JP2001069777A - Device for estimating position and speed of synchronous motor - Google Patents

Device for estimating position and speed of synchronous motor

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JP2001069777A
JP2001069777A JP24682399A JP24682399A JP2001069777A JP 2001069777 A JP2001069777 A JP 2001069777A JP 24682399 A JP24682399 A JP 24682399A JP 24682399 A JP24682399 A JP 24682399A JP 2001069777 A JP2001069777 A JP 2001069777A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make the direction of a permanent magnet and the rotational speed of a synchronous motor estimatable even under a wide range of conditions by estimating the direction of the magnet and correcting the estimated rotational speed of the motor by means of a position and speed estimating means. SOLUTION: A speed estimating means 20 incorporated in a position and speed estimating means 10 estimates the rotational speed ωm1 of a synchronous motor by inputting a d-axis current id, a q-axis current iq, and a q-axis voltage vg and a positional error estimating means 21 outputs the error in the estimated direction θg of a permanent magnet. Then a speed error estimating device 22 outputs the rotational speed error corresponding to the error in the direction θg of the permanent magnet and an adder 23 calculates the sum of the output of the speed error estimating device 22 and the output gh of a speed error detector and outputs the sum ωm2 of the rotational speed errors corresponding to the errors in the direction θg of the permanent magnet. In addition, another adder 26 outputs the sum ωmx of the output ÷m1 of the speed estimating means 20 and the output ωm2 of the adder 23 and an integrator 27 integrates the sum ωmx. Then the position and speed estimating means 10 outputs the integrated result as the direction θg. Therefore, the rotational speed of a synchronous motor and the direction of the permanent magnet can be estimated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石型同期電
動機を制御するシステムに関わり、特に位置センサや速
度センサを用いずに、広範囲な速度範囲で永久磁石の方
向や回転速度を推定することができる同期電動機の位置
および速度推定装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system for controlling a permanent magnet type synchronous motor, and more particularly to estimating the direction and rotational speed of a permanent magnet in a wide speed range without using a position sensor or a speed sensor. And an apparatus for estimating the position and speed of a synchronous motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は従来の技術の全体構成の1例を示
すブロック図、図4は図3の位置修正手段の詳細図であ
る。図3において、1は永久磁石型同期電動機、4は永
久磁石型同期電動機1に電力を供給する電力変換器、6
はd軸電流idに高周波電流が重畳されるような信号を
出力する高周波電流重畳器、2は永久磁石型同期電動機
1に印加される一次電圧v1を検出する電圧検出器、3
は永久磁石型同期電動機1に流れる一次電流i1を検出
する電流検出器である。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a block diagram showing an example of the entire structure of a conventional technique, and FIG. 4 is a detailed view of a position correcting means shown in FIG. 3, reference numeral 1 denotes a permanent magnet type synchronous motor, 4 denotes a power converter for supplying electric power to the permanent magnet type synchronous motor 1, 6
Is a high-frequency current superimposer that outputs a signal such that a high-frequency current is superimposed on the d-axis current id, 2 is a voltage detector that detects a primary voltage v1 applied to the permanent magnet type synchronous motor 1,
Is a current detector for detecting a primary current i1 flowing through the permanent magnet type synchronous motor 1.

【0003】7は一次電圧v1と推定された永久磁石の
方向とを入力してd軸電圧vdとq軸電圧vqとを出力
する電圧成分変換器、8は一次電流i1と推定された永
久磁石の方向とを入力してd軸電流idとq軸電流iq
とを出力する電流成分変換器である。
[0003] Reference numeral 7 denotes a voltage component converter for inputting the primary voltage v1 and the estimated direction of the permanent magnet to output a d-axis voltage vd and a q-axis voltage vq, and 8 denotes a permanent magnet estimated as a primary current i1. And input the d-axis current id and the q-axis current iq
And a current component converter that outputs

【0004】9はd軸電流idとq軸電流iqとq軸電
圧vqとを入力して推定された永久磁石の方向の誤差ま
たは誤差相当量Δθfを出力する位置修正手段、28は
位置修正手段9の出力を入力して永久磁石型同期電動機
1の回転速度ωgを推定する比例積分増幅器、29は回
転速度ωgを積分して永久磁石の方向θgを推定する積
分器である。
Reference numeral 9 denotes a position correcting means for inputting the d-axis current id, the q-axis current iq, and the q-axis voltage vq to output an estimated error in the direction of the permanent magnet or an error equivalent Δθf, and 28 denotes a position correcting means. 9 is a proportional-integral amplifier for estimating the rotational speed ωg of the permanent magnet synchronous motor 1 by inputting the output of 9, and an integrator 29 for integrating the rotational speed ωg to estimate the direction θg of the permanent magnet.

