[go: up one dir, main page]

JP2024109503A - MOTOR CONTROL DEVICE AND METHOD FOR DETECTING DETECTION PHASE DEFLECTION FOR MOTOR CONTROL DEVICE - Google Patents

MOTOR CONTROL DEVICE AND METHOD FOR DETECTING DETECTION PHASE DEFLECTION FOR MOTOR CONTROL DEVICE Download PDF

Info

Publication number
JP2024109503A
JP2024109503A JP2023068943A JP2023068943A JP2024109503A JP 2024109503 A JP2024109503 A JP 2024109503A JP 2023068943 A JP2023068943 A JP 2023068943A JP 2023068943 A JP2023068943 A JP 2023068943A JP 2024109503 A JP2024109503 A JP 2024109503A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase shift
current
switching elements
pulse voltage
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2023068943A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
嵩人 米山
Takahito Yoneyama
央武 藤曲
Hiromu Fujimagari
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Meidensha Corp, Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Corp
Publication of JP2024109503A publication Critical patent/JP2024109503A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

To avoid dangerous events caused by unintended application of torque by detecting the deviation between the detected phase and the actual phase of a motor in a motor control device.SOLUTION: A pulse voltage generator 1 outputs, from among voltage vectors V1 to V12, the one closest to the motor rotor phase γ as a voltage vector command V+* for a pulse voltage application time. A current detector 4 detects three-phase output currents Iu, Iv, and Iw of the power converter 2 when the first to sixth switching elements of the power converter 2 are turned on and off on the basis of the voltage vector command V+*. A detected phase shift determiner 6 determines whether a detected phase shift of the rotor has occurred on the basis of the current calculated on the basis of the output current after the pulse voltage application time has elapsed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、モータ制御装置の検出位相ズレ判定に関する。 The present invention relates to determining the detection phase shift of a motor control device.

インバータを用いるPMモータの制御では、PMモータの回転子の検出位相に基づいてインバータを制御する方法が広く用いられている。回転子の位置センサの故障等により検出位相ズレ(実位相と検出位相の乖離)が発生すると、インバータは正しい位相にモータ電流を流すことができず、意図しないトルクの発生につながる恐れがある。 When controlling PM motors that use inverters, a method of controlling the inverter based on the detected phase of the PM motor's rotor is widely used. If a detected phase shift (a deviation between the actual phase and the detected phase) occurs due to a malfunction of the rotor position sensor, etc., the inverter cannot pass motor current to the correct phase, which may lead to the generation of unintended torque.

この問題を解決するために、回転子の位相検出器の異常判定を行う技術として特許文献1が開示されている。 To solve this problem, Patent Document 1 discloses a technology for determining abnormalities in the rotor phase detector.

一方、PMモータを制御するインバータにおいて、モータ回転子の永久磁石の減磁を診断する技術として特許文献2が開示されている。 Meanwhile, Patent Document 2 discloses a technology for diagnosing demagnetization of the permanent magnets in the motor rotor in an inverter that controls a PM motor.

特開平5-83977号公報Japanese Patent Application Publication No. 5-83977 特開2021-93894号公報JP 2021-93894 A

特許文献1は、有効電力検出のためのセンサを必要とするため、装置が高コストとなる、大型化するという問題がある。 Patent Document 1 requires a sensor to detect active power, which results in high costs and large size of the device.

以上示したようなことから、モータ制御装置において、装置の高コスト化と大型化を回避しつつ、モータの検出位相と実位相の乖離を検出することで意図しないトルク印加による危険事象を回避することが課題となる。 As described above, the challenge for motor control devices is to avoid dangerous events caused by unintended application of torque by detecting the deviation between the motor's detected phase and actual phase while avoiding high costs and large size of the device.

