JP2003333897A - Motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、同期型モータを位
置センサを用いずに制御するためのモータ制御装置に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor control device for controlling a synchronous motor without using a position sensor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】同期型モータを、そのロータの位置を検
出する位置センサを使用しないで駆動する第１の従来例
のモータ制御装置を図７を用いて説明する。図７は正弦
波駆動のモータ制御装置のブロック図である。正弦波駆
動では、モータに供給する無効電力を検出してその検出
値が目標値に等しくなるようにフィードバック制御す
る。図において、直流電源１０１の直流電流はインバー
タ回路１０２によって交流電流に変換され、モータ電流
検出部１０４を経てモータ１０３に供給される。モータ
電流はモータ電流検出部１０４で検出され、インバータ
制御部１０５に入力される。2. Description of the Related Art A first conventional motor control device for driving a synchronous motor without using a position sensor for detecting the position of its rotor will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a block diagram of a sine wave drive motor control device. In the sine wave drive, reactive power supplied to the motor is detected and feedback control is performed so that the detected value becomes equal to the target value. In the figure, the DC current of the DC power supply 101 is converted into an AC current by the inverter circuit 102 and supplied to the motor 103 via the motor current detection unit 104. The motor current is detected by the motor current detector 104 and input to the inverter controller 105.
【０００３】インバータ制御部１０５の動作を説明す
る。出力指令演算部１０６は、加算器１１４から印加さ
れるモータ印加電圧指令値１２０からＰＷＭ指令信号１
２１を生成してインバータ回路１０２に印加する。イン
バータ回路１０２の内部のスイッチング素子はこのＰＷ
Ｍ信号で制御され、モータ１０３を駆動する駆動電流が
モータ１０３に供給される。モータ１０３を流れる電流
はモータ電流検出部１０４で検出され、検出信号１１８
を出力する。検出信号１１８は座標変換部１０７に印加
される。座標変換部１０７は検出信号１１８に基づいて
モータ電流を有効電流１２４と無効電流１２６とに分け
る。周波数設定部１０８はあらかじめ設定されたモータ
１０３の回転周波数指令値１２２を出力する。The operation of the inverter control unit 105 will be described. The output command calculator 106 calculates the PWM command signal 1 from the motor applied voltage command value 120 applied from the adder 114.
21 is generated and applied to the inverter circuit 102. The switching element inside the inverter circuit 102 is the PW.
Controlled by the M signal, a drive current for driving the motor 103 is supplied to the motor 103. The current flowing through the motor 103 is detected by the motor current detection unit 104, and the detection signal 118
Is output. The detection signal 118 is applied to the coordinate conversion unit 107. The coordinate conversion unit 107 divides the motor current into an active current 124 and a reactive current 126 based on the detection signal 118. The frequency setting unit 108 outputs a preset rotation frequency command value 122 for the motor 103.
【０００４】無効電力指令部１０９には、回転周波数指
令値１２２、モータ印加電圧指令値１２０、有効電流１
２４及び無効電流１２６が入力され、無効電力指令値１
２８が出力される。無効電力演算部１１０はモータ印加
電圧指令値１２０と無効電流検出値１２６から無効電力
検出値１３０を演算し、加算部１１１に印加する。加算
部１１１は無効電力指令値１２８と無効電力検出値１３
０の誤差を演算し、誤差出力を誤差電圧演算部１１２に
印加する。誤差電圧演算部１１２はこの誤差出力に基づ
いて印加電圧補償値１３２を生成し加算部１１４の一方
の入力端に印加する。Ｖ／ｆ変換部１１３は周波数設定
部１０８の出力の回転周波数指令値１２２からモータ基
準電圧値１３４を生成し、加算部１１４の他方の入力端
に印加する。加算部１１４はモータ基準電圧値１３４と
印加電圧補償値１３２を加算して新たなモータ印加電圧
指令値１２０を生成する。新たなモータ印加電圧指令値
１２０は出力指令演算部１０６に入力される。出力指令
演算部１０６は新たな印加電圧指令値１２０から新たな
ＰＷＭ指令信号を作成し、これを次の制御周期でインバ
ータ回路１０２に印加して制御する。この第１の従来例
では、モータ１０３の出力トルクが最大となるように無
効電力の目標値を無効電力指令部１０９で設定してい
る。無効電力の目標値を設定する時には、モータの回転
数、モータを流れる電流及びモータの発電定数やインダ
クタンスなどのモータ定数を使用している。The reactive power command unit 109 includes a rotation frequency command value 122, a motor applied voltage command value 120, and an active current 1
24 and reactive current 126 are input, and reactive power command value 1
28 is output. The reactive power calculation unit 110 calculates a reactive power detection value 130 from the motor applied voltage command value 120 and the reactive current detection value 126, and applies it to the addition unit 111. The addition unit 111 uses the reactive power command value 128 and the reactive power detection value 13
The error of 0 is calculated, and the error output is applied to the error voltage calculator 112. The error voltage calculator 112 generates an applied voltage compensation value 132 based on this error output and applies it to one input terminal of the adder 114. The V / f conversion unit 113 generates a motor reference voltage value 134 from the rotation frequency command value 122 output from the frequency setting unit 108 and applies it to the other input end of the addition unit 114. The adder 114 adds the motor reference voltage value 134 and the applied voltage compensation value 132 to generate a new motor applied voltage command value 120. The new motor applied voltage command value 120 is input to the output command calculator 106. The output command calculation unit 106 creates a new PWM command signal from the new applied voltage command value 120, and applies this to the inverter circuit 102 for control in the next control cycle. In the first conventional example, the reactive power command unit 109 sets the target value of the reactive power so that the output torque of the motor 103 becomes maximum. When setting the target value of the reactive power, the motor rotation speed, the current flowing through the motor, and the motor constants such as the power generation constant and the inductance of the motor are used.
【０００５】第２の従来例のモータ制御装置として、モ
ータの効率が最大になるように無効電力の目標値を設定
するものがある。一般にモータの効率を最大にする無効
電力の目標値はモータ定数から計算によって求める。し
かしモータ定数は、温度や負荷などの運転条件によって
変化するため、計算で求めた目標値ではモータの効率が
最大とならない場合が多い。そこで、この第２の従来例
では、回転周波数と負荷の大きさに対応する、モータ効
率が最大となる無効電力の目標値を事前にテーブル等で
準備しておく。そしてモータの運転中に回転周波数や負
荷の大きさを検出して、検出値に対応する無効電力の目
標値をテーブルから読み出して出力するという方法を用
いている。As a second conventional motor control device, there is one that sets a target value of reactive power so that the efficiency of the motor is maximized. Generally, the target value of the reactive power that maximizes the efficiency of the motor is calculated from the motor constant. However, since the motor constant changes depending on operating conditions such as temperature and load, the efficiency of the motor is often not the maximum with the calculated target value. Therefore, in this second conventional example, a target value of the reactive power that maximizes the motor efficiency and that corresponds to the rotation frequency and the magnitude of the load is prepared in advance in a table or the like. Then, a method is used in which the rotation frequency and the magnitude of the load are detected during the operation of the motor, and the target value of the reactive power corresponding to the detected value is read out from the table and output.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】出力トルクが最大とな
るように無効電力の目標値を設定する第１の従来例で
は、モータ定数が温度や負荷の影響を受けて変化するた
め、運転状態に応じてモータ定数を補正する必要があっ
た。また、モータ定数の異なる他のモータを駆動する場
合には各モータ定数を設定しなおす必要がある。そのた
め第１の従来例のモータ制御装置は定数の異なる他のモ
ータに任意に適用することはできなかった。また、無効
電力指令値を求めるには複雑な式を用いる演算が必要で
あるため、高価なマイクロコンピュータあるいはＤＳＰ
を用いる必要があった。第２の従来例では、モータ効率
が最大となるように無効電力の目標値を設定するテーブ
ルを作るため、回転周波数、負荷及び無効電力設定値の
それぞれの関係をあらかじめ決める必要があり、設定値
を決めるための作業が膨大になるという問題があった。
また、モータ定数が異なる他のモータを用いる場合に
は、最高効率が得られる設定値が異なるため、モータ定
数の異なる他のモータにモータ制御装置を任意に適用す
ることができなかった。本発明の目的は、常に高効率で
モータを駆動できるとともに、モータ定数の異なる他の
モータに任意に適用できるモータ制御装置を提供するこ
とにある。In the first conventional example in which the target value of the reactive power is set so that the output torque is maximized, the motor constant changes under the influence of temperature and load, so that the operating state is changed. It was necessary to correct the motor constant accordingly. Further, when driving another motor having a different motor constant, it is necessary to reset each motor constant. Therefore, the motor control device of the first conventional example cannot be arbitrarily applied to other motors having different constants. Further, since calculation using a complicated formula is required to obtain the reactive power command value, an expensive microcomputer or DSP is required.
