から順に、変調率が1以下の正弦波制御モード、変調率が1を超える過変調制御モード、矩形波制御モードに順に切り替える。   There is known a configuration in which an AC motor as a drive source mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle is driven and controlled by appropriately switching a control mode. For example, there are a method for switching between two control modes or a method for switching between three control modes. In the method of switching between the two control modes, normal PWM control is performed in the low rotation range, and rectangular wave control is performed in the high rotation range. In the method of switching between the three control modes, an overmodulation control mode is used in addition to these control modes. The sine wave control mode with a modulation rate of 1 or less, the overmodulation control mode with a modulation rate exceeding 1 and the rectangular wave control mode are sequentially switched from the region where the rotation speed and torque are small.

図18(a)〜(c)に、これら3つの制御モードを模式的に示す。図18(a)の正弦波制御モードでは、三角波比較によるPWM制御における三角波の振幅以下の振幅で正弦波状の出力電圧指令値を生成してPWM信号に変換する。図18(b)の過変調制御モードでは、三角波の振幅を超えた振幅で正弦波状の出力電圧指令値を生成してPWM信号に変換する。図18(c)の矩形波制御モードでは、ハイレベル期間及びローレベル期間の比が1:1の矩形波信号を生成する。低回転低トルク領域においては正弦波制御モードを用いることで電動機を応答性よく制御するとともに、低回転域であっても滑らかな回転を得ることができる。また、高回転高トルク領域において矩形波制御モードを用いることで、直流電源の電圧利用率を向上させて高回転域での出力を向上させるとともに、銅損の発生やスイッチング損失を抑えてエネルギ効率を向上させることができる(特許文献1,2参照)。これら3つの制御モードでは、予め用意されたメモリに記憶された制御モード設定用マップを参照しつつ、回転数及び出力トルクに応じて順次切り替えられる。   18A to 18C schematically show these three control modes. In the sine wave control mode of FIG. 18A, a sine wave output voltage command value is generated with an amplitude equal to or smaller than the amplitude of the triangular wave in the PWM control by the triangular wave comparison, and converted into a PWM signal. In the overmodulation control mode of FIG. 18B, a sinusoidal output voltage command value is generated with an amplitude exceeding the amplitude of the triangular wave and converted into a PWM signal. In the rectangular wave control mode shown in FIG. 18C, a rectangular wave signal having a high-level period / low-level period ratio of 1: 1 is generated. In the low rotation low torque region, the sine wave control mode is used to control the electric motor with good responsiveness, and smooth rotation can be obtained even in the low rotation region. In addition, by using the rectangular wave control mode in the high-rotation high-torque region, the voltage utilization factor of the DC power supply is improved, the output in the high-rotation region is improved, and the occurrence of copper loss and switching loss are suppressed, resulting in energy efficiency. Can be improved (see Patent Documents 1 and 2). These three control modes are sequentially switched according to the rotation speed and the output torque while referring to a control mode setting map stored in a memory prepared in advance.

特開2009−165326号公報JP 2009-165326 A 特開2008−253000号公報JP 2008-253000 A

しかしながら、回転数及び出力トルクに応じて3つの制御モードを切り替える方法は、これを実現するための装置構成が比較的複雑なものとなる。また、制御モードをある制御モードから次の制御モードに切り替える際にトルク変動が生じる可能性がある。   However, the method for switching the three control modes according to the rotational speed and the output torque requires a relatively complicated device configuration for realizing this. Further, there is a possibility that torque fluctuation occurs when the control mode is switched from one control mode to the next control mode.

なお、交流電動機の駆動制御として、空間ベクトル変調(SPM)も提案されているが、基準電圧を生成するためにリアルタイムで複雑な方程式を解かなくてはならない、あるいはより多くの電動機パラメータに依存する等の問題がある。   In addition, space vector modulation (SPM) has also been proposed as drive control for AC motors, but complex equations must be solved in real time to generate the reference voltage, or depend on more motor parameters. There are problems such as.

本発明の目的は、制御モードを切り替えることなくシームレスで交流電動機を駆動制御することができる駆動制御装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a drive control device capable of seamlessly driving and controlling an AC motor without switching control modes.

本発明は、交流電動機の駆動制御装置であって、制御目標である基準電圧信号を生成する生成手段と、前記生成手段からの前記基準電圧信号を、交流電動機の速度に応じて正弦波信号と矩形波信号を加算した信号として修正して出力する修正手段と、前記修正手段で修正された基準電圧信号をPWM変調してインバータのスイッチング素子に供給する変調手段とを備え、前記修正された基準電圧信号を用いた単一制御モードで制御することを特徴とする。   The present invention relates to a drive control device for an AC motor, and generates a reference voltage signal that is a control target, and the reference voltage signal from the generator is a sine wave signal according to the speed of the AC motor. A correction means for correcting and outputting as a signal obtained by adding a rectangular wave signal; and a modulation means for PWM-modulating the reference voltage signal corrected by the correction means and supplying the reference voltage signal to the switching element of the inverter. Control is performed in a single control mode using a voltage signal.

本発明の1つの実施形態では、交流電動機の速度あるいはトルクに応じ、交流電動機の速度あるいはトルクが増大する程その値が増大する角度パラメータDelta(但し、0≦Delta≦60)を演算する手段を備え、前記修正手段は、角度パラメータDeltaを用いて、Delt領域を正弦波信号、60−Delta領域を矩形波領域として、交互に正弦波領域と矩形波領域が出現するように前記基準電圧信号を修正する。   In one embodiment of the present invention, there is provided means for calculating an angle parameter Delta (where 0 ≦ Delta ≦ 60) whose value increases as the speed or torque of the AC motor increases in accordance with the speed or torque of the AC motor. And the correction means uses the angle parameter Delta and sets the reference voltage signal so that the sine wave region and the rectangular wave region appear alternately, with the Delta region as a sine wave signal and the 60-Delta region as a rectangular wave region. Correct it.

本発明の他の実施形態では、前記修正手段は、前記生成手段からの3相の前記基準電圧信号をそれぞれVan、Vbn、Vcnとし、
電圧値Vm={Van+(Vbn−Vcn)/3}1/2
を演算する手段と、前記Van、Vbn、Vcnの絶対値Absが、
Vm・sin(π/6−Delta/2)≦Abs≦Vm・sin(π/6+Delta/2)
を満たすか否かを判定し、満たす場合に前記正弦波信号を前記電圧値Vmを振幅とする前記矩形波信号に置換する手段と、
Abs>Vm・sin(π/2−Delta/2)
を満たすか否かを判定し、満たす場合に前記正弦波信号を前記電圧値Vmを振幅とする前記矩形波信号に置換する手段とを備える。
In another embodiment of the present invention, the correcting means sets the three-phase reference voltage signals from the generating means to Van, Vbn, and Vcn, respectively.
Voltage Vm = {Van 2 + (Vbn -Vcn) 2/3} 1/2
And the absolute values Abs of Van, Vbn, and Vcn are as follows:
Vm · sin (π / 6−Delta / 2) ≦ Abs ≦ Vm · sin (π / 6 + Delta / 2)
Means for replacing the sine wave signal with the rectangular wave signal having the voltage value Vm as an amplitude when satisfying,
Abs> Vm · sin (π / 2-Delta / 2)
And a means for replacing the sine wave signal with the rectangular wave signal having the voltage value Vm as an amplitude when the condition is satisfied.