本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、直流電源の一端と他端との間に順次直列接続された第1,第2スイッチング素子と、前記直流電源の一端と他端との間に順次直列接続された第3,第4スイッチング素子と、前記直流電源の一端と他端との間に順次直列接続された第5,第6スイッチング素子と、を備えた電力変換器と、前記第1,第2スイッチング素子の接続点に接続された第1巻線と、前記第3,第4スイッチング素子の接続点に接続された第2巻線と、前記第5,第6スイッチング素子の接続点に接続された第3巻線と、を有するモータと、以下の表1に示す電圧ベクトルV1~V12の中から前記モータの回転子位相に最も近いものを電圧ベクトル指令としてパルス電圧印加時間出力するパルス電圧発生器と、前記電圧ベクトル指令に基づいて前記電力変換器の前記第1~第6スイッチング素子を表1に従ってオンオフさせた際の前記電力変換器の三相の出力電流を検出する電流検出器と、前記出力電流に基づいて演算した前記パルス電圧印加時間経過後の電流に基づいて回転子の検出位相ズレが発生しているか否かを判定する検出位相ズレ判定器と、を備えたことを特徴とする。 The present invention was devised in view of the above-mentioned problems in the prior art, and one aspect of the present invention is a power converter including first and second switching elements connected in series in sequence between one end and the other end of a DC power source, third and fourth switching elements connected in series in sequence between one end and the other end of the DC power source, and fifth and sixth switching elements connected in series in sequence between one end and the other end of the DC power source, a first winding connected to a connection point of the first and second switching elements, a second winding connected to a connection point of the third and fourth switching elements, and a third winding connected to a connection point of the fifth and sixth switching elements, The system is characterized by comprising a motor having the above-mentioned, a pulse voltage generator that outputs, as a voltage vector command, the voltage vector V1 to V12 shown in Table 1 below that is closest to the rotor phase of the motor for a pulse voltage application time, a current detector that detects the three-phase output current of the power converter when the first to sixth switching elements of the power converter are turned on and off according to Table 1 based on the voltage vector command, and a detection phase shift determiner that determines whether or not a detection phase shift of the rotor has occurred based on the current calculated based on the output current after the pulse voltage application time has elapsed.

Figure 2024109503000002
Figure 2024109503000002

また、その一態様として、前記検出位相ズレ判定器は、位相ズレが0の時の電流正常値に基づいて位相ズレ判定閾値を設定し、前記パルス電圧印加時間経過後の電流が前記位相ズレ判定閾値以下となったときに回転子の検出位相ズレが発生していると判定することを特徴とする。 In one embodiment, the detected phase shift determiner sets a phase shift determination threshold based on the normal current value when the phase shift is zero, and determines that a detected phase shift of the rotor has occurred when the current after the pulse voltage application time has elapsed is equal to or less than the phase shift determination threshold.

また、その一態様として、前記検出位相ズレ判定器は、前記パルス電圧印加時間経過後の電流が前記位相ズレ判定閾値よりも大きく、かつ、前記出力電流のd軸電流が0よりも小さいときも、回転子の検出位相ズレが発生していると判定することを特徴とする。 In one aspect, the detected phase shift determiner determines that a detected phase shift of the rotor has occurred when the current after the pulse voltage application time has elapsed is greater than the phase shift determination threshold and the d-axis current of the output current is less than zero.

また、その一態様として、前記電流正常値は以下の(5)式に基づいて算出することを特徴とする。 In one embodiment, the normal current value is calculated based on the following formula (5):

Figure 2024109503000003
Figure 2024109503000003

ΔI1:パルス電圧印加時間に対する電流変動値(電流正常値)
ΔId:パルス電圧印加時間に対するd軸電流変動値
ΔIq:パルス電圧印加時間に対するq軸電流変動値
Δt:パルス電圧印加時間
VDC:電力変換器入力直流電圧
Ld:モータインダクタンスのd軸成分
Lq:モータインダクタンスのq軸成分
θ:回転子位相γと電圧ベクトル指令の位相との差。
ΔI1: Current fluctuation value with respect to pulse voltage application time (normal current value)
ΔId: d-axis current fluctuation value with respect to pulse voltage application time ΔIq: q-axis current fluctuation value with respect to pulse voltage application time Δt: pulse voltage application time VDC: power converter input DC voltage Ld: d-axis component of motor inductance Lq: q-axis component of motor inductance θ: difference between rotor phase γ and the phase of the voltage vector command.

本発明によれば、モータ制御装置において、装置の高コスト化と大型化を回避しつつ、モータの検出位相と実位相の乖離を検出することで意図しないトルク印加による危険事象を回避することが可能となる。 The present invention makes it possible to prevent dangerous events caused by unintended torque application by detecting the deviation between the detected phase and the actual phase of the motor in a motor control device while avoiding high costs and large size of the device.

実施形態1におけるモータ制御装置の検出位相ズレ診断を示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram showing detection phase shift diagnosis of the motor control device in the first embodiment. 電圧ベクトルを示す図。A diagram showing voltage vectors. インバータとモータを示す図。FIG. 2 is a diagram showing an inverter and a motor. 位相ズレΔθと電流I1の関係を示す図。FIG. 13 is a diagram showing the relationship between a phase shift Δθ and a current I1. 位相ズレΔθと電流I1、d軸電流Idの関係を示す図。FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the phase shift Δθ and the current I1 and the d-axis current Id. 実施形態2におけるモータ制御装置の検出位相ズレ診断を示すブロック図。FIG. 11 is a block diagram showing detection phase deviation diagnosis of a motor control device according to a second embodiment.

