JP6726390B2 - 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 PDFInfo
- Publication number
- JP6726390B2 JP6726390B2 JP2016133789A JP2016133789A JP6726390B2 JP 6726390 B2 JP6726390 B2 JP 6726390B2 JP 2016133789 A JP2016133789 A JP 2016133789A JP 2016133789 A JP2016133789 A JP 2016133789A JP 6726390 B2 JP6726390 B2 JP 6726390B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- command value
- value
- torque
- electric motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
センサレスベクトル制御は、電動機の端子電圧や電流の情報から回転子の磁極位置と速度とを演算し、これらに基づいて電流制御を行うことでトルク制御や速度制御を実現するものである。なお、センサレスベクトル制御の具体的な方法は良く知られているため、ここでは詳述を省略する。
しかしながら、数式23はあくまで近似式であるため、その近似誤差に起因して電流指令値が適切な値にならず、結果として、電流引込制御への切替時に電動機の発生トルクにショックが発生する場合があった。
前記電動機の電流及び端子電圧をベクトルとしてとらえ、
前記電動機の電流指令値の角速度を速度指令値に制御する第1の運転モードと、
前記電動機の電流及び端子電圧から演算した回転子の磁極位置推定値及び速度推定値を用いて前記電動機の速度を速度指令値に制御する第2の運転モードと、を有し、
前記第2の運転モードから前記第1の運転モードへ切替えるときに、
前記電動機のトルク指令値と前記電流指令値の振幅とから、前記電流指令値と回転子の磁極位置との角度差を演算する手段と、
前記角度差から電気角補正値を求める手段と、
前記電気角補正値を用いて前記電流指令値の角度を初期化する手段と、
前記電気角補正値を用いて、前記電動機の端子電圧が急変しないように前記電動機の端子電圧指令値を初期化する手段と、
前記速度指令値と前記速度推定値との偏差から求めた角速度補償値を用いて、前記電流指令値の角速度が急変しないように前記電流指令値の角速度を補正する手段と、
を備え、
前記電流指令値と前記磁極位置との角度差を演算する手段は、
前記電流指令値の振幅から、トルクが前記角度差の増加関数となる、前記角度差の区間を演算する手段と、前記角度差の区間から、前記トルク指令値に前記電動機のトルクが一致するように前記角度差を演算する手段と、を有するものである。
本発明によれば、第2の運転モードであるセンサレスベクトル制御から第1の運転モードである電流引込制御へ切替える際のショックを従来よりも低減することができ、永久磁石形同期電動機をスムーズに運転可能であると共に、上述した制御切替時の演算を簡略化することができる。
図1は、この実施形態に係る制御装置を主回路と共に示したブロック図であり、永久磁石形同期電動機の制御方式を、拡張誘起電圧を利用したセンサレスベクトル制御から電流引込制御へショックレスにて切替えるためのものである。
図1に戻って、切替スイッチ23の入力側を「S1」に設定し、γ,δ軸の角速度ω1を加算器124から出力される速度指令値ω*に制御する。電気角演算器24は、角速度ω1を積分してγ,δ軸の角度θ1を演算する。
[数1]
iγ *=Iapull *
iδ *=0
ここで、
Iapull *>0
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によりそれぞれ検出した相電流検出値iu,iwを、γ,δ軸の角度θ1に基づいてγ,δ軸電流検出値iγ,iδに座標変換する。この角度θ1は、回転子の位置推定値に相当する。
これらの電圧指令値vγ *,vδ *は、電圧座標変換器15により、γ,δ軸の角度θ1に基づいて相電圧指令値vu *,vv *,vw *に変換される。
電力変換器70はこのゲート信号に基づいて内部のIGBT等の半導体スイッチング素子を制御することにより、永久磁石形同期電動機(PMSM)80の端子電圧を相電圧指令値vu *,vv *,vw *に制御する。
速度指令値ω*と速度推定値ωrestとの偏差を減算器16により演算し、この偏差がゼロになるように速度調節器17がトルク指令値τ*を演算する。
切替スイッチ21a,21bの入力側を「S2」に設定することにより、γ,δ軸電流指令値iγ *,iδ *としてd,q軸電流指令値id *,iq *を設定する。
[数4]
θerrest=δeexest
電気角演算器24は、電流引込制御の場合と同様に、角速度ω1を積分して回転子の位置推定値に相当する角度θ1を演算する。
センサレスベクトル制御の場合、トルク/電流が最大になるように電流指令ベクトルi*を制御するが、電流引込制御では、一般に、電流指令値を一定に制御し、電流指令ベクトルi*の方向をγ軸と定義して制御演算を行う。
図1の電流指令初期値演算器121は、センサレスベクトル制御から電流引込制御への切替直後に、電動機80のトルクをセンサレスベクトル制御時のトルク指令値τ*に制御するための角度差δiを演算する。なお、電流指令初期値演算器121による演算内容は、後に詳述する。
[数6]
δcomp=−δi
[数7]
θ1(n)=θ1(n−1)−δcomp+ω1Ts
ここで、Ts:サンプル周期
なお、数式7において、添え字“n”はサンプル点を示し、“n”は今回値(切替後の値)、“n−1”は前回値(切替前の値)を示す。
図4は、角速度補償器123の動作原理を示す図である。角速度補償値ω1compの初期値は、切替え直前に図1の減算器122により演算したγ,δ軸の角速度ω1(速度推定値に等しい)と速度指令値ω*との偏差(ω1−ω*)とし、この角速度補償値ω1compを所定の変化率で零まで低減する。
