JP2000236694A - Controller for permanent-magnet synchronous motor - Google Patents
Controller for permanent-magnet synchronous motorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ等の半
導体電力変換器を用いて永久磁石形同期電動機を安定し
て制御するための制御装置に関し、詳しくは、同期電動
機の印加電圧と周波数とをほぼ比例させて制御するＶ／
ｆ一定制御方式の制御装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for stably controlling a permanent magnet type synchronous motor using a semiconductor power converter such as an inverter. More specifically, the present invention relates to a control device for controlling the applied voltage and frequency of a synchronous motor. V / controlled almost in proportion
The present invention relates to a control device using a constant f control method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】永久磁石形同期電動機やリラクタンスモ
ータのように回転子が突極性を有する同期電動機の制御
では、一般に回転子の位置（磁極位置）を検出する位置
検出器が必要であり、検出した位置に同期して固定子巻
線の電流位相を制御している。ここで、回転子の位置検
出器としてはホール素子、エンコーダ、レゾルバ等が用
いられている。また、位置検出器に代えて、電動機の電
圧や電流の情報から回転子の位置を演算によって間接的
に求める方法も、近年いろいろと提案されている（例え
ば、特開平07-177788号公報、特開平07-245981号公報等
を参照）。2. Description of the Related Art In controlling a synchronous motor having a salient polarity such as a permanent magnet type synchronous motor or a reluctance motor, a position detector for detecting the position of the rotor (magnetic pole position) is generally required. The current phase of the stator winding is controlled in synchronization with the set position. Here, a hall element, an encoder, a resolver, or the like is used as a rotor position detector. In recent years, various methods have been proposed in place of the position detector, in which the position of the rotor is indirectly obtained by calculation from information on the voltage and current of the electric motor (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-177788, See Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-245981).
【０００３】一方、上記のように直接的あるいは間接的
に回転子の位置を検出する方法の他に、電動機に印加す
る電圧と周波数とを単に比例させて制御するＶ／ｆ一定
制御も知られている。図７は、Ｖ／ｆ一定制御の制御ブ
ロック図を示している。図において、周波数設定手段１
により所望する永久磁石形同期電動機７の周波数を設定
し、加減速演算手段２により周波数をランプ関数状に変
化させる。ｆ／Ｖ変換手段３では、周波数にほぼ比例し
た電圧が記憶あるいは計算によって求められ、周波数指
令ｆ*に応じた電圧指令ｖ*が出力される。On the other hand, besides the method of directly or indirectly detecting the position of the rotor as described above, V / f constant control for controlling the voltage applied to the motor and the frequency simply in proportion is also known. ing. FIG. 7 shows a control block diagram of V / f constant control. In the figure, frequency setting means 1
, The desired frequency of the permanent magnet synchronous motor 7 is set, and the acceleration / deceleration calculating means 2 changes the frequency in a ramp function. In f / V converting means 3, obtained by substantially storage proportional to voltage or calculated frequency, voltage command corresponding to the frequency instruction f * v * is output.
【０００４】積算手段４は、加減速演算手段２から出力
される周波数指令ｆ*を積分し、電動機７の固定子巻線
に印加する電圧の位相θを演算する。ＰＷＭ制御手段５
は、電圧指令ｖ*の大きさ及び位相θに基づいてパルス
幅変調を行い、駆動パルスを生成してインバータ６のス
イッチング素子をオン、オフ制御する。インバータ６か
らはパルス幅制御された三相の交流電圧が出力され、こ
の電圧は永久磁石形同期電動機７の固定子巻線に印加さ
れて回転磁界を発生させる。[0004] The integrating means 4 integrates the frequency command f * output from the acceleration / deceleration calculating means 2 and calculates the phase θ of the voltage applied to the stator winding of the electric motor 7. PWM control means 5
Performs pulse width modulation on the basis of the magnitude and the phase θ of the voltage command v * , generates a drive pulse, and controls on / off of the switching element of the inverter 6. The inverter 6 outputs a three-phase AC voltage of which pulse width is controlled, and this voltage is applied to the stator winding of the permanent magnet synchronous motor 7 to generate a rotating magnetic field.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】回転子の位置検出器は
機器の小形化を妨げる大きな要因になるだけでなく、検
出器の信号を伝える複数本の配線や受信回路が必要であ
るため、信頼性、作業性、価格等に問題がある。また、
位置検出器を用いずに電動機の電圧や電流の情報から間
接的に回転子の位置を演算する方法は、複雑かつ高速な
演算処理が必要なので、制御装置が高価になるという問
題がある。一方、従来のＶ／ｆ一定制御は制御が簡単な
ため制御装置を安価にすることができるが、定常的にト
ルクや電流が振動したり、負荷が急激に変わる場合には
脱調して運転不能に至るなど、安定性に問題がある。The rotor position detector is not only a major factor that hinders downsizing of the device, but also requires a plurality of wirings and a receiving circuit for transmitting the signal of the detector. There are problems in terms of workability, workability, price, etc. Also,
The method of indirectly calculating the position of the rotor from the information on the voltage and current of the electric motor without using the position detector requires complicated and high-speed arithmetic processing, and thus has a problem that the control device becomes expensive. On the other hand, in the conventional V / f constant control, since the control is simple, the control device can be inexpensive. There is a problem with stability, such as inability to do so.
