JP5051226B2 - 擬似電流形120度通流インバータ - Google Patents
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Description
日本国の刊行物である「ターボチャージャ用220000r/min−2kW PMモータ駆動システム、電気学会論文誌D.Vol.125(2005年)、No.9、pp.854−861」
前記積分後のモータの端子電圧検出信号を微分器からなる位相進み補正手段に入力し、位相進み補正手段による微分することで検出した磁束位相を進み補正してモータの弱め界磁制御、またはモータの端子電圧飽和を抑制するよう構成すると共に、前記インバータの直流電流を検出し、この検出値が大きい場合は、前記位相進み補正手段の位相進み補正量が大きくなるように微分器のゲイン調整手段を備えたことを特徴とする。
図1は、本実施形態を示す制御装置のブロック図であり、擬似電流形120度通流インバータである。なお、インバータの主回路構成は、前記の図15に示す基本回路構成に限定されるものでなく、図16のように低圧バッテリから昇圧回路などを介して得た直流電圧源をもつ構成、図17のように三相交流電源から整流する構成のものなど、適宜変更したものでもよい。
実施形態1では、モータ周波数(端子電圧の周波数)に応じて位相補正量が自動的に決定されるが、図3で示したとおり、端子電圧は実際の誘起電圧との位相差を持ち、高負荷になるにつれて位相差が大きくなって、端子電圧絶対値も大きくなる。つまり、トルク電流が必要な領域で直流電圧源との電位差が小さくなる傾向にある。
実施形態1では微分器を用いていたが、本実施形態では、図5に示すように、120度通流パターンを生成するロジック変換部13の出力になる6ステップパルスに対して、現在の速度推定値を基にして位相補正する位相進み補正回路21を設ける。
実施形態3は、1/6周期のタイミングで速度情報を読み取り、次のゲート信号の立ち上がりを予測・位相調整するため、速度情報を読み取る間のモータの速度変化が大きい場合は予測値と補正量が大きく異なる可能性がある。そこで、本実施形態では速度推定値から、その変動を読み取り、位相調整量に反映するものである。
実施形態3,4では、速度推定値の情報だけから位相調整を行っているが、実施形態2と同様に、端子電圧の絶対値は直流電流にも依存する。
実施形態3,4,5の手法は、速度変化が非常に大きい場合やトルク変動(直流電流量)が大きい場合の誤差を補正するが、誤差補償量を誤ると想定外の動作(例えばPMモータの脱調など)を引き起こす可能性がある。
擬似電流形120度通流インバータの場合、電流を流すインバータの相が転流する時間(転流時間)に、電流に傾きが生じる。電流が傾きを持つ期間については、わずかであるが位相制御により誘起電圧を制御することができる。
本実施形態は、実施形態7のオーバーラップ時間設定時に、モータの回転速度推定値および直流電流検出値をパラメータとしたテーブルを用いて、オーバーラップ時間を調整するものである。
効率向上を考えた場合、内部誘起電圧位相にモータ電流位相を合わせるように擬似電流形120度通流インバータを制御することが望ましいが、図3に示したとおり、内部誘起電圧位相に対して位相誤差を持っている。これは、モータの漏れインダクタンスや漏れ抵抗に起因しており、端子電圧検出値の位相に合わせてそのまま電流位相を制御した場合、結果として誘起電圧に対して位相誤差をもつ電流を流すことになる。
Claims (10)
- モータの端子電圧検出信号を積分することでモータの磁束位相情報に変換し、この磁束位相情報をコンバータによって零クロス検出し、モータの内部誘起電圧位相と同期した120度通流パターンからインバータのゲート信号を生成し、前記磁束位相を基にしたモータ速度の推定でインバータの出力電流の大きさを制御する擬似電流形120度通流インバータの位置センサレス制御装置において、
前記積分後のモータの端子電圧検出信号を微分器からなる位相進み補正手段に入力し、位相進み補正手段による微分することで検出した磁束位相を進み補正してモータの弱め界磁制御、またはモータの端子電圧飽和を抑制するよう構成すると共に、前記インバータの直流電流を検出し、この検出値が大きい場合は、前記位相進み補正手段の位相進み補正量が大きくなるように微分器のゲイン調整手段を備えたことを特徴とする擬似電流形120度通流インバータの位置センサレス制御装置。 - 前記位相進み補正手段は、前記120度通流パターンのゲート信号パルスの立ち上がりタイミングまたは立ち下がりタイミングから遅延カウンタで速度推定値に応じて遅延させたタイミングを求め、この遅延したタイミングを次のゲート信号パルスの立ち上がりタイミングとする位相進み補正回路としたことを特徴とする請求項1に記載の擬似電流形120度通流インバータの位置センサレス制御装置。
- 前記位相進み補正回路は、前記速度推定値の変動を検出して位相進み補正量を誤差補正する手段を備えたことを特徴とする請求項2に記載の擬似電流形120度通流インバータの位置センサレス制御装置。
- 前記速度推定値の変動は、速度推定値の移動平均で検出する手段を備えたことを特徴とする請求項3に記載の擬似電流形120度通流インバータの位置センサレス制御装置。
- 前記位相進み補正回路は、前記速度推定値の変動の検出値とインバータの直流電流の検出値に応じて位相進み補正量を誤差補正する手段を備えたことを特徴とする請求項3に記載の擬似電流形120度通流インバータの位置センサレス制御装置。
- 前記速度推定値の変動の検出値またはインバータの直流電流の検出値が急変したときに、前記位相進み補正回路の位相進み補正をパスする手段を備えたことを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載の擬似電流形120度通流インバータの位置センサレス制御装置。
- 前記120度通流パターンの生成は、インバータのゲート信号のオーバーラップ時間を長くしてインバータの出力電流の転流時間を長くする手段を備えたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の擬似電流形120度通流インバータの位置センサレス制御装置。
- 前記オーバーラップ時間は、モータの回転速度推定値および直流電流検出値を基に調整する手段を備えたことを特徴とする請求項7に記載の擬似電流形120度通流インバータの位置センサレス制御装置。
- 前記位相進み補正手段による位相進み補正の前に、モータの端子電圧検出値に対して遅れ位相をもち、モータの内部誘起電圧位相とインバータの出力電流位相を合わせる手段を備えたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の擬似電流形120度通流インバータの位置センサレス制御装置。
- 前記遅れ位相の補正は、直流電流検出値とモータの速度推定値を用いて補正量を決定する手段を備えたことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の擬似電流形120度通流インバータの位置センサレス制御装置。
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