特許文献2の技術を回転子の検出位相の異常判定に応用したのが、本願発明である。以下、本願発明におけるモータ制御装置の実施形態1、2を図1~図6に基づいて詳述する。 The present invention applies the technology of Patent Document 2 to the determination of abnormalities in the detected phase of the rotor. Below, the first and second embodiments of the motor control device of the present invention will be described in detail with reference to Figures 1 to 6.

[実施形態1]
図1に、本実施形態1におけるモータ制御装置の検出位相ズレ診断のブロック図を示す。本実施形態1の検出位相ズレ診断は、PMモータの停止中に行う。通常のPMモータの回転動作は、図1とは異なる制御ブロックで行う。通常のPMモータの回転動作については本願発明と直接関係ないため説明を省略する。
[Embodiment 1]
Fig. 1 shows a block diagram of detection phase shift diagnosis of a motor control device in the present embodiment 1. Detection phase shift diagnosis in the present embodiment 1 is performed while the PM motor is stopped. Normal rotation operation of the PM motor is performed by a control block different from that shown in Fig. 1. Explanation of the normal rotation operation of the PM motor is omitted because it is not directly related to the present invention.

図1に基づいて本実施形態1のモータ制御装置の検出位相ズレ診断について説明する。パルス電圧発生器1はPMモータ3の回転子位相γを入力する。回転子位相γは、回転子のN極の軸(d軸)とU相巻線軸との位相差である。パルス電圧発生器1は、回転子位相γに基づいて、図2に示す12種類の電圧ベクトルV1~V12の中で、最もd軸に近い電圧ベクトルを選択し、電圧ベクトル指令V+*として所定時間Tonだけ出力する。例えば-15°<γ<+15°の場合、電圧ベクトル指令V+*にはV1が選択される。所定時間Tonは、後述のパルス電圧印加時間Δtである。 The detection phase shift diagnosis of the motor control device of this embodiment 1 will be explained based on FIG. 1. The pulse voltage generator 1 inputs the rotor phase γ of the PM motor 3. The rotor phase γ is the phase difference between the axis of the N pole of the rotor (d-axis) and the U-phase winding axis. Based on the rotor phase γ, the pulse voltage generator 1 selects the voltage vector closest to the d-axis from the 12 types of voltage vectors V1 to V12 shown in FIG. 2, and outputs it as the voltage vector command V+* for a predetermined time Ton. For example, when -15°<γ<+15°, V1 is selected as the voltage vector command V+*. The predetermined time Ton is the pulse voltage application time Δt described below.

インバータ(電力変換器)2は、入力された電圧ベクトル指令V+*の電圧ベクトルに応じたスイッチング素子をオンオフし、パルス状の出力電圧をPMモータ3に印加する。 The inverter (power converter) 2 turns on and off switching elements according to the voltage vector of the input voltage vector command V+*, and applies a pulsed output voltage to the PM motor 3.

ここで、図3に基づいて、本実施形態1におけるモータ制御装置の検出位相ズレ診断が適用されるインバータ2とPMモータ3の構成を説明する。 Here, the configuration of the inverter 2 and PM motor 3 to which the detection phase shift diagnosis of the motor control device in this embodiment 1 is applied will be described with reference to FIG.

インバータ2は直流電源DCの一端と他端との間に順次直列接続された第1,第2スイッチング素子U+,U-と、直流電源DCの一端と他端との間に順次直列接続された第3,第4スイッチング素子V+,V-と、直流電源DCの一端と他端との間に順次直列接続された第5,第6スイッチング素子W+、W-と、を有する。 The inverter 2 has first and second switching elements U+, U- connected in series between one end and the other end of the DC power source DC, third and fourth switching elements V+, V- connected in series between one end and the other end of the DC power source DC, and fifth and sixth switching elements W+, W- connected in series between one end and the other end of the DC power source DC.

PMモータ3は、第1,第2スイッチング素子U+,U-の接続点に接続されたU相巻線(第1巻線)3Uと、第3,第4スイッチング素子V+,V-の接続点に接続されたV相巻線(第2巻線)3Vと、第5,第6スイッチング素子W+,W-の接続点に接続されたW相巻線(第3巻線)3Wと、を備える。U相巻線3U,V相巻線3V,W相巻線3Wはスター結線で接続される。 The PM motor 3 includes a U-phase winding (first winding) 3U connected to the connection point of the first and second switching elements U+, U-, a V-phase winding (second winding) 3V connected to the connection point of the third and fourth switching elements V+, V-, and a W-phase winding (third winding) 3W connected to the connection point of the fifth and sixth switching elements W+, W-. The U-phase winding 3U, V-phase winding 3V, and W-phase winding 3W are connected in a star connection.

以下の表1は、電圧ベクトルと各スイッチング素子U+,U-,V+,V-,W+,W-のオンオフ指令との関係である。インバータ2は電圧ベクトル指令V+*に基づいて、表1に示すように、第1~第6スイッチング素子U+,U-,V+,V-,W+,W-をオンオフする。 The following Table 1 shows the relationship between the voltage vector and the on/off commands for each switching element U+, U-, V+, V-, W+, and W-. Based on the voltage vector command V+*, the inverter 2 turns on and off the first to sixth switching elements U+, U-, V+, V-, W+, and W- as shown in Table 1.

Figure 2024109503000004
Figure 2024109503000004

電流検出器4は、電圧ベクトル指令V+*に基づいてインバータ2の第1~第6スイッチング素子U+~W-をオンオフさせた際のPMモータ3のUVW相の巻線電流(インバータ2の三相の出力電流)Iu、Iv、Iwをそれぞれ検出する。 The current detector 4 detects the winding currents Iu, Iv, and Iw of the UVW phases of the PM motor 3 (the three-phase output currents of the inverter 2) when the first to sixth switching elements U+ to W- of the inverter 2 are turned on and off based on the voltage vector command V+*.

なお、U相巻線3U,V相巻線3V,W相巻線3Wはスター結線で接続されているので、三相の出力電流は、Iu+Iv+Iw=0となる。よって、三相各々の相に電流検出器を用いて各相の出力電流を検出してもよいし、二相の電流検出器を用いて二相の出力電流を検出し、残りの一相については上式を用いての演算によって出力電流を検出してもよい。後者の場合は電流検出器の個数が少なくなる利点がある。 Note that, since the U-phase winding 3U, the V-phase winding 3V, and the W-phase winding 3W are connected in a star connection, the output current of the three phases is Iu + Iv + Iw = 0. Therefore, a current detector may be used for each of the three phases to detect the output current of each phase, or a two-phase current detector may be used to detect the output current of two phases, and the output current of the remaining phase may be detected by calculation using the above formula. The latter has the advantage of requiring fewer current detectors.

三相/二相変換器5は、三相の出力電流Iu、Iv、Iw(iu,iv,iw)と回転子位相γに基づいて、以下の(1)式,(2)式により二相の出力電流であるd軸電流id,q軸電流iqに変換する。このd軸電流id,q軸電流iqに基づいて(3)式により、パルス電圧印加時間Δt(Ton)経過後の電流i1(I1)を演算する。 The three-phase/two-phase converter 5 converts the three-phase output currents Iu, Iv, Iw (iu, iv, iw) and the rotor phase γ into two-phase output currents, d-axis current id and q-axis current iq, using the following formulas (1) and (2). Based on the d-axis current id and q-axis current iq, the current i1 (I1) after the pulse voltage application time Δt (Ton) has elapsed is calculated using formula (3).

Figure 2024109503000005
Figure 2024109503000005

Figure 2024109503000006
Figure 2024109503000006

Figure 2024109503000007
Figure 2024109503000007

検出位相ズレ判定器6は、入力された回転子位相γと電圧ベクトル指令V+*と後述に基づいて、電流正常値を求める。さらに電流正常値と三相/二相変換器5が出力する電流I1に基づいて、回転子の位置センサの異常(実位相と検出位相の乖離)が発生しているか否かを診断する。 The detected phase deviation determiner 6 determines the normal current value based on the input rotor phase γ and voltage vector command V+*, as described below. Furthermore, based on the normal current value and the current I1 output by the three-phase/two-phase converter 5, it diagnoses whether or not an abnormality (deviation between the actual phase and the detected phase) has occurred in the rotor position sensor.

次に、位置センサが正常である場合の動作原理を説明する。 Next, we will explain the operating principle when the position sensor is normal.

電圧ベクトル指令V+*にはd軸に最も近い電圧ベクトルを選択しているため、q軸電流Iq≒0となる。よって巻線電流によるトルクはほとんど発生しないため、回転子は停止したままとなる。 The voltage vector closest to the d-axis is selected for the voltage vector command V+*, so the q-axis current Iq ≒ 0. As a result, almost no torque is generated by the winding current, and the rotor remains stopped.

パルス電圧印加時間に対するd軸電流変動値ΔId,q軸電流変動値ΔIqの近似式は以下の(4)式となる。 The approximate equations for the d-axis current fluctuation value ΔId and the q-axis current fluctuation value ΔIq versus pulse voltage application time are given by the following equation (4).