Had to use. In the second conventional example, in order to create a table for setting the target value of the reactive power so as to maximize the motor efficiency, it is necessary to predetermine the respective relationships between the rotation frequency, the load and the reactive power set value. There was a problem that the work to decide was enormous.
Further, when other motors having different motor constants are used, the set values for obtaining the highest efficiency are different, so that the motor control device cannot be arbitrarily applied to the other motors having different motor constants. An object of the present invention is to provide a motor control device that can always drive a motor with high efficiency and can be arbitrarily applied to other motors having different motor constants.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明のモータ制御装置
は、直流を交流に変換してモータに交流電力を供給する
インバータ回路、前記モータを流れる電流を検出し検出
信号を出力するモータ電流検出部、及び前記インバータ
回路を制御するインバータ制御部を備える。前記インバ
ータ制御部は、前記モータの回転周波数の指令信号を出
力する周波数設定部、前記周波数設定部の指令信号から
回転位相信号を生成する波形生成部、前記波形生成部の
回転位相信号及び前記モータ電流検出部の検出信号から
無効分電流を演算する無効分電流演算部及び有効分電流
を演算する有効分電流演算部、前記無効分電流演算部及
び前記有効分電流演算部の出力に基づいて検出値を演算
する検出値演算部、前記無効分電流演算部及び前記有効
分電流演算部の出力に基づいて所定の指令値を演算し、
前記モータを流れる電流が最小となるように出力を調節
する指令部、前記指令部の出力と前記検出値演算部の出
力との差から誤差電圧を演算する誤差電圧演算部、前記
周波数設定部の指令信号から基準電圧を求めるＶ／ｆ変
換部、前記誤差電圧演算部及び前記Ｖ／ｆ変換部の出力
からモータ印加電圧指令値を演算する加算部、及び前記
波形生成部及び前記加算部の出力から前記インバータ回
路に与える制御信号を生成する出力指令演算部を有す
る。A motor control device of the present invention is an inverter circuit for converting a direct current into an alternating current to supply alternating current power to the motor, and a motor current detection for detecting a current flowing through the motor and outputting a detection signal. And an inverter control unit that controls the inverter circuit. The inverter control unit outputs a command signal of a rotation frequency of the motor, a frequency setting unit that generates a rotation phase signal from the command signal of the frequency setting unit, a rotation phase signal of the waveform generation unit, and the motor. A reactive component current computing unit that computes the reactive component current from the detection signal of the current detection unit and an active component current computing unit that computes the active component current, detected based on the outputs of the reactive component current computing unit and the active component current computing unit A detected value calculation unit that calculates a value, calculates a predetermined command value based on the outputs of the reactive current calculation unit and the reactive current calculation unit,
A command unit that adjusts the output so that the current flowing through the motor is minimized, an error voltage calculation unit that calculates an error voltage from the difference between the output of the command unit and the output of the detected value calculation unit, and the frequency setting unit. A V / f converter for obtaining a reference voltage from a command signal, an adder for calculating a motor applied voltage command value from outputs of the error voltage calculator and the V / f converter, and outputs of the waveform generator and the adder From the output circuit to generate a control signal given to the inverter circuit.
【０００８】本発明によれば、無効分電流及び有効分電
流を用いて検出されたモータの駆動状態を表す検出値
を、モータ定数を用いずに演算することができるので、
モータ定数の異なるモータに対しても任意に本モータ制
御装置を適用することができる。指令値はモータに流れ
る電流もしくは供給する電力が最小となるように調節さ
れるので、常に高効率でモータを駆動することができ
る。また指令値の演算が簡単なため、モータ制御装置を
安価に提供することができる。According to the present invention, it is possible to calculate the detection value representing the driving state of the motor detected by using the reactive current and the effective current without using the motor constant.
The motor control device can be arbitrarily applied to motors having different motor constants. Since the command value is adjusted so that the current flowing through the motor or the electric power supplied to the motor is minimized, the motor can always be driven with high efficiency. Further, since the calculation of the command value is simple, the motor control device can be provided at low cost.
【０００９】本発明の他の観点のモータ制御装置は、イ
ンバータ制御部に、前記指令部及び前記周波数設定部の
出力に基づいて前記モータが効率の高い駆動状態となっ
ている時に、前記モータの回転周波数、前記モータに流
れる電流、及び前記指令部の指令値を記憶する記憶部を
有する。前記記憶部は、前記回転周波数と前記モータに
流れる電流とから記憶内容に基づいて前記指令部への出
力を決定し、前記指令部は前記記憶部からの出力に基づ
いて指令値を出力する。本発明のモータ制御装置によれ
ば、無効分電流や有効分電流とモータの回転周波数を用
いて高効率で駆動するモータの駆動状態を記億部に記憶
することができるので、記憶部はモータの最適な運転状
態を記憶している。従って電源をオンにすれば記憶部か
ら指令部の出力値を読み出して直ちに高い効率での運転
状態に入ることができる。このモータ制御装置を定数の
異なる他のモータに適用した場合には、始めはモータが
高効率となる駆動状態にはないが、モータを駆動しつつ
高効率な状態になるように逐次指令部の出力を更新する
ことで最終的には高効率の駆動ができる。従って本発明
のモータ制御装置は定数の異なるモータにも任意に適用
することができる。According to another aspect of the present invention, there is provided a motor control device, wherein an inverter control unit controls the motor when the motor is in a highly efficient drive state based on the outputs of the command unit and the frequency setting unit. The storage unit has a rotation frequency, a current flowing through the motor, and a command value of the command unit. The storage unit determines the output to the command unit based on the stored contents from the rotation frequency and the current flowing through the motor, and the command unit outputs the command value based on the output from the storage unit. According to the motor control device of the present invention, it is possible to store the drive state of the motor driven with high efficiency by using the reactive current and the effective current and the rotation frequency of the motor in the memory unit. Remembers the optimum operating condition of. Therefore, when the power is turned on, the output value of the command unit can be read from the storage unit and the operating state can be immediately entered with high efficiency. When this motor control device is applied to other motors with different constants, the motor is not initially in a drive state in which the motor becomes highly efficient, but the motor is driven in a high efficiency state while the motor is being driven. Ultimately, highly efficient driving can be achieved by updating the output. Therefore, the motor control device of the present invention can be arbitrarily applied to motors having different constants.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例のモ
ータ制御装置について、図１から図６を用いて説明す
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A motor controller according to a preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 6.
【００１１】《第１実施例》図１は本発明の第１実施例
のモータ制御装置のブロック図である。図１において、
直流電源１の直流出力はインバータ回路２に印加されて
交流出力に変換され、モータ電流検出部４を経てモータ
３に供給される。モータ３は例えば、同期型のブラシレ
スモータであり、ロータの位置を検出する位置センサは
備えていない。インバータ回路２はインバータ制御部５
により制御される。インバータ制御部５において、モー
タ３の回転周波数を設定する周波数設定部６の出力は波
形生成部７とＶ／ｆ変換部１３に入力されている。波形
生成部７の出力は、無効分電流演算部８、有効分電流演
算部９及び出力指令演算部１５に入力されている。Ｖ／
ｆ変換部１３の出力は加算器１４の一方の入力端に入力
されている。無効分電流演算部８及び有効分電流演算部
９の出力は検出値演算部１０に入力されるとともに、指
令部１１にも入力されている。指令部１１は、検出値演
算部１０の出力の電流値Ｉｒ又は位相差φ、α、β及び
δの内のいずれか１つの位相差に対応する指令値を出力
する。指令値は加算器１６の一方の入力端に入力され
る。加算器１６の他方の入力端には検出値演算部１０の
出力が印加されている。加算器１６の出力は誤差電圧演
算部１２に印加される。誤差電圧演算部１２の出力は加
算器１４の他方の入力端に入力される。加算器１４の出
力は出力指令演算部１５に印加される。出力指令演算部
１５の出力はインバータ回路２に印加される。モータ電
流を検出するモータ電流検出部４の出力は無効分電流演
算部８及び有効分電流演算部９に入力されている。<< First Embodiment >> FIG. 1 is a block diagram of a motor controller according to a first embodiment of the present invention. In FIG.