【０００６】そこで本発明は、これらの問題を解決し、
簡単な制御で安定した運転を可能にする、安価かつ高性
能な永久磁石形同期電動機の制御装置を提供しようとす
るものである。Accordingly, the present invention solves these problems,
An object of the present invention is to provide an inexpensive and high-performance permanent magnet synchronous motor control device that enables stable operation with simple control.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、電力変換器により、永久磁
石形同期電動機の巻線に印加する電圧とその周波数とを
ほぼ比例させて制御する永久磁石形同期電動機の制御装
置において、前記巻線に流れる少なくとも２相の電流を
検出する手段と、検出した電流を、電動機に印加する電
圧ベクトルに対し平行な電流成分及び直交する電流成分
の２軸電流成分に分離する座標変換手段と、前記電圧ベ
クトルに対し平行な電流成分に基づいて生成した周波数
補正量を、前記電力変換器に与える電動機印加電圧の周
波数指令に帰還させる手段と、を備えたものである。According to a first aspect of the present invention, a voltage applied to a winding of a permanent magnet synchronous motor and its frequency are made substantially proportional to each other by a power converter. Means for controlling at least two-phase current flowing through the winding, wherein a current component parallel to a voltage vector applied to the motor and a current component orthogonal to the voltage vector applied to the motor are provided. Coordinate conversion means for separating into two-axis current components, and means for feeding back a frequency correction amount generated based on a current component parallel to the voltage vector to a frequency command of a motor applied voltage to be given to the power converter, It is provided with.
【０００８】また、請求項２記載の発明は、電力変換器
により、永久磁石形同期電動機の巻線に印加する電圧と
その周波数とをほぼ比例させて制御する永久磁石形同期
電動機の制御装置において、前記巻線に流れる少なくと
も２相の電流を検出する手段と、検出した電流を、電動
機に印加する電圧ベクトルに対し平行な電流成分及び直
交する電流成分の２軸電流成分に分離する座標変換手段
と、前記電圧ベクトルに対し直交する電流成分に基づい
て生成した周波数補正量を、前記電力変換器に与える電
動機印加電圧の周波数指令に帰還させる手段と、を備え
たものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a control device for a permanent magnet type synchronous motor which controls a voltage applied to a winding of the permanent magnet type synchronous motor and a frequency thereof in a substantially proportional manner by a power converter. Means for detecting at least two-phase current flowing through the winding, and coordinate conversion means for separating the detected current into a biaxial current component of a current component parallel to a voltage vector applied to the motor and a current component orthogonal to the voltage vector. Means for feeding back a frequency correction amount generated based on a current component orthogonal to the voltage vector to a frequency command of a motor applied voltage to be applied to the power converter.
