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JP2025001101A - Correlation signal generation method, phase velocity estimation device, and sensor-less vector control device - Google Patents

Correlation signal generation method, phase velocity estimation device, and sensor-less vector control device Download PDF

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JP2025001101A
JP2025001101A JP2023100496A JP2023100496A JP2025001101A JP 2025001101 A JP2025001101 A JP 2025001101A JP 2023100496 A JP2023100496 A JP 2023100496A JP 2023100496 A JP2023100496 A JP 2023100496A JP 2025001101 A JP2025001101 A JP 2025001101A
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JP
Japan
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phase
frequency
correlation signal
frequency voltage
rotor
Prior art date
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Pending
Application number
JP2023100496A
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Japanese (ja)
Inventor
竜 細岡
Ryu Hosooka
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.)
Sage Co Ltd
Original Assignee
Sage Co Ltd
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Publication date
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Abstract

To provide a correlation signal generation method for a carrier high-frequency voltage application method using axial element amplitude extraction that has the same degree of freedom of design as that of a conventional high-frequency voltage application method and can achieve the method while suppressing increase in an operation load.SOLUTION: In a correlation signal generation method for a carrier high-frequency voltage application method using axial element amplitude extraction, an axial element amplitude included in a high-frequency current (a stator current) is extracted, an intermediate signal is synthesized using the extracted axial element amplitude, and a positive correlation signal is adapted to be generated using the synthesized intermediate signal.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、相関信号生成方法、位相速度推定装置およびセンサレスベクトル制御装置に関する。 The present invention relates to a correlation signal generation method, a phase speed estimation device, and a sensorless vector control device.

さらに、詳細には、本発明は、駆動用周波数より高い周波数の高周波電圧の印加に対し、回転子が突極特性を示す交流電動機(例えば、回転子(界磁)に永久磁石(強磁性体)を使用した同期電動機である永久磁石同期モータ(PMSM:Permanent Magnet Synchronous Motor)、同期リラクタンスモータ、誘導モータなどがある。)における回転子の位相(位置と同義である。)および速度の推定に用いる相関信号生成方法であって、軸要素振幅抽出を用いた搬送高周波電圧印加法(「軸要素振幅抽出を用いた搬送高周波電圧印加法」については、後に詳述する。)における相関信号生成方法、当該相関信号生成方法を用いて回転子位相速度を推定する位相速度推定装置および当該位相速度推定装置を備えたセンサレスベクトル制御装置に関する。 More specifically, the present invention relates to a correlation signal generation method used to estimate the rotor phase (synonymous with position) and speed in an AC motor (such as a permanent magnet synchronous motor (PMSM), which is a synchronous motor that uses a permanent magnet (ferromagnetic material) in the rotor (field magnet), a synchronous reluctance motor, an induction motor, etc.) whose rotor exhibits salient pole characteristics when a high-frequency voltage with a higher frequency than the drive frequency is applied, the correlation signal generation method being a carrier high-frequency voltage application method using shaft element amplitude extraction (the "carrier high-frequency voltage application method using shaft element amplitude extraction" will be described in detail later), a phase speed estimation device that estimates the rotor phase speed using the correlation signal generation method, and a sensorless vector control device equipped with the phase speed estimation device.

交流電動機の高効率かつ高応答な制御は、ベクトル制御法により達成することができる。このベクトル制御法は、電動機回転子の位置情報が必要不可欠であるが、この位置情報を取得するために、従来はエンコーダなどの位置センサが利用されてきた。 Highly efficient and highly responsive control of AC motors can be achieved by vector control. This vector control method requires position information of the motor rotor, but traditionally, position sensors such as encoders have been used to obtain this position information.

しかしながら、この種の位置センサは、信頼性の低下、体積の増大、コストの増加などの問題を内包しているため、位置センサを必要としないセンサレスベクトル制御法の研究が長年行われてきた。 However, this type of position sensor has problems such as reduced reliability, increased volume, and increased costs, so research into sensorless vector control methods that do not require position sensors has been conducted for many years.

ここで、有力なセンサレスベクトル制御法の一つが、駆動用周波数より高い周波数をもつ高周波電圧を強制印加し、当該強制印加による応答結果の高周波電流を処理して、駆動用周波数より高い周波数の高周波電圧の印加に対し、回転子が突極特性を示す交流電動機の突極位相の推定値を得る高周波電圧印加法というものである(非特許文献1ならびに非特許文献2を参照する。)。 One of the most effective sensorless vector control methods is a high-frequency voltage application method in which a high-frequency voltage with a higher frequency than the drive frequency is forcibly applied, the high-frequency current resulting from the forced application is processed, and an estimate of the salient pole phase of an AC motor whose rotor exhibits salient pole characteristics in response to the application of a high-frequency voltage with a higher frequency than the drive frequency is obtained (see Non-Patent Documents 1 and 2).

高周波電圧印加法では、推定する回転子位相は任意に定めることが可能であるが、回転子の負突極位相または正突極位相のいずれかを回転子位相として選定するのが一般的である。負突極位相と正突極位相との間には、電気的に±π/2(rad)の位相偏差が存在するが、いずれかの位相が判明すれば、他方も自ずと判明する。 In the high-frequency voltage application method, the rotor phase to be estimated can be determined arbitrarily, but it is common to select either the negative or positive salient pole phase of the rotor as the rotor phase. There is an electrical phase deviation of ±π/2 (rad) between the negative and positive salient pole phases, but if one of the phases is identified, the other can be determined automatically.

以上を考慮の上、以降の説明においては、特に断らない限り、回転子の負突極位相を回転子位相として説明する。 Taking the above into consideration, in the following explanation, unless otherwise specified, the rotor's negative salient pole phase will be described as the rotor phase.

ところで、高周波電圧印加法は、固定子電流に含まれる位相情報を含む成分の信号を抽出し、如何にして回転子位相と相関関係にある信号(本明細書ならび本特許請求の範囲において、「回転子位相と相関関係にある信号」を「相関信号」と適宜に称する。)を合成するかにより特徴付けられる。 The high-frequency voltage application method is characterized by how it extracts a signal component that contains phase information contained in the stator current and synthesizes a signal that is correlated with the rotor phase (in this specification and the claims, the "signal that is correlated with the rotor phase" will be referred to as the "correlated signal" as appropriate).

従来の高周波電圧印加法における代表的な相関信号としては、正相逆相振幅相関信号、軸要素振幅相関信号、高周波電流相関信号が存在する(非特許文献2乃至非特許文献6を参照する。)。 Typical correlation signals in conventional high-frequency voltage application methods include positive-phase and negative-phase amplitude correlation signals, shaft element amplitude correlation signals, and high-frequency current correlation signals (see Non-Patent Documents 2 to 6).

ここで、正相逆相振幅相関信号は、高周波電圧印加により発生した高周波電流を構成する正相成分と逆相成分との振幅をフィルタ処理により抽出し、抽出された正相逆相振幅を用いて合成された相関信号であり、多種多様な特徴をもつ相関信号の合成を可能としている(非特許文献2乃至非特許文献5を参照する。)。 Here, the positive-phase/negative-phase amplitude correlation signal is a correlation signal that is synthesized using the extracted positive-phase/negative-phase amplitudes, extracted by filtering the amplitudes of the positive-phase and negative-phase components that make up the high-frequency current generated by applying a high-frequency voltage, making it possible to synthesize correlation signals with a wide variety of characteristics (see Non-Patent Documents 2 to 5).

また、軸要素振幅相関信号は、高周波電流のγδ各軸要素の振幅をフィルタ処理により抽出し、抽出した軸要素振幅を用いて合成された相関信号である(非特許文献2乃至非特許文献5を参照する。)。 The axis element amplitude correlation signal is a correlation signal that is synthesized using the extracted axis element amplitudes, extracted by filtering the amplitudes of each γδ axis element of the high-frequency current (see Non-Patent Documents 2 to 5).

正相逆相振幅と軸要素振幅とには対応関係が存在しており、軸要素振幅相関信号においても正相逆相振幅相関信号において合成された相関信号と同様の特性をもつ相関信号の合成が可能である(非特許文献2乃至非特許文献5を参照する。)。 There is a correspondence between the positive and negative phase amplitudes and the axis element amplitudes, and it is possible to synthesize a correlation signal with the same characteristics as the correlation signal synthesized in the positive and negative phase amplitude correlation signal in the axis element amplitude correlation signal (see Non-Patent Documents 2 to 5).

一方、高周波電流相関信号は、高周波電流の各要素そのものを用いて合成された相関信号である(非特許文献2ならびに非特許文献4乃至非特許文献6を参照する。)。この高周波電流相関信号は、他と比較して特別な信号の抽出を行っていないため、演算負荷を抑えることが可能である(非特許文献2ならびに非特許文献4乃至非特許文献6を参照する。)。 On the other hand, the high frequency current correlation signal is a correlation signal synthesized using each element of the high frequency current itself (see Non-Patent Document 2 and Non-Patent Documents 4 to 6). This high frequency current correlation signal does not involve the extraction of any special signals compared to other signals, so it is possible to reduce the computational load (see Non-Patent Document 2 and Non-Patent Documents 4 to 6).

しかしながら、高周波電流相関信号においては合成の際にノイズ成分が生じるため、この除去を行うためのフィルタ処理を行うのが実用的である(非特許文献2ならびに非特許文献4乃至非特許文献6を参照する。)。また、合成可能な相関信号の特性は、他と比較して自由度が少ないようである(非特許文献2ならびに非特許文献4乃至非特許文献6を参照する。)。 However, since noise components are generated in the high-frequency current correlation signals during synthesis, it is practical to perform filtering to remove these noise components (see Non-Patent Document 2 and Non-Patent Documents 4 to 6). In addition, the characteristics of the synthesizable correlation signals seem to have less flexibility compared to others (see Non-Patent Document 2 and Non-Patent Documents 4 to 6).

ここで、上記した高周波電圧印加法に対する主要な問題点としては、位相推定の速応性の向上の必要性と、印加電圧に起因する可聴音響ノイズの低減の必要性とが指摘されていた。 Here, the main problems with the above-mentioned high-frequency voltage application method have been pointed out as the need to improve the speed of phase estimation and the need to reduce audible acoustic noise caused by the applied voltage.

高周波電圧印加法における位相推定の速応性が制限されるのは、基本的には復調に利用された大時定数(概して狭帯域幅)のフィルタに起因している。このため、高い速応性を持つフィルタを利用可能な復調方法や、この種のフィルタを極力必要としない復調方法の提案が求められている。 The reason why the speed of response of phase estimation in the high-frequency voltage application method is limited is basically due to the large time constant (generally narrow bandwidth) filters used for demodulation. For this reason, there is a demand for proposals for demodulation methods that can use filters with high speed response, or demodulation methods that require as little as possible of this type of filter.

一方、高周波電圧印加法における可聴音響ノイズの低減については、周波数4kHz乃至16kHzの可聴領域においても、周波数が高くなるほど可聴性が低下する特性があるので、より高い周波数による復調方法の提案が求められている。 On the other hand, when it comes to reducing audible acoustic noise in the high-frequency voltage application method, even in the audible range of frequencies from 4 kHz to 16 kHz, the higher the frequency, the lower the audibility, so there is a demand for proposals for demodulation methods that use higher frequencies.

上記した高周波電圧印加法の主要な問題点を解決するための有効な手法として、PWM搬送波(PWM(パルス幅変調)で用いる搬送波(キャリア波))と同程度の周波数領域(周波数比(印加高周波電圧とPWM搬送波の周波数との周波数比である。即ち、「周波数比=印加高周波電圧/PWM搬送波の周波数」である。)で1乃至1/10の周波数領域であり、本明細書ならび本特許請求の範囲においては、「搬送高周波領域」と適宜に称する。)をもつ高周波電圧を印加する方法(本明細書ならび本特許請求の範囲において、「搬送高周波領域をもつ高周波電圧を印加する方法」を「搬送高周波電圧印加法」と適宜に称する。)がいくつか提案されている(非特許文献3乃至非特許文献17を参照する。)。 As an effective method for solving the major problems of the high frequency voltage application method described above, several methods have been proposed to apply a high frequency voltage having a frequency range (frequency ratio (frequency ratio between applied high frequency voltage and PWM carrier wave frequency. In other words, "frequency ratio = applied high frequency voltage / PWM carrier wave frequency") of 1 to 1/10 of the PWM carrier wave (frequency range referred to as "carrier high frequency range" in this specification and claims) (in this specification and claims, "method of applying a high frequency voltage having a carrier high frequency range" is referred to as "carrier high frequency voltage application method") similar to that of the PWM carrier wave (carrier wave used in PWM (pulse width modulation)) (see Non-Patent Documents 3 to 17).

ここで、高周波電圧の応答たる高周波電流は、電圧周波数をPWM搬送波に近づけるにつれて、微分不連続な応答を示すようになる(非特許文献3乃至非特許文献17を参照する。)。PWM搬送波に比較し周波数比約1/20以下の周波数の高周波電圧を印加する従来の高周波電圧印加法では、微分連続な応答を前提とした解析・処理方法が多用されてきた(非特許文献1ならびに非特許文献2を参照する。)。 Here, the high-frequency current, which is the response of the high-frequency voltage, begins to show a differential discontinuous response as the voltage frequency approaches the PWM carrier (see Non-Patent Documents 3 to 17). In conventional high-frequency voltage application methods that apply a high-frequency voltage with a frequency ratio of approximately 1/20 or less compared to the PWM carrier, analysis and processing methods that assume a differential continuous response have been widely used (see Non-Patent Documents 1 and 2).

しかしながら、搬送高周波電圧印加法では、この前提と方法はもはや適用できずに、固定子電流に対して差分処理を前提とした解析・処理方法が用いられてきている(非特許文献7乃至非特許文献17を参照する。)が、この差分処理はノイズに対し脆弱であるという問題点を内包していた。 However, this premise and method can no longer be applied to the carrier high-frequency voltage application method, and analysis and processing methods based on differential processing of the stator current have been used (see Non-Patent Documents 7 to 17). However, this differential processing has the inherent problem of being vulnerable to noise.

非特許文献3では、搬送高周波電圧を印加しながらも、この応答たる搬送高周波電流を微分処理することなく処理し、位相推定値を得る新たな搬送高周波電圧印加法を提案している。 In Non-Patent Document 3, a new carrier high-frequency voltage application method is proposed in which a carrier high-frequency voltage is applied, but the carrier high-frequency current, which is the response, is processed without differentiation to obtain a phase estimate.

この方法は、インバータ(PWM併用電力変換器)の利用を前提に、搬送高周波電圧の離散時間的印加に対応した微分不連続な高周波電流のサンプル値の解析解を求め、同電流解析解に基づき、復調法、即ち、位相推定法を構築したものである。同電流解析解によれば、高周波電圧周波数が搬送周波数に比較し、十分に低い場合と近い場合との相違は、高周波電圧と高周波電流との間の空間的な位相差、高周波電流の振幅として出現する。これらの相違を考慮に入れれば、印加高周波電圧周波数が搬送周波数に比較し十分に低いことを前提とした従来の高周波電圧印加法(非特許文献1ならびに非特許文献2を参照する。)を搬送高周波領域において適応可能である(非特許文献3、非特許文献5ならびに非特許文献6を参照する。)。 This method assumes the use of an inverter (power converter with PWM), and finds an analytical solution for sample values of a differentially discontinuous high-frequency current corresponding to the discrete-time application of a carrier high-frequency voltage. Based on this current analytical solution, a demodulation method, i.e., a phase estimation method, is constructed. According to this current analytical solution, the difference between a case where the high-frequency voltage frequency is sufficiently low compared to the carrier frequency and a case where it is close appears as a spatial phase difference between the high-frequency voltage and the high-frequency current, and the amplitude of the high-frequency current. Taking these differences into consideration, the conventional high-frequency voltage application method (see Non-Patent Documents 1 and 2), which assumes that the applied high-frequency voltage frequency is sufficiently low compared to the carrier frequency, can be applied in the carrier high-frequency region (see Non-Patent Documents 3, 5, and 6).

しかしながら、実際には、これらの相違に加えて、インバータの短絡防止期間(デッドタイム)やAD変換に伴う電流検出値の時間的な遅れなどの影響によって、上記電流解析解に誤差が生じるようである(非特許文献3ならびに非特許文献5を参照する。)。 However, in reality, in addition to these differences, errors appear to occur in the above current analytical solution due to the effects of the inverter's short circuit prevention period (dead time) and the time delay in the current detection value due to AD conversion (see Non-Patent Documents 3 and 5).

従って、上記した位相推定法においては、上記した誤差の影響によって、回転子位相の真値と推定値との間に誤差が発生するようであるが(非特許文献5を参照する。)、同誤差の一部は、電流解析解の振幅と高周波電圧と高周波電流との空間的位相差の変化として捉えることが可能なようであり、これらの影響が小さい位相偏差相当値(相関信号)を生成することで、高周波電圧誤差の影響を十分に抑えられるようである(非特許文献3ならびに非特許文献5を参照する。)。 Therefore, in the above-mentioned phase estimation method, an error appears to occur between the true value and the estimated value of the rotor phase due to the influence of the above-mentioned errors (see Non-Patent Document 5), but it appears that part of the error can be captured as a change in the spatial phase difference between the amplitude of the current analytical solution and the high-frequency voltage and high-frequency current, and by generating a phase deviation equivalent value (correlation signal) that is less affected by these, it appears that the influence of the high-frequency voltage error can be sufficiently suppressed (see Non-Patent Documents 3 and 5).

非特許文献18ならびに非特許文献19は、従来の高周波電圧印加法を搬送高周波電圧印加法へ適用するため、上記した電流解析解の誤差において、位相推定に影響を与える誤差は、高周波電圧の指令値と同真値との単位ベクトル換算した際の位相差(高周波電圧位相誤差)として出現するとの認識のもとに、この位相差の抽出法を提案している。しかしながら、この抽出法により抽出された位相誤差を用いた位相補正機能の実現は容易であるものの、演算負荷の増大が予想されるものであった。 In order to apply the conventional high-frequency voltage application method to the carrier high-frequency voltage application method, Non-Patent Documents 18 and 19 propose a method for extracting this phase difference, based on the recognition that the error affecting the phase estimation in the error of the current analytical solution described above appears as a phase difference (high-frequency voltage phase error) when the high-frequency voltage command value and the true value are converted into unit vectors. However, although it is easy to realize a phase correction function using the phase error extracted by this extraction method, an increase in the calculation load is expected.

非特許文献20は、正相逆相振幅抽出を用いた搬送高周波電圧印加法を対象として、上記位相補正機能の実現を相関信号合成法として再構築することで、演算負荷の増大を最小限としている。 Non-patent document 20 focuses on a carrier high-frequency voltage application method using positive-phase and negative-phase amplitude extraction, and minimizes the increase in computational load by reconstructing the realization of the above-mentioned phase correction function as a correlation signal synthesis method.

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本発明は、従来の技術の有する上記したような種々の問題点や当該問題点に関する要望に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、軸要素振幅抽出を用いた搬送高周波電圧印加法を対象とした相関信号生成方法であって、従来の高周波電圧印加法と同等以上の設計自由度を有しつつ、かつ、演算負荷の増大を抑えた上でそれを実現することが可能な相関信号生成方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned various problems with the conventional technology and the demands related to these problems, and aims to provide a correlation signal generation method targeted at a carrier high-frequency voltage application method using axial element amplitude extraction, which has design freedom equal to or greater than that of conventional high-frequency voltage application methods, and can be realized while suppressing an increase in the computational load.

