JP2008099444A - 同期モータ制御装置とその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電流検出部へノイズが混入したり、電圧出力分解能が低くても、高精度な位置決めが可能で停止時の振動を抑制できる同期モータ制御装置とその制御方法を提供する。
【解決手段】同期モータに流れる電流を検出する電流検出部(9)と、前記電流を磁束方向のd軸電流と磁束と直行するq軸電流とに分解して電流を制御する電流制御部(14)と、同期モータの回転位置を検出する位置検出部(9)と、同期モータの回転速度を検出する回転速度検出部(12)とを備えた同期モータの制御装置において、前記回転速度とトルク指令に応じて前記d軸電流の大きさを調整するd軸電流調整部(15)を備えた。
【選択図】図1
【解決手段】同期モータに流れる電流を検出する電流検出部(9)と、前記電流を磁束方向のd軸電流と磁束と直行するq軸電流とに分解して電流を制御する電流制御部(14)と、同期モータの回転位置を検出する位置検出部(9)と、同期モータの回転速度を検出する回転速度検出部(12)とを備えた同期モータの制御装置において、前記回転速度とトルク指令に応じて前記d軸電流の大きさを調整するd軸電流調整部(15)を備えた。
【選択図】図1
Description
本発明は、低トルク・低速度および停止時に電流検出精度や電圧出力分解能が低い場合でもノイズ等によるトルク変動を抑えて精密な制御を可能とする同期モータ制御装置とその制御方法に関する。
従来の同期モータ制御装置を図に基づいて説明する。図2は同期モータの磁極位置を基準としたdq座標系を示す。dq座標系上ではトルクTはq軸電流Iqとトルク定数Ktにより式(1)のように表せる。
T=Kt×Iq (1)
図3に従来の制御ブロック図を示す。同期モータの電流を電流検出器1により検出し、A/D変換器を通して読み込む。読み込んだ電流検出値は座標変換器2によりdq座標系における電流、つまりd軸電流Idとq軸電流Iqに変換される。速度制御器3により得られるトルク指令T*から、q軸電流指令Iq* を T*/Kt により求め、前記q軸電流Iqとの差分をとりPI制御器4aによりq軸制御指令を決定する。d軸電流指令は0として、前記d軸電流Idとの差分をとり前記q軸と同様にPI制御器4bによりd軸制御指令を求める。フィードフォーワード補償器5は誘起電圧や同期モータのインピーダンスを補償する電圧をd軸、q軸個別に求め、それぞれのd軸制御指令、q軸制御指令に加算し、dq軸電圧指令を求める。前記dq軸電圧指令を2相3相変換器6により相電圧指令に変換し、PWM制御器7によりインバータ回路8を制御して電圧を同期モータへ出力する。尚、永久磁石内蔵型同期モータの場合は、リラクタンストルクを有効に利用するため、トルク指令とモータ特性に応じてd軸電流指令を決定している。
このような同期モータの制御を用いて精密機器を駆動する際、応答性を確保するため制御ゲインを高くする必要があるが、制御ゲインが高い場合はエンコーダの離散化誤差、電流検出分解能、電圧指令分解能などの影響で停止時に微小な振動が発生する。この振動を抑制するため、従来は位置制御および速度制御のゲインを停止時のみ下げるようにして調整していた。
T=Kt×Iq (1)
図3に従来の制御ブロック図を示す。同期モータの電流を電流検出器1により検出し、A/D変換器を通して読み込む。読み込んだ電流検出値は座標変換器2によりdq座標系における電流、つまりd軸電流Idとq軸電流Iqに変換される。速度制御器3により得られるトルク指令T*から、q軸電流指令Iq* を T*/Kt により求め、前記q軸電流Iqとの差分をとりPI制御器4aによりq軸制御指令を決定する。d軸電流指令は0として、前記d軸電流Idとの差分をとり前記q軸と同様にPI制御器4bによりd軸制御指令を求める。フィードフォーワード補償器5は誘起電圧や同期モータのインピーダンスを補償する電圧をd軸、q軸個別に求め、それぞれのd軸制御指令、q軸制御指令に加算し、dq軸電圧指令を求める。前記dq軸電圧指令を2相3相変換器6により相電圧指令に変換し、PWM制御器7によりインバータ回路8を制御して電圧を同期モータへ出力する。尚、永久磁石内蔵型同期モータの場合は、リラクタンストルクを有効に利用するため、トルク指令とモータ特性に応じてd軸電流指令を決定している。
このような同期モータの制御を用いて精密機器を駆動する際、応答性を確保するため制御ゲインを高くする必要があるが、制御ゲインが高い場合はエンコーダの離散化誤差、電流検出分解能、電圧指令分解能などの影響で停止時に微小な振動が発生する。この振動を抑制するため、従来は位置制御および速度制御のゲインを停止時のみ下げるようにして調整していた。
