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JP2023169905A - Temperature estimation device of pm motor - Google Patents

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JP2023169905A
JP2023169905A JP2022081218A JP2022081218A JP2023169905A JP 2023169905 A JP2023169905 A JP 2023169905A JP 2022081218 A JP2022081218 A JP 2022081218A JP 2022081218 A JP2022081218 A JP 2022081218A JP 2023169905 A JP2023169905 A JP 2023169905A
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JP
Japan
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motor
current
temperature
diag
magnetic flux
Prior art date
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Pending
Application number
JP2022081218A
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Japanese (ja)
Inventor
義隆 安部
Yoshitaka Abe
昌司 滝口
Masashi Takiguchi
昌克 野村
Masakatsu Nomura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Meidensha Corp, Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Corp
Priority to JP2022081218A priority Critical patent/JP2023169905A/en
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Abstract

To provide a temperature estimation device of a PM motor capable of easily estimating a resistor temperature and a magnet temperature of the PM motor without adding a torque sensor, a voltage sensor or the like.SOLUTION: A temperature estimation device of a PM motor includes a parameter identification part 60 which calculates a current of a motor model using a designed motor model 61 with a motor detection current detecting a current flowing through a PM motor 1 driven by an inverter 2, an angular frequency obtained by detecting the rotation number of the motor 1, and a voltage command obtained by performing current control of a current controller 34 so that the motor detection current is equal to a current command as inputs and identifies motor parameters including a coil resistance and magnet magnetic flux of the motor by adjusting a coil resistance, magnet magnetic flux and an inductance of the motor model 61 using a parameter adjuster 63 so that difference between the motor model current and the motor detection current is eliminated ; and a temperature computation part 68 which estimates a resistor temperature and a magnet temperature from the identified coil resistance and magnet magnetic flux.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、同期モータの磁石温度推定に係り、PMモータの磁石温度、固定子巻線の抵抗温度を推定する装置に関する。 The present invention relates to estimating the magnet temperature of a synchronous motor, and more particularly to a device for estimating the magnet temperature of a PM motor and the resistance temperature of a stator winding.

従来、電動機の磁石温度、固定子巻線抵抗温度を推定する技術は、例えば非特許文献1、2、特許文献1~4に記載のものが提案されていた。 Conventionally, techniques for estimating the magnet temperature and stator winding resistance temperature of a motor have been proposed, for example, in Non-Patent Documents 1 and 2 and Patent Documents 1 to 4.

非特許文献1では、速度センサレス制御の性能を高めるために、固定子巻線抵抗、磁石磁束を誤差の自乗の関数を評価関数(リアプノフ関数)として、評価関数の時間微分が負である様に抵抗、磁石磁束の推定値を変化させることにより、電圧センサで計測した誘起電圧を基に磁石温度を推定している。 In Non-Patent Document 1, in order to improve the performance of speed sensorless control, a function of the square of the error of the stator winding resistance and magnet magnetic flux is used as an evaluation function (Lyapunov function), and the time derivative of the evaluation function is set to be negative. By changing the estimated values of the resistance and magnet magnetic flux, the magnet temperature is estimated based on the induced voltage measured by the voltage sensor.

非特許文献2ではリアプノフ関数を用いることにより誘導電動機抵抗を推定している。 In Non-Patent Document 2, the induction motor resistance is estimated by using the Lyapunov function.

特許文献1ではトルクセンサを用いた磁石温度推定が提案されており、トルクセンサを用いる利点は、モータが回転していない場合に温度推定をすることができる点であると記載されている。推定法の詳細は「詳細な説明」の段落番号「0086」~「0092」に記載があり、電流・磁束・トルクの関係式に電流値とトルク計測値を代入し磁束を求め、磁束の変化から磁石温度を推定するという手法である。 Patent Document 1 proposes magnet temperature estimation using a torque sensor, and states that the advantage of using a torque sensor is that temperature can be estimated when the motor is not rotating. The details of the estimation method are described in paragraph numbers "0086" to "0092" of "Detailed explanation", and the current value and torque measurement value are substituted into the relational expression of current, magnetic flux, and torque to obtain the magnetic flux, and the change in magnetic flux is This method estimates the magnet temperature from

“固定子抵抗と永久磁石鎖交磁束のオンライン同時同定によるIPMSM位置センサレスベクトル制御の高性能化”、電気学会論文誌D(産業応用部門誌)129.7(2009):698-704.“Improving the performance of IPMSM position sensorless vector control by online simultaneous identification of stator resistance and permanent magnet flux linkage”, IEEJ Transactions D (Industrial Applications Journal) 129.7 (2009): 698-704. “誘導電動機制御のための回転子抵抗と固定子抵抗推定方法”、H24 電気学会全国大会4-132.“Rotor resistance and stator resistance estimation method for induction motor control”, H24 National Conference of the Institute of Electrical Engineers of Japan 4-132.

特開2019-170004号公報Japanese Patent Application Publication No. 2019-170004 特開2021-118652号公報JP 2021-118652 Publication 特開2021-016226号公報JP2021-016226A 特開2021-090340号公報JP2021-090340A

特許文献2のような誘起電圧を用いる手法は電圧を計測する必要があるため、電圧センサの追加が必要である。 Since the method using induced voltage as in Patent Document 2 needs to measure voltage, it is necessary to add a voltage sensor.

特許文献1のようなトルクセンサを前提とする手法では、トルクセンサの追加が必要となる。 In a method based on a torque sensor such as that disclosed in Patent Document 1, it is necessary to add a torque sensor.

特許文献3のオブザーバを用いる手法はモデルを必要とするため、正確なパラメータが必要である。 Since the method using an observer in Patent Document 3 requires a model, accurate parameters are required.

特許文献4では機械学習を用いた状態推定を一般的な形で提案しているが、磁石温度に特化したものではなく、磁石温度推定に関する技術について明確に述べられていない。 Although Patent Document 4 proposes state estimation using machine learning in a general form, it is not specific to magnet temperature, and does not clearly describe technology related to magnet temperature estimation.

以上に加え、特許文献1、特許文献2、特許文献4では固定子巻線抵抗の温度は推定していない。非特許文献1では固定子巻線抵抗、磁石磁束を推定しているため、この変化から温度の変化を推定することは可能であるが、インダクタンスの誤差が固定子巻線抵抗、磁石磁束の推定誤差の原因となる。非特許文献2は誘導機を対象としている。 In addition to the above, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 4 do not estimate the temperature of the stator winding resistance. In Non-Patent Document 1, stator winding resistance and magnet magnetic flux are estimated, so it is possible to estimate temperature changes from these changes. This may cause errors. Non-Patent Document 2 targets induction machines.

本発明は、上記課題を解決するものであり、その目的は、トルクセンサ、電圧センサ等を追加することなく容易にPMモータの抵抗温度、磁石温度を推定することができるPMモータの温度推定装置を提供することにある。 The present invention solves the above problems, and its purpose is to provide a PM motor temperature estimation device that can easily estimate the resistance temperature and magnet temperature of the PM motor without adding a torque sensor, voltage sensor, etc. Our goal is to provide the following.

上記課題を解決するための請求項1に記載のPMモータの温度推定装置は、
インバータにより駆動されるPMモータに流れる電流を検出したモータ検出電流と、前記モータの回転数を検出して求めた角周波数と、前記モータ検出電流が電流指令と等しくなるように電流制御を行って得られた電圧指令とを入力として、モータモデルを用いてモータモデルの電流を計算し、計算されたモータモデル電流と前記モータ検出電流の差をなくすように、モータモデルの巻線抵抗、磁石磁束、インダクタンスを調整することにより、モータの巻線抵抗、磁石磁束、インダクタンスを含むモータパラメータを同定するパラメータ同定部と、
前記パラメータ同定部により同定した巻線抵抗および磁石磁束から抵抗温度、磁石温度を推定する温度計算部と、を備えたことを特徴とする。
A PM motor temperature estimation device according to claim 1 for solving the above problem,
Current control is performed so that the motor detection current obtained by detecting the current flowing through the PM motor driven by the inverter, the angular frequency obtained by detecting the rotation speed of the motor, and the motor detection current become equal to the current command. Using the obtained voltage command as input, calculate the current of the motor model using the motor model, and adjust the winding resistance and magnet magnetic flux of the motor model so as to eliminate the difference between the calculated motor model current and the motor detection current. , a parameter identification unit that identifies motor parameters including motor winding resistance, magnet magnetic flux, and inductance by adjusting inductance;
The present invention is characterized by comprising a temperature calculation section that estimates a resistance temperature and a magnet temperature from the winding resistance and magnet magnetic flux identified by the parameter identification section.