【０００９】請求項３記載の発明は、電力変換器によ
り、永久磁石形同期電動機の巻線に印加する電圧とその
周波数とをほぼ比例させて制御する永久磁石形同期電動
機の制御装置において、前記巻線に流れる少なくとも２
相の電流を検出する手段と、検出した電流を、電動機に
印加する電圧ベクトルに対し平行な電流成分及び直交す
る電流成分の２軸電流成分に分離する座標変換手段と、
前記電圧ベクトルに対し平行な電流成分及び直交する電
流成分に基づいて生成した周波数補正量を、前記電力変
換器に与える電動機印加電圧の周波数指令に帰還させる
手段と、を備えたものである。According to a third aspect of the present invention, in the control device for a permanent magnet type synchronous motor, the power converter controls the voltage applied to the windings of the permanent magnet type synchronous motor and the frequency thereof almost in proportion. At least two flowing through the windings
Means for detecting a phase current, coordinate conversion means for separating the detected current into two-axis current components of a current component parallel to a voltage vector applied to the motor and a current component orthogonal to the voltage vector,
Means for feeding back a frequency correction amount generated based on a current component parallel to the voltage vector and a current component orthogonal to the voltage vector to a frequency command of a motor applied voltage to be applied to the power converter.
【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１，２また
は３記載の永久磁石形同期電動機の制御装置において、
電動機印加電圧の周波数指令、または、前記電圧ベクト
ルに対し平行な電流成分もしくは直交する電流成分の大
きさに応じて、前記周波数指令に帰還させる周波数補正
量のゲインを調整する手段を備えたものである。According to a fourth aspect of the present invention, in the control apparatus for a permanent magnet type synchronous motor according to the first, second or third aspect,
A means for adjusting a frequency command of the motor applied voltage, or a gain of a frequency correction amount to be fed back to the frequency command according to a magnitude of a current component parallel or orthogonal to the voltage vector. is there.
【００１１】以下、本発明の原理について、図５を参照
しながら説明する。まず、永久磁石形同期電動機におけ
る回転子の永久磁石が作る磁束ベクトルΨ mをＤ軸上に
とった直交座標をＤ−Ｑ軸とし、電動機の固定子巻線に
印加する電圧ベクトルｖ*をｑ軸上にとった直交座標を
ｄ−ｑ軸とする。また、両座標軸は負荷角δを保ち、反
時計方向に周波数ｆで回転しているとする。電動機に印
加する電圧ｖに平行な電流成分ｉqは、電動機の出力ト
ルクに寄与する有効電流成分に対応している。電動機の
運転が不安定となり、電動機の出力トルクが変動する
と、上述した電圧ｖに平行な電流成分ｉqも変動する。
従って、この電流成分ｉqの変動を抑制するように制御
すれば、安定性が増すと考えられる。Hereinafter, the principle of the present invention will be described with reference to FIG.
I will explain while. First, a permanent magnet synchronous motor
Vector created by the permanent magnet of the rotor mOn the D axis
The orthogonal coordinates taken are defined as DQ axes and are used for the stator winding of the motor.
Applied voltage vector v*Is the rectangular coordinates on the q-axis
dq axes. In addition, both coordinate axes maintain the load angle δ,
It is assumed that the rotation is at a frequency f in the clockwise direction. Stamp on electric motor
Current component i parallel to the applied voltage vqIs the motor output
It corresponds to the effective current component that contributes to the torque. Electric motor
Operation becomes unstable, and the output torque of the motor fluctuates.
And the current component i parallel to the voltage v described above.qAlso fluctuate.
Therefore, this current component iqControl to suppress fluctuations in
If so, the stability would increase.
【００１２】しかしながら、一般に、図７に示した従来
のＶ／ｆ一定制御による電動機駆動システムは電流調節
機能を有していないことから、上述したような安定化手
法を適用することはできない。一方、電動機の出力トル
クは負荷角δの関数でもあり、負荷角を操作すること
は、電力変換器（インバータ）の出力周波数（電動機印
加電圧の周波数）を過渡的に増減することによって直接
かつ容易に実現可能である。従って、電動機印加電圧の
周波数を増減させて負荷角を調節すれば、電動機のトル
クを安定化させることができる。However, in general, since the conventional motor drive system based on the constant V / f control shown in FIG. 7 does not have a current adjusting function, the above-described stabilization method cannot be applied. On the other hand, the output torque of the motor is also a function of the load angle δ, and the operation of the load angle is directly and easily performed by transiently increasing or decreasing the output frequency (frequency of the motor applied voltage) of the power converter (inverter). It is feasible. Therefore, by adjusting the load angle by increasing or decreasing the frequency of the motor applied voltage, the torque of the motor can be stabilized.
