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JP2020096451A - AC rotating machine control device, vehicle AC rotating machine device, and electric power steering device - Google Patents

AC rotating machine control device, vehicle AC rotating machine device, and electric power steering device Download PDF

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JP2020096451A
JP2020096451A JP2018233053A JP2018233053A JP2020096451A JP 2020096451 A JP2020096451 A JP 2020096451A JP 2018233053 A JP2018233053 A JP 2018233053A JP 2018233053 A JP2018233053 A JP 2018233053A JP 2020096451 A JP2020096451 A JP 2020096451A
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Abstract

【課題】交流回転機の相数に比べて同一タイミングで検出できる相数が少ない場合において、電流検出のタイミングのずれによって生じる出力トルクの誤差を低減することができる交流回転機の制御装置を提供する。【解決手段】m相の第1巻線から1相ずつ選択した第1巻線の1相と、m相の第2巻線から1相ずつ選択した第2巻線の1相と、をセットにしたmセットを第1巻線と第2巻線との位相差に基づいて設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出し、他のセットの電流検出タイミングとは異ならせる交流回転機の制御装置。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for an AC rotating machine capable of reducing an error of output torque caused by a deviation in the timing of current detection when the number of phases that can be detected at the same timing is smaller than the number of phases of the AC rotating machine. do. SOLUTION: One phase of a first winding selected one by one from a first winding of m phase and one phase of a second winding selected one phase from a second winding of m phase are set. The m set is set based on the phase difference between the first winding and the second winding, and the currents of the windings for the two phases of each set are detected at substantially the same timing, and the other sets are set. A control device for an AC rotating machine that differs from the current detection timing. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本願は、交流回転機の制御装置、車両用交流回転機装置、及び電動パワーステアリング装置に関するものである。 The present application relates to a control device for an AC rotating machine, a vehicle AC rotating machine device, and an electric power steering device.

交流回転機の制御装置を、例えば車両用の発電電動機で使用する場合は、出力トルクが車両の駆動力となるので、所望のトルクが得られなければ期待通りに加速せず、運転者の快適性が低下する。検出した電流と出力トルクは比例的な関係があるため、所望のトルクを得るためには検出した電流値と真の電流値のずれを抑制することが重要である。 When the control device for an AC rotating machine is used, for example, in a generator-motor for a vehicle, the output torque becomes the driving force for the vehicle, so if the desired torque is not obtained, acceleration does not occur as expected and the driver's comfort is improved. Sex decreases. Since the detected current and the output torque have a proportional relationship, it is important to suppress the deviation between the detected current value and the true current value in order to obtain a desired torque.

また、交流回転機の制御装置を、運転者の操舵をアシストする電動パワーステアリング装置で使用する場合は、出力トルクの変動は運転者にハンドルを通して伝わるとともに、車両を伝達して車室内に不快な音を伝達する。トルク変動を抑制するためには検出した電流値と真の電流値の誤差に含まれる振動成分を小さくする必要がある。 Further, when the control device for the AC rotating machine is used in an electric power steering device that assists the driver in steering, the output torque fluctuation is transmitted to the driver through the steering wheel and also transmitted to the vehicle to cause an uncomfortable feeling in the vehicle interior. Transmit sound. In order to suppress the torque fluctuation, it is necessary to reduce the vibration component included in the error between the detected current value and the true current value.

特許文献1の電流検出装置では、第1相の電流値を検出するタイミングから所定時間だけ前後するタイミングにおいて第2相の電流値を合わせて2回検出し、第2相の電流値を両タイミングに検出した電流値の平均値とすることで、検出した電流値の誤差を抑制している。また、第3相の電流値を検出する場合には、第1相の電流値を検出するタイミングから所定時間の倍だけ前後するタイミングにおいて第3相の電流値を合わせて2回検出し、第3相の電流値を両タイミングに検出した電流値の平均値とすることで、検出した電流値の誤差を抑制している。 In the current detection device of Patent Document 1, the current value of the second phase is detected twice at a timing before and after the timing of detecting the current value of the first phase by a predetermined time, and the current value of the second phase is detected at both timings. By setting the average value of the detected current values, the error of the detected current values is suppressed. When detecting the current value of the third phase, the current value of the third phase is detected twice at a timing before and after the timing of detecting the current value of the first phase by a time that is twice the predetermined time. By setting the three-phase current value as the average value of the current values detected at both timings, the error in the detected current value is suppressed.

特許文献2のモータ制御装置では、最大相のスイッチングノイズによる中間相及び最小相の電流検出精度の悪化を抑制するために、最大相の高電位側のスイッチング素子をオン、低電位側のスイッチング素子をオフしたままとしている。 In the motor control device of Patent Document 2, in order to suppress the deterioration of the current detection accuracy of the intermediate phase and the minimum phase due to the switching noise of the maximum phase, the switching element on the high potential side of the maximum phase is turned on and the switching element on the low potential side is turned on. Is left off.

特許文献3の交流電動機制御装置では、平均電流と差電流により制御することで非干渉化を図っている。回転2軸座標系において、各インバータの出力電流の平均値と平均電流指令の偏差に基づいて平均電圧指令を求め、各インバータの出力電流の差と差電流指令の偏差に基づいて差電圧指令を求める。平均電圧指令及び差電圧指令を各巻線組の電圧指令に戻して出力することにより、不平衡電流を低減している。 In the AC motor control device of Patent Document 3, non-interference is achieved by controlling the average current and the difference current. In the rotating two-axis coordinate system, the average voltage command is obtained based on the average value of the output current of each inverter and the deviation of the average current command, and the differential voltage command is calculated based on the difference of the output current of each inverter and the difference of the differential current command. Ask. The unbalanced current is reduced by returning the average voltage command and the difference voltage command to the voltage command of each winding group and outputting them.

特開2006−6076号公報JP, 2006-6076, A 特開2010−220414号公報JP, 2010-220414, A 特開平4−325893号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-325893

特許文献1の電流検出装置では、基準とする第1相の電流値を検出するタイミングで検出することができない第2相を、基準タイミングに対して対称なタイミングで検出している。特許文献1の図2において、Δtが十分に小さい場合には、時刻tvaからtvbまでのV相電流値はモータの回転に応じてほぼ線形に変化しているとみなすことができるため、時刻tvaに検出した電流値Ivaと時刻tvbに検出した電流値Ivbの平均値によりIv0を推定している。 In the current detection device of Patent Document 1, the second phase, which cannot be detected at the timing of detecting the reference first phase current value, is detected at symmetrical timing with respect to the reference timing. In FIG. 2 of Patent Document 1, when Δt is sufficiently small, it can be considered that the V-phase current value from time tva to tvb changes substantially linearly according to the rotation of the motor, and therefore time tva Iv0 is estimated based on the average value of the current value Iva detected at 1 and the current value Ivb detected at time tvb.

特許文献1の電流検出装置を、3相の第1巻線と3相の第2巻線を有する交流回転機に適用した場合、2相の電流を得るためには3回の検出、3相全ての電流を得るためには5回の検出が必要である。tuでの電気角での角度がθであり、電気角での角速度がωであるのときのIu0、Iv0、Iw0は、式(1)となる。

Figure 2020096451
When the current detection device of Patent Document 1 is applied to an AC rotating machine having a three-phase first winding and a three-phase second winding, three-time detection and three-phase detection are required to obtain two-phase current. Five detections are required to get the full current. When the electrical angle at tu is θ and the angular velocity at electrical angle is ω, Iu0, Iv0, and Iw0 are given by equation (1).
Figure 2020096451

式(1)においてωΔtが十分に小さい場合は、式(2)が成立し、Iu0、Iv0、Iw0は式(3)で与えられる。高回転になりωΔt又は2ωΔtが大きくなれば、式(2)の近似による誤差が増加し、2ωΔtが式に表れるIw0の電流検出誤差は、ωΔtが式に表れるIv0に比べて大きい。つまり、検出回数が多くなるほど最初の検出タイミングから最後の検出タイミングまでの経過時間が長くなり、検出された電流値の精度が悪化する。

Figure 2020096451
Figure 2020096451
When ωΔt is sufficiently small in Expression (1), Expression (2) is established, and Iu0, Iv0, and Iw0 are given by Expression (3). When the rotation speed becomes high and ωΔt or 2ωΔt becomes large, the error due to the approximation of the equation (2) increases, and the current detection error of Iw0 in which 2ωΔt appears in the equation is larger than Iv0 in which ωΔt appears in the equation. That is, the greater the number of times of detection, the longer the elapsed time from the first detection timing to the last detection timing, and the accuracy of the detected current value deteriorates.
Figure 2020096451
Figure 2020096451

特許文献2のモータ制御装置では、電流検出可能相は、Dmax以下のDutyである必要があり、Dmaxより大きいDutyを出力する電流検出不能相のスイッチングノイズによって電流検出可能相の相電流値に誤差が生じることが述べられている。複数回の電流検出によって相電流値を得る場合、回数が多いほどDmaxは更に小さい値となる。その場合には、特許文献2の図8のような電圧指令では検出誤差の小さい相電流値を得ることは難しくなる。つまり、電流検出可能相のDutyの上限であるDmaxを大きくするためには、検出回数を抑制する必要がある。 In the motor control device of Patent Document 2, the current detectable phase needs to have a duty of Dmax or less, and an error in the phase current value of the current detectable phase due to switching noise of the current undetectable phase that outputs a duty greater than Dmax. Is said to occur. When the phase current value is obtained by a plurality of times of current detection, the larger the number of times is, the smaller Dmax becomes. In that case, it becomes difficult to obtain a phase current value with a small detection error by the voltage command as shown in FIG. 8 of Patent Document 2. That is, in order to increase Dmax, which is the upper limit of the duty of the current detectable phase, it is necessary to suppress the number of detections.

特許文献3の交流電動機制御装置では、平均電流をフィードバックして電圧指令を生成するため、電流検出タイミングが異なることによって生じる電流検出誤差の影響によって平均電流が変動する。 In the AC motor control device of Patent Document 3, since the average current is fed back to generate the voltage command, the average current fluctuates due to the influence of the current detection error caused by the difference in the current detection timing.

本願は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、交流回転機の相数に比べて同一タイミングで検出できる相数が少ない場合において、電流検出のタイミングのずれによって生じる出力トルクの誤差を低減することを目的としている。 The present application has been made in order to solve the above problems, and when the number of phases that can be detected at the same timing is smaller than the number of phases of an AC rotating machine, an output generated due to a deviation in the timing of current detection The purpose is to reduce the torque error.

本願に係る交流回転機の制御装置は、m相の第1巻線及びm相の第2巻線を有する交流回転機(mは3以上の整数)を制御する交流回転機の制御装置であって、
前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び各相の電流検出値に基づいて、前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に印加する電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電圧指令と搬送波信号とを比較することにより、前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
前記電流検出部は、m相の前記第1巻線から1相ずつ選択した前記第1巻線の1相と、m相の前記第2巻線から1相ずつ選択した前記第2巻線の1相と、をセットにしたmセットを前記第1巻線と前記第2巻線との位相差に基づいて設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出し、他のセットの電流検出タイミングとは異ならせるものである。
An AC rotating machine control device according to the present application is an AC rotating machine control device for controlling an AC rotating machine (m is an integer of 3 or more) having an m-phase first winding and an m-phase second winding. hand,
A current detector that detects a current flowing in each phase of the first winding and the second winding;
A voltage command calculation unit that calculates a voltage command to be applied to each phase of the first winding and the second winding based on the current command and the detected current value of each phase;
A voltage applying unit that applies a voltage to each phase of the first winding and the second winding by comparing the voltage command and a carrier signal;
The current detector includes a phase of the first winding selected from the first winding of the m phase and a phase of the second winding selected from the second winding of the m phase. 1 phase and m set are set based on the phase difference between the first winding and the second winding, and the currents of the windings for the two phases of each set are set at substantially the same timing. The current detection timing of the other set is different from that of the other set.

また、本願に係る交流回転機の制御装置は、m相の第1巻線及びm相の第2巻線を有する交流回転機(mは3以上の整数)を制御する交流回転機の制御装置であって、
前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び各相の電流検出値に基づいて、前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に印加する電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電圧指令と搬送波信号とを比較することにより、前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
前記第1巻線の相と前記第2巻線の相とは、前記第1巻線と前記第2巻線との間で互いに電気角で位相が同じ又は反転しており、
前記電流検出部は、互いに電気角で位相が同じ又は反転する前記第1巻線の1相と前記第2巻線の1相とを対にしたm対を設定し、各対の2相分の巻線の電流の検出タイミングを、基準タイミングを基準に前後対称に設定するものである。
Further, the control device for an AC rotary machine according to the present application controls an AC rotary machine (m is an integer of 3 or more) that has an m-phase first winding and an m-phase second winding. And
A current detector that detects a current flowing in each phase of the first winding and the second winding;
A voltage command calculation unit that calculates a voltage command to be applied to each phase of the first winding and the second winding based on the current command and the detected current value of each phase;
A voltage applying unit that applies a voltage to each phase of the first winding and the second winding by comparing the voltage command and a carrier signal;
The phase of the first winding and the phase of the second winding are the same or inverted in phase with each other in electrical angle between the first winding and the second winding,
The current detection unit sets m pairs of one phase of the first winding and one phase of the second winding, which have the same or inverted phases in electrical angle with each other, and set two pairs of two phases of each pair. The detection timing of the winding current is set symmetrically with respect to the reference timing.

また、本願に係る交流回転機の制御装置は、2m相の巻線を有する交流回転機(mは3以上の整数)を制御する交流回転機の制御装置であって、
前記巻線の各相に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び各相の電流検出値に基づいて、前記巻線の各相に印加する電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電圧指令と搬送波信号とを比較することにより、前記巻線の各相に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
前記電流検出部は、基準タイミングを基準にした、前記巻線の第k相の電流検出タイミングをT(k)とし(kは、m以下の自然数)、前記巻線の第m+k相の電流検出タイミングをT(m+k)とし、
T(m+k)=−T(k)
に設定するものである。
Further, a control device for an AC rotary machine according to the present application is a control device for an AC rotary machine that controls an AC rotary machine (m is an integer of 3 or more) having a winding of 2m phase,
A current detector for detecting a current flowing in each phase of the winding,
A voltage command calculator that calculates a voltage command to be applied to each phase of the winding based on the current command and the current detection value of each phase,
A voltage application unit that applies a voltage to each phase of the winding by comparing the voltage command and a carrier signal,
The current detection unit sets the current detection timing of the k-th phase of the winding based on the reference timing as T(k) (k is a natural number of m or less), and detects the current of the (m+k)th phase of the winding. The timing is T(m+k),
T(m+k)=-T(k)
To be set to.

また、本願に係る車両用交流回転機装置は、上記の交流回転機の制御装置と、車輪の駆動力源となる交流回転機と、を備えたものである。 The vehicle AC rotating machine device according to the present application includes the above-described AC rotating machine control device and an AC rotating machine that serves as a driving force source for wheels.

また、本願に係る電動パワーステアリング装置は、上記の交流回転機の制御装置と、車輪の操舵装置の駆動力源となる交流回転機と、を備えたものである。 An electric power steering device according to the present application includes the control device for the AC rotating machine described above and an AC rotating machine that serves as a driving force source for the wheel steering device.

本願に係る交流回転機の制御装置によれば、巻線の相数に比べて、同一タイミングで検出できる相数が少ない場合に、相間の電流検出タイミングのずれによって生じる、dq軸電流の和の誤差を減少させ、出力トルクの誤差を減少させることができる。 According to the control device for an AC rotating machine of the present application, when the number of phases that can be detected at the same timing is smaller than the number of phases of windings, the sum of the dq-axis currents caused by the deviation of the current detection timing between the phases is calculated. The error can be reduced and the error in the output torque can be reduced.

実施の形態1に係る交流回転機及び交流回転機の制御装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an AC rotating machine and a control device for the AC rotating machine according to a first embodiment. 実施の形態1に係る交流回転機の制御装置の概略ブロック図である。FIG. 3 is a schematic block diagram of a control device for an AC rotating machine according to the first embodiment. 実施の形態1に係る交流回転機の制御装置のハードウェア構成図である。FIG. 3 is a hardware configuration diagram of a control device for an AC rotating machine according to the first embodiment. 実施の形態1に係る第1巻線及び第2巻線の各相の位相を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a phase of each phase of the first winding and the second winding according to the first embodiment. 実施の形態1に係る駆動信号の生成を説明するタイムチャートである。6 is a time chart illustrating generation of a drive signal according to the first embodiment. 実施の形態1に係る電流ベクトルの位相を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a phase of a current vector according to the first embodiment. 実施の形態1に係る基準タイミングを基準にした、各相の電流の検出タイミングの定義を説明するためのタイムチャートである。5 is a time chart for explaining the definition of the detection timing of the current of each phase based on the reference timing according to the first embodiment. 実施の形態1に係る電流検出タイミングの設定パターンを説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a current detection timing setting pattern according to the first embodiment. 実施の形態1に係る第1巻線及び第2巻線の各相の位相の別例を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing another example of the phase of each phase of the first winding and the second winding according to the first embodiment. 実施の形態1に係る電流検出タイミングの設定パターンの別例を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating another example of the setting pattern of the current detection timing according to the first embodiment. 実施の形態2に係る第1巻線及び第2巻線の各相の位相を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing phases of respective phases of a first winding and a second winding according to the second embodiment. 実施の形態2に係る電流検出タイミングの設定パターンを説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a current detection timing setting pattern according to the second embodiment. 実施の形態2に係る第1巻線及び第2巻線の各相の位相の別例を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing another example of the phase of each phase of the first winding and the second winding according to the second embodiment. 実施の形態2に係る電流検出タイミングの設定パターンの別例を説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating another example of a current detection timing setting pattern according to the second embodiment. 実施の形態3に係る交流回転機及び交流回転機の制御装置の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an AC rotating machine and a control device for the AC rotating machine according to a third embodiment. 実施の形態3に係る交流回転機の制御装置の概略ブロック図である。FIG. 9 is a schematic block diagram of a control device for an AC rotary machine according to a third embodiment. 実施の形態3に係る6相巻線の各相の位相を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing the phase of each phase of the 6-phase winding according to the third embodiment. 実施の形態3に係る電流検出タイミングの設定パターンを説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a current detection timing setting pattern according to the third embodiment. 実施の形態4に係る角度センサの模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram of an angle sensor according to a fourth embodiment. 実施の形態4に係る基準タイミングを基準にした、各角度信号の検出タイミングの定義を説明するためのタイムチャートである。9 is a time chart for explaining the definition of the detection timing of each angle signal based on the reference timing according to the fourth embodiment. 実施の形態4に係る角度信号の検出タイミングの設定パターンを説明する図である。FIG. 16 is a diagram illustrating a setting pattern of detection timing of an angle signal according to the fourth embodiment. 実施の形態4に係る電流検出タイミングと角度信号の検出タイミングの設定例を示すタイムチャートである。9 is a time chart showing an example of setting current detection timing and angle signal detection timing according to the fourth embodiment. 実施の形態4に係る電流検出タイミングと角度信号の検出タイミングの設定例を示すタイムチャートである。9 is a time chart showing an example of setting current detection timing and angle signal detection timing according to the fourth embodiment. 実施の形態1に係る車両用交流回転機装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a vehicle AC rotating machine device according to a first embodiment. 実施の形態1に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an electric power steering device according to a first embodiment.