また、本発明は、本発明による相関信号生成方法を用いた位相速度推定装置を提供しようとするものである。 The present invention also aims to provide a phase velocity estimation device that uses the correlation signal generation method according to the present invention.

さらに、本発明は、本発明による位相速度推定装置を備えたセンサレスベクトル制御装置を提供しようとするものである。 Furthermore, the present invention aims to provide a sensorless vector control device equipped with the phase speed estimation device according to the present invention.

上記目的を達成するために、本発明による相関信号生成方法は、以下の(1)乃至(4)に示す特徴を有するものである。 To achieve the above object, the correlation signal generation method according to the present invention has the following characteristics (1) to (4).

(1)4種の軸要素振幅より、電流解析解における位相誤差の補正機能を有する4種の中間信号を合成し、これを用いて相関信号を合成する。 (1) Four intermediate signals that have a phase error correction function in the current analytical solution are synthesized from the four axial element amplitudes, and then used to synthesize a correlation signal.

(2)電流解析解における位相誤差の補正機能により、軸要素振幅を抽出する際に必要とされる位相補正処理は不要である。 (2) The phase error correction function in the current analysis solution eliminates the need for phase correction processing, which is required when extracting the axis element amplitude.

(3)合成される4種の中間信号は、設計パラメータの選定如何により、多種多様な相関信号の合成を可能とする。 (3) The four intermediate signals that are synthesized enable the synthesis of a wide variety of correlation signals depending on the selection of design parameters.

(4)合成される4種の中間信号は、設計パラメータとして特定の値を選定することにより、従来の軸要素振幅相関信号と同等の相関特性を持つ正相関信号の合成が可能である。即ち、従来の軸要素振幅相関信号と同等の設計自由度を有する。 (4) By selecting specific values as design parameters, the four types of intermediate signals to be synthesized can be used to synthesize a positive correlation signal that has the same correlation characteristics as a conventional axis element amplitude correlation signal. In other words, it has the same degree of design freedom as a conventional axis element amplitude correlation signal.

こうした特徴を有する本発明による相関信号生成方法は、駆動用周波数より高い周波数の高周波電圧の印加に対し、回転子が突極特性を示す交流電動機における回転子位相速度の推定に用いる相関信号生成方法であって、軸要素振幅抽出を用いた搬送高周波電圧印加法における相関信号生成方法において、下記(26a)式および下記(26b)式に基づき高周波電流に含まれる軸要素振幅を抽出し、上記抽出した軸要素振幅を用いて下記(28a)式乃至(28d)式に基づき中間信号を合成し、上記合成した中間信号を用いて、 The correlation signal generation method according to the present invention, which has these characteristics, is a correlation signal generation method used to estimate the rotor phase speed in an AC motor in which the rotor exhibits salient pole characteristics when a high-frequency voltage with a frequency higher than the driving frequency is applied, and in the correlation signal generation method in the carrier high-frequency voltage application method using shaft element amplitude extraction, the shaft element amplitude contained in the high-frequency current is extracted based on the following equations (26a) and (26b), and an intermediate signal is synthesized based on the following equations (28a) to (28d) using the extracted shaft element amplitude, and the synthesized intermediate signal is used to

=f(C2γ,S2γ,S2δ,C2δ
に基づき正相関信号pを生成するようにしたものである。

Figure 2025001101000002
p c =f(C , S , S , C )
The positive correlation signal p c is generated based on the above.
Figure 2025001101000002

また、本発明による位相速度推定装置は、駆動用周波数より高い周波数の高周波電圧の印加に対し、回転子が突極特性を示す交流電動機における回転子位相速度の推定に用いる相関信号生成装置において、離散高周波電圧指令値を生成する高周波電圧印加手段と、下記(26a)式および下記(26b)式に基づき高周波電流に含まれる軸要素振幅を抽出し、上記抽出した軸要素振幅を用いて下記(28a)式乃至(28d)式に基づき中間信号を合成し、上記合成した中間信号を用いて、 In addition, the phase speed estimation device according to the present invention is a correlation signal generation device used to estimate the rotor phase speed in an AC motor in which the rotor exhibits salient pole characteristics in response to application of a high-frequency voltage having a frequency higher than the driving frequency, and includes a high-frequency voltage application means for generating a discrete high-frequency voltage command value, and a means for extracting shaft element amplitudes contained in the high-frequency current based on the following equations (26a) and (26b), synthesizing intermediate signals based on the following equations (28a) to (28d) using the extracted shaft element amplitudes, and synthesizing intermediate signals based on the following equations (28a) to (28d), and using the synthesized intermediate signals.

=f(C2γ,S2γ,S2δ,C2δ
に基づき正相関信号pを生成する相関信号生成手段と、上記相関信号生成手段により生成された上記正相関信号pを用いて回転子の位相推定値と速度推定値とを生成する推定値生成手段とを有するようにしたものである。

Figure 2025001101000003
p c =f(C , S , S , C )
a correlation signal generating means for generating a positive correlation signal p c based on the positive correlation signal p c generated by the correlation signal generating means; and and generating means.
Figure 2025001101000003

また、本発明による位相速度推定装置は、上記した本発明による位相速度推定装置において、さらに、定常的な位相偏差を補正する位相補償手段とを有するようにしたものである。 The phase velocity estimation device according to the present invention is the above-described phase velocity estimation device according to the present invention, further comprising a phase compensation means for correcting steady-state phase deviation.

また、本発明による位相速度推定装置は、上記した本発明による位相速度推定装置において、さらに、高周波成分を抽出するバンドパスフィルタとを有するようにしたものである。 The phase velocity estimation device according to the present invention is the above-described phase velocity estimation device according to the present invention, further comprising a bandpass filter that extracts high-frequency components.

また、本発明によるセンサレスベクトル制御装置は、駆動用周波数より高い周波数の高周波電圧の印加に対し、回転子が突極特性を示す交流電動機の駆動を制御するセンサレスベクトル制御装置において、上記した本発明による位相速度推定装置を備えるようにしたものである。 The sensorless vector control device according to the present invention is a sensorless vector control device that controls the drive of an AC motor whose rotor exhibits salient pole characteristics in response to the application of a high-frequency voltage with a frequency higher than the drive frequency, and is equipped with the phase speed estimation device according to the present invention described above.

本発明による相関信号生成方法は、以上説明したように構成されているので、軸要素振幅抽出を用いた搬送高周波電圧印加法を対象とした相関信号生成方法であって、従来の高周波電圧印加法と同等の設計自由度を有しつつ、かつ、演算負荷の増大を抑えた上でそれを実現することが可能な相関信号生成方法を提供することができるようになるという優れた効果を奏するものである。 The correlation signal generation method according to the present invention is configured as described above, and is a correlation signal generation method targeted at a carrier high-frequency voltage application method using axial element amplitude extraction, and has the excellent effect of being able to provide a correlation signal generation method that has the same design freedom as conventional high-frequency voltage application methods, while suppressing an increase in the computational load.

また、本発明による位相速度推定装置ならびに当該位相速度推定装置を備えたセンサレスベクトル制御装置によれば、演算負荷の増大を抑えた上で各装置を実現することが可能になるという優れた効果を奏するものである。 In addition, the phase velocity estimation device according to the present invention and the sensorless vector control device equipped with the phase velocity estimation device have the excellent effect of making it possible to realize each device while suppressing an increase in the computational load.

図1は、3種の座標系と回転子突極位相との関係を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing the relationship between three types of coordinate systems and the rotor salient pole phase. 図2は、正相関信号の特性例を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing an example of characteristics of a positive correlation signal. 図3は、本発明の実施の形態の一例による位相速度推定装置(Phase-speed estimator)のブロック構成説明図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating the configuration of a phase-speed estimator according to an embodiment of the present invention. 図4は、図3に示す位相速度推定装置における相関信号生成器(correlation signal generator)のブロック構成説明図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating the configuration of a correlation signal generator in the phase velocity estimator shown in FIG. 図5は、図4に示す相関信号生成器における振幅抽出器(Amplitude Extractor)のブロック構成説明図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating the configuration of an amplitude extractor in the correlation signal generator shown in FIG. 図6は、本発明の実施の形態の一例によるセンサレスベクトル制御装置のブロック構成説明図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating the configuration of a sensorless vector control device according to an embodiment of the present invention.

以下、添付の図面を参照しながら、本発明による相関信号生成方法、位相速度推定装置およびセンサレスベクトル制御装置の実施の形態の一例として、永久磁石同期モータへ適用した例を詳細に説明するものとする。 Below, we will explain in detail an example of application of the correlation signal generation method, phase speed estimation device, and sensorless vector control device of the present invention to a permanent magnet synchronous motor, with reference to the attached drawings.

(I) 本発明の実施の形態の一例による相関信号生成方法の説明 (I) Description of a correlation signal generation method according to an embodiment of the present invention

ここで、図1には、3種の座標系と回転子突極位相との関係を示す説明図があらわされている。 Figure 1 shows an explanatory diagram showing the relationship between three types of coordinate systems and the rotor salient pole phase.

より詳細には、図1には、d軸,q軸からなるdq同期座標、α軸,β軸からなるαβ固定座標、γ軸,δ軸からなるγδ準同期座標の3種の座標系と回転子突極位相との関係を示す説明図があらわされている。同図におけるd軸方向は、回転子の負突極位相方向として定められている。 More specifically, Figure 1 shows an explanatory diagram showing the relationship between three types of coordinate systems, namely, the dq synchronous coordinate system consisting of the d-axis and q-axis, the αβ fixed coordinate system consisting of the α-axis and β-axis, and the γδ quasi-synchronous coordinate system consisting of the γ-axis and δ-axis, and the rotor salient pole phase. The d-axis direction in the diagram is defined as the rotor negative salient pole phase direction.

