JP2009284582A - 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 Download PDF

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Abstract

【課題】所望のトルク、磁束を出力するための電流指令演算手段における制御定数を自動調整可能とし、PMSMの高効率運転及びトルク制御を従来よりも簡単に実現する。
【解決手段】所望のトルク、磁束を出力するための電流指令演算手段18が、トルク指令値を入力とする磁束テーブルにより磁束指令値を演算する磁束指令演算器111と、トルク指令値,磁束指令値から電流指令値を演算する電流指令演算器133とを有し、電流指令演算手段18の制御定数を自動調整する手段が、q軸電流調整値をパラメータとして変化させる積分器301と、q軸電流調整値からd軸電流調整値を演算するd軸電流演算器302と、d,q軸電流調整値からトルク調整値を演算するトルク演算器303及び磁束調整値を演算する磁束演算器305と、トルク調整値,磁束調整値から磁束テーブルの出力を調整するための演算完了判定器304及びサンプルホールド回路306を有する。
【選択図】図4

Description

本発明は、永久磁石形同期電動機の制御装置に関し、詳しくは、所望のトルクと磁束とを出力するための電流指令演算手段の制御定数を自動調整する技術に関するものである。
永久磁石形同期電動機(以下、PMSMともいう)は、回転子の構造により、表面磁石構造永久磁石形同期電動機(以下、SPMSMともいう)と埋込磁石構造永久磁石形同期電動機(以下、IPMSMともいう)との2種類に大別される。これらのうち、IPMSMは、回転子の永久磁石により発生する磁石トルクだけでなく、回転子の突極性によって発生するリラクタンストルクを利用できるため、電流を最適に制御することで、SPMSMよりも出力を増加させ、電動機を小型化できる特徴がある。
ところで、PMSMは、電流、磁束及び端子電圧をベクトルとしてとらえ、回転子と同期して回転する回転座標軸であるd,q軸上で電流制御を行うことにより、高性能な制御を実現することができる。ここで、d,q軸は、永久磁石の磁極方向をd軸とし、d軸から90°進んだ方向をq軸として定義する。従来は、d軸電流を零に制御し、q軸電流をトルク指令値に比例して制御する方式が多く用いられていた。しかしながら、近年では、d軸電流を積極的に制御することで、駆動システムを小型化、高効率化する技術が実用化されている。
例えば、非特許文献1には、IPMSMのリラクタンストルクを利用してd軸電流をトルク/電流を最大化する動作点に制御する技術が開示されている。非特許文献1では、これを「最大トルク/電流制御」と呼んでいる。
また、非特許文献1には、d軸電流を流したときのd軸電機子反作用を利用して電機子巻線の鎖交磁束(以下、単に磁束ともいう)を減少させ、電動機の端子電圧を電力変換器の制約による最大出力電圧以下に制御する技術も開示されている。非特許文献1では、これを「弱め磁束制御」と呼んでいる。
非特許文献1に開示された上記技術を利用することで、IPMSMを高効率運転でき、しかも最高速度を高くすることができる。
一方、特許文献1、特許文献2には、非特許文献1に開示された「最大トルク/電流制御」及び「弱め磁束制御」を利用してPMSMを高効率運転すると同時に、トルク制御を実現する方法が記載されている。
図1は、特許文献1、特許文献2に記載された技術を応用したPMSMの速度制御装置のブロック図である。
図1において、まず、主回路について説明すると、50は三相交流電源であり、整流回路60は電源50の三相交流電圧を整流して直流電圧に変換する。この直流電圧はPWMインバータからなる電力変換器70に供給され、永久磁石形同期電動機80を駆動するための所定の三相交流電圧に変換される。
次に、制御装置の構成及び作用を説明する。
電圧検出器12は、電力変換器70の入力電圧Edcを検出する。磁極位置検出器90は電動機80の磁極位置θを検出し、速度検出器91は電動機80の速度ωを検出する。
速度指令値ωと速度検出値ωとの偏差を減算器16により演算し、この偏差を速度調節器17により増幅してトルク指令値τを演算する。
電圧制限値演算器22は、入力電圧Edcにほぼ比例して電圧制限値Valimを演算する。この電圧制限値Valimは、入力電圧Edcから決まる電力変換器70の最大出力電圧以下の値である。