請求項2に記載のPMモータの温度推定装置は、
インバータにより駆動されるPMモータに流れる電流を検出したモータ検出電流と、前記モータの回転数を検出して求めた角周波数と、前記モータ検出電流が電流指令と等しくなるように電流制御を行って得られた電圧指令とを入力として、モータモデルを用いてモータモデルの電流を計算し、計算されたモータモデル電流と前記モータ検出電流の差をなくすように、モータモデルの巻線抵抗、磁石磁束を調整することにより、モータの巻線抵抗、磁石磁束を含むモータパラメータを同定するパラメータ同定部と、
前記パラメータ同定部により同定した巻線抵抗および磁石磁束から抵抗温度、磁石温度を推定する温度計算部と、を備えたことを特徴とする。
The temperature estimating device for a PM motor according to claim 2 comprises:
Current control is performed so that the motor detection current obtained by detecting the current flowing through the PM motor driven by the inverter, the angular frequency obtained by detecting the rotation speed of the motor, and the motor detection current become equal to the current command. Using the obtained voltage command as input, calculate the current of the motor model using the motor model, and adjust the winding resistance and magnet magnetic flux of the motor model so as to eliminate the difference between the calculated motor model current and the motor detection current. a parameter identification unit that identifies motor parameters including motor winding resistance and magnet magnetic flux by adjusting the
The present invention is characterized by comprising a temperature calculation section that estimates a resistance temperature and a magnet temperature from the winding resistance and magnet magnetic flux identified by the parameter identification section.

請求項3に記載のPMモータの温度推定装置は、請求項1又は2において、
前記インバータはベクトル制御によりPMモータを駆動し、前記ベクトル制御には、PMモータの回転子に同期したd-q座標系の電圧、電流を用いることを特徴とする。
The temperature estimating device for a PM motor according to claim 3 has the following features in claim 1 or 2:
The inverter drives the PM motor by vector control, and the vector control uses voltage and current in a dq coordinate system synchronized with the rotor of the PM motor.

請求項4に記載のPMモータの温度推定装置は、請求項1において、
前記パラメータ同定部は、下記式(1)~式(7)をサンプリング時間Ts毎に計算してモータパラメータΘ=[ra Ld Lq Φm](raは巻線抵抗、Ldはd軸インダクタンス、Lqはq軸インダクタンス、Φmは磁石磁束)を推定することを特徴とする。
The temperature estimating device for a PM motor according to claim 4 has the following features in claim 1:
The parameter identification unit calculates the following equations (1) to (7) for each sampling time Ts to obtain the motor parameter Θ=[ra Ld Lq Φm] T (ra is the winding resistance, Ld is the d-axis inductance, and Lq is the q-axis inductance, and Φm is the magnet magnetic flux).

Figure 2023169905000002
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Figure 2023169905000003
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Figure 2023169905000004
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Figure 2023169905000005
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Figure 2023169905000006
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Figure 2023169905000007
Figure 2023169905000007

Figure 2023169905000008
Figure 2023169905000008

(但し、Θ´=[ra´ Ld´ Lq´ Φm´]、H=diag(h、hLd、hLq、hΦ):定数(≧0)、K=diag(K、K):定数(<0)、Hは重み係数、diagは対角行列を出力する関数、Iはd軸電流、Iはq軸電流、ωは角周波数、edqはdq軸電流の推定値に対する誤差、Vdqはdq軸電圧指令、添え字nは時間経過を示し、´付き変数は推定値を示す)。 (However, Θ ' n = [ra ' n Ld' n Lq ' n Φm' n ] T , H=diag ( hr , h Ld , h Lq , h Φ ): constant (≧0), K= diag ( K d , K q ): constant (<0), H is a weighting coefficient, diag is a function that outputs a diagonal matrix, I d is d-axis current, I q is q-axis current, ω is angular frequency, e dq is Error with respect to the estimated value of the dq-axis current, V dq is the dq-axis voltage command, the subscript n indicates the passage of time, and the variable with ' indicates the estimated value).

請求項5に記載のPMモータの温度推定装置は、請求項1において、
前記パラメータ同定部は、下記式(10)、式(2)、式(3)、式(4)、式(5)、式(11)、式(7)をサンプリング時間Ts毎に計算してモータパラメータΘ=[ra Ld Lq Φm](raは巻線抵抗、Ldはd軸インダクタンス、Lqはq軸インダクタンス、Φmは磁石磁束)を推定することを特徴とする。
The temperature estimating device for a PM motor according to claim 5 has the following features in claim 1:
The parameter identification unit calculates the following equations (10), (2), (3), (4), (5), (11), and (7) for each sampling time Ts. It is characterized by estimating the motor parameter Θ=[ra Ld Lq Φm] T (ra is the winding resistance, Ld is the d-axis inductance, Lq is the q-axis inductance, and Φm is the magnet magnetic flux).

Figure 2023169905000009
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Figure 2023169905000010
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Figure 2023169905000011
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Figure 2023169905000012
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Figure 2023169905000013
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Figure 2023169905000014
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Figure 2023169905000015
Figure 2023169905000015

(但し、Θ´=[ra´ Ld´ Lq´ Φm´]、H=diag(h、hLd、hLq、hΦ):定数(≧0)、K=diag(K、K):定数(<0)、Hは重み係数、diagは対角行列を出力する関数、Iはd軸電流、Iはq軸電流、ωは角周波数、edqはdq軸電流の推定値に対する誤差、Vdqはdq軸電圧指令、添え字nは時間経過を示し、´付き変数は推定値を示す)。 (However, Θ ' n = [ra ' n Ld' n Lq ' n Φm' n ] T , H=diag ( hr , h Ld , h Lq , h Φ ): constant (≧0), K= diag ( K d , K q ): constant (<0), H is a weighting coefficient, diag is a function that outputs a diagonal matrix, I d is d-axis current, I q is q-axis current, ω is angular frequency, e dq is Error with respect to the estimated value of the dq-axis current, V dq is the dq-axis voltage command, the subscript n indicates the passage of time, and the variable with ' indicates the estimated value).

請求項6に記載のPMモータの温度推定装置は、請求項2において、
前記パラメータ同定部は、予め測定したインダクタンス値を用い、下記式(12)~式(16)をサンプリング時間Ts毎に計算してモータパラメータΘ=[ra Φm](raは巻線抵抗、Φmは磁石磁束)を推定することを特徴とする。
The temperature estimating device for a PM motor according to claim 6 has the following features:
The parameter identification section calculates the following equations (12) to (16) at each sampling time Ts using the inductance value measured in advance, and calculates the motor parameter Θ=[ra Φm] T (ra is the winding resistance, Φm is characterized by estimating the magnet magnetic flux).

Figure 2023169905000016
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Figure 2023169905000017
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Figure 2023169905000018
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Figure 2023169905000019
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Figure 2023169905000020
Figure 2023169905000020

(但し、Θ´=[ra´ Φm´]、H=diag(h、hΦ):定数(h、hΦ≧0)、K=diag(K、K):定数(K、K<0)、Ldqn=diag(Ldn、Lqn):電流に対するインダクタンスのテーブルから読み込む、Hは重み係数、diagは対角行列を出力する関数、Iはd軸電流、Iはq軸電流、ωは角周波数、edqはdq軸電流の推定値に対する誤差、Vdqはdq軸電圧指令、添え字nは時間経過を示し、´付き変数は推定値を示す)。 (However, Θ ' n = [ra ' n Φm ' n ] T , H = diag ( hr , h Φ ): constant ( hr , h Φ ≧0), K = diag (K d , K q ): Constant (K d , K q <0), L dqn = diag (L dn , L qn ): read from the table of inductance for current, H is the weighting coefficient, diag is a function that outputs a diagonal matrix, I d is d axis current, Iq is the q-axis current, ω is the angular frequency, e dq is the error for the estimated value of the dq-axis current, V dq is the dq-axis voltage command, the subscript n indicates the passage of time, and variables with ' are estimated values. ).