Figure 2024109503000008
Figure 2024109503000008

(4)式より、パルス電圧印加時間に対する電流変動値ΔI1は以下の(5)式となる。 From equation (4), the current fluctuation value ΔI1 with respect to the pulse voltage application time is given by the following equation (5).

Figure 2024109503000009
Figure 2024109503000009

LdとLqの比率によってθに伴う電流I1の変化量が決まる。(4)式、(5)式のVd,Vqは、インバータ出力電圧のd軸成分,q軸成分である。Ld,Lqは、モータインダクタンスのd軸成分,q軸成分であり、既知の固定値とする。Δtは、前述の電圧ベクトル指令を出力する所定時間(パルス電圧印加時間)Tonに相当する。VDCはインバータ入力直流電圧(直流電源DCの直流電圧)である。θは、回転子位相γと電圧ベクトル指令の位相との差である。なお、このθは特許文献2の(6)式のΔθと対応しており、特許文献2に詳細が記載されている。 The ratio of Ld and Lq determines the amount of change in current I1 with θ. In equations (4) and (5), Vd and Vq are the d-axis and q-axis components of the inverter output voltage. Ld and Lq are the d-axis and q-axis components of the motor inductance, and are known fixed values. Δt corresponds to the predetermined time (pulse voltage application time) Ton for outputting the voltage vector command described above. VDC is the inverter input DC voltage (DC voltage of the DC power supply DC). θ is the difference between the rotor phase γ and the phase of the voltage vector command. This θ corresponds to Δθ in equation (6) of Patent Document 2, and details are described in Patent Document 2.

ここまでが、位置センサが正常である場合の動作原理の説明である。 This concludes the explanation of the operating principle when the position sensor is normal.

モータインダクタンスのd軸成分、q軸成分Ld、Lqを固定値(例としてLd/Lq=0.3,0.4)とした場合の位相ズレΔθと電流I1の関係を図4に示す。 Figure 4 shows the relationship between the phase shift Δθ and the current I1 when the d-axis and q-axis components Ld and Lq of the motor inductance are fixed values (for example, Ld/Lq = 0.3, 0.4).

本実施形態1の検出位相ズレ診断は電流が流れていない状態でパルス電圧印加を開始するため、電流I1は(5)式のパルス電圧印加時間に対する電流変動値ΔI1と同値となる。そのため、(5)式のΔI1が位相ズレΔθ=0のときの電流I1の正常値(以下、電流正常値と称する)となる。また、図4では、位相ズレΔθ=0のときの電流正常値をI1=1として正規化している。 In the detection phase shift diagnosis of this embodiment 1, the pulse voltage application is started in a state where no current is flowing, so the current I1 is the same as the current fluctuation value ΔI1 with respect to the pulse voltage application time in equation (5). Therefore, ΔI1 in equation (5) is the normal value of the current I1 when the phase shift Δθ = 0 (hereinafter referred to as the normal current value). Also, in FIG. 4, the normal current value when the phase shift Δθ = 0 is normalized as I1 = 1.

図4よりLd/Lq≠1であれば位相ズレΔθ≒0以外の時には同じパルス電圧印加時の電流I1の値(三相/二相変換器5の出力値)と電流正常値(図4のΔθ=0の時の値)に差が生じるため、検出位相ズレ判定器6では電流I1が位相ズレ判定閾値以下となった時に回転子位相γの正常値からのズレが発生していると診断することが可能となる。電流正常値は(5)式を用いてθやVDCごとに予めテーブル化によって求めておくものとする。またはパルス電圧印加直前に(5)式を用いた演算で求めてもよい。位相ズレ判定閾値は電流正常値に基づいて設計者が適宜設定するものとし、ここでの具体的な数値は省略する。 As shown in FIG. 4, if Ld/Lq ≠ 1, and the phase shift Δθ is not ≒ 0, a difference occurs between the value of current I1 (output value of three-phase/two-phase converter 5) and the normal current value (value when Δθ = 0 in FIG. 4) when the same pulse voltage is applied. Therefore, the detection phase shift judger 6 can diagnose that the rotor phase γ has deviated from its normal value when current I1 falls below the phase shift judgement threshold. The normal current value is calculated in advance for each θ and VDC using equation (5) in a table. Alternatively, it may be calculated using equation (5) immediately before the pulse voltage is applied. The phase shift judgement threshold is set appropriately by the designer based on the normal current value, and specific numerical values are omitted here.

以上示したように、本実施形態1によれば、回転子検出位相の異常があった場合には、パルス電圧印加時のインバータの電流I1と電流正常値との間に差が生じるため、インバータの回転子検出位相ズレの検出が可能になる。 As described above, according to the first embodiment, if there is an abnormality in the rotor detection phase, a difference occurs between the inverter current I1 when the pulse voltage is applied and the normal current value, making it possible to detect the rotor detection phase shift of the inverter.

