JP2016187250A - 電動機制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
さらに、磁石温度を検知する方法は、温度センサまたは磁石温度に応じて変動する磁束を検出するセンサを別途設置して磁石温度を検知するものと、モータの運転時の電流や電圧などから磁石温度を推定するものとに大別される。
図1は、この発明を実施するための実施の形態1に係る電動機制御装置を備える電動機システムのハードウエア構成を示す図である。
図1において、電動機システム200は、上位のコントローラ102と、電動機制御装置10と、電動機1と、位置検出器2と、電流検出器3と、インバータ回路4とを備える。
電動機制御装置10は、ハードウエアとして、プロセッサ100と、記憶装置101と、を備える。
図1におけるハードウエアの構成要素間におけるデータ等の入出力については、後述する。
なお、カレントトランスは2個でもよい。この場合、電流検出器3は、三相電流の和がゼロであることを用いて残りの1相の電流値を得る。
また、カレントトランスは1個でもよい。この場合、電流検出器3は、前述と同様に電流位相検出と三相電流が概ね平衡しているとの仮定とから、三相電流を得る。
あるいは、コスト的な観点から、カレントトランスに代えて、バスバー等に直列にシャント抵抗を接続してもよい。
vq*=(Kpq+Kiq/s)(iq*−iq) (2)
乗算除算器24は、加算減算器23で出力された結果を回転速度ωで除算する。
この結果、トルク推定値Testは、入力電力演算部21で算出された入力電力Pac、損失演算部22で算出された損失Ploss、および回転速度ωに基づいて、式(3)のように算出される。
また、時定数設定部35は、回転速度ωに対応して予め定められたローパスフィルタ34の時定数マップを用いて、ローパスフィルタ34の時定数を設定してもよい。
図8は、本実施の形態に係る電動機制御装置における時間とトルク推定値および磁石温度推定値との関係図である。図8の横軸は、ともに時間を表し、図8の縦軸は、それぞれ上段がトルク推定値Test、下段が磁石温度推定値testを表す。図8は、磁石温度が基準温度tinitからΔtだけ上昇した温度tnowの状態において、正のトルク指令値T*をステップ入力した場合におけるトルク推定値Testと磁石温度推定値testとの動作例を示している。
図10は、本実施の形態に係る電動機制御装置における時間とトルク推定値および磁石温度推定値との関係図である。図10の横軸は、ともに時間を表し、図10の縦軸は、それぞれ上段がトルク推定値Test、下段が磁石温度推定値testを表す。図10は、磁石温度が基準温度tinitからΔtだけ上昇した温度tnowの状態において、正のトルク指令値T*をゼロに変更した場合のトルク推定値Testと磁石温度推定値との動作例を示している。
これにより、電動機1の磁石温度の時定数と同じ減衰曲線で磁石温度を推定できるため、過渡状態における磁石温度の推定精度を向上できる。
図12は、この発明を実施するための実施の形態2に係る電動機制御装置を備える電動機システムの制御構成を示す図である。本実施の形態に係る電動機制御装置10は、抑制前のトルク指令値T0*および磁石温度推定値testを入力とし、トルク指令値T*を出力する保護機能部40をさらに備える点で実施の形態1と異なる。保護機能部40は、トルク抑制部41と、異常判定部42とを有する。
異常判定部42は、磁石温度推定値testに基づいて電動機1の異常を検出する。
図14は、本実施の形態に係る電動機制御装置における時間とトルク指令値および磁石温度推定値との関係図である。図14の横軸は、ともに時間を表し、図14の縦軸は、それぞれ上段がトルク指令値T*、下段が磁石温度推定値testを表す。図14は、基準温度tinitの状態から、一定のトルク指令値T*を与え続けた場合のトルク指令値T*と磁石温度推定値testとの動作例を示している。
図15の下段において、異常判定部42は、磁石温度推定値testが予め定められた警告温度twarnを超過すると、電動機1の異常を示す異常信号を、図示していない上位のコントローラ102に出力する。上位のコントローラ102は、異常信号を受けて、直流電源からインバータ回路4への電力供給を遮断する。この結果、電動機1が停止するため、磁石温度推定値testの上昇が抑制される。
Claims (9)
- 電動機のトルク指令値、前記電動機の回転速度、および前記電動機の磁石温度の推定値である磁石温度推定値に対応して電流指令値が予め定められた多次元マップを用いて、前記電流指令値を出力する電流指令生成部と、
インバータ回路から前記電動機に供給される電流の検出値である電流検出値を前記電流指令値に近づける電圧指令値を前記インバータ回路に出力する電流制御部と、
前記電流指令値または前記電流検出値、前記電圧指令値、および前記回転速度に基づいてトルク推定値を出力するトルク推定部と、
前記トルク指令値と前記トルク推定値との差分であるトルク誤差に前記トルク指令値の符号を乗算した値を累積加算することによって、前記磁石温度推定値を出力する磁石温度推定部とを備えた電動機制御装置。 - 前記磁石温度推定部は、前記トルク誤差に前記トルク指令値の符号を乗算した値が累積加算された値を前記磁石温度の前記基準温度に加算することによって前記磁石温度推定値を出力する請求項1に記載の電動機制御装置。
- 前記磁石温度推定部は、前記トルク指令値の大きさが予め定められた値以下の場合には、前記磁石温度推定値として予め定められた温度を出力し、
前記トルク指令値の大きさが前記予め定められた値より大きい場合には、前記トルク誤差に前記トルク指令値の符号を乗算した値を累積加算することによって、前記磁石温度推定値を出力する請求項1または請求項2に記載の電動機制御装置。 - 前記予め定められた温度は、前記トルク指令値が前記予め定められた値以下となる直前の前記磁石温度推定値である請求項3に記載の電動機制御装置。
- 前記予め定められた温度は、前記磁石温度の基準温度である請求項3に記載の電動機制御装置。
- 前記磁石温度推定部は、前記トルク誤差に前記トルク指令値の符号を乗算した値が累積加算された値と、予め定められた時定数とに基づいて、前記磁石温度推定値を出力するローパスフィルタを有し、
前記時定数は、前記磁石温度の時定数に基づいて設定された請求項5に記載の電動機制御装置。 - 前記磁石温度推定部は、前記トルク誤差に前記トルク指令値の符号を乗算した値が累積加算された値と、予め定められた時定数とに基づいて、前記磁石温度推定値を出力するローパスフィルタを有し、
前記時定数は、前記回転速度に対応して前記時定数が予め定められた時定数マップを用いて設定された請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電動機制御装置。 - 前記磁石温度推定値に基づいて前記トルク指令値の大きさを小さくするトルク抑制部とをさらに備えた請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電動機制御装置。
- 前記磁石温度推定値に基づいて前記電動機の異常を判定する異常判定部とをさらに備え、
前記異常判定部は、前記磁石温度推定値が予め定められた警告温度より大きい場合には、前記電動機の異常を出力し、または前記電動機への通電を停止する請求項8に記載の電動機制御装置。
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