JP5659639B2 - モータ駆動装置 - Google Patents
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Description
この特許文献1に開示された従来技術では、インバータの直流電流(直流母線電流)を検出し、この直流電流検出値のフィルタ出力から生成した周波数補正量をインバータの出力周波数指令値にフィードバックすることで、PMモータの安定した制御を可能にしている。
一方、制御装置において、51はインバータ32の出力電圧の周波数指令値f*を生成する周波数指令器、52は周波数指令値f*を電圧振幅指令値V*に変換するf/V変換器、53は直流母線30の電流を検出する電流検出器、54は検出した直流電流idc0の平均値idcを求めるローパスフィルタ(LPF)、55は前記電圧振幅指令値V*と直流電流平均値idcとから出力電流の有効電流iδを求める有効電流演算器、56は有効電流iδの振動成分Δiδを求めるハイパスフィルタ、57は振動成分Δiδに所定のゲインを乗算して周波数補正量Δf*を出力する比例演算器、58は周波数指令値f*と周波数補正量Δf*との偏差を求める減算器、59は上記偏差を積分して位相角指令値θ*を求める積分器、60は電圧振幅指令値V*及び位相角指令値θ*に基づいてインバータ32の半導体スイッチング素子に対する駆動パルスを生成するパルス幅変調器である。
また、特許文献2に係る従来技術では、モータの負荷に応じた最適電流制御によりモータの発熱や騒音、損失の低減を図っているが、トルク電流を推定演算するために、インバータの出力電圧や負荷角の余弦、正弦等の複雑な演算が不可欠であり、CPUの演算負荷が大きい等の問題がある。
前記インバータの直流母線に流れる電流の平均値を検出する電流平均値検出手段と、
前記電流平均値検出手段により検出した電流の平均値から、d−q座標系における電流のq軸成分であるトルク電流を検出するトルク電流検出手段と、
前記トルク電流検出手段により検出したトルク電流をトルク電流指令値に一致させるような出力電圧調整量を演算し、この出力電圧調整量により前記インバータの出力電圧の振幅指令値を補正する手段と、
d−q座標系における電流のd軸成分である磁化電流をゼロに制御したときの前記トルク電流指令値を、前記振幅指令値及び前記インバータの周波数指令値に基づいて求める手段と、
を備えたものである。
また、制御回路の構成やトルク電流の演算も比較的簡単であり、製造コストや演算負荷の低減に寄与することができる。
図1において、インバータの出力電圧の周波数指令値f*は、f/V変換器11により出力電圧の振幅指令値V*に変換される。
また、12はトルク電流指令演算手段であり、このトルク電流指令演算手段12では、PMモータの任意の回転速度において、モータの損失が最小になる、あるいはそれに近い状態になるようなトルク電流指令値Iq *を演算する。以下に、このトルク電流指令値Iq *の演算方法について説明する。
数式1に、d−q座標系におけるSPMモータの電圧方程式を示す。
周知のように、銅損は、モータに流れる電流Ioが小さいほど少なくなる。ここで、モータに流れる電流Ioは、q軸成分(トルク電流)Iq及びd軸成分(磁化電流)Idを用いて数式2により表される。
SPMモータの場合、回転速度は出力周波数指令値f*によって決まり、インバータの出力電圧の大きさは電圧振幅指令値Vo *と等しいとするならば、出力周波数指令値f*及び電圧振幅指令値Vo *のもとで、Id=0(Id *=0)に設定してモータが制御されているときのトルク電流指令値Iq *は、図2のグラフをテーブル化し、または関数等により近似することで求めることができる。
すなわち、図1におけるトルク電流指令演算手段12は、図2のグラフをテーブル化し、または関数等により近似することで実現可能であり、出力周波数指令値f*及び電圧振幅指令値Vo *に基づいてトルク電流指令値Iq *を演算することができる。
このときのインバータに入力される直流電力Pinvは、数式6によって表される。
この電圧振幅指令値Vo *は、図3に示した位相角指令値θ*と共にパルス幅変調器60に与えられ、インバータ32の半導体スイッチング素子に対する駆動パルスが生成される。
12:トルク電流指令演算手段
13:誘起電圧演算器
14:加算器
15:電圧降下演算器
16:ローパスフィルタ
17:トルク電流検出手段
18,20:減算器
19:PI調節手段
30:直流母線
31:直流平滑コンデンサ
32:インバータ
40:永久磁石同期電動機
51:周波数指令器
52:f/V変換器
53:電流検出器
54:ローパスフィルタ
55:有効電流演算器
56:ハイパスフィルタ
57:比例演算器
58:減算器
59:積分器
60:パルス幅変調器
Claims (2)
- 直流電力を交流電力に変換するインバータにより、回転子位置を検出する手段を持たない永久磁石同期電動機を駆動するモータ駆動装置であって、前記インバータの出力電圧の大きさとその周波数との比をほぼ一定に制御するモータ駆動装置において、
前記インバータの直流母線に流れる電流の平均値を検出する電流平均値検出手段と、
前記電流平均値検出手段により検出した電流の平均値から、d−q座標系における電流のq軸成分であるトルク電流を検出するトルク電流検出手段と、
前記トルク電流検出手段により検出したトルク電流をトルク電流指令値に一致させるような出力電圧調整量を演算し、この出力電圧調整量により前記インバータの出力電圧の振幅指令値を補正する手段と、
d−q座標系における電流のd軸成分である磁化電流をゼロに制御したときの前記トルク電流指令値を、前記振幅指令値及び前記インバータの周波数指令値に基づいて求める手段と、
を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。 - 請求項1に記載したモータ駆動装置において、
前記トルク電流検出手段は、
前記電流平均値検出手段により検出した電流の平均値と、前記直流母線の電圧検出値と、前記インバータの出力電圧のq軸成分と、を用いて前記トルク電流を検出することを特徴とするモータ駆動装置。
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