The DC output of the DC power supply 1 is applied to the inverter circuit 2, converted into an AC output, and supplied to the motor 3 via the motor current detection unit 4. The motor 3 is, for example, a synchronous brushless motor, and does not include a position sensor that detects the position of the rotor. The inverter circuit 2 includes an inverter control unit 5
Controlled by. In the inverter control unit 5, the output of the frequency setting unit 6 that sets the rotation frequency of the motor 3 is input to the waveform generation unit 7 and the V / f conversion unit 13. The output of the waveform generation unit 7 is input to the reactive component current calculation unit 8, the active component current calculation unit 9, and the output command calculation unit 15. V /
The output of the f converter 13 is input to one input terminal of the adder 14. The outputs of the reactive current calculation unit 8 and the active current calculation unit 9 are input to the detection value calculation unit 10 and also to the command unit 11. The command unit 11 outputs a command value corresponding to the current value Ir of the output of the detection value calculation unit 10 or any one of the phase differences φ, α, β, and δ. The command value is input to one input terminal of the adder 16. The output of the detection value calculator 10 is applied to the other input terminal of the adder 16. The output of the adder 16 is applied to the error voltage calculator 12. The output of the error voltage calculator 12 is input to the other input terminal of the adder 14. The output of the adder 14 is applied to the output command calculator 15. The output of the output command calculator 15 is applied to the inverter circuit 2. The output of the motor current detection unit 4 that detects the motor current is input to the reactive component current calculation unit 8 and the active component current calculation unit 9.
【００１２】モータ３の三相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに印加す
る電圧をＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗとするとき、出力指令演算部
１５は、波形生成部７からの回転位相信号θと加算部１
４からのモータの印加電圧指令値Ｖａを用いて、式
（１）の演算をする。そして演算結果の電圧Ｖｕ、Ｖ
ｖ、Ｖｗがモータ３に印加されるようにインバータ回路
２のスイッチング素子（図示省略）をＰＷＭ駆動するた
めの信号を出力する。When the voltages applied to the three-phase windings U, V, W of the motor 3 are Vu, Vv, Vw, the output command calculator 15 adds the rotation phase signal θ from the waveform generator 7 and the adder. 1
Using the motor applied voltage command value Va from No. 4, the calculation of Expression (1) is performed. And the voltages Vu and V of the calculation result
A signal for PWM driving a switching element (not shown) of the inverter circuit 2 is output so that v and Vw are applied to the motor 3.
【００１３】[0013]
【数１】 [Equation 1]
【００１４】モータ電流検出部４はモータ３の三相の巻
線Ｕ、Ｖ、Ｗの電流のうち少なくとも二相の巻線の電流
を検出して、検出信号を無効分電流演算部８と有効分電
流演算部９に印加する。モータ電流検出部４が巻線Ｕ、
Ｖ、Ｗの電流を検出したときに出力する信号をそれぞれ
Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗとすると、無効分電流演算部８は式
（２）の演算を行って、無効分電流検出値Ｉｒを求め
る。The motor current detector 4 detects the current of at least two phase windings among the currents of the three-phase windings U, V, W of the motor 3 and validates the detection signal with the reactive current calculator 8. It is applied to the split current calculator 9. The motor current detector 4 has a winding U,
When the signals output when the V and W currents are detected are Iu, Iv, and Iw, respectively, the reactive current calculating unit 8 performs the operation of Equation (2) to obtain the reactive current detection value Ir.
【００１５】[0015]
【数２】 [Equation 2]
【００１６】また、有効分電流演算部９は式（３）の演
算を行って有効分電流検出値Ｉａを求める。Further, the active current calculation unit 9 calculates the active current detection value Ia by performing the operation of the equation (3).
【００１７】[0017]
【数３】 [Equation 3]
【００１８】検出信号Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗには、Ｉｕ＋Ｉ
ｖ＋Ｉｗ＝０の関係があるので、モータ電流検出部４の
検出信号が少なくとも二相分あれば、無効分電流演算部
８及び有効分電流演算部９で式（２）及び式（３）の演
算ができる。周波数設定部６にはモータ３の回転周波数
指令値が設定されている。The detection signals Iu, Iv, Iw include Iu + I
Since there is a relationship of v + Iw = 0, if the detection signals of the motor current detection unit 4 are for at least two phases, the reactive current calculation unit 8 and the active current calculation unit 9 calculate the equations (2) and (3). You can The rotation frequency command value of the motor 3 is set in the frequency setting unit 6.
【００１９】図２の（ａ）はベクトル値の、モータの印
加電圧指令値Ｖａ、誘起電圧Ｖ０及び電流Ｉｓの関係を
ｄ−ｑ軸上で表したベクトル図である。モータ３の内部
の磁石による発生電圧はｑ軸上にあり、巻線Ｕ、Ｖ、Ｗ
のリラクタンス分を含むモータ定数によりロータとステ
ータ間に発生する誘起電圧はＶ０となる。印加電圧指令
値Ｖａと誘起電圧Ｖ０とのベクトル差はモータの巻線抵
抗Ｒにモータ電流Ｉｓを乗じたものとなる。式（２）の
演算で得られる無効分電流検出値Ｉｒは、図２の（ｂ）
に示すように印加電圧指令値Ｖａの方向に直交する方向
のモータ電流Ｉｓの成分である。また、式（３）の演算
で得られる有効分電流検出値Ｉａは、印加電圧指令値Ｖ
ａの方向に平行な方向のモータ電流Ｉｓの成分である。
したがって、図２の（ａ）のｄ−ｑ座標に示すように、
モータ電流Ｉｓを、印加電圧指令値Ｖａに平行な方向で
あるａ軸方向と、ａ軸に直交する方向であるｒ軸方向と
に分解した時、無効分電流検出値Ｉｒはｒ軸方向の成分
であり、有効分電流検出値Ｉａはａ軸方向の成分であ
る。従って、無効分電流検出値Ｉｒは式（４）でも表わ
され、有効分電流検出値Ｉａは式（５）でも表わされ
る。FIG. 2A is a vector diagram showing the relationship among the vector values of the motor applied voltage command value Va, the induced voltage V0 and the current Is on the dq axes. The voltage generated by the magnet inside the motor 3 is on the q-axis, and the windings U, V, W
The induced voltage generated between the rotor and the stator is V0 due to the motor constant including the reluctance component. The vector difference between the applied voltage command value Va and the induced voltage V0 is obtained by multiplying the winding resistance R of the motor by the motor current Is. The reactive current detection value Ir obtained by the calculation of the equation (2) is shown in FIG.
Is a component of the motor current Is in the direction orthogonal to the direction of the applied voltage command value Va as shown in FIG. Further, the effective component current detection value Ia obtained by the calculation of the equation (3) is the applied voltage command value V
It is a component of the motor current Is in a direction parallel to the direction of a.
Therefore, as shown in the dq coordinates of (a) of FIG.
When the motor current Is is decomposed into an a-axis direction which is a direction parallel to the applied voltage command value Va and an r-axis direction which is a direction orthogonal to the a-axis, the reactive current detection value Ir is a component in the r-axis direction. The effective current detection value Ia is a component in the a-axis direction. Therefore, the reactive current detection value Ir is also expressed by the equation (4), and the active current detection value Ia is also expressed by the equation (5).