図4において、モータの相電流を複数の増幅手段をもつ電流増幅器125へ取り込み、増幅された複数の電流ベクトル125a、125b…を電流切替器126により外部セレクト信号Xに基づいて選択して1つの電流ベクトルを選択し、電流指令も前記外部セレクト信号に基づいて変換するようにすることで、必要な電流精度を外部セレクト信号により選択できるようにしている。
また、電流の検出分解能に起因するトルク脈動の低減やトルク制御の精密性を上げるため、増幅率の異なる複数の電流増幅器を備え、必要な電流検出分解能に応じて増幅器を切り替えるものもある(例えば、特許文献1参照)。また、同期モータの方程式を元にトルク指令に従って電流を流す位相と振幅を変化させて等価的に精密なトルク制御を行うものもある(例えば、特許文献2参照)。
また、電流の検出分解能に起因するトルク脈動の低減やトルク制御の精密性を上げるため、増幅率の異なる複数の電流増幅器を備え、必要な電流検出分解能に応じて増幅器を切り替えるものもある(例えば、特許文献1参照)。また、同期モータの方程式を元にトルク指令に従って電流を流す位相と振幅を変化させて等価的に精密なトルク制御を行うものもある(例えば、特許文献2参照)。
図5において、電流演算部はエンコーダにより検出した位相θAとトルク指令により、電流を指令する位相と振幅を変化させて3相の電流指令を作成する際に、振幅と位相を変化させることにより精度が必要な場合は位相を最適値よりずらして振幅を増加させて電流を増やすことにより、電流分解能を上げるのと等価な特性を持たせている。
特開平10−17222号公報(図1)
特開平4−161085号公報(頁2〜4、第1図)
従来のモータ制御装置は、電流検出や電圧出力の分解能が固定であり、制御精度はこれら分解能に依存しているため、高精度な制御のためには高価な高分解能センサや高分解能出力を必要としていた。また、制御ゲインを切り替える方法は、応答を抑えることにより停止時の振動を減らすが、センサ情報などに含まれる誤差やノイズなどの外乱が入ると振動を抑制できないという問題点があった。
特許文献1の複数の増幅器を切り替える方法では、増幅器や切り替え部が必要となるため、コスト高になるという問題があった。
特許文献2の電流指令の位相と振幅を調整する方法では、電流検出分解能を等価的に増やすことができるが、停止時の振動を目的としているものではなく電流検出信号や位相情報に外乱が入ると振動を抑制できない。また電流指令を操作するために演算が複雑になるという問題点があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、電流検出部へノイズが混入したり、電圧出力分解能が低くても、高精度な位置決めが可能で停止時の振動を抑制できる同期モータ制御装置とその制御方法を提供することを目的とする。
特許文献1の複数の増幅器を切り替える方法では、増幅器や切り替え部が必要となるため、コスト高になるという問題があった。
特許文献2の電流指令の位相と振幅を調整する方法では、電流検出分解能を等価的に増やすことができるが、停止時の振動を目的としているものではなく電流検出信号や位相情報に外乱が入ると振動を抑制できない。また電流指令を操作するために演算が複雑になるという問題点があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、電流検出部へノイズが混入したり、電圧出力分解能が低くても、高精度な位置決めが可能で停止時の振動を抑制できる同期モータ制御装置とその制御方法を提供することを目的とする。
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1に記載の発明は、同期モータに流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流を磁束方向のd軸電流と磁束と直行するq軸電流とに分解して電流を制御する電流制御部と、同期モータの回転位置を検出する位置検出部と、同期モータの回転速度を検出する回転速度検出部とを備えた同期モータ制御装置において、前記回転速度とトルク指令に応じて前記d軸電流の大きさを調整するd軸電流調整部を備えたことを特徴とするものである。
