JP6588410B2 - 電動機の駆動装置 - Google Patents
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Description
変調周期において、零電圧ベクトル以外の少なくとも2種類の電圧ベクトルが割り付けられた少なくとも2つのスイッチング区間が含まれるようにPWM信号を生成するPWM制御部と、
前記変調周期を構成する複数のスイッチング区間のそれぞれにおいて、前記電圧型インバータから出力される高調波電流成分の変化量を検出する電流検出部と、
前記変調周期における前記複数の電圧ベクトルの平均値を用いて、各スイッチング区間の電圧ベクトルの高調波電圧成分を算出する電圧算出部と、
前記検出された高調波電流成分の変化量及び前記算出された高調波電圧成分を、固定子座標系における前記電動機の電流電圧方程式に入力し、前記電動機の電機子の微分インダクタンスを算出する微分インダクタンス算出部と、
前記算出された微分インダクタンスを積分することで前記電動機の電機子の平均インダクタンスを算出する平均インダクタンス算出部と、
前記算出された平均インダクタンスを回転子座標系における前記電動機の電流電圧方程式に入力し、永久磁石界磁による磁束を算出する鎖交磁束算出部とを備える。
変調周期において、零電圧ベクトル以外の少なくとも2種類の電圧ベクトルが割り付けられた少なくとも2つのスイッチング区間が含まれるようにPWM信号を生成するPWM制御部と、
前記変調周期を構成する複数のスイッチング区間のそれぞれにおいて、前記電圧型インバータから出力される高調波電流成分の変化量を検出する電流検出部と、
前記変調周期における電圧ベクトルの平均値を用いて、各スイッチング区間の電圧ベクトルの高調波電圧成分を算出する電圧算出部と、
前記検出された高調波電流成分の変化量及び前記算出された高調波電圧成分を、固定子座標系における前記電動機の電流電圧方程式に入力し、前記電動機の電機子の微分インダクタンスを算出する微分インダクタンス算出部と、
前記算出された微分インダクタンスを積分することで前記電動機の電機子の平均インダクタンスを算出する平均インダクタンス算出部と、
前記算出された平均インダクタンスを回転子座標系における前記電動機の電流電圧方程式に入力し、前記電動機の電機子抵抗を算出する抵抗算出部とを備える。
以下、本発明の実施の形態に係る電動機の駆動装置の基本原理について説明する。例えば、永久磁石同期型の電動機の固定子座標系における電流電圧方程式は式(1)により表すことができる。固定子座標系は、直交するα軸とβ軸との2軸を備える座標系である。
iα,iβ:電機子電流のα,β軸成分
R:電機子抵抗
L0,L1:電機子の反作用インダクタンス
φ_mag:永久磁石界磁による磁束(リラクタンスモータの場合は0)
θ:回転子位置
式(1)においてL0,L1は式(2)で表される。
Lq:電機子のインダクタンスのq軸成分
電圧型インバータをPWM制御した場合に生じる高調波電流成分(電流リプル)は式(1)に従う。そのため、電圧型インバータの出力電流及び出力電圧を観測し、観測した出力電流及び出力電圧に基づいて式(1)の右辺第二項のインダクタンス行列Lを算出すれば、式(1)の反作用インダクタンスL0,L1が得られ、式(2)から回転子座標系の電機子のd,q軸のインダクタンスLd,Lqが得られる。
Lq’:微分インダクタンスのq軸成分
Φd:電機子巻線の鎖交磁束のd軸成分
Φq:電機子巻線の鎖交磁束のq軸成分
ここで、微分インダクタンスLd’,Lq’は後述の平均インダクタンスLd_ave,Lq_aveと区別するため、Ld’,Lq’で表されている。
Lq_ave:平均インダクタンスのq軸成分
式(14)と式(15)より、平均インダクタンスLd_ave,Lq_aveと微分インダクタンスLd’,Lq’との間には式(16)に表す関係があり、式(13)で得られた微分インダクタンスLd’,Lq’を式(16)に入力すると、平均インダクタンスLd_ave,Lq_aveが得られる。
図2は、本発明の実施の形態に係る電動機の駆動装置1の全体構成を示すブロック図である。永久磁石同期型の電動機をはじめとした3相ブラシレスモータの速度制御は、近年、ベクトル制御が用いられることが一般的である。したがって、本実施の形態においても、モータの速度制御として、ベクトル制御を採用する。
図4は、本発明の実施の形態に係る駆動装置1の処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、例えば、変調周期T毎に実行される。まず、PWM制御部17は、電圧指令vα*,vβ*から上述した手法を用いてPWM信号を生成する。
Ld_ave,Lq_ave 平均インダクタンス
R 電機子抵抗
T 変調周期
Tk スイッチング区間
V0〜V7,Vk 電圧ベクトル
V0’〜V7’,Vk’ 高調波電圧成分
e 平均電圧ベクトル
i,id,iq 電流
ik 電流ベクトル
t0〜t7,tk スイッチング区間
vd,vq 電圧
Δi1’〜Δi7’,Δi’ 変化量
Φd,Φq 電機子巻線の鎖交磁束
φmag 永久磁石界磁による磁束
ζ0〜ζ7 ζk 時間比率
ω 電気角度
1 駆動装置
2 インバータ
3 電動機
11 減算器
12 速度制御器
13 電流ベクトル変換器
14a,14b 減算器
15a,15b 電流制御器
16 座標変換器
17 PWM制御部
18a,18b 電流センサ
19 3/2変換器
20 座標変換器
21 抽出器
22 インダクタンス演算部
23 鎖交磁束算出部
221 微分インダクタンス算出部
222 平均インダクタンス算出部
223 抵抗算出部
224 電圧算出部
Claims (4)
- 永久磁石同期型の電動機を駆動する電圧型インバータをPWM制御する電動機の駆動装置であって、
変調周期において、零電圧ベクトル以外の少なくとも2種類の電圧ベクトルが割り付けられた少なくとも2つのスイッチング区間が含まれるようにPWM信号を生成するPWM制御部と、
前記変調周期を構成する複数のスイッチング区間のそれぞれにおいて、前記電圧型インバータから出力される高調波電流成分の変化量を検出する電流検出部と、
前記変調周期における前記複数の電圧ベクトルの平均値を用いて、各スイッチング区間の電圧ベクトルの高調波電圧成分を算出する電圧算出部と、
前記検出された高調波電流成分の変化量及び前記算出された高調波電圧成分を、固定子座標系における前記電動機の電流電圧方程式に入力し、前記電動機の電機子の微分インダクタンスを算出する微分インダクタンス算出部と、
前記算出された微分インダクタンスを積分することで前記電動機の電機子の平均インダクタンスを算出する平均インダクタンス算出部と、
前記算出された平均インダクタンスを回転子座標系における前記電動機の電流電圧方程式に入力し、永久磁石界磁による磁束を算出する鎖交磁束算出部とを備える電動機の駆動装置。 - 永久磁石同期型の電動機を駆動する電圧型インバータをPWM制御する電動機の駆動装置であって、
変調周期において、零電圧ベクトル以外の少なくとも2種類の電圧ベクトルが割り付けられた少なくとも2つのスイッチング区間が含まれるようにPWM信号を生成するPWM制御部と、
前記変調周期を構成する複数のスイッチング区間のそれぞれにおいて、前記電圧型インバータから出力される高調波電流成分の変化量を検出する電流検出部と、
前記変調周期における電圧ベクトルの平均値を用いて、各スイッチング区間の電圧ベクトルの高調波電圧成分を算出する電圧算出部と、
前記検出された高調波電流成分の変化量及び前記算出された高調波電圧成分を、固定子座標系における前記電動機の電流電圧方程式に入力し、前記電動機の電機子の微分インダクタンスを算出する微分インダクタンス算出部と、
前記算出された微分インダクタンスを積分することで前記電動機の電機子の平均インダクタンスを算出する平均インダクタンス算出部と、
前記算出された平均インダクタンスを回転子座標系における前記電動機の電流電圧方程式に入力し、前記電動機の電機子抵抗を算出する抵抗算出部とを備える電動機の駆動装置。 - 前記平均インダクタンス算出部は、前記電動機の駆動開始時から駆動中の任意の時点までに前記算出された微分インダクタンスを電流積分することで前記平均インダクタンスを算出する請求項1又は2記載の電動機の駆動装置。
- 前記PWM制御部は、前記固定子座標系で表された電圧指令ベクトルの向きと大きさに応じて、uvw座標空間の電圧ベクトルが割り付けられた複数の電圧ベクトルのそれぞれの前記変調周期における時間比率を決定し、前記決定した時間比率で前記変調周期を複数のスイッチング区間に区分することで前記PWM信号を生成する請求項1〜3のいずれかに記載の電動機の駆動装置。
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JP2016189448A JP6588410B2 (ja) | 2016-09-28 | 2016-09-28 | 電動機の駆動装置 |
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JP2018057126A JP2018057126A (ja) | 2018-04-05 |
JP6588410B2 true JP6588410B2 (ja) | 2019-10-09 |
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Family Applications (1)
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JP2016189448A Active JP6588410B2 (ja) | 2016-09-28 | 2016-09-28 | 電動機の駆動装置 |
Country Status (1)
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---|---|---|---|---|
JP5971707B2 (ja) * | 2011-08-29 | 2016-08-17 | 株式会社東芝 | 同期電動機のセンサレス制御装置ならびにインバータ装置 |
JP6158115B2 (ja) * | 2013-02-21 | 2017-07-05 | 株式会社東芝 | 磁石磁束量推定装置、異常減磁判定装置、同期電動機駆動装置および電動車両 |
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2016
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