JP2000236694A - 永久磁石形同期電動機の制御装置 - Google Patents
永久磁石形同期電動機の制御装置Info
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- JP2000236694A JP2000236694A JP11035740A JP3574099A JP2000236694A JP 2000236694 A JP2000236694 A JP 2000236694A JP 11035740 A JP11035740 A JP 11035740A JP 3574099 A JP3574099 A JP 3574099A JP 2000236694 A JP2000236694 A JP 2000236694A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｖ／ｆ一定制御による永久磁石形同期電動機
の制御装置において、トルク、電流の振動や負荷急変時
の脱調を防止して安定した制御を実現する。 【解決手段】 インバータ等の電力変換器により、永久
磁石形同期電動機７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制御装置に関する。前記巻
線に流れる少なくとも２相の電流を検出する電流検出器
及び変換手段８と、検出した電流を、電動機７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９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Δｆ*を、インバータ６に与える電動機印
加電圧の周波数指令ｆ*に帰還させるためのフィルタ１
０、比例増幅器１１、加算手段１２と、を備える。
の制御装置において、トルク、電流の振動や負荷急変時
の脱調を防止して安定した制御を実現する。 【解決手段】 インバータ等の電力変換器により、永久
磁石形同期電動機７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制御装置に関する。前記巻
線に流れる少なくとも２相の電流を検出する電流検出器
及び変換手段８と、検出した電流を、電動機７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９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Δｆ*を、インバータ６に与える電動機印
加電圧の周波数指令ｆ*に帰還させるためのフィルタ１
０、比例増幅器１１、加算手段１２と、を備える。
Description
【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。
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。
【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）。
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）。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
ブロック図である。
【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。
示す制御ブロック図である。
【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。
示す制御ブロック図である。
【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。
示す制御ブロック図である。
【図５】本発明の原理を説明するためのベクトル図であ
る。
る。
【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。
ｄ−ｑ軸との関係を示すベクトル図である。
【図７】従来のＶ／ｆ一定制御の制御ブロック図であ
る。
る。
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
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (4)
- 【請求項１】 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、 を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御
装置。 - 【請求項２】 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、 を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御
装置。 - 【請求項３】 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、 を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御
装置。 - 【請求項４】 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ことを特徴とする永
久磁石形同期電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11035740A JP2000236694A (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11035740A JP2000236694A (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000236694A true JP2000236694A (ja) | 2000-08-29 |
Family
ID=12450235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11035740A Pending JP2000236694A (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000236694A (ja) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003070293A (ja) * | 2001-08-27 | 2003-03-07 | Fuji Electric Co Ltd | 永久磁石同期機の制御装置 |
| JP2003088192A (ja) * | 2001-09-07 | 2003-03-20 | Fuji Electric Co Ltd | 多相交流機の制御装置 |
| US6628099B2 (en) | 2001-08-09 | 2003-09-30 | Hitachi, Ltd. | Synchronous motor driving system and sensorless control method for a synchronous motor |
| US6639377B2 (en) | 2001-03-08 | 2003-10-28 | Hitachi, Ltd. | Driving device for synchronous motor |
| JP2005151678A (ja) * | 2003-11-14 | 2005-06-09 | Meidensha Corp | 永久磁石同期電動機のＶ／ｆ制御装置 |
| JP2007028721A (ja) * | 2005-07-13 | 2007-02-01 | Hitachi Home & Life Solutions Inc | 永久磁石同期電動機の制御装置 |
| JP2007166729A (ja) * | 2005-12-12 | 2007-06-28 | Yaskawa Electric Corp | 電動機制御装置 |
| JP2008086098A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 永久磁石同期電動機の駆動装置 |
| DE112006001604T5 (de) | 2005-06-27 | 2008-07-03 | The University Of Tokushima | Stromwandlungssteuervorrichtung, Stromwandlungssteuerverfahren und Stromwandlungssteuerprogramm |