【００１３】本発明はこれらの点に着目してなされたも
のであり、請求項１の発明は、トルクの変動分に相当す
る、電圧ｖに平行な電流成分ｉqの変動分を電力変換器
に与える周波数指令に帰還することにより、電動機のト
ルク変動を抑制して制御の安定性を向上させるようにし
た。また、電圧ｖに直交する電流成分ｉdは、電動機の
無効電力すなわち磁束成分として、電動機の磁束を変動
させる。そこで、請求項２記載の発明は、磁束の変動分
に相当する、電圧ｖに直交した電流成分ｉdの変動分を
電力変換器に与える周波数指令に帰還することにより、
請求項１の発明と同様に制御の安定性を高めたものであ
る。更に、請求項３の発明は上記請求項１、請求項２の
発明を組み合わせたものであり、請求項４の発明は、上
記各発明において各電流成分を帰還させる際のゲインを
調整可能としたものである。[0013] The present invention has been made in view of these points, the invention of claim 1 corresponds to the variation of the torque, the power converter movements in parallel current component i q of the voltage v , The torque fluctuation of the electric motor is suppressed, and the stability of the control is improved. The current component i d perpendicular to the voltage v as reactive power namely magnetic flux component of the motor, to vary the magnetic flux of the motor. Accordingly, a second aspect of the present invention, corresponds to the variation of the magnetic flux, by feeding back the fluctuation in current component i d orthogonal to the voltage v to the frequency command given to the power converter,
As in the first aspect of the present invention, control stability is enhanced. Further, the invention of claim 3 is a combination of the inventions of claim 1 and claim 2, and the invention of claim 4 makes it possible to adjust the gain when each current component is fed back in each of the inventions. Things.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図１は、請求項１に記載した発明の実施
形態を示す制御ブロック図であり、周波数設定手段１、
加減速演算手段２、ｆ／Ｖ変換手段３、ＰＷＭ制御手段
５及びインバータ６により永久磁石形同期電動機７に対
するＶ／ｆ一定制御を行う点は、図７と同一である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a control block diagram showing an embodiment of the invention described in claim 1, wherein frequency setting means 1,
The V / f constant control for the permanent magnet type synchronous motor 7 by the acceleration / deceleration calculation means 2, f / V conversion means 3, PWM control means 5, and inverter 6 is the same as in FIG.
【００１５】図１の実施形態では、破線によって囲んだ
安定化制御手段２１により、周波数指令ｆ*及び電動機
７の電流ｉu，ｉwに基づいて周波数補正量△ｆ*を演算
し、この補正量△ｆ*をもとの周波数指令ｆ*に帰還させ
て得た新たな周波数指令ｆ1 *を積算手段４に入力するよ
うにした。すなわち、電動機７の固定子巻線に流れる電
流ｉu，ｉw（ｉvはｉu，ｉwから求められる）は、３相
／２相変換手段８によりα−β直交座標系の２相電流ｉ
α，ｉβに変換される。これらの電流ｉα，ｉβは座標
変換手段９に入力され、回転子側から観測したｄ−ｑ回
転座標系の電流ｉd，ｉqに変換される。In the embodiment shown in FIG. 1, the stabilization control means 21 surrounded by a broken line calculates a frequency correction amount Δf * based on the frequency command f * and the currents i u and i w of the electric motor 7, and this correction is performed. A new frequency command f 1 * obtained by feeding back the amount Δf * to the original frequency command f * is input to the integrating means 4. That is, the currents i u , i w flowing through the stator winding of the motor 7 ( iv is obtained from i u , i w ) are converted by the three-phase / two-phase conversion means 8 into two phases of the α-β orthogonal coordinate system. Current i
It is converted to α, iβ. These currents i.alpha, i.beta is inputted to the coordinate transformation unit 9, and is converted current i d of d-q rotating coordinate system observed from the rotor side, the i q.