【００２０】[0020]
【数４】 [Equation 4]
【００２１】[0021]
【数５】 [Equation 5]
【００２２】ここで、φは印加電圧指令値Ｖａとモータ
電流Ｉｓとの位相差であり、力率角を意味する。検出値
演算部１０は、無効分電流演算部８の出力である無効分
電流検出値Ｉｒと有効分電流演算部９の出力である有効
分電流検出値Ｉａを用いて、必要に応じて各種の検出値
を出力することができる。これらの検出値は、図２の
（ａ）及び（ｂ）に示す、無効分電流検出値Ｉｒ、力率
角φ、印加電圧指令値Ｖａと誘起電圧Ｖ０との位相差
α、ロータ軸であるｑ軸とモータ電流Ｉｓとの位相差
β、及びｑ軸と印加電圧Ｖａとの位相差δである。力率
角φは式（６）で計算され、位相差αは式（７）で計算
される。Here, φ is the phase difference between the applied voltage command value Va and the motor current Is, and means the power factor angle. The detection value calculation unit 10 uses the reactive component current detection value Ir that is the output of the reactive component current calculation unit 8 and the active component current detection value Ia that is the output of the active component current calculation unit 9 to perform various types of operation as necessary. The detected value can be output. These detected values are the reactive current detection value Ir, the power factor angle φ, the phase difference α between the applied voltage command value Va and the induced voltage V0, and the rotor shaft shown in FIGS. 2A and 2B. The phase difference β between the q-axis and the motor current Is, and the phase difference δ between the q-axis and the applied voltage Va. The power factor angle φ is calculated by the equation (6), and the phase difference α is calculated by the equation (7).
【００２３】[0023]
【数６】 [Equation 6]
【００２４】[0024]
【数７】 [Equation 7]
【００２５】位相差βは式（８）で計算され、位相差δ
は式（９）で計算される。The phase difference β is calculated by the equation (8), and the phase difference δ
Is calculated by equation (9).
【００２６】[0026]
【数８】 [Equation 8]
【００２７】[0027]
【数９】 [Equation 9]
【００２８】これらの式において、Ｒはモータ３の巻線
抵抗値、Ｌｑはインダクタンスのｑ軸成分、ωはモータ
３の回転周波数である。モータ電流Ｉｓは式（１０）で
計算できる。In these equations, R is the winding resistance value of the motor 3, Lq is the q-axis component of the inductance, and ω is the rotation frequency of the motor 3. The motor current Is can be calculated by the equation (10).
【００２９】[0029]
【数１０】 [Equation 10]
【００３０】本実施例では、前記各種の検出値の内の無
効分電流検出値Ｉｒに対する制御について説明する。指
令部１１には検出値演算部１０が出力する各種の検出値
に対応する指令値を出力するように、それぞれの指令値
が設定されている。本実施例の説明では、無効分電流検
出値Ｉｒに対する制御を行うので、指令部１１は設定さ
れている無効分電流指令値Ｉｒ＊を出力する。加算部１
６は指令値Ｉｒ＊と検出値Ｉｒとの誤差を求めて出力す
る。誤差電圧演算部１２は、この誤差が減少して検出値
Ｉｒが指令値Ｉｒ＊に近づくように、次の制御周期にお
いてモータ印加電圧をフィードバック補償するための電
圧補償値を求めて出力する。電圧補償値の演算には比例
（Ｐ）制御、比例積分制御（ＰＩ）、比例積分微分（Ｐ
ＩＤ）制御などの従来からよく用いられている制御方法
を用いればよい。このときの各制御ゲインは固定値でも
よいし、モータの回転周波数や負荷に応じて値を変更し
てもよい。なお、ここで述べた誤差電圧演算部１２の演
算に用いる制御方法は一般的なものであり、本発明の誤
差電圧演算部１２の動作がこれらの制御方法に限定され
るものではない。In this embodiment, the control for the reactive current detection value Ir of the various detection values will be described. Each command value is set in the command unit 11 so as to output command values corresponding to various detection values output by the detection value calculation unit 10. In the description of the present embodiment, since the reactive current detection value Ir is controlled, the command unit 11 outputs the set reactive current command value Ir *. Adder 1
Reference numeral 6 calculates and outputs an error between the command value Ir * and the detected value Ir. The error voltage calculation unit 12 obtains and outputs a voltage compensation value for feedback compensating the motor applied voltage in the next control cycle so that this error decreases and the detected value Ir approaches the command value Ir *. For the calculation of the voltage compensation value, proportional (P) control, proportional integral control (PI), proportional integral derivative (P)
A conventionally well-known control method such as ID) control may be used. Each control gain at this time may be a fixed value, or may be changed according to the rotation frequency and load of the motor. The control method used for the calculation of the error voltage calculation unit 12 described here is a general one, and the operation of the error voltage calculation unit 12 of the present invention is not limited to these control methods.
【００３１】周波数設定部６はモータ３の回転周波数を
表す回転周波数指令値ωを出力する。Ｖ／ｆ変換部１３
はこの回転周波数指令値ωに基づいて、モータ３に印加
すべき基準の電圧指令値Ｖｃ＊を出力する。モータ３が
ブラシレスモータであれば、印加電圧と回転数は比例関
係にあるので、回転周波数指令値ωを定数倍した値を電
圧指令値Ｖｃ＊とするのが一般的である。モータ３の起
動時には加速トルクが必要なので、若干大き目の電圧指
令値を出力してもよい。上記の例は一般的な電圧指令値
の生成方法を挙げたにすぎず、本発明のＶ／ｆ変換部１
３の動作がこれらに限定されるものではない。The frequency setting unit 6 outputs a rotation frequency command value ω representing the rotation frequency of the motor 3. V / f converter 13
Outputs a reference voltage command value Vc * to be applied to the motor 3 based on the rotation frequency command value ω. If the motor 3 is a brushless motor, the applied voltage and the number of revolutions are in a proportional relationship, so that a value obtained by multiplying the rotation frequency command value ω by a constant is generally used as the voltage command value Vc *. Since an acceleration torque is required when starting the motor 3, a slightly larger voltage command value may be output. The above example is merely a general method of generating a voltage command value, and the V / f conversion unit 1 of the present invention is used.
The operation of No. 3 is not limited to these.
【００３２】加算部１４はＶ／ｆ変換部１３から出力さ
れた電圧指令値Ｖｃ＊と誤差電圧演算部１２から出力さ
れた電圧補償値を加算し、次の制御周期における印加電
圧指令値Ｖａを生成する。印加電圧指令値Ｖａは出力指
令演算部１５に印加され、インバータ回路２を制御する
ＰＷＭ指令信号が生成される。モータ３はＰＷＭ指令信
号で制御されるインバータ回路２の出力に応じて回転を
する。以上述べた一連の動作を所定の制御周期毎に繰り
返すことによって、最終的にモータ３に印加すべき電圧
の過不足分が補償される。The adder 14 adds the voltage command value Vc * output from the V / f converter 13 and the voltage compensation value output from the error voltage calculator 12 to obtain the applied voltage command value Va in the next control cycle. To generate. The applied voltage command value Va is applied to the output command calculator 15, and a PWM command signal for controlling the inverter circuit 2 is generated. The motor 3 rotates according to the output of the inverter circuit 2 controlled by the PWM command signal. By repeating the series of operations described above for each predetermined control cycle, the excess or deficiency of the voltage to be finally applied to the motor 3 is compensated.
【００３３】実験によって求めた無効分電流指令値Ｉｒ
＊とモータ３の効率との関係を図３の（ａ）に示す。図
３の（ａ）において、点線は負荷が小さい一定値のと
き、実線は負荷が大きい一定値のとき、一点鎖線は負荷
が上記両者の間の一定値であるときのモータ効率の変化
を示している。図３の（ａ）から、一定値の負荷が加わ
った状態において、点線、一点鎖線、及び実線のカーブ
で表すモータ効率がそれぞれ一定の無効分電流指令値Ｉ
ｒ＊で最大となることから、モータ効率が最大になる無
効分電流指令値Ｉｒ＊が存在することがわかる。図３の
（ｂ）は実験によって求めた無効分電流指令値Ｉｒ＊と
モータ電流Ｉｓとの関係を示すグラフであり、実線、一
点鎖線、点線で示す負荷の大中小は図３の（ａ）の場合
と同じである。図３の（ｂ）から、一定の負荷が加わっ
た状態において、モータ電流Ｉｓが最小になる無効分電
流指令値Ｉｒ＊が存在することがわかる。図３の（ａ）
及び（ｂ）からモータ効率とモータ電流Ｉｓとの関係を
求めたグラフが図３の（ｃ）である。図３の（ｃ）か
ら、モータ電流Ｉｓが最小のときモータ効率が最大とな
ることがわかる。従ってモータ電流Ｉｓが最小となるよ
うに指令部１１の無効分電流指令値Ｉｒ＊を調節すれば
よい。Reactive current command value Ir obtained by experiment
The relationship between * and the efficiency of the motor 3 is shown in FIG. In FIG. 3A, the dotted line shows the change in motor efficiency when the load is a constant value, the solid line shows a large load constant value, and the chain line shows the change in the motor efficiency when the load is a constant value between the two. ing. From FIG. 3A, in the state where a constant value of load is applied, the reactive current command value I having a constant motor efficiency indicated by a dotted line, a dash-dotted line, and a solid line, respectively.