請求項7に記載のPMモータの温度推定装置は、請求項2において、
前記パラメータ同定部は、予め測定したインダクタンス値を用い、下記式(17)、式(13)、式(14)、式(18)、式(16)をサンプリング時間Ts毎に計算してモータパラメータΘ=[ra Φm](raは巻線抵抗、Φmは磁石磁束)を推定することを特徴とする。
The temperature estimating device for a PM motor according to claim 7 has the following features:
The parameter identification section calculates the following equations (17), (13), (14), (18), and (16) at each sampling time Ts using the inductance value measured in advance to determine the motor parameters. It is characterized by estimating Θ=[ra Φm] T (ra is the winding resistance and Φm is the magnet magnetic flux).

Figure 2023169905000021
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Figure 2023169905000022
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Figure 2023169905000023
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Figure 2023169905000024
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Figure 2023169905000025
Figure 2023169905000025

(但し、Θ´=[ra´ Φm´]、H=diag(h、hΦ):定数(h、hΦ≧0)、K=diag(K、K):定数(K、K<0)、Ldqn=diag(Ldn、Lqn):電流に対するインダクタンスのテーブルから読み込む、Hは重み係数、diagは対角行列を出力する関数、Iはd軸電流、Iはq軸電流、ωは角周波数、edqはdq軸電流の推定値に対する誤差、Vdqはdq軸電圧指令、添え字nは時間経過を示し、´付き変数は推定値を示す)。 (However, Θ ' n = [ra ' n Φm ' n ] T , H = diag ( hr , h Φ ): constant ( hr , h Φ ≧0), K = diag (K d , K q ): Constant (K d , K q <0), L dqn = diag (L dn , L qn ): read from the table of inductance for current, H is the weighting coefficient, diag is a function that outputs a diagonal matrix, I d is d axis current, Iq is the q-axis current, ω is the angular frequency, e dq is the error for the estimated value of the dq-axis current, V dq is the dq-axis voltage command, the subscript n indicates the passage of time, and variables with ' are estimated values. ).

(1)請求項1~7に記載の発明によれば、トルクセンサ、電圧センサ等を追加することなく容易にPMモータの抵抗温度、磁石温度を推定することができる。
(2)請求項1に記載の発明によれば、モータパラメータ(巻線抵抗、d軸インダクタンス、q軸インダクタンス、磁石磁束)の推定が行える。
(3)請求項2に記載の発明によれば、モータパラメータ(巻線抵抗、磁石磁束)の推定が行える。
(4)請求項4~7に記載の発明によれば、インダクタンスに誤差があっても精度の良い温度推定が可能である。
(5)請求項6、7に記載の発明によれば、予め測定したインダクタンス値を用いているので、請求項4、5と比較して、計算量を減少することができ、また設定するパラメータが4パラメータから2パラメータとなり、調整が容易になる。
(6)請求項5、7に記載の発明によれば、モデル計算に測定電流ではなくモデル電流を(推定電流)を使用しているので、請求項4、6と比較して、電流誤差の変化が大きくなるので、同定の応答性が向上する。
(7)請求項4、6に記載の発明によれば、モデル計算の微分項以外に測定電流を使用しているため、請求項5、7と比較して、電流誤差の変化が緩やかになり、同定の安定性が向上する。
(1) According to the invention described in claims 1 to 7, the resistance temperature and magnet temperature of the PM motor can be easily estimated without adding a torque sensor, a voltage sensor, or the like.
(2) According to the invention described in claim 1, motor parameters (winding resistance, d-axis inductance, q-axis inductance, magnet magnetic flux) can be estimated.
(3) According to the invention described in claim 2, motor parameters (winding resistance, magnet magnetic flux) can be estimated.
(4) According to the invention described in claims 4 to 7, it is possible to estimate temperature with high accuracy even if there is an error in inductance.
(5) According to the invention described in claims 6 and 7, since the inductance value measured in advance is used, the amount of calculation can be reduced compared to claims 4 and 5, and the parameters to be set can be reduced. is reduced from 4 parameters to 2 parameters, making adjustment easier.
(6) According to the inventions described in claims 5 and 7, since the model current (estimated current) is used instead of the measured current for model calculation, compared to claims 4 and 6, the current error is reduced. Since the change becomes larger, the responsiveness of identification improves.
(7) According to the inventions recited in claims 4 and 6, since the measured current is used in addition to the differential term of model calculation, the change in current error becomes gentler compared to claims 5 and 7. , the stability of identification is improved.

本発明の実施形態例による温度推定装置の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of a temperature estimation device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例1におけるパラメータ同定部の構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of a parameter identification section in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1における温度計算部の構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of a temperature calculation section in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例2におけるパラメータ同定部の構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of a parameter identification section in Example 2 of the present invention. 本発明の実施例3におけるパラメータ同定部の構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of a parameter identification section in Example 3 of the present invention. 本発明の実施例4におけるパラメータ同定部の構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of a parameter identification section in Embodiment 4 of the present invention. 温度推定シミュレーション結果を示すグラフ。Graph showing temperature estimation simulation results. モータパラメータ同定シミュレーション結果を示すグラフ。Graph showing motor parameter identification simulation results.

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。図1は本実施形態例による温度推定装置を示し、図1の構成により本発明のPMモータの磁石温度推定が行われる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments. FIG. 1 shows a temperature estimating device according to this embodiment, and the magnet temperature of the PM motor of the present invention is estimated by the configuration shown in FIG.

図1において、1はインバータ2により駆動されるモータ(IPMSM:Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)、3はインバータ2に電圧指令を与えるコントローラ、4はモータ1に流れる電流を検出するモータ電流検出器、5はモータ1の回転を検出するモータ回転検出器、6はモータ1の固定子巻線の抵抗温度および磁石温度を推定する温度推定器である。 In FIG. 1, 1 is a motor driven by an inverter 2 (IPMSM: Interior Permanent Magnet Synchronous Motor), 3 is a controller that gives a voltage command to the inverter 2, 4 is a motor current detector that detects the current flowing through the motor 1, and 5 6 is a motor rotation detector that detects the rotation of the motor 1, and 6 is a temperature estimator that estimates the resistance temperature of the stator winding of the motor 1 and the magnet temperature.

コントローラ3内の31は、モータ回転検出器5で検出された検出回転角にモータ極対数を掛けて電気角に変換する乗算器であり、32は乗算器31から出力される電気角を微分して角周波数ωを求める微分器である。 31 in the controller 3 is a multiplier that multiplies the detected rotation angle detected by the motor rotation detector 5 by the number of motor pole pairs to convert it into an electrical angle, and 32 differentiates the electrical angle output from the multiplier 31. This is a differentiator that calculates the angular frequency ω.

33は、モータ電流検出器4で検出された3相のモータ検出電流を、乗算器31から出力される電気角を用いてd-q座標系での電流に座標変換する3相-dq変換器である。 33 is a three-phase-dq converter that converts the three-phase motor detection current detected by the motor current detector 4 into a current in the dq coordinate system using the electrical angle output from the multiplier 31; It is.

34は、3相-dq変換器33により座標変換されたdq座標系での電流(モータ検出電流)が、設定した電流指令と等しくなるように電流制御を行って、dq座標系での電圧指令を出力する電流制御器である。 34 controls the current so that the current (motor detection current) in the dq coordinate system coordinate-converted by the 3-phase-dq converter 33 becomes equal to the set current command, and converts the voltage command in the dq coordinate system. This is a current controller that outputs .

35は、電流制御器34から出力されるdq座標系での電圧指令を、乗算器31から出力される電気角を用いて3相の電圧指令に座標変換してインバータ2に与えるdq-3相変換器である。インバータ2は前記電圧指令に応じた電圧をモータ1に印加する。 35 is a dq-3 phase converter which converts the voltage command in the dq coordinate system outputted from the current controller 34 into a three-phase voltage command using the electrical angle outputted from the multiplier 31 and supplies it to the inverter 2. It is a converter. The inverter 2 applies a voltage to the motor 1 according to the voltage command.

温度推定器6内の60は、3相-dq変換器33により座標変換されたdq座標系での電流と、微分器32で求められた角周波数ωと、電流制御器34から出力されるdq座標系での電圧指令とを入力とし、モータ1の固定子巻線抵抗、磁石磁束、インダクタンス等を含むモータパラメータを同定するパラメータ同定部である。 60 in the temperature estimator 6 is a current in a dq coordinate system coordinate-transformed by a three-phase-dq converter 33, an angular frequency ω determined by a differentiator 32, and a dq output from a current controller 34. This is a parameter identification unit that receives a voltage command in a coordinate system as an input and identifies motor parameters including stator winding resistance, magnet magnetic flux, inductance, etc. of the motor 1.