請求項1に記載の発明は、同期モータに流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流を磁束方向のd軸電流と磁束と直行するq軸電流とに分解して電流を制御する電流制御部と、同期モータの回転位置を検出する位置検出部と、同期モータの回転速度を検出する回転速度検出部とを備えた同期モータ制御装置において、前記回転速度とトルク指令に応じて前記d軸電流の大きさを調整するd軸電流調整部を備えたことを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の同期モータ制御装置において、前記d軸電流調整部は、前記回転速度が設定した停止レベルよりも高いまたは前記トルク指令が設定したトルク切替レベルよりも大きいときにd軸電流を0とし、前記回転速度が前記停止レベルよりも低く前記トルク指令が前記トルク切替レベルよりも小さいときに前記d軸電流を大きくするように調整することを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、請求項1記載の同期モータ制御装置において、前記d軸電流調整部は、同期モータの位置制御を行う際に位置決め完了時にd軸電流を大きくするように調整することを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3記載の同期モータ制御装置において、前記d軸電流調整部は、前記トルク指令が前記トルク切替レベルよりも小さい間はトルク指令に比例するようにd軸電流を調整することを特徴とするものである。
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至3記載の同期モータ制御装置において、前記トルク切替レベルは、電流検出分解能により決定することを特徴とするものである。
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至3記載の同期モータ制御装置において、前記トルク切替レベルは、電圧出力分解能により決定することを特徴とするものである。
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至3記載の同期モータ制御装置において、前記d軸電流調整部は、前記d軸電流と前記q軸電流の合成電流が定格電流よりも小さい間はトルク指令に比例するようにd軸電流を調整し、前記合成電流が定格電流よりも大きい時に定格電流よりも小さくなるようにd軸電流を調整することを特徴とするものである。
請求項8に記載の発明は、同期モータに流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流を磁束方向のd軸電流と磁束と直行するq軸電流とに分解して電流を制御する電流制御部と、同期モータの回転位置を検出する位置検出部と、同期モータの回転速度を検出する回転速度検出部とを備えた同期モータ制御方法において、前記回転速度とトルク指令より、d軸電流調整値を生成するステップと、前記d軸電流調整値をd軸電流指令に加算するステップと、を備えたことを特徴とするものである。
請求項1に記載の発明によると、回転速度とトルク指令によりd軸電流調整値を生成し、d軸電流指令を増大することができ、発生するトルクは変わらず、検出電流を増加させ、制御指令に対するS/N比を上げることができる。また、d軸電流指令を増大することで、d軸電圧指令およびq軸電圧指令を増大することができ、電圧出力分解能が低くても、微小なトルクを出力できる。
請求項2に記載の発明によると、モータの回転速度が設定した停止レベルよりも低いまたはトルク指令が設定したトルク切替レベルよりも小さいときにd軸電流調整を行うことができ、通常運転時の効率を最大にしながら、モータの回転速度が設定した停止レベルよりも低いまたはトルク指令が設定したトルク切替レベルよりも小さいときに高精度なトルクや速度の制御ができるようになる。
請求項3に記載の発明によると、位置制御時の位置決め動作の際にのみd軸電流調整値を加算することができ、モータが回転するときの効率を最大にしながら、高精度な位置決めと停止時の振動抑制ができる。
請求項4に記載の発明によると、トルク指令がトルク切替レベルよりも小さい間はトルク指令に比例するようにd軸電流を調整することで、容易にd軸電流が調整し、d軸電流指令を増大することができ、発生するトルクは変わらず、検出電流を増加させ、制御指令に対するS/N比を上げることができる。また、d軸電流指令を増大することで、d軸電圧指令およびq軸電圧指令を増大することができ、電圧出力分解能が低くても、微小なトルクを出力できる。
請求項5に記載の発明によると、電流検出分解能により、トルク切替レベルを決定することで、トルク指令が設定したトルク切替レベルよりも小さいときに電流検出可能な電流を流すことができ、制御指令に対するS/N比を上げることができる。