Since r * has the maximum value, it can be seen that there is a reactive current command value Ir * that maximizes the motor efficiency. FIG. 3B is a graph showing the relationship between the reactive current command value Ir * and the motor current Is obtained by the experiment, and the large, medium, and small loads indicated by the solid line, the alternate long and short dash line, and the dotted line are shown in FIG. Is the same as in. It can be seen from FIG. 3B that there is a reactive current command value Ir * that minimizes the motor current Is when a constant load is applied. FIG. 3 (a)
A graph obtained by obtaining the relationship between the motor efficiency and the motor current Is from (b) and (b) is shown in FIG. It can be seen from FIG. 3C that the motor efficiency is maximum when the motor current Is is minimum. Therefore, the reactive current command value Ir * of the command unit 11 may be adjusted so that the motor current Is is minimized.
【００３４】指令部１１が、モータ電流Ｉｓが最小にな
るように無効分電流指令値Ｉｒ＊を逐次更新する制御の
各ステップを図４のフローチャートに示す。図４のステ
ップ３１において、無効分電流検出値Ｉｒと有効分電流
検出値Ｉａから式（１０）によりモータ電流Ｉｓを演算
する。同ステップ３２で前回の制御周期（指令部制御周
期）におけるモータ電流Ｉｓと今回の制御周期における
モータ電流Ｉｓとの大小を比較する。指令部１１の制御
周期である指令部制御周期は、モータ印加電圧指令値Ｖ
ａを作成するモータ印加電圧制御周期とは異なるもので
ある。モータ電流Ｉｓを検出して無効分電流Ｉｒを演算
し、目標である無効分電流指令値Ｉｒ＊との誤差から印
加電圧指令値Ｖａを作成する、というフィードバック制
御の制御周期であるモータ印加電圧制御周期は、通常は
キャリア周期（インバータ回路２をＰＷＭ駆動するスイ
ッチング周波数の逆数）であり、この周期で無効分電流
Ｉｒが無効分電流指令値Ｉｒ＊に等しくなるように制御
する。The flowchart of FIG. 4 shows each step of the control in which the command unit 11 sequentially updates the reactive current command value Ir * so that the motor current Is is minimized. In step 31 of FIG. 4, the motor current Is is calculated from the reactive current detection value Ir and the active current detection value Ia according to the equation (10). In step 32, the magnitude of the motor current Is in the previous control cycle (command section control cycle) and the motor current Is in the current control cycle are compared. The command section control cycle, which is the control cycle of the command section 11, has a motor applied voltage command value V
It is different from the motor applied voltage control cycle for creating a. Motor applied voltage control that is a control cycle of feedback control in which the motor current Is is detected, the reactive current Ir is calculated, and the applied voltage command value Va is created from the error from the target reactive current command value Ir * The cycle is usually a carrier cycle (the reciprocal of the switching frequency for PWM driving the inverter circuit 2), and the reactive current Ir is controlled to be equal to the reactive current command value Ir * in this cycle.
【００３５】これに対して指令部制御周期は、無効分電
流指令値Ｉｒ＊を変化させる周期である。無効分電流指
令値Ｉｒ＊を上記の周期で変化させて、一定負荷、一定
回転数の条件においてモータ電流Ｉｓが最小となるよう
にモータを制御する。安定な制御動作を実現するため
に、指令部制御周期はキャリア周期の５倍以上の長さに
するのが望ましい。すなわち無効分電流指令値Ｉｒ＊を
モータ印加電圧制御周期より長い周期で変化させてモー
タ電流Ｉｓの増減を検出し、モータ電流Ｉｓが最小にな
るように無効分電流指令値Ｉｒ＊を調節する。今回の制
御周期のモータ電流Ｉｓの方が前回の制御周期のモータ
電流Ｉｓよりも大きい場合、ステップ３３に進み前回の
制御周期で無効分電流指令値Ｉｒ＊を増加したかどうか
を判定する。無効分電流指令値Ｉｒ＊を増加していた場
合は、ステップ３４に進み無効分電流指令値Ｉｒ＊を減
らす。前回の制御周期で無効分電流指令値Ｉｒ＊を減少
していた場合は、ステップ３５に進み無効分電流指令値
Ｉｒ＊を増やす。ステップ３２で今回の制御周期のモー
タ電流値の方が前回の制御周期のモータ電流値よりも小
さい場合、ステップ３６に進み前回の制御周期で無効分
電流指令値Ｉｒ＊を増やしたかどうかを判定する。無効
分電流指令値Ｉｒ＊を増やしていた場合は、無効分電流
指令値Ｉｒ＊を増加する（ステップ３７）。前回の制御
周期で無効分電流指令値Ｉｒ＊を減らしていた場合は、
無効分電流指令値Ｉｒ＊を減少する（ステップ３８）。
無効分電流指令値Ｉｒ＊を増やしたり減らしたりする時
の変化量は常に一定値でもよく、また制御周期毎に変え
てもよい。例えば、今回の制御周期における無効分電流
指令値Ｉｒ＊と前回の制御周期における無効分電流指令
値Ｉｒ＊との差に応じて変えてもよい。または、図３の
（ａ）や図３の（ｂ）に示したように、負荷が大きい時
は無効分電流指令値Ｉｒ＊の可変幅が小さく、負荷が小
さい時は無効分電流指令値Ｉｒ＊の可変幅が大きいの
で、負荷が大きい時には無効分電流指令値Ｉｒ＊の変化
量を小さく、負荷が小さい時には無効分電流指令値Ｉｒ
＊の変化量を大きくしてもよい。可変幅は各曲線の両端
間の無効分電流指令値Ｉｒ＊の範囲で表される。On the other hand, the command section control cycle is a cycle in which the reactive current command value Ir * is changed. The reactive current command value Ir * is changed in the above-described cycle to control the motor so that the motor current Is is minimized under the condition of constant load and constant rotation speed. In order to realize a stable control operation, it is desirable that the command section control cycle is set to be five times as long as the carrier cycle or more. That is, the reactive current command value Ir * is changed in a cycle longer than the motor applied voltage control cycle to detect an increase / decrease in the motor current Is, and the reactive current command value Ir * is adjusted so that the motor current Is is minimized. If the motor current Is of the current control cycle is larger than the motor current Is of the previous control cycle, the routine proceeds to step 33, where it is determined whether or not the reactive current command value Ir * has been increased in the previous control cycle. If the reactive current command value Ir * has been increased, the process proceeds to step 34 and the reactive current command value Ir * is decreased. If the reactive current command value Ir * has been decreased in the previous control cycle, the process proceeds to step 35 to increase the reactive current command value Ir *. If the motor current value of the current control cycle is smaller than the motor current value of the previous control cycle in step 32, the process proceeds to step 36 and it is determined whether the reactive current command value Ir * has been increased in the previous control cycle. . If the reactive current command value Ir * has been increased, the reactive current command value Ir * is increased (step 37). If the reactive current command value Ir * was reduced in the previous control cycle,
The reactive current command value Ir * is decreased (step 38).
The amount of change when the reactive current command value Ir * is increased or decreased may be a constant value or may be changed for each control cycle. For example, it may be changed according to the difference between the reactive current command value Ir * in the current control cycle and the reactive current command value Ir * in the previous control cycle. Alternatively, as shown in FIGS. 3A and 3B, the variable range of the reactive current command value Ir * is small when the load is large, and the reactive current command value Ir is small when the load is small. Since the variable width of * is large, the amount of change of the reactive current command value Ir * is small when the load is large, and the reactive current command value Ir is small when the load is small.