このパラメータ同定部60は、設計したモータモデル61に前記電流(3相-dq変換器33の出力電流(モータ検出電流))、電圧(電流制御器34から出力される電圧指令)、角周波数(微分器32の出力)を入力してモータモデル61のモデル電流を計算し、計算されたモデル電流と前記入力電流(モータ検出電流)の差を減算器62で求め、減算器62から出力される電流誤差をなくすように、パラメータ調整器63によってモータモデル61の巻線抵抗、磁石磁束、インダクタンスを調整することで、モータ1の固定子巻線抵抗、磁石磁束、インダクタンスを同定している。 This parameter identification unit 60 provides the designed motor model 61 with the current (output current of the 3-phase-dq converter 33 (motor detection current)), voltage (voltage command output from the current controller 34), and angular frequency ( The model current of the motor model 61 is calculated by inputting the output of the differentiator 32 (the output of the differentiator 32), the difference between the calculated model current and the input current (motor detection current) is determined by the subtracter 62, and the difference is output from the subtracter 62. The stator winding resistance, magnet magnetic flux, and inductance of the motor 1 are identified by adjusting the winding resistance, magnet magnetic flux, and inductance of the motor model 61 using the parameter adjuster 63 so as to eliminate current errors.

68は、パラメータ同定部60により同定した固定子巻線抵抗および磁石磁束から固定子巻線の抵抗温度および磁石温度を推定する温度計算部である。 68 is a temperature calculation unit that estimates the stator winding resistance temperature and magnet temperature from the stator winding resistance and magnet magnetic flux identified by the parameter identification unit 60.

実施例1では、図1のパラメータ同定部60が、図2に示すIPMSMパラメータ推定演算を行うものであり、角周波数ω、電圧指令Vdq=[V]、電流Idq=[I](電圧、電流はdq座標系での値)を用いて、以下の式(1)~式(7)の計算を行う。ここで、添え字nは時間経過を示し、サンプリング時間T毎に計算を行う。また、´の付いた変数は推定値を示している。 In the first embodiment, the parameter identification unit 60 in FIG . 1 performs the IPMSM parameter estimation calculation shown in FIG . Using I d I q ] T (voltage and current are values in the dq coordinate system), the following equations (1) to (7) are calculated. Here, the subscript n indicates the passage of time, and calculation is performed every sampling time Ts . Furthermore, variables marked with '' indicate estimated values.

Figure 2023169905000026
Figure 2023169905000026

Figure 2023169905000027
Figure 2023169905000027

Figure 2023169905000028
Figure 2023169905000028

Figure 2023169905000029
Figure 2023169905000029

Figure 2023169905000030
Figure 2023169905000030

Figure 2023169905000031
Figure 2023169905000031

Figure 2023169905000032
Figure 2023169905000032

但し、Θ´=[ra´ Ld´ Lq´ Φm´]
H=diag(h、hLd、hLq、hΦ):定数(≧0)、
K=diag(K、K):定数(<0)、
Hは重み係数、diagは対角行列を出力する関数、Iはd軸電流、Iはq軸電流、ωは角周波数、edqはdq軸電流の推定値に対する誤差、Vdqはdq軸電圧指令である。
However, Θ ' n = [ra ' n Ld ' n Lq ' n Φm' n ] T ,
H=diag( hr , hLd , hLq , ): constant (≧0),
K = diag (K d , K q ): constant (<0),
H is the weighting coefficient, diag is a function that outputs a diagonal matrix, I d is the d-axis current, I q is the q-axis current, ω is the angular frequency, e dq is the error for the estimated value of the d-q-axis current, V dq is the dq This is the shaft voltage command.

尚、図2の64、65、66は推定dq軸電流I´dqn、推定パラメータ値Θ´、dq軸電流Idqnを各々遅延する遅延器であり、出力側には、1サンプリング時間前の推定dq軸電流I´dqn-1、1サンプリング時間前の推定パラメータ値Θ´n-1、1サンプリング時間前のdq軸電流Idqn-1が各々出力される。 Note that 64, 65, and 66 in FIG. 2 are delay devices that respectively delay the estimated dq-axis current I' dqn , the estimated parameter value Θ ' n , and the dq-axis current I dqn , and the output side is equipped with a signal from one sampling time before. The estimated dq-axis current I ' dqn-1 , the estimated parameter value Θ ' n-1 one sampling time ago, and the dq-axis current I dqn-1 one sampling time ago are output, respectively.

式(1)~(7)をTs毎に繰り返すことにより、モータパラメータΘ=[r Φを推定できる。 By repeating equations (1) to (7) every Ts, the motor parameter Θ=[r a L d L q Φ m ] T can be estimated.

モータパラメータΘは巻線抵抗r、d軸インダクタンスL、q軸インダクタンスL、磁石磁束Φである。 The motor parameters Θ are winding resistance r a , d-axis inductance L d , q-axis inductance L q , and magnet magnetic flux Φ m .

温度計算部68は、図3に示すように、モータパラメータ同定部60で推定した巻線抵抗r´an、磁石磁束Φ´mnから、下記式(8)、式(9)により固定子巻線の抵抗温度T´rnと磁石温度T´mnを計算する。 As shown in FIG. 3, the temperature calculation section 68 calculates the stator winding using the following equations (8) and (9) from the winding resistance r' an and the magnet magnetic flux Φ' mn estimated by the motor parameter identification section 60. Calculate the resistance temperature T'rn and magnet temperature T'mn .

Figure 2023169905000033
Figure 2023169905000033

Figure 2023169905000034
Figure 2023169905000034

ここで、ra0,Φm0は温度Tに於ける巻線抵抗rと磁石磁束Φの値であり、α、βは温度Tに於ける巻線抵抗と磁石磁束の温度係数である。これらの値はモータメーカから入手、又は事前試験により求める。 Here, r a0 and Φ m0 are the values of the winding resistance r a and magnet magnetic flux Φ m at temperature T 0 , and α and β are the temperature coefficients of the winding resistance and magnet magnetic flux at temperature T 0 . be. These values can be obtained from the motor manufacturer or determined through preliminary testing.

次に、温度推定器6で行われる図2、図3の推定演算(式(1)~式(9))について、補足説明する。 Next, the estimation calculations (formulas (1) to (9)) shown in FIGS. 2 and 3 performed by the temperature estimator 6 will be supplementarily explained.

IPMSMの電流・電圧・角速度を既知としてモータパラメータ(磁石磁束、固定子巻線抵抗、インダクタンス)を推定する。 The motor parameters (magnet magnetic flux, stator winding resistance, inductance) are estimated with the current, voltage, and angular velocity of the IPMSM known.

IPM方程式を以下とする(d-q軸で表現)。 The IPM equation is as follows (expressed on d-q axes).

Figure 2023169905000035
Figure 2023169905000035

とすると式(20)が得られる。 Then, equation (20) is obtained.

Figure 2023169905000036
Figure 2023169905000036

実施例1ではパラメータ推定のために以下のモデル計算を行う。 In the first embodiment, the following model calculation is performed for parameter estimation.

Figure 2023169905000037
Figure 2023169905000037

Figure 2023169905000038
Figure 2023169905000038

ここで、 here,

Figure 2023169905000039
Figure 2023169905000039

Figure 2023169905000040
Figure 2023169905000040

Figure 2023169905000041
Figure 2023169905000041

Θ´=[r´ L´ L´ Φ´]
H=diag(h、hLd、hLq、hΦ)。
Θ´=[r a ´ L d ´ L q ´ Φ m ´] T
H=diag( hr , hLd , hLq , ).

<Lyapunov関数によるP,Qの設計>
式(20)、式(21)、式(22)よりパラメータ誤差に関する方程式を導出し、パラメータ誤差の2乗で構成した関数が非負で時間微分が負であればパラメータ誤差は0になる。
<Design of P and Q using Lyapunov function>
An equation regarding the parameter error is derived from equations (20), (21), and (22), and if the function formed by the square of the parameter error is non-negative and the time differential is negative, the parameter error becomes 0.

<誤差方程式>
式(20)にΘ´=Θ+eΘ、L´dq=Ldq+eを代入。
<Error equation>
Substitute Θ'=Θ+e Θ and L' dq =L dq +e L into equation (20).

Figure 2023169905000042
Figure 2023169905000042

Figure 2023169905000043
Figure 2023169905000043

Lyapunov関数として、式(28)を選定すると、 When formula (28) is selected as the Lyapunov function,

Figure 2023169905000044
Figure 2023169905000044

Figure 2023169905000045
Figure 2023169905000045

式(26)、式(27)より From formula (26) and formula (27)

Figure 2023169905000046
Figure 2023169905000046

したがって、 therefore,

Figure 2023169905000047
Figure 2023169905000047

であるので、 So,

Figure 2023169905000048
Figure 2023169905000048

とすると、 Then,

Figure 2023169905000049
Figure 2023169905000049

であり、誤差eΘが0に収束する。 , and the error e Θ converges to 0.

<温度推定>
抵抗温度T、磁石温度Tと、抵抗r、磁石磁束Φの関係は次の式(34)、式(35)となる。
<Temperature estimation>
The relationship between the resistance temperature T r , the magnet temperature T m , the resistance r a , and the magnet magnetic flux Φ m is expressed by the following equations (34) and (35).

Figure 2023169905000050
Figure 2023169905000050

Figure 2023169905000051
Figure 2023169905000051

a0:T[℃]における抵抗の値[Ω]、α:係数[1/℃]
Φm0:T[℃]における磁石磁束[Wb]、β:係数[1/℃]
したがって、推定した抵抗、磁束から以下のように温度を推定する。
r a0 : resistance value [Ω] at T 0 [°C], α: coefficient [1/°C]
Φ m0 : Magnetic flux [Wb] at T 0 [°C], β: Coefficient [1/°C]
Therefore, the temperature is estimated from the estimated resistance and magnetic flux as follows.

Figure 2023169905000052
Figure 2023169905000052

Figure 2023169905000053
Figure 2023169905000053

図7は図1の構成で、モータ0から加速して定速になる様に電流指令を加えたときの温度推定シミュレーション結果である。このとき、一定の負荷を加えており、温度は抵抗損と鉄損から計算し、温度によって抵抗、磁束が変化しているとしている。 FIG. 7 shows temperature estimation simulation results when a current command is applied to the configuration of FIG. 1 so that the motor accelerates from 0 and reaches a constant speed. At this time, a constant load is applied, and the temperature is calculated from resistance loss and iron loss, and it is assumed that the resistance and magnetic flux change depending on the temperature.

図7において、一点鎖線は抵抗温度、破線は磁石温度、二点鎖線は抵抗推定温度、細実線は磁石推定温度を各々示している。図7のシミュレーションでは、最初の過渡状態で抵抗温度推定に誤差があるが、ほぼ温度が推定できている。過渡応答は遅いため、異常判定など速応性が求められる用途では適用が難しい。 In FIG. 7, the one-dot chain line shows the resistance temperature, the broken line shows the magnet temperature, the two-dot chain line shows the estimated resistance temperature, and the thin solid line shows the estimated magnet temperature. In the simulation shown in FIG. 7, although there is an error in estimating the resistance temperature in the first transient state, the temperature can almost be estimated. Because the transient response is slow, it is difficult to apply it to applications that require quick response, such as abnormality determination.

図8はモータパラメータ同定のシミュレーション結果であり、図7と同様の条件でシミュレーションを行ったときの抵抗、磁束の同定した値の各初期値に対する比率である。インダクタンスLqは同定値の初期値をモータLqと異なる値としてシミュレーションを行った。 FIG. 8 shows the simulation results of motor parameter identification, and shows the ratio of the identified values of resistance and magnetic flux to each initial value when the simulation was performed under the same conditions as in FIG. 7. The inductance Lq was simulated by setting the initial value of the identified value to a value different from that of the motor Lq.

図8において、一点鎖線は抵抗、破線は磁石磁束、二点鎖線は推定抵抗、細実線は推定磁石磁束、太実線は推定q軸インダクタンスを各々示している。図8によればモータパラメータの同定が行えていることがわかる。 In FIG. 8, the one-dot chain line shows the resistance, the broken line shows the magnet magnetic flux, the two-dot chain line shows the estimated resistance, the thin solid line shows the estimated magnet magnetic flux, and the thick solid line shows the estimated q-axis inductance. According to FIG. 8, it can be seen that the motor parameters can be identified.

以上のように実施例1によれば、トルクセンサ、電圧センサ等を追加することなく容易にPMモータの抵抗温度、磁石温度を推定することができる。また、インダクタンスに誤差があっても精度の良い温度推定が可能である。また、モデル計算の微分項以外に測定電流を使用しているため、電流誤差の変化が緩やかになり、同定の安定性が向上する。 As described above, according to the first embodiment, the resistance temperature and magnet temperature of the PM motor can be easily estimated without adding a torque sensor, a voltage sensor, or the like. Further, even if there is an error in the inductance, accurate temperature estimation is possible. Furthermore, since the measured current is used in addition to the differential term in the model calculation, the change in current error becomes gradual, improving the stability of identification.

実施例2では、図1のパラメータ同定部60が、図4に示すIPMSMパラメータ推定演算を行うものであり、実施例1(図2)と同一部分は同一符号をもって示している。 In the second embodiment, the parameter identification unit 60 in FIG. 1 performs the IPMSM parameter estimation calculation shown in FIG. 4, and the same parts as in the first embodiment (FIG. 2) are indicated by the same symbols.

実施例1と異なる点は、前記式(1)の電流を測定電流から式(10)の推定電流に置き換え、これに伴って前記式(6)を式(11)に変更して計算することにあり、その他の部分は実施例1と同様に動作する。 The difference from Example 1 is that the measured current in equation (1) is replaced with the estimated current in equation (10), and accordingly, equation (6) is changed to equation (11) for calculation. The other parts operate in the same manner as in the first embodiment.

すなわち、実施例2のパラメータ同定部60は、角周波数ω、電圧指令Vdq=[V]、電流Idq=[I](電圧、電流はdq座標系での値)を用いて、以下の式(10)、式(2)、式(3)、式(4)、式(5)、式(11)、式(7)をサンプリング時間Ts毎に計算してモータパラメータΘ=[ra Ld Lq Φm](raは巻線抵抗、Ldはd軸インダクタンス、Lqはq軸インダクタンス、Φmは磁石磁束)を推定する。 That is, the parameter identification unit 60 of the second embodiment calculates the angular frequency ω, the voltage command V dq = [V d V q ] T , and the current I dq = [I d I q ] T (voltage and current are expressed in the dq coordinate system. Calculate the following equations (10), (2), (3), (4), (5), (11), and (7) for each sampling time Ts using Then, the motor parameter Θ=[ra Ld Lq Φm] T (ra is the winding resistance, Ld is the d-axis inductance, Lq is the q-axis inductance, and Φm is the magnet magnetic flux) is estimated.

Figure 2023169905000054
Figure 2023169905000054

Figure 2023169905000055
Figure 2023169905000055

Figure 2023169905000056
Figure 2023169905000056

Figure 2023169905000057
Figure 2023169905000057

Figure 2023169905000058
Figure 2023169905000058

Figure 2023169905000059
Figure 2023169905000059

Figure 2023169905000060
Figure 2023169905000060

但し、Θ´=[ra´ Ld´ Lq´ Φm´]
H=diag(h、hLd、hLq、hΦ):定数(≧0)、
K=diag(K、K):定数(<0)、
Hは重み係数、diagは対角行列を出力する関数、Iはd軸電流、Iはq軸電流、ωは角周波数、edqはdq軸電流の推定値に対する誤差、Vdqはdq軸電圧指令、添え字nは時間経過を示し、´付き変数は推定値を示す。
However, Θ ' n = [ra ' n Ld ' n Lq ' n Φm' n ] T ,
H=diag( hr , hLd , hLq , ): constant (≧0),
K = diag (K d , K q ): constant (<0),
H is the weighting coefficient, diag is a function that outputs a diagonal matrix, I d is the d-axis current, I q is the q-axis current, ω is the angular frequency, e dq is the error for the estimated value of the d-q-axis current, V dq is the dq In the axis voltage command, the subscript n indicates the passage of time, and the variables with '' indicate estimated values.

次に、パラメータ同定部60で行われる図4の推定演算(式10)、式(2)、式(3)、式(4)、式(5)、式(11)、式(7))について、補足説明する。 Next, the estimation calculation (Equation 10), Equation (2), Equation (3), Equation (4), Equation (5), Equation (11), Equation (7)) of FIG. 4 is performed by the parameter identification unit 60. Here is a supplementary explanation.