【００１６】図６はα−β軸とｄ−ｑ軸との関係を示し
ており、α−β軸とｄ−ｑ軸との交角がθである。ＰＷ
Ｍ制御手段５は、β軸に対して角度θの方向に電圧指令
ベクトルｖ*を出力するように構成してあるので、座標
変換手段９から出力されるｉdは電圧ベクトルｖ*に直交
する電流成分、ｉqは電圧ベクトルｖ*に平行な電流成分
となる。図１において、ｉqは、ハイパスフィルタ１０
を通過することにより直流成分が除去される。これは、
定常状態ではｉqは直流量となるので、ハイパスフィル
タ１０で直流成分を除去することにより、定常状態にお
ける電圧と周波数との比を変えないようにするためであ
る。FIG. 6 shows the relationship between the α-β axis and the dq axis, and the intersection angle between the α-β axis and the dq axis is θ. PW
M control unit 5, since the direction of an angle θ with respect to β-axis is arranged to output a voltage command vector v *, i d output from the coordinate transformation unit 9 orthogonal to the voltage vector v * The current component, iq, is a current component parallel to the voltage vector v * . In FIG. 1, iq is a high-pass filter 10
, The DC component is removed. this is,
Since i q is the DC amount in the steady state, by removing the DC component in the high-pass filter 10, in order to avoid changing the ratio between the voltage and the frequency in the steady state.
【００１７】ハイパスフィルタ１０の出力信号は比例増
幅器１１に入力されてゲインが乗じられ、周波数補正量
△ｆ*が求められる。この補正量△ｆ*は加算手段１２に
よってもとの周波数指令ｆ*から減算され、減算された
新たな周波数指令ｆ1 *に基づいてＰＷＭ制御が行われ
る。ここで、安定化制御手段２１は電流のフィードバッ
クループを構成しており、電圧ベクトルｖ*に平行な電
流成分ｉqの振動分だけが周波数指令ｆ*に負帰還される
構成となっている。The output signal of the high-pass filter 10 is input to a proportional amplifier 11 and multiplied by a gain to obtain a frequency correction amount Δf * . The correction amount △ f * is subtracted from the original frequency instruction f * by adding means 12, PWM control is performed based on the subtracted new frequency command f 1 *. Here, the stabilization control means 21 has a configuration constitutes a feedback loop of current, only the vibration component of voltage vector v * parallel to the current components i q is negatively fed back to the frequency instruction f *.
【００１８】このように、本実施形態では、電動機７の
トルク変動分に相当する、電圧ｖに平行な電流成分ｉq
の変動分をインバータ６に対する周波数指令ｆ*に帰還
することにより、電動機７のトルク変動を抑制して制御
を安定させることができる。As described above, in the present embodiment, the current component i q parallel to the voltage v, which corresponds to the torque fluctuation of the electric motor 7.
Is fed back to the frequency command f * for the inverter 6, the torque fluctuation of the electric motor 7 can be suppressed and the control can be stabilized.
【００１９】次に、図２は請求項２に記載した発明の実
施形態の主要部を示す制御ブロック図である。この実施
形態では、破線で囲んだ安定化制御手段２２の構成が図
１と異なっている。すなわち、座標変換手段９の出力信
号のうち図１の実施形態におけるｉqに代えて電圧ベク
トルｖ*に直交する電流成分ｉdを使うものとする。この
ｉdはハイパスフィルタ１０を通過することで直流成分
が除去され、ハイパスフィルタ１０の出力信号は比例増
幅器１１によりゲインが乗じられて周波数補正量△ｆ*
が算出される。この補正量△ｆ*は加算手段１２により
もとの周波数指令ｆ*に加算され、新たな周波数指令ｆ1
*に基づいてＰＷＭ制御が行われる。Next, FIG. 2 is a control block diagram showing a main part of an embodiment of the invention described in claim 2. In this embodiment, the configuration of the stabilization control means 22 surrounded by a broken line is different from that of FIG. That is, it is assumed to use the current component i d perpendicular to the voltage vector v * instead of i q in the embodiment A of FIG. 1 of the output signal of the coordinate transformation unit 9. The i d is the DC component is removed by passing through a high-pass filter 10, the output signal of the high pass filter 10 is gain is multiplied by a proportional amplifier 11 frequency correction amount △ f *
Is calculated. This correction amount Δf * is added to the original frequency command f * by the adding means 12, and a new frequency command f 1 is obtained.
PWM control is performed based on * .