請求項6に記載の発明によると、電圧出力分解能により、トルク切替レベルを決定することで、トルク指令が設定したトルク切替レベルよりも小さいときに一定の電圧を出力することができ、微小なトルクを出力できる。
請求項7に記載の発明によると、合成電流と定格電流を比較しながら、d軸電流を調整することで、合成電流が定格電流を越えることがなく、過電流になることを防ぐことができる。
請求項8に記載の発明によると、回転速度とトルク指令によりd軸電流調整値を生成し、d軸電流指令を増大することができ、発生するトルクは変わらず、検出電流を増加させ、制御指令に対するS/N比を上げることができる。また、d軸電流指令を増大することで、d軸電圧指令およびq軸電圧指令を増大することができ、電圧出力分解能が低くても、微小なトルクを出力できる。
請求項2に記載の発明によると、モータの回転速度が設定した停止レベルよりも低いまたはトルク指令が設定したトルク切替レベルよりも小さいときにd軸電流調整を行うことができ、通常運転時の効率を最大にしながら、モータの回転速度が設定した停止レベルよりも低いまたはトルク指令が設定したトルク切替レベルよりも小さいときに高精度なトルクや速度の制御ができるようになる。
請求項3に記載の発明によると、位置制御時の位置決め動作の際にのみd軸電流調整値を加算することができ、モータが回転するときの効率を最大にしながら、高精度な位置決めと停止時の振動抑制ができる。
請求項4に記載の発明によると、トルク指令がトルク切替レベルよりも小さい間はトルク指令に比例するようにd軸電流を調整することで、容易にd軸電流が調整し、d軸電流指令を増大することができ、発生するトルクは変わらず、検出電流を増加させ、制御指令に対するS/N比を上げることができる。また、d軸電流指令を増大することで、d軸電圧指令およびq軸電圧指令を増大することができ、電圧出力分解能が低くても、微小なトルクを出力できる。
請求項5に記載の発明によると、電流検出分解能により、トルク切替レベルを決定することで、トルク指令が設定したトルク切替レベルよりも小さいときに電流検出可能な電流を流すことができ、制御指令に対するS/N比を上げることができる。
請求項6に記載の発明によると、電圧出力分解能により、トルク切替レベルを決定することで、トルク指令が設定したトルク切替レベルよりも小さいときに一定の電圧を出力することができ、微小なトルクを出力できる。
請求項7に記載の発明によると、合成電流と定格電流を比較しながら、d軸電流を調整することで、合成電流が定格電流を越えることがなく、過電流になることを防ぐことができる。
請求項8に記載の発明によると、回転速度とトルク指令によりd軸電流調整値を生成し、d軸電流指令を増大することができ、発生するトルクは変わらず、検出電流を増加させ、制御指令に対するS/N比を上げることができる。また、d軸電流指令を増大することで、d軸電圧指令およびq軸電圧指令を増大することができ、電圧出力分解能が低くても、微小なトルクを出力できる。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図1は、本発明の同期モータ制御装置の制御ブロック図である。図1は位置制御を行う場合の実施例を示している。図において、位置制御部11はエンコーダ10から取り込んだ位置と位置指令とを比較して速度指令を求める。速度制御部3は前記位置から微分部12を通して回転速度を生成する回転速度検出部16で得られた回転速度と前記速度指令とを入力し、トルク指令T*を演算する。電流指令演算部13はトルク指令からq軸電流指令Iq*とd軸電流指令Id*を演算する。ここで、前記電流指令演算部13では、前記q軸電流指令Iq*およびd軸電流指令Id*を次のようにして求める。トルクと電流の関係は、磁束をφ、極対数をpn、dq軸に変換したインダクタンスをLd、Lqとすると、式(2)のようになる。
表面磁石型同期モータ(SPMM)の場合は、Ld=Lqであるので式(2)は式(3)になる。
つまり電流指令は次のようにして求めればよい。
Iq* = T*/(pn・φ) (4)
Id* = 0
電流制御部14は、同期モータの電流を電流検出部1により検出し、A/D変換部を通して読み込み、座標変換部2によりdq座標系における電流、つまりd軸電流Idとq軸電流Iqに変換される。このとき座標変換するための磁極位置は、エンコーダ10から取り込んだ位置を位置検出部9でモータの磁極位置に変換したものを使用する。