また、本発明の他の実施形態では、前記生成手段は、スカラー制御あるいはベクトル制御のいずれかにより前記基準電圧信号を生成する。すなわち、本発明は、スカラー制御、ベクトル制御によらずいずれの制御方法にも適用できる。   In another embodiment of the present invention, the generating unit generates the reference voltage signal by either scalar control or vector control. That is, the present invention can be applied to any control method regardless of scalar control or vector control.

本発明によれば、制御モードを切り替えることなくシームレスで交流電動機を駆動制御することができる。従って、本発明によれば制御モードの切り替えに起因するトルク変動を防止できる。   According to the present invention, the AC motor can be driven and controlled seamlessly without switching the control mode. Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent torque fluctuation due to switching of the control mode.

実施形態の基本システム構成図である。It is a basic system block diagram of an embodiment. モータ速度に応じた磁束軌跡の変化説明図である。It is change explanatory drawing of the magnetic flux locus | trajectory according to a motor speed. 基準電圧信号Vab及び磁束軌跡説明図である。It is reference voltage signal Vab and magnetic flux locus explanatory drawing. 基準電圧信号Van及び磁束軌跡説明図である。It is reference voltage signal Van and magnetic flux locus explanatory drawing. 基準電圧信号Vanの波形説明図である。It is a waveform explanatory view of the reference voltage signal Van. 従来のPWM変調器の構成図である。It is a block diagram of the conventional PWM modulator. 修正されたPWM変調器の構成図である。It is a block diagram of the corrected PWM modulator. 基準電圧信号演算器の演算処理フローチャートである。It is a calculation processing flowchart of a reference voltage signal calculator. スカラー制御の駆動制御装置のシステム構成図である。It is a system block diagram of the drive control apparatus of scalar control. ベクトル制御の駆動制御装置のシステム構成図である。It is a system block diagram of the drive control apparatus of vector control. Van、Vbn、Vcnの波形説明図である。It is waveform explanatory drawing of Van, Vbn, and Vcn. VanとPWM変調信号の波形説明図である。It is a wave explanatory drawing of Van and a PWM modulation signal. VabとPWM変調信号の波形説明図である。It is waveform explanatory drawing of Vab and a PWM modulation signal. Vab、Vbc、VcaのPWM変調信号の波形説明図である。It is waveform explanatory drawing of the PWM modulation signal of Vab, Vbc, and Vca. Delta=0における磁束軌跡説明図である。It is magnetic flux locus | trajectory explanatory drawing in Delta = 0. Delta=30における磁束軌跡説明図である。It is magnetic flux locus | trajectory explanatory drawing in Delta = 30. Delta=60における磁束軌跡説明図である。It is magnetic flux locus explanatory drawing in Delta = 60. 従来の制御モードの切替説明図である。It is switching explanatory drawing of the conventional control mode.

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に、本実施形態における基本システム構成図を示す。システムは、バッテリ1と、このバッテリ1に接続される昇圧コンバータ2と、昇圧コンバータ2に接続されるインバータ3と、インバータ3に接続される交流モータ4から構成される。インバータ3は、3相の各相がそれぞれ互いに直列接続された2個のスイッチングトランジスタから構成される。インバータ3の合計6個のスイッチングトランジスタのゲート端子に制御信号が供給され、直流電圧を変換して交流モータ4を駆動制御する。   FIG. 1 shows a basic system configuration diagram in the present embodiment. The system includes a battery 1, a boost converter 2 connected to the battery 1, an inverter 3 connected to the boost converter 2, and an AC motor 4 connected to the inverter 3. The inverter 3 is composed of two switching transistors in which three phases are connected in series. Control signals are supplied to the gate terminals of a total of six switching transistors of the inverter 3 to convert the DC voltage to drive and control the AC motor 4.

交流モータ4を駆動制御する際に、既述したように正弦波制御から矩形波制御に順次切り替えて制御する際には、制御モードの切り替え時においてトルク変動が生じる。トルク変動を抑制するためには、正弦波制御から矩形波制御までシームレスに制御を遷移させることが必要となる。   When the AC motor 4 is driven and controlled, as described above, when the control is sequentially switched from the sine wave control to the rectangular wave control, torque fluctuation occurs when the control mode is switched. In order to suppress torque fluctuations, it is necessary to seamlessly transition control from sine wave control to rectangular wave control.

図2(a)〜(f)に、正弦波制御における基準電圧信号(出力電圧指令値)、これに対応するPWM変調信号及び生じる磁束、矩形波制御における基準電圧信号(出力電圧指令値)、これに対応するPWM変調信号及び生じる磁束を示す。   2 (a) to (f), reference voltage signal (output voltage command value) in sine wave control, PWM modulation signal and corresponding magnetic flux corresponding thereto, reference voltage signal (output voltage command value) in rectangular wave control, The PWM modulation signal corresponding to this and the generated magnetic flux are shown.

図2(a)は制限波制御における基準電圧信号(出力電圧指令値)であり、3相をそれぞれa相、b相、c相とした場合の、各相間の電圧信号VabRef、VbcRef、VcaRefを示す。ここで、例えばVabRefは、a相とb相間の基準電圧信号を示す。   FIG. 2A shows a reference voltage signal (output voltage command value) in the limit wave control. When the three phases are the a-phase, b-phase, and c-phase, respectively, the voltage signals VabRef, VbcRef, and VcaRef between the phases are expressed as follows. Show. Here, for example, VabRef indicates a reference voltage signal between the a phase and the b phase.

また、図2(b)は、図2(a)に示す各基準電圧信号を三角波と比較してPWM変調した後のPWM変調信号である。図2(c)は、図2(b)に示すPWM変調信号でインバータ3をスイッチング制御したときの磁束を示す。インバータ3のスイッチングモードの組み合わせ(a相(あるいはu相)、b相(あるいはv相)、c相(あるいはw相)の各スイッチのオンオフ)に応じて電圧ベクトルは8種類存在する。すなわち、v0(000)、v1(100)、v2(110)、v3(010)、v4(011)、v5(001)、v6(101)、v7(111)である。これらの中で、v0(000)及びv7(111)はゼロベクトルであり、他は非ゼロベクトルである。磁束ベクトルは、電圧ベクトルの積分として表現される。電圧降下が小さいものとすると、磁束の軌跡は、インバータ電圧ベクトルの方を向く。インバータ3の出力が非ゼロベクトルのいずれかであると、磁束は出力電圧に比例した速度で移動する。ゼロベクトルの場合には、移動速度はとても小さく近似的にゼロとみなすことができる。従って、電圧ベクトルを適当に選択することによって、磁束は特定の軌跡に沿って移動する。インバータ電圧ベクトルは、π/3のステップで周期的に変化する。基準電圧信号が正弦波信号の場合、磁束の軌跡はd軸とq軸からなるd−q平面において円形となる。   FIG. 2B shows a PWM modulation signal after PWM modulation is performed by comparing each reference voltage signal shown in FIG. 2A with a triangular wave. FIG. 2C shows a magnetic flux when the inverter 3 is subjected to switching control with the PWM modulation signal shown in FIG. There are eight types of voltage vectors depending on the combination of switching modes of the inverter 3 (on / off of each switch of a phase (or u phase), b phase (or v phase), c phase (or w phase)). That is, v0 (000), v1 (100), v2 (110), v3 (010), v4 (011), v5 (001), v6 (101), and v7 (111). Among these, v0 (000) and v7 (111) are zero vectors, and the others are non-zero vectors. The magnetic flux vector is expressed as an integral of the voltage vector. If the voltage drop is small, the magnetic flux trajectory points toward the inverter voltage vector. When the output of the inverter 3 is one of non-zero vectors, the magnetic flux moves at a speed proportional to the output voltage. In the case of a zero vector, the moving speed is very small and can be regarded as approximately zero. Therefore, by appropriately selecting the voltage vector, the magnetic flux moves along a specific trajectory. The inverter voltage vector changes periodically in steps of π / 3. When the reference voltage signal is a sine wave signal, the locus of the magnetic flux is circular on the dq plane composed of the d axis and the q axis.