| JP2009124869A (ja) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Meidensha Corp | 同期電動機のＶ／ｆ制御装置 |
| JP2009165338A (ja) * | 2007-12-11 | 2009-07-23 | Mitsubishi Electric Corp | 圧縮機およびトルク制御装置並びに空気調和機 |
| JP2012210057A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Fujitsu General Ltd | モータの制御装置 |
| WO2012153794A1 (ja) * | 2011-05-10 | 2012-11-15 | 株式会社明電舎 | 永久磁石同期電動機の位置センサレス制御装置 |
| KR101356864B1 (ko) * | 2011-12-30 | 2014-01-29 | 엘에스산전 주식회사 | 매입형 영구자석 동기 전동기 제어 장치 |
| CN103701385A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-04-02 | 中冶南方（武汉）自动化有限公司 | 感应电机v/f开环控制振荡的抑制方法 |
| JP2017192178A (ja) * | 2016-04-11 | 2017-10-19 | 株式会社デンソー | 回転電機の制御装置 |
| CN111064410A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-04-24 | 天津瑞能电气有限公司 | 一种永磁同步电机v/f稳定控制方法 |
| CN115189625A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-10-14 | 新风光电子科技股份有限公司 | 一种变频器母线电压稳定控制方法和*** |
-
1999
- 1999-02-15 JP JP11035740A patent/JP2000236694A/ja active Pending
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6639377B2 (en) | 2001-03-08 | 2003-10-28 | Hitachi, Ltd. | Driving device for synchronous motor |
| US6628099B2 (en) | 2001-08-09 | 2003-09-30 | Hitachi, Ltd. | Synchronous motor driving system and sensorless control method for a synchronous motor |
| US6650081B2 (en) | 2001-08-09 | 2003-11-18 | Hitachi, Ltd. | Synchronous motor driving system |
| JP2003070293A (ja) * | 2001-08-27 | 2003-03-07 | Fuji Electric Co Ltd | 永久磁石同期機の制御装置 |
| JP2003088192A (ja) * | 2001-09-07 | 2003-03-20 | Fuji Electric Co Ltd | 多相交流機の制御装置 |
| JP4725011B2 (ja) * | 2003-11-14 | 2011-07-13 | 株式会社明電舎 | 永久磁石同期電動機のＶ／ｆ制御装置 |
| JP2005151678A (ja) * | 2003-11-14 | 2005-06-09 | Meidensha Corp | 永久磁石同期電動機のＶ／ｆ制御装置 |
| DE112006001604T5 (de) | 2005-06-27 | 2008-07-03 | The University Of Tokushima | Stromwandlungssteuervorrichtung, Stromwandlungssteuerverfahren und Stromwandlungssteuerprogramm |
| US7855526B2 (en) | 2005-06-27 | 2010-12-21 | The University Of Tokushima | Power conversion control device, power conversion control method, and power conversion control program |
| CN100463357C (zh) * | 2005-07-13 | 2009-02-18 | 日立空调·家用电器株式会社 | 永磁同步电动机的控制装置 |
| JP2007028721A (ja) * | 2005-07-13 | 2007-02-01 | Hitachi Home & Life Solutions Inc | 永久磁石同期電動機の制御装置 |
| JP4607691B2 (ja) * | 2005-07-13 | 2011-01-05 | 日立アプライアンス株式会社 | 永久磁石同期電動機の制御装置 |
| JP2007166729A (ja) * | 2005-12-12 | 2007-06-28 | Yaskawa Electric Corp | 電動機制御装置 |
| JP2008086098A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 永久磁石同期電動機の駆動装置 |
| JP2009124869A (ja) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Meidensha Corp | 同期電動機のＶ／ｆ制御装置 |
| JP2009165338A (ja) * | 2007-12-11 | 2009-07-23 | Mitsubishi Electric Corp | 圧縮機およびトルク制御装置並びに空気調和機 |
| JP2012210057A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Fujitsu General Ltd | モータの制御装置 |
| WO2012153794A1 (ja) * | 2011-05-10 | 2012-11-15 | 株式会社明電舎 | 永久磁石同期電動機の位置センサレス制御装置 |
| JP5633643B2 (ja) * | 2011-05-10 | 2014-12-03 | 株式会社明電舎 | 永久磁石同期電動機の位置センサレス制御装置 |
| KR101356864B1 (ko) * | 2011-12-30 | 2014-01-29 | 엘에스산전 주식회사 | 매입형 영구자석 동기 전동기 제어 장치 |
| US8975840B2 (en) | 2011-12-30 | 2015-03-10 | Lsis Co., Ltd. | Apparatus for controlling interior permanent magnet synchronous motor |
| CN103701385A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-04-02 | 中冶南方（武汉）自动化有限公司 | 感应电机v/f开环控制振荡的抑制方法 |
| CN103701385B (zh) * | 2013-12-17 | 2016-06-08 | 中冶南方（武汉）自动化有限公司 | 感应电机v/f开环控制振荡的抑制方法 |
| JP2017192178A (ja) * | 2016-04-11 | 2017-10-19 | 株式会社デンソー | 回転電機の制御装置 |
| CN111064410A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-04-24 | 天津瑞能电气有限公司 | 一种永磁同步电机v/f稳定控制方法 |
| CN115189625A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-10-14 | 新风光电子科技股份有限公司 | 一种变频器母线电压稳定控制方法和*** |
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