前記d軸電流指令Id*および前記q軸電流指令Iq*は、それぞれ前記d軸電流Idと前記q軸電流Iqと差分をとりそれぞれPI制御部4a、4bに入力し、d軸制御指令、q軸制御指令を決定する。フィードフォーワード補償部5は式(5)に示すモータの方程式に従い、誘起電圧や同期モータのインピーダンスを補償する電圧をd軸、q軸個別に求め、それぞれのd軸制御指令、q軸制御指令に加算し、dq軸電圧指令Vd,Vqを求める。
Id* = 0
電流制御部14は、同期モータの電流を電流検出部1により検出し、A/D変換部を通して読み込み、座標変換部2によりdq座標系における電流、つまりd軸電流Idとq軸電流Iqに変換される。このとき座標変換するための磁極位置は、エンコーダ10から取り込んだ位置を位置検出部9でモータの磁極位置に変換したものを使用する。
前記d軸電流指令Id*および前記q軸電流指令Iq*は、それぞれ前記d軸電流Idと前記q軸電流Iqと差分をとりそれぞれPI制御部4a、4bに入力し、d軸制御指令、q軸制御指令を決定する。フィードフォーワード補償部5は式(5)に示すモータの方程式に従い、誘起電圧や同期モータのインピーダンスを補償する電圧をd軸、q軸個別に求め、それぞれのd軸制御指令、q軸制御指令に加算し、dq軸電圧指令Vd,Vqを求める。
ここで、vd,vqはそれぞれd軸電圧、q軸電圧、Rは巻線抵抗、ωは電気角周波数、pは微分演算子である。電気角周波数は回転速度にモータの極数を乗じて求められる。求められた前記dq軸電圧指令は2相3相変換部6により相電圧指令に変換され、PWM制御部7によりインバータ回路8を駆動して電圧を同期モータへ出力する。
d軸電流調整部15は、トルク指令、回転速度によりd軸電流調整値を演算する。前記d軸調整値を前記d軸制御指令に加算し、制御を行う。
本発明が従来技術と異なる部分は、回転速度とトルク指令に応じて前記d軸電流の大きさを調整するd軸電流調整部を備えた部分である。d軸電流指令を調整することにより、電流および電圧出力は次のようになる。つまり、d軸電流指令が大きくなると、式(5)より、d軸電圧指令とq軸電圧指令が大きくなる。d軸電圧指令、q軸電圧指令が大きくなると式(6)より、モータに印加されるU相電圧指令およびV相電圧指令が大きくなる。
その結果、モータに流れる電流が大きくなり、U相検出電流、V相検出電流も大きくなる。このとき、モータに発生するトルクは、表面磁石型同期モータ(SPMM)の場合は、式(3)より、d軸電流調整なしの場合と同じである。つまり、モータに発生するトルクは変化せず、モータに流れる電流を大きくすることができる。
ここで電流を大きくした場合の効果について説明する。3相モータを制御する場合、モータ内部で3相が短絡されているため、3相のうち2相を検出するのが一般的となっている。U相電流iuとV相電流iuを検出する場合、前記座標変換部は以下のようになる。
式(7)では大きさは保存されるため、電流検出に誤差があればそれがそのままId、Iqの誤差となる。電流検出値が1%の誤差を持つとすると、Id、Iqにも1%の誤差が含まれることになる。停止時に電流制御を行うと電流検出誤差によるトルクが発生してモータが回転する。モータが回転することにより位置制御部11および速度制御部3によりトルク指令を発生させる。これは電流検出ばかりでなく、電圧出力分解能が低い場合も同様である。このような状況で、d軸電流を調整することにより発生トルクは変化せず、モータに流れる電流が大きくなる。
d軸電流調整値を与え、検出電流値が2%に保つようにした場合、トルク電流指令が1%である場合に比べ、誤差は半分の0.5%となる。つまり、電流検出誤差の影響が半分になる。また、ゲインは等価的に半分になり外乱に対する応答性が下がるため振動を抑制することができる。
図6は前記d軸電流調整部の実施例2を示すブロック図である。図において、回転速度とトルク指令を入力し、それぞれ停止レベルおよびトルク切替レベル設定値と比較する。
前記停止レベルから前記回転速度の絶対値を減じた停止判定値が負の場合は0、前記停止判定値が正になると前記停止判定値に比例して大きくなるような係数KSを求める。また、前記トルク切替レベルから前記トルク指令の絶対値を減じたトルク判定値が負の場合は0、前記トルク判定値が正の場合は前記トルク判定値に比例して大きくなるような係数KTを求める。前記係数KSと前記KTを乗じることによりd軸電流調整値に対する係数を求め、設定したd軸電流設定値に乗じることによりd軸電流調整値を求める。これにより、速度が低くトルク指令が低い間のみd軸電流調整値を加算することにより、トルク指令が大きい場合や回転速度が大きいときには高効率で運転し、低速度・低トルクの領域では実施例1で説明したように外乱に対する応答を下げ振動を抑制することができる。