一方、図2(d)は、矩形波制御における基準電圧信号(出力電圧指令値)であり、3相をそれぞれa相、b相、c相とした場合の、各相間の電圧信号VabRef、VbcRef、VcaRefを示す。   On the other hand, FIG. 2D is a reference voltage signal (output voltage command value) in rectangular wave control, and voltage signals VabRef and VbcRef between the phases when the three phases are the a phase, b phase, and c phase, respectively. , VcaRef.

また、図2(e)は、図2(d)に示す各基準電圧信号を三角波と比較してPWM変調した後のPWM変調信号である。図2(f)は、図2(e)に示すPWM変調信号でインバータ3をスイッチング制御したときの磁束を示す。基準電圧信号が矩形波信号の場合、磁束の軌跡はd−q平面において六角形となる。   FIG. 2E shows a PWM modulation signal after PWM modulation is performed by comparing each reference voltage signal shown in FIG. 2D with a triangular wave. FIG. 2F shows the magnetic flux when the inverter 3 is switching-controlled with the PWM modulation signal shown in FIG. When the reference voltage signal is a rectangular wave signal, the locus of the magnetic flux is a hexagon in the dq plane.

このように、基準電圧信号が正弦波の場合には磁束の軌跡は円形となり、基準電圧信号が矩形波信号の場合には磁束の軌跡は六角形となる。従って、基準電圧信号として、制限波と矩形波を加算した加算基準電圧信号を想定すると、加算して得られた新たな基準電圧信号により生じる磁束の軌跡は、円形と六角形の組み合わせとなる。すなわち、新たな基準電圧信号として、正弦波領域と矩形波領域が交互に存在するような信号とすると、磁束の軌跡は、正弦波に対応する円形領域と、矩形波に対応する六角形領域が交互に出現する。   Thus, when the reference voltage signal is a sine wave, the magnetic flux locus is circular, and when the reference voltage signal is a rectangular wave signal, the magnetic flux locus is hexagonal. Therefore, assuming an added reference voltage signal obtained by adding a limit wave and a rectangular wave as the reference voltage signal, the magnetic flux locus generated by the new reference voltage signal obtained by the addition is a combination of a circle and a hexagon. That is, as a new reference voltage signal, a signal in which a sine wave region and a rectangular wave region exist alternately, the magnetic flux trajectory includes a circular region corresponding to the sine wave and a hexagonal region corresponding to the rectangular wave. Appears alternately.

図3に、基準電圧信号としてVabRefを例にとり、正弦波信号と矩形波信号を加算した場合の磁束の軌跡を示す。図3(a)は矩形波状の基準電圧信号であり、図3(b)はこれに対応するPWM変調信号である。また、図3(c)は正弦波状の基準電圧信号であり、図3(d)はこれに対応するPWM変調信号である。図3(e)は、これら2つの信号を加算した信号(正弦波信号+矩形波信号)により生じる磁束の軌跡である。矩形波信号部分では、図2(f)に示すような六角形の軌跡を反映した直線状の軌跡となる。一方、正弦波信号部分では、図2(c)に示すような円形の軌跡を反映した円弧状の軌跡となる。従って、矩形波信号の領域を規定する角度パラメータをDelta、正弦波信号の領域を規定する角度パラメータを60−Delta度とすると、Deltaの角度で直線状の軌跡となり、60−Deltaの角度で円弧状の軌跡となる。矩形波信号の領域では、インバータ電圧ベクトルは切り替えられずにそのまま維持されるため結果として六角形状となるから、Deltaはインバータ電圧べクトルの非切替領域を規定するパラメータともいえる。   FIG. 3 shows a locus of magnetic flux when a sine wave signal and a rectangular wave signal are added, taking VabRef as an example of the reference voltage signal. FIG. 3A shows a rectangular-wave reference voltage signal, and FIG. 3B shows a PWM modulation signal corresponding thereto. FIG. 3C shows a sinusoidal reference voltage signal, and FIG. 3D shows a PWM modulation signal corresponding thereto. FIG. 3E shows a locus of magnetic flux generated by a signal obtained by adding these two signals (sine wave signal + rectangular wave signal). In the rectangular wave signal portion, a linear locus reflecting a hexagonal locus as shown in FIG. On the other hand, the sine wave signal portion has an arcuate locus reflecting a circular locus as shown in FIG. Accordingly, if the angle parameter that defines the rectangular wave signal region is Delta and the angle parameter that defines the sine wave signal region is 60-Delta, a linear locus is formed at the Delta angle, and a circle is formed at the 60-Delta angle. It becomes an arc-shaped trajectory. In the area of the rectangular wave signal, the inverter voltage vector is maintained without being switched, resulting in a hexagonal shape. Therefore, it can be said that Delta is a parameter that defines the non-switching area of the inverter voltage vector.

図において、矩形波信号により生じる磁束軌跡部分を「Square Wave」、正弦波信号により生じる磁束軌跡部分を「Sin Wave」として示す。Deltaを0度から60度まで連続的に変化させることで、基準電圧信号は正弦波信号から矩形波信号に連続的に変化することとなり、これに応じて磁束の軌跡も円形から六角形に連続に変化していく。   In the figure, the magnetic flux locus portion generated by the rectangular wave signal is indicated as “Square Wave”, and the magnetic flux locus portion generated by the sine wave signal is indicated as “Sin Wave”. By continuously changing Delta from 0 degree to 60 degrees, the reference voltage signal is continuously changed from a sine wave signal to a rectangular wave signal, and accordingly, the magnetic flux trajectory continues from a circle to a hexagon. Will change.

図4に、a相の基準電圧信号の例を示す。図4(a)はa相の基準電圧信号であり、正弦波信号と矩形波信号を加算した加算基準電圧信号である。図4(b)は、これに対応するPWM変調信号である。図4(c)は、加算基準電圧信号により生じる磁束の軌跡である。矩形波信号の占有する角度をDelta度、正弦波信号成分の占有する部分を60−Delta度とすると、Deltaの角度で直線状の軌跡となり、60−Deltaの角度で円弧状の軌跡となる。図において、矩形波信号により生じる磁束軌跡部分を「Square Wave」、正弦波信号により生じる磁束軌跡部分を「Sin Wave」として示す。Deltaを0度から60度まで連続的に変化させることで、基準電圧信号は正弦波信号から矩形波信号に連続的に変化することとなり、これに応じて磁束の軌跡も円形から六角形に連続に変化していく。   FIG. 4 shows an example of the a-phase reference voltage signal. FIG. 4A shows an a-phase reference voltage signal, which is an added reference voltage signal obtained by adding a sine wave signal and a rectangular wave signal. FIG. 4B shows a PWM modulation signal corresponding to this. FIG. 4C shows a locus of magnetic flux generated by the added reference voltage signal. Assuming that the angle occupied by the rectangular wave signal is Delta degrees and the portion occupied by the sine wave signal component is 60-Delta degrees, a linear locus is formed at the Delta angle, and an arc-shaped locus is formed at the 60-Delta angle. In the figure, the magnetic flux locus portion generated by the rectangular wave signal is indicated as “Square Wave”, and the magnetic flux locus portion generated by the sine wave signal is indicated as “Sin Wave”. By continuously changing Delta from 0 degree to 60 degrees, the reference voltage signal is continuously changed from a sine wave signal to a rectangular wave signal, and accordingly, the magnetic flux trajectory continues from a circle to a hexagon. Will change.