なお、回転子に永久磁石を用いた交流電動機(例えば、永久磁石同期モータなどである。)において、磁気回路の飽和やdq軸間の軸間磁束干渉などの非線形特性の影響を無視できる場合には、d軸方向は回転子磁石のN極方向でもある。 In addition, in an AC motor that uses a permanent magnet in the rotor (such as a permanent magnet synchronous motor), if the effects of nonlinear characteristics such as saturation of the magnetic circuit and inter-axis magnetic flux interference between the d and q axes can be ignored, the d-axis direction is also the north pole direction of the rotor magnet.

まず、図1に示すように、速度ωγで回転するγδ準同期座標系において、永久磁石同期モータの回転子(Rotor)10におけるd軸が主軸のγ軸に対し、ある瞬時に位相θγをなしているものとする。 First, as shown in FIG. 1, in a γδ quasi-synchronous coordinate system rotating at a speed ωγ , it is assumed that the d-axis of a rotor 10 of a permanent magnet synchronous motor forms a phase θγ with respect to the γ-axis of the main shaft at a certain instant.

そうすると、γδ準同期座標系上における永久磁石同期モータの数学モデル(回路方程式)は、次に示す(1)式乃至(8)式として記述することができる。

Figure 2025001101000004
Then, a mathematical model (circuit equation) of a permanent magnet synchronous motor on the γδ quasi-synchronous coordinate system can be written as the following equations (1) to (8).
Figure 2025001101000004

上記した(1)式乃至(8)式において、2行1列ベクトルν,ι,φは、それぞれ固定子の電圧,電流,(鎖交)磁束を意味している。2行1列ベクトルφι,φは固定子磁束φを構成する成分を示しており、φιは固定子電流ιに起因した固定子反作用磁束(電機子反作用磁束)であり、また、φは回転子永久磁石に起因した回転子磁束である。Ιは2行2列単位行列であり、Jは次に示す(9)式で定義された2行2列交代行列である。

Figure 2025001101000005
In the above formulas (1) to (8), the 2-row, 1-column vectors v 1 , ι 1 , and φ 1 respectively represent the stator voltage, current, and (interlinkage) magnetic flux. The 2-row, 1-column vectors φ ι and φ m represent the components that make up the stator magnetic flux φ 1 , where φ ι is the stator reaction flux (armature reaction flux) caused by the stator current ι 1 , and φ m is the rotor magnetic flux caused by the rotor permanent magnet. I is a 2-row, 2-column unit matrix, and J is a 2-row, 2-column alternating matrix defined by the following formula (9).
Figure 2025001101000005

また、ω2nは回転子の電気速度であり、Rは固定子巻線の抵抗である。Lι,Lは固定子の同相インダクタンス,鏡相インダクタンスであり、d軸,q軸インダクタンスとは次に示す(3)式によりあらわされる関係を有する。

Figure 2025001101000006
In addition, ω2n is the electrical speed of the rotor, R1 is the resistance of the stator winding, Lι and Lm are the in-phase inductance and mirror-phase inductance of the stator, and have the relationship with the d-axis and q-axis inductances expressed by the following equation (3).
Figure 2025001101000006

また、sは微分演算子d/dtである。 Also, s is the differential operator d/dt.

駆動用電圧に高周波電圧を重畳印加する場合に、固定子の電圧、電流、磁束に関しては、次に示す(11)式が成立する。

Figure 2025001101000007
When a high frequency voltage is superimposed on the driving voltage, the following equation (11) holds for the voltage, current, and magnetic flux of the stator.
Figure 2025001101000007

ここにおいて、(11)式における脚符f,hは、各々、駆動用成分,高周波成分を意味する。 Here, the subscripts f and h in equation (11) refer to the driving component and high-frequency component, respectively.

次に、上記において説明したγδ準同期座標系上における永久磁石同期モータの数学モデル(回路方程式)を踏まえて、離散時間高周波電圧と離散時間高周波電流とについて説明する。 Next, we will explain the discrete-time high-frequency voltage and the discrete-time high-frequency current based on the mathematical model (circuit equation) of the permanent magnet synchronous motor in the γδ quasi-synchronous coordinate system described above.

まずはじめに、離散時間高周波電圧について説明するが、駆動用電圧・電流に対して高周波電圧・電流の周波数が十分に高い場合には、次式が近似的に成立する。

Figure 2025001101000008
First, the discrete-time high-frequency voltage will be explained. When the frequency of the high-frequency voltage/current is sufficiently high relative to the driving voltage/current, the following equation approximately holds:
Figure 2025001101000008

上記した(12a)式、(12b)式、(13a)式および(13b)式が明示しているように、高周波磁束φιhは高周波電圧νιhに対して積分的な動的関係にあるが、高周波電流ιιhは高周波磁束φιhに対して静的な関係にある。 As the above formulas (12a), (12b), (13a), and (13b) clearly show, the high frequency magnetic flux φ ιh has an integral dynamic relationship with the high frequency voltage v ιh , while the high frequency current ι ιh has a static relationship with the high frequency magnetic flux φ ιh .

印加高周波電圧ν1hの平均周波数ωに関しては、座標系速度ωγとの相対比において、次に示す(14)式の関係が成立しているものとする。

Figure 2025001101000009
It is assumed that the average frequency ωh of the applied high frequency voltage v1h satisfies the relationship of the following equation (14) in terms of the relative ratio to the coordinate system velocity ωγ .
Figure 2025001101000009

上記した(14)式が成立している状況下では、(13a)式は以下に示す(15)式のように近似される。

Figure 2025001101000010
When the above-mentioned formula (14) is satisfied, the formula (13a) is approximated as the following formula (15).
Figure 2025001101000010

ここで、(15)式も右辺の連続時間高周波電圧ν1hは、零次ホールダとしてモデル化される電力変換器を介して印加するものとする。 Here, the continuous-time high-frequency voltage v 1h on the right-hand side of equation (15) is also applied via a power converter modeled as a zero-order holder.

また、 Also,

時間t=kT~(k+1)T
の連続時間高周波電圧ν1hに対応した離散時間高周波電圧をν1h,kと表現する。離散時間高周波電圧ν1h,kとしては、高周波周期T,平均速度ωで空間的に回転する次の楕円係数Kをもつ一定楕円形高周波電圧を考える。

Figure 2025001101000011
Time t = kTs to (k+1) Ts
The discrete-time high-frequency voltage corresponding to the continuous-time high-frequency voltage v 1h is expressed as v 1h,k . As the discrete-time high-frequency voltage v 1h,k , a constant elliptical high-frequency voltage with a high-frequency period T h and an average speed ωh and the following elliptical coefficient K is considered.
Figure 2025001101000011

ここに、脚符kはt=kTでのサンプリング時刻を意味する。θh0は、印加高周波電圧の初期位相であり、本明細書ならびに本特許請求の範囲においては、特に断りが無い限りθh0=0であるものとする。高周波周期Tに関しては、簡単のため、離散時間周期Tと正の整数N≧2を用いた次の関係を保持するように選定するものとする。

Figure 2025001101000012
Here, the subscript k denotes the sampling time at t= kTs . θ h0 is the initial phase of the applied high-frequency voltage, and in this specification and claims, unless otherwise specified, θ h0 =0. For simplicity, the high-frequency period T h is selected so as to hold the following relationship using the discrete time period T s and a positive integer N h ≧2.
Figure 2025001101000012

なお、N=2を選定する場合においては、電圧形状は楕円係数Kに依らずに直線形となる。 When N h =2 is selected, the voltage waveform becomes linear regardless of the ellipse coefficient K.

電圧指令から電流検出の過程における誤差としては、電圧指令値に応じた電圧を発生させる電力変換や電流検出に伴うAD変換の時間的な遅れ等の外的要因が考えられる。本明細書ならびに本特許請求の範囲においては、全ての外的要因に伴う誤差は、電圧指令値に応じた電圧を発生させる際の電力変換の誤差に集約されるものとしてモデル化するようにした。このために、(16a)式乃至(16c)式に示す離散時間高周波電圧ν1h,kに対応した指令値ν 1h,kとして、次のものを考える。

Figure 2025001101000013
As for the error in the process from the voltage command to the current detection, external factors such as the time delay of the power conversion to generate the voltage according to the voltage command value and the AD conversion accompanying the current detection are considered. In this specification and the claims, the errors associated with all external factors are modeled as being summarized in the error of the power conversion when generating the voltage according to the voltage command value. For this purpose, the following is considered as the command value v * 1h,k corresponding to the discrete-time high-frequency voltage v1h ,k shown in the formulas (16a) to (16c).
Figure 2025001101000013

ここで、θheは次に示す(20)式で定義された離散時間高周波電圧指令と同真値との位相誤差である。

Figure 2025001101000014
Here, θ he is a phase error between a discrete-time high-frequency voltage command and its true value defined by the following equation (20):
Figure 2025001101000014

離散時間高周波電圧指令ν 1h,kは、電力変換器へ送られることで離散時間高周波電圧が発生し、永久磁石同期モータへと印加される。簡単のため、離散時間高周波電圧の楕円形状に関しては、真値と同指令値の変化が無視可能なものとする。即ち、 The discrete-time high-frequency voltage command v * 1h,k is sent to a power converter to generate a discrete-time high-frequency voltage, which is then applied to a permanent magnet synchronous motor. For simplicity, it is assumed that the change in the true value and the command value can be ignored for the elliptical shape of the discrete-time high-frequency voltage. That is,

=K (21)
とする。
K * = K (21)
Let us assume that.

次に、離散時間高周波電流応答について説明するが、(16a)式の離散時間高周波電圧ν1h,kの印加に対する離散時間高周波電流ι1h,kは、楕円係数Kが一定の場合には、次式として与えられる。

Figure 2025001101000015
Next, the discrete-time high-frequency current response will be explained. When the elliptic coefficient K is constant, the discrete-time high-frequency current ι 1h, k in response to the application of the discrete-time high-frequency voltage v 1h , k in equation (16a) is given by the following equation:
Figure 2025001101000015

(22a)式、(22b)式および(22c)式の高周波電流は、次式にて再表現される。

Figure 2025001101000016
The high frequency currents in equations (22a), (22b) and (22c) are re-expressed as follows:
Figure 2025001101000016

上式の通り、離散時間高周波電圧の位相誤差θheの影響は、高周波電流を構成する単位ベクトルの位相変化として現れる。 As shown in the above equation, the effect of the phase error θ he of the discrete-time high-frequency voltage appears as a phase change of the unit vector that constitutes the high-frequency current.

次に、離散時間電流の振幅抽出と位相推定について説明するが、まず、振幅抽出と相関信号の合成について説明する。 Next, we will explain amplitude extraction and phase estimation of discrete-time currents, but first we will explain amplitude extraction and correlation signal synthesis.

はじめに、振幅抽出について説明すると、次式に基づき高周波電流ι1h,kに含まれる軸要素振幅を抽出するようにする。

Figure 2025001101000017
First, the amplitude extraction will be explained. The axis element amplitude contained in the high frequency current l 1h,k is extracted based on the following equation.
Figure 2025001101000017

上式において、

Figure 2025001101000018
は、正規化周波数ゼロで減衰ゼロを、正規化周波数
Figure 2025001101000019
で十分な減衰を示すディジタルローパスフィルタを意味する。
Figure 2025001101000020
は、(25a)式および(25b)式で定義された高周波電圧位相と同じ平均速度ωで変化する振幅抽出用高周波位相であり、簡単には、
Figure 2025001101000021
として高周波電圧位相指令をそのまま持ち得ればよい。 In the above formula,
Figure 2025001101000018
gives zero attenuation at normalized frequency zero, and
Figure 2025001101000019
This means a digital low-pass filter that exhibits sufficient attenuation at
Figure 2025001101000020
is a high-frequency phase for amplitude extraction that changes at the same average speed ωh as the high-frequency voltage phase defined in equations (25a) and (25b), and can be expressed simply as
Figure 2025001101000021
It is sufficient to have the high frequency voltage phase command as it is.

Δθ は高周波電圧位相指令θ h、k-1と振幅抽出用高周波位相

Figure 2025001101000022
の偏差である。 Δθ * h is the high-frequency voltage phase command θ * h,k-1 and the high-frequency phase for amplitude extraction
Figure 2025001101000022
is the deviation.

次に、中間信号の合成について説明するが、正相関信号pを合成する前準備として、(26a)式および(26b)式に基づき抽出された軸要素振幅

Figure 2025001101000023
を用いて、中間信号C2γ,S2γ,S2δ,C2δを次式に基づき合成する。
Figure 2025001101000024
Next, the synthesis of the intermediate signal will be described. As a preliminary step for synthesizing the positive correlation signal p c , the axis element amplitudes extracted based on the formulas (26a) and (26b) are
Figure 2025001101000023
Using this, intermediate signals C , S , S , and C are synthesized based on the following equations.
Figure 2025001101000024

(28a)式乃至(28d)式に基づき合成された中間信号は、振幅

Figure 2025001101000025
に含まれる離散的位相特性
Figure 2025001101000026
、位相誤差θhe、位相偏差Δθ の影響を受けない信号となる。 The intermediate signal synthesized based on equations (28a) to (28d) has the amplitude
Figure 2025001101000025
Discrete phase characteristics contained in
Figure 2025001101000026
, the signal is not affected by the phase error θ he and the phase deviation Δθ * h .

また、Kγc,Kγs,Kδcは、設計者に委ねられた任意の設計パラメータである。設計パラメータの代表的な選定例は、以下のとおりである。

Figure 2025001101000027
Furthermore, K γc , K γs , and K δc are arbitrary design parameters left to the discretion of the designer. Representative selection examples of the design parameters are as follows.
Figure 2025001101000027

(28a)式乃至(28d)式において、Kγc=Kγs=Kδc=Kと選定した中間信号C2γ,S2γ,S2δ,C2δと軸要素振幅cγ,sγ,sδ,cδとは、次式に示す比例関係となり、この違いを考慮することにより、従来の軸要素振幅を用いた相関信号合成法を、搬送高周波電圧印加法に適用することが可能となる。

Figure 2025001101000028
In equations (28a) to (28d), the intermediate signals C , S , S , and C , which are selected such that K γc = K γs = K δc = K, and the axis element amplitudes c γ , s γ , s δ , and c δ are in a proportional relationship as shown in the following equation. By taking this difference into consideration, it becomes possible to apply the conventional correlation signal synthesis method using axis element amplitudes to the carrier high frequency voltage application method.
Figure 2025001101000028

次に、正相関信号の合成について説明するが、上記により合成された中間信号C2γ,S2γ,S2δ,C2δを用いて、正相関信号pを合成する手法について説明する。 Next, synthesis of a positive correlation signal will be explained. A method of synthesizing a positive correlation signal p c using the intermediate signals C , S , S , and C synthesized as described above will be explained.

即ち、次に示す式(33)に基づく相関信号合成法は、従来の軸要素振幅を用いた正相関信号合成法と同様に、種々多様なものが考えられる。 In other words, there are many different possible correlation signal synthesis methods based on the following equation (33), similar to the conventional positive correlation signal synthesis method using axial element amplitudes.

=f(C2γ,S2γ,S2δ,C2δ) (33) p c =f(C , S , S , C ) (33)

ここで、本明細書ならびに本特許請求においては、(33)式に基づく相関信号合成法の一例として、次式で与えられた正相関信号を示す。

Figure 2025001101000029
In this specification and the claims, a positive correlation signal given by the following equation will be shown as an example of the correlation signal synthesis method based on equation (33).
Figure 2025001101000029

ここで、atan2(・)は、4象限逆正接処理を意味する。また、Kは設計者に委ねられた任意の設計パラメータである。上記した(34)式および(35)式に基づき合成された正相関信号は、中間信号の設計パラメータKγc,Kγs,Kδcの選定を含め、正相相関特性、演算負荷に関して、非常に自由度の高い設計が可能である。 Here, atan2(·) means four-quadrant arctangent processing. Kc is an arbitrary design parameter left to the designer. The positive correlation signal synthesized based on the above formulas (34) and (35) allows for a very high degree of freedom in designing the positive phase correlation characteristics and the calculation load, including the selection of the design parameters Kγc , Kγs , and Kδc of the intermediate signal.

代表的なパラメータは、次の通りである。

Figure 2025001101000030
Representative parameters are as follows:
Figure 2025001101000030

図2には、楕円係数K=0.5,位相誤差θhe=0.5[rad],設計パラメータK=Kの条件下において、(36a)式に基づく正相関信号の特性例が示されている。この図2より、本正相関信号は設計パラメータ如何により、楕円係数K=0.5において、位相特性

Figure 2025001101000031
および位相誤差θheの値に関わることなく±π/2の範囲にて優れた直線近似特性を有することが確認される。 2 shows an example of the characteristics of a positive correlation signal based on the formula (36a) under the conditions of an ellipse coefficient K=0.5, a phase error θ he =0.5 [rad], and a design parameter K c =K. From this FIG. 2, it can be seen that the phase characteristic of this positive correlation signal varies depending on the design parameters when the ellipse coefficient K=0.5.
Figure 2025001101000031
It is also confirmed that the linear approximation characteristic is excellent in the range of ±π/2, regardless of the value of the phase error θ he .

なお、上記した本発明にかかる中間信号は、次に示す(40)式に基づき変換することにより、非特許文献20にて紹介されている中間信号と同様の特性となる中間信号を合成することも可能である。

Figure 2025001101000032
In addition, by converting the intermediate signal according to the present invention described above based on the following equation (40), it is possible to synthesize an intermediate signal having the same characteristics as the intermediate signal introduced in Non-Patent Document 20.
Figure 2025001101000032

従って、従来の高周波電圧印加法で用いられていた正相逆相振幅と軸要素振幅と同様の対応関係が存在するため、非特許文献20にて紹介されている中間信号で合成可能な正相間信号と同様の特性となる正相間信号を、上記した本発明にかかる中間信号においても合成することが可能である。即ち、従来の正相逆相振幅抽出を用いた正相間信号と等価な特性を持つ正相間信号の合成することも可能である。 Therefore, since there exists a correspondence relationship similar to that between the positive-phase and negative-phase amplitudes and the shaft element amplitudes used in the conventional high-frequency voltage application method, it is possible to synthesize a positive-phase-to-positive signal having the same characteristics as the positive-phase-to-positive signal that can be synthesized using the intermediate signal introduced in Non-Patent Document 20, using the intermediate signal according to the present invention described above. In other words, it is also possible to synthesize a positive-phase-to-positive signal having characteristics equivalent to the positive-phase-to-positive signal using conventional positive-phase and negative-phase amplitude extraction.

次に、一般化積分形PLL法について説明する。合成された正相関信号pは、一般化積分形PLL法に基づき処理され、α軸から見た回転子の位相推定値

Figure 2025001101000033
に変換される。併せて、回転子の速度推定値
Figure 2025001101000034
が生成される。一般化積分形PLL法(離散時間版)は、以下のように記述される。
Figure 2025001101000035
Next, the generalized integral PLL method will be described. The synthesized positive correlation signal p c is processed based on the generalized integral PLL method to obtain the rotor phase estimate with respect to the α axis.
Figure 2025001101000033
In addition, the rotor speed estimate
Figure 2025001101000034
The generalized integral PLL method (discrete time version) is described as follows:
Figure 2025001101000035

ここで、(38a)式右辺のΔθは、軸間磁束干渉、高周波残留外乱等により生じる定常的な位相偏差の補償信号である。また、回転子の速度推定値

Figure 2025001101000036
は、γδ準同期座標系速度をそのまま用いてもよいし、ローパスフィルタ処理して用いてもよい。 Here, Δθ s on the right side of equation (38a) is a compensation signal for the stationary phase deviation caused by inter-axis magnetic flux interference, high-frequency residual disturbance, etc. Also, the rotor speed estimate
Figure 2025001101000036
The γδ quasi-synchronous coordinate system velocity may be used as is, or may be subjected to low-pass filtering before use.