電流指令演算部18は、トルク指令値τ、電圧制限値Valim及び速度検出値ωから、電動機80の端子電圧が電力変換器70の最大出力電圧以下になる条件でトルク/電流が最大になり、かつ、所望のトルクを出力するようなd,q軸電流指令値i ,i を演算する。この電流指令演算部18の詳細については後述する。
電流座標変換器14は、u相電流検出器11u、w相電流検出器11wによってそれぞれ検出した相電流検出値i,iを、磁極位置検出値θに基づいてd,q軸電流検出値i,iに座標変換する。
d軸電流指令値i とd軸電流検出値iとの偏差を減算器19aにより演算し、この偏差をd軸電流調節器20aにより増幅してd軸電圧指令値v を演算する。一方、q軸電流指令値i とq軸電流検出値iとの偏差を減算器19bにより演算し、この偏差をq軸電流調節器20bにより増幅してq軸電圧指令値v を演算する。
これらのd,q軸電圧指令値v ,v は、電圧座標変換器15によって磁極位置検出値θに基づき相電圧指令値v ,v ,v に変換される。
PWM回路13は、相電圧指令値v ,v ,v 及び前記入力電圧Edcから、電力変換器70に与えるゲート信号を生成する。電力変換器70は、このゲート信号に基づいて内部の半導体スイッチング素子を制御することで、永久磁石形同期電動機80の端子電圧を相電圧指令値v ,v ,v に制御する。
次に、図2は電流指令演算部18の内部構成を示すブロック図である。
図2において、磁束指令演算器111は、トルク指令値τから第1の磁束指令値Ψ を演算する。磁束指令値Ψ は、トルク/電流が最大になる条件で演算するが、この演算をオンラインで実施するのは困難である。そこで、トルク/電流が最大になる磁束指令値を規定した磁束テーブルを予め用意しておき、運転時には、この磁束テーブルを利用して第1の磁束指令値Ψ を演算する。
磁束制限値演算器141は、電動機80の端子電圧を電力変換器70の最大出力電圧以下に制限するため、磁束制限値Ψlimを数式1により演算する。
Figure 2009284582
第2の磁束指令値Ψは、出力制限器142により、第1の磁束指令値Ψ の上限値を磁束制限値Ψlimに制限して演算する。
負荷角調節器132は、減算器131により演算したトルク指令値τとトルク演算値τcalcとの偏差を増幅して負荷角指令値δを演算する。この負荷角調節器132は、比例積分増幅器により構成される。前記トルク演算値τcalcは、トルク演算器134によりd,q軸電流指令値i ,i から数式2によって演算する。
Figure 2009284582
電流指令演算器133は、磁束指令値Ψと負荷角指令値δとからd,q軸磁束指令値Ψ ,Ψ を演算し、更に、d,q軸磁束指令値Ψ ,Ψ からd,q軸電流指令値i ,i を演算する。演算式はそれぞれ数式3,数式4に示すとおりである。
Figure 2009284582
Figure 2009284582
特許第3640120号公報(段落[0032]〜[0037]、図1,図2等) 特許第3570467号公報(段落[0017]〜[0027]、図1〜図5等) 武田洋次,松井信行,森本茂雄,本田幸夫,「埋込磁石同期モータの設計と制御」,p.23〜p.24,p.26〜p.27,平成13年10月25日,株式会社オーム社発行
図2に示した磁束指令演算器111では、トルク/電流が最大になる磁束指令値を、前述のように磁束テーブルを利用して演算している。この磁束テーブルは、永久磁石形同期電動機80の電気定数に応じて演算する必要があり、その演算は比較的複雑であることから、電流指令演算部18における制御定数の調整が煩雑化するという問題がある。
そこで本発明の解決課題は、所望のトルク、磁束を出力するための電流指令演算手段における制御定数を自動調整し、永久磁石形同期電動機の高効率運転及びトルク制御を従来よりも簡単に実現可能とした永久磁石形同期電動機の制御装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、特許文献1または特許文献2に記載された電流指令演算手段(前記電流指令演算部18)の制御定数を自動調整する手段を備えたものである。
すなわち、請求項1記載の発明は、永久磁石形同期電動機の回転子の磁極方向をd軸、このd軸から90°進み方向をq軸と定義し、前記電動機の電流、端子電圧及び磁束をd,q軸上におけるベクトルとしてとらえ、
所望のトルク及び磁束を出力するための電流指令値を演算する電流指令演算手段と、前記端子電圧を制御して前記電流を電流指令値に制御する手段と、前記電流指令演算手段の制御定数を自動調整する自動調整手段と、を備え、
前記電流指令演算手段は、