電流引込制御によって運転している場合、電動機80のトルクτと角度差δiとの間には数式10の関係がある。
[数10]
τ=IaPULL *Ψmsinδi+IaPULL *2(Ld−Lq)sinδicosδi
ただし、Ψm:永久磁石磁束
角度差δiは、上記のトルクτをトルク指令値τ*に置き換えた方程式の解から求める。数式10は非線形方程式であるため、角度差δiは、ニュートンラプソン法や二分法などの数値計算によって求めれば良い。
図5は、数式10に示した角度差δiとトルクτとの関係を示している。図5において、トルクτをトルク指令値τ*とする角度差δiの解をδi(τ*)とする。
電流の振幅を電流指令値振幅IaPULL *に制御し、角度差δiが角度差上限値δimaxであるときの電流ベクトルを図6の電流ベクトル(2)とする。
ここで、電流の振幅Iaとd,q軸電流id,iqとの間には、数式11の関係がある。
[数11]
Ia 2=id 2+iq 2
数式11より、電流ベクトル(2)は、円軌跡Ia=IaPULL *の上に制御される。
[数12]
τ=Ψmiq+(Ld−Lq)idiq
数式12により、トルクτがトルク指令値τ*に等しい電流ベクトルは、放物線の軌跡τ=τ*である。トルクτがトルク指令値τ*よりも大きくなるための条件から、電流ベクトル(2)の動作点は、τ=τ*の放物線よりも上側にある必要がある。
まず、トルク/電流最大条件でトルクτをトルク指令値τ*に制御したときの電流ベクトルを、電流ベクトル(1)とする。この電流ベクトル(1)は、τ=τ*の放物線とトルク/電流最大条件の放物線の交点に達する。電流ベクトル(1)は、トルク/電流最大条件であるので、電流ベクトル(1)の振幅は、電流指令値振幅IaPULL *よりも小さくなる。
これらのことから、d軸と電流ベクトル(2)との角度差から演算した角度差上限値δimaxは、必要とする条件を満たす。
数式12より、埋込磁石永久磁石形同期電動機(IPMSM)のように、d軸インダクタンスLdがq軸インダクタンスLqよりも小さい電動機の場合、d軸電流idが大きくなるとトルクτがq軸電流iqの増加関数にならなくなる。トルクτがq軸電流iqの増加関数であるためのd軸電流idの上限値をIdlimpとすると、Idlimpは数式16によって演算することができる。
[数17]
δimin=0
11w:w相電流検出回路
12:入力電圧検出回路
13:PWM回路
14:電流座標変換器
15:電圧座標変換器
16,19a,19b:減算器
17:速度調節器
18:電流指令演算部
20:電流調節器
21a,21b,23:切替スイッチ
22a,22b:ローパスフィルタ
24:電気角演算器
31:拡張誘起電圧演算器
32:角度演算器
33:速度推定器
41:電流指令演算部
50:三相交流電源
60:整流回路
70:電流変換器
80:永久磁石形同期電動機
121:電流指令初期値演算器
122:減算器
123:角速度補償器
124:加算器
Claims (1)
- 磁極位置検出器を持たない永久磁石形同期電動機を電力変換器により運転するための制御装置において、
前記電動機の電流及び端子電圧をベクトルとしてとらえ、
前記電動機の電流指令値の角速度を速度指令値に制御する第1の運転モードと、
前記電動機の電流及び端子電圧から演算した回転子の磁極位置推定値及び速度推定値を用いて前記電動機の速度を速度指令値に制御する第2の運転モードと、を有し、
前記第2の運転モードから前記第1の運転モードへ切替えるときに、
前記電動機のトルク指令値と前記電流指令値の振幅とから、前記電流指令値と回転子の磁極位置との角度差を演算する手段と、
前記角度差から電気角補正値を求める手段と、
前記電気角補正値を用いて前記電流指令値の角度を初期化する手段と、
前記電気角補正値を用いて、前記電動機の端子電圧が急変しないように前記電動機の端子電圧指令値を初期化する手段と、
前記速度指令値と前記速度推定値との偏差から求めた角速度補償値を用いて、前記電流指令値の角速度が急変しないように前記電流指令値の角速度を補正する手段と、
を備え、
前記電流指令値と前記磁極位置との角度差を演算する手段は、
前記電流指令値の振幅から、トルクが前記角度差の増加関数となる、前記角度差の区間を演算する手段と、
前記角度差の区間から、前記トルク指令値に前記電動機のトルクが一致するように前記角度差を演算する手段と、
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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016133789A JP6726390B2 (ja) | 2016-07-06 | 2016-07-06 | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016133789A JP6726390B2 (ja) | 2016-07-06 | 2016-07-06 | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018007473A JP2018007473A (ja) | 2018-01-11 |
JP6726390B2 true JP6726390B2 (ja) | 2020-07-22 |
Family
ID=60948209
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016133789A Active JP6726390B2 (ja) | 2016-07-06 | 2016-07-06 | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6726390B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112018007836T5 (de) * | 2018-07-18 | 2021-04-08 | Mitsubishi Electric Corporation | Rotationsmaschinen-steuerung, kältemittelkompressor, kältekreislaufsystem und klimavorrichtung |