【0005】図4において、位置修正手段9中、12は
微分器であり、q軸電流iqを微分する。13はインダ
クタンス分電圧降下演算器であり、微分器12の出力と
永久磁石型同期電動機1のq軸インダクタンスLqとの
積を出力する。14は抵抗分電圧降下演算器で、q軸電
流iqと永久磁石型同期電動機1の電機子抵抗Rとの積
を出力する。15は加算器であり、インダクタンス分電
圧降下演算器13の出力と抵抗分電圧降下演算器14の
出力との和を出力する。16は減算器で、q軸電圧vq
と加算器15の出力との差を出力する。
In FIG. 4, reference numeral 12 in the position correcting means 9 denotes a differentiator for differentiating the q-axis current iq. Reference numeral 13 denotes an inductance voltage drop calculator that outputs the product of the output of the differentiator 12 and the q-axis inductance Lq of the permanent magnet type synchronous motor 1. A resistance voltage drop calculator 14 outputs the product of the q-axis current iq and the armature resistance R of the permanent magnet type synchronous motor 1. An adder 15 outputs the sum of the output of the inductance voltage drop calculator 13 and the output of the resistance voltage drop calculator 14. 16 is a subtractor, which is a q-axis voltage vq
And the output of the adder 15 is output.

【0006】17は微分器で、減算器16の出力を微分
する。18は位置誤差検出器で、微分器17の出力とd
軸電流idとの積Δθhを出力する。19は低域通過フ
ィルタで、位置誤差検出器18の出力の高調波成分を除
去し直流成分Δθfを出力する。
Reference numeral 17 denotes a differentiator for differentiating the output of the subtractor 16. Reference numeral 18 denotes a position error detector, which outputs the output of the differentiator 17 and d
A product Δθh with the shaft current id is output. Reference numeral 19 denotes a low-pass filter which removes harmonic components of the output of the position error detector 18 and outputs a DC component Δθf.

【0007】次に、かような構成からなる同期電動機の
位置および速度推定装置を、本発明の創案に至った経緯
を踏まえ、以下にその詳細を説明する。図5は永久磁石
形同期電動機の実際の永久磁石の方向θgrと推定され
た永久磁石の方向θgの関係をベクトルで表したもの
で、これらの間に
Next, the synchronous motor position and speed estimating apparatus having such a configuration will be described in detail below, taking into account the circumstances leading to the invention of the present invention. FIG. 5 shows the relationship between the actual permanent magnet direction θgr of the permanent magnet type synchronous motor and the estimated permanent magnet direction θg as a vector.

【0008】[0008]

【数1】 (Equation 1)

【0009】の位置誤差Δθがあるとする。高周波電流
重畳器6によってd軸電流idに高周波電流を重畳する
と、d軸電流idとq軸電流iqは次式となる。
Assume that there is a position error Δθ. When a high-frequency current is superimposed on the d-axis current id by the high-frequency current superimposer 6, the d-axis current id and the q-axis current iq are represented by the following equations.

【0010】[0010]

【数2】 (Equation 2)

【0011】ここで、IdとIqは直流成分、Iは高周
波電流の波高値、ωhは高周波電流の角周波数、tは時
間である。一次電流i1において、実際の永久磁石の方
向θgrに平行な方向(以下、dr軸という)のdr軸
電流idrと、dr軸に垂直な軸(以下、qr軸とい
う)のqr軸電流iqrは、(2)、(3)式のd軸電
流idとq軸電流iqより、
Here, Id and Iq are DC components, I is the peak value of the high-frequency current, ωh is the angular frequency of the high-frequency current, and t is time. In the primary current i1, a dr-axis current idr in a direction parallel to the actual direction θgr of the permanent magnet (hereinafter, referred to as dr axis) and a qr-axis current iqr in an axis perpendicular to the dr axis (hereinafter, referred to as qr axis) are: From the d-axis current id and q-axis current iq in equations (2) and (3),

【0012】[0012]

【数3】 (Equation 3)

【0013】で表せられる。## EQU1 ##

【0014】また、永久磁石形同期電動機1の特性方程
式は、次式で表せられる。
The characteristic equation of the permanent magnet type synchronous motor 1 is expressed by the following equation.

【0015】[0015]

【数4】 (Equation 4)

【0016】ここで、vdrはdr軸電圧、vqrはq
r軸電圧、Ldは永久磁石型同期電動機1のd軸インダ
クタンス、pは微分演算子、φは永久磁石の磁束、ωg
rは永久磁石形同期電動機1の実際の回転速度である。
次に(6)式と(7)式に、(4)式と(5)式を代入
すると、
Here, vdr is the dr-axis voltage, and vqr is q
r-axis voltage, Ld is the d-axis inductance of the permanent magnet type synchronous motor 1, p is the differential operator, φ is the magnetic flux of the permanent magnet, ωg
r is the actual rotation speed of the permanent magnet synchronous motor 1.
Next, when equations (4) and (5) are substituted into equations (6) and (7),

【0017】[0017]

【数5】 (Equation 5)

【0018】となる。よって、推定された永久磁石の方
向θgと垂直な成分のq軸電圧vqは、(8)式と
(9)式より(10)式となる。
## EQU1 ## Therefore, the estimated q-axis voltage vq of the component perpendicular to the direction θg of the permanent magnet is expressed by Expression (10) from Expressions (8) and (9).

【0019】[0019]

【数6】 (Equation 6)

【0020】また、位置誤差検出器18によって出力さ
れるd軸電流idとq軸電圧vqを微分した値dvqと
の積Δθhは(2)式と(10)式より、
The product Δθh of the d-axis current id output from the position error detector 18 and the value dvq obtained by differentiating the q-axis voltage vq is given by the following equations (2) and (10).

【0021】[0021]

【数7】 (Equation 7)

【0022】となる。q軸電流iqは、(3)式で示し
たように直流成分Iqに制御しているが、実際はd軸と
q軸の干渉によって、d軸電流idに(2)式のような
高調波電流が流れるような制御を行うと、q軸電流iq
にも高調波成分が現れる。このq軸電流iqの高調波成
分は、q軸電圧vqにも現れてくる。よって、図4で
は、q軸電圧vqに現れるq軸電流iqの高調波成分の
影響を取り除くために、減算器16によってq軸電圧v
qから(7)式のqr軸電流iqrに関する第2項を取
り除いている。Δθhを低域通過フィルタ19に通して
高調波成分を除去すると、次に示す(12)式となる。
## EQU1 ## Although the q-axis current iq is controlled to the DC component Iq as shown in the equation (3), the d-axis current id is actually changed to the harmonic current as shown in the equation (2) by interference between the d-axis and the q-axis. Is controlled so that the q-axis current iq
Also, harmonic components appear. The harmonic component of the q-axis current iq also appears in the q-axis voltage vq. Therefore, in FIG. 4, in order to remove the influence of the harmonic component of the q-axis current iq appearing in the q-axis voltage vq, the q-axis voltage v
The second term relating to the qr-axis current iqr in equation (7) is removed from q. When Δθh is passed through the low-pass filter 19 to remove harmonic components, the following equation (12) is obtained.

【0023】[0023]

【数8】 (Equation 8)

【0024】ここで、位置誤差Δθが非常に小さいとす
ると、(12)式の直流成分Δθfは(13)式で近似
できる。
Here, assuming that the position error Δθ is very small, the DC component Δθf of the equation (12) can be approximated by the equation (13).