The amount of change in * may be increased. The variable width is represented by the range of the reactive current command value Ir * between both ends of each curve.
【００３６】なお、本実施例では制御周期毎にモータ電
流の瞬時値を検出してその大小を比較しているが、無効
分電流指令値Ｉｒ＊を変更した時点から次に無効分電流
指令値Ｉｒ＊を変更する時点までの時間中のモータ電流
の平均値を演算し平均値同士の大小を比較してもよい。
無効分電流指令値Ｉｒ＊の変更直後はモータの駆動状態
が安定せず無効分電流指令値Ｉｒ＊通りに正確に駆動さ
れていない場合を想定し、無効分電流指令値Ｉｒ＊を変
更してから所定時間経過後の時点から次の制御周期の開
始時点までの時間中のモータ電流の平均値を演算して平
均値同士の大小を比較してもよい。In this embodiment, the instantaneous value of the motor current is detected and compared in magnitude for each control cycle. However, the reactive current command value Ir * is changed from the time when the reactive current command value Ir * is changed. You may calculate the average value of the motor current during the time until changing Ir *, and compare the magnitude of the average values.
Immediately after the reactive current command value Ir * is changed, it is assumed that the motor drive state is not stable and the motor is not driven exactly as the reactive current command value Ir *, and the reactive current command value Ir * is changed. It is also possible to calculate the average value of the motor current during the time from the time point after the lapse of a predetermined time to the start time point of the next control cycle and compare the magnitudes of the average values.
【００３７】本実施例では式（１０）により求めたモー
タ電流の大小を比較する例を説明したが、大小を比較す
るモータ電流値としては、平方根を取らない二乗和の値
（Ｉａ２＋Ｉｒ２）であってもよい。通常は有効分電流
検出値Ｉａの方が無効分電流検出値Ｉｒに比べてはるか
に大きいので、無効分電流検出値Ｉｒは無視して、近似
的に有効分電流検出値Ｉａのみの大小を比較してもよ
い。モータ電流Ｉｓの大小を比較する代わりに、モータ
３に供給する電力の大小を比較してもよい。電力を演算
する方法としては、インバータ制御部５のモータ印加電
圧指令値Ｖａとモータ電流Ｉｓとの乗算を行なえばよ
い。この時には従来から知られている、インバータ回路
の上下アームの両スイッチ（図示省略）がオフしている
時間（いわゆるデッドタイム）を補償したモータ印加電
圧を用いてもよい。モータ電力の検出方法としては、モ
ータ３の端子電圧を検出する検出回路を設けて、実際に
モータ３に印加されている電圧を検出し、検出された電
圧値とモータ電流Ｉｓとの乗算を行う方法でもよい。こ
のようにして、指令部１１は無効分電流指令値Ｉｒ＊を
逐次更新することで、モータ電流Ｉｓあるいはモータ３
に供給する電力が最小となるように無効分電流指令値Ｉ
ｒ＊を設定することができる。In this embodiment, an example in which the magnitudes of the motor currents obtained by the equation (10) are compared has been described. However, as the motor current value for comparing the magnitudes, the sum of squares (Ia 2 + Ir 2) without taking the square root is used. ) May be sufficient. Usually, the active current detection value Ia is much larger than the reactive current detection value Ir, so the reactive current detection value Ir is ignored and the magnitude of only the active current detection value Ia is compared approximately. You may. Instead of comparing the magnitude of the motor current Is, the magnitude of the electric power supplied to the motor 3 may be compared. As a method of calculating the electric power, the motor applied voltage command value Va of the inverter control unit 5 and the motor current Is may be multiplied. At this time, a motor application voltage which is conventionally known and compensates for a time (so-called dead time) in which both switches (not shown) of the upper and lower arms of the inverter circuit are off may be used. As a method of detecting the motor power, a detection circuit for detecting the terminal voltage of the motor 3 is provided, the voltage actually applied to the motor 3 is detected, and the detected voltage value is multiplied by the motor current Is. It may be a method. In this way, the command unit 11 sequentially updates the reactive current command value Ir * to obtain the motor current Is or the motor 3
The reactive current command value I so that the power supplied to
r * can be set.
【００３８】本実施例によれば、インバータ制御部５の
指令部１１の制御動作によって、モータ３が常に最高の
効率で駆動されるモータ制御装置を提供することができ
る。検出値が無効分電流Ｉｒ又は力率角φである場合
は、その演算にモータ定数を必要としない。従って、モ
ータ定数の異なる種々のモータに対しても特にモータ制
御装置を調整することなく直ちに適用できる。第１実施
例では、指令部１１に無効分電流指令値Ｉｒ＊を設定
し、無効分電流指令値Ｉｒ＊の設定値をモータ電流Ｉｓ
が最小になるように変化させることにより、モータ３を
最大の効率で駆動できるモータ制御装置が得られた。本
実施例で、前記の無効分電流指令値Ｉｒ＊の代わりに、
印加電圧指令値Ｖａとモータ電流Ｉｓとの位相差φ、印
加電圧指令値Ｖａと誘起電圧Ｖｏとの位相差α、ロータ
軸であるｑ軸とモータ電流Ｉｓとの位相差β及びｑ軸と
印加電圧指令値Ｖａとの位相差δ等の検出値の内のいず
れか１つを用いて、前記無効分電流指令値Ｉｒ＊の場合
と同様の制御を行うことができる。この場合には、指令
部１１にその検出値を設定し、検出値演算部１０がその
検出値の演算を行うように設定すればよい。この場合で
も無効分電流指令値Ｉｒ＊を用いる場合と同様の効果が
得られる。According to this embodiment, it is possible to provide a motor control device in which the motor 3 is always driven with the highest efficiency by the control operation of the command unit 11 of the inverter control unit 5. When the detected value is the reactive current Ir or the power factor angle φ, the motor constant is not required for the calculation. Therefore, it can be immediately applied to various motors having different motor constants without adjusting the motor control device. In the first embodiment, the reactive current command value Ir * is set in the command unit 11, and the set value of the reactive current command value Ir * is set as the motor current Is.
The motor control device capable of driving the motor 3 with the maximum efficiency was obtained by changing so as to minimize. In this embodiment, instead of the reactive current command value Ir *,
The phase difference φ between the applied voltage command value Va and the motor current Is, the phase difference α between the applied voltage command value Va and the induced voltage Vo, the phase difference β between the q axis that is the rotor axis and the motor current Is, and the q axis and the application. The same control as in the case of the reactive current command value Ir * can be performed using any one of the detected values such as the phase difference δ with the voltage command value Va. In this case, the detection value may be set in the command unit 11, and the detection value calculation unit 10 may be set to calculate the detection value. Even in this case, the same effect as when the reactive current command value Ir * is used can be obtained.
【００３９】《第２実施例》図５は本発明の第２実施例
のモータ制御装置のブロック図である。図５において、
直流電源１、インバータ回路２、モータ３及びモータ電
流検出部４は第１実施例のものと同じである。図５のイ
ンバータ制御部５Ａは、第１実施例の図１のインバータ
制御部５と以下の点で異なっている。図１の周波数設定
部６の代わりに図５では周波数設定部６Ａが設けられ、
指令部１１の代わりに指令部１１Ａが設けられている。
図５のインバータ制御部５Ａはさらに記憶部１７を有し
ている。記憶部１７は周波数設定部６Ａ及び指令部１１
Ａに接続されている。その他の構成は第１実施例と同様
であるので重複する説明は省略する。<< Second Embodiment >> FIG. 5 is a block diagram of a motor controller according to a second embodiment of the present invention. In FIG.
The DC power supply 1, the inverter circuit 2, the motor 3, and the motor current detection unit 4 are the same as those in the first embodiment. The inverter control unit 5A of FIG. 5 differs from the inverter control unit 5 of FIG. 1 of the first embodiment in the following points. In place of the frequency setting unit 6 of FIG. 1, a frequency setting unit 6A is provided in FIG.