また、特許文献1と比較して、有効電力検出が不要であるため、装置の小型化・低コスト化を行いやすい。 In addition, compared to Patent Document 1, since active power detection is not required, it is easier to reduce the size and cost of the device.

[実施形態2]
図4から分かるように、実施形態1の方法だけでは回転子位相γの位相ズレΔθが180°付近の場合に電流I1が正常時(位相ズレΔθ=0°)付近と近い値となってしまい検出位相ズレを検出できない問題があった。この問題を解決したのが、本実施形態2である。
[Embodiment 2]
As can be seen from Fig. 4, when the phase shift Δθ of the rotor phase γ is around 180°, the method of the first embodiment alone has a problem in that the current I1 becomes close to the value in the normal state (phase shift Δθ = 0°), and the phase shift cannot be detected. This problem is solved by the second embodiment.

モータインダクタンスのd軸成分、q軸成分Ld、Lqを固定値(例としてLd/Lq=0.4)とした場合の位相ズレΔθと電流I1及びd軸電流Idの関係を図5に示す。 Figure 5 shows the relationship between the phase shift Δθ and the current I1 and the d-axis current Id when the d-axis and q-axis components Ld and Lq of the motor inductance are fixed (for example, Ld/Lq = 0.4).

電流I1だけでは回転子位相γの位相ズレΔθが0°付近と180°付近の違いを検出できないが、図5に示すようにd軸電流Idは回転子位相γの位相ズレΔθが0°付近と180°付近で符号が逆転する。 Current I1 alone cannot detect the difference between when the phase shift Δθ of rotor phase γ is near 0° and when it is near 180°, but as shown in Figure 5, the sign of the d-axis current Id reverses when the phase shift Δθ of rotor phase γ is near 0° and when it is near 180°.

そこで本実施形態2では、電流I1が位相ズレ判定閾値以上となった時には(2)式によって演算される出力電流のd軸電流Idの符号をチェックする。電流I1が位相ズレ判定閾値よりも大きく、かつ、Id<0であれば回転子位相γのズレが発生していると診断する。 Therefore, in this embodiment 2, when the current I1 becomes equal to or greater than the phase shift determination threshold, the sign of the d-axis current Id of the output current calculated by equation (2) is checked. If the current I1 is greater than the phase shift determination threshold and Id<0, it is diagnosed that a rotor phase γ shift has occurred.

図6は本実施形態2におけるモータ制御装置の検出位相ズレ診断を示すブロック図である。図6に示すように、検出位相ズレ判定器6は電流I1、電圧ベクトル指令V+*、回転子位相γに加えて、d軸電流Idも入力している。その他は実施形態1と同様である。 Figure 6 is a block diagram showing the detection phase shift diagnosis of the motor control device in this embodiment 2. As shown in Figure 6, the detection phase shift determiner 6 inputs the d-axis current Id in addition to the current I1, the voltage vector command V+*, and the rotor phase γ. The rest is the same as in embodiment 1.

以上示したように、本実施形態2によれば、実施形態1と同様の作用効果を奏する。加えて、本実施形態2ではd軸電流Idの検出値を位相ズレの判定に使用することで、実施形態1で検出の難しかった位相ズレΔθ=180°付近のケースでも回転子検出位相ズレの検出が可能になる。これにより装置の信頼性の向上を図ることが可能となる。 As described above, according to the second embodiment, the same action and effect as the first embodiment is achieved. In addition, in the second embodiment, the detection value of the d-axis current Id is used to determine the phase shift, so that it is possible to detect the rotor detection phase shift even in cases where the phase shift is close to Δθ = 180°, which was difficult to detect in the first embodiment. This makes it possible to improve the reliability of the device.

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。 Although the present invention has been described in detail above only with respect to the specific examples, it will be clear to those skilled in the art that various modifications and alterations are possible within the scope of the technical concept of the present invention, and it goes without saying that such modifications and alterations fall within the scope of the claims.