パラメータ推定のための式を The formula for parameter estimation is

Figure 2023169905000061
Figure 2023169905000061

として as

Figure 2023169905000062
Figure 2023169905000062

の計算を行う。 Perform the calculation.

ここで here

Figure 2023169905000063
Figure 2023169905000063

であるので、 So,

Figure 2023169905000064
Figure 2023169905000064

となり、実施例1と同様に考え得る。従って、 Therefore, it can be considered in the same way as in the first embodiment. Therefore,

Figure 2023169905000065
Figure 2023169905000065

の計算を行うことで、パラメータの同定が行える。 Parameters can be identified by calculating .

以上のように実施例2によれば、トルクセンサ、電圧センサ等を追加することなく容易にPMモータの抵抗温度、磁石温度を推定することができる。また、インダクタンスに誤差があっても精度の良い温度推定が可能である。また、モデル計算に測定電流ではなくモデル電流を(推定電流)を使用しているので、実施例1と比較して、電流誤差の変化が大きくなるので、同定の応答性が向上する。 As described above, according to the second embodiment, the resistance temperature and magnet temperature of the PM motor can be easily estimated without adding a torque sensor, a voltage sensor, or the like. Further, even if there is an error in the inductance, accurate temperature estimation is possible. Furthermore, since the model current (estimated current) is used in the model calculation instead of the measured current, the change in current error becomes larger compared to Example 1, so the responsiveness of identification is improved.

実施例3では、図1のパラメータ同定部60が、図5に示すIPMSMパラメータ推定演算を行うものであり、実施例1(図2)と同一部分は同一符号をもって示している。 In the third embodiment, the parameter identification unit 60 in FIG. 1 performs the IPMSM parameter estimation calculation shown in FIG. 5, and the same parts as in the first embodiment (FIG. 2) are indicated by the same reference numerals.

実施例1と異なる点は、インダクタンスを予め測定して、電流に対するインダクタンスのテーブル67に格納しておき、巻線抵抗と磁石磁束を同定することにあり、その他の部分は図1と同様に動作する。 The difference from Embodiment 1 is that the inductance is measured in advance and stored in a table 67 of inductance with respect to current, and the winding resistance and magnet magnetic flux are identified.Other parts operate in the same manner as in FIG. do.

すなわち、実施例3のパラメータ同定部60は、角周波数ω、電圧指令Vdq=[V]、電流Idq=[I](電圧、電流はdq座標系での値)を用いて、以下の式(12)~式(16)をサンプリング時間Ts毎に計算してモータパラメータΘ=[ra Φm](raは巻線抵抗、Φmは磁石磁束)を推定する。 That is, the parameter identification unit 60 of the third embodiment calculates the angular frequency ω, the voltage command V dq = [V d V q ] T , and the current I dq = [I d I q ] T (voltage and current are expressed in the dq coordinate system. Equations (12) to (16) below are calculated for each sampling time Ts using .

Figure 2023169905000066
Figure 2023169905000066

Figure 2023169905000067
Figure 2023169905000067

Figure 2023169905000068
Figure 2023169905000068

Figure 2023169905000069
Figure 2023169905000069

Figure 2023169905000070
Figure 2023169905000070

但し、Θ´=[ra´ Φm´]
H=diag(h、hΦ):定数(h、hΦ≧0)、
K=diag(K、K):定数(K、K<0)、
dqn=diag(Ldn、Lqn):電流に対するインダクタンスのテーブル67から読み込む、
Hは重み係数、diagは対角行列を出力する関数、Iはd軸電流、Iはq軸電流、ωは角周波数、edqはdq軸電流の推定値に対する誤差、Vdqはdq軸電圧指令、添え字nは時間経過を示し、´付き変数は推定値を示す。
However, Θ ' n = [ra ' n Φm ' n ] T ,
H=diag( hr , ): constant ( hr , ≧0),
K=diag(K d , K q ): constant (K d , K q <0),
L dqn = diag (L dn , L qn ): read from the table 67 of inductance with respect to current,
H is the weighting coefficient, diag is a function that outputs a diagonal matrix, I d is the d-axis current, I q is the q-axis current, ω is the angular frequency, e dq is the error for the estimated value of the d-q-axis current, V dq is the dq In the axis voltage command, the subscript n indicates the passage of time, and the variables with '' indicate estimated values.

前記式(12)~式(16)の演算をT毎に繰り返すことにより、モータパラメータを推定し、その結果から温度計算部68において実施例1と同様に抵抗温度T´rnと磁石温度T´mnを計算する。 The motor parameters are estimated by repeating the calculations of equations (12) to (16) every T s , and based on the results, the temperature calculation section 68 calculates the resistance temperature T ' rn and the magnet temperature T as in the first embodiment. ' Calculate mn .

次にパラメータ同定部60で行われる図5の推定演算(式(12)~式(16))について、補足説明する。 Next, a supplementary explanation will be given of the estimation calculations (Equations (12) to (16)) shown in FIG. 5 performed by the parameter identification unit 60.

式(19)において、インダクタンスの値が既知であるとしてパラメータ推定のための式を In equation (19), assuming that the inductance value is known, the equation for parameter estimation is written as

Figure 2023169905000071
Figure 2023169905000071

とする。 shall be.

Figure 2023169905000072
Figure 2023169905000072

<Lyapunov関数によるP,Qの設計>
誤差方程式
式(44)にI´dq=Idq+edq、Θ´=Θ´+eΘを代入
<Design of P and Q using Lyapunov function>
Error equation Substitute I' dq = I dq + e dq and Θ' = Θ' + e Θ into equation (44)

Figure 2023169905000073
Figure 2023169905000073

Figure 2023169905000074
Figure 2023169905000074

Figure 2023169905000075
Figure 2023169905000075

Figure 2023169905000076
Figure 2023169905000076

Figure 2023169905000077
Figure 2023169905000077

とする。 shall be.

以上のように実施例3によれば、トルクセンサ、電圧センサ等を追加することなく容易にPMモータの抵抗温度、磁石温度を推定することができる。また、インダクタンスに誤差があっても精度の良い温度推定が可能である。また、予め測定したインダクタンス値を用いているので、実施例1、実施例2と比較して、計算量を減少することができ、また設定するパラメータが4パラメータから2パラメータとなり、調整が容易になる。また、モデル計算の微分項以外に測定電流を使用しているため、実施例2と比較して、電流誤差の変化が緩やかになり、同定の安定性が向上する。 As described above, according to the third embodiment, the resistance temperature and magnet temperature of the PM motor can be easily estimated without adding a torque sensor, a voltage sensor, or the like. Further, even if there is an error in the inductance, accurate temperature estimation is possible. In addition, since the inductance value measured in advance is used, the amount of calculation can be reduced compared to Embodiment 1 and Embodiment 2, and the number of parameters to be set is reduced from 4 to 2, making adjustment easier. Become. Furthermore, since the measured current is used in addition to the differential term in the model calculation, the change in current error becomes gentler than in Example 2, and the stability of identification is improved.

実施例4では、図1のパラメータ同定部60が、図6に示すIPMSMパラメータ推定演算を行うものであり、実施例3(図5)と同一部分は同一符号をもって示している。 In the fourth embodiment, the parameter identification unit 60 in FIG. 1 performs the IPMSM parameter estimation calculation shown in FIG. 6, and the same parts as in the third embodiment (FIG. 5) are indicated by the same symbols.

実施例3と異なる点は、前記式(12)の電流を測定電流から式(17)の推定電流に置き換え、これに伴って前記式(15)を式(18)に変更して計算することにあり、その他の部分は実施例1と同様に動作する。 The difference from Example 3 is that the measured current in equation (12) is replaced with the estimated current in equation (17), and accordingly, equation (15) is changed to equation (18) for calculation. The other parts operate in the same manner as in the first embodiment.

すなわち、実施例4のパラメータ同定部60は、角周波数ω、電圧指令Vdq=[V]、電流Idq=[I](電圧、電流はdq座標系での値)を用いて、以下の式(17)、式(13)、式(14)、式(18)、式(16)をサンプリング時間Ts毎に計算してモータパラメータΘ=[ra Φm](raは巻線抵抗、Φmは磁石磁束)を推定する。 That is, the parameter identification unit 60 of the fourth embodiment calculates the angular frequency ω, the voltage command V dq = [V d V q ] T , and the current I dq = [I d I q ] T (voltage and current are expressed in the dq coordinate system. value), calculate the following equations (17), equation (13), equation (14), equation (18), and equation (16) for each sampling time Ts to obtain the motor parameter Θ=[ra Φm] T (ra is the winding resistance, Φm is the magnet magnetic flux).