A command unit 11A is provided instead of the command unit 11.
The inverter control unit 5A in FIG. 5 further includes a storage unit 17. The storage unit 17 includes the frequency setting unit 6A and the command unit 11
It is connected to A. Since other configurations are the same as those in the first embodiment, duplicated description will be omitted.
【００４０】記憶部１７はフラッシュメモリやＥＥＰＲ
ＯＭなどの不揮発性メモリで構成されており、モータ制
御装置の電源が遮断されても記憶内容が消去されないメ
モリ装置である。周波数設定部６Ａにはモータ３の回転
周波数指令値ωが設定されており、回転周波数指令値ω
を記憶部１７に出力する。記憶部１７は周波数設定部６
Ａ及び指令部１１Ａの出力を受けて、回転周波数指令値
ω、モータ電流Ｉｓ及び無効分電流指令値Ｉｒ＊の関係
を記憶する。指令部１１Ａはモータが最高の効率で駆動
されているかどうかを判定し、最高の効率で駆動されて
いると判定した時に、モータ電流Ｉｓと無効分電流指令
値Ｉｒ＊を記憶部１７に入力し記憶１７はこれらを記憶
する。指令部１１Ａにおいてモータ３が最高効率で駆動
されているかどうかを判定する処理を図６のフローチャ
ートを用いて説明する。The storage unit 17 is a flash memory or an EEPR.
The memory device is composed of a non-volatile memory such as an OM and the stored contents are not erased even when the power supply of the motor control device is cut off. The rotation frequency command value ω of the motor 3 is set in the frequency setting unit 6A, and the rotation frequency command value ω is set.
Is output to the storage unit 17. The storage unit 17 is the frequency setting unit 6
Upon receiving the outputs of A and the command unit 11A, the relationship between the rotation frequency command value ω, the motor current Is, and the reactive current command value Ir * is stored. The command unit 11A determines whether or not the motor is driven with the highest efficiency, and when it determines that the motor is driven with the highest efficiency, inputs the motor current Is and the reactive current command value Ir * to the storage unit 17. The memory 17 stores these. A process of determining whether or not the motor 3 is driven with the highest efficiency in the command unit 11A will be described with reference to the flowchart of FIG.
【００４１】指令部１１Ａは、まずステップ３９で図４
に示すフローチャートのステップ３１から３８の処理を
行う。次にステップ４０に進み、前回の制御周期のモー
タ電流Ｉｓと今回の制御周期のモータ電流Ｉｓの差（モ
ータ電流差）が電流の所定値よりも小さいかどうかを判
定する。モータ電流差が電流の所定値よりも小さい場合
はステップ４１に進み指令部１１Ａの内部に設けられた
カウンタ１１Ｂの計数値Ｎを１つ増やして（Ｎ＋１）に
してステップ４２に進む。モータ電流差が電流の所定値
に等しいか大きいとき、ステップ４４に進みカウンタ１
１Ｂの計数値Ｎを零にクリアし、指令部１１Ａの演算処
理を終わる。ステップ４２において、カウンタ１１Ｂの
計数値が、カウンタ１１Ｂにあらかじめ設定されている
所定の計数値以上になると、ステップ４３に進む。ステ
ップ４３において記憶部１７へモータ電流Ｉｓと無効分
電流指令値Ｉｒ＊を印加して、指令部１１Ａの演算処理
を終了する。The command unit 11A first executes step 39 in FIG.
The processing of steps 31 to 38 in the flowchart shown in FIG. Next, the routine proceeds to step 40, where it is determined whether the difference between the motor current Is of the previous control cycle and the motor current Is of the present control cycle (motor current difference) is smaller than a predetermined value of the current. When the motor current difference is smaller than the predetermined current value, the routine proceeds to step 41, where the count value N of the counter 11B provided inside the command section 11A is incremented by 1 to (N + 1) and the routine proceeds to step 42. When the motor current difference is equal to or larger than the predetermined value of the current, the process proceeds to step 44 and the counter 1
The count value N of 1B is cleared to zero, and the calculation process of the command unit 11A ends. In step 42, when the count value of the counter 11B becomes equal to or larger than the predetermined count value preset in the counter 11B, the process proceeds to step 43. In step 43, the motor current Is and the reactive current command value Ir * are applied to the storage unit 17, and the calculation process of the command unit 11A ends.
【００４２】図６に示す処理を行うことによって、モー
タ電流差が小さい場合のモータ電流Ｉｓと無効分電流指
令値Ｉｒ＊を検出することができる。無効分電流指令値
Ｉｒ＊を変化させてもモータ電流Ｉｓが大きく変化しな
い場合は、図３の（ａ）から分かるように、モータ３の
駆動状態が最高の効率に近い領域、すなわち山状の曲線
の頂上付近の無効分電流指令値Ｉｒ＊に基づいてモータ
３が駆動されているといえる。そこで、モータ３を最高
の効率で駆動している時のモータ電流Ｉｓと無効分電流
指令値Ｉｒ＊を記憶部１７に印加し記憶させる。なお、
指令部１１Ａの動作は図６に示した処理法以外であって
もよく、モータ３が最高効率で駆動されていることを判
定できる検出方法を含む処理方法であればよいことはい
うまでもない。図６ではモータ電流Ｉｓを検出して処理
をする実施例について説明したが、第１実施例の場合と
同様に、モータ電流Ｉｓの平均値やモータ３への供給電
力を検出して処理を実施してもよい。By performing the processing shown in FIG. 6, it is possible to detect the motor current Is and the reactive current command value Ir * when the motor current difference is small. If the motor current Is does not change significantly even if the reactive current command value Ir * is changed, as can be seen from FIG. 3A, the drive state of the motor 3 is in a region close to the highest efficiency, that is, in a mountain shape. It can be said that the motor 3 is driven based on the reactive current command value Ir * near the top of the curve. Therefore, the motor current Is and the reactive current command value Ir * when the motor 3 is being driven at the highest efficiency are applied to the storage unit 17 and stored therein. In addition,
Needless to say, the operation of the command unit 11A may be other than the processing method shown in FIG. 6 and may be any processing method including a detection method capable of determining that the motor 3 is being driven at the highest efficiency. . Although FIG. 6 describes the embodiment in which the motor current Is is detected and the processing is performed, the processing is performed by detecting the average value of the motor current Is and the power supplied to the motor 3 as in the case of the first embodiment. You may.
【００４３】本実施例によれば指令部１１Ａと記憶部１
７を設けることによってモータ３の効率が最高になる回
転周波数指令値ω、モータ電流Ｉｓ及び無効分電流指令
値Ｉｒ＊の関係をモータを駆動しつつ得ることができ
る。この得られた結果を記憶部１７に記憶し、記憶した
結果に基づいて記憶部１７から指令部１１Ａに無効分電
流指令値Ｉｒ＊を出力すれば、モータの駆動状態に応じ
て常に最高の効率でモータを駆動することができる。な
お、本実施例は無効分電流指令値Ｉｒ＊を記憶部１７に
記憶させる場合の例であるが、力率角φ、α、β、δを
用いてもよい。According to this embodiment, the command unit 11A and the storage unit 1
By providing 7, the relationship between the rotation frequency command value ω, the motor current Is, and the reactive current command value Ir * that maximizes the efficiency of the motor 3 can be obtained while driving the motor. By storing the obtained result in the storage unit 17 and outputting the reactive current command value Ir * from the storage unit 17 to the command unit 11A based on the stored result, the highest efficiency is always obtained according to the driving state of the motor. The motor can be driven with. Although the present embodiment is an example in which the reactive current command value Ir * is stored in the storage unit 17, power factor angles φ, α, β, and δ may be used.