1…パルス電圧発生器
2…インバータ(電力変換器)
3…PMモータ(モータ)
3U,3V,3W…U相巻線,V相巻線,W相巻線(第1巻線,第2巻線,第3巻線)
4…電流検出器
5…三相/二相変換器
6…検出位相ズレ判定器
1...Pulse voltage generator 2...Inverter (power converter)
3...PM motor (motor)
3U, 3V, 3W...U-phase winding, V-phase winding, W-phase winding (first winding, second winding, third winding)
4...Current detector 5...Three-phase/two-phase converter 6...Detection phase shift determiner

Claims (5)

直流電源の一端と他端との間に順次直列接続された第1,第2スイッチング素子と、前記直流電源の一端と他端との間に順次直列接続された第3,第4スイッチング素子と、前記直流電源の一端と他端との間に順次直列接続された第5,第6スイッチング素子と、を備えた電力変換器と、
前記第1,第2スイッチング素子の接続点に接続された第1巻線と、前記第3,第4スイッチング素子の接続点に接続された第2巻線と、前記第5,第6スイッチング素子の接続点に接続された第3巻線と、を有するモータと、
以下の表1に示す電圧ベクトルV1~V12の中から前記モータの回転子位相に最も近いものを電圧ベクトル指令としてパルス電圧印加時間出力するパルス電圧発生器と、
前記電圧ベクトル指令に基づいて前記電力変換器の前記第1~第6スイッチング素子を表1に従ってオンオフさせた際の前記電力変換器の三相の出力電流を検出する電流検出器と、
前記出力電流に基づいて演算した前記パルス電圧印加時間経過後の電流に基づいて回転子の検出位相ズレが発生しているか否かを判定する検出位相ズレ判定器と、
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
Figure 2024109503000010
a power converter including: first and second switching elements sequentially connected in series between one end and the other end of a DC power source; third and fourth switching elements sequentially connected in series between one end and the other end of the DC power source; and fifth and sixth switching elements sequentially connected in series between the one end and the other end of the DC power source;
a motor having a first winding connected to a connection point between the first and second switching elements, a second winding connected to a connection point between the third and fourth switching elements, and a third winding connected to a connection point between the fifth and sixth switching elements;
a pulse voltage generator that outputs, as a voltage vector command, a voltage vector V1 to V12 shown in Table 1 below that is closest to a rotor phase of the motor for a pulse voltage application time;
a current detector that detects three-phase output currents of the power converter when the first to sixth switching elements of the power converter are turned on and off in accordance with Table 1 based on the voltage vector command;
a detection phase shift determiner that determines whether or not a detection phase shift of a rotor occurs based on a current after a lapse of the pulse voltage application time calculated based on the output current;
A motor control device comprising:
Figure 2024109503000010
前記検出位相ズレ判定器は、
位相ズレが0の時の電流正常値に基づいて位相ズレ判定閾値を設定し、前記パルス電圧印加時間経過後の電流が前記位相ズレ判定閾値以下となったときに回転子の検出位相ズレが発生していると判定することを特徴とする請求項1記載のモータ制御装置。
The detection phase shift determiner includes:
2. The motor control device according to claim 1, wherein a phase shift determination threshold is set based on a normal current value when the phase shift is zero, and it is determined that a detected phase shift of the rotor has occurred when the current after the pulse voltage application time has elapsed becomes equal to or less than the phase shift determination threshold.
前記検出位相ズレ判定器は、
前記パルス電圧印加時間経過後の電流が前記位相ズレ判定閾値よりも大きく、かつ、前記出力電流のd軸電流が0よりも小さいときも、回転子の検出位相ズレが発生していると判定することを特徴とする請求項2記載のモータ制御装置。
The detection phase shift determiner includes:
3. The motor control device according to claim 2, further comprising: a motor control circuit for controlling a rotor according to claim 2, wherein the motor control circuit determines that a detected phase shift of the rotor has occurred when the current after the pulse voltage application time has elapsed is greater than the phase shift determination threshold value and the d-axis current of the output current is smaller than 0.
前記電流正常値は以下の(5)式に基づいて算出することを特徴とする請求項2記載のモータ制御装置。
Figure 2024109503000011

ΔI1:パルス電圧印加時間に対する電流変動値(電流正常値)
ΔId:パルス電圧印加時間に対するd軸電流変動値
ΔIq:パルス電圧印加時間に対するq軸電流変動値
Δt:パルス電圧印加時間
VDC:電力変換器入力直流電圧
Ld:モータインダクタンスのd軸成分
Lq:モータインダクタンスのq軸成分
θ:回転子位相γと電圧ベクトル指令の位相との差
3. The motor control device according to claim 2, wherein the normal current value is calculated based on the following equation (5).
Figure 2024109503000011