Figure 2023169905000078
Figure 2023169905000078

Figure 2023169905000079
Figure 2023169905000079

Figure 2023169905000080
Figure 2023169905000080

Figure 2023169905000081
Figure 2023169905000081

Figure 2023169905000082
Figure 2023169905000082

(但し、Θ´=[ra´ Φm´]
H=diag(h、hΦ):定数(h、hΦ≧0)、
K=diag(K、K):定数(K、K<0)、
dqn=diag(Ldn、Lqn):電流に対するインダクタンスのテーブル67から読み込む、
Hは重み係数、diagは対角行列を出力する関数、Iはd軸電流、Iはq軸電流、ωは角周波数、edqはdq軸電流の推定値に対する誤差、Vdqはdq軸電圧指令、添え字nは時間経過を示し、´付き変数は推定値を示す。
(However, Θ ' n = [ra ' n Φm ' n ] T ,
H=diag( hr , ): constant ( hr , ≧0),
K=diag(K d , K q ): constant (K d , K q <0),
L dqn = diag (L dn , L qn ): read from the table 67 of inductance with respect to current,
H is the weighting coefficient, diag is a function that outputs a diagonal matrix, I d is the d-axis current, I q is the q-axis current, ω is the angular frequency, e dq is the error for the estimated value of the d-q-axis current, V dq is the dq In the axis voltage command, the subscript n indicates the passage of time, and the variables with '' indicate estimated values.

前記式(17)、式(13)、式(14)、式(18)、式(16)の演算をT毎に繰り返すことにより、モータパラメータを推定し、その結果から温度計算部68において実施例1と同様に抵抗温度T´rnと磁石温度T´mnを計算する。 The motor parameters are estimated by repeating the calculations of Equations (17), (13), Equations (14), Equations (18), and Equations (16) every T s , and from the results, the temperature calculation unit 68 calculates the motor parameters. Similarly to the first embodiment, the resistance temperature T'rn and the magnet temperature T'mn are calculated.

次にパラメータ同定部60で行われる図6の推定演算(式(17)、式(13)、式(14)、式(18)、式(16))について、補足説明する。 Next, the estimation calculations (Equation (17), Equation (13), Equation (14), Equation (18), and Equation (16)) shown in FIG. 6 performed by the parameter identification unit 60 will be supplementally explained.

式(43)の電流を以下のように変更する。 The current in equation (43) is changed as follows.

Figure 2023169905000083
Figure 2023169905000083

とする。 shall be.

Figure 2023169905000084
Figure 2023169905000084

<Lyapunov関数によるP,Qの設計> <Design of P and Q using Lyapunov function>

Figure 2023169905000085
Figure 2023169905000085

式(44)にI´dq=Idq+edq、Θ´=Θ´+eΘを代入 Substitute I' dq = I dq + e dq and Θ' = Θ' + e Θ into equation (44)

Figure 2023169905000086
Figure 2023169905000086

ここで here

Figure 2023169905000087
Figure 2023169905000087

としている。 It is said that

式(53)は式(45)と同じ形であるので、 Since equation (53) has the same form as equation (45),

Figure 2023169905000088
Figure 2023169905000088

Figure 2023169905000089
Figure 2023169905000089

とする。 shall be.

以上のように実施例4によれば、トルクセンサ、電圧センサ等を追加することなく容易にPMモータの抵抗温度、磁石温度を推定することができる。また、インダクタンスに誤差があっても精度の良い温度推定が可能である。また、モデル計算に測定電流ではなくモデル電流を(推定電流)を使用しているので、実施例1、実施例3と比較して、電流誤差の変化が大きくなるので、同定の応答性が向上する。また、予め測定したインダクタンス値を用いているので、実施例1、実施例2と比較して、計算量を減少することができ、また設定するパラメータが4パラメータから2パラメータとなり、調整が容易になる。 As described above, according to the fourth embodiment, the resistance temperature and magnet temperature of the PM motor can be easily estimated without adding a torque sensor, a voltage sensor, or the like. Further, even if there is an error in the inductance, accurate temperature estimation is possible. In addition, since the model current (estimated current) is used for model calculation instead of the measured current, the change in current error becomes larger compared to Examples 1 and 3, improving the responsiveness of identification. do. In addition, since the inductance value measured in advance is used, the amount of calculation can be reduced compared to Embodiment 1 and Embodiment 2, and the number of parameters to be set is reduced from 4 to 2, making adjustment easier. Become.

1…モータ
2…インバータ
3…コントローラ
4…モータ電流検出器
5…モータ回転検出器
6…温度推定器
31…乗算器
32…微分器
33…3相-dq変換器
34…電流制御器
35…dq-3相変換器
60…パラメータ同定部
61…電流制御器
62…減算器
63…パラメータ調整器
64,65,66…遅延器
67…テーブル
68…温度計算部
1... Motor 2... Inverter 3... Controller 4... Motor current detector 5... Motor rotation detector 6... Temperature estimator 31... Multiplier 32... Differentiator 33... 3-phase-dq converter 34... Current controller 35... dq -3-phase converter 60...Parameter identification unit 61...Current controller 62...Subtractor 63...Parameter adjuster 64, 65, 66...Delay unit 67...Table 68...Temperature calculation unit

Claims (7)

インバータにより駆動されるPMモータに流れる電流を検出したモータ検出電流と、前記モータの回転数を検出して求めた角周波数と、前記モータ検出電流が電流指令と等しくなるように電流制御を行って得られた電圧指令とを入力として、モータモデルを用いてモータモデルの電流を計算し、計算されたモータモデル電流と前記モータ検出電流の差をなくすように、モータモデルの巻線抵抗、磁石磁束、インダクタンスを調整することにより、モータの巻線抵抗、磁石磁束、インダクタンスを含むモータパラメータを同定するパラメータ同定部と、
前記パラメータ同定部により同定した巻線抵抗および磁石磁束から抵抗温度、磁石温度を推定する温度計算部と、を備えたことを特徴とするPMモータの温度推定装置。
Current control is performed so that the motor detection current obtained by detecting the current flowing through the PM motor driven by the inverter, the angular frequency obtained by detecting the rotation speed of the motor, and the motor detection current become equal to the current command. Using the obtained voltage command as input, calculate the current of the motor model using the motor model, and adjust the winding resistance and magnet magnetic flux of the motor model so as to eliminate the difference between the calculated motor model current and the motor detection current. , a parameter identification unit that identifies motor parameters including motor winding resistance, magnet magnetic flux, and inductance by adjusting inductance;
A temperature estimation device for a PM motor, comprising: a temperature calculation section that estimates a resistance temperature and a magnet temperature from the winding resistance and magnet magnetic flux identified by the parameter identification section.
インバータにより駆動されるPMモータに流れる電流を検出したモータ検出電流と、前記モータの回転数を検出して求めた角周波数と、前記モータ検出電流が電流指令と等しくなるように電流制御を行って得られた電圧指令とを入力として、モータモデルを用いてモータモデルの電流を計算し、計算されたモータモデル電流と前記モータ検出電流の差をなくすように、モータモデルの巻線抵抗、磁石磁束を調整することにより、モータの巻線抵抗、磁石磁束を含むモータパラメータを同定するパラメータ同定部と、
前記パラメータ同定部により同定した巻線抵抗および磁石磁束から抵抗温度、磁石温度を推定する温度計算部と、を備えたことを特徴とするPMモータの温度推定装置。
Current control is performed so that the motor detection current obtained by detecting the current flowing through the PM motor driven by the inverter, the angular frequency obtained by detecting the rotation speed of the motor, and the motor detection current become equal to the current command. Using the obtained voltage command as input, calculate the current of the motor model using the motor model, and adjust the winding resistance and magnet magnetic flux of the motor model so as to eliminate the difference between the calculated motor model current and the motor detection current. a parameter identification unit that identifies motor parameters including motor winding resistance and magnet magnetic flux by adjusting the
A temperature estimation device for a PM motor, comprising: a temperature calculation section that estimates a resistance temperature and a magnet temperature from the winding resistance and magnet magnetic flux identified by the parameter identification section.
前記インバータはベクトル制御によりPMモータを駆動し、前記ベクトル制御には、PMモータの回転子に同期したd-q座標系の電圧、電流を用いることを特徴とする請求項1又は2に記載のPMモータの温度推定装置。 The inverter drives the PM motor by vector control, and the vector control uses voltage and current in a dq coordinate system synchronized with the rotor of the PM motor. PM motor temperature estimation device. 前記パラメータ同定部は、下記式(1)~式(7)をサンプリング時間Ts毎に計算してモータパラメータΘ=[ra Ld Lq Φm](raは巻線抵抗、Ldはd軸インダクタンス、Lqはq軸インダクタンス、Φmは磁石磁束)を推定することを特徴とする請求項1に記載のPMモータの温度推定装置。
Figure 2023169905000090