トルク指令値を入力とする磁束テーブルによって磁束指令値を演算する磁束指令演算手段と、前記トルク指令値と前記磁束指令値とから前記電流指令値を演算する手段と、を有し、
前記自動調整手段は、
q軸電流調整値をパラメータとして変化させる手段と、前記q軸電流調整値からd軸電流調整値を演算するd軸電流演算手段と、前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とからトルク調整値を演算するトルク演算手段と、前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とから磁束調整値を演算する磁束演算手段と、前記トルク調整値と前記磁束調整値とから前記磁束テーブルの出力を調整する手段と、
を有するものである。
このように、電流指令演算手段の制御定数としての磁束指令値を自動調整する手段を備えることにより、従来煩雑であった制御定数の調整作業を簡素化することができる。
請求項2に係る発明は、請求項1における電流指令演算手段を別の構成に置き換えると共に、電流指令演算手段の制御定数を自動調整する手段を備えたものである。
すなわち、請求項2における前記電流指令演算手段は、
トルク指令値を入力とする磁束テーブルによって磁束指令値を演算する磁束指令演算手段と、前記トルク指令値を入力とする負荷角テーブルによって第1の負荷角指令値を演算する負荷角指令演算手段と、前記電流指令値からトルクを演算する第1のトルク演算手段と、前記トルク指令値と前記第1のトルク演算手段によるトルク演算値との偏差を増幅して負荷角補正値を演算する負荷角調節手段と、前記第1の負荷角指令値と前記負荷角補正値とを加算して第2の負荷角指令値を演算する加算手段と、前記第2の負荷角指令値と前記磁束指令値とから前記電流指令値を演算する手段と、を有する。
また、自動調整手段は、
q軸電流調整値をパラメータとして変化させる手段と、前記q軸電流調整値からd軸電流調整値を演算するd軸電流演算手段と、前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とからトルク調整値を演算する第2のトルク演算手段と、前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とから磁束調整値を演算する磁束演算手段と、前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とから負荷角調整値を演算する負荷角演算手段と、前記トルク調整値と前記磁束調整値とから前記磁束テーブルの出力を調整する手段と、前記トルク調整値と前記負荷角調整値とから前記負荷角テーブルの出力を調整する手段と、を有するものである。
請求項3に係る発明は、請求項1における電流指令演算手段を別の構成に置き換えると共に、電流指令演算手段の制御定数を自動調整する手段を備えたものである。
すなわち、請求項3における前記電流指令演算手段は、トルク指令値を入力とする磁束テーブルによって磁束指令値を演算する磁束指令演算手段と、前記トルク指令値を入力とするq軸電流テーブルによって第1のq軸電流指令値を演算するq軸電流指令演算手段と、d軸電流指令値と第2のq軸電流指令値とからトルクを演算する第1のトルク演算手段と、前記トルク指令値と前記第1のトルク演算手段によるトルク演算値との偏差を増幅してq軸電流指令補正値を演算するq軸電流指令調節手段と、前記第1のq軸電流指令値と前記q軸電流指令補正値とを加算して前記第2のq軸電流指令値を演算する加算手段と、前記第2のq軸電流指令値と前記磁束指令値とから前記d軸電流指令値を演算する手段と、を有する。
また、自動調整手段は、q軸電流調整値をパラメータとして変化させる手段と、前記q軸電流調整値からd軸電流調整値を演算するd軸電流演算手段と、前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とからトルク調整値を演算する第2のトルク演算手段と、前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とから磁束調整値を演算する磁束演算手段と、前記トルク調整値と前記磁束調整値とから前記磁束テーブルの出力を調整する手段と、前記トルク調整値と前記q軸電流調整値とから前記q軸電流テーブルの出力を調整する手段と、を有するものである。
請求項4に係る発明は、請求項1〜3の何れか1項において、電流指令演算手段における磁束指令値の上限値を制限するものである。
これにより、永久磁石形同期電動機の端子電圧を、この電動機に電力を供給する電力変換器の最大出力電圧以下に制限することができる。
請求項5に係る発明は、請求項1〜4の何れか1項において、自動調整手段を構成するd軸電流演算手段は、d軸電流調節値をトルク/電流が最大となる条件に演算するものである。
これにより、磁束テーブル、負荷角テーブル、または、q軸電流テーブルの出力をトルク/電流が最大となる条件に調整することができる。
請求項6に係る発明は、請求項1〜5の何れか1項において、自動調整手段におけるq軸電流調整値の初期値を、磁束テーブル、負荷角テーブル、または、q軸電流テーブルの入力値に比例した値とするものである。
これにより、制御定数の調整時間を短縮することができる。
本発明によれば、電流指令演算手段の制御定数を自動調整する自動調整手段において、d軸電流調整値及びq軸電流調整値に基づいてトルク調整値、磁束調整値等を演算し、トルク調整値とトルク指令値との大小関係によって演算の収束を判定した時点における磁束調整値、負荷角調整値等を用いることにより、電流指令演算手段の制御定数としての磁束指令値、負荷角指令値等を自動調整することができる。これにより、永久磁石形同期電動機の高効率運転とトルク制御とを従来よりも簡単に実現することができる。
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、請求項1に相当する本発明の第1実施形態は、前述した図1における電流指令演算部18の制御定数を自動調整する手段を備えている。具体的には、図2における磁束指令演算器111の出力を、図3に示すような折れ線近似関数を内容とする磁束テーブルによって演算する場合に、折れ点のトルク指令値τ[1]〜τ[3]に対応した磁束指令値Ψ [1]〜Ψ [3]を自動調整するようにしたものである。
図3の折れ点1点における磁束指令値Ψ [k](k=1,2,3)を自動調整するためのブロック図(自動調整手段のブロック図)を、図4に示す。
図4において、積分器301は、1サンプル周期あたりのq軸電流調整値増加量iqstepを積分してq軸電流調整値iqMを演算する。d軸電流演算器302は、q軸電流調整値iqMから、d軸電流調整値idMをトルク/電流が最大になるように、電動機80のd,q軸インダクタンスL,Lを考慮して数式5により演算する。
Figure 2009284582
トルク演算器303は、d,q軸電流調整値idM,iqMから、トルク調整値τを数式6により演算する。
Figure 2009284582
また、磁束演算器305は、d,q軸電流調整値idM,iqMから、磁束調整値Ψを数式7により演算する。
Figure 2009284582
演算完了判定器304は、トルク調整値τがトルク指令値τ[k]以上になったら、サンプルホールド回路306に対してサンプル指令を出力し、サンプルホールド回路306は、磁束調整値Ψを磁束指令値Ψ [k]に格納する。
上記構成において、演算完了判定器304及びサンプルホールド回路306は、磁束テーブルの出力調整手段を構成している。
次に、図4のブロック図による磁束指令値Ψ [k]の自動調整の原理を、図5を用いて説明する。この図5は、L<LであるIPMSMの場合について示している。
数式5より、トルク/電流を最大とする電流ベクトルは、図5における点線の曲線上の動作点である。一方、数式6より、トルクτを指令値τ[k]に制御するための電流ベクトルは、実線で示す曲線上の動作点である。
従って、トルクτを指令値τ[k]に制御でき、かつ、トルク/電流を最大にできる電流ベクトルは、これら2つの曲線の交点(1)である。
よって、積分器301の出力であるq軸電流調整値iqMを増加させながらd軸電流調整値idMを数式5によって演算することで、電流調整値ベクトルidM,iqMは、トルク/電流最大条件の点線の曲線上を矢印方向に移動する。一方、数式6より、トルクτはq軸電流調整値iqMの増加関数であるため、トルク調整値τがトルク指令値τ[k]以上になったことから、電流調整値ベクトルidM,iqMが図5の交点(1)に到達したことを検出可能である。
磁束指令値Ψ [k]は、この交点(1)の電流ベクトルを求め、数式7により演算した磁束調整値Ψに調整すればよい。
上記のように第1実施形態によれば、トルク指令値τを入力とする磁束テーブルによって磁束指令値Ψ を演算する磁束指令演算器111において、図4に示したように、トルク指令値τ、トルク調整値τ及び磁束調整値Ψを用いて、磁束指令値Ψ を自動的に調整することができる。
次に、本発明の第2実施形態を説明する。この第2実施形態は、前述した第1実施形態における自動調整手段を改良したものであり、請求項1,6に係る発明に相当する。
第2実施形態における自動調整手段のブロック図を図6に示し、自動調整の原理を説明するベクトル図を図7に示す。
図6のブロック図は、図4のブロック図とq軸電流調整値iqMの演算方法、及び演算完了判定器304の演算内容が異なるだけであり、説明はこれらの箇所を中心に行う。
図6において、ゲイン311,積分器301及び減算器312により、q軸電流調整値iqMの初期値をτ[k]/Ψとし、更に、この初期値からq軸電流調整値増加量iqstepの積分値を減算することにより、q軸電流調整値iqMを減少させる。このとき、図7において、電流調整値ベクトルidM,iqMは、トルク/電流最大条件の点線の曲線上を、交点(2)を初期値として矢印の方向に移動する。
図6の演算完了判定器304は、トルク調整値τがトルク指令値τ[k]以下になったら、電流調整値ベクトルidM,iqMが図7における交点(1)に到達したため演算完了と判断してサンプル指令を出力し、サンプルホールド回路306は、磁束調整値Ψを磁束指令値Ψ [k]に格納する。
q軸電流調整値iqMの初期値τ[k]/Ψは、数式6より、d軸電流を零に制御したときにトルクτを指令値τ[k]に制御するq軸電流であることから、交点(2)は交点(1)の近くに存在する。従って、この第2実施形態によれば、第1実施形態よりも短時間で磁束指令値Ψ を自動調整することができる。
次いで、請求項2に相当する本発明の第3実施形態を説明する。この第3実施形態は、図1に示したPMSMの速度制御装置において、電流指令演算部18を図2とは別の構成にすると共に、磁束指令値及び負荷角指令値の自動調整手段を備えたものである。
図8は、第3実施形態における電流指令演算部18のブロック図を示している。図8のブロック図は、図2に示したブロック図における負荷角指令値δの演算方法が異なるだけであり、説明はこの点を中心に行う。
図8において、負荷角指令演算器112は、第1の負荷角指令値としてのフィードフォワード補償値δ を、図9に示す折れ線近似関数を内容とする負荷角テーブルによって演算する。負荷角調節器132は、減算器131により演算したトルク指令値τとトルク演算値τcalcとの偏差を増幅し、負荷角指令値の補正値δPI を演算する。なお、負荷角調節器132は比例積分増幅器により構成されている。
加算器135は、前記フィードフォワード補償値δ と補正値δPI とを加算して、第2の負荷角指令値としての負荷角指令値δを演算する。
図8のブロック図による電流指令値演算によれば、フィードフォワード補償によって負荷角指令値δを高応答化できる特徴がある。
なお、図8におけるトルク演算器134を、以下に述べる図10におけるトルク演算器303と区別するために、前者を請求項における第1のトルク演算手段、後者を第2のトルク演算手段というものとする。
図10は、第3実施形態における磁束指令値及び負荷角指令値の自動調整手段のブロック図を示しており、請求項2,請求項6に係る発明に相当する。図10のブロック図は、図6のブロック図に、図9に示した負荷角指令演算器112の折れ点である負荷角指令値δ [1]〜δ [3]を自動調整する手段を追加したものであり、説明はこれらの箇所を中心に行う。
図10において、磁束・負荷角演算器321は、数式7により磁束調整値Ψを演算すると共に、数式8により負荷角調整値δを演算する。
Figure 2009284582
サンプルホールド回路306,322は、トルク調整値τがトルク指令値τ[k]以下になったことを検出した演算完了判定器304からのサンプル指令により、磁束調整値Ψ、負荷角調整値δを、磁束指令値Ψ [k]、負荷角指令値δ [k]にそれぞれ格納する。
上記構成において、演算完了判定器304及びサンプルホールド回路306は磁束テーブルの出力調整手段を構成し、演算完了判定器304及びサンプルホールド回路322は負荷角テーブルの出力調整手段を構成している。
次に、請求項3に相当する本発明の第4実施形態を説明する。この第4実施形態は、電流指令演算部18を図2,図8とは別の構成にすると共に、磁束指令値及びq軸電流指令値の自動調整手段を備えたものである。
図11は、第4実施形態における電流指令演算部18のブロック図を示している。
図11において、q軸電流指令演算器212は、第1のq軸電流指令値としてのフィードフォワード補償値iq0 を、図12に示す折れ線近似関数を内容とするq軸電流テーブルによって演算する。q軸電流指令調節器232は、減算器231により演算したトルク指令値τとトルク演算値τcalcとの偏差を増幅し、q軸電流指令値の補正値idPI を演算する。なお、q軸電流指令調節器232は比例積分増幅器により構成されている。