前記停止レベルから前記回転速度の絶対値を減じた停止判定値が負の場合は0、前記停止判定値が正になると前記停止判定値に比例して大きくなるような係数KSを求める。また、前記トルク切替レベルから前記トルク指令の絶対値を減じたトルク判定値が負の場合は0、前記トルク判定値が正の場合は前記トルク判定値に比例して大きくなるような係数KTを求める。前記係数KSと前記KTを乗じることによりd軸電流調整値に対する係数を求め、設定したd軸電流設定値に乗じることによりd軸電流調整値を求める。これにより、速度が低くトルク指令が低い間のみd軸電流調整値を加算することにより、トルク指令が大きい場合や回転速度が大きいときには高効率で運転し、低速度・低トルクの領域では実施例1で説明したように外乱に対する応答を下げ振動を抑制することができる。
図7は前記d軸電流調整部の実施例3を示す図である。図において、位置指令と回転位置とを入力し、位置指令の前回値との差分が0となったときに動作する位置指令停止判定スイッチ71と前記位置指令と前記回転位置との差分値を計算する減算部と前記差分値が設定した位置決めレベルよりも小さくなったときに動作する位置決め判定スイッチ72とから構成され、d軸電流設定値を前記位置指令停止判定スイッチ71と前記位置決め判定スイッチ72とが閉じたときにd軸電流調整値を出力するようになっている。
これにより、位置制御を行う際に位置決め時のみ高精度なトルク制御を可能とし、位置が変化している間は高効率な運転が可能となる。
尚、位置決め時のオーバーシュートなどがある場合には、一定時間経過後にスイッチを動作させるようなディレイ回路を設けることで、位置決めが安定した後にd軸電流調整値を出力するようにして、安定化を図ることもできる。
これにより、位置制御を行う際に位置決め時のみ高精度なトルク制御を可能とし、位置が変化している間は高効率な運転が可能となる。
尚、位置決め時のオーバーシュートなどがある場合には、一定時間経過後にスイッチを動作させるようなディレイ回路を設けることで、位置決めが安定した後にd軸電流調整値を出力するようにして、安定化を図ることもできる。
図8は前記d軸電流調整部の実施例4を示すブロック図である。図において、回転速度とトルク指令を入力し、それぞれ停止レベルおよびトルク切替レベル設定値と比較する。
前記停止レベルから前記回転速度の絶対値を減じた停止判定値が負の場合は0、前記停止判定値が正の場合は1となるような係数KSを求める。つまり、KSはd軸電流調整使用判別に用いる。また、前記トルク切替レベルから前記トルク指令の絶対値を減じたトルク判定値が負の場合は0、前記トルク判定値が正の場合は前記トルク判定値に比例して大きくなるような係数KTを求める。前記係数KSと前記KTを乗じることによりd軸電流調整値に対する係数を求め、設定したd軸電流設定値に乗じることによりd軸電流調整値を求める。これにより、速度が低くトルク指令が低い間のみd軸電流調整値を加算することにより、トルク指令が大きい場合や回転速度が大きいときには高効率で運転し、低速度・低トルクの領域では実施例1で説明したように外乱に対する応答を下げ振動を抑制することができる。
前記停止レベルから前記回転速度の絶対値を減じた停止判定値が負の場合は0、前記停止判定値が正の場合は1となるような係数KSを求める。つまり、KSはd軸電流調整使用判別に用いる。また、前記トルク切替レベルから前記トルク指令の絶対値を減じたトルク判定値が負の場合は0、前記トルク判定値が正の場合は前記トルク判定値に比例して大きくなるような係数KTを求める。前記係数KSと前記KTを乗じることによりd軸電流調整値に対する係数を求め、設定したd軸電流設定値に乗じることによりd軸電流調整値を求める。これにより、速度が低くトルク指令が低い間のみd軸電流調整値を加算することにより、トルク指令が大きい場合や回転速度が大きいときには高効率で運転し、低速度・低トルクの領域では実施例1で説明したように外乱に対する応答を下げ振動を抑制することができる。
図6および図8のトルク切替レベルを、トルク指令が設定したトルク切替レベルよりも小さいときに電流検出可能な電流を流す場合、電流検出分解能より、電流検出器が検出できる最小電流値を求める。トルク切替レベルは検出最小電流値より大きな値とする。また、d軸電流調整値は検出最小電流値より大きな電流を流すように設定する。このとき、ノイズなど外乱が入った場合を考慮しトルク切替レベルは検出最小電流より十分高く設定するとよい。