なお、(38c)式には、直接利用する場合と一次ローパスフィルタを用いる場合との2例を示した。 In addition, equation (38c) shows two examples: direct use and using a first-order low-pass filter.

(II) 本発明の実施の形態の一例による位相速度推定装置の説明 (II) Description of a phase velocity estimation device according to an embodiment of the present invention

図3には、本発明の実施の形態の一例による位相速度推定装置(Phase-speed estimator)のブロック構成説明図があらわされている。 Figure 3 shows a block diagram of a phase-speed estimator according to an embodiment of the present invention.

なお、図3ならびに後述する図4乃至図6においては、視認性を向上するために、2行1列のベクトル信号を1本の太い信号線で示している。 In addition, in Figure 3 and Figures 4 to 6 described below, vector signals in two rows and one column are shown with a single thick signal line to improve visibility.

即ち、図3には、離散時間高周波電圧指令値の生成と、離散時間高周波電流を処理して回転子の位相推定値および速度推定値の生成とを担う位相速度推定装置が示されている。 That is, FIG. 3 shows a phase speed estimation device that generates a discrete-time high-frequency voltage command value and processes the discrete-time high-frequency current to generate rotor phase estimates and speed estimates.

この図3に示す位相速度推定装置(Phase-speed estimator)100は、(19a)式および(19b)式に基づき離散高周波電圧指令値を生成する高周波電圧印加手段たる高周波電圧指令器(HFVC, High-Frequency Voltage Commander)102と、(26a)式および(26b)式に基づき高周波電流(固定子電流)に含まれる正相振幅・逆相振幅を抽出して、抽出した正相振幅・逆相振幅を用いて(28a)式乃至(28d)式に基づき中間信号を合成し、合成した中間信号を用いて(33)式に基づき正相関信号を生成する相関信号生成手段たる相関信号生成器(Correlation signal generator)104と、(38a)式、(38b)式、(38c)式および(38d)式に基づき回転子のα軸からみた回転子の位相推定値と速度推定値を生成する推定値生成手段たる位相同期器(Phase synchronizer)106とを有して構成されている。 The phase speed estimator 100 shown in FIG. 3 includes a high-frequency voltage commander (HFVC) 102 as a high-frequency voltage application means that generates a discrete high-frequency voltage command value based on equations (19a) and (19b), and a correlation signal generator as a correlation signal generation means that extracts the positive-phase amplitude and the negative-phase amplitude contained in the high-frequency current (stator current) based on equations (26a) and (26b), synthesizes an intermediate signal based on equations (28a) to (28d) using the extracted positive-phase amplitude and the negative-phase amplitude, and generates a positive correlation signal based on equation (33) using the synthesized intermediate signal. The system is configured with a phase synchroniser 104 and a phase synchronizer 106, which is an estimation generating means that generates a rotor phase estimate and a speed estimate as viewed from the α-axis of the rotor based on equations (38a), (38b), (38c) and (38d).

符号108は、 高周波成分を抽出するバンドパスフィルタ(Band-pass filter)であるが、相関信号生成器104を構成する振幅抽出手段たる振幅抽出器(Amplitude Extractor)(図4を参照する。)の設計如何によって、位相速度推定装置100においては必ずしも必要ではない。この点を考慮して、図3においては破線ブロックにより示している。 The reference numeral 108 denotes a band-pass filter that extracts high-frequency components, but this is not necessarily required in the phase velocity estimation device 100, depending on the design of the amplitude extractor (see FIG. 4), which is the amplitude extraction means constituting the correlation signal generator 104. Taking this into consideration, it is indicated by a dashed block in FIG. 3.

また、符号110は、位相補償手段である位相補償器(Phase compensator)である。この位相補償器110は、定常的な位相偏差を補正するための位相補正信号KθΔθを生成する役割を担っているが、本発明による位相速度推定装置100の実施に必ずしも必要ではないので、バンドパスフィルタ108と同様に破線ブロックで示している。 Also, reference numeral 110 denotes a phase compensator serving as a phase compensation means. This phase compensator 110 plays a role of generating a phase correction signal K θ Δθ s for correcting a stationary phase deviation, but since it is not necessarily required for implementing the phase velocity estimation device 100 according to the present invention, it is indicated by a dashed block similarly to the band pass filter 108.

ここで、図4には、図3に示す位相速度推定装置における相関信号生成器(correlation signal generator)のブロック構成説明図があらわされている。 Here, FIG. 4 shows a block diagram of the correlation signal generator in the phase velocity estimation device shown in FIG. 3.

また、図5には、図4に示す相関信号生成器における振幅抽出器(Amplitude Extractor)のブロック構成説明図があらわされている。 Figure 5 also shows a block diagram of the amplitude extractor in the correlation signal generator shown in Figure 4.

相関信号生成器104は、(26a)式および(26b)式に基づき高周波電流(固定子電流)に含まれる正相振幅・逆相振幅を抽出する振幅抽出手段たる振幅抽出器(Amplitude Extractor)112と、(28a)式乃至(28d)式および(33)式に基づき正相関信号を合成する正相関信号合成手段たる相関信号合成器(Correlation signal synthesizer)114とを有して構成されている。 The correlation signal generator 104 is configured to include an amplitude extractor 112, which is an amplitude extraction means that extracts the positive-phase amplitude and the negative-phase amplitude contained in the high-frequency current (stator current) based on equations (26a) and (26b), and a correlation signal synthesizer 114, which is a positive correlation signal synthesis means that synthesizes a positive correlation signal based on equations (28a) to (28d) and equation (33).

以上の構成において、位相速度推定装置100は、ベクトル回転器(図6に示すベクトル回転器212を参照する。)の出力信号であるγδ準同期座標系上の固定子電流を入力として受け、回転子の位相推定値、速度推定値および離散高周波電圧指令値を出力する。 In the above configuration, the phase speed estimation device 100 receives as input the stator current in the γδ quasi-synchronous coordinate system, which is the output signal of the vector rotator (see vector rotator 212 shown in Figure 6), and outputs a rotor phase estimate, speed estimate, and discrete high-frequency voltage command value.

より詳細には、高周波電圧指令器102は、(19a)式および(19b)式に基づき離散高周波電圧指令値を生成して、位相速度推定装置100の外部へ出力する。 More specifically, the high-frequency voltage command generator 102 generates a discrete high-frequency voltage command value based on equations (19a) and (19b) and outputs it to the outside of the phase speed estimation device 100.

そして、相関信号生成器104の振幅抽出器112によって、(26a)式および(26b)式に基づいて離散時間高周波電流ι1h,kから軸要素振幅

Figure 2025001101000037
が抽出される(図5を参照する。)。 Then, the amplitude extractor 112 of the correlation signal generator 104 extracts the axial element amplitude from the discrete-time high-frequency current ι 1h,k based on the equations (26a) and (26b).
Figure 2025001101000037
is extracted (see FIG. 5).

振幅抽出器112によって抽出された軸要素振幅

Figure 2025001101000038
は、相関信号合成器114へ出力される。 The axis element amplitude extracted by the amplitude extractor 112
Figure 2025001101000038
is output to the correlation signal combiner 114.

相関信号合成器114は、(28a)式乃至(28d)式および(33)式に基づき正相関信号pを合成して、合成した正相関信号pを位相同期器106へ出力する。 The correlation signal combiner 114 combines the positive correlation signal p 1 c based on equations (28a) to (28d) and equation (33), and outputs the combined positive correlation signal p 1 c to the phase synchronizer 106 .

位相同期器106は、正相関信号pを用いて(38a)式、(38b)式、(38c)式および(38d)式を実行して、永久磁石同期モータの回転子のα軸からみた回転子の位相推定値

Figure 2025001101000039
と、回転子の速度推定値
Figure 2025001101000040
とを生成して、位相速度推定装置100の外部へ出力する。 The phase synchronizer 106 executes equations (38a), (38b), (38c), and (38d) using the positive correlation signal p c to obtain an estimated phase value of the rotor of the permanent magnet synchronous motor as viewed from the α-axis of the rotor.
Figure 2025001101000039
and the rotor speed estimate
Figure 2025001101000040
and output it to the outside of the phase velocity estimation apparatus 100.

(III) 本発明の実施の形態の一例によるセンサレスベクトル制御装置の説明 (III) Description of a sensorless vector control device according to an embodiment of the present invention

図6には、本発明の実施の形態の一例によるセンサレスベクトル制御装置のブロック構成説明図があらわされている。 Figure 6 shows a block diagram of a sensorless vector control device according to an embodiment of the present invention.

この本発明の実施の形態の一例によるセンサレスベクトル制御装置200は、上記において説明した本発明による位相速度推定装置100を備えており、永久磁石同期モータ300の駆動を制御する。 The sensorless vector control device 200 according to an embodiment of the present invention includes the phase speed estimation device 100 according to the present invention described above, and controls the driving of the permanent magnet synchronous motor 300.

図6において、符号202で示すブロックSは3相2相変換器であり、符号204で示すSは2相3相変換器である。 In FIG. 6, a block ST designated by reference numeral 202 is a three-phase to two-phase converter, and a block S designated by reference numeral 204 is a two-phase to three-phase converter.