加算器235は、前記フィードフォワード補償値iq0 と補正値iqPI とを加算して第2のq軸電流指令値としてのq軸電流指令値i を演算する。また、d軸電流指令演算器232は、磁束指令値Ψとq軸電流指令値i とからd軸電流指令値i を数式9により演算する。
なお、トルク演算値τcalcは、トルク演算器234が前記数式2を用いて電流指令値i ,i から演算する。
Figure 2009284582
図13は、第4実施形態における磁束指令値及びq軸電流指令値の自動調整手段のブロック図を示しており、請求項3,請求項6に係る発明に相当する。図13のブロック図は、図6のブロック図に、図11におけるq軸電流指令演算器212の折れ点であるq軸電流指令値iq0 [1]〜iq0 [3]を自動調整する手段を追加したものである。
すなわち、図13において、サンプルホールド回路332は、トルク調整値τがトルク指令値τ[k]以下になったことを検出した演算完了判定器304からのサンプル指令により、q軸電流調整値iqMをq軸電流指令値iq0 [k]に格納する。
なお、上記の構成において、演算完了判定器304及びサンプルホールド回路306は磁束テーブルの出力調整手段を構成し、演算完了判定器304及びサンプルホールド回路332はq軸電流テーブルの出力調整手段を構成している。
なお、上述した各実施形態では、電動機の磁極位置及び速度を検出器により検出する例を説明したが、本発明は、電動機の電流及び端子電圧から磁極位置及び速度を推定演算する、いわゆるセンサレス制御を行う制御装置にも適用可能である。
特許文献1、特許文献2に開示された技術を応用した速度制御装置のブロック図である。 本発明の実施形態における電流指令演算部のブロック図である。 折れ線近似関数(磁束指令演算器の入出力関係)を示すグラフである。 本発明の第1実施形態における自動調整手段のブロック図である。 本発明の第1実施形態における自動調整手段の原理を説明するためのベクトル図である。 本発明の第2実施形態における自動調整手段のブロック図である。 本発明の第2実施形態における自動調整手段の原理を説明するベクトル図である。 本発明の第3実施形態における電流指令演算部のブロック図である。 図8における負荷角指令演算器の入出力関係を示すグラフである。 本発明の第3実施形態における自動調整手段のブロック図である。 本発明の第4実施形態における電流指令演算部のブロック図である。 図11におけるq軸電流指令演算器の入出力の関係を示すグラフである。 本発明の第4実施形態における自動調整手段のブロック図である。
符号の説明
11u u相電流検出器
11w w相電流検出器
12 電圧検出器
13 PWM回路
14 電流座標変換器
15 電圧座標変換器
16 減算器
17 速度調節器
18 電流指令演算部
19a,19b 減算器
20a d軸電流調節器
20b q軸電流調節器
22 電圧制限値演算器
50 三相交流電源
60 整流回路
70 電力変換器
80 永久磁石形同期電動機
90 磁極位置検出器
91 速度検出器
111 磁束指令演算器
112 負荷角指令演算器
131 減算器
132 負荷角調節器
133 電流指令演算器
134 トルク演算器
135 加算器
141 磁束制限値演算器
142 出力制限値
212 q軸電流指令演算器
231 減算器
232 q軸電流指令調節器
233 d軸電流指令演算器
234 トルク演算器
235 加算器
301 積分器
302 d軸電流演算器
303 トルク演算器
304 演算完了判定器
305 磁束演算器
306,322,332 サンプルホールド回路
311 ゲイン
312 減算器
321 磁束・負荷角演算器

Claims (6)

  1. 永久磁石形同期電動機の回転子の磁極方向をd軸、このd軸から90°進み方向をq軸と定義し、前記電動機の電流、端子電圧及び磁束をd,q軸上におけるベクトルとしてとらえ、
    所望のトルク及び磁束を出力するための電流指令値を演算する電流指令演算手段と、
    前記端子電圧を制御して前記電流を電流指令値に制御する手段と、
    前記電流指令演算手段の制御定数を自動調整する自動調整手段と、
    を備え、
    前記電流指令演算手段は、
    トルク指令値を入力とする磁束テーブルによって磁束指令値を演算する磁束指令演算手段と、
    前記トルク指令値と前記磁束指令値とから前記電流指令値を演算する手段と、