図6および図8のトルク切替レベルを、トルク指令が設定したトルク切替レベルよりも小さいときに一定の電圧を出力することができるようにする場合、電圧出力分解能より、電圧出力器が出力できる最小の電圧で発生可能なトルクを求める。トルク切替えレベルは、最小の電圧で発生可能なトルクより大きな値とする。また、d軸電流調整値は電圧出力器が出力できる最小電圧より大きな電圧指令が生成されるような値とする。
図9は前記d軸電流調整部の実施例7を示すブロック図である。図において、トルク指令を入力し、トルク切替レベル設定値と比較する。
前記停止レベルから前記回転速度の絶対値を減じた停止判定値が負の場合は0、前記停止判定値が正になると前記停止判定値に比例して大きくなるような係数KSを求める。また、前記トルク切替レベルから前記トルク指令の絶対値を減じたトルク判定値が負の場合は0、前記トルク判定値が正の場合は前記トルク判定値に比例して大きくなるような係数KTを求める。ここで、d軸電流とq軸電流から合成電流を求め、定格電流と比較する。比較した結果、前記合成電流が定格電流より小さい場合、前記係数KSと前記KTを乗じることによりd軸電流調整値に対する係数を求め、設定したd軸電流設定値に乗じることによりd軸電流調整値を求める。前記合成電流が定格電流より大きい場合、d軸電流処理部91で、合成電流が定格電流より小さくなるように、d軸電流を小さくする処理を行う。これにより、前記合成電流が定格電流より大きくなることがなく、過電流などを防ぐことができる。また、速度が低くトルク指令が低い間のみd軸電流調整値を加算することにより、トルク指令が大きい場合や回転速度が大きいときには高効率で運転し、低速度・低トルクの領域では実施例1で説明したように外乱に対する応答を下げ振動を抑制することができる。
前記停止レベルから前記回転速度の絶対値を減じた停止判定値が負の場合は0、前記停止判定値が正になると前記停止判定値に比例して大きくなるような係数KSを求める。また、前記トルク切替レベルから前記トルク指令の絶対値を減じたトルク判定値が負の場合は0、前記トルク判定値が正の場合は前記トルク判定値に比例して大きくなるような係数KTを求める。ここで、d軸電流とq軸電流から合成電流を求め、定格電流と比較する。比較した結果、前記合成電流が定格電流より小さい場合、前記係数KSと前記KTを乗じることによりd軸電流調整値に対する係数を求め、設定したd軸電流設定値に乗じることによりd軸電流調整値を求める。前記合成電流が定格電流より大きい場合、d軸電流処理部91で、合成電流が定格電流より小さくなるように、d軸電流を小さくする処理を行う。これにより、前記合成電流が定格電流より大きくなることがなく、過電流などを防ぐことができる。また、速度が低くトルク指令が低い間のみd軸電流調整値を加算することにより、トルク指令が大きい場合や回転速度が大きいときには高効率で運転し、低速度・低トルクの領域では実施例1で説明したように外乱に対する応答を下げ振動を抑制することができる。
以上のように、電流検出精度や電圧出力精度が悪い場合であっても、停止時や低速・低トルク時に電流制御を高精度化することが可能となるため、高精度が必要な用途だけでなく、一般的な用途でも低コストの電流検出手段や電圧出力手段を使うことができ、制御装置のコストを下げることも可能となる。
1 電流検出部
2 座標変換部
3 速度制御部
4a PI制御部(q軸)
4b PI制御部(d軸)
5 フィードフォーワード補償部
6 2相3相変換部
7 PWM制御部
8 インバータ回路
9 位置検出部
10 エンコーダ
11 位置制御部
12 微分部
13 電流指令演算部
14 電流制御部
15 d軸電流調整部
16 回転速度検出部
71 位置指令停止判定スイッチ
72 位置決め判定スイッチ
125 電流増幅器
125a、125b 電流ベクトル
126 電流切替器
2 座標変換部
3 速度制御部
4a PI制御部(q軸)
4b PI制御部(d軸)
5 フィードフォーワード補償部
6 2相3相変換部
7 PWM制御部
8 インバータ回路
9 位置検出部
10 エンコーダ
11 位置制御部
12 微分部
13 電流指令演算部
14 電流制御部
15 d軸電流調整部
16 回転速度検出部
71 位置指令停止判定スイッチ
72 位置決め判定スイッチ
125 電流増幅器
125a、125b 電流ベクトル
126 電流切替器
Claims (8)
- 同期モータに流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流を磁束方向のd軸電流と磁束と直行するq軸電流とに分解して電流を制御する電流制御部と、同期モータの回転位置を検出する位置検出部と、同期モータの回転速度を検出する回転速度検出部とを備えた同期モータ制御装置において、
前記回転速度とトルク指令に応じて前記d軸電流の大きさを調整するd軸電流調整部を備えたことを特徴とする同期モータ制御装置。 - 前記d軸電流調整部は、前記回転速度が設定した停止レベルよりも高いまたは前記トルク指令が設定したトルク切替レベルよりも大きいときにd軸電流を0とし、前記回転速度が前記停止レベルよりも低く前記トルク指令が前記トルク切替レベルよりも小さいときに前記d軸電流を大きくするように調整することを特徴とする請求項1記載の同期モータ制御装置。
- 前記d軸電流調整部は、同期モータの位置制御を行う際に位置決め完了時にd軸電流を大きくするように調整することを特徴とする請求項1記載の同期モータ制御装置。
- 前記d軸電流調整部は、前記トルク指令が前記トルク切替レベルよりも小さい間はトルク指令に比例するようにd軸電流を調整することを特徴とする請求項1から請求項3に記載の同期モータ制御装置。
- 前記トルク切替レベルは、電流検出分解能により決定することを特徴とする請求項1から請求項3に記載の同期モータ制御装置。
- 前記トルク切替レベルは、電圧出力分解能により決定することを特徴とする請求項1から請求項3に記載の同期モータ制御装置。
- 前記d軸電流調整部は、前記d軸電流と前記q軸電流の合成電流が定格電流よりも小さい間はトルク指令に比例するようにd軸電流を調整し、前記合成電流が定格電流よりも大きい時に定格電流よりも小さくなるようにd軸電流を調整することを特徴とする請求項1から請求項3に記載の同期モータの制御装置。
- 同期モータに流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流を磁束方向のd軸電流と磁束と直行するq軸電流とに分解して電流を制御する電流制御部と、同期モータの回転位置を検出する位置検出部と、同期モータの回転速度を検出する回転速度検出部とを備えた同期モータ制御方法において、
前記回転速度とトルク指令より、d軸電流調整値を生成するステップと、
前記d軸電流調整値をd軸電流指令に加算するステップと、
を備えたことを特徴とする同期モータ制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006278584A JP2008099444A (ja) | 2006-10-12 | 2006-10-12 | 同期モータ制御装置とその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006278584A JP2008099444A (ja) | 2006-10-12 | 2006-10-12 | 同期モータ制御装置とその制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008099444A true JP2008099444A (ja) | 2008-04-24 |
Family
ID=39381694
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006278584A Pending JP2008099444A (ja) | 2006-10-12 | 2006-10-12 | 同期モータ制御装置とその制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008099444A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN105871162A (zh) * | 2016-04-13 | 2016-08-17 | 上海信耀电子有限公司 | 永磁同步电机伺服***以及定位和偏差消除方法 |
CN108933551A (zh) * | 2017-05-22 | 2018-12-04 | 瑞萨电子株式会社 | 用于油泵电机的驱动设备和用于油泵电机的驱动控制方法 |
JP2021533721A (ja) * | 2018-09-25 | 2021-12-02 | オムロン株式会社 | 交流電動機の制御装置および制御方法 |
WO2022168340A1 (ja) * | 2021-02-05 | 2022-08-11 | オムロン株式会社 | モータ制御装置 |
-
2006
- 2006-10-12 JP JP2006278584A patent/JP2008099444A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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