なお、図6においては、固定子電圧、固定子電流の表現に関し、これら信号が定義された座標系を明示すべく、脚符r(γδ準同期座標系),s(αβ固定座標系),t(uvw座標系)を付して示した。 In Figure 6, the stator voltage and stator current are expressed with the subscripts r (γδ quasi-synchronous coordinate system), s (αβ fixed coordinate system), and t (uvw coordinate system) to clearly indicate the coordinate systems in which these signals are defined.

センサレスベクトル制御装置200は、上記において説明した位相速度推定装置100を備えており、固定子電圧の印加、固定子電流の検出と制御は、これらの同期が図られた上で、離散時間的に遂行される。 The sensorless vector control device 200 includes the phase speed estimation device 100 described above, and the application of the stator voltage and the detection and control of the stator current are performed in discrete time after being synchronized.

センサレスベクトル制御装置200において、電流フィードバック内の符号206で示すブロックFbs(z-1)は、固定子電流に含まれる高周波成分を除去するための高周波成分除去フィルタ(高周波成分を除去するためのディジタルフィルタ)であるが、使用されないこともある。この点を考慮して、図6においては破線ブロックにより示している。 In the sensorless vector control device 200, the block F bs (z −1 ) indicated by reference numeral 206 in the current feedback is a high-frequency component removal filter (digital filter for removing high-frequency components) for removing high-frequency components contained in the stator current, but may not be used. Taking this into consideration, it is indicated by a dashed line block in FIG. 6.

なお、ディジタルフィルタFbs(z-1)としては、一般に、バンドストップフィルタが利用されるが、高周波電流の周波数が特に高い場合、高帯域幅のローパスフィルタを利用することもある。 Generally, a band-stop filter is used as the digital filter F bs (z −1 ). However, when the frequency of the high-frequency current is particularly high, a low-pass filter with a wide bandwidth may be used.

より詳細には、センサレスベクトル制御装置200は、電力変換器(インバータ:Inverter)208と、離散時間電流検出器210と、3相2相変換器202と、2相3相変換器204と、逆ベクトル回転器212と、ベクトル回転器214と、電流制御器(Current controller)216と、指令変換器(Command conveter)218と、速度制御器(Speed controller)220と、高周波成分除去フィルタ206と、上記において説明した本発明による位相速度推定装置100と、係数器222と、余弦正弦信号発生器224とを有して構成されている。 More specifically, the sensorless vector control device 200 is configured to include a power converter (inverter) 208, a discrete-time current detector 210, a three-phase to two-phase converter 202, a two-phase to three-phase converter 204, an inverse vector rotator 212, a vector rotator 214, a current controller 216, a command converter 218, a speed controller 220, a high-frequency component removal filter 206, the phase speed estimation device 100 according to the present invention described above, a coefficient unit 222, and a cosine/sine signal generator 224.

センサレスベクトル制御装置200においては、離散時間電流検出器210で検出された3相の固定子電流は、3相2相変換器202でαβ固定座標系上の2相電流に変換された後に、逆ベクトル回転器212により、回転子位相(dq同期座標系の位相と同一)へゼロ位相偏差で位相同期を目指したγδ準同期座標系の2相電流に変換される。 In the sensorless vector control device 200, the three-phase stator currents detected by the discrete-time current detector 210 are converted by the three-phase to two-phase converter 202 into two-phase currents in an αβ fixed coordinate system, and then converted by the inverse vector rotator 212 into two-phase currents in a γδ quasi-synchronous coordinate system that aims for phase synchronization with zero phase deviation to the rotor phase (same as the phase in the dq synchronous coordinate system).

3相2相変換器202で変換された2相電流は、高周波成分除去フィルタ206により固定子電流に含まれる高周波成分が除去され、高周波成分が除去された2相電流が電流制御器216に出力される。 The two-phase current converted by the three-phase to two-phase converter 202 has high-frequency components contained in the stator current removed by the high-frequency component removal filter 206, and the two-phase current from which the high-frequency components have been removed is output to the current controller 216.

電流制御器216は、γδ準同期座標系上の駆動用2相電流が、各相の電流指令値に追随するようにγδ準同期座標系上の駆動用2相電圧指令値を生成する。 The current controller 216 generates two-phase drive voltage command values in the γδ quasi-synchronous coordinate system so that the two-phase drive currents in the γδ quasi-synchronous coordinate system follow the current command values of each phase.

ここで、センサレスベクトル制御装置200においては、位相速度推定装置100の高周波電圧指令器102により生成された離散高周波電圧指令値を駆動用2相電圧指令値に重畳させ、重畳合成した2相電圧指令値をベクトル回転器214へ出力することになる。 Here, in the sensorless vector control device 200, the discrete high-frequency voltage command value generated by the high-frequency voltage commander 102 of the phase speed estimation device 100 is superimposed on the two-phase voltage command value for driving, and the superimposed and synthesized two-phase voltage command value is output to the vector rotator 214.

ベクトル回転器214は、γδ準同期座標系上の重畳合成の電圧指令値をαβ固定座標系の2相電圧指令値に変換し、2相3相変換器204へ出力する。 The vector rotator 214 converts the superimposed voltage command value in the γδ quasi-synchronous coordinate system into a two-phase voltage command value in the αβ fixed coordinate system, and outputs it to the two-phase to three-phase converter 204.

そして、2相3相変換器204は、2相電圧指令値を3相電圧指令値に変換し、電力変換器208への最終電圧指令値として出力する。 Then, the two-phase to three-phase converter 204 converts the two-phase voltage command value into a three-phase voltage command value and outputs it as the final voltage command value to the power converter 208.

電力変換器208は、最終電圧指令値に応じた電圧を発生し、この電圧を永久磁石同期モータ300へ印加して、永久磁石同期モータ300の駆動を制御する。 The power converter 208 generates a voltage according to the final voltage command value and applies this voltage to the permanent magnet synchronous motor 300 to control the drive of the permanent magnet synchronous motor 300.

上記において説明したように、位相速度推定装置100は、ベクトル回転器212の出力信号であるγδ準同期座標系上の固定子電流を入力として受け、回転子の位相推定値、速度推定値および離散高周波電圧指令値を出力する。 As described above, the phase speed estimation device 100 receives as input the stator current in the γδ quasi-synchronous coordinate system, which is the output signal of the vector rotator 212, and outputs a rotor phase estimate, a speed estimate, and a discrete high-frequency voltage command value.

位相速度推定装置100から出力された回転子の位相推定値は、余弦正弦信号発生器224において余弦・正弦信号に変換された後に、γδ準同期座標系を決定づける逆ベクトル回転器212、ベクトル回転器214へ出力される。なお、このことは、回転子位相推定値をγδ準同期座標系の位相(γ軸の位相と等価)とすることを意味している。 The rotor phase estimate output from the phase speed estimation device 100 is converted to a cosine-sine signal in the cosine-sine signal generator 224, and then output to the inverse vector rotator 212 and vector rotator 214, which determine the γδ quasi-synchronous coordinate system. This means that the rotor phase estimate is the phase of the γδ quasi-synchronous coordinate system (equivalent to the phase of the γ axis).

また、γδ準同期座標系上の2相電流指令値は、トルク指令値を指令変換器218を通じて変換することにより得ている。速度制御器220には、位相速度推定装置100からの出力信号の1つである回転子の速度推定値が、一定値である極対数Nの逆数を係数器22を介して乗じられ機械速度推定値に変換された後に送られる。 Moreover, two-phase current command values on the γδ quasi-synchronous coordinate system are obtained by converting the torque command value through a command converter 218. The rotor speed estimate, which is one of the output signals from the phase speed estimator 100, is multiplied by the reciprocal of the number of pole pairs Np , which is a constant value, through a coefficient multiplier 22 and converted into a mechanical speed estimate, and then sent to the speed controller 220.

図6においては、速度制御システムを構成した例を示しているので、速度制御器220の出力としてトルク指令値を得ている。なお、制御目的がトルク制御にあり速度制御システムを構成しない場合には、速度制御器220は不要である。この場合には、トルク指令値が外部から直接印加されることになる。 Figure 6 shows an example in which a speed control system is configured, so a torque command value is obtained as the output of the speed controller 220. Note that if the control purpose is torque control and a speed control system is not configured, the speed controller 220 is not necessary. In this case, the torque command value is applied directly from the outside.

(IV) 本発明の実施の形態の一例による相関信号生成方法、位相速度推定装置およびセンサレスベクトル制御装置の作用効果 (IV) Effects of the correlation signal generation method, phase speed estimation device, and sensorless vector control device according to an embodiment of the present invention

上記した説明においては、軸要素振幅抽出を用いた搬送高周波電圧印加法を対象とした相関信号生成方法について示した。この相関信号生成方法は、相関信号を合成する前段階として、4種の軸要素振幅に対応した4種の中間信号を合成し、これを用いて正相間信号を合成するものである。中間信号の合成に際して、2種の任意パラメータの選定により多種多様な特性をもつ正相関信号の合成を可能としつつ、搬送高周波電圧印加法において、従来の高周波電流振幅相関法と等価な特性をもつ正相関信号の合成をも可能としている。また、同中間信号が位相補正機能により、軸要素振幅を抽出する際に必要とされていた位相補正処理を不要としている。 The above explanation has shown a correlation signal generation method targeted at the carrier high frequency voltage application method using shaft element amplitude extraction. In this correlation signal generation method, four intermediate signals corresponding to four shaft element amplitudes are synthesized as a preliminary step to synthesizing the correlation signal, and these are then used to synthesize positive phase-to-phase signals. When synthesizing the intermediate signals, the selection of two arbitrary parameters makes it possible to synthesize positive correlation signals with a wide variety of characteristics, while in the carrier high frequency voltage application method, it is also possible to synthesize positive correlation signals with characteristics equivalent to those of the conventional high frequency current amplitude correlation method. In addition, the phase correction function of the intermediate signals makes it unnecessary to carry out the phase correction process that was previously required when extracting shaft element amplitudes.