【００２０】本実施形態においても、安定化制御手段２
２が電流のフィードバックループを構成しているが、電
圧ベクトルｖ*に直交した電流成分ｉdの振動分だけが周
波数指令ｆ*に正帰還される点が図１の実施形態と異な
っている。すなわち、電圧ベクトルｖ*に直交する電流
成分ｉdは、無効電流成分つまり磁束成分として電動機
の磁束を変動させるので、その変動分を周波数指令ｆ*
に帰還させて安定性を高めるものである。Also in this embodiment, the stabilization control means 2
2 but constitute a feedback loop of current, it is that only the vibration component of the current component i d orthogonal to the voltage vector v * is positively fed back to the frequency instruction f * is different from the embodiment of FIG. That is, the voltage vector v is current component i d perpendicular to the *, so varying the magnetic flux of the motor as a reactive current component, i.e. magnetic flux component, the variation frequency instruction f *
To improve stability.
【００２１】図３は、請求項３に記載した発明の実施形
態の主要部を示す制御ブロック図であり、請求項１，２
の発明を組み合わせた実施形態に相当する。安定化制御
手段２３において、座標変換手段９の出力信号であるｉ
d，ｉqは、ハイパスフィルタ１０ａ，１０ｂを通過する
ことによりそれぞれ直流成分が除去される。これらのハ
イパスフィルタ１０ａ，１０ｂの出力信号に比例増幅器
１１ａ，１１ｂによってそれぞれゲインを乗じ、各軸ご
との周波数補正量△ｆd *，△ｆq *を求める。そして、加
算手段１３により△ｆd *から△ｆq *を減算して最終的な
周波数補正量△ｆ*を求め、この補正量△ｆ*を加算手段
１２によりもとの周波数指令ｆ*に加算して周波数指令
ｆ1 *を算出する。FIG. 3 is a control block diagram showing a main part of an embodiment of the invention described in claim 3.
The present invention corresponds to an embodiment in which the inventions are combined. In the stabilization control means 23, i which is the output signal of the coordinate transformation means 9
d, i q are each DC component by passing through the high pass filter 10a, and 10b are removed. The output signals of these high-pass filters 10a and 10b are multiplied by gains by proportional amplifiers 11a and 11b, respectively, to obtain frequency correction amounts Δf d * and Δf q * for each axis. Then, the addition means 13 △ from f d * △ f q * a by subtracting the final frequency correction amount △ seek f *, the correction amount △ f * the addition means 12 by the original frequency instruction f * The frequency command f 1 * is calculated by the addition.
【００２２】この実施形態においても、安定化制御手段
２３が電流のフィードバックループを構成するものであ
るが、電圧ベクトルｖ*に対し直交する電流成分ｉd及び
平行な電流成分ｉqの両方の振動分が周波数指令ｆ*に正
帰還される点が、図１、図２の実施形態と異なってい
る。[0022] Also in this embodiment, although the stabilization control means 23 constitute a feedback loop of the current, the vibration of both the current component i d and parallel current component i q perpendicular to the voltage vector v * 1 and 2 in that the frequency is fed back to the frequency command f * .
【００２３】更に、図４は請求項４に記載した発明の実
施形態の主要部を示す制御ブロック図である。この実施
形態では、安定化制御手段２４において、電圧ベクトル
ｖ*に対して平行な電流成分ｉqの交流成分がローパスフ
ィルタ１０ｃにより除去され、直流成分ｉq1が比例増幅
器１１ｂに入力されている。ここで、ｉqは電動機の有
効電流成分であるため、交流成分を除去することで定常
的な負荷状態を知ることができる。また、比例増幅器１
１ｂには周波数指令ｆ*も入力されており、比例増幅器
１１ｂのゲインはｉq1及びｆ*の大きさによって変化す
るように構成されている。FIG. 4 is a control block diagram showing a main part of the fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the stabilization control means 24, the AC component of the voltage vector v * parallel current component i q respect is removed by the low pass filter 10c, the direct current component i q1 is input to the proportional amplifier 11b. Here, since iq is an effective current component of the electric motor, a steady load state can be known by removing the AC component. In addition, proportional amplifier 1
The frequency command f * is also input to 1b, and the gain of the proportional amplifier 11b is configured to change according to the magnitudes of iq1 and f * .