1.実施の形態1
実施の形態1に係る交流回転機の制御装置1(以下、単に制御装置1と称す)について図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係る交流回転機10及び制御装置1の概略構成図である。
1. Embodiment 1
A control device 1 for an AC rotary machine according to the first embodiment (hereinafter, simply referred to as control device 1) will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an AC rotary machine 10 and a control device 1 according to the present embodiment.

1−1.交流回転機
交流回転機10は、ステータ18と、ステータ18の径方向内側に配置されたロータ14と、を備えている。交流回転機10は、永久磁石型の同期回転機とされており、ステータ18に巻線が巻装され、ロータ14に極対数Prの永久磁石が設けられている。なお、交流回転機10は、ロータ14に電磁石が設けられた界磁巻線型の同期回転機とされてもよい。
1-1. AC Rotating Machine The AC rotating machine 10 includes a stator 18 and a rotor 14 arranged radially inside the stator 18. The AC rotating machine 10 is a permanent magnet type synchronous rotating machine, in which windings are wound around the stator 18 and permanent magnets having the number of pole pairs Pr are provided on the rotor 14. The AC rotating machine 10 may be a field winding type synchronous rotating machine in which the rotor 14 is provided with an electromagnet.

交流回転機10は、m相の第1巻線11及びm相の第2巻線12を有している(mは3以上の整数)。本実施の形態では、mは3であり、交流回転機10は、U1相、V1相、及びW1相の3相の第1巻線11、及びU2相、V2相、及びW2相の3相の第2巻線12を有している。図4に模式図を示すように、3相の第1巻線U1、V1、W2は、3相の第2巻線U2、V2、W2に対して位相が電気角で30deg進んでいる。電気角は、ロータ14の機械角に極対数Prを乗算した角度になる。なお、第1巻線11及び第2巻線12は、1つのステータ18に巻装されている。 The AC rotating machine 10 has an m-phase first winding 11 and an m-phase second winding 12 (m is an integer of 3 or more). In the present embodiment, m is 3, and the AC rotating machine 10 includes the three-phase first winding 11 of U1, V1, and W1 phases and the three phases of U2, V2, and W2 phases. Second winding 12 of As shown in the schematic view of FIG. 4, the phase of the three-phase first windings U1, V1, W2 leads the phase of the three-phase second windings U2, V2, W2 by 30 deg in electrical angle. The electrical angle is an angle obtained by multiplying the mechanical angle of the rotor 14 by the number of pole pairs Pr. The first winding 11 and the second winding 12 are wound around one stator 18.

ロータ14には、ロータ14の回転角度(磁極位置)を検出する角度センサ15が設けられている。角度センサ15の出力信号は、制御装置1に入力される。角度センサ15には、各種のセンサが用いられる。例えば、角度センサ15には、レゾルバ、ホール素子、TMR素子、又はGMR素子などの位置検出器、電磁式、磁電式、又は光電式などの回転検出器が用いられる。 The rotor 14 is provided with an angle sensor 15 that detects the rotation angle (magnetic pole position) of the rotor 14. The output signal of the angle sensor 15 is input to the control device 1. Various sensors are used as the angle sensor 15. For example, as the angle sensor 15, a position detector such as a resolver, a Hall element, a TMR element, or a GMR element, or a rotation detector such as an electromagnetic type, a magnetoelectric type, or a photoelectric type is used.

1−2.インバータ
直流電源16の直流電力と3相の第1巻線U1、V1、W1に供給する交流電力とを変換する第1インバータ21と、直流電源16の直流電力と第2巻線U2、V2、W2に供給する交流電力とを変換する第2インバータ22と、が備えられている。
1-2. Inverter A first inverter 21 for converting the DC power of the DC power supply 16 and the AC power supplied to the three-phase first windings U1, V1, W1, the DC power of the DC power supply 16 and the second windings U2, V2, The second inverter 22 for converting the AC power supplied to W2.

第1インバータ21及び第2インバータ22は、それぞれ、直流電源16の正極側に接続される正極側のスイッチング素子23と、直流電源16の負極側に接続される負極側のスイッチング素子24と、が直列接続された直列回路を、3相各相の巻線に対応して3セット設けている。各直列回路における2つのスイッチング素子の接続点が、対応する相の巻線に接続される。 Each of the first inverter 21 and the second inverter 22 includes a positive-side switching element 23 connected to the positive side of the DC power supply 16 and a negative-side switching element 24 connected to the negative side of the DC power supply 16. Three sets of series circuits connected in series are provided corresponding to windings of each of the three phases. The connection point of the two switching elements in each series circuit is connected to the winding of the corresponding phase.

スイッチング素子には、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、ダイオードが逆並列接続されたIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等が用いられる。各スイッチング素子のゲート端子は、ゲート駆動回路等を介して、制御装置1に接続されている。よって、各スイッチング素子は、制御装置1から出力される駆動信号によりオン又はオフされる。 As the switching element, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) in which diodes are connected in anti-parallel, or the like is used. The gate terminal of each switching element is connected to the control device 1 via a gate drive circuit or the like. Therefore, each switching element is turned on or off by the drive signal output from the control device 1.

直流電源16には、鉛蓄電池又はリチウムイオン電池等の蓄電装置が用いられる。なお、直流電源16には、直流電圧を昇圧したり降圧したりする直流電力変換器であるDC−DCコンバータが設けられてもよい。直流電源16の電源電圧を検出するための電圧センサ17が備えられている。電圧センサ17の出力信号は、制御装置1に入力される。 A power storage device such as a lead storage battery or a lithium ion battery is used for the DC power supply 16. The DC power supply 16 may be provided with a DC-DC converter that is a DC power converter that boosts or lowers the DC voltage. A voltage sensor 17 for detecting the power supply voltage of the DC power supply 16 is provided. The output signal of the voltage sensor 17 is input to the control device 1.

第1及び第2インバータ21、22は、それぞれ、各相の巻線に流れる電流を検出するための電流センサ13を備えている。電流センサ13は、各相のスイッチング素子の直列回路と巻線とをつなぐ各相の電線上に備えられたホール素子等とされている。或いは、電流センサ13は、各相の直列回路に直列接続されたシャント抵抗であってもよい。各相のシャント抵抗の両端電位差が、制御装置1に入力される。例えば、各相のシャント抵抗は、各相の負極側のスイッチング素子の負極側に直列接続される。 The first and second inverters 21 and 22 each include a current sensor 13 for detecting the current flowing through the winding of each phase. The current sensor 13 is a Hall element or the like provided on the electric wire of each phase that connects the series circuit of the switching elements of each phase and the winding. Alternatively, the current sensor 13 may be a shunt resistor connected in series with the series circuit of each phase. The potential difference between both ends of the shunt resistance of each phase is input to the control device 1. For example, the shunt resistor of each phase is connected in series to the negative electrode side of the switching element on the negative electrode side of each phase.

1−3.制御装置1
制御装置1は、第1インバータ21及び第2インバータ22のスイッチング素子を介して、交流回転機10を制御する。制御装置1は、図2に示すように、回転検出部31、電源電圧検出部32、電流検出部33、電圧指令演算部34、及び電圧印加部35等の制御部を備えている。制御装置1の各機能は、制御装置1が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置1は、図3に示すように、処理回路として、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置90(コンピュータ)、演算処理装置90とデータのやり取りする記憶装置91、演算処理装置90に外部の信号を入力する入力回路92、及び演算処理装置90から外部に信号を出力する出力回路93等を備えている。
1-3. Control device 1
The control device 1 controls the AC rotating machine 10 via the switching elements of the first inverter 21 and the second inverter 22. As shown in FIG. 2, the control device 1 includes control units such as a rotation detection unit 31, a power supply voltage detection unit 32, a current detection unit 33, a voltage command calculation unit 34, and a voltage application unit 35. Each function of the control device 1 is realized by a processing circuit included in the control device 1. Specifically, as shown in FIG. 3, the control device 1 includes an arithmetic processing device 90 (computer) such as a CPU (Central Processing Unit) as a processing circuit, a storage device 91 for exchanging data with the arithmetic processing device 90, An input circuit 92 for inputting an external signal to the arithmetic processing unit 90, an output circuit 93 for outputting a signal from the arithmetic processing unit 90 to the outside, and the like are provided.

演算処理装置90として、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、IC(Integrated Circuit)、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置90として、同じ種類のもの又は異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置91として、演算処理装置90からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたRAM(Random Access Memory)、及び演算処理装置90からデータを読み出し可能に構成されたROM(Read Only Memory)等が備えられている。入力回路92は、角度センサ15、電圧センサ17、電流センサ13等の各種のセンサ及びスイッチが接続され、これらセンサ及びスイッチの出力信号を演算処理装置90に入力するA/D変換器等を備えている。出力回路93は、第1インバータ21及び第2インバータ22のスイッチング素子をオンオフ駆動するゲート駆動回路等の電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置90から制御信号を出力する駆動回路等を備えている。 The arithmetic processing device 90 includes an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an IC (Integrated Circuit), a DSP (Digital Signal Processor), an FPGA (Field Programmable Gate Array), various logic circuits, and various signal processing circuits. May be. Further, as the arithmetic processing device 90, a plurality of the same type or different types may be provided, and each process may be shared and executed. As the storage device 91, a RAM (Random Access Memory) configured to read and write data from the arithmetic processing device 90, a ROM (Read Only Memory) configured to read data from the arithmetic processing device 90, and the like. It is equipped. The input circuit 92 is connected to various sensors such as the angle sensor 15, the voltage sensor 17, the current sensor 13 and switches, and includes an A/D converter for inputting output signals of these sensors and switches to the arithmetic processing unit 90. ing. The output circuit 93 is connected to an electric load such as a gate drive circuit that turns on and off the switching elements of the first inverter 21 and the second inverter 22, and a drive circuit that outputs a control signal from the arithmetic processing unit 90 to the electric load. I have it.

そして、制御装置1が備える各制御部31〜35等の各機能は、演算処理装置90が、ROM等の記憶装置91に記憶されたソフトウェア(プログラム)を実行し、記憶装置91、入力回路92、及び出力回路93等の制御装置1の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各制御部31〜35等が用いる設定データは、ソフトウェア(プログラム)の一部として、ROM等の記憶装置91に記憶されている。以下、制御装置1の各機能について詳細に説明する。 Then, for each function of the control units 31 to 35 and the like included in the control device 1, the arithmetic processing device 90 executes software (program) stored in the storage device 91 such as a ROM, and the storage device 91 and the input circuit 92. , And other hardware of the control device 1 such as the output circuit 93. The setting data used by the control units 31 to 35 and the like are stored in the storage device 91 such as a ROM as a part of software (program). Hereinafter, each function of the control device 1 will be described in detail.

1−3−1.回転検出部31
回転検出部31は、ロータ14の電気角での回転角度(磁極位置)、及び回転速度を検出する。本実施の形態では、回転検出部31は、角度センサ15の出力信号に基づいて、電気角での回転角度(磁極位置)及び回転速度を検出する。なお、回転検出部31は、電流指令に高調波成分を重畳することによって得られる電流情報等に基づいて、角度センサを用いずに、回転角度(磁極位置)を推定するように構成されてもよい(いわゆる、センサレス方式)。
1-3-1. Rotation detector 31
The rotation detector 31 detects a rotation angle (magnetic pole position) of the rotor 14 in electrical angle and a rotation speed. In the present embodiment, the rotation detector 31 detects the rotation angle (magnetic pole position) in electrical angle and the rotation speed based on the output signal of the angle sensor 15. The rotation detection unit 31 may be configured to estimate the rotation angle (magnetic pole position) without using the angle sensor, based on the current information obtained by superimposing the harmonic component on the current command. Good (so-called sensorless method).

1−3−2.電源電圧検出部32
電源電圧検出部32は、直流電源16の電源電圧を検出する。本実施の形態では、電源電圧検出部32は、電圧センサ17の出力信号に基づいて、電源電圧を検出する。
1-3-2. Power supply voltage detector 32
The power supply voltage detector 32 detects the power supply voltage of the DC power supply 16. In the present embodiment, the power supply voltage detection unit 32 detects the power supply voltage based on the output signal of the voltage sensor 17.

1−3−3.電流検出部33
電流検出部33は、第1巻線及び第2巻線の各相に流れる電流を検出する。本実施の形態では、電流検出部33は、電流センサ13の出力信号に基づいて、第1インバータ21から第1巻線の各相U1、V1、W1に流れる電流iu1_det、iv1_det、iw1_detを検出すると共に、第2インバータ22から第2巻線の各相U2、V2、W2に流れる電流iu2_det、iv2_det、iw2_detを検出する。本実施の形態では、電流検出部33は、後述するタイミングで、各相の電流を検出する。
1-3-3. Current detector 33
The current detection unit 33 detects a current flowing in each phase of the first winding and the second winding. In the present embodiment, the current detection unit 33 detects the currents iu1_det, iv1_det, iw1_det flowing from the first inverter 21 to the respective phases U1, V1, W1 of the first winding based on the output signal of the current sensor 13. At the same time, the currents iu2_det, iv2_det and iw2_det flowing from the second inverter 22 to the respective phases U2, V2 and W2 of the second winding are detected. In the present embodiment, the current detector 33 detects the current of each phase at the timing described below.

1−3−4.電圧指令演算部34
電圧指令演算部34は、電流指令、各相の電流検出値、及び回転角度に基づいて、第1巻線及び第2巻線の各相に印加する電圧指令を演算する。本実施の形態では、電圧指令演算部34は、電流指令演算部341、電流変換部342、電流フィードバック制御部343、及び電圧指令変換部344を備えている。
1-3-4. Voltage command calculator 34
The voltage command calculator 34 calculates a voltage command to be applied to each phase of the first winding and the second winding based on the current command, the detected current value of each phase, and the rotation angle. In the present embodiment, the voltage command calculation unit 34 includes a current command calculation unit 341, a current conversion unit 342, a current feedback control unit 343, and a voltage command conversion unit 344.

本実施の形態では、電圧指令演算部34は、dq軸回転座標系で電流フィードバック制御を行うように構成されている。dq軸回転座標は、交流回転機10のロータ14の磁束方向に定めたd軸、及びd軸より電気角でπ/2進んだ方向に定めたq軸からなる回転座標とされている。本実施の形態では、ロータ14の磁束方向は、ロータ14に設けられた永久磁石のN極の向きとされている。第1巻線を基準にした磁極位置θ1は、第1巻線のU1相の巻線を基準としたd軸の進み角とされ、第2巻線を基準にした磁極位置θ2は、第2巻線のU2相の巻線を基準としたd軸の進み角とされている。 In the present embodiment, the voltage command calculation unit 34 is configured to perform current feedback control in the dq axis rotating coordinate system. The dq-axis rotational coordinates are rotational coordinates composed of a d-axis defined in the magnetic flux direction of the rotor 14 of the AC rotary machine 10 and a q-axis defined in a direction advanced by π/2 in electrical angle from the d-axis. In the present embodiment, the magnetic flux direction of the rotor 14 is the direction of the N pole of the permanent magnet provided in the rotor 14. The magnetic pole position θ1 with reference to the first winding is the advancing angle of the d-axis with reference to the U1 phase winding of the first winding, and the magnetic pole position θ2 with respect to the second winding is the second The advancing angle of the d-axis is based on the U2-phase winding of the winding.

<電流指令演算部341>
電流指令演算部341は、第1巻線に流す電流指令、及び第2巻線に流す電流指令を演算する。電流指令演算部341は、第1巻線のd軸電流指令Id1*及びq軸電流指令Iq1*を演算すると共に、第2巻線のd軸電流指令Id2*及びq軸電流指令Iq2*を演算する。
<Current command calculator 341>
The current command calculation unit 341 calculates a current command to flow in the first winding and a current command to flow in the second winding. The current command calculator 341 calculates a d-axis current command Id1* and a q-axis current command Iq1* for the first winding, and calculates a d-axis current command Id2* and a q-axis current command Iq2* for the second winding. To do.

電流指令演算部341は、合計のd軸電流指令Id*及びq軸電流指令Iq*を演算し、合計のdq軸電流指令Id*、Iq*を、第1巻線のdq軸電流指令Id1*、Iq1*及び第2巻線のdq軸電流指令Id2*、Iq2*に分配する。本実施の形態では、電流指令演算部341は、合計のdq軸電流指令Id*、Iq*の0.5倍値を、それぞれ、第1巻線のdq軸電流指令Id1*、Iq1*、及び第2巻線のdq軸電流指令Id2*、Iq2*に設定する。 The current command calculation unit 341 calculates the total d-axis current command Id* and the q-axis current command Iq*, and calculates the total dq-axis current commands Id* and Iq* as the dq-axis current command Id1* of the first winding. , Iq1* and dq-axis current commands Id2*, Iq2* for the second winding. In the present embodiment, the current command calculation unit 341 calculates the dq-axis current commands Id1*, Iq1*, and Iq1* for the first winding as 0.5 times the total dq-axis current commands Id*, Iq*, respectively. The dq axis current commands Id2* and Iq2* of the second winding are set.

電流指令演算部341は、目標トルク、電源電圧、及び回転速度等に基づいて、最大トルク電流制御、弱め磁束制御、及びId=0制御などの電流ベクトル制御方法に従って、合計のdq軸電流指令Id*、Iq*を演算する。目標トルクは、外部の装置から伝達されてもよいし、電流指令演算部341内で演算されてもよい。 The current command calculation unit 341, based on the target torque, the power supply voltage, the rotation speed, and the like, according to a current vector control method such as maximum torque current control, weakening magnetic flux control, and Id=0 control, the total dq-axis current command Id. Calculate * and Iq*. The target torque may be transmitted from an external device or may be calculated in the current command calculation unit 341.

<電流変換部342>
電流変換部342は、第1巻線の各相の電流検出値iu1_det、iv1_det、iw1_detを、第1巻線基準の磁極位置θ1に基づいて3相2相変換及び回転座標変換を行って、dq軸回転座標系で表した第1巻線のd軸電流検出値Id1及びq軸電流検出値Iq1に変換する。同様に、電流変換部342は、第2巻線の各相の電流検出値iu2_det、iv2_det、iw2_detを、第2巻線基準の磁極位置θ2に基づいて3相2相変換及び回転座標変換を行って、dq軸回転座標系で表した第2巻線のd軸電流検出値Id2及びq軸電流検出値Iq2に変換する。
<Current converter 342>
The current converter 342 performs three-phase two-phase conversion and rotational coordinate conversion on the detected current values iu1_det, iv1_det, and iw1_det of each phase of the first winding based on the magnetic pole position θ1 of the first winding reference, and dq. It is converted into the d-axis current detection value Id1 and the q-axis current detection value Iq1 of the first winding represented by the axis rotation coordinate system. Similarly, the current converter 342 performs three-phase two-phase conversion and rotational coordinate conversion on the detected current values iu2_det, iv2_det, iw2_det of each phase of the second winding based on the magnetic pole position θ2 of the second winding reference. Then, it is converted into the d-axis current detection value Id2 and the q-axis current detection value Iq2 of the second winding represented by the dq-axis rotation coordinate system.