(V) その他の実施の形態について (V) Other implementation forms

なお、上記した実施の形態は例示に過ぎないものであり、本発明は他の種々の形態で実施することができるものである。即ち、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換えあるいは変更などを適宜に行うことができる。 The above-described embodiment is merely an example, and the present invention can be implemented in various other forms. In other words, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various omissions, substitutions, and modifications can be made as appropriate without departing from the gist of the present invention.

即ち、上記においては、本発明による相関信号生成方法、位相速度推定装置およびセンサレスベクトル制御装置の実施の形態の一例として、本発明を永久磁石同期モータへ適用した場合について詳細に説明した。 That is, in the above, a detailed description has been given of the case where the present invention is applied to a permanent magnet synchronous motor as an example of an embodiment of the correlation signal generation method, phase speed estimation device, and sensorless vector control device according to the present invention.

しかしながら、本発明による相関信号生成方法、位相速度推定装置およびセンサレスベクトル制御装置の構成は、上記において説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換えあるいは変更などを適宜に行うことができる。 However, the configurations of the correlation signal generation method, phase velocity estimation device, and sensorless vector control device according to the present invention are not limited to the embodiments described above, and various omissions, substitutions, or modifications can be made as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

また、上記においては、本発明の理解を容易にするために、交流電動機として永久磁石同期モータを例にとり、これに関連した相関信号生成方法、位相速度推定装置およびセンサレスベクトル制御装置について詳述したが、本発明による相関信号生成方法、位相速度推定装置およびセンサレスベクトル制御装置は、永久磁石同期モータに適用する場合に限定されるものではなく、駆動用周波数より高い周波数の高周波電圧の印加に対し、回転子が突極特性を示す交流電動機(永久磁石同期モータの他に、例えば、同期リラクタンスモータや誘導モータなどがある。)であれば、いずれの交流電動機にも適用可能である。 In the above, in order to facilitate understanding of the present invention, a permanent magnet synchronous motor is used as an example of an AC motor, and the correlation signal generation method, phase speed estimation device, and sensorless vector control device related thereto are described in detail. However, the correlation signal generation method, phase speed estimation device, and sensorless vector control device of the present invention are not limited to application to permanent magnet synchronous motors, and can be applied to any AC motor (in addition to permanent magnet synchronous motors, there are, for example, synchronous reluctance motors and induction motors) in which the rotor exhibits salient pole characteristics when a high-frequency voltage with a frequency higher than the driving frequency is applied.

本発明は、駆動用周波数より高い周波数の高周波電圧の印加に対し、回転子が突極特性を示す交流電動機の制御に利用することができる。 The present invention can be used to control AC motors whose rotors exhibit salient pole characteristics when high-frequency voltages with frequencies higher than the driving frequency are applied.

10 回転子(Rotor)
100 位相速度推定装置(Phase-speed estimator)
102 高周波電圧指令器(HFVC, High-Frequency Voltage Commander)(高周波電圧印加手段)
104 相関信号生成器(Correlation signal generator)(相関信号生成手段)
106 位相同期器(Phase synchronizer)(推定値生成手段)
108 バンドパスフィルタ(Band-pass filter)
110 位相補償器(Phase compensator)(位相補償手段)
112 振幅抽出器(Amplitude Extractor)(振幅抽出手段)
114 相関信号合成器(Correlation signal synthesizer)(相関信号合成手段)
200 センサレスベクトル制御装置
202 3相2相変換器
204 2相3相変換器
206 高周波成分除去フィルタ(高周波成分を除去するためのデジタルフィルタ)
208 電力変換器(インバータ:Inverter)
210 離散時間電流検出器
212 逆ベクトル回転器
214 ベクトル回転器
216 電流制御器(Current controller)
218 指令変換器(Command conveter)
220 速度制御器(Speed controller)
222 係数器
224 余弦正弦信号発生器
300 永久磁石同期モータ(SM)
10 Rotor
100 Phase-speed estimator
102 High-Frequency Voltage Commander (HFVC) (high-frequency voltage application means)
104 Correlation signal generator (correlation signal generating means)
106 Phase synchronizer (estimated value generation means)
108 Band-pass filter
110 Phase compensator (phase compensation means)
112 Amplitude Extractor (amplitude extraction means)
114 Correlation signal synthesizer (correlation signal synthesizer means)
200 Sensorless vector control device 202 Three-phase to two-phase converter 204 Two-phase to three-phase converter 206 High-frequency component removal filter (digital filter for removing high-frequency components)
208 Power converter (inverter)
210 Discrete-time current detector 212 Inverse vector rotator 214 Vector rotator 216 Current controller
218 Command converter
220 Speed controller
222 Coefficient multiplier 224 Cosine-sine signal generator 300 Permanent magnet synchronous motor (SM)

Claims (7)

駆動用周波数より高い周波数の高周波電圧の印加に対し、回転子が突極特性を示す交流電動機における回転子位相速度の推定に用いる相関信号生成方法であって、
軸要素振幅抽出を用いた搬送高周波電圧印加法における相関信号生成方法において、
下記(26a)式および下記(26b)式に基づき高周波電流に含まれる軸要素振幅を抽出し、
前記抽出した軸要素振幅を用いて下記(28a)式乃至(28d)式に基づき中間信号を合成し、
前記合成した中間信号を用いて、
=f(C2γ,S2γ,S2δ,C2δ
に基づき正相関信号pを生成する
ことを特徴とする相関信号生成方法。
Figure 2025001101000041
A correlation signal generating method used to estimate a rotor phase speed in an AC motor in which a rotor exhibits salient pole characteristics in response to application of a high frequency voltage having a frequency higher than a driving frequency, comprising:
In a correlation signal generation method in a carrier high frequency voltage application method using axial element amplitude extraction,
Extracting the shaft element amplitude contained in the high frequency current based on the following formula (26a) and the following formula (26b),
Using the extracted axis element amplitude, an intermediate signal is synthesized based on the following equations (28a) to (28d):
Using the synthesized intermediate signal,
p c =f(C , S , S , C )
and generating a positive correlation signal p c based on the correlation signal p c .
Figure 2025001101000041
駆動用周波数より高い周波数の高周波電圧の印加に対し、回転子が突極特性を示す交流電動機における回転子位相速度の推定に用いる位相速度推定装置において、
離散高周波電圧指令値を生成する高周波電圧印加手段と、
下記(26a)式および下記(26b)式に基づき高周波電流に含まれる軸要素振幅を抽出し、前記抽出した軸要素振幅を用いて下記(28a)式乃至(28d)式に基づき中間信号を合成し、前記合成した中間信号を用いて、
=f(C2γ,S2γ,S2δ,C2δ
に基づき正相関信号pを生成する相関信号生成手段と、
前記相関信号生成手段により生成された前記正相関信号pを用いて回転子の位相推定値と速度推定値とを生成する推定値生成手段と
を有することを特徴とする位相速度推定装置。
Figure 2025001101000042
A phase speed estimation device used to estimate a rotor phase speed in an AC motor in which a rotor exhibits salient pole characteristics in response to application of a high frequency voltage having a frequency higher than a driving frequency,
A high frequency voltage application means for generating discrete high frequency voltage command values;
An axis element amplitude included in the high frequency current is extracted based on the following formula (26a) and the following formula (26b), and an intermediate signal is synthesized based on the following formulas (28a) to (28d) using the extracted axis element amplitude, and the synthesized intermediate signal is used to
p c =f(C , S , S , C )
A correlation signal generating means for generating a positive correlation signal p c based on
and an estimate generating means for generating a rotor phase estimate and a rotor speed estimate using the positive correlation signal p c generated by the correlation signal generating means.
Figure 2025001101000042
請求項2に記載の位相速度推定装置において、さらに、
定常的な位相偏差を補正する位相補償手段と
を有することを特徴とする位相速度推定装置。
The phase velocity estimation device according to claim 2, further comprising:
and a phase compensation means for correcting a steady-state phase deviation.
請求項2または3のいずれか1項に記載の位相速度推定装置において、さらに、
高周波成分を抽出するバンドパスフィルタと
を有することを特徴とする位相速度推定装置。
The phase velocity estimation device according to claim 2 or 3, further comprising:
A phase velocity estimation device comprising: a bandpass filter that extracts high-frequency components.
駆動用周波数より高い周波数の高周波電圧の印加に対し、回転子が突極特性を示す交流電動機の駆動を制御するセンサレスベクトル制御装置において、
請求項2に記載の位相速度推定装置を備えた
ことを特徴とするセンサレスベクトル制御装置。
A sensorless vector control device controls the drive of an AC motor whose rotor exhibits salient pole characteristics in response to application of a high-frequency voltage having a higher frequency than a drive frequency,
A sensorless vector control device comprising the phase speed estimation device according to claim 2.
駆動用周波数より高い周波数の高周波電圧の印加に対し、回転子が突極特性を示す交流電動機の駆動を制御するセンサレスベクトル制御装置において、
請求項3に記載の位相速度推定装置を備えた
ことを特徴とするセンサレスベクトル制御装置。
A sensorless vector control device controls the drive of an AC motor whose rotor exhibits salient pole characteristics in response to application of a high-frequency voltage having a higher frequency than a drive frequency,
A sensorless vector control device comprising the phase speed estimation device according to claim 3.
駆動用周波数より高い周波数の高周波電圧の印加に対し、回転子が突極特性を示す交流電動機の駆動を制御するセンサレスベクトル制御装置において、
請求項4に記載の位相速度推定装置を備えた
ことを特徴とするセンサレスベクトル制御装置。
A sensorless vector control device controls the drive of an AC motor whose rotor exhibits salient pole characteristics in response to application of a high-frequency voltage having a higher frequency than a drive frequency,
A sensorless vector control device comprising the phase speed estimation device according to claim 4.
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