【００２４】本実施形態における安定化制御手段２４も
電流のフィードバックループを構成しており、電圧ベク
トルｖ*に直交する電流成分ｉd及び平行な電流成分ｉq
の両方の振動分が周波数指令ｆ*に帰還される以外に、
周波数指令ｆ*及び電流ｉqの大きさが比例増幅器１１ｂ
に帰還されて補正量Δｆq *ひいては補正量△ｆ*の大き
さを調整するため、電動機７の運転周波数や負荷条件の
変化にも即応可能である。The stabilization control means 24 in this embodiment also constitutes a feedback loop of current, voltage vector v current component perpendicular to the * i d and parallel current component i q
In addition to returning both vibration components to the frequency command f * ,
The magnitude of frequency command f * and current iq is proportional amplifier 11b
To adjust the magnitude of the correction amount Δf q *, and thus the correction amount Δf * , so that it is possible to immediately respond to changes in the operating frequency and load conditions of the electric motor 7.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、永久磁石
形同期電動機に印加する電圧とその周波数とをほぼ比例
させて制御するＶ／ｆ一定制御方式の制御装置におい
て、同期電動機の電流を検出して印加電圧ベクトルに平
行な電流成分及び直交する電流成分に分離し、これらの
一方または両方を電圧の周波数指令へ帰還することによ
り、トルクや電流の振動を抑制し、脱調を防止して安定
した制御を実現することができる。更に、電動機の運転
周波数や負荷条件の変化に迅速に対応可能である等の効
果を有する。As described above, according to the present invention, in the control device of the V / f constant control system for controlling the voltage applied to the permanent magnet type synchronous motor and the frequency thereof almost in proportion, the current of the synchronous motor is controlled. Is detected and separated into a current component parallel to the applied voltage vector and a current component orthogonal to the applied voltage vector, and one or both of them are fed back to the voltage frequency command to suppress torque and current oscillations and prevent step-out. As a result, stable control can be realized. Furthermore, there is an effect that it is possible to quickly respond to changes in the operating frequency and load conditions of the motor.
【図１】請求項１に記載した発明の実施形態を示す制御
ブロック図である。FIG. 1 is a control block diagram showing an embodiment of the invention described in claim 1;
【図２】請求項２に記載した発明の実施形態の主要部を
示す制御ブロック図である。FIG. 2 is a control block diagram showing a main part of the embodiment of the invention described in claim 2;
【図３】請求項３に記載した発明の実施形態の主要部を
示す制御ブロック図である。FIG. 3 is a control block diagram showing a main part of the embodiment of the invention described in claim 3;
【図４】請求項４に記載した発明の実施形態の主要部を
示す制御ブロック図である。FIG. 4 is a control block diagram showing a main part of the embodiment of the invention described in claim 4;
【図５】本発明の原理を説明するためのベクトル図であ
る。FIG. 5 is a vector diagram for explaining the principle of the present invention.
【図６】本発明の実施形態を説明するためのα−β軸と
ｄ−ｑ軸との関係を示すベクトル図である。FIG. 6 is a vector diagram showing a relationship between α-β axes and dq axes for explaining the embodiment of the present invention.
【図７】従来のＶ／ｆ一定制御の制御ブロック図であ
る。FIG. 7 is a control block diagram of conventional V / f constant control.
１ 周波数設定手段 ２ 加減速演算手段 ３ ｆ／Ｖ変換手段 ４ 積算手段 ５ ＰＷＭ制御手段 ６ インバータ ７ 永久磁石形同期電動機 ８ ３相／２相変換手段 ９ 座標変換手段 １０，１０ａ，１０ｂ ハイパスフィルタ １０ｃ ローパスフィルタ １１，１１ａ，１１ｂ 比例増幅器 １２，１３ 加算手段 ２１，２２，２３，２４ 安定化制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Frequency setting means 2 Acceleration / deceleration calculation means 3 f / V conversion means 4 Accumulation means 5 PWM control means 6 Inverter 7 Permanent magnet type synchronous motor 8 Three-phase / two-phase conversion means 9 Coordinate conversion means 10, 10a, 10b High-pass filter 10c Low-pass filter 11, 11a, 11b Proportional amplifier 12, 13 Addition means 21, 22, 23, 24 Stabilization control means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 糸魚川 信夫 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H576 BB04 BB09 BB10 DD02 DD07 EE07 EE11 GG04 HB01 JJ15 JJ22 JJ25 JJ26 LL22 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Nobuo Itoigawa 1-1-1, Tanabe-Nita, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term (reference) 5H576 BB04 BB09 BB10 DD02 DD07 EE07 EE11 GG04 HB01 JJ15 JJ22 JJ25 JJ26 LL22
Claims (4)
機の巻線に印加する電圧とその周波数とをほぼ比例させ
て制御する永久磁石形同期電動機の制御装置において、 前記巻線に流れる少なくとも２相の電流を検出する手段
と、 検出した電流を、電動機に印加する電圧ベクトルに対し
平行な電流成分及び直交する電流成分の２軸電流成分に
分離する座標変換手段と、 前記電圧ベクトルに対し平行な電流成分に基づいて生成
した周波数補正量を、前記電力変換器に与える電動機印
加電圧の周波数指令に帰還させる手段と、 を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御
装置。1. A control device for a permanent magnet type synchronous motor, wherein a power converter controls a voltage applied to a winding of the permanent magnet type synchronous motor and its frequency substantially in proportion to each other. Means for detecting a phase current; coordinate conversion means for separating the detected current into a biaxial current component of a current component parallel to the voltage vector applied to the motor and a current component orthogonal to the voltage vector; Means for feeding back a frequency correction amount generated based on a current component to a frequency command of a motor applied voltage to be applied to the power converter, and a control device for a permanent magnet type synchronous motor.
機の巻線に印加する電圧とその周波数とをほぼ比例させ
て制御する永久磁石形同期電動機の制御装置において、 前記巻線に流れる少なくとも２相の電流を検出する手段
と、 検出した電流を、電動機に印加する電圧ベクトルに対し
平行な電流成分及び直交する電流成分の２軸電流成分に
分離する座標変換手段と、 前記電圧ベクトルに対し直交する電流成分に基づいて生
成した周波数補正量を、前記電力変換器に与える電動機
印加電圧の周波数指令に帰還させる手段と、 を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御
装置。2. A control device for a permanent magnet type synchronous motor in which a power converter controls a voltage applied to a winding of a permanent magnet type synchronous motor and a frequency thereof in substantially proportion to each other, wherein at least 2 Means for detecting a phase current; coordinate conversion means for separating the detected current into a biaxial current component of a current component parallel to the voltage vector applied to the motor and a current component orthogonal to the voltage vector; Means for feeding back a frequency correction amount generated based on a current component to be applied to a frequency command of a motor applied voltage to be applied to the power converter, and a control device for a permanent magnet type synchronous motor.
機の巻線に印加する電圧とその周波数とをほぼ比例させ
て制御する永久磁石形同期電動機の制御装置において、 前記巻線に流れる少なくとも２相の電流を検出する手段
と、 検出した電流を、電動機に印加する電圧ベクトルに対し
平行な電流成分及び直交する電流成分の２軸電流成分に
分離する座標変換手段と、 前記電圧ベクトルに対し平行な電流成分及び直交する電
流成分に基づいて生成した周波数補正量を、前記電力変
換器に与える電動機印加電圧の周波数指令に帰還させる
手段と、 を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御
装置。3. A control device for a permanent magnet type synchronous motor, wherein a power converter controls a voltage applied to a winding of the permanent magnet type synchronous motor and a frequency thereof in substantially proportion to each other. Means for detecting a phase current; coordinate conversion means for separating the detected current into a two-axis current component of a current component parallel to a voltage vector applied to the motor and a current component orthogonal to the voltage vector; Means for feeding back a frequency correction amount generated based on an appropriate current component and an orthogonal current component to a frequency command of a motor applied voltage to be given to the power converter. Control device.
同期電動機の制御装置において、 電動機印加電圧の周波数指令、または、前記電圧ベクト
ルに対し平行な電流成分もしくは直交する電流成分の大
きさに応じて、前記周波数指令に帰還させる周波数補正
量のゲインを調整する手段を備えたことを特徴とする永
久磁石形同期電動機の制御装置。4. A control device for a permanent magnet type synchronous motor according to claim 1, 2 or 3, wherein a frequency command of a voltage applied to the motor, or a magnitude of a current component parallel or orthogonal to the voltage vector. A controller for adjusting a gain of a frequency correction amount to be fed back to the frequency command in accordance with the control of the frequency command.
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|---|---|---|---|
| JP11035740A JP2000236694A (en) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | Controller for permanent-magnet synchronous motor |
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| JP11035740A JP2000236694A (en) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | Controller for permanent-magnet synchronous motor |
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|---|---|
| JP2000236694A true JP2000236694A (en) | 2000-08-29 |
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