    を有し、
    前記自動調整手段は、
    q軸電流調整値をパラメータとして変化させる手段と、
    前記q軸電流調整値からd軸電流調整値を演算するd軸電流演算手段と、
    前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とからトルク調整値を演算するトルク演算手段と、
    前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とから磁束調整値を演算する磁束演算手段と、
    前記トルク調整値と前記磁束調整値とから前記磁束テーブルの出力を調整する手段と、
    を有することを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
  2. 永久磁石形同期電動機の回転子の磁極方向をd軸、このd軸から90°進み方向をq軸と定義し、前記電動機の電流、端子電圧及び磁束をd,q軸上におけるベクトルとしてとらえ、
    所望のトルク及び磁束を出力するための電流指令値を演算する電流指令演算手段と、
    前記端子電圧を制御して前記電流を電流指令値に制御する手段と、
    前記電流指令演算手段の制御定数を自動調整する自動調整手段と、
    を備え、
    前記電流指令演算手段は、
    トルク指令値を入力とする磁束テーブルによって磁束指令値を演算する磁束指令演算手段と、
    前記トルク指令値を入力とする負荷角テーブルによって第1の負荷角指令値を演算する負荷角指令演算手段と、
    前記電流指令値からトルクを演算する第1のトルク演算手段と、
    前記トルク指令値と前記第1のトルク演算手段によるトルク演算値との偏差を増幅して負荷角補正値を演算する負荷角調節手段と、
    前記第1の負荷角指令値と前記負荷角補正値とを加算して第2の負荷角指令値を演算する加算手段と、
    前記第2の負荷角指令値と前記磁束指令値とから前記電流指令値を演算する手段と、
    を有し、
    前記自動調整手段は、
    q軸電流調整値をパラメータとして変化させる手段と、
    前記q軸電流調整値からd軸電流調整値を演算するd軸電流演算手段と、
    前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とからトルク調整値を演算する第2のトルク演算手段と、
    前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とから磁束調整値を演算する磁束演算手段と、
    前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とから負荷角調整値を演算する負荷角演算手段と、
    前記トルク調整値と前記磁束調整値とから前記磁束テーブルの出力を調整する手段と、
    前記トルク調整値と前記負荷角調整値とから前記負荷角テーブルの出力を調整する手段と、
    を有することを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
  3. 永久磁石形同期電動機の回転子の磁極方向をd軸、このd軸から90°進み方向をq軸と定義し、前記電動機の電流、端子電圧及び磁束をd,q軸上におけるベクトルとしてとらえ、
    所望のトルク及び磁束を出力するための電流指令値を演算する電流指令演算手段と、
    前記端子電圧を制御して前記電流を電流指令値に制御する手段と、
    前記電流指令演算手段の制御定数を自動調整する自動調整手段と、
    を備え、
    前記電流指令演算手段は、
    トルク指令値を入力とする磁束テーブルによって磁束指令値を演算する磁束指令演算手段と、
    前記トルク指令値を入力とするq軸電流テーブルによって第1のq軸電流指令値を演算するq軸電流指令演算手段と、
    d軸電流指令値と第2のq軸電流指令値とからトルクを演算する第1のトルク演算手段と、
    前記トルク指令値と前記第1のトルク演算手段によるトルク演算値との偏差を増幅してq軸電流指令補正値を演算するq軸電流指令調節手段と、
    前記第1のq軸電流指令値と前記q軸電流指令補正値とを加算して前記第2のq軸電流指令値を演算する加算手段と、
    前記第2のq軸電流指令値と前記磁束指令値とから前記d軸電流指令値を演算する手段と、
    を有し、
    前記自動調整手段は、
    q軸電流調整値をパラメータとして変化させる手段と、
    前記q軸電流調整値からd軸電流調整値を演算するd軸電流演算手段と、
    前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とからトルク調整値を演算する第2のトルク演算手段と、
    前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とから磁束調整値を演算する磁束演算手段と、
    前記トルク調整値と前記磁束調整値とから前記磁束テーブルの出力を調整する手段と、
    前記トルク調整値と前記q軸電流調整値とから前記q軸電流テーブルの出力を調整する手段と、
    を有することを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
  4. 請求項1〜3の何れか1項に記載した制御装置において、
    前記磁束指令値の上限値を制限することを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
  5. 請求項1〜4の何れか1項に記載した制御装置において、
    前記d軸電流演算手段は、前記d軸電流調整値をトルク/電流が最大となる条件に演算することを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
  6. 請求項1〜5の何れか1項に記載した制御装置において、
    前記自動調整手段は、前記q軸電流調整値の初期値を前記磁束テーブル、前記負荷角テーブル、または、前記q軸電流テーブルの入力値に比例した値とすることを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101378450B1 (ko) 2012-10-30 2014-03-26 한국전기연구원 비정수배 입력 신호를 이용한 동기기의 부하각 변환 장치 및 방법
KR101435340B1 (ko) * 2013-08-27 2014-08-27 강원대학교산학협력단 영구자석 동기 전동기의 운전 방법
JP2015035923A (ja) * 2013-08-09 2015-02-19 株式会社日立産機システム 同期電動機制御装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0951700A (ja) * 1995-05-31 1997-02-18 Meidensha Corp 回転電機の制御装置
JPH10243679A (ja) * 1997-02-27 1998-09-11 Fuji Electric Co Ltd 同期電動機の制御装置
JPH10243700A (ja) * 1997-02-27 1998-09-11 Fuji Electric Co Ltd 永久磁石同期電動機の制御装置
JPH10243699A (ja) * 1997-02-27 1998-09-11 Fuji Electric Co Ltd 同期電動機の制御装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0951700A (ja) * 1995-05-31 1997-02-18 Meidensha Corp 回転電機の制御装置
JPH10243679A (ja) * 1997-02-27 1998-09-11 Fuji Electric Co Ltd 同期電動機の制御装置
JPH10243700A (ja) * 1997-02-27 1998-09-11 Fuji Electric Co Ltd 永久磁石同期電動機の制御装置
JPH10243699A (ja) * 1997-02-27 1998-09-11 Fuji Electric Co Ltd 同期電動機の制御装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101378450B1 (ko) 2012-10-30 2014-03-26 한국전기연구원 비정수배 입력 신호를 이용한 동기기의 부하각 변환 장치 및 방법
JP2015035923A (ja) * 2013-08-09 2015-02-19 株式会社日立産機システム 同期電動機制御装置
KR101435340B1 (ko) * 2013-08-27 2014-08-27 강원대학교산학협력단 영구자석 동기 전동기의 운전 방법

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