JP2005151610A - 同期電動機の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】永久磁石形同期電動機3を可変速制御する制御装置において、速度指令より電圧指令を出力するFV変換器1と、速度指令を積分し位置指令を生成する積分器4と、2相分のステータ電流を位置指令値より90度進んだ電流成分に座標変換する電流座標変換器5と、電流座標変換器からの電流を通過させるローパスフィルタ8から出力された電流に比例した電圧補正量を生成する第1の電圧補正器6と、電流座標変換器から出力された電流を通過させるハイパスフィルタ9から出力された電流に比例した電圧補正量を生成する第2の電圧補正器7と、2つの電圧補正器から出力された電圧補正量をFV変換器によって変換された電圧に加える手段を備えるようにした。
【選択図】 図1
Description
図3は特許文献1の永久磁石形同期電動機の制御装置のブロック図である。図3に示す制御装置においては、3相/2相変換手段108により検出電流iu、iwが2相電流iα、iβに変換され、座標変換手段109において電流id、iqに変換される。電圧ベクトルv*に平行な成分の電流iqはハイパスフィルタ110により直流分が除去され、比例増幅器111により比例ゲインを乗じて周波数補正量Δf*が求められる。この補正量Δf*は加算手段112によって元の周波数指令f*から減算されて、新たな周波数指令f1*を生成してPWM制御が行われる。このように、点線ブロックで示した安定化制御手段121は電流フィードバックを構成して、電圧ベクトルv*に平行な電流成分iqの振動分だけ周波数指令f*に負帰還させるものである。更に、同期電動機の出力限界を超える重負荷が掛かったり、負荷が大きく急変するような場合には周波数に回転速度が追従しなくなり脱調する恐れがあるので、特許文献2に開示の「永久磁石形同期電動機の制御装置」では、低速運転時や重負荷時に、新たに設けられた磁極位置検出センサーの検出値を用いて電流軸の角度を補正制御するように、制御の切換えを行って脱調防止が図られている。
また、特許文献3に開示の「永久磁石型同期電動機のセンサレス速度制御方法及びその脱調検出方法」には、γ−δ軸電流・誘起電圧推定器を備えたセンサーレス制御方式において、式(1)
|εγest(K+1)|>Kθ|εδest(K+1)|・・・(1)
を満たした時を脱調状態と判断する制御方法が示されている。
また、特許文献3に記載の同期電動機は、センサレスベクトル制御のγ−δ軸座標系における状態方程式を離散系に展開して行われるオブザーバーによる複雑な推定演算が必要であるという問題がある。
V/F制御で駆動を開始すると、インバータ回路から電圧が供給され、永久磁石形同期電動機の固定子に電機子電流Iが発生する。その時の磁束の大きさをΦとし、電機子電流の大きさをIとし、γ-δ軸上の電流ベクトル位相をθiとし、制御軸γ軸と磁極位置d軸との位相差をθeとすると、同期電動機にはΦ*I*sin(θe+θi)のトルクが発生し、同期電動機は回転する。ここで位相差θeが微小であると仮定すると
Φ*I*sin(θe+θi)=Φ*Iδ
となり、磁束の大きさΦは同期電動機によって一定であるため、同期電動機のトルクはδ軸電流に比例している。つまり、トルクリップルやトルク変動はδ軸電流により判別が可能である。本発明は上記の事を利用し、V/F制御駆動において、δ軸電流に応じて同期電動機に印加する電圧を調整することにより、電動機の動作を安定させることができる。
図1は本発明の同期電動機の制御装置のブロック線図である。
図1において、速度指令ω_refがFV変換器1に入力され、FV変換器1は電圧指令E_refを出力する。また、速度指令ω_refは積分器4に入力され、位置指令θ_refを出力する。
一方、同期電動機の電機子電流Iu、Iwは電流座標変換器5に入力され位置指令θ_refから90度進んだ軸に座標変換して得られるδ軸電流Iδを出力する。
そこでδ軸電流Iδをローパスフィルタ8に通すことにより、LPF_outが出力される。LPF_outを入力として、電圧補正器6は比例制御を行い、電圧補正量ΔV1を出力する。また、Iδをハイパスフィルタ9に通すことにより、HPF_outが出力される。
HPF_outを入力として、電圧補正器7は比例制御を行い、電圧補正量ΔV1を出力する。
この電圧補正量ΔV1とΔV2とを前記電圧指令Ε_refに加え補正後の電圧指令V_refと位置指令θ_refをインバータ回路2に入力し、点弧が実施される。
2 インバータ回路
3 同期電動機
4 積分器
5 電流座標変換器
6 電圧補正器
7 電圧補正器
8 ローパスフィルタ
9 ハイパスフィルタ
Claims (1)
- インバータ回路からの交流電力により永久磁石形同期電動機を可変速制御する制御装置において、速度指令の周波数に比例した電圧指令を出力するFV変換器と、前記速度指令を積分し位置指令を生成する積分器と、前記積分器から出力された位置指令値より、同期電動機に供給される少なくとも2相分のステータ電流を位置指令値より90度進んだ電流成分に座標変換する電流座標変換器と、前記電流座標変換器から出力された電流を通過させるローパスフィルタと、前記ローパスフィルタから出力された電流に比例した電圧補正量を生成する第1の電圧補正器と、前記電流座標変換器から出力された電流を通過させるハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタから出力された電流に比例した電圧補正量を生成する第2の電圧補正器と、前記2つの電圧補正器から出力された電圧補正量を前記FV変換器によって変換された電圧に加える手段を備えたことを特徴とする同期電動機の制御装置。
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