【００４４】[0044]
【発明の効果】以上の各実施例で詳細に説明したよう
に、本発明によれば、モータ電流からモータの瞬時の無
効分電流、力率角、印加電圧と誘起電圧の位相差、ロー
タ軸と電流の位相差及びロータ軸と印加電圧の位相差の
いずれか１つの検出値を求め、検出値が対応する指令値
に等しくなるようにインバータ回路を制御する。このと
き指令値の設定をモータが最高の効率で駆動されるよう
に設定するので、常に最高の効率でモータを駆動でき
る。また、モータが最高効率で駆動される時の、モータ
電流、回転周波数及び指令値の関係を記憶させることに
より、記憶結果を利用して常に最高の効率でモータを駆
動できる。無効分電流または力率角を検出するときはモ
ータ定数を使用しないので、モータ定数の異なる他のモ
ータにこのモータ制御装置を適用する場合でも調整が不
要であり、利用範囲の広いモータ制御装置を提供するこ
とができる。As described in detail in the above embodiments, according to the present invention, the instantaneous reactive current of the motor from the motor current, the power factor angle, the phase difference between the applied voltage and the induced voltage, the rotor shaft. And the phase difference between the current and the phase difference between the rotor shaft and the applied voltage are obtained, and the inverter circuit is controlled so that the detected value becomes equal to the corresponding command value. At this time, the command value is set so that the motor is driven with the highest efficiency, so that the motor can always be driven with the highest efficiency. Further, by storing the relationship between the motor current, the rotation frequency, and the command value when the motor is driven with the highest efficiency, the stored result can be used to drive the motor with the highest efficiency at all times. Since the motor constant is not used when detecting the reactive current or the power factor angle, no adjustment is required even when this motor control device is applied to other motors with different motor constants. Can be provided.
【図１】本発明の第１実施例におけるモータ制御装置の
ブロック図FIG. 1 is a block diagram of a motor control device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】（ａ）及び（ｂ）は第１実施例における、モー
タ印加電圧とモータ電流及びそれらの位相差を示すｄ−
ｑ軸上のベクトル図2 (a) and 2 (b) are diagrams showing the motor applied voltage, the motor current, and the phase difference between them in the first embodiment d-.
vector illustration on q axis
【図３】（ａ）はモータの無効分電流指令値とモータ効
率の関係を示すグラフ、（ｂ）はモータの無効分電流指
令値とモータ電流の関係を示すグラフ、（ｃ）はモータ
効率とモータ電流の関係を示すグラフFIG. 3A is a graph showing a relationship between a reactive current command value of a motor and motor efficiency, FIG. 3B is a graph showing a relationship between a reactive current command value of a motor and motor current, and FIG. Graph showing the relationship between the motor current and
【図４】本発明の第１実施例における指令部１１の動作
ステップを示すフローチャートFIG. 4 is a flowchart showing operation steps of a command unit 11 in the first embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第２実施例におけるモータ制御装置の
ブロック図FIG. 5 is a block diagram of a motor control device according to a second embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第２実施例における指令部１１Ａの動
作ステップを示すフローチャートFIG. 6 is a flowchart showing operation steps of a command unit 11A in the second embodiment of the present invention.
【図７】第１の従来例のモータ制御装置のブロック図FIG. 7 is a block diagram of a motor control device of a first conventional example.
１ 直流電源 ２ インバータ回路 ３ モータ ４ モータ電流検出部 ５、５Ａ インバータ制御部 ６、６Ａ 周波数設定部 ７ 波形生成部 ８ 無効分電流演算部 ９ 有効分電流演算部 １０ 検出値演算部 １１、１１Ａ 指令部 １２ 誤差電圧演算部 １３ Ｖ／ｆ変換部 １４ 加算部 １５ 出力指令演算部 １６ 加算部 １７ 記憶部 1 DC power supply 2 Inverter circuit 3 motor 4 Motor current detector 5, 5A inverter control unit 6, 6A frequency setting section 7 Waveform generator 8 Reactive current calculation section 9 Effective current calculation unit 10 Detection value calculator 11, 11A command unit 12 Error voltage calculator 13 V / f converter 14 Adder 15 Output command calculator 16 adder 17 Memory
Claims (8)
を供給するインバータ回路、 前記モータを流れる電流を検出し検出信号を出力するモ
ータ電流検出部、及び前記インバータ回路を制御するイ
ンバータ制御部を備えるモータ制御装置において、 前記インバータ制御部は、 前記モータの回転周波数の指令信号を出力する周波数設
定部、 前記周波数設定部の指令信号から回転位相信号を生成す
る波形生成部、 前記波形生成部の回転位相信号及び前記モータ電流検出
部の検出信号から、無効分電流を演算する無効分電流演
算部及び有効分電流を演算する有効分電流演算部、 前記無効分電流演算部及び前記有効分電流演算部の出力
に基づいて所定の検出値を演算する検出値演算部、 前記無効分電流演算部及び前記有効分電流演算部の出力
に基づいて所定の指令値を演算し、前記モータを流れる
電流が最小となるように出力を調節する指令部、 前記指令部の出力と前記検出値演算部の出力との差から
誤差電圧を演算する誤差電圧演算部、 前記周波数設定部の指令信号から基準電圧を求めるＶ／
ｆ変換部、 前記誤差電圧演算部及び前記Ｖ／ｆ変換部の出力からモ
ータ印加電圧指令値を演算する加算部、及び前記波形生
成部及び前記加算部の出力から前記インバータ回路に与
える制御信号を生成する出力指令演算部、 を有するモータ制御装置。1. An inverter circuit for converting direct current into alternating current to supply alternating current power to a motor, a motor current detection unit for detecting a current flowing through the motor and outputting a detection signal, and an inverter control unit for controlling the inverter circuit. In the motor control device, the inverter control unit outputs a command signal of a rotation frequency of the motor, a frequency setting unit, a waveform generation unit that generates a rotation phase signal from the command signal of the frequency setting unit, the waveform generation unit. From the rotation phase signal and the detection signal of the motor current detection unit, the reactive component current computing unit for computing the reactive component current and the active component current computing unit for computing the active component current, the reactive component current computing unit and the active component current A detection value calculation unit for calculating a predetermined detection value based on the output of the calculation unit, based on the outputs of the reactive current calculation unit and the reactive current calculation unit A command unit that calculates a predetermined command value and adjusts the output so that the current flowing through the motor is minimized. An error that calculates an error voltage from the difference between the output of the command unit and the output of the detection value calculation unit. Voltage calculation unit, V / for obtaining the reference voltage from the command signal of the frequency setting unit
An f conversion unit, an addition unit that calculates a motor applied voltage command value from outputs of the error voltage calculation unit and the V / f conversion unit, and a control signal that is given to the inverter circuit from outputs of the waveform generation unit and the addition unit. A motor control device having an output command calculation unit for generating.
力が最小となるように前記指令部の出力を調整する請求
項１記載のモータ制御装置。2. The motor control device according to claim 1, wherein the command unit adjusts an output of the command unit so that electric power supplied to the motor is minimized.
ある請求項１記載のモータ制御装置。3. The motor control device according to claim 1, wherein the predetermined detection value is a reactive current detection value.
モータ電流との間の位相差である請求項１記載のモータ
制御装置。4. The motor control device according to claim 1, wherein the predetermined detection value is a phase difference between an applied voltage command value and a motor current.
誘起電圧との位相差である請求項１記載のモータ制御装
置。5. The motor control device according to claim 1, wherein the predetermined detection value is a phase difference between an applied voltage command value and an induced voltage.
るｑ軸とモータ電流との位相差である請求項１記載のモ
ータ制御装置。6. The motor control device according to claim 1, wherein the predetermined detection value is a phase difference between a q-axis and a motor current in dq coordinates.
るｑ軸と印加電圧指令値との位相差である請求項１記載
のモータ制御装置。7. The motor control device according to claim 1, wherein the predetermined detection value is a phase difference between the q-axis and the applied voltage command value in dq coordinates.
モータが効率の高い駆動状態となっている時に、前記モ
ータの回転周波数、前記モータに流れる電流及び前記指
令部の指令値を記憶する記憶部を有し、 前記記憶部は、前記回転周波数と前記モータを流れる電
流に対応する指令値を記憶内容に基づいて決定して、前
記指令部を経て出力する請求項１から７のいずれかに記
載のモータ制御装置。8. The inverter control section, when the motor is in a highly efficient drive state based on the outputs of the command section and the frequency setting section, the rotation frequency of the motor, the current flowing through the motor, and The storage unit stores a command value of the command unit, the storage unit determines a command value corresponding to the rotation frequency and a current flowing through the motor based on the stored contents, and outputs the command value via the command unit. The motor control device according to any one of claims 1 to 7.
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