ΔI1: Current fluctuation value with respect to pulse voltage application time (normal current value)
ΔId: d-axis current fluctuation value with respect to pulse voltage application time ΔIq: q-axis current fluctuation value with respect to pulse voltage application time Δt: pulse voltage application time VDC: power converter input DC voltage Ld: d-axis component of motor inductance Lq: q-axis component of motor inductance θ: difference between rotor phase γ and voltage vector command phase
直流電源の一端と他端との間に順次直列接続された第1,第2スイッチング素子と、前記直流電源の一端と他端との間に順次直列接続された第3,第4スイッチング素子と、前記直流電源の一端と他端との間に順次直列接続された第5,第6スイッチング素子と、を備えた電力変換器と、
前記第1,第2スイッチング素子の接続点に接続された第1巻線と、前記第3,第4スイッチング素子の接続点に接続された第2巻線と、前記第5,第6スイッチング素子の接続点に接続された第3巻線と、を有するモータと、
を備えたモータ制御装置の検出位相ズレ判定方法であって、
パルス電圧発生器が、以下の表1に示す電圧ベクトルV1~V12の中から前記モータの回転子位相に最も近いものを電圧ベクトル指令としてパルス電圧印加時間出力し、
電流検出器が、前記電圧ベクトル指令に基づいて前記電力変換器の前記第1~第6スイッチング素子を表1に従ってオンオフさせた際の前記電力変換器の三相の出力電流を検出し、
検出位相ズレ判定器が、前記出力電流に基づいて演算した前記パルス電圧印加時間経過後の電流に基づいて回転子の検出位相ズレが発生しているか否かを判定することを特徴とするモータ制御装置の検出位相ズレ判定方法。
Figure 2024109503000012
a power converter including: first and second switching elements sequentially connected in series between one end and the other end of a DC power source; third and fourth switching elements sequentially connected in series between one end and the other end of the DC power source; and fifth and sixth switching elements sequentially connected in series between the one end and the other end of the DC power source;
a motor having a first winding connected to a connection point between the first and second switching elements, a second winding connected to a connection point between the third and fourth switching elements, and a third winding connected to a connection point between the fifth and sixth switching elements;
A method for determining a detected phase shift in a motor control device comprising:
A pulse voltage generator outputs, as a voltage vector command, a voltage vector V1 to V12 shown in Table 1 below that is closest to the rotor phase of the motor, for a pulse voltage application time.
a current detector detects three-phase output currents of the power converter when the first to sixth switching elements of the power converter are turned on and off in accordance with Table 1 based on the voltage vector command;
A method for determining a detected phase shift in a motor control device, characterized in that a detected phase shift determiner determines whether or not a detected phase shift has occurred in the rotor based on the current calculated based on the output current after the pulse voltage application time has elapsed.
Figure 2024109503000012
JP2023068943A 2023-02-01 2023-04-20 MOTOR CONTROL DEVICE AND METHOD FOR DETECTING DETECTION PHASE DEFLECTION FOR MOTOR CONTROL DEVICE Pending JP2024109503A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023013825 2023-02-01
JP2023013825 2023-02-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024109503A true JP2024109503A (en) 2024-08-14

Family

ID=92252484

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023068943A Pending JP2024109503A (en) 2023-02-01 2023-04-20 MOTOR CONTROL DEVICE AND METHOD FOR DETECTING DETECTION PHASE DEFLECTION FOR MOTOR CONTROL DEVICE

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2024109503A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3661572B2 (en) Inverter current sensor diagnostic device
EP3451526B1 (en) Failure determination device for rotating machine control device and failure determination method
JP6257689B2 (en) Synchronous machine controller
WO2006112033A1 (en) Ac motor controller
JP7086505B1 (en) Control device for AC rotary electric machine
CN103959642B (en) The control device of whirler and the inductance assay method of whirler
CN106031021A (en) Motor drive control device and drive control method
US10164558B2 (en) Electric motor control device
EP1821402A1 (en) Motor control device and motor control method
WO2017122309A1 (en) Electric motor control device
CN109964402B (en) Rotating electric machine control device and electric power steering device provided with same
JP4295059B2 (en) DC voltage detection circuit failure diagnosis device and motor control system
EP2882095A1 (en) Motor controller
EP3160036B1 (en) Power conversion apparatus
JP2010220307A (en) Load driving device and connection failure determination method
JP6806272B1 (en) Motor demagnetization diagnostic device and motor control device demagnetization diagnostic method
JP2024109503A (en) MOTOR CONTROL DEVICE AND METHOD FOR DETECTING DETECTION PHASE DEFLECTION FOR MOTOR CONTROL DEVICE
JP2017127121A (en) Motor control device
JP3578096B2 (en) Motor control device
US20240162842A1 (en) Electric motor
JP2010239682A (en) Drive device
Haghgooei et al. Current Sensor Fault Tolerant strategy for a Wound Rotor Synchronous Machine
JP5585224B2 (en) Rotating machine control device
KR20240132966A (en) Fault detection method of switch for symmetric six-phase permanent magnet synchronous motor
JP2025069011A (en) Motor Control Device