Figure 2023169905000091

Figure 2023169905000092

Figure 2023169905000093

Figure 2023169905000094

Figure 2023169905000095

Figure 2023169905000096

(但し、Θ´=[ra´ Ld´ Lq´ Φm´]、H=diag(h、hLd、hLq、hΦ):定数(≧0)、K=diag(K、K):定数(<0)、Hは重み係数、diagは対角行列を出力する関数、Iはd軸電流、Iはq軸電流、ωは角周波数、edqはdq軸電流の推定値に対する誤差、Vdqはdq軸電圧指令、添え字nは時間経過を示し、´付き変数は推定値を示す)
The parameter identification unit calculates the following equations (1) to (7) for each sampling time Ts to obtain the motor parameter Θ=[ra Ld Lq Φm] T (ra is the winding resistance, Ld is the d-axis inductance, and Lq 2. The PM motor temperature estimating device according to claim 1, wherein: q-axis inductance, Φm: magnet magnetic flux).
Figure 2023169905000090

Figure 2023169905000091

Figure 2023169905000092

Figure 2023169905000093

Figure 2023169905000094

Figure 2023169905000095

Figure 2023169905000096

(However, Θ ' n = [ra ' n Ld' n Lq ' n Φm' n ] T , H=diag ( hr , h Ld , h Lq , h Φ ): constant (≧0), K= diag ( K d , K q ): constant (<0), H is a weighting coefficient, diag is a function that outputs a diagonal matrix, I d is d-axis current, I q is q-axis current, ω is angular frequency, e dq is Error in the estimated value of the dq-axis current, V dq is the dq-axis voltage command, the subscript n indicates the passage of time, and the variables with ' indicate the estimated value)
前記パラメータ同定部は、下記式(10)、式(2)、式(3)、式(4)、式(5)、式(11)、式(7)をサンプリング時間Ts毎に計算してモータパラメータΘ=[ra Ld Lq Φm](raは巻線抵抗、Ldはd軸インダクタンス、Lqはq軸インダクタンス、Φmは磁石磁束)を推定することを特徴とする請求項1に記載のPMモータの温度推定装置。
Figure 2023169905000097

Figure 2023169905000098

Figure 2023169905000099

Figure 2023169905000100

Figure 2023169905000101

Figure 2023169905000102

Figure 2023169905000103

(但し、Θ´=[ra´ Ld´ Lq´ Φm´]、H=diag(h、hLd、hLq、hΦ):定数(≧0)、K=diag(K、K):定数(<0)、Hは重み係数、diagは対角行列を出力する関数、Iはd軸電流、Iはq軸電流、ωは角周波数、edqはdq軸電流の推定値に対する誤差、Vdqはdq軸電圧指令、添え字nは時間経過を示し、´付き変数は推定値を示す)
The parameter identification unit calculates the following equations (10), (2), (3), (4), (5), (11), and (7) for each sampling time Ts. The PM according to claim 1, characterized in that the motor parameter Θ=[ra Ld Lq Φm] T (ra is winding resistance, Ld is d-axis inductance, Lq is q-axis inductance, and Φm is magnet magnetic flux) is estimated. Motor temperature estimation device.
Figure 2023169905000097

Figure 2023169905000098

Figure 2023169905000099

Figure 2023169905000100

Figure 2023169905000101

Figure 2023169905000102

Figure 2023169905000103

(However, Θ ' n = [ra ' n Ld' n Lq ' n Φm' n ] T , H=diag ( hr , h Ld , h Lq , h Φ ): constant (≧0), K= diag ( K d , K q ): constant (<0), H is a weighting coefficient, diag is a function that outputs a diagonal matrix, I d is d-axis current, I q is q-axis current, ω is angular frequency, e dq is Error in the estimated value of the dq-axis current, V dq is the dq-axis voltage command, the subscript n indicates the passage of time, and the variables with ' indicate the estimated value)
前記パラメータ同定部は、予め測定したインダクタンス値を用い、下記式(12)~式(16)をサンプリング時間Ts毎に計算してモータパラメータΘ=[ra Φm](raは巻線抵抗、Φmは磁石磁束)を推定することを特徴とする請求項2に記載のPMモータの温度推定装置。
Figure 2023169905000104

Figure 2023169905000105

Figure 2023169905000106

Figure 2023169905000107

Figure 2023169905000108

(但し、Θ´=[ra´ Φm´]、H=diag(h、hΦ):定数(h、hΦ≧0)、K=diag(K、K):定数(K、K<0)、Ldqn=diag(Ldn、Lqn):電流に対するインダクタンスのテーブルから読み込む、Hは重み係数、diagは対角行列を出力する関数、Iはd軸電流、Iはq軸電流、ωは角周波数、edqはdq軸電流の推定値に対する誤差、Vdqはdq軸電圧指令、添え字nは時間経過を示し、´付き変数は推定値を示す)
The parameter identification section calculates the following equations (12) to (16) at each sampling time Ts using the inductance value measured in advance, and calculates the motor parameter Θ=[ra Φm] T (ra is the winding resistance, Φm 3. The PM motor temperature estimating device according to claim 2, wherein the PM motor temperature estimating device estimates a magnetic flux of a magnet.
Figure 2023169905000104

Figure 2023169905000105

Figure 2023169905000106

Figure 2023169905000107

Figure 2023169905000108

(However, Θ ' n = [ra ' n Φm ' n ] T , H = diag ( hr , h Φ ): constant ( hr , h Φ ≧0), K = diag (K d , K q ): Constant (K d , K q <0), L dqn = diag (L dn , L qn ): read from the table of inductance for current, H is the weighting coefficient, diag is a function that outputs a diagonal matrix, I d is d axis current, Iq is the q-axis current, ω is the angular frequency, e dq is the error for the estimated value of the dq-axis current, V dq is the dq-axis voltage command, the subscript n indicates the passage of time, and variables with ' are estimated values. )
前記パラメータ同定部は、予め測定したインダクタンス値を用い、下記式(17)、式(13)、式(14)、式(18)、式(16)をサンプリング時間Ts毎に計算してモータパラメータΘ=[ra Φm](raは巻線抵抗、Φmは磁石磁束)を推定することを特徴とする請求項2に記載のPMモータの温度推定装置。
Figure 2023169905000109

Figure 2023169905000110

Figure 2023169905000111

Figure 2023169905000112

Figure 2023169905000113

(但し、Θ´=[ra´ Φm´]、H=diag(h、hΦ):定数(h、hΦ≧0)、K=diag(K、K):定数(K、K<0)、Ldqn=diag(Ldn、Lqn):電流に対するインダクタンスのテーブルから読み込む、Hは重み係数、diagは対角行列を出力する関数、Iはd軸電流、Iはq軸電流、ωは角周波数、edqはdq軸電流の推定値に対する誤差、Vdqはdq軸電圧指令、添え字nは時間経過を示し、´付き変数は推定値を示す)
The parameter identification section calculates the following equations (17), (13), (14), (18), and (16) at each sampling time Ts using the inductance value measured in advance to determine the motor parameters. 3. The PM motor temperature estimating device according to claim 2, wherein Θ=[ra Φm] T (ra is winding resistance and Φm is magnet magnetic flux).
Figure 2023169905000109

Figure 2023169905000110

Figure 2023169905000111

Figure 2023169905000112

Figure 2023169905000113

(However, Θ ' n = [ra ' n Φm ' n ] T , H = diag ( hr , h Φ ): constant ( hr , h Φ ≧0), K = diag (K d , K q ): Constant (K d , K q <0), L dqn = diag (L dn , L qn ): read from the table of inductance for current, H is the weighting coefficient, diag is a function that outputs a diagonal matrix, I d is d axis current, Iq is the q-axis current, ω is the angular frequency, e dq is the error for the estimated value of the dq-axis current, V dq is the dq-axis voltage command, the subscript n indicates the passage of time, and variables with ' are estimated values. )
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