TWI702787B (zh) * | 2019-04-15 | 2020-08-21 | 楊逸群 | 用於三相永磁馬達的控制裝置 |
CN110729942B (zh) * | 2019-11-04 | 2020-11-03 | 广州新科佳都科技有限公司 | 扇门模块的伺服控制方法、装置、电子设备及存储介质 |
JP7428527B2 (ja) * | 2020-02-04 | 2024-02-06 | ニデックインスツルメンツ株式会社 | モータ制御方法、モータ駆動装置、産業用ロボットの制御方法、及び産業用ロボット |
JP7390914B2 (ja) * | 2020-02-04 | 2023-12-04 | ニデックインスツルメンツ株式会社 | モータ制御方法、モータ駆動装置、産業用ロボットの制御方法、及び産業用ロボット |
-
2016
- 2016-07-06 JP JP2016133789A patent/JP6726390B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018007473A (ja) | 2018-01-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5155344B2 (ja) | 電動機の磁極位置推定装置 | |
JP6367332B2 (ja) | インバータ制御装置及びモータ駆動システム | |
KR102108911B1 (ko) | 드라이브 시스템 및 인버터 장치 | |
JP6726390B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
WO2011145334A1 (ja) | 回転センサレス制御装置 | |
US20140049202A1 (en) | Motor control apparatus and motor control method | |
JP2009142116A (ja) | 永久磁石モータの位置センサレス制御装置 | |
US10696141B2 (en) | Synchronous motor control device and method of controlling synchronous motor | |
JP2015223023A (ja) | 同期モータの制御装置 | |
JP2008278595A (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JPWO2016121237A1 (ja) | インバータ制御装置及びモータ駆動システム | |
JP5428202B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
US20140340010A1 (en) | Synchronous machine control apparatus | |
JP5277724B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP2008220169A (ja) | モータ制御装置 | |
JP2019208329A (ja) | センサレスベクトル制御装置及びセンサレスベクトル制御方法 | |
JP2006158046A (ja) | 交流電動機のセンサレス制御方法および装置 | |
JP6590196B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP5332305B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
KR102409792B1 (ko) | 영구 자석 동기 전동기의 제어 장치, 마이크로 컴퓨터, 전동기 시스템 및 영구 자석 동기 전동기의 운전 방법 | |
JP6680104B2 (ja) | モータの制御装置、及び、制御方法 | |
JP6497584B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP4038412B2 (ja) | ベクトル制御インバータ装置 | |
US20140152206A1 (en) | Control device for alternating current rotating machine and electric power steering device equipped with control device for alternating current rotating machine | |
JP2014230311A (ja) | モータの駆動制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190613 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200311 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200311 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200403 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200528 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200610 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6726390 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |