JP6809958B2 - 電動機の制御装置 - Google Patents
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Description
前記電圧指令値算出部により算出された電圧指令値に基づいて前記電動機を駆動させる駆動部と、
前記電動機の回転速度を検出する速度検出部と、
前記速度検出部により検出された回転速度から特定の周波数の脈動成分を抽出する脈動抽出部と、
前記脈動抽出部により抽出された脈動成分から、前記脈動成分の加速度である脈動加速度を算出し、前記算出した脈動加速度に、前記脈動成分に仮想的な慣性負荷を与えるための所定の係数を乗算し、乗算結果を電圧に変換することで補償電圧値を算出する補償電圧算出部と、
前記補償電圧算出部により算出された補償電圧値を前記電圧指令値に加算する加算器と、
前記目標速度から前記特定の周波数の脈動成分を抽出する第1脈動抽出部と、
前記第1脈動抽出部により抽出された脈動成分から、第1脈動加速度を算出し、前記算出した第1脈動加速度に前記所定の係数を乗算し、乗算結果を電圧に変換することで応答補償電圧値を算出する第1補償電圧算出部と、
前記補償電圧算出部により算出された補償電圧値から前記応答補償電圧値を減算する第1減算器とを備え、
前記加算器は、前記応答補償電圧値が減算された補償電圧値を前記電圧指令値に加算する。
特定の周波数の脈動成分に仮想的な慣性負荷を与えるだけでは、目標速度が変化したときに過剰な慣性負荷が加わってしまい、目標速度の変化に対する回転速度の応答性が悪化してしまう。本態様では、目標速度から抽出された脈動成分に基づいて応答補償電圧値が算出され、この応答補償電圧値が補償電圧算出部で算出された補償電圧値から減じられている。そのため、補償電圧値を脈動の抑制にのみに作用させることができ、速度制御に対する応答性の悪化を回避することができる。
前記脈動抽出部は、前記第1及び第2脈動成分に対応する第1及び第2脈動抽出部を含み、
前記補償電圧算出部は、前記第1及び第2脈動成分に対応する第1及び第2補償電圧算出部を含み、
前記第1及び第2補償電圧算出部により算出された第1及び第2補償電圧値を加算する積分器を更に備え、
前記加算器は、前記加算された前記第1及び第2補償電圧値を前記電圧指令値に加算してもよい。
前記脈動抽出部により抽出された脈動成分から、前記第1脈動抽出部により抽出された脈動成分を減算する第2減算器と、
前記第2減算器による減算結果を、前記目標速度と前記速度検出部により検出された前記電動機の回転速度との速度偏差から減算する第3減算器とを更に備えてもよい。
前記加算器は、前記q軸の電圧指令値に前記補償電圧値を加算してもよい。
図1は、本発明の実施の形態に係るモータMの制御装置1の構成を示すブロック図である。制御装置1は、減算器5、電圧指令値算出部10、駆動部20、脈動抽出部30、補償電圧算出部40、加算器50、uvw/dq変換器60、角度検出器70(速度検出部に相当)、速度算出器80(速度検出部に相当)、及び電流センサ81,82,83を備える。
補償電圧算出部40は、脈動加速度算出器41、乗算器42、及び変換器43を備える。脈動加速度算出器41は、脈動抽出部30により抽出された脈動速度から、脈動成分の加速度である脈動加速度を算出する。ここで、脈動加速度算出器41は、脈動抽出部30により抽出された脈動速度に対して微分処理を行うことで、脈動加速度を算出する。
なお、時定数Tは、例えば、T<<1を満たす十分小さい値であるものとする。
なお、式(3)、(4)において、Ra、Pn、Ψa、Lq、Ld、ΔTは既知であり、id,iqは、uvw/dq変換器60が算出する実電流値Id,Iqである。
実施の形態1では、1種類の外乱トルクを抑制対象としたが、実施の形態2では、複数種類の外乱トルクを抑制対象とすることを特徴とする。なお、本実施の形態において、実施の形態1と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省く。このことは、実施の形態3も同じである。
図7は、目標速度が変化した場合に、慣性負荷200をモータMに付与したことによる応答性の低下を説明する図である。
実施の形態3に係る制御装置1は、上述したように応答性を改善するが、脈動抑制制御及び応答改善制御の開始時に大きな脈動が発生する可能性がある。以下、図8を用いて説明する。図8において、脈動抽出部30及び補償電圧算出部40は脈動抑制制御に関するブロックであり、脈動抽出部300及び補償電圧算出部400は応答改善制御に関するブロックである。これら以外のブロックはモータMに対する通常の電流フィードバック制御に関するブロックである。
また、電流指令生成器12も同様にPI制御を行う制御器であるとする。この場合、電流指令生成器12は、式(9)の演算を行い、q軸の目標電流値(iq*)を算出する。
式(8)、(9)から目標速度V0とモータの回転速度Vとの速度偏差に対し、電圧指令値(vq*)は下記の式(10)で決定される。式(10)に示す電圧指令値(vq*)は通常の電流フィードバック制御で得られる電圧指令値(vq*)である。
(1)図8では、脈動抽出部30及び補償電圧算出部40は1つずつ設けられていたが、これは一例であり、実施の形態2のように抑制対象となる複数の脈動成分に応じて複数個ずつ設けられてもよい。この場合、脈動抽出部300及び補償電圧算出部400は、複数の脈動抽出部30及び補償電圧算出部40に対応して、複数個ずつ設けられればよい。更に、この場合、脈動抽出部300は、対応する脈動抽出部30に対して通過周波数f0が同じバンドパスフィルタを採用すればよい。
Id_ref,Iq_ref 目標電流値
M モータ
V0 目標速度
1 制御装置
5,52,111,112 減算器
10 電圧指令値算出部
11 速度制御器
12 電流指令生成器
13 電流制御器
14,15 減算器
20 駆動部
21 dq/uvw変換器
22 インバータ
30,30_1,・・・,30_n,300 脈動抽出部
40,40_1,・・・,40_n,400 補償電圧算出部
41,401 脈動加速度算出器
42,402 乗算器
50 加算器
51 積分器
60 uvw/dq変換器
70 角度検出器
80 速度算出器
200 慣性負荷
Claims (6)
- 電動機の回転速度を目標速度にするための電圧指令値を算出する電圧指令値算出部と、
前記電圧指令値算出部により算出された電圧指令値に基づいて前記電動機を駆動させる駆動部と、
前記電動機の回転速度を検出する速度検出部と、
前記速度検出部により検出された回転速度から特定の周波数の脈動成分を抽出する脈動抽出部と、
前記脈動抽出部により抽出された脈動成分から、前記脈動成分の加速度である脈動加速度を算出し、前記算出した脈動加速度に、前記脈動成分に仮想的な慣性負荷を与えるための所定の係数を乗算し、乗算結果を電圧に変換することで補償電圧値を算出する補償電圧算出部と、
前記補償電圧算出部により算出された補償電圧値を前記電圧指令値に加算する加算器と、
前記目標速度から前記特定の周波数の脈動成分を抽出する第1脈動抽出部と、
前記第1脈動抽出部により抽出された脈動成分から、第1脈動加速度を算出し、前記算出した第1脈動加速度に前記所定の係数を乗算し、乗算結果を電圧に変換することで応答補償電圧値を算出する第1補償電圧算出部と、
前記補償電圧算出部により算出された補償電圧値から前記応答補償電圧値を減算する第1減算器とを備え、
前記加算器は、前記応答補償電圧値が減算された補償電圧値を前記電圧指令値に加算する電動機の制御装置。 - 前記脈動成分は、周波数が異なる第2及び第3脈動成分を含み、
前記脈動抽出部は、前記第2及び第3脈動成分に対応する第2及び第3脈動抽出部を含み、
前記補償電圧算出部は、前記第2及び第3脈動成分に対応する第2及び第3補償電圧算出部を含み、
前記第2及び第3補償電圧算出部により算出された第2及び第3補償電圧値を加算する積分器を更に備え、
前記加算器は、前記加算された前記第2及び第3補償電圧値を前記電圧指令値に加算する請求項1記載の電動機の制御装置。 - 前記電圧指令値算出部は、前記速度検出部により検出された前記電動機の回転速度と前記目標速度との速度偏差を0にするための目標電流値を算出し、前記目標電流値と前記電動機に供給される電流値との電流偏差を0にするための電圧指令値を算出し、
前記脈動抽出部により抽出された脈動成分から、前記第1脈動抽出部により抽出された脈動成分を減算する第2減算器と、
前記第2減算器による減算結果を、前記目標速度と前記速度検出部により検出された前記電動機の回転速度との速度偏差から減算する第3減算器とを更に備える請求項1又は2記載の電動機の制御装置。 - 前記目標速度は周期的に変化する請求項1〜3のいずれかに記載の電動機の制御装置。
- 前記脈動抽出部は、前記特定の周波数を通過周波数とするバンドパスフィルタを用いて前記脈動成分を抽出する請求項1〜4のいずれかに記載の電動機の制御装置。
- 前記電圧指令値算出部は、d軸及びq軸の電圧指令値を算出し、
前記加算器は、前記q軸の電圧指令値に前記補償電圧値を加算する請求項1〜5のいずれかに記載の電動機の制御装置。
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