【0025】[0025]

【数9】 (Equation 9)

【0026】ここで、K1は、Here, K1 is

【0027】[0027]

【数10】 (Equation 10)

【0028】である。Lq>Ldなので(13)式よ
り、位置誤差Δθと直流成分Δθfとは比例関係にある
ことが分かる。つまり推定している永久磁石の方向θg
が実際の永久磁石の方向θgrより進んでいる場合は、
Δθf<0となり比例積分増幅器28によって永久磁石
型同期電動機1の推定された回転速度ωgが小さくなる
ので推定された永久磁石の方向θgの進みが遅くなり、
実際の永久磁石の方向θgrに一致するようになる。逆
の場合も同様である。つまり、d軸電流idとq軸電圧
vqを微分した値とを乗算することで、位置誤差Δθに
応じたΔθfが得られることから永久磁石の方向θgと
回転速度ωgを推定することができる。以上のような点
から、従来の課題とする点を取り上げて説明する。
Is as follows. Since Lq> Ld, equation (13) shows that the position error Δθ and the DC component Δθf are in a proportional relationship. That is, the estimated direction of the permanent magnet θg
Is more advanced than the actual permanent magnet direction θgr,
Δθf <0, and the estimated rotational speed ωg of the permanent magnet type synchronous motor 1 is reduced by the proportional-integral amplifier 28, so that the estimated advance of the direction θg of the permanent magnet is slowed down,
The direction coincides with the actual direction θgr of the permanent magnet. The same applies to the opposite case. That is, by multiplying the d-axis current id by the value obtained by differentiating the q-axis voltage vq, Δθf corresponding to the position error Δθ is obtained, so that the direction θg and the rotational speed ωg of the permanent magnet can be estimated. In view of the above, the following describes the issues that have been taken as conventional issues.

【0029】[0029]

【発明が解決しようとする課題】従来の方式は、永久磁
石型同期電動機が停止している場合や低速で回転してい
る場合には有効な方法である。しかし、永久磁石型同期
電動機1の特性方程式(7)式から分かるように、高速
で回転すればするほど電圧は上昇する。そして、電力変
換器4で供給できる電圧を超えると、高周波電流がd軸
電流idに重畳できなくなり、永久磁石の方向θgや回
転速度ωgを推定できなくなる問題があった。
The conventional method is effective when the permanent magnet type synchronous motor is stopped or rotating at a low speed. However, as can be seen from the characteristic equation (7) of the permanent magnet type synchronous motor 1, the higher the rotation speed, the higher the voltage. When the voltage exceeds the voltage that can be supplied by the power converter 4, there is a problem that the high-frequency current cannot be superimposed on the d-axis current id, and the direction θg and the rotation speed ωg of the permanent magnet cannot be estimated.

【0030】また、永久磁石型同期電動機の回転速度等
が急激に変わった場合も同様に、dr軸電流idrやq
r軸電流iqrが大きくなり、(6)、(7)式よりd
r軸電圧vdrとqr軸電圧vqrが上昇し、永久磁石
の方向θgや回転速度ωgが推定できない。本発明は上
述した点に鑑みて創案されたもので、その目的とすると
ころは、これらの欠点を解決し、高速回転等で永久磁石
の方向と回転速度が推定でき、広範囲な条件でも永久磁
石の方向と回転速度を推定できる同期電動機の位置およ
び速度推定装置を提供するものである。
Similarly, when the rotational speed of the permanent magnet type synchronous motor suddenly changes, the dr-axis current idr and q
The r-axis current iqr increases, and d is obtained from the equations (6) and (7).
The r-axis voltage vdr and the qr-axis voltage vqr increase, and the direction θg and rotation speed ωg of the permanent magnet cannot be estimated. The present invention has been made in view of the above points, and aims to solve these disadvantages, and to estimate the direction and rotation speed of the permanent magnet by high-speed rotation, etc. And an apparatus for estimating the position and speed of the synchronous motor which can estimate the direction and rotation speed of the motor.

【0031】[0031]

【課題を解決するための手段】つまり、その目的を達成
するための手段は、 1) 請求項1において、永久磁石型同期電動機の推定さ
れた永久磁石の方向(d軸)と平行な一次電流の成分で
あるd軸電流に高周波電流を重畳して、検出された前記
永久磁石型同期電動機の一次電流と一次電圧とから前記
推定された永久磁石の方向を修正する位置修正手段を有
する同期電動機の位置および速度推定装置であって、前
記一次電流と一次電圧とから前記永久磁石型同期電動機
の回転速度を推定する速度推定手段と、前記一次電流と
一次電圧とから前記推定された永久磁石の方向の誤差を
推定する位置誤差推定手段と、該位置誤差推定手段の出
力と前記位置修正手段の出力を加算しこの出力と前記速
度推定手段の出力を加算する演算手段のそれぞれから構
成された位置・速度推定手段を備え、該位置・速度推定
手段にて、前記永久磁石の方向の推定と前記推定された
回転速度の修正とを行うことを特徴とする同期電動機の
位置および速度推定装置である。
Means for attaining the object are as follows: 1) The primary current parallel to the estimated permanent magnet direction (d-axis) of the permanent magnet type synchronous motor according to claim 1. A synchronous motor having position correcting means for superposing a high-frequency current on the d-axis current which is a component of the above, and correcting the estimated direction of the permanent magnet from the detected primary current and primary voltage of the permanent magnet type synchronous motor. A position and speed estimating device, a speed estimating means for estimating the rotation speed of the permanent magnet type synchronous motor from the primary current and the primary voltage, and the permanent magnet estimated from the primary current and the primary voltage A position error estimating means for estimating a direction error; and an arithmetic means for adding the output of the position error estimating means and the output of the position correcting means, and adding this output and the output of the speed estimating means. The position and speed of the synchronous motor, wherein the position and speed estimation means estimates the direction of the permanent magnet and corrects the estimated rotation speed. It is an estimation device.

【0032】2)請求項2において、前記速度推定手段
は前記d軸電流とd軸に垂直な軸(q軸)方向のq軸電
流とq軸電圧とから前記永久磁石型同期電動機の回転速
度を推定し、前記位置誤差推定手段は前記d軸電流と前
記q軸電流とd軸電圧とから前記推定された永久磁石の
方向の誤差を推定することを特徴とする請求項1記載の
同期電動機の位置および速度推定装置である。
2) The rotational speed of the permanent magnet type synchronous motor according to claim 2, wherein the speed estimating means determines the rotational speed of the permanent magnet type synchronous motor from the d-axis current, the q-axis current in the direction perpendicular to the d-axis (q-axis), and the q-axis voltage. 2. The synchronous motor according to claim 1, wherein the position error estimating unit estimates an error in the estimated direction of the permanent magnet from the d-axis current, the q-axis current, and the d-axis voltage. Is a position and velocity estimating device.

【0033】3)請求項3において、前記演算手段は位
置誤差推定手段の出力と前記位置修正手段の出力とから
前記推定された永久磁石の方向の誤差に応じた回転速度
誤差を求め、該回転速度誤差を低域通過フィルタに通
し、該低域通過フィルタの出力と前記速度推定手段の出
力とから前記推定された回転速度を修正することを特徴
とする請求項1記載の同期電動機の位置および速度推定
装置である。
[0033] In the third aspect, the calculating means obtains a rotation speed error corresponding to the estimated error of the direction of the permanent magnet from the output of the position error estimating means and the output of the position correcting means. The synchronous motor according to claim 1, wherein the speed error is passed through a low-pass filter, and the estimated rotational speed is corrected from an output of the low-pass filter and an output of the speed estimating means. It is a speed estimation device.

【0034】4)請求項4において、前記高周波電流と
前記位置修正手段の出力は、ある任意の回転速度を超え
ると任意の傾きで零になるまで減少させ、該零になった
ときの回転速度以下になると前記任意の傾きでもとの値
まで増加させ、前記高周波電流の傾きは前記位置修正手
段の出力の傾きよりも小さいことを特徴とする請求項1
記載の同期電動機の位置および速度推定装置である。以
下、本発明の一実施例を図面に基づいて記述する。
(4) In the above (4), when the high-frequency current and the output of the position correcting means exceed a certain arbitrary rotation speed, the output is reduced to zero at an arbitrary slope and becomes zero. 2. The method according to claim 1, wherein the slope is increased to the original value when the slope is equal to or less than a predetermined value, and a slope of the high-frequency current is smaller than a slope of an output of the position correcting unit.
It is a position and speed estimation device of the synchronous motor described in the above. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施例を示す全
体構成のブロック図、図2は図1の位置・速度推定手段
の一実施例を示すブロック図であり、図中、図3と同符
号のものは同じ構成,機能を有する部分であるためその
説明を割愛する。図1において、速度誤差検出器11
は、位置修正手段9の出力である直流成分Δθfを入力
して推定された回転速度