<電流フィードバック制御部343>
電流フィードバック制御部343は、第1巻線のdq軸電流検出値Id1、Iq1が、第1巻線のdq軸電流指令Id1*、Iq1*に近づくように、PI制御等により、第1巻線のd軸電圧指令Vd1及びq軸電圧指令Vq1を変化させるフィードバック制御を行う。同様に、電流フィードバック制御部343は、第2巻線のdq軸電流Id2、Iq2が、第2巻線のdq軸電流指令Id2*、Iq2*に近づくように、PI制御等により、第2巻線のd軸電圧指令Vd2及びq軸電圧指令Vq2を変化させるフィードバック制御を行う。
<Current feedback control unit 343>
The current feedback control unit 343 performs the PI control or the like so that the dq-axis current detection values Id1 and Iq1 of the first winding are close to the dq-axis current commands Id1* and Iq1* of the first winding. Feedback control for changing the d-axis voltage command Vd1 and the q-axis voltage command Vq1 is performed. Similarly, the current feedback control unit 343 performs the second winding by PI control so that the dq-axis currents Id2 and Iq2 of the second winding approach the dq-axis current commands Id2* and Iq2* of the second winding. Feedback control is performed to change the d-axis voltage command Vd2 and the q-axis voltage command Vq2 of the line.

<電圧指令変換部344>
電圧指令変換部344は、第1巻線のdq軸電圧指令Vd1、Vq1を、第1巻線基準の磁極位置θ1に基づいて、固定座標変換及び2相3相変換を行って、第1巻線の各相の電圧指令vu1、vv1、vw1に変換する。同様に、電圧指令変換部344は、第2巻線のdq軸電圧指令Vd2、Vq2を、第2巻線基準の磁極位置θ2に基づいて、固定座標変換及び2相3相変換を行って、第2巻線の各相の電圧指令vu2、vv2、vw2に変換する。
<Voltage command conversion unit 344>
The voltage command conversion unit 344 performs fixed coordinate conversion and two-phase three-phase conversion on the dq-axis voltage commands Vd1 and Vq1 of the first winding based on the magnetic pole position θ1 based on the first winding, and then the first winding. It is converted into voltage commands vu1, vv1, vw1 for each phase of the line. Similarly, the voltage command conversion unit 344 performs fixed coordinate conversion and two-phase three-phase conversion on the dq-axis voltage commands Vd2 and Vq2 of the second winding based on the magnetic pole position θ2 of the second winding reference, The voltage command of each phase of the second winding is converted into vu2, vv2, vw2.

1−3−5.電圧印加部35
電圧印加部35は、第1巻線の各相の電圧指令vu1、vv1、vw1及び第2巻線の各相の電圧指令vu2、vv2、vw2と搬送波信号とを比較することにより、第1巻線及び第2巻線の各相に電圧を印加する。
1-3-5. Voltage applying unit 35
The voltage application unit 35 compares the voltage commands vu1, vv1, vw1 of the respective phases of the first winding and the voltage commands vu2, vv2, vw2 of the respective phases of the second winding with the carrier wave signal, and A voltage is applied to each phase of the wire and the second winding.

図5に示すように、本実施の形態では、搬送波信号は、電源電圧の振幅を有する三角波とされており、電圧指令が三角波を上回った場合は、駆動信号をオンし、電圧指令が三角波を下回った場合は、駆動信号をオフする。正極側のスイッチング素子23には、駆動信号がそのまま伝達され、負極側のスイッチング素子24には、駆動信号を反転させた駆動信号が伝達される。各駆動信号は、ゲート駆動回路を介して、第1及び第2インバータ21、22の各スイッチング素子のゲート端子に入力され、各スイッチング素子をオン又はオフさせる。 As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the carrier wave signal is a triangular wave having the amplitude of the power supply voltage. When the voltage command exceeds the triangular wave, the drive signal is turned on and the voltage command is the triangular wave. If it is below the threshold, the drive signal is turned off. The drive signal is transmitted as it is to the switching element 23 on the positive side, and the drive signal obtained by inverting the drive signal is transmitted to the switching element 24 on the negative side. Each drive signal is input to the gate terminal of each switching element of the first and second inverters 21 and 22 via the gate drive circuit to turn on or off each switching element.

1−3−6.電流検出タイミング
本実施の形態では、電流検出部33は、3相の第1巻線から1相ずつ選択した第1巻線の1相と、3相の第2巻線から1相ずつ選択した第2巻線の1相と、をセットにした3セットを、第1巻線と第2巻線との位相差に基づいて設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出し、他のセットの電流検出タイミングとは異ならせる。
1-3-6. Current detection timing In the present embodiment, the current detection unit 33 selects one phase of the first winding selected from the three phases of the first winding and one phase selected from the three phases of the second winding. Three sets of one phase of the second winding are set based on the phase difference between the first winding and the second winding, and the currents of the windings for the two phases of each set are substantially set. The current detection timings of the other sets, which are different from the current detection timings of the other sets.

以下で、電流検出部33において、同一タイミングで検出する相の組み合わせについて原理を説明する。 The principle of the combination of phases detected at the same timing in the current detector 33 will be described below.

<6相の電流を同一タイミングで検出する理想的な場合>
まず、6相の電流を全て同一タイミングで検出する理想的な場合について説明する。第1巻線の各相を流れる電流iu1、iv1、iw1、及び第2巻線の各相を流れる電流iu2、iv2、iw2は、式(4)で与えられる。ここで、βは、図6に示すように、dq軸の電流ベクトルIのq軸からの位相を表し、Irmsは電流実効値を表す。また、第2巻線の各相の電流iu2、iv2、iw2を、第2巻線基準の磁極位置θ2の代わりに、第1巻線基準の磁極位置θ1を用いて表している。第2巻線基準の磁極位置θ2は、第1巻線基準の磁極位置θ1に対して、位相が電気角で30deg(π/6)遅れる(θ2=θ1−π/6)。

Figure 2020096451
<Ideal case where 6-phase currents are detected at the same timing>
First, an ideal case in which all six-phase currents are detected at the same timing will be described. The currents iu1, iv1, iw1 flowing in the respective phases of the first winding and the currents iu2, iv2, iw2 flowing in the respective phases of the second winding are given by the equation (4). Here, β represents the phase of the dq-axis current vector I from the q-axis, and Irms represents the effective current value, as shown in FIG. Further, the currents iu2, iv2, and iw2 of the respective phases of the second winding are represented by using the magnetic pole position θ1 of the first winding reference instead of the magnetic pole position θ2 of the second winding reference. The magnetic pole position θ2 based on the second winding is delayed in phase by 30 deg (π/6) in electrical angle from the magnetic pole position θ1 based on the first winding (θ2=θ1−π/6).
Figure 2020096451

式(4)の第1巻線の各相の電流及び第2巻線の各相の電流を、それぞれ、3相2相変換及び回転座標変換することにより、dq軸回転座標系で表した第1巻線のd軸電流Id1及びq軸電流Iq1、及び第2巻線のd軸電流Id2及びq軸電流Iq2は、式(5)のように与えられる。

Figure 2020096451
The current of each phase of the first winding and the current of each phase of the second winding in the equation (4) are respectively expressed by a dq axis rotation coordinate system by three-phase two-phase conversion and rotation coordinate conversion. The d-axis current Id1 and the q-axis current Iq1 of one winding, and the d-axis current Id2 and the q-axis current Iq2 of the second winding are given as in Expression (5).
Figure 2020096451

このとき交流回転機10の出力トルクTは、式(6)となる。ここで、Ldはd軸自己インダクタンスを表し、Lqはq軸自己インダクタンスを表し、φは磁束を表す。なお、ここでは相互インダクタンスの無い式としているが、相互インダクタンスがある場合にも同様の効果が得られる。

Figure 2020096451
At this time, the output torque T of the AC rotating machine 10 is given by the equation (6). Here, Ld represents the d-axis self-inductance, Lq represents the q-axis self-inductance, and φ represents the magnetic flux. It should be noted that here, the equation without mutual inductance is used, but the same effect can be obtained even when there is mutual inductance.
Figure 2020096451

第1巻線及び第2巻線のdq軸電流は、和よりも差が小さい状態で制御されており、式(7)をみたす。このとき、交流回転機10の出力トルクTは、式(8)のように近似でき、第1巻線及び第2巻線のdq軸電流の和に比例したものになる。

Figure 2020096451
Figure 2020096451
The dq-axis currents of the first winding and the second winding are controlled in a state where the difference is smaller than the sum, and Expression (7) is satisfied. At this time, the output torque T of the AC rotating machine 10 can be approximated by the equation (8) and becomes proportional to the sum of the dq axis currents of the first winding and the second winding.
Figure 2020096451
Figure 2020096451

<各相の電流検出タイミングを同一にできない場合>
式(4)から式(8)が成り立つには、6相の電流を同一タイミングで検出する必要がある。しかし、廉価なマイコンでは、同時にA/D変換できるチャンネル数が少なく、全てを同一タイミングで検出できない。
<When the current detection timing for each phase cannot be the same>
In order to satisfy the expressions (4) to (8), it is necessary to detect the currents of the six phases at the same timing. However, a low-priced microcomputer cannot detect all channels at the same timing because the number of channels that can be A/D converted at the same time is small.

6相の電流を同一タイミングで検出できない場合は、式(8)において、第1巻線及び第2巻線のq軸電流の和(Iq1+Iq2)、及びd軸電流の和(Id1+Id2)に誤差が生じ、出力トルクの誤差が生じるおそれがある。よって、各相の電流を同一タイミングで検出できない場合でも、各相の電流検出タイミングを調整することによって、q軸電流の和(Iq1+Iq2)及びd軸電流の和(Id1+Id2)の誤差を低減することが考えられる。 When the six-phase currents cannot be detected at the same timing, in the formula (8), there is an error in the sum (Iq1+Iq2) of the q-axis currents of the first winding and the second winding and the sum (Id1+Id2) of the d-axis currents. This may cause an error in the output torque. Therefore, even if the current of each phase cannot be detected at the same timing, the error of the sum of the q-axis currents (Iq1+Iq2) and the sum of the d-axis currents (Id1+Id2) can be reduced by adjusting the current detection timing of each phase. Can be considered.

<dq軸電流の和の誤差低減の条件導出>
以下で、dq軸電流の和の誤差を低減するための条件を導出する。図7は、搬送波信号の基準タイミング(本例では、山の頂点)を基準にした、各相の電流iu1〜iw2の検出タイミングtu1〜tw2の定義を示している。基準タイミング(山の頂点)を基準にした、第1巻線のU1相の電流iu1の検出タイミングをtu1とし、第1巻線のV1相の電流iv1の検出タイミングをtv1とし、第1巻線のW1相の電流iw1の検出タイミングをtw1とし、第2巻線のU2相の電流iu2の検出タイミングをtu2とし、第2巻線のV2相の電流iv2の検出タイミングをtv2とし、第2巻線のW2相の電流iw2の検出タイミングをtw2としている。
<Derivation of conditions for reducing error in sum of dq-axis currents>
Below, the conditions for reducing the error of the sum of the dq-axis currents will be derived. FIG. 7 shows the definitions of the detection timings tu1 to tw2 of the currents iu1 to iw2 of the respective phases based on the reference timing of the carrier signal (in this example, the peak of the mountain). The detection timing of the U1 phase current iu1 of the first winding is tu1 and the detection timing of the V1 phase current iv1 of the first winding is tv1 with reference to the reference timing (peak of the mountain), and the first winding Of the W1 phase current iw1 is tw1, the detection timing of the U2 phase current iu2 of the second winding is tu2, and the detection timing of the V2 phase current iv2 of the second winding is tv2. The detection timing of the current iw2 of the W2 phase of the line is tw2.

ところで、図5に示したように、各スイッチング素子のオンオフ駆動信号は、搬送波信号の山の頂点又は谷の頂点に対して、ほぼ左右対称になる。そのため、搬送波信号の山の頂点又は谷の頂点付近で電流を検出することで、オン期間の電流の平均値又はオフ期間の電流の平均値を検出することができ、電流リプルの影響を受け難く、電流の検出精度を向上させることができる。本実施の形態では、搬送波信号の基準タイミングは、搬送波信号の山の頂点及び谷の頂点の一方又は双方(本例では、山の頂点)に設定されている。なお、搬送波信号の山の頂点及び谷の頂点以外のタイミングを、基準タイミングに設定してもよい。また、搬送波信号は、のこぎり波等、三角波以外の他の形状であってもよく、この場合でも同様の効果が得られる。 By the way, as shown in FIG. 5, the on/off drive signals of the respective switching elements are substantially bilaterally symmetrical with respect to the peaks or troughs of the carrier signal. Therefore, by detecting the current near the peak or trough of the carrier signal, it is possible to detect the average value of the current during the ON period or the average value of the current during the OFF period, and it is difficult to be affected by the current ripple. The current detection accuracy can be improved. In the present embodiment, the reference timing of the carrier signal is set to one or both of the peaks of the carrier signal and the peaks of the valleys (in this example, the peaks of the peaks). The timing other than the peaks and troughs of the carrier signal may be set as the reference timing. The carrier wave signal may have a shape other than a triangular wave, such as a sawtooth wave, and the same effect can be obtained in this case.

各検出タイミングtu1〜tw2で検出した検出電流は式(9)で与えられる。なお、θ1は、基準タイミングにおける第1巻線基準の磁極位置を表し、ωは、電気角での回転速度を表す。

Figure 2020096451
The detection current detected at each detection timing tu1 to tw2 is given by the equation (9). Note that θ1 represents the magnetic pole position of the first winding reference at the reference timing, and ω represents the rotation speed in electrical angle.
Figure 2020096451

基準タイミングで同時に6相の電流を検出した場合に得られる第1巻線及び第2巻線のdq軸電流を、それぞれ、Id1_ideal、Iq1_ideal、Id2_ideal、Iq2_idealとする。また、各相の検出タイミングtu1〜tw2で各相の電流を検出した場合に、式(9)から得られる第1巻線及び第2巻線のdq軸電流を、それぞれ、Id1_det、Iq1_det、Id2_det、Iq2_detとする。そうすると、式(10)〜式(13)が成り立つ。

Figure 2020096451
Figure 2020096451
Figure 2020096451
Figure 2020096451
The dq-axis currents of the first winding and the second winding obtained when 6-phase currents are simultaneously detected at the reference timing are Id1_ideal, Iq1_ideal, Id2_ideal, and Iq2_ideal, respectively. Further, when the current of each phase is detected at the detection timing tu1 to tw2 of each phase, the dq-axis currents of the first winding and the second winding obtained from the equation (9) are respectively Id1_det, Iq1_det, and Id2_det. , Iq2_det. Then, the expressions (10) to (13) are established.
Figure 2020096451
Figure 2020096451
Figure 2020096451
Figure 2020096451

式(10)〜式(13)において、第2項以降の誤差成分は、cosβ又はsinβに比例する直流のオフセット成分と、cos(2θ1+β)又はsin(2θ1+β)に比例する磁極位置θ1の2次の交流成分とからなる。 In the equations (10) to (13), the error components after the second term are the DC offset component proportional to cosβ or sinβ, and the magnetic pole position proportional to cos(2θ1+β) or sin(2θ1+β). It is composed of the secondary AC component of θ1.

式(10)のId1_detと式(11)のId2_detとを合計したd軸電流の和Id_sumと、式(12)のIq1_detと式(13)のIq1_detとを合計したq軸電流の和Iq_sumは、式(14)で与えられる。また、式(10)のId1_detから式(11)のId2_detを減算したd軸電流の差Id_diffと、式(12)のIq1_detから式(13)のIq2_detを減算したq軸電流の差Iq_diffは、式(15)で与えられる。

Figure 2020096451
Figure 2020096451
A sum Id_sum of d-axis currents obtained by summing Id1_det of formula (10) and Id2_det of formula (11) and a sum Iq_sum of q-axis currents obtained by summing Iq1_det of formula (12) and Iq1_det of formula (13) are It is given by equation (14). Further, a difference Id_diff of the d-axis current obtained by subtracting Id2_det of the formula (11) from Id1_det of the formula (10) and a difference Iq_diff of the q-axis current obtained by subtracting Iq2_det of the formula (13) from Iq1_det of the formula (12) are It is given by equation (15).
Figure 2020096451
Figure 2020096451

式(14)のd軸電流の和Id_sum及びq軸電流の和Iq_sumにおいて、第2項以降の誤差成分をゼロとするためには、式(16)が成り立てばよい。

Figure 2020096451
In the sum Id_sum of the d-axis currents and the sum Iq_sum of the q-axis currents in the equation (14), the equation (16) may be established in order to make the error components after the second term zero.
Figure 2020096451

また、式(10)〜式(13)のdq軸電流において、第2項のcosβ又はsinβに比例する直流のオフセット誤差成分は、dq軸電流の定常的な誤差成分となるため、ゼロであることが望ましい。よって、式(10)〜式(13)の第2項をゼロにするためには、式(17)が成り立てばよい。なお、式(17)が成り立てば、式(15)のd軸電流の差Id_diff及びq軸電流の差Iq_diffにおいて、第2項のcosβ又はsinβに比例する直流のオフセット誤差成分も、ゼロにできる。dq軸電流の差が、特許文献3のような制御に用いられる場合に、制御精度を高めることができる。

Figure 2020096451
Further, in the dq-axis currents of the equations (10) to (13), the DC offset error component proportional to cosβ or sinβ of the second term is zero because it is a stationary error component of the dq-axis current. Is desirable. Therefore, in order to make the second term of the formulas (10) to (13) zero, the formula (17) should be established. In addition, if the equation (17) is established, in the d-axis current difference Id_diff and the q-axis current difference Iq_diff in the equation (15), a DC offset error component proportional to cosβ or sinβ in the second term can be zero. .. When the difference between the dq-axis currents is used for the control as in Patent Document 3, the control accuracy can be increased.
Figure 2020096451

<組み合わせパターン>
式(16)及び式(17)をみたすtu1〜tw2の関係式は式(18)で与えられる。

Figure 2020096451
<Combination pattern>
A relational expression of tu1 to tw2 that satisfies Expressions (16) and (17) is given by Expression (18).
Figure 2020096451

すなわち、電流検出部33は、第1巻線のU1相の電流検出タイミングtu1と、第2巻線のW2相の電流検出タイミングtw2とをセットにし、第1巻線のV1相の電流検出タイミングtv1と、第2巻線のU2相の電流検出タイミングtu2とをセットにし、第1巻線のW1相の電流検出タイミングtw1と、第2巻線のV2相の電流検出タイミングtv2とをセットにした3セットを設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出し、他のセットの電流検出タイミングとは異ならせる。 That is, the current detection unit 33 sets the U1 phase current detection timing tu1 of the first winding and the W2 phase current detection timing tw2 of the second winding as a set, and the V1 phase current detection timing of the first winding is set. tv1 and the U2 phase current detection timing tu2 of the second winding are set, and the W1 phase current detection timing tw1 of the first winding and the V2 phase current detection timing tv2 of the second winding are set. The three sets described above are set, the currents of the windings for the two phases of each set are detected at substantially the same timing, and the currents of the other sets are made different from each other.

同じセットにされた第1巻線のU1相と第2巻線のW2相とは、図4に示すように、電気角で90deg位相が異なっており、同じセットにされた第1巻線のV1相と第2巻線のU2相とは、電気角で90deg位相が異なっており、同じセットにされた第1巻線のW1相と第2巻線のV2相とは、電気角で90deg位相が異なっている。すなわち、互いに電気角で90deg位相の異なる第1巻線の1相と第2巻線の1相とがセットになっている。 As shown in FIG. 4, the U1 phase of the first winding and the W2 phase of the second winding, which are in the same set, are different in 90 deg phase in terms of electrical angle. The V1 phase and the U2 phase of the second winding differ in electrical angle by 90 deg, and the W1 phase of the first winding and the V2 phase of the second winding, which are in the same set, have an electrical angle of 90 deg. The phases are different. That is, one phase of the first winding and one phase of the second winding, which are different in electrical angle from each other by 90 deg, are set.

また、式(17)及び式(18)から、第1巻線の各相の基準タイミングに対する電流検出タイミングtu1、tv1、tw1の合計がゼロになり、第2巻線の各相の基準タイミングに対する電流検出タイミングtu2、tv2、tw2の合計がゼロになるように、各セットの基準タイミングに対する電流検出タイミングを設定すればよい。 Further, from the equations (17) and (18), the sum of the current detection timings tu1, tv1, and tw1 with respect to the reference timing of each phase of the first winding becomes zero, which corresponds to the reference timing of each phase of the second winding. The current detection timing with respect to the reference timing of each set may be set so that the total of the current detection timings tu2, tv2, and tw2 becomes zero.

また、各セットの基準タイミングに対する電流検出タイミングのずれ量を最小にするためには、いずれか1つのセットの電流検出タイミングを、ゼロの基準タイミングにすればよい。他の2つのセットの電流検出タイミングは、ゼロの基準タイミングに対して前後対称になる。基準タイミングが搬送波信号の山の頂点又は谷の頂点に設定されている場合は、電流リプルによる電流検出精度の悪化を最小限に抑制することができる。 Further, in order to minimize the deviation amount of the current detection timing from the reference timing of each set, the current detection timing of any one set may be set to the zero reference timing. The other two sets of current detection timings are symmetrical with respect to the zero reference timing. When the reference timing is set at the peak of the carrier signal or the peak of the valley, deterioration of the current detection accuracy due to current ripple can be minimized.

以上の条件を満たす電流検出タイミングの設定パターンは、図8の(1)〜(6)の6パターンになる。電流検出部33は、図8の(1)〜(6)のいずれか1つのパターンの電流検出タイミングで、各相の電流を検出する。ここで、図8中の0は、電流検出タイミングが基準タイミングに設定されていることを示し、−δは、電流検出タイミングが基準タイミングよりもδだけ前に設定されていることを示し、δは、電流検出タイミングが基準タイミングよりもδだけ後に設定されていることを示す。 The current detection timing setting patterns that satisfy the above conditions are the six patterns (1) to (6) in FIG. The current detection unit 33 detects the current of each phase at the current detection timing of any one of the patterns (1) to (6) in FIG. Here, 0 in FIG. 8 indicates that the current detection timing is set to the reference timing, −δ indicates that the current detection timing is set to δ before the reference timing, and δ Indicates that the current detection timing is set after the reference timing by δ.

以上のような電流検出タイミングに設定することにより、巻線の相数に比べて、A/D変換器のチャンネル数が少なく、同一タイミングで検出できる相数が少ない場合に、相間の電流検出タイミングのずれによって生じる、dq軸電流の和の誤差を減少させ、出力トルクの誤差を減少させることができる。また、dq軸電流のオフセット誤差を減少させ、dq軸電流の差のオフセット誤差を減少させることができ、検出電流を用いた各種の制御精度を向上させることができる。 By setting the current detection timing as described above, when the number of channels of the A/D converter is smaller than the number of phases of the winding and the number of phases that can be detected at the same timing is small, the current detection timing between phases is small. It is possible to reduce the error of the sum of the dq-axis currents caused by the deviation of the output current and the error of the output torque. Further, the offset error of the dq-axis current can be reduced, the offset error of the difference of the dq-axis current can be reduced, and various control accuracy using the detected current can be improved.

<実質的に同一タイミングの許容範囲>
なお、各セット2相分の巻線の電流検出タイミングが厳密に同一タイミングでは無い場合について、以下で説明する。式(19)に示すように、各セットについて、2相分の巻線間で、電流検出タイミングがηずれている場合を考える。式(8)のリラクタンストルク成分があっても同様の考え方を適用できるが、説明を簡単にするため出力トルクTは式(20)のように与えられるものとする。

Figure 2020096451
Figure 2020096451
<Allowable range of substantially the same timing>
The case where the current detection timings of the windings for the two phases of each set are not exactly the same will be described below. As shown in Expression (19), consider a case where the current detection timings are deviated by η between the windings for two phases for each set. The same idea can be applied even if there is a reluctance torque component in the equation (8), but the output torque T is given as in the equation (20) in order to simplify the explanation.
Figure 2020096451
Figure 2020096451

このとき、式(14)より、dq軸電流の和Id_sum、Iq_sumは、式(21)のようにオフセット成分を含む式で与えられる。

Figure 2020096451
At this time, from the equation (14), the sums Id_sum and Iq_sum of the dq-axis currents are given by the equations including the offset components as in the equation (21).
Figure 2020096451

例えば、交流回転機10が車輪の駆動力源となる場合は、交流回転機10及び制御装置1は、車両用交流回転機装置50を構成する。交流回転機10のロータ14の回転軸は、動力伝達機構51を介して車輪52に連結される。例えば、図24に示すように、交流回転機10の回転軸は、プーリ及びベルト機構53を介して、内燃機関54のクランク軸に連結され、内燃機関54及び変速装置55を介して車輪52に連結される。或いは、交流回転機10は、電気自動車の車輪の駆動力源として用いられてもよい。この場合は、交流回転機10の回転軸は、変速装置を介して車輪に連結される。これらの場合は、電流指令演算部341は、車両を駆動するために要求されている車両要求トルク、又は要求発電電力等に基づいて、目標トルクを算出し、目標トルクに基づいて電流指令を算出する。 For example, when the AC rotating machine 10 serves as a driving force source for the wheels, the AC rotating machine 10 and the control device 1 configure a vehicle AC rotating machine device 50. The rotating shaft of the rotor 14 of the AC rotating machine 10 is connected to the wheels 52 via the power transmission mechanism 51. For example, as shown in FIG. 24, the rotating shaft of the AC rotating machine 10 is connected to the crank shaft of the internal combustion engine 54 via the pulley and belt mechanism 53, and is connected to the wheels 52 via the internal combustion engine 54 and the transmission 55. Be connected. Alternatively, the AC rotating machine 10 may be used as a driving force source for wheels of an electric vehicle. In this case, the rotating shaft of the AC rotating machine 10 is connected to the wheels via the transmission. In these cases, the current command calculation unit 341 calculates the target torque based on the vehicle required torque required to drive the vehicle, the required generated power, or the like, and the current instruction based on the target torque. To do.

そのため、交流回転機10の出力トルクの誤差は、定められた許容値Tth1以下である必要がある。つまり、式(20)及び式(21)より、ηは式(22)をみたせばよい。Tmaxは、誤差がない場合の交流回転機10の出力トルクである。

Figure 2020096451
Therefore, the error in the output torque of the AC rotating machine 10 needs to be less than or equal to the predetermined allowable value Tth1. That is, from the formulas (20) and (21), η may satisfy the formula (22). Tmax is the output torque of the AC rotary machine 10 when there is no error.
Figure 2020096451

例えば、許容トルク精度が1%以下であり、極対数が5であり、回転速度が10000rpmである場合には、同じセットの2相間の電流検出タイミングのずれηは、1.9μs以下であればよい。一方、異なるセット間の電流検出タイミングの間隔δは、搬送波信号の周期よりも十分に短い必要があるため、数μs程度である。つまり、同じセットの2相間の電流検出タイミングのずれηを、異なるセット間の電流検出タイミングの間隔δに対して一桁小さいレベル、例えば1/10以下に設定すれば、出力トルクの精度要求を満足できる。 For example, when the allowable torque accuracy is 1% or less, the number of pole pairs is 5, and the rotation speed is 10000 rpm, the deviation η of the current detection timing between the two phases of the same set is 1.9 μs or less. Good. On the other hand, the interval δ of the current detection timing between different sets needs to be sufficiently shorter than the cycle of the carrier signal, and is therefore about several μs. That is, if the deviation η of the current detection timing between the two phases of the same set is set to a level that is an order of magnitude smaller than the interval δ of the current detection timing between different sets, for example, 1/10 or less, the accuracy requirement of the output torque can be improved. I am satisfied.

式(19)では、全てのセットについて、2相間の電流検出タイミングがηずれている場合を説明したが、一部のセットだけ、2相間の電流検出タイミングがηずれている場合について説明する。式(23)に示すように、W2相とU1相のセットについて、W2相とU1相の巻線間で、電流検出タイミングがηずれている場合を考える。

Figure 2020096451
In Expression (19), the case where the current detection timing between the two phases is deviated by η for all the sets has been described, but a case where the current detection timing between the two phases is deviated by η for only some sets will be described. As shown in Expression (23), consider a case where the current detection timing is deviated by η between the windings of the W2 phase and the U1 phase for the set of the W2 phase and the U1 phase.
Figure 2020096451

このとき、式(14)より、dq軸電流の和Id_sum、Iq_sumは、式(24)のようにオフセット成分と電気角2次成分を含む式で与えられる。

Figure 2020096451
At this time, from the equation (14), the sums Id_sum and Iq_sum of the dq-axis currents are given by equations including the offset component and the quadratic electrical angle component as in the equation (24).
Figure 2020096451

交流回転機10が、車輪62の操舵装置63の駆動力源となる場合は、交流回転機10及び制御装置1は、電動パワーステアリング装置60を構成する。交流回転機10のロータ14の回転軸は、駆動力伝達機構61を介して車輪62の操舵装置63に連結される。例えば、図25に示すように、電動パワーステアリング装置60は、運転者が左右に回転するハンドル64と、ハンドル64に連結されて、ハンドル64による操舵トルクを車輪62の操舵装置63に伝達するシャフト65と、シャフト65に取り付けられ、ハンドル64による操舵トルクTsを検出するトルクセンサ66と、交流回転機10の回転軸をシャフト65に連結するウォームギヤ機構等の駆動力伝達機構61と、を備えている。トルクセンサ66の出力信号は、制御装置1(入力回路92)に入力され、制御装置1は、トルクセンサ66の出力信号に基づいて、運転者の操舵トルクTsを検出する。そして、電流指令演算部341は、操舵トルクTsに基づいて、操舵トルクTsを補助するための電流指令を算出する。例えば、電流指令演算部341は、操舵トルクTsに、係数Ktを乗算して、q軸電流指令Iq_tgtを算出する(Iq_tgt=Kt×Ts)。なお、公知の各種の制御方法が用いられてもよい。 When the AC rotating machine 10 serves as a driving force source for the steering device 63 for the wheels 62, the AC rotating machine 10 and the control device 1 configure an electric power steering device 60. The rotating shaft of the rotor 14 of the AC rotating machine 10 is connected to the steering device 63 of the wheel 62 via the driving force transmission mechanism 61. For example, as shown in FIG. 25, the electric power steering device 60 includes a steering wheel 64 that allows the driver to rotate left and right, and a shaft that is connected to the steering wheel 64 and transmits steering torque by the steering wheel 64 to the steering device 63 of the wheel 62. 65, a torque sensor 66 attached to the shaft 65 for detecting the steering torque Ts by the handle 64, and a driving force transmission mechanism 61 such as a worm gear mechanism connecting the rotating shaft of the AC rotating machine 10 to the shaft 65. There is. The output signal of the torque sensor 66 is input to the control device 1 (input circuit 92), and the control device 1 detects the steering torque Ts of the driver based on the output signal of the torque sensor 66. Then, the current command calculation unit 341 calculates a current command for assisting the steering torque Ts based on the steering torque Ts. For example, the current command calculator 341 multiplies the steering torque Ts by the coefficient Kt to calculate the q-axis current command Iq_tgt (Iq_tgt=Kt×Ts). Various known control methods may be used.

交流回転機10の出力軸は、駆動力伝達機構61及びシャフト65を介してハンドル64に接続されているため、交流回転機10の出力トルクのトルクリプルは、定められた許容値Tth2以下である必要がある。つまり、式(20)及び式(24)より、ηは式(25)をみたせばよい。Tmaxは、誤差がない場合の交流回転機10の出力トルクである。

Figure 2020096451
Since the output shaft of the AC rotating machine 10 is connected to the handle 64 via the driving force transmission mechanism 61 and the shaft 65, the torque ripple of the output torque of the AC rotating machine 10 needs to be equal to or less than the predetermined allowable value Tth2. There is. That is, from the formulas (20) and (24), η may satisfy the formula (25). Tmax is the output torque of the AC rotary machine 10 when there is no error.
Figure 2020096451

例えば、許容トルクリプルが1%以下であり、極対数が5であり、回転速度が10000rpmである場合には、同じセットの2相間の電流検出タイミングのずれηは、5.7μs以下であればよい。一方、異なるセット間の電流検出タイミングの間隔δは、搬送波信号の周期よりも十分に短い必要があるため、数μs程度である。つまり、同じセットの2相間の電流検出タイミングのずれηを、異なるセット間の電流検出タイミングの間隔δに対して一桁小さいレベル、例えば1/10以下に設定すれば、出力トルクの精度要求を満足できる。 For example, when the allowable torque ripple is 1% or less, the number of pole pairs is 5, and the rotation speed is 10000 rpm, the deviation η of the current detection timing between the two phases of the same set may be 5.7 μs or less. .. On the other hand, the interval δ of the current detection timing between different sets needs to be sufficiently shorter than the cycle of the carrier signal, and is therefore about several μs. That is, if the deviation η of the current detection timing between the two phases of the same set is set to a level that is an order of magnitude smaller than the interval δ of the current detection timing between different sets, for example, 1/10 or less, the accuracy requirement of the output torque can be improved. I am satisfied.

上記の2つの例を用いて説明したように、実質的に同一タイミングは、時間ずれがゼロの場合に限定するものでは無く、許容される出力トルクの精度、又は許容されるトルクリプルに対して、問題の無い程度の時間ずれも含む。これらの例を勘案して、実質的に同一タイミングとは、少なくとも、同じセットの2相間の電流検出タイミングのずれηが、異なるセット間の電流検出タイミングの間隔δの1/10以下であればよい。 As described using the above two examples, the substantially same timing is not limited to the case where the time lag is zero, and the accuracy of the allowable output torque or the allowable torque ripple is Including a time lag that does not cause any problems. Taking these examples into consideration, “substantially the same timing” means that at least the deviation η of current detection timing between two phases of the same set is 1/10 or less of the interval δ of current detection timing between different sets. Good.

理想的には、実質的に同一タイミングとは、A/D変換器の最大チャンネル数の範囲内のチャンネル数を、トリガ信号により一斉にA/D変換するタイミングであればよい。 Ideally, the substantially same timing may be the timing at which the number of channels within the maximum number of channels of the A/D converter is simultaneously A/D converted by the trigger signal.

<第1巻線と第2巻線との位相差が90degの場合>
本実施の形態では、第1巻線と第2巻線との位相差が電気角で30degである場合を説明した。しかし、図9に示すように、第1巻線と第2巻線との位相差が電気角で90degの場合は、同様の式導出により、式(26)のような電流検出タイミングに設定することにより、dq軸電流の和の誤差を減少させ、出力トルクの誤差を減少させることができると共に、dq軸電流のオフセット誤差を減少させ、dq軸電流の差のオフセット誤差を減少させることができる。

Figure 2020096451
<When the phase difference between the first winding and the second winding is 90 deg>
In the present embodiment, the case where the phase difference between the first winding and the second winding is 30 deg in electrical angle has been described. However, as shown in FIG. 9, when the phase difference between the first winding and the second winding is 90 deg in terms of electrical angle, the current detection timing as in equation (26) is set by deriving a similar equation. Thus, the error of the sum of the dq-axis currents can be reduced, the error of the output torque can be reduced, the offset error of the dq-axis currents can be reduced, and the offset error of the difference of the dq-axis currents can be reduced. ..
Figure 2020096451

すなわち、電流検出部33は、第1巻線のU1相の電流検出タイミングtu1と、第2巻線のU2相の電流検出タイミングtu2とをセットにし、第1巻線のV1相の電流検出タイミングtv1と、第2巻線のV2相の電流検出タイミングtv2とをセットにし、第1巻線のW1相の電流検出タイミングtw1と、第2巻線のW2相の電流検出タイミングtw2とをセットにした3セットを設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出し、他のセットの電流検出タイミングとは異ならせる。 That is, the current detection unit 33 sets the U1 phase current detection timing tu1 of the first winding and the U2 phase current detection timing tu2 of the second winding as a set, and the V1 phase current detection timing of the first winding is set. tv1 and the V2 phase current detection timing tv2 of the second winding are set, and the W1 phase current detection timing tw1 of the first winding and the W2 phase current detection timing tw2 of the second winding are set. The three sets described above are set, the currents of the windings for the two phases of each set are detected at substantially the same timing, and the currents of the other sets are made different from each other.

同じセットにされた第1巻線のU1相と第2巻線のU2相とは、図9に示すように、電気角で90deg位相が異なっており、同じセットにされた第1巻線のV1相と第2巻線のV2相とは、電気角で90deg位相が異なっており、同じセットにされた第1巻線のW1相と第2巻線のW2相とは、電気角で90deg位相が異なっている。すなわち、互いに電気角で90deg位相の異なる第1巻線の1相と第2巻線の1相とがセットになっている。 As shown in FIG. 9, the U1 phase of the first winding and the U2 phase of the second winding, which are in the same set, have different 90 deg phases in terms of electrical angle. The V1 phase and the V2 phase of the second winding differ in 90 deg electrical angle, and the W1 phase of the first winding and the W2 phase of the second winding set in the same set have an electrical angle of 90 deg. The phases are different. That is, one phase of the first winding and one phase of the second winding, which are different in electrical angle from each other by 90 deg, are set.

式(26)から、第1巻線の各相の基準タイミングに対する電流検出タイミングtu1、tv1、tw1の合計がゼロになり、第2巻線の各相の基準タイミングに対する電流検出タイミングtu2、tv2、tw2の合計がゼロになるように、各セットの基準タイミングに対する電流検出タイミングを設定すればよい。 From Expression (26), the total of the current detection timings tu1, tv1, tw1 with respect to the reference timing of each phase of the first winding becomes zero, and the current detection timings tu2, tv2 with respect to the reference timing of each phase of the second winding, tu2, tv2, The current detection timing with respect to the reference timing of each set may be set so that the total of tw2 becomes zero.

また、基準タイミングに対する各セットの電流検出タイミングのずれ量を最小にするためには、いずれか1つのセットの電流検出タイミングを、ゼロの基準タイミングにすればよい。他の2つのセットの電流検出タイミングは、ゼロの基準タイミングに対して前後対称になる。基準タイミングが搬送波信号の山の頂点又は谷の頂点に設定されている場合は、電流リプルによる電流検出精度の悪化を最小限に抑制することができる。 Further, in order to minimize the deviation amount of the current detection timing of each set from the reference timing, the current detection timing of any one set may be set to the zero reference timing. The other two sets of current detection timings are symmetrical with respect to the zero reference timing. When the reference timing is set at the peak of the carrier signal or the peak of the valley, deterioration of the current detection accuracy due to current ripple can be minimized.

以上の条件を満たす電流検出タイミングの設定パターンは、図10の(1)〜(6)の6パターンになる。電流検出部33は、図10の(1)〜(6)のいずれか1つのパターンの電流検出タイミングで、各相の電流を検出する。 The current detection timing setting patterns that satisfy the above conditions are six patterns (1) to (6) in FIG. 10. The current detection unit 33 detects the current of each phase at the current detection timing of any one of the patterns (1) to (6) in FIG. 10.

<90deg位相が異なる2つの相のセット化>
ところで、式(14)における、dq軸電流の和における誤差成分のうち、第2項のオフセット成分は、式(17)に示したように、基準タイミングからのずれ量の和をゼロとすることで、式(16)の第1式が成り立ち、ゼロに抑制できる。一方、式(14)の第3項及び第4項は、磁極位置θ1の2次の交流成分であり、90deg×2=180degとなり位相が反転することを利用してゼロにされる。すなわち、式(18)及び式(26)に示したように、互いに電気角で90deg位相の異なる第1巻線の1相と第2巻線の1相とを、同じ電流検出タイミングに設定することにより、式(16)の第2式及び第3式において、それらを互いに打ち消し合わせることができ、交流成分をゼロに抑制できる。
<Set of two phases with different 90 deg phases>
By the way, of the error components in the sum of the dq axis currents in the equation (14), the offset component of the second term is set to zero as the sum of the deviation amounts from the reference timing, as shown in the equation (17). Then, the first equation of the equation (16) is established and can be suppressed to zero. On the other hand, the third and fourth terms of the equation (14) are second-order AC components of the magnetic pole position θ1 and are 90 deg×2=180 deg, and are set to zero by utilizing the phase inversion. That is, as shown in the equations (18) and (26), the first phase of the first winding and the first phase of the second winding having different electrical angles of 90 deg are set to the same current detection timing. As a result, in the second and third equations of the equation (16), they can be canceled each other and the AC component can be suppressed to zero.

このことは、3相以外の第1巻線及び第2巻線についても成り立つ。すなわち、交流回転機10に、m相の第1巻線とm相の第2巻線とが設けられる場合に、電流検出部33は、互いに電気角で90deg移動の異なる第1巻線の1相と第2巻線の1相とをセットにしたmセットを、第1巻線と第2巻線との位相差に基づいて設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出する。巻線の相数に比べて、A/D変換器のチャンネル数が少なく、同一タイミングで検出できる相数が少ない場合に、相間の電流検出タイミングのずれによって生じる、dq軸電流の和の誤差を減少させ、出力トルクの誤差を減少させることができる。また、dq軸電流のオフセット誤差を減少させ、dq軸電流の差のオフセット誤差を減少させることができ、検出電流を用いた各種の制御精度を向上させることができる。 This also applies to the first winding and the second winding other than the three phases. That is, when the AC rotary machine 10 is provided with the m-phase first winding and the m-phase second winding, the current detection unit 33 causes the first winding 1 having different electrical angles of 90 deg to move. A set of m and one phase of the second winding is set based on the phase difference between the first winding and the second winding, and the currents of the windings for the two phases of each set are The detection is performed at substantially the same timing. When the number of channels of the A/D converter is smaller than the number of winding phases and the number of phases that can be detected at the same timing is small, the error of the sum of the dq-axis currents caused by the current detection timing shift between the phases is reduced. The error of the output torque can be reduced. Further, the offset error of the dq-axis current can be reduced, the offset error of the difference of the dq-axis current can be reduced, and various control accuracy using the detected current can be improved.

2.実施の形態2
次に、実施の形態2に係る交流回転機10及び制御装置1について説明する。上記の実施の形態1と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る交流回転機10及び制御装置1の基本的な構成は実施の形態1と同様であるが、第1巻線と第2巻線との間に位相差がなく、電流検出タイミングの設定が実施の形態1と異なる。
2. Embodiment 2
Next, the AC rotating machine 10 and the control device 1 according to the second embodiment will be described. The description of the same components as those in the first embodiment is omitted. The basic configuration of the AC rotating machine 10 and the control device 1 according to the present embodiment is similar to that of the first embodiment, but there is no phase difference between the first winding and the second winding, and the current detection is performed. The timing setting is different from that of the first embodiment.

本実施の形態でも、mは3であり、交流回転機10は、U1相、V1相、及びW1相の3相の第1巻線11、及びU2相、V2相、及びW2相の3相の第2巻線12を有している。図11に模式図を示すように、3相の第1巻線U1、V1、W2は、3相の第2巻線U2、V2、W2に対して位相差がない。 Also in the present embodiment, m is 3, and the AC rotating machine 10 includes the three-phase first winding 11 of U1 phase, V1 phase, and W1 phase, and three phases of U2 phase, V2 phase, and W2 phase. Second winding 12 of As shown in the schematic view of FIG. 11, the three-phase first windings U1, V1, W2 have no phase difference from the three-phase second windings U2, V2, W2.

本実施の形態では、電流検出部33は、互いに電気角で位相が同じ又は反転する第1巻線の1相と第2巻線の1相とを対にしたm対を設定し、各対の2相分の巻線の電流の検出タイミングを、基準タイミングを基準に前後対称に設定する。 In the present embodiment, the current detection unit 33 sets m pairs of one phase of the first winding and one phase of the second winding, which have the same or inverted phases in electrical angle, and set each pair. The detection timings of the currents of the windings for the two phases are set symmetrically with respect to the reference timing.

以下で、電流検出部33における電流検出タイミングの設定について原理を説明する。 The principle of setting the current detection timing in the current detector 33 will be described below.

<6相の電流を同一タイミングで検出する理想的な場合>
まず、6相の電流を全て同一タイミングで検出する理想的な場合について説明する。第1巻線の各相を流れる電流iu1、iv1、iw1、及び第2巻線の各相を流れる電流iu2、iv2、iw2は、式(27)で与えられる。

Figure 2020096451
<Ideal case where 6-phase currents are detected at the same timing>
First, an ideal case in which all six-phase currents are detected at the same timing will be described. The currents iu1, iv1, iw1 flowing in the respective phases of the first winding and the currents iu2, iv2, iw2 flowing in the respective phases of the second winding are given by the equation (27).
Figure 2020096451

図7で定義した各検出タイミングtu1〜tw2で検出した検出電流は、式(28)で与えられる。

Figure 2020096451
The detection current detected at each of the detection timings tu1 to tw2 defined in FIG. 7 is given by equation (28).
Figure 2020096451

このとき、dq軸電流の和Id_sum、Iq_sumは式(29)及び式(30)で与えられる。

Figure 2020096451
Figure 2020096451
At this time, the sums Id_sum and Iq_sum of the dq-axis currents are given by Expressions (29) and (30).
Figure 2020096451
Figure 2020096451

式(29)及び式(30)において第2項以降の誤差成分をゼロとするためには、式(31)が成り立てばよい。

Figure 2020096451
In order to make the error components after the second term in equations (29) and (30) zero, equation (31) may be established.
Figure 2020096451

本実施の形態でも式(17)が成り立つため、式(17)及び式(31)をみたすtu1〜tw2の関係式は式(32)で与えられる。

Figure 2020096451
Since the equation (17) holds in this embodiment as well, the relational expression of tu1 to tw2 that satisfies the equations (17) and (31) is given by the equation (32).
Figure 2020096451

すなわち、電流検出部33は、互いに電気角で位相が同じになる第1巻線のU1相と第2巻線のU2相とを対に設定し、第1巻線のU1相の電流検出タイミングtu1と、第2巻線のU2相の電流検出タイミングtu2と、を基準タイミングに対して前後対称に設定する。また、電流検出部33は、互いに電気角で位相が同じになる第1巻線のV1相と第2巻線のV2相とを対に設定し、第1巻線のV1相の電流検出タイミングtv1と、第2巻線のV2相の電流検出タイミングtv2と、を基準タイミングに対して前後対称に設定する。電流検出部33は、互いに電気角で位相が同じになる第1巻線のW1相と第2巻線のW2相とを対に設定し、第1巻線のW1相の電流検出タイミングtw1と、第2巻線のW2相の電流検出タイミングtw2と、を基準タイミングに対して前後対称に設定する。 That is, the current detection unit 33 sets a pair of the U1 phase of the first winding and the U2 phase of the second winding that have the same electrical angle and the same phase, and detects the current detection timing of the U1 phase of the first winding. The tu1 and the U2-phase current detection timing tu2 of the second winding are set symmetrically with respect to the reference timing. Further, the current detection unit 33 sets a pair of the V1 phase of the first winding and the V2 phase of the second winding, which have the same electrical angle in phase with each other, and detects the current detection timing of the V1 phase of the first winding. tv1 and V2 phase current detection timing tv2 of the second winding are set symmetrically with respect to the reference timing. The current detection unit 33 sets a pair of the W1 phase of the first winding and the W2 phase of the second winding having the same electrical angle and the same phase, and sets the current detection timing tw1 of the W1 phase of the first winding as a pair. , And the current detection timing tw2 of the W2 phase of the second winding is set symmetrically with respect to the reference timing.

ここで、2つの相の電流検出タイミングが、ゼロの基準タイミングに設定されている場合も、基準タイミングに対して前後対称に設定されているものとする。各相の基準タイミングに対する電流検出タイミングのずれ量を最小にするためには、同時にA/D変換できるチャンネル数の範囲内の最大相数(2の整数倍数)の電流検出タイミングを、基準タイミングに設定し、それ以外の相の電流検出タイミングを、チャンネル数の範囲内で同じタイミングにまとめて、基準タイミングに対して前後対称に設定すればよい。 Here, even when the current detection timings of the two phases are set to zero reference timing, it is assumed that they are set symmetrically with respect to the reference timing. In order to minimize the deviation amount of the current detection timing from the reference timing of each phase, the current detection timing of the maximum number of phases (an integer multiple of 2) within the range of the number of channels that can be A/D converted at the same time is set as the reference timing. The current detection timings of the other phases may be set to the same timing within the range of the number of channels and set symmetrically with respect to the reference timing.

例えば、A/D変換のチャンネル数が2つの場合は、電流検出部33は、1つの対の2相分の電流検出タイミングを、基準タイミングに設定し、残りの2つの対のそれぞれから1相ずつ選択した第1巻線の1相と第2巻線の1相とを設定した2セットを設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出すればよい。或いは、A/D変換のチャンネル数が4つの場合は、2つの対の4相分の電流検出タイミングを、基準タイミングに設定し、残りの1つの対の2つの相の電流検出タイミングを、基準タイミングに対して前後対称に設定すればよい。 For example, when the number of channels of A/D conversion is two, the current detection unit 33 sets the current detection timing for two phases of one pair to the reference timing, and the current detection timing of one phase from each of the remaining two pairs. By setting two sets, one phase of the first winding and one phase of the second winding selected respectively, and detecting the currents of the windings for the two phases of each set at substantially the same timing. Good. Alternatively, when the number of channels for A/D conversion is four, the current detection timing for the four phases of the two pairs is set to the reference timing, and the current detection timing of the two phases of the remaining one pair is set as the reference timing. It may be set symmetrically with respect to the timing.

1つの対の2相分の電流検出タイミングを基準タイミングに設定する場合の設定パターンは、図12の(1)〜(6)の6パターンになる。電流検出部33は、図12の(1)〜(6)のいずれか1つのパターンの電流検出タイミングで、各相の電流を検出する。 The setting patterns for setting the current detection timing for one pair of two phases as the reference timing are the six patterns (1) to (6) in FIG. The current detection unit 33 detects the current of each phase at the current detection timing of any one of the patterns (1) to (6) in FIG.

以上のような電流検出タイミングに設定することにより、巻線の相数に比べて、A/D変換器のチャンネル数が少なく、同一タイミングで検出できる相数が少ない場合に、相間の電流検出タイミングのずれによって生じる、dq軸電流の和の誤差を減少させ、出力トルクの誤差を減少させることができる。また、dq軸電流のオフセット誤差を減少させ、dq軸電流の差のオフセット誤差を減少させることができ、検出電流を用いた各種の制御精度を向上させることができる。 By setting the current detection timing as described above, when the number of channels of the A/D converter is smaller than the number of phases of the winding and the number of phases that can be detected at the same timing is small, the current detection timing between phases is small. It is possible to reduce the error of the sum of the dq-axis currents caused by the deviation of the output current and the error of the output torque. Further, the offset error of the dq-axis current can be reduced, the offset error of the difference of the dq-axis current can be reduced, and various control accuracy using the detected current can be improved.

<第1巻線と第2巻線との位相差が60degの場合>
本実施の形態では、第1巻線と第2巻線との位相差が電気角でない場合を説明した。しかし、図13に示すように、第1巻線と第2巻線との位相差が電気角で60degの場合は、同様の式導出により、式(33)のような電流検出タイミングに設定することにより、dq軸電流の和の誤差を減少させ、出力トルクの誤差を減少させることができると共に、dq軸電流のオフセット誤差を減少させ、dq軸電流の差のオフセット誤差を減少させることができる。

Figure 2020096451
<When the phase difference between the first winding and the second winding is 60 deg>
In the present embodiment, the case where the phase difference between the first winding and the second winding is not the electrical angle has been described. However, as shown in FIG. 13, when the phase difference between the first winding and the second winding is 60 deg in electrical angle, the current detection timing is set as in Expression (33) by the similar expression derivation. Thus, the error of the sum of the dq-axis currents can be reduced, the error of the output torque can be reduced, the offset error of the dq-axis currents can be reduced, and the offset error of the difference of the dq-axis currents can be reduced. ..
Figure 2020096451

すなわち、電流検出部33は、互いに電気角で位相が反転する第1巻線のU1相と、第2巻線のV2相とを対に設定し、第1巻線のU1相の電流検出タイミングtu1と、第2巻線のV2相の電流検出タイミングtv2と、を基準タイミングに対して前後対称に設定している。また、電流検出部33は、互いに電気角で位相が反転する第1巻線のV1相と、第2巻線のW2相とを対に設定し、第1巻線のV1相の電流検出タイミングtv1と、第2巻線のW2相の電流検出タイミングtw2と、を基準タイミングに対して前後対称に設定する。また、電流検出部33は、互いに電気角で位相が反転する第1巻線のW1相と、第2巻線のU2相とを対に設定し、第1巻線のW1相の電流検出タイミングtw1と、第2巻線のU2相の電流検出タイミングtu2と、を基準タイミングに対して前後対称に設定する。 That is, the current detection unit 33 sets a pair of the U1 phase of the first winding and the V2 phase of the second winding whose phases are inverted with respect to each other in electrical angle, and sets the current detection timing of the U1 phase of the first winding. tu1 and V2 phase current detection timing tv2 of the second winding are set symmetrically with respect to the reference timing. In addition, the current detection unit 33 sets a pair of the V1 phase of the first winding and the W2 phase of the second winding whose phases are inverted with each other in electrical angle, and detects the current detection timing of the V1 phase of the first winding. tv1 and the current detection timing tw2 of the W2 phase of the second winding are set symmetrically with respect to the reference timing. In addition, the current detection unit 33 sets a pair of the W1 phase of the first winding and the U2 phase of the second winding whose phases are inverted with respect to each other in electrical angle, and sets the current detection timing of the W1 phase of the first winding. tw1 and the U2 phase current detection timing tu2 of the second winding are set symmetrically with respect to the reference timing.

1つの対の2相分の電流検出タイミングを基準タイミングに設定する場合の設定パターンは、図14の(1)〜(6)の6パターンになる。電流検出部33は、図14の(1)〜(6)のいずれか1つのパターンの電流検出タイミングで、各相の電流を検出する。 When setting the current detection timing for two phases of one pair to the reference timing, the setting patterns are six patterns (1) to (6) in FIG. The current detection unit 33 detects the current of each phase at the current detection timing of any one of the patterns (1) to (6) in FIG.

<位相が同じ又は180deg異なる2つの相の対称設定>
ところで、式(29)における、dq軸電流の和における誤差成分のうち、第2項のオフセット成分は、式(17)に示したように、基準タイミングからのずれ量の和をゼロとすることで、式(31)の第1式が成り立ち、ゼロに抑制できる。一方、式(29)の第3項及び第4項は、磁極位置θ1の2次の交流成分であり、0deg×2=0deg、又は180deg×2=360degとなり同位相になることを利用してゼロにされる。すなわち、式(32)及び式(33)に示したように、互いに電気角で位相が同じ又は180deg異なる第1巻線の1相と第2巻線の1相との電流検出タイミングを、基準タイミングを基準に前後対称、すなわち互いに符号の反転した値に設定することにより、式(31)の第2式及び第3式において、それらを互いに打ち消し合わせることができ、交流成分をゼロに抑制できる。
<Symmetrical setting of two phases with the same phase or 180 deg different>
By the way, of the error components in the sum of the dq-axis currents in the equation (29), the offset component of the second term is set to zero as the sum of the deviation amounts from the reference timing, as shown in the equation (17). Then, the first expression of the expression (31) is established and can be suppressed to zero. On the other hand, the third and fourth terms of the equation (29) are the second-order AC components of the magnetic pole position θ1 and are 0 deg×2=0 deg or 180 deg×2=360 deg. Zeroed out. That is, as shown in Expression (32) and Expression (33), the current detection timings of the first phase of the first winding and the first phase of the second winding, which have the same electrical angle and different phases or 180 degrees from each other, By setting the front-back symmetry with respect to the timing, that is, the values whose signs are inverted to each other, they can be canceled each other in the second and third expressions of the expression (31), and the AC component can be suppressed to zero. ..

このことは、3相以外の第1巻線及び第2巻線についても成り立つ。すなわち、交流回転機10に、m相の第1巻線とm相の第2巻線とが設けられ、第1巻線の相と第2巻線の相とは、第1巻線と第2巻線との間で互いに電気角で位相が同じ又は反転する場合に、電流検出部33は、互いに電気角で位相が同じ又は反転する第1巻線の1相と第2巻線の1相とを対にしたm対を設定し、各対の2相分の巻線の電流の検出タイミングを、基準タイミングを基準に前後対称に設定する。巻線の相数に比べて、A/D変換器のチャンネル数が少なく、同一タイミングで検出できる相数が少ない場合に、相間の電流検出タイミングのずれによって生じる、dq軸電流の和の誤差を減少させ、出力トルクの誤差を減少させることができる。また、dq軸電流のオフセット誤差を減少させ、dq軸電流の差のオフセット誤差を減少させることができ、検出電流を用いた各種の制御精度を向上させることができる。 This also applies to the first winding and the second winding other than the three phases. That is, the AC rotating machine 10 is provided with the m-phase first winding and the m-phase second winding, and the first winding phase and the second winding phase are the first winding and the first winding. When the phases of the two windings are the same or reverse in electrical angle to each other, the current detection unit 33 determines that the first phase of the first winding and the first phase of the second winding that are the same in phase or reverse to each other in the electrical angle. The m pairs of the phase and the pair are set, and the current detection timings of the windings for the two phases of each pair are set symmetrically with respect to the reference timing. When the number of channels of the A/D converter is smaller than the number of winding phases and the number of phases that can be detected at the same timing is small, the error of the sum of the dq-axis currents caused by the current detection timing shift between the phases is reduced. The error of the output torque can be reduced. Further, the offset error of the dq-axis current can be reduced, the offset error of the difference of the dq-axis current can be reduced, and various control accuracy using the detected current can be improved.

3.実施の形態3
次に、実施の形態3に係る交流回転機10及び制御装置1について説明する。上記の実施の形態1及び2と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態では、実施の形態1及び2と異なり、交流回転機10が2m相の巻線を有しており、それに伴って、インバータ、及び制御装置1の構成が異なり、電流検出タイミングの設定が異なる。
3. Embodiment 3
Next, the AC rotating machine 10 and the control device 1 according to the third embodiment will be described. The description of the same components as those in the first and second embodiments is omitted. In this embodiment, unlike the first and second embodiments, the AC rotating machine 10 has a winding of 2 m phase, and accordingly, the configurations of the inverter and the control device 1 are different, and the current detection timing The settings are different.

図15に、本実施の形態に係る交流回転機10及び制御装置1の概略構成図を示す。本実施の形態では、交流回転機10は、2m相の巻線を有している(mは3以上の自然数)。本実施の形態では、mは3であり、交流回転機10は、U1相、V1相、W1相、X1相、Y1相、及びZ1相の6相の巻線25を有している。図17に模式図を示すように、相間の巻線の位相差は、電気角で60degである。6相の巻線25は、1つのステータ18に巻装されている。 FIG. 15 shows a schematic configuration diagram of the AC rotating machine 10 and the control device 1 according to the present embodiment. In the present embodiment, AC rotary machine 10 has a 2m-phase winding (m is a natural number of 3 or more). In the present embodiment, m is 3, and AC rotating machine 10 has windings 25 of 6 phases of U1 phase, V1 phase, W1 phase, X1 phase, Y1 phase, and Z1 phase. As shown in the schematic view of FIG. 17, the phase difference between the windings between the phases is 60 deg in electrical angle. The six-phase winding 25 is wound around one stator 18.

本実施の形態では、インバータ26は、それぞれ、正極側のスイッチング素子23と負極側のスイッチング素子24とが直列接続された直列回路を、6相各相の巻線に対応して6セット設けている。各直列回路における2つのスイッチング素子の接続点が、対応する相の巻線に接続される。 In the present embodiment, the inverter 26 is provided with six sets of series circuits in each of which a positive side switching element 23 and a negative side switching element 24 are connected in series, corresponding to windings of six phases. There is. The connection point of the two switching elements in each series circuit is connected to the winding of the corresponding phase.

電流センサ13は、実施の形態1と同様に、各相のスイッチング素子の直列回路と巻線とをつなぐ各相の電線上に備えられたホール素子、又は各相の直列回路に直列接続されたシャント抵抗とされる。 Similarly to the first embodiment, the current sensor 13 is connected in series to the hall element provided on the electric wire of each phase that connects the series circuit of the switching element of each phase and the winding, or to the series circuit of each phase. It is regarded as a shunt resistance.

本実施の形態でも、制御装置1は、図16に示すように、回転検出部31、電源電圧検出部32、電流検出部33、電圧指令演算部34、及び電圧印加部35等の制御部を備えている。実施の形態1と同様の構成部分は説明を省略する。 Also in the present embodiment, as shown in FIG. 16, the control device 1 includes control units such as the rotation detection unit 31, the power supply voltage detection unit 32, the current detection unit 33, the voltage command calculation unit 34, and the voltage application unit 35. I have it. The description of the same components as in the first embodiment will be omitted.

電流検出部33は、6相巻線の各相に流れる電流を検出する。本実施の形態では、電流検出部33は、電流センサ13の出力信号に基づいて、インバータから6巻線の各相U1、V1、W1、X1、Y1、Z1に流れる電流iu1_det、iv1_det、iw1_det、ix1_det、iy1_det、iz1_detを検出する。本実施の形態では、電流検出部33は、後述するタイミングで、各相の電流を検出する。 The current detector 33 detects a current flowing in each phase of the 6-phase winding. In the present embodiment, the current detection unit 33, based on the output signal of the current sensor 13, the currents iu1_det, iv1_det, iw1_det, which flow from the inverter to the phases U1, V1, W1, X1, Y1, Z1 of the six windings, respectively. ix1_det, iy1_det, iz1_det are detected. In the present embodiment, the current detector 33 detects the current of each phase at the timing described below.

電流指令演算部341は、実施の形態1と同様に算出した、合計のdq軸電流指令Id*、Iq*を、そのまま、6相巻線のdq軸電流指令Id1*、Iq1*に設定する。 The current command calculation unit 341 sets the total dq-axis current commands Id*, Iq* calculated in the same manner as in the first embodiment as they are as the dq-axis current commands Id1*, Iq1* for the 6-phase winding.

電流変換部342は、6相巻線の各相の電流検出値iu1_det、iv1_det、iw1_det、ix1_det、iy1_det、iz1_detを、6相巻線基準の磁極位置θ1に基づいて6相2相変換及び回転座標変換を行って、dq軸回転座標系で表した6相巻線のd軸電流検出値Id1及びq軸電流検出値Iq1に変換する。6相巻線を基準にした磁極位置θ1は、6相巻線のU1相の巻線を基準としたd軸の進み角とされる。 The current conversion unit 342 converts the current detection values iu1_det, iv1_det, iw1_det, ix1_det, iy1_det, and iz1_det of each phase of the six-phase winding based on the magnetic pole position θ1 of the six-phase winding and rotational coordinates. Conversion is performed to convert the d-axis current detection value Id1 and the q-axis current detection value Iq1 of the 6-phase winding represented by the dq-axis rotation coordinate system. The magnetic pole position θ1 based on the 6-phase winding is a d-axis lead angle based on the U1-phase winding of the 6-phase winding.

電圧指令変換部344は、電流フィードバック制御部343により算出された6相巻線のdq軸電圧指令Vd1、Vq1を、6相巻線基準の磁極位置θ1に基づいて、固定座標変換及び2相6相変換を行って、6相巻線の各相の電圧指令vu1、vv1、vw1、vx1、vy1、vz1に変換する。 The voltage command conversion unit 344 converts the dq axis voltage commands Vd1 and Vq1 of the 6-phase winding calculated by the current feedback control unit 343 into fixed coordinate conversion and 2-phase 6 based on the magnetic pole position θ1 of the 6-phase winding reference. Phase conversion is performed and converted into voltage commands vu1, vv1, vw1, vx1, vy1, vz1 for each phase of the six-phase winding.

電圧印加部35は、6相巻線の各相の電圧指令vu1、vv1、vw1、vx1、vy1、vz1と搬送波信号とを比較することにより、6相巻線の各相に電圧を印加する。 The voltage applying unit 35 applies a voltage to each phase of the six-phase winding by comparing the voltage commands vu1, vv1, vw1, vx1, vy1, vz1 of each phase of the six-phase winding with the carrier signal.

<電流検出タイミング>
本実施の形態では、電流検出部33は、基準タイミングを基準にした、巻線の第k相の電流検出タイミングをT(k)とし(kは、m以下の自然数)、巻線の第m+k相の電流検出タイミングをT(m+k)とし、T(m+k)=−T(k)に設定する。
<Current detection timing>
In the present embodiment, the current detection unit 33 sets the current detection timing of the kth phase of the winding based on the reference timing as T(k) (k is a natural number of m or less), and the m+kth winding. The phase current detection timing is T(m+k), and T(m+k)=−T(k) is set.

本実施の形態では、基準タイミング(例えば、搬送波信号の山の頂点)を基準にした、6相巻線のU1相の電流iu1の検出タイミングをtu1とし、V1相の電流iv1の検出タイミングをtv1とし、W1相の電流iw1の検出タイミングをtw1とし、X1相の電流ix1の検出タイミングをtx1とし、Y1相の電流iy1の検出タイミングをty1とし、Z1相の電流iz1の検出タイミングをtz1としている。 In the present embodiment, the detection timing of the U1-phase current iu1 of the six-phase winding is tu1 and the detection timing of the V1-phase current iv1 is tv1 with reference to the reference timing (for example, the peak of the carrier signal peak). The detection timing of the current iw1 of the W1 phase is tw1, the detection timing of the current ix1 of the X1 phase is tx1, the detection timing of the current iy1 of the Y1 phase is ty1, and the detection timing of the current iz1 of the Z1 phase is tz1. ..

本実施の形態の図17と実施の形態2の図13を見比べると、図17のU1相と図13のU1相とが位相が同じであり、図17のV1相と図13のU2相とが位相が同じであり、図17のW1相と図13のV1相とが位相が同じであり、図17のX1相と図13のV2相とが位相が同じであり、図17のY1相と図13のW1相とが位相が同じであり、図17のZ1相と図13のW2相の位相とが位相が同じである。 When comparing FIG. 17 of the present embodiment with FIG. 13 of the second embodiment, the U1 phase of FIG. 17 and the U1 phase of FIG. 13 have the same phase, and the V1 phase of FIG. 17 and the U2 phase of FIG. 17 have the same phase, the W1 phase in FIG. 17 and the V1 phase in FIG. 13 have the same phase, the X1 phase in FIG. 17 and the V2 phase in FIG. 13 have the same phase, and the Y1 phase in FIG. And the W1 phase in FIG. 13 have the same phase, and the Z1 phase in FIG. 17 and the W2 phase in FIG. 13 have the same phase.

従って、同様の式導出によって、実施の形態2の式(33)のtv2、tw2、tu2を、それぞれ、tx1、ty1、tz1に読み替えた式(34)が与えられる。

Figure 2020096451
Therefore, the same formula derivation gives formula (34) in which tv2, tw2, and tu2 in formula (33) of the second embodiment are replaced by tx1, ty1, and tz1, respectively.
Figure 2020096451

すなわち、電流検出部33は、互いに電気角で位相が反転するU1相とX1相とを対に設定し、U1相の電流検出タイミングtu1とX1相の電流検出タイミングtx1とを基準タイミングに対して前後対称に設定している。また、電流検出部33は、互いに電気角で位相が反転するV1相とY1相とを対に設定し、V1相の電流検出タイミングtv1とY1相の電流検出タイミングty1とを基準タイミングに対して前後対称に設定する。また、電流検出部33は、互いに電気角で位相が反転するW1相とZ1相とを対に設定し、W1相の電流検出タイミングtw1とZ1相の電流検出タイミングtz1とを基準タイミングに対して前後対称に設定する。 That is, the current detection unit 33 sets the U1 phase and the X1 phase whose phases are inverted with respect to each other in electrical angle to a pair, and sets the U1 phase current detection timing tu1 and the X1 phase current detection timing tx1 with respect to the reference timing. It is set to be symmetrical. Further, the current detection unit 33 sets the V1 phase and the Y1 phase whose phases are inverted with respect to each other in electrical angle as a pair, and sets the V1 phase current detection timing tv1 and the Y1 phase current detection timing ty1 with respect to the reference timing. Set symmetrically. Further, the current detection unit 33 sets the W1 phase and the Z1 phase whose phases are inverted with respect to each other in electrical angle as a pair, and sets the W1 phase current detection timing tw1 and the Z1 phase current detection timing tz1 with respect to the reference timing. Set symmetrically.

すなわち、電流検出部33は、互いに電気角で位相が反転する6相巻線の1相と6相巻線の1相とを対にした3対を設定し、各対の2相分の巻線の電流の検出タイミングを、基準タイミングを基準に前後対称に設定する。 That is, the current detection unit 33 sets three pairs of one phase of the six-phase winding and one phase of the six-phase winding whose phases are inverted with respect to each other in electrical angle, and sets two pairs of windings for two phases. The detection timing of the line current is set symmetrically with respect to the reference timing.

実施の形態2と同様に、各相の基準タイミングに対する電流検出タイミングのずれ量を最小にするためには、同時にA/D変換できるチャンネル数の範囲内の最大相数(2の整数倍数)の電流検出タイミングを、基準タイミングに設定し、それ以外の相の電流検出タイミングを、チャンネル数の範囲内で同じタイミングにまとめて、基準タイミングに対して前後対称に設定すればよい。 Similar to the second embodiment, in order to minimize the deviation amount of the current detection timing from the reference timing of each phase, the maximum number of phases (an integer multiple of 2) within the range of the number of channels that can be A/D converted at the same time is set. The current detection timing may be set to the reference timing, and the current detection timings of the other phases may be set to the same timing within the range of the number of channels and set symmetrically with respect to the reference timing.

例えば、A/D変換のチャンネル数が2つの場合は、電流検出部33は、1つの対の2相分の電流検出タイミングを、基準タイミングに設定し、残りの2つの対のそれぞれから1相ずつ選択した1相と1相とを設定した2セットを設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出すればよい。或いは、A/D変換のチャンネル数が4つの場合は、2つの対の4相分の電流検出タイミングを、基準タイミングに設定し、残りの1つの対の2つの相の電流検出タイミングを、基準タイミングに対して前後対称に設定すればよい。 For example, when the number of channels of A/D conversion is two, the current detection unit 33 sets the current detection timing for two phases of one pair to the reference timing, and the current detection timing of one phase from each of the remaining two pairs. It is only necessary to set two sets in which the selected one phase and the selected one phase are set, and detect the currents of the windings for the two phases of each set at substantially the same timing. Alternatively, when the number of channels for A/D conversion is four, the current detection timing for the four phases of the two pairs is set to the reference timing, and the current detection timing of the two phases of the remaining one pair is set as the reference timing. It may be set symmetrically with respect to the timing.

1つの対の2相分の電流検出タイミングを基準タイミングに設定する場合の設定パターンは、図18の(1)〜(6)の6パターンになる。電流検出部33は、図18の(1)〜(6)のいずれか1つのパターンの電流検出タイミングで、各相の電流を検出する。 The setting patterns for setting the current detection timings for one pair of two phases as the reference timings are the six patterns (1) to (6) in FIG. The current detection unit 33 detects the current of each phase at the current detection timing of any one of the patterns (1) to (6) in FIG.

このことは、実施の形態2と同様に、6相以外の2m相の巻線についても成り立つ。すなわち、実施の形態2と同様に、電流検出部33は、互いに電気角で位相が反転するm相巻線の1相とm相巻線の1相とを対にしたm対を設定し、各対の2相分の巻線の電流の検出タイミングを、基準タイミングを基準に前後対称に設定する。 This is also true for windings of 2m phase other than 6 phases, as in the second embodiment. That is, as in the second embodiment, the current detection unit 33 sets m pairs of one phase of the m-phase winding and one phase of the m-phase winding whose phases are inverted with respect to each other in electrical angle. The detection timings of the currents of the windings for the two phases of each pair are symmetrically set with respect to the reference timing.

4.実施の形態4
次に、実施の形態4に係る交流回転機10及び制御装置1について説明する。上記の実施の形態1から3と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態では、角度センサ15の構成が特定されており、それに伴って、回転検出部31の処理が異なる。
4. Embodiment 4
Next, the AC rotating machine 10 and the control device 1 according to the fourth embodiment will be described. The description of the same components as those in the first to third embodiments is omitted. In the present embodiment, the configuration of the angle sensor 15 is specified, and accordingly, the processing of the rotation detection unit 31 is different.

本実施の形態では、角度センサ15は、ロータ14の回転に応じて、順番に電気角で90degずつ位相がずれた第1正弦波信号sinp、第2正弦波信号cosp、第3正弦波信号sinn、第4正弦波信号cosnを出力する。ロータ14の回転速度が増加すると、各正弦波信号の周波数が増加する。角度センサ15の電気角は、ロータ14の機械角に、角度センサ15に設けられた磁石の極対数を乗算した角度になる。 In the present embodiment, the angle sensor 15 includes a first sine wave signal sinp, a second sine wave signal cosp, and a third sine wave signal sinn, which are sequentially phase-shifted by 90 deg in electrical angle according to the rotation of the rotor 14. , And outputs a fourth sine wave signal cosn. As the rotation speed of the rotor 14 increases, the frequency of each sine wave signal increases. The electrical angle of the angle sensor 15 is an angle obtained by multiplying the mechanical angle of the rotor 14 by the number of pole pairs of magnets provided in the angle sensor 15.

図19に示すように、角度センサ15は、ロータ14の軸心上に配置され、ロータ14の軸と一体回転する磁石50(本例では、極対数は1)と、磁石50と対向するように取り付けられたセンサ部51とを備えている。センサ部51は、互いに電気角で90degの位相差を有して配置された4つのセンサ素子52を備えている。4つのセンサ素子52は、磁気抵抗素子、又はホール素子等とされ、磁石50の回転に応じて、互いに電気角で90degずつ位相がずれた正弦波信号を出力する。 As shown in FIG. 19, the angle sensor 15 is arranged on the axial center of the rotor 14 and faces the magnet 50 (in this example, the number of pole pairs is 1) that rotates integrally with the shaft of the rotor 14. And a sensor unit 51 attached to the. The sensor section 51 includes four sensor elements 52 arranged with a phase difference of 90 deg in electrical angle. The four sensor elements 52 are magnetic resistance elements, Hall elements, or the like, and output sine wave signals whose phases are shifted by 90 deg in electrical angle from each other according to the rotation of the magnet 50.

回転検出部31は、角度センサ15の出力信号をA/D変換して検出した、第1正弦波信号sinp_det、第2正弦波信号cosp_det、第3正弦波信号sinn_det、第4正弦波信号cosn_detに基づいて、交流回転機10の角度を演算する。本実施の形態では、回転検出部31は、後述するタイミングで、各正弦波信号を検出する。 The rotation detection unit 31 converts the output signal of the angle sensor 15 into the first sine wave signal sinp_det, the second sine wave signal cosp_det, the third sine wave signal sinn_det, and the fourth sine wave signal cosn_det, which are detected by A/D conversion. Based on this, the angle of the AC rotating machine 10 is calculated. In the present embodiment, the rotation detector 31 detects each sine wave signal at the timing described below.