図5に、a相の基準電圧信号の波形をより詳しく示す。正弦波信号と矩形波信号を加算して生成されるものである。矩形波信号の占有する角度をDelta度、正弦波信号成分の占有する部分を60−Delta度として、矩形波領域と正弦波領域が交互に出現する。0度から順に説明すると、0度から(60−Delta)/2度までは正弦波領域であり、次にDelta度の間は矩形波領域となり、次に、60−Delta度の間は正弦波領域であり、その後、Delta度の間は矩形波領域となる。以後、これを繰り返す。b相、c相の基準電圧信号についても同様である。Deltaを連続的に0度から60度まで変化させることで、基準電圧信号の波形は正弦波信号から矩形波信号に連続的に変化する。すなわち、Delta=0度では正弦波信号であり、Delta=60度では矩形波信号となる。図2に示すように、3つの制御モードを切り替えることで低回転低トルクの場合の円形軌跡から高回転高トルクの場合の六角形軌跡まで変化する。これに対し、本実施形態では、基準電圧信号を正弦波信号と矩形波信号を加算した信号とし、この加算の割合を示す角度Deltaなるパラメータを連続的に変化させることで、磁束の軌跡を円形軌跡から六角形軌跡まで連続的に変化させることができる。従って、本実施形態により制御モードを切り替えることなくシームレスな制御が可能となる。本実施形態では、このように制御モードを切り替える必要がないので、制御モード切替に伴うトルク変動も生じない。   FIG. 5 shows in more detail the waveform of the a-phase reference voltage signal. It is generated by adding a sine wave signal and a rectangular wave signal. Assuming that the angle occupied by the rectangular wave signal is Delta degrees and the portion occupied by the sine wave signal component is 60-Delta degrees, the rectangular wave area and the sine wave area appear alternately. In order from 0 degree, the range from 0 degree to (60-Delta) / 2 degrees is a sine wave region, the next Delta degree is a rectangular wave region, and the next 60 to Delta degree is a sine wave. This is a region, and thereafter, a rectangular wave region is formed during the Delta degree. This is repeated thereafter. The same applies to the b-phase and c-phase reference voltage signals. By continuously changing Delta from 0 degree to 60 degrees, the waveform of the reference voltage signal continuously changes from a sine wave signal to a rectangular wave signal. That is, when Delta = 0 degrees, the signal is a sine wave signal, and when Delta = 60 degrees, the signal is a rectangular wave signal. As shown in FIG. 2, the three control modes are changed to change from a circular locus for low rotation and low torque to a hexagonal locus for high rotation and high torque. On the other hand, in the present embodiment, the reference voltage signal is a signal obtained by adding a sine wave signal and a rectangular wave signal, and the parameter of the angle Delta indicating the ratio of the addition is continuously changed, whereby the magnetic flux trajectory is circular. The trajectory can be changed continuously from the hexagonal trajectory. Therefore, according to the present embodiment, seamless control can be performed without switching the control mode. In the present embodiment, since it is not necessary to switch the control mode in this way, torque fluctuation associated with the control mode switching does not occur.

以下、本実施形態の駆動制御装置の構成について、具体的に説明する。   Hereinafter, the configuration of the drive control apparatus of the present embodiment will be specifically described.

図6に、従来のPWM変調器の構成を示す。a相、b相、c相各相の基準電圧信号(出力電圧指令値)Van、Vbn、VcnがPWM変調器10に供給される。PWM変調器10では、供給された基準電圧信号と所定の三角波とを比較して、PWM変調信号PWM1、PWM2、PWM3として出力し、インバータ3のスイッチングトランジスタをオンオフ制御する。   FIG. 6 shows a configuration of a conventional PWM modulator. Reference voltage signals (output voltage command values) Van, Vbn, and Vcn for the phases a, b, and c are supplied to the PWM modulator 10. The PWM modulator 10 compares the supplied reference voltage signal with a predetermined triangular wave and outputs them as PWM modulation signals PWM1, PWM2, and PWM3, and on / off-controls the switching transistor of the inverter 3.

一方、図7に、本実施形態におけるPWM変調器12の構成を示す。PWM変調器12は、従来のPWM変調器10と、このPWM変調器10の前段に設けられる基準電圧信号演算器11から構成される。基準電圧信号演算器11には、基準電圧信号(出力電圧指令値)Van、Vbn、Vcnが供給される。基準電圧信号演算器11は、基準電圧信号Van、Vbn、Vcnから角度パラメータDeltaを用いて新たな基準電圧信号VanNew、VbnNew、VcnNewを生成してPWM変調器10に出力する。新たな基準電圧信号VanNewは、図5に示すような信号であり、正弦波信号と矩形波信号をDeltaを用いて加算(あるいは混合)した信号である。   On the other hand, FIG. 7 shows a configuration of the PWM modulator 12 in the present embodiment. The PWM modulator 12 includes a conventional PWM modulator 10 and a reference voltage signal calculator 11 provided in the preceding stage of the PWM modulator 10. Reference voltage signals (output voltage command values) Van, Vbn, and Vcn are supplied to the reference voltage signal calculator 11. The reference voltage signal calculator 11 generates new reference voltage signals VanNew, VbnNew, VcnNew from the reference voltage signals Van, Vbn, Vcn using the angle parameter Delta, and outputs them to the PWM modulator 10. The new reference voltage signal VanNew is a signal as shown in FIG. 5, and is a signal obtained by adding (or mixing) a sine wave signal and a rectangular wave signal using Delta.

図8に、図7における基準電圧信号演算器11における演算処理のフローチャートを示す。a相の基準電圧信号の生成について示すが、b相、c相についても同様である。まず、入力したVan、Vbn、Vcnに対し、
Vm={Van+(Vbn−Vcn)/3}1/2
により電圧値Vmを演算する(S101)。
FIG. 8 shows a flowchart of the calculation process in the reference voltage signal calculator 11 in FIG. Although the generation of the reference voltage signal for the a phase is shown, the same applies to the b phase and the c phase. First, for the input Van, Vbn, Vcn,
Vm = {Van 2 + (Vbn -Vcn) 2/3} 1/2
Thus, the voltage value Vm is calculated (S101).

次に、角度パラメータのDeltaを用いてVm・sin(π/6−Delta/2)を演算し、これとVanの絶対値Abs(Van)とを大小比較する。   Next, Vm · sin (π / 6−Delta / 2) is calculated using the angle parameter Delta, and this is compared in magnitude with the absolute value Abs (Van) of Van.

すなわち、
Abs(Van)>Vm・sin(π/6−Delta/2)
であるか否かを判定する(S102)。
That is,
Abs (Van)> Vm · sin (π / 6-Delta / 2)
It is determined whether or not (S102).

そして、Abs(Van)がVm・sin(π/6−Delta/2)より大きい場合には、次に、Vanの絶対値とVm・sin(π/6+Delta/2)とを大小比較する。すなわち、
Abs(Van)<Vm・sin(π/6+Delta/2)
であるか否かを判定する(S103)。
If Abs (Van) is greater than Vm · sin (π / 6−Delta / 2), then the absolute value of Van is compared with Vm · sin (π / 6 + Delta / 2). That is,
Abs (Van) <Vm · sin (π / 6 + Delta / 2)
It is determined whether or not (S103).

S102でYESであり、かつ、S103でYESの場合、すなわち、
Vm・sin(π/6−Delta/2)≦Abs(Van)≦Vm・sin(π/6+Delta/2)
の場合には、新たな基準電圧信号VanNewとして、
VanNew=Vm・sign(Van)
とする(S106)。ここで、sign(Van)は、Vanの符号がプラスであればプラス、Vanの符号がマイナスであればマイナスとなる関数である。これは、Vanのこの部分を矩形波で置換することに対応する。
If YES in S102 and YES in S103, that is,
Vm · sin (π / 6−Delta / 2) ≦ Abs (Van) ≦ Vm · sin (π / 6 + Delta / 2)
In this case, as a new reference voltage signal VanNew,
VanNew = Vm · sign (Van)
(S106). Here, sign (Van) is a function that is positive if the sign of Van is positive and negative if the sign of Van is negative. This corresponds to replacing this part of Van with a square wave.

一方、S102でNO、あるいはS103でNOの場合には、さらに、Vanの絶対値とVm・sin(π/2−Delta/2)を大小比較する。すなわち、
Abs(Van)>Vm・sin(π/2−Delta/2)
であるか否かを判定する(S104)。
On the other hand, if NO in S102 or NO in S103, the absolute value of Van and Vm · sin (π / 2−Delta / 2) are compared in magnitude. That is,
Abs (Van)> Vm · sin (π / 2−Delta / 2)
It is determined whether or not (S104).

S104でYESの場合には、同様に新たな基準電圧信号VanNewとして、
VanNew=Vm・sign(Van)
とする(S106)。他方、S104でNOの場合には、今のVanをそのまま新たなVanNewとする(S105)。これは、Vanのこの部分をそのまま正弦波として残すことに対応する。
In the case of YES in S104, similarly as a new reference voltage signal VanNew,
VanNew = Vm · sign (Van)
(S106). On the other hand, in the case of NO in S104, the current Van is directly used as a new VanNew (S105). This corresponds to leaving this part of Van as a sine wave.

以上のようにして、正弦波状のVanが、正弦波と矩形波が結合した新たな基準電圧信号VanNewとして生成され出力される。図8の処理から分かるように、Deltaが0度の場合には、常に、
sin(π/6−Delta/2)=sin(π/6+Delta/2)
=sin(π/6)
であり、S102あるいはS103のいずれかでNOと判定され、さらにS104でもNOと判定されるため、S105でVanがそのままVanNewとして生成される。これは、新たな基準電圧信号VanNewが正弦波のままであることを意味する。
As described above, a sine wave-like Van is generated and output as a new reference voltage signal VanNew in which a sine wave and a rectangular wave are combined. As can be seen from the processing of FIG. 8, whenever Delta is 0 degrees,
sin (π / 6−Delta / 2) = sin (π / 6 + Delta / 2)
= Sin (π / 6)
Since NO is determined in either S102 or S103, and NO is also determined in S104, Van is generated as VanNew as it is in S105. This means that the new reference voltage signal VanNew remains a sine wave.

また、Deltaが60度の場合には、
sin(π/6−Delta/2)=sin(0)
sin(π/6+Delta/2)=sin(60)
であり、
sin(π/2−Delta/2)=sin(60)
であるから、S103あるいはS104でYESと判定され、S106で矩形波が生成される。これは、新たな基準電圧信号VanNewが矩形波であることを意味する。
If Delta is 60 degrees,
sin (π / 6-Delta / 2) = sin (0)
sin (π / 6 + Delta / 2) = sin (60)
And
sin (π / 2−Delta / 2) = sin (60)
Therefore, YES is determined in S103 or S104, and a rectangular wave is generated in S106. This means that the new reference voltage signal VanNew is a rectangular wave.

図7に示す本実施形態のPWM変調器12(以下、これを適宜、修正PWM変調器と称する)は、種々のモータ駆動制御装置に適用することが可能である。例えば、図9に示すスカラー制御のモータ駆動装置に適用でき、あるいは図10に示すベクトル制御のモータ駆動装置に適用できる。   The PWM modulator 12 of the present embodiment shown in FIG. 7 (hereinafter referred to as a “corrected PWM modulator” as appropriate) can be applied to various motor drive control devices. For example, the present invention can be applied to the scalar control motor drive device shown in FIG. 9 or the vector control motor drive device shown in FIG.

図9において、モータ駆動制御装置は、スカラー制御器20と、修正PWM変調器12と、インバータ3と、基本コンポーネント演算器22と、Delta演算器24を備える。   In FIG. 9, the motor drive control device includes a scalar controller 20, a modified PWM modulator 12, an inverter 3, a basic component calculator 22, and a Delta calculator 24.

スカラー制御器20は、目標速度ωr*が入力され、これに基づいて基準電圧信号(出力電圧指令値)Van、Vbn、Vcnを演算して出力する。スカラー制御であるから、フィードバック成分は存在しない。   The scalar controller 20 receives the target speed ωr *, and calculates and outputs reference voltage signals (output voltage command values) Van, Vbn, and Vcn based on the target speed ωr *. Since it is scalar control, there is no feedback component.

修正PWM変調器12は、図7に示すPWM変調器12であり、入力されたVan、Vbn、Vcnから新たなVanNew、VbnNew、VcnNewを生成して出力する。修正PMW変調器12は、Delta演算器24から供給された角度パラメータDeltaに基づいて新たな基準電圧信号VanNew、VbnNew、VcnNewを生成する。   The modified PWM modulator 12 is the PWM modulator 12 shown in FIG. 7, and generates and outputs new VanNew, VbnNew, and VcnNew from the input Van, Vbn, and Vcn. The modified PMW modulator 12 generates new reference voltage signals VanNew, VbnNew, and VcnNew based on the angle parameter Delta supplied from the Delta calculator 24.

基本コンポーネント演算器22は、目標速度ωr*と現在のモータ速度ωcとに基づいて基本係数fcを演算する。基本コンポーネント演算器22は、差分器及び比例積分器を有し、目標速度ωr*と現在の速度ωcとの差分を演算し、その誤差を比例積分器で比例積分して基本係数fcを演算する。   The basic component calculator 22 calculates a basic coefficient fc based on the target speed ωr * and the current motor speed ωc. The basic component calculator 22 includes a difference unit and a proportional integrator, calculates a difference between the target speed ωr * and the current speed ωc, and calculates a basic coefficient fc by proportionally integrating the error with the proportional integrator. .

Delta演算器24は、基本係数fcに基づいて角度パラメータDeltaを演算する。具体的には、
fc=1/π{8sin(Delta/2)+π−3Delta}
の関係にあり、この関係式を用いてDeltaを演算する。基本係数fcが増大するほど、Deltaもこれに応じて増大していく。基本係数fcが1の場合、Deltaは0度である。
The Delta calculator 24 calculates the angle parameter Delta based on the basic coefficient fc. In particular,
fc = 1 / π {8 sin (Delta / 2) + π-3Delta}
Delta is calculated using this relational expression. As the basic coefficient fc increases, Delta also increases accordingly. When the basic coefficient fc is 1, Delta is 0 degree.

図10において、モータ制御駆動装置は、トルク補償器30と、磁束演算器32と、d−q変換器34と、2相/3相変換器36と、修正PMW変調器12と、インバータ3と、基本コンポーネント演算器22と、Delta演算器24と、評価器42とを備える。   In FIG. 10, the motor control drive device includes a torque compensator 30, a magnetic flux calculator 32, a dq converter 34, a two-phase / three-phase converter 36, a modified PMW modulator 12, an inverter 3, and the like. , A basic component calculator 22, a Delta calculator 24, and an evaluator 42.

トルク補償器30は、Delta演算器24で演算される角度パラメータDeltaに基づいて目標トルクTe*を補正する。具体的には、
補償トルク=π/3・Te*{Delta−cos(Delta/2)Ln{(1+sin(Delta/2))/(1−sin(Delta/2))}}
により目標トルクTe*を補正する。要するに、Deltaが増大するに従って目標トルクTe*が増大するように補正する。なお、目標トルクTe*は、目標速度ωr*と現在の速度ωcとの誤差をPI部で比例積分して得られる。
The torque compensator 30 corrects the target torque Te * based on the angle parameter Delta calculated by the Delta calculator 24. In particular,
Compensation torque = π / 3 · Te * {Delta-cos (Delta / 2) Ln {(1 + sin (Delta / 2)) / (1-sin (Delta / 2))}}
To correct the target torque Te *. In short, correction is performed so that the target torque Te * increases as Delta increases. The target torque Te * is obtained by proportionally integrating the error between the target speed ωr * and the current speed ωc by the PI unit.

磁束演算部32は、予め用意されたマップを用いてモータ速度ωcに対応する目標磁束Ψ*を演算して出力する。   The magnetic flux calculator 32 calculates and outputs a target magnetic flux Ψ * corresponding to the motor speed ωc using a map prepared in advance.

d−q変換器34は、目標トルクTe*と現在のトルクTeとの差、及び目標磁束Ψ*と現在の磁束Ψとの差を用いた比例積分により、d軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vqを演算して出力する。   The dq converter 34 performs d-axis voltage command values Vd * and q by proportional integration using the difference between the target torque Te * and the current torque Te and the difference between the target magnetic flux Ψ * and the current magnetic flux Ψ. The shaft voltage command value Vq is calculated and output.

2相/3相変換器36は、d軸、q軸の2相をa相、b相、c相の3相に変換し、Vd*及びVq*からVan、Vbn、Vcnを演算して出力する。2相/3相変換器36は、2相電圧信号を3相電圧信号に変換する際に、評価器42で演算される位相角ρsを用いる。評価器42は、モータのロータ角θr及びモータ速度ωcに基づいて位相角ρsを演算する。   The two-phase / three-phase converter 36 converts the d-phase and q-axis two phases into a-phase, b-phase, and c-phase, calculates Van, Vbn, and Vcn from Vd * and Vq * and outputs them. To do. The two-phase / three-phase converter 36 uses the phase angle ρs calculated by the evaluator 42 when converting the two-phase voltage signal into the three-phase voltage signal. The evaluator 42 calculates the phase angle ρs based on the motor rotor angle θr and the motor speed ωc.

基本コンポーネント演算器22は、目標トルクTe*と現在のトルクTeとの差、及び目標速度ωr*と現在のモータ速度ωcとに基づいて基本係数fcを演算する。基本コンポーネント演算器22は、差分器及び比例積分器を有し、これらの信号の誤差を比例積分器で比例積分して基本係数fcを演算する。   The basic component calculator 22 calculates a basic coefficient fc based on the difference between the target torque Te * and the current torque Te, and the target speed ωr * and the current motor speed ωc. The basic component calculator 22 includes a subtractor and a proportional integrator, and calculates a basic coefficient fc by proportionally integrating errors of these signals with the proportional integrator.

Delta演算器24は、基本係数fcに基づいて角度パラメータDeltaを演算する。具体的には、
fc=1/π{8sin(Delta/2)+π−3Delta}
の関係にあり、この関係式を用いてDeltaを演算する。
The Delta calculator 24 calculates the angle parameter Delta based on the basic coefficient fc. In particular,
fc = 1 / π {8 sin (Delta / 2) + π-3Delta}
Delta is calculated using this relational expression.

修正PWM変調器12は、図7に示すPWM変調器12であり、入力されたVan、Vbn、Vcnから新たなVanNew、VbnNew、VcnNewを生成して出力する。修正PMW変調器12は、Delta演算器24から供給された角度パラメータDeltaに基づいて新たな基準電圧信号VanNew、VbnNew、VcnNewを生成する。   The modified PWM modulator 12 is the PWM modulator 12 shown in FIG. 7, and generates and outputs new VanNew, VbnNew, and VcnNew from the input Van, Vbn, and Vcn. The modified PMW modulator 12 generates new reference voltage signals VanNew, VbnNew, and VcnNew based on the angle parameter Delta supplied from the Delta calculator 24.

このように、本実施形態の修正PWM変調器12は、スカラー制御、ベクトル制御のいずれにも用いることができる。   Thus, the modified PWM modulator 12 of this embodiment can be used for both scalar control and vector control.

以下に、本実施形態における新たな基準電圧信号を用いてインバータ3を制御した場合のコンピュータシミュレーション結果を示す。   Below, the computer simulation result at the time of controlling the inverter 3 using the new reference voltage signal in this embodiment is shown.

図11は、修正PWM変調器12で生成される新たな基準電圧信号であり、図11(a)はa相の基準電圧信号VanNew、図11(b)はb相の基準電圧信号VbnNew、図11(c)はc相の基準電圧信号VcnNewである。   11 shows a new reference voltage signal generated by the modified PWM modulator 12. FIG. 11A shows the a-phase reference voltage signal VanNew, FIG. 11B shows the b-phase reference voltage signal VbnNew, and FIG. 11 (c) is a c-phase reference voltage signal VcnNew.

図12は、a相の基準電圧信号とこれに対応するPWM変調信号であり、図12(a)は基準電圧信号VanNewであり、図12(b)はそのPMW変調信号である。   FIG. 12 shows an a-phase reference voltage signal and a PWM modulation signal corresponding to the reference voltage signal. FIG. 12A shows the reference voltage signal VanNew, and FIG. 12B shows the PMW modulation signal.

図13は、a相とb相間の基準電圧信号(ライン間基準電圧信号)とこれに対応するPWM変調信号であり、図13(a)は基準電圧信号VabNew、図13(b)はそのPWM変調信号である。   FIG. 13 shows a reference voltage signal (inter-line reference voltage signal) between the a phase and the b phase and a PWM modulation signal corresponding to the reference voltage signal. FIG. 13A shows the reference voltage signal VabNew, and FIG. Modulation signal.

図14は、a相とb相間、b相とc相間、c相とa相間の基準電圧信号をPWM変調した信号をまとめて示したものであり、図14(a)はVabNewの変調信号、図14(b)はVbcNewの変調信号、図14(c)はVcaNewの変調信号である。   FIG. 14 collectively shows signals obtained by PWM-modulating reference voltage signals between the a phase and the b phase, between the b phase and the c phase, and between the c phase and the a phase, and FIG. 14A shows a VabNew modulated signal, FIG. 14B shows a VbcNew modulation signal, and FIG. 14C shows a VcaNew modulation signal.

図15は、角度パラメータDelta=0度の場合の、VabNew、VbcNew、VcaNewの各PWM変調信号と磁束軌跡であり、図15(a)はVabNewのPWM変調信号、図15(b)はVbcNewのPWM変調信号、図15(c)はVcaNewのPWM変調信号、図15(d)はこのときの磁束軌跡である。Delta=0度の場合、磁束軌跡はd軸、q軸の2次元平面において円形となる。   FIG. 15 shows VabNew, VbcNew, and VcaNew PWM modulation signals and magnetic flux trajectories when the angle parameter Delta = 0 degrees. FIG. 15A shows a VabNew PWM modulation signal, and FIG. 15B shows VbcNew. The PWM modulation signal, FIG. 15C shows the VcaNew PWM modulation signal, and FIG. 15D shows the magnetic flux locus at this time. When Delta = 0 degrees, the magnetic flux trajectory is circular on a two-dimensional plane of d-axis and q-axis.

図16は、角度パラメータDelta=30度の場合の、VabNew、VbcNew、VcaNewの各PWM変調信号と磁束軌跡であり、図16(a)はVabNewのPWM変調信号、図16(b)はVbcNewのPWM変調信号、図16(c)はVcaNewのPWM変調信号、図16(d)はこのときの磁束軌跡である。Delta=30度の場合、磁束軌跡は円形軌跡と直線軌跡の混合となる。   FIG. 16 shows VabNew, VbcNew, and VcaNew PWM modulation signals and magnetic flux trajectories when the angle parameter Delta = 30 degrees, FIG. 16A shows the VabNew PWM modulation signal, and FIG. 16B shows VbcNew. The PWM modulation signal, FIG. 16C shows the VcaNew PWM modulation signal, and FIG. 16D shows the magnetic flux locus at this time. When Delta = 30 degrees, the magnetic flux trajectory is a mixture of a circular trajectory and a linear trajectory.

図17は、角度パラメータDelta=60度の場合の、VabNew、VbcNew、VcaNewの各PWM変調信号と磁束軌跡であり、図17(a)はVabNewのPWM変調信号、図17(b)はVbcNewのPWM変調信号、図17(c)はVcaNewのPWM変調信号、図17(d)はこのときの磁束軌跡である。Delta=60度の場合、磁束軌跡は六角形となる。   FIG. 17 shows VabNew, VbcNew, and VcaNew PWM modulation signals and magnetic flux trajectories when the angle parameter Delta = 60 degrees, FIG. 17A shows VabNew PWM modulation signals, and FIG. 17B shows VbcNew. The PWM modulation signal, FIG. 17C shows the VcaNew PWM modulation signal, and FIG. 17D shows the magnetic flux locus at this time. In the case of Delta = 60 degrees, the magnetic flux locus is a hexagon.

既述したように、Deltaは、基本係数fcが増大するに従って0度から順次60度まで増加していく。モータ速度との関係では、低速域では基本係数fcは小さいため、これに応じてDeltaも小さく、磁束軌跡は図15のように円形である。モータ速度が大きくなると、基本係数fcも大きくなり、これに応じてDeltaも順次増大し、磁束軌跡は図16のように一定ではなく変動する。さらにモータ速度が大きくなる高速域では基本係数fcもさらに大きくなり、これに応じてDeltaも60度近傍となり、磁束軌跡は図17のように六角形となる。   As described above, Delta gradually increases from 0 degrees to 60 degrees as the basic coefficient fc increases. In relation to the motor speed, since the basic coefficient fc is small in the low speed range, the Delta is small accordingly, and the magnetic flux locus is circular as shown in FIG. As the motor speed increases, the basic coefficient fc also increases. Accordingly, Delta also increases sequentially, and the magnetic flux trajectory is not constant as shown in FIG. Further, in the high speed range where the motor speed is increased, the basic coefficient fc is further increased, and accordingly, Delta is also close to 60 degrees, and the magnetic flux locus is a hexagon as shown in FIG.

なお、図15と図17を比較すれば明らかなように、磁束軌跡が六角形状に変化すると平均トルクが減少する。このため、Deltaに応じて減少する平均トルクを補償する必要がある。上記のトルク補償器30が存在する所以である。図9に示すスカラー制御の場合にも、同様にDeltaに応じて目標速度ωr*をDeltaに応じて補正してもよい。   As is clear from a comparison between FIG. 15 and FIG. 17, the average torque decreases when the magnetic flux locus changes to a hexagonal shape. For this reason, it is necessary to compensate the average torque which decreases according to Delta. This is why the torque compensator 30 is present. In the case of the scalar control shown in FIG. 9, the target speed ωr * may be similarly corrected according to Delta.

以上より、基準電圧信号として正弦波信号と矩形波信号を、角度パラメータDeltaを用いて加算(あるいは混合ないし結合)し、この加算基準電圧信号をPWM変調して得られる信号でインバータ3をスイッチング制御することで、シームレスに磁束軌跡を円形から六角形に遷移させることができる。従って、車両の低回転低トルク域から高回転高トルク領域にわたって、制御モードを切り替えることなく、角度パラメータDeltaを連続的に変化させるだけで対応することができ、制御モードの切り替えにより生じるトルク変動を防止できる。   As described above, a sine wave signal and a rectangular wave signal are added (or mixed or combined) using the angle parameter Delta as a reference voltage signal, and the inverter 3 is subjected to switching control with a signal obtained by PWM modulation of the added reference voltage signal. By doing so, the magnetic flux trajectory can be seamlessly changed from a circle to a hexagon. Therefore, it is possible to cope with the change in the angle parameter Delta continuously without switching the control mode from the low rotation low torque range to the high rotation high torque range of the vehicle. Can be prevented.

また、本実施形態では、従来のように複数モードの制御を切り替えるのではなく、角度パラメータDeltaを用いた単一制御モードによりモータ4を駆動制御できるので、構成がよりシンプルとなる。   Further, in the present embodiment, since the control of the plurality of modes is not switched as in the prior art, the motor 4 can be driven and controlled by a single control mode using the angle parameter Delta, so that the configuration becomes simpler.

さらに、本実施形態の修正PWM変調器12は、供給される出力電圧指令値あるいは基準電圧信号から角度パラメータDeltaを用いて新たな基準電圧信号を生成するものであり、供給される出力電圧指令値あるいは基準電圧信号がスカラー制御で生成されたのか、あるいはベクトル制御で生成されたのかは問わない。すなわち、本実施形態の修正PWM変調器12は、スカラー制御及びベクトル制御のいずれにも適用できる汎用性を備えている。   Further, the modified PWM modulator 12 of the present embodiment generates a new reference voltage signal from the supplied output voltage command value or reference voltage signal using the angle parameter Delta, and the supplied output voltage command value. Alternatively, it does not matter whether the reference voltage signal is generated by scalar control or vector control. That is, the modified PWM modulator 12 of the present embodiment has versatility applicable to both scalar control and vector control.

1 バッテリ、2 昇圧コンバータ、3 インバータ、4 モータ、10 PWM変調器、11 基準電圧信号演算器、12 修正PWM変調器、24 Delta演算器。   1 battery, 2 step-up converter, 3 inverter, 4 motor, 10 PWM modulator, 11 reference voltage signal calculator, 12 modified PWM modulator, 24 Delta calculator.

Claims (4)

交流電動機の駆動制御装置であって、
制御目標である基準電圧信号を生成する生成手段と、
前記生成手段からの前記基準電圧信号を、交流電動機の速度に応じて正弦波信号と矩形波信号を加算した信号として修正して出力する修正手段と、
前記修正手段で修正された基準電圧信号をPWM変調してインバータのスイッチング素子に供給する変調手段と、
を備え、前記修正された基準電圧信号を用いた単一制御モードで制御することを特徴とする交流電動機の駆動制御装置。
An AC motor drive control device,
Generating means for generating a reference voltage signal which is a control target;
Correction means for correcting and outputting the reference voltage signal from the generation means as a signal obtained by adding a sine wave signal and a rectangular wave signal according to the speed of the AC motor;
Modulation means for PWM-modulating the reference voltage signal corrected by the correction means and supplying it to the switching element of the inverter;
And a drive control apparatus for an AC motor, wherein the control is performed in a single control mode using the corrected reference voltage signal.
請求項1記載の装置において、
交流電動機の速度あるいはトルクに応じ、交流電動機の速度あるいはトルクが増大する程その値が増大する角度パラメータDelta(但し、0≦Delta≦60)を演算する手段
を備え、
前記修正手段は、角度パラメータDeltaを用いて、Delta領域を正弦波信号、60−Delta領域を矩形波領域として、交互に正弦波領域と矩形波領域が出現するように前記基準電圧信号を修正する
ことを特徴とする交流電動機の駆動制御装置。
The apparatus of claim 1.
Means for calculating an angle parameter Delta (where 0 ≦ Delta ≦ 60) whose value increases as the speed or torque of the AC motor increases in accordance with the speed or torque of the AC motor;
The correction means uses the angle parameter Delta to correct the reference voltage signal so that the delta region is a sine wave signal and the 60-Delta region is a rectangular wave region so that sine wave regions and rectangular wave regions appear alternately. An AC motor drive control device characterized by the above.
請求項2記載の装置において、
前記修正手段は、
前記生成手段からの3相の前記基準電圧信号をそれぞれVan、Vbn、Vcnとし、
電圧値Vm={Van+(Vbn−Vcn)/3}1/2
を演算する手段と、
前記Van、Vbn、Vcnの絶対値Absが、
Vm・sin(π/6−Delta/2)≦Abs≦Vm・sin(π/6+Delta/2)
を満たすか否かを判定し、満たす場合に前記正弦波信号を前記電圧値Vmを振幅とする前記矩形波信号に置換する手段と、
Abs>Vm・sin(π/2−Delta/2)
を満たすか否かを判定し、満たす場合に前記正弦波信号を前記電圧値Vmを振幅とする前記矩形波信号に置換する手段と、
を備えることを特徴とする交流電動機の駆動制御装置。
The apparatus of claim 2.
The correcting means is
The three-phase reference voltage signals from the generating means are Van, Vbn, and Vcn, respectively.
Voltage Vm = {Van 2 + (Vbn -Vcn) 2/3} 1/2
Means for computing
The absolute values Abs of Van, Vbn, and Vcn are
Vm · sin (π / 6−Delta / 2) ≦ Abs ≦ Vm · sin (π / 6 + Delta / 2)
Means for replacing the sine wave signal with the rectangular wave signal having the voltage value Vm as an amplitude when satisfying,
Abs> Vm · sin (π / 2-Delta / 2)
Means for replacing the sine wave signal with the rectangular wave signal having the voltage value Vm as an amplitude when satisfying,
An AC motor drive control device comprising:
請求項1〜3のいずれか1項に記載の装置において、
前記生成手段は、スカラー制御あるいはベクトル制御のいずれかにより前記基準電圧信号を生成することを特徴とする交流電動機の駆動制御装置。
The device according to any one of claims 1 to 3,
The AC motor drive control device, wherein the generation means generates the reference voltage signal by either scalar control or vector control.
JP2010187285A 2010-08-24 2010-08-24 Ac motor drive control apparatus Withdrawn JP2012050173A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010187285A JP2012050173A (en) 2010-08-24 2010-08-24 Ac motor drive control apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010187285A JP2012050173A (en) 2010-08-24 2010-08-24 Ac motor drive control apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012050173A true JP2012050173A (en) 2012-03-08

Family

ID=45904396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010187285A Withdrawn JP2012050173A (en) 2010-08-24 2010-08-24 Ac motor drive control apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012050173A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101304665B1 (en) 2013-05-08 2013-09-06 영남대학교 산학협력단 Method for controlling ac motor
JP2014014248A (en) * 2012-07-05 2014-01-23 Toyota Industries Corp Inverter control device
CN105245152A (en) * 2015-11-04 2016-01-13 中南大学 A Switching Method of Circular and Hexagonal Direct Torque Control
CN110365273A (en) * 2019-07-08 2019-10-22 长安大学 A Method of Equally Dividing the Flux Linkage Circle to Determine the Set of Alternative Voltage Vectors

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014014248A (en) * 2012-07-05 2014-01-23 Toyota Industries Corp Inverter control device
KR101304665B1 (en) 2013-05-08 2013-09-06 영남대학교 산학협력단 Method for controlling ac motor
WO2014181942A1 (en) * 2013-05-08 2014-11-13 영남대학교 산학협력단 Method for controlling ac motor
US9762163B2 (en) 2013-05-08 2017-09-12 Research Cooperation Foundation Of Yeungnam University Method for controlling AC motor
CN105245152A (en) * 2015-11-04 2016-01-13 中南大学 A Switching Method of Circular and Hexagonal Direct Torque Control
CN105245152B (en) * 2015-11-04 2017-12-12 中南大学 A kind of circular switching method with hexagon Direct Torque Control
CN110365273A (en) * 2019-07-08 2019-10-22 长安大学 A Method of Equally Dividing the Flux Linkage Circle to Determine the Set of Alternative Voltage Vectors
CN110365273B (en) * 2019-07-08 2021-05-04 长安大学 A Method for Determining Alternative Voltage Vector Sets by Equally Dividing the Magnetic Linkage Circle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7642737B2 (en) Anti-windup control for a current regulator of a pulse width modulation inverter
US8232753B2 (en) Control device for electric motor drive apparatus
US10476419B2 (en) Method of controlling dual inverter
JP4329855B2 (en) AC motor control device and AC motor control method
US10432129B2 (en) AC rotary machine control device and electric power steering device
US20110080131A1 (en) Control device
CN102282758A (en) Control apparatus for ac motor and electric vehicle
JP4135134B2 (en) Motor control device
US20140225540A1 (en) Control apparatus for ac motor
JP4635703B2 (en) Control device for motor drive system
US20140217941A1 (en) Motor control system
WO2019176109A1 (en) Motor control method and motor control device
JP6119585B2 (en) Electric motor drive
WO2019102539A1 (en) Rotating electric machine control device and electric vehicle
CN113162481A (en) Control device for rotating electric machine
WO2011065406A1 (en) Ac motor drive-control apparatus and reference magnetic-flux calculation device
JP2012050173A (en) Ac motor drive control apparatus
CN103904980A (en) Vehicle and control device for vehicle
US10348234B2 (en) Drive system, automobile, and method of controlling drive system
JP5515787B2 (en) Rotating electrical machine control system
Kim et al. Predictive DTC-PWM of PMSM based on zero voltage and 12 voltage vectors
JP2012095412A (en) Rotary machine controller
US20150054438A1 (en) Control device of ac motor
JP2020137385A (en) Power conversion device
US20240421738A1 (en) Ac motor control device and tangible computer readable storage medium

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20131105