例えば、回転検出部31は、式(35)を用いて、ロータ14の電気角での回転角度θ1を検出する。なお、Prは、ロータ14に設けられた磁石の極対数を表し、Psは、角度センサ15の磁石50の極対数(軸倍角)を表し、θsは、角度センサ15(磁石50)の電気角での回転角度を表す。式(35)は一例であって、角度センサ15の電気角での回転角度θsを算出する際には、テーブルを用いたり、公知の手法で誤差成分を補正したりしてもよく、θ1とθsのゼロ点がオフセットしている場合にはオフセット補正してもよい。

Figure 2020096451
For example, the rotation detection unit 31 detects the rotation angle θ1 in electrical angle of the rotor 14 using the equation (35). In addition, Pr represents the number of pole pairs of the magnet provided in the rotor 14, Ps represents the number of pole pairs of the magnet 50 of the angle sensor 15 (axis multiplication angle), and θs represents the electrical angle of the angle sensor 15 (magnet 50). Represents the rotation angle at. Equation (35) is an example, and when calculating the rotation angle θs of the angle sensor 15 in terms of electrical angle, a table may be used or an error component may be corrected by a known method. If the zero point of θs is offset, the offset may be corrected.
Figure 2020096451

第1から第4正弦波信号を全て同一タイミングで検出できれば理想的であるが、廉価なマイコンでは、同時にA/D変換できるチャンネル数が少なく、全てを同一タイミングで検出できない。 It is ideal if all the first to fourth sine wave signals can be detected at the same timing, but a low-priced microcomputer cannot detect all the channels at the same timing because the number of channels that can be A/D converted at the same time is small.

図20は、搬送波信号の基準タイミング(本例では、山の頂点)を基準にした、各正弦波信号sinp〜cosnの検出タイミングt1〜t4の定義を示している。基準タイミング(山の頂点)を基準にした、第1正弦波信号sinpの検出タイミングをt1とし、第2正弦波信号cospの検出タイミングをt2とし、第3正弦波信号sinnの検出タイミングをt3とし、第4正弦波信号cosnの検出タイミングをt4としている。 FIG. 20 shows the definitions of the detection timings t1 to t4 of the sine wave signals sinp to cosn with reference to the reference timing of the carrier signal (in this example, the peak of the mountain). The detection timing of the first sine wave signal sinp based on the reference timing (peak of the mountain) is t1, the detection timing of the second sine wave signal cosp is t2, and the detection timing of the third sine wave signal sinn is t3. , The detection timing of the fourth sine wave signal cosn is t4.

各検出タイミングt1〜t4で検出した、各正弦波信号の検出値sinp_det〜cosn_detは、式(36)で与えられる。ここで、θs及びωsは、それぞれ、基準タイミングにおける、角度センサ15の電気角での回転角度及び回転角速度を表す。

Figure 2020096451
The detection values sinp_det to cosn_det of the sine wave signals detected at the detection timings t1 to t4 are given by Expression (36). Here, θs and ωs represent the rotation angle and the rotation angular velocity of the angle sensor 15 in the electrical angle at the reference timing, respectively.
Figure 2020096451

このとき、第1正弦波信号と第3正弦波信号の差、及び第2正弦波信号と第4正弦波信号の差は、式(37)となる。

Figure 2020096451
At this time, the difference between the first sine wave signal and the third sine wave signal and the difference between the second sine wave signal and the fourth sine wave signal are given by equation (37).
Figure 2020096451

式(35)及び式(37)により、検出角誤差εsは式(38)で表現できる。つまり、検出タイミングによって検出角度にオフセット成分及び検出角2次成分の誤差を生じる。

Figure 2020096451
From equations (35) and (37), the detected angle error εs can be expressed by equation (38). That is, the detection angle causes an error in the offset component and the secondary component of the detection angle.
Figure 2020096451

式(38)において右辺をゼロにするためには、式(39)が成り立てばよい。すなわち、回転検出部31は、互いに電気角で位相が反転する第1正弦波信号と第3正弦波信号とを対にし、第1正弦波信号の検出タイミングt1と第3正弦波信号の検出タイミングt3とを基準タイミングに対して前後対称に設定する。また、回転検出部31は、互いに電気角で位相が反転する第2正弦波信号と第4正弦波信号とを対にし、第2正弦波信号の検出タイミングt2と第4正弦波信号の検出タイミングt4とを基準タイミングに対して前後対称に設定する。この構成によれば、基準タイミングに対して前後対称なタイミングで検出することによって、基準タイミングに4つの信号を検出した場合と同等の角度検出精度を得ることができる。

Figure 2020096451
In order to set the right side of Expression (38) to zero, Expression (39) may be established. That is, the rotation detection unit 31 pairs the first sine wave signal and the third sine wave signal whose phases are inverted with respect to each other in electrical angle, and detects the first sine wave signal detection timing t1 and the third sine wave signal detection timing. t3 and t3 are set symmetrically with respect to the reference timing. Further, the rotation detection unit 31 pairs the second sine wave signal and the fourth sine wave signal whose phases are inverted with each other in electrical angle, and detects the second sine wave signal detection timing t2 and the fourth sine wave signal detection timing. t4 and t4 are set symmetrically with respect to the reference timing. According to this configuration, the angle detection accuracy equivalent to that when four signals are detected at the reference timing can be obtained by detecting at the timing symmetrical with respect to the reference timing.
Figure 2020096451

基準タイミングに対する角度信号の検出タイミングのずれ量を最小にするためには、A/D変換できるチャンネル数の範囲内で、複数の検出タイミングを同じタイミングにまとめて、基準タイミングに対して前後対称に設定すればよい。本実施の形態では、回転検出部31は、第1正弦波信号と第3正弦波信号との対と、第2正弦波信号と第4正弦波信号との対から、それぞれ1信号ずつ選択した1信号と1信号とをセットにした2セットを設定し、各セットの2信号を、実質的に同一タイミングで検出する。この場合の設定パターンは、図21の(1)〜(4)の4パターンになる。回転検出部31は、図21の(1)〜(4)のいずれか1つのパターンの角度信号の検出タイミングで、各正弦波信号を検出する。ここで、図21中の0は、角度信号の検出タイミングが基準タイミングに設定されていることを示し、−Taは、角度信号の検出タイミングが基準タイミングよりもTaだけ前に設定されていることを示し、Taは、角度信号の検出タイミングが基準タイミングよりもTaだけ後に設定されていることを示す。 In order to minimize the amount of deviation of the detection timing of the angle signal with respect to the reference timing, within the range of the number of channels that can be A/D converted, a plurality of detection timings are combined into the same timing and are symmetrical with respect to the reference timing. Just set it. In the present embodiment, the rotation detection unit 31 selects one signal from each of the pair of the first sine wave signal and the third sine wave signal and the pair of the second sine wave signal and the fourth sine wave signal. Two sets of one signal and one signal are set, and the two signals of each set are detected at substantially the same timing. The setting patterns in this case are four patterns (1) to (4) in FIG. The rotation detection unit 31 detects each sine wave signal at the detection timing of the angle signal of any one of the patterns (1) to (4) in FIG. Here, 0 in FIG. 21 indicates that the detection timing of the angle signal is set to the reference timing, and -Ta indicates that the detection timing of the angle signal is set to Ta before the reference timing. , Ta indicates that the detection timing of the angle signal is set after the reference timing by Ta.

式(36)では、振幅を1として理想的に90deg位相がずれた信号としているが、信号にオフセット、振幅ずれ、位相差ずれがある場合であっても同様の効果が得られることはいうまでもない。 In the formula (36), the amplitude is set to 1 and the signal is ideally shifted by 90 deg. However, it is needless to say that the same effect can be obtained even when the signal has an offset, an amplitude shift, and a phase difference shift. Nor.

<電流検出タイミングと角度信号の検出タイミング>
電流検出部33は、各相の巻線の電流検出タイミングを、前後対称に設定された第1、第2、第3、及び第4正弦波信号の検出タイミングの間に設定する。図22に設定例を示す。図22には、図が煩雑になるのを防ぐため第1巻線の電圧指令vu1〜vw1のみを示している。電流検出タイミングは、図8のパターン(1)に設定されている。
<Current detection timing and angle signal detection timing>
The current detection unit 33 sets the current detection timing of the winding of each phase between the detection timings of the first, second, third, and fourth sine wave signals that are symmetrically set. FIG. 22 shows a setting example. FIG. 22 shows only the voltage commands vu1 to vw1 of the first winding in order to prevent the drawing from becoming complicated. The current detection timing is set to the pattern (1) in FIG.

各相の巻線の電流検出タイミングiu1〜iw2は、前後対称に設定された第1正弦波信号sinp及び第2正弦波信号cospの検出タイミングと、第3正弦波信号sinn及び第4正弦波信号cosnの検出タイミングとの間に設定されている。 The current detection timings iu1 to iw2 of the windings of the respective phases are the detection timings of the first sine wave signal sinp and the second sine wave signal cosp, which are set symmetrically in the front-rear direction, and the third sine wave signal sinn and the fourth sine wave signal. It is set to the detection timing of cosn.

より詳細には、第1正弦波信号sinp及び第2正弦波信号cospの検出タイミングは、基準タイミングよりも2γ前に設定され、第3正弦波信号sinn及び第4正弦波信号cosnの検出タイミングは、基準タイミングよりも2γ後に設定されている。iv1とiu2の電流検出タイミングが、基準タイミングに設定され、iu1とiw2の電流検出タイミングが基準タイミングよりもγ前に設定され、iw1とiv2の電流検出タイミングが基準タイミングよりもγ後に設定されている。 More specifically, the detection timing of the first sine wave signal sinp and the second sine wave signal cosp is set 2γ before the reference timing, and the detection timing of the third sine wave signal sinn and the fourth sine wave signal cosn is , 2γ after the reference timing. The current detection timing of iv1 and iu2 is set to the reference timing, the current detection timing of iu1 and iw2 is set to γ before the reference timing, and the current detection timing of iu1 and iv2 is set to γ later than the reference timing. There is.

この場合は、dq軸電流の差Id_diff、Iq_diffは式(40)で与えられる。電流検出タイミングのずれによって、dq軸電流の差には、2γに比例する磁極位置θ1の2次の交流成分が生じる。

Figure 2020096451
In this case, the dq-axis current differences Id_diff and Iq_diff are given by equation (40). Due to the deviation of the current detection timing, a secondary AC component of the magnetic pole position θ1 proportional to 2γ is generated in the dq-axis current difference.
Figure 2020096451

一方、図23に示すように、各相の巻線の電流検出タイミングを、前後対称に設定された角度信号の検出タイミングの外に設定する場合を説明する。第1正弦波信号sinp及び第2正弦波信号cospの検出タイミングは、基準タイミングよりもγ前に設定され、第3正弦波信号sinn及び第4正弦波信号cosnの検出タイミングは、基準タイミングよりもγ後に設定されている。iv1とiu2の電流検出タイミングが、基準タイミングに設定され、iu1とiw2の電流検出タイミングが基準タイミングよりも2γ前に設定され、iw1とiv2の電流検出タイミングが基準タイミングよりも2γ後に設定されている。この場合は、dq軸電流の差Id_diff、Iq_diffは式(41)で与えられる。電流検出タイミングのずれによって、dq軸電流の差には、4γに比例する磁極位置θ1の2次の交流成分が生じる。

Figure 2020096451
On the other hand, as shown in FIG. 23, a case will be described in which the current detection timing of the winding of each phase is set outside the detection timing of the angle signal that is symmetrically set in the front-rear direction. The detection timing of the first sine wave signal sinp and the second sine wave signal cosp is set to γ before the reference timing, and the detection timing of the third sine wave signal sinn and the fourth sine wave signal cosn is earlier than the reference timing. It is set after γ. The current detection timing of iv1 and iu2 is set to the reference timing, the current detection timing of iu1 and iw2 is set to 2γ before the reference timing, and the current detection timing of iv1 and iv2 is set to 2γ after the reference timing. There is. In this case, the dq-axis current differences Id_diff and Iq_diff are given by equation (41). Due to the deviation of the current detection timing, a secondary AC component of the magnetic pole position θ1 proportional to 4γ is generated in the dq-axis current difference.
Figure 2020096451

つまり、最初の電流検出タイミングから最後の電流検出タイミングまでの期間に比例して、dq軸電流の差における2次の交流振動成分が大きくなる。電圧が飽和する領域では、この2次の交流振動成分の影響によって電圧指令が過大あるいは過小になる可能性がある。影響を小さくするためには、最初の電流検出タイミングから最後の電流検出タイミングまでの期間をできる限り短くすることが求められる。 That is, the secondary AC oscillation component in the dq-axis current difference increases in proportion to the period from the first current detection timing to the last current detection timing. In the region where the voltage is saturated, the voltage command may become excessive or excessive due to the influence of the secondary AC vibration component. In order to reduce the influence, it is required to shorten the period from the first current detection timing to the last current detection timing as short as possible.

また、図23ではVu1>Vv1>Vw1の電圧指令となっているが、最大相であるVu1の変調率が高くなってくると、基準タイミング前後のOFF時間が短くなる。負極側のスイッチング素子の負極側に設けられたシャント抵抗で電流を検出する場合には、高変調率では最大相の電流を検出できなくなる。また、特許文献2のように、最大相のスイッチングによって他の相の電流検出精度が低下するという問題もある。できる限り高い変調率まで電流検出精度を確保しようとすると、最初の電流検出タイミングから最後の電流検出タイミングまでの期間を短くする必要がある。 Further, in FIG. 23, the voltage command is Vu1>Vv1>Vw1. However, when the modulation rate of Vu1 which is the maximum phase becomes high, the OFF time before and after the reference timing becomes short. When the current is detected by the shunt resistor provided on the negative side of the negative side switching element, the maximum phase current cannot be detected at a high modulation rate. In addition, as in Patent Document 2, there is a problem that the current detection accuracy of other phases is deteriorated due to the switching of the maximum phase. In order to secure the current detection accuracy up to the highest possible modulation rate, it is necessary to shorten the period from the first current detection timing to the last current detection timing.

図22のように、各相の巻線の電流検出タイミングを、前後対称に設定された角度信号の検出タイミングの間に設定することで、電流検出タイミングを、優先的に基準タイミングに近づけて、最初の電流検出タイミングから最後の電流検出タイミングまでの期間を短くすることができる。これにより、dq軸電流の差における2次の交流振動成分を小さくでき、負極側のシャント抵抗で電流を検出する場合でも、高い変調率まで電流検出精度を確保できる。 As shown in FIG. 22, by setting the current detection timing of the winding of each phase between the detection timings of the angle signals that are symmetrically set in the front-rear direction, the current detection timing is preferentially brought close to the reference timing, The period from the first current detection timing to the last current detection timing can be shortened. As a result, the secondary alternating-current oscillation component in the dq-axis current difference can be reduced, and even when the current is detected by the shunt resistor on the negative electrode side, the current detection accuracy can be secured up to a high modulation rate.

また、sinp及びcospを検出する1回目の検出タイミングからsinn及びcosnを検出する2回目の検出タイミングまでの回転角度の変化は、回転速度が増加するほど大きくなる。式(37)の近似は、ωs(t1+t3)及びωs(t2+t4)が微小であることを利用したものであるため、微小でなければ更に別の項が表れてくる。また微小である場合でもωs(t1+t3)及びωs(t2+t4)を更に抑制することで角度精度を向上できる。式(35)からわかるように、ロータ14の機械角での回転速度に、角度センサ15の磁石50の極対数Ps(軸倍角)を乗算することで、角度センサ15の電気角での回転角速度ωsが得られ、ロータ14の機械角での回転速度に、ロータ14の磁石の極対数Prを乗算することで、ロータ14の電気角での回転角速度ωが得られる。つまり、ω≧ωsとするには、角度センサ15の磁石50の極対数Ps(軸倍角)を、ロータ14の磁石の極対数Pr以下とすればよく(Pr≧Ps)、それによって、角度精度を向上できる。 Further, the change in the rotation angle from the first detection timing of detecting sinp and cosp to the second detection timing of detecting sinn and cosn becomes larger as the rotation speed increases. Since the approximation of the equation (37) uses the fact that ωs(t1+t3) and ωs(t2+t4) are minute, another term appears if it is not minute. Further, even if it is very small, the angular accuracy can be improved by further suppressing ωs(t1+t3) and ωs(t2+t4). As can be seen from the equation (35), the rotational speed at the mechanical angle of the rotor 14 is multiplied by the number of pole pairs Ps (axis multiplication angle) of the magnet 50 of the angle sensor 15 to obtain the rotational angular speed at the electrical angle of the angle sensor 15. ωs is obtained, and the rotational angular velocity ω at the electrical angle of the rotor 14 is obtained by multiplying the rotational velocity at the mechanical angle of the rotor 14 by the number of pole pairs Pr of the magnets of the rotor 14. That is, in order to satisfy ω≧ωs, the number of pole pairs Ps (axis multiplication angle) of the magnet 50 of the angle sensor 15 may be set to be equal to or less than the number of pole pairs Pr of the magnet of the rotor 14 (Pr≧Ps). Can be improved.

なお、本願に係る交流回転機10及び交流回転機の制御装置1は、上述したように、車両用交流回転機装置50又は電動パワーステアリング装置60を構成してもよく、或いは、各種の用途の交流回転機及びその制御装置とされてもよい。 As described above, the AC rotating machine 10 and the AC rotating machine control device 1 according to the present application may constitute the vehicle AC rotating machine device 50 or the electric power steering device 60, or may be used for various purposes. It may be an AC rotating machine and its control device.

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。 Although the present application describes various exemplary embodiments and examples, various features, aspects, and functions described in one or more of the embodiments apply to the particular embodiment. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to the embodiments alone or in various combinations. Therefore, innumerable variations not illustrated are envisioned within the scope of the technology disclosed herein. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted, and at least one component is extracted and combined with the components of other embodiments.

1 交流回転機の制御装置、10 交流回転機、13 電流センサ、15 角度センサ、16 直流電源、17 電圧センサ、21 第1インバータ、22 第2インバータ、23 正極側のスイッチング素子、24 負極側のスイッチング素子、31 回転検出部、32 電源電圧検出部、33 電流検出部、34 電圧指令演算部、35 電圧印加部、50 車両用交流回転機装置、60 電動パワーステアリング装置、Pr ロータの磁石の極対数、Ps 角度センサの極対数(軸倍角)、sinp 第1正弦波信号、cosp 第2正弦波信号、sinn 第3正弦波信号、cosn 第4正弦波信号、iu1 第1巻線のU1相の電流、iv1 第1巻線のV1相の電流、iw1 第1巻線のW1相の電流、iu2 第2巻線のU2相の電流、iv2 第2巻線のV2相の電流、iw2 第2巻線のW2相の電流、iu1 6相巻線のU1相の電流、iv1 6相巻線のV1相の電流、iw1 6相巻線のW1相の電流、ix1 6相巻線のX1相の電流、iy1 6相巻線のY1相の電流、iz1 6相巻線のZ1相の電流、t1 第1正弦波信号の検出タイミング、t2 第2正弦波信号の検出タイミング、t3 第3正弦波信号の検出タイミング、t4 第4正弦波信号の検出タイミング、tu1 第1巻線のU1相の電流検出タイミング、tv1 第1巻線のV1相の電流検出タイミング、tw1 第1巻線のW1相の電流検出タイミング、tu2 第2巻線のU2相の電流検出タイミング、tv2 第2巻線のV2相の電流検出タイミング、tw2 第2巻線のW2相の電流検出タイミング、tu1 6相巻線のU1相の電流検出タイミング、tv1 6相巻線のV1相の電流検出タイミング、tw1 6相巻線のW1相の電流検出タイミング、tx1 6相巻線のX1相の電流検出タイミング、ty1 6相巻線のY1相の電流検出タイミング、tz1 6相巻線のZ1相の電流検出タイミング 1 AC rotating machine control device, 10 AC rotating machine, 13 current sensor, 15 angle sensor, 16 DC power supply, 17 voltage sensor, 21 first inverter, 22 second inverter, 23 positive electrode side switching element, 24 negative electrode side Switching element, 31 rotation detection unit, 32 power supply voltage detection unit, 33 current detection unit, 34 voltage command calculation unit, 35 voltage application unit, 50 vehicle AC rotating machine device, 60 electric power steering device, Pr rotor magnet pole Logarithm, pole pair number of Ps angle sensor (axis multiplication angle), sinp first sine wave signal, cosp second sine wave signal, sinn third sine wave signal, cosn fourth sine wave signal, iu1 of U1 phase of the first winding Current, iv1 V1 phase current in the first winding, iw1 W1 phase current in the first winding, iu2 U2 phase current in the second winding, iv2 V2 phase current in the second winding, iw2 second winding Wire W2 phase current, iu1 6 phase winding U1 phase current, iv1 6 phase winding V1 phase current, iw1 6 phase winding W1 phase current, ix1 6 phase winding X1 phase current , Iy1 Y-phase current of 6-phase winding, iz1 Z-phase current of 6-phase winding, t1 first sine wave signal detection timing, t2 second sine wave signal detection timing, t3 third sine wave signal Detection timing, t4 fourth sinusoidal signal detection timing, tu1 first winding U1 phase current detection timing, tv1 first winding V1 phase current detection timing, tw1 first winding W1 phase current detection timing Timing, tu2 second winding U2 phase current detection timing, tv2 second winding V2 phase current detection timing, tw2 second winding W2 phase current detection timing, tu1 six phase U1 phase winding Current detection timing, V1 phase current detection timing of tv1 6 phase winding, tw1 6 phase winding W1 phase current detection timing, tx1 6 phase winding X1 phase current detection timing, ty1 6 phase winding Y1 Phase current detection timing, tz1 6 phase winding Z1 phase current detection timing

Claims (21)

m相の第1巻線及びm相の第2巻線を有する交流回転機(mは3以上の整数)を制御する交流回転機の制御装置であって、
前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び各相の電流検出値に基づいて、前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に印加する電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電圧指令と搬送波信号とを比較することにより、前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
前記電流検出部は、m相の前記第1巻線から1相ずつ選択した前記第1巻線の1相と、m相の前記第2巻線から1相ずつ選択した前記第2巻線の1相と、をセットにしたmセットを前記第1巻線と前記第2巻線との位相差に基づいて設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出し、他のセットの電流検出タイミングとは異ならせる交流回転機の制御装置。
An AC rotating machine control device for controlling an AC rotating machine (m is an integer of 3 or more) having an m-phase first winding and an m-phase second winding,
A current detector that detects a current flowing in each phase of the first winding and the second winding;
A voltage command calculation unit that calculates a voltage command to be applied to each phase of the first winding and the second winding based on the current command and the detected current value of each phase;
A voltage applying unit that applies a voltage to each phase of the first winding and the second winding by comparing the voltage command and a carrier signal;
The current detector includes a phase of the first winding selected from the first winding of the m phase and a phase of the second winding selected from the second winding of the m phase. 1 phase and m set are set based on the phase difference between the first winding and the second winding, and the currents of the windings for the two phases of each set are set at substantially the same timing. The control device for the AC rotating machine that detects the current at a different timing from the current detection timing of other sets.
前記電流検出部は、互いに電気角で90deg位相の異なる前記第1巻線の1相と前記第2巻線の1相とをセットにしたmセットを設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出する請求項1に記載の交流回転機の制御装置。 The current detection unit sets m sets each including one phase of the first winding and one phase of the second winding having different electrical angles of 90 deg in phase from each other. The control device for an AC rotating machine according to claim 1, wherein the line currents are detected at substantially the same timing. 前記電流検出部は、前記第1巻線の各相の基準タイミングに対する電流検出タイミングの合計がゼロになり、前記第2巻線の各相の基準タイミングに対する電流検出タイミングの合計がゼロになるように、各セットの前記基準タイミングに対する電流検出タイミングを設定する請求項1又は2に記載の交流回転機の制御装置。 The current detection unit is configured such that the total of the current detection timing with respect to the reference timing of each phase of the first winding becomes zero, and the total of the current detection timing with respect to the reference timing of each phase of the second winding becomes zero. The control device for an AC rotating machine according to claim 1 or 2, wherein the current detection timing with respect to the reference timing of each set is set. mは、3であり、
U1相、V1相、及びW1相の3相の前記第1巻線は、U2相、V2相、及びW2相の3相の前記第2巻線に対して位相が電気角で30deg進んでおり、
前記電流検出部は、前記第1巻線のU1相と前記第2巻線のW2相とをセットにし、前記第1巻線のV1相と前記第2巻線のU2相とをセットにし、前記第1巻線のW1相と前記第2巻線のV2相とをセットにした、3セットを設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出する請求項1から3のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
m is 3,
The U1-phase, V1-phase, and W1-phase three-phase first windings are advanced in phase by 30 deg in electrical angle with respect to the U2-phase, V2-phase, and W2-phase three-phase second windings. ,
The current detection unit sets the U1 phase of the first winding and the W2 phase of the second winding as a set, and sets the V1 phase of the first winding and the U2 phase of the second winding as a set. Three sets of the W1 phase of the first winding and the V2 phase of the second winding are set, and the currents of the windings for the two phases of each set are detected at substantially the same timing. The control device for an AC rotating machine according to claim 1.
mは、3であり、
U1相、V1相、及びW1相の3相の前記第1巻線は、U2相、V2相、及びW2相の3相の前記第2巻線に対して位相が電気角で90deg進んでおり、
前記電流検出部は、前記第1巻線のU1相と前記第2巻線のU2相とをセットにし、前記第1巻線のV1相と前記第2巻線のV2相とをセットにし、前記第1巻線のW1相と前記第2巻線のW2相とをセットにした、3セットを設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出する請求項1から3のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
m is 3,
The U1-phase, V1-phase, and W1-phase three-phase first windings are advanced in phase by 90 deg in electrical angle with respect to the U2-phase, V2-phase, and W2-phase three-phase second windings. ,
The current detection unit sets the U1 phase of the first winding and the U2 phase of the second winding as a set, and sets the V1 phase of the first winding and the V2 phase of the second winding as a set, Three sets of the W1 phase of the first winding and the W2 phase of the second winding are set, and the currents of the windings for the two phases of each set are detected at substantially the same timing. The control device for an AC rotating machine according to claim 1.
前記電流検出部は、3セットのいずれか1つのセットの電流検出タイミングを基準タイミングに設定し、他の2つのセットの電流検出タイミングを、前記基準タイミングに対して前後対称に設定する請求項4又は5に記載の交流回転機の制御装置。 5. The current detection unit sets the current detection timing of any one of the three sets as a reference timing, and sets the current detection timings of the other two sets symmetrically with respect to the reference timing. Alternatively, the control device for the AC rotating machine according to 5. m相の第1巻線及びm相の第2巻線を有する交流回転機(mは3以上の整数)を制御する交流回転機の制御装置であって、
前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び各相の電流検出値に基づいて、前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に印加する電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電圧指令と搬送波信号とを比較することにより、前記第1巻線及び前記第2巻線の各相に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
前記第1巻線の相と前記第2巻線の相とは、前記第1巻線と前記第2巻線との間で互いに電気角で位相が同じ又は反転しており、
前記電流検出部は、互いに電気角で位相が同じ又は反転する前記第1巻線の1相と前記第2巻線の1相とを対にしたm対を設定し、各対の2相分の巻線の電流の検出タイミングを、基準タイミングを基準に前後対称に設定する交流回転機の制御装置。
An AC rotating machine control device for controlling an AC rotating machine (m is an integer of 3 or more) having an m-phase first winding and an m-phase second winding,
A current detector that detects a current flowing in each phase of the first winding and the second winding;
A voltage command calculation unit that calculates a voltage command to be applied to each phase of the first winding and the second winding based on the current command and the detected current value of each phase;
A voltage applying unit that applies a voltage to each phase of the first winding and the second winding by comparing the voltage command and a carrier signal;
The phase of the first winding and the phase of the second winding are the same or inverted in phase with each other in electrical angle between the first winding and the second winding,
The current detection unit sets m pairs of one phase of the first winding and one phase of the second winding, which have the same or inverted phases in electrical angle with each other, and set two pairs of two phases of each pair. A control device for an AC rotating machine that sets the detection timing of the current in the winding in a symmetrical manner with respect to the reference timing.
mは、3であり、
U1相、V1相、及びW1相の3相の前記第1巻線は、U2相、V2相、及びW2相の3相の前記第2巻線に対して位相差がなく、
前記電流検出部は、前記基準タイミングを基準にした、前記第1巻線のU1相の電流検出タイミングをTu1とし、前記第1巻線のV1相の電流検出タイミングをTv1とし、前記第1巻線のW1相の電流検出タイミングをTw1とし、前記第2巻線のU2相の電流検出タイミングをTu2とし、前記第2巻線のV2相の電流検出タイミングをTv2とし、前記第2巻線のW2相の電流検出タイミングをTw2として、
Tu2=−Tu1、Tv2=−Tv1、Tw2=−Tw1
に設定する請求項7に記載の交流回転機の制御装置。
m is 3,
The U1-phase, V1-phase, and W1-phase three-phase first windings have no phase difference with respect to the U2-phase, V2-phase, and W2-phase three-phase second windings,
The current detection unit sets Tu1 as a U1 phase current detection timing of the first winding and Tv1 as a V1 phase current detection timing of the first winding with reference to the reference timing. The current detection timing of the W1 phase of the line is Tw1, the current detection timing of the U2 phase of the second winding is Tu2, the current detection timing of the V2 phase of the second winding is Tv2, and the second winding The current detection timing of the W2 phase is set to Tw2,
Tu2=-Tu1, Tv2=-Tv1, Tw2=-Tw1
The control device for the AC rotating machine according to claim 7, wherein
mは、3であり、
U1相、V1相、及びW1相の3相の前記第1巻線は、U2相、V2相、及びW2相の3相の前記第2巻線に対して位相が電気角で60deg進んでおり、
前記電流検出部は、前記基準タイミングを基準にした、前記第1巻線のU1相の電流検出タイミングをTu1とし、前記第1巻線のV1相の電流検出タイミングをTv1とし、前記第1巻線のW1相の電流検出タイミングをTw1とし、前記第2巻線のU2相の電流検出タイミングをTu2とし、前記第2巻線のV2相の電流検出タイミングをTv2とし、前記第2巻線のW2相の電流検出タイミングをTw2として、
Tv2=−Tu1、Tw2=−Tv1、Tu2=−Tw1
に設定する請求項7に記載の交流回転機の制御装置。
m is 3,
The U1-phase, V1-phase, and W1-phase three-phase first windings are advanced in phase by 60 deg in electrical angle with respect to the U2-phase, V2-phase, and W2-phase three-phase second windings. ,
The current detection unit sets Tu1 as a U1 phase current detection timing of the first winding and Tv1 as a V1 phase current detection timing of the first winding with reference to the reference timing. The current detection timing of the W1 phase of the line is Tw1, the current detection timing of the U2 phase of the second winding is Tu2, the current detection timing of the V2 phase of the second winding is Tv2, and the second winding The current detection timing of the W2 phase is set to Tw2,
Tv2=-Tu1, Tw2=-Tv1, Tu2=-Tw1
The control device for the AC rotating machine according to claim 7, wherein
前記電流検出部は、1つの対の2相分の電流検出タイミングを前記基準タイミングに設定し、残りの2つの対のそれぞれから1相ずつ選択した前記第1巻線の1相と前記第2巻線の1相とをセットにした2セットを設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出する請求項8又は9に記載の交流回転機の制御装置。 The current detection unit sets the current detection timing for one pair of two phases to the reference timing, and selects one phase from each of the remaining two pairs and one phase of the first winding and the second phase. The control of an AC rotating machine according to claim 8 or 9, wherein two sets of one phase of the winding are set and the currents of the windings for the two phases of each set are detected at substantially the same timing. apparatus. 2m相の巻線を有する交流回転機(mは3以上の整数)を制御する交流回転機の制御装置であって、
前記巻線の各相に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び各相の電流検出値に基づいて、前記巻線の各相に印加する電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電圧指令と搬送波信号とを比較することにより、前記巻線の各相に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
前記電流検出部は、基準タイミングを基準にした、前記巻線の第k相の電流検出タイミングをT(k)とし(kは、m以下の自然数)、前記巻線の第m+k相の電流検出タイミングをT(m+k)とし、
T(m+k)=−T(k)
に設定する交流回転機の制御装置。
An AC rotating machine control device for controlling an AC rotating machine (m is an integer of 3 or more) having a 2m-phase winding,
A current detector for detecting a current flowing in each phase of the winding,
A voltage command calculator that calculates a voltage command to be applied to each phase of the winding based on the current command and the current detection value of each phase,
A voltage application unit that applies a voltage to each phase of the winding by comparing the voltage command and a carrier signal,
The current detection unit sets the current detection timing of the k-th phase of the winding based on the reference timing as T(k) (k is a natural number of m or less), and detects the current of the (m+k)th phase of the winding. The timing is T(m+k),
T(m+k)=-T(k)
AC rotating machine control device set to.
前記電流検出部は、1つの対の2相分の電流検出タイミングを前記基準タイミングに設定し、残りの2つの対のそれぞれから1相ずつ選択した1相と1相とをセットにした2セットを設定し、各セットの2相分の巻線の電流を、実質的に同一タイミングで検出する請求項11に記載の交流回転機の制御装置。 The current detection unit sets the current detection timing for one pair of two phases to the reference timing, and sets one phase and one phase selected from each of the remaining two pairs as a set. Is set, and the currents of the windings for the two phases of each set are detected at substantially the same timing. 前記基準タイミングは、三角波とされた前記搬送波信号の山の頂点及び谷の頂点の一方又は双方に設定されている請求項3及び6から12のいずれか1項に記載の交流回転機の制御装置。 The control device for an AC rotating machine according to any one of claims 3 and 6 to 12, wherein the reference timing is set at one or both of a peak and a peak of the triangular carrier wave signal. .. ロータの回転に応じて、順番に電気角で90degずつ位相がずれた第1正弦波信号、第2正弦波信号、第3正弦波信号、第4正弦波信号を出力する角度センサの出力信号を検出し、前記第1正弦波信号、前記第2正弦波信号、前記第3正弦波信号、及び前記第4正弦波信号の検出値に基づいて前記交流回転機の回転角度を演算する回転検出部を更に備え、
前記回転検出部は、前記第1正弦波信号と前記第3正弦波信号とを対にし、前記第1正弦波信号の検出タイミングと前記第3正弦波信号の検出タイミングとを基準タイミングに対して前後対称に設定する共に、前記第2正弦波信号と前記第4正弦波信号とを対にし、前記第2正弦波信号の検出タイミングと前記第4正弦波信号の検出タイミングとを前記基準タイミングに対して前後対称に設定する請求項1から13のいずれか1項に記載の交流回転機の制御装置。
The output signals of the angle sensor that outputs the first sine wave signal, the second sine wave signal, the third sine wave signal, and the fourth sine wave signal whose phases are sequentially shifted by 90 deg in electrical angle according to the rotation of the rotor are output. A rotation detector that detects and calculates the rotation angle of the AC rotating machine based on the detected values of the first sine wave signal, the second sine wave signal, the third sine wave signal, and the fourth sine wave signal. Further equipped with,
The rotation detection unit pairs the first sine wave signal and the third sine wave signal, and detects the detection timing of the first sine wave signal and the detection timing of the third sine wave signal with respect to a reference timing. The second sine wave signal and the fourth sine wave signal are paired, and the detection timing of the second sine wave signal and the detection timing of the fourth sine wave signal are set to the reference timing. The control device for an AC rotary machine according to claim 1, wherein the control device is set symmetrically with respect to the front-rear direction.
前記回転検出部は、前記第1正弦波信号と前記第3正弦波信号との対と、前記第2正弦波信号と前記第4正弦波信号との対から、それぞれ1信号ずつ選択した1信号と1信号とをセットにした2セットを設定し、各セットの2信号を、実質的に同一タイミングで検出する請求項14に記載の交流回転機の制御装置。 The rotation detection unit selects one signal from each of the pair of the first sine wave signal and the third sine wave signal and the pair of the second sine wave signal and the fourth sine wave signal. 15. The control device for an AC rotating machine according to claim 14, wherein two sets of a set of 1 and 1 signal are set and the 2 signals of each set are detected at substantially the same timing. 前記電流検出部は、各相の巻線の電流検出タイミングを、前後対称に設定された前記第1正弦波信号、前記第2正弦波信号、前記第3正弦波信号、及び前記第4正弦波信号の検出タイミングの間に設定している請求項14又は15に記載の交流回転機の制御装置。 The current detection unit sets the current detection timings of the windings of the respective phases symmetrically with respect to the first sine wave signal, the second sine wave signal, the third sine wave signal, and the fourth sine wave signal. The control device for an AC rotary machine according to claim 14 or 15, wherein the control device is set during signal detection timing. 前記角度センサの軸倍角は、前記交流回転機の極対数以下である請求項14から16のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。 The control device for an AC rotary machine according to any one of claims 14 to 16, wherein a shaft angle multiplier of the angle sensor is equal to or less than the number of pole pairs of the AC rotary machine. 前記実質的に同一タイミングとは、少なくとも、同じセットの2つの検出タイミングのずれが、異なるセット間の検出タイミングの間隔の1/10以下である請求項1から6、10、12、及び15のいずれか1項に記載の交流回転機の制御装置。 The substantially same timing is at least that a difference between two detection timings of the same set is 1/10 or less of an interval of detection timings between different sets, which is 1 to 6, 10, 12, and 15. The control device for the AC rotating machine according to any one of claims. 前記実質的に同一タイミングとは、A/D変換器の最大チャンネル数の範囲内のチャンネル数を、トリガ信号により一斉にA/D変換するタイミングである請求項1から6、10、12、及び15のいずれか1項に記載の交流回転機の制御装置。 The substantially same timing is a timing at which the number of channels within the maximum number of channels of the A/D converter is simultaneously A/D converted by a trigger signal. 15. The control device for an AC rotating machine according to any one of 15. 請求項1から19のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置と、
車輪の駆動力源となる前記交流回転機と、を備えた車両用交流回転機装置。
A control device for an AC rotating machine according to any one of claims 1 to 19,
An AC rotating machine device for a vehicle, comprising: the AC rotating machine serving as a driving force source for a wheel.
請求項1から19のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置と、
車輪の操舵装置の駆動力源となる前記交流回転機と、を備えた電動パワーステアリング装置。
A control device for an AC rotating machine according to any one of claims 1 to 19,
An electric power steering apparatus comprising: the AC rotating machine that serves as a driving force source for a wheel steering device.
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JP2017127046A (en) * 2016-01-12 2017-07-20 三菱電機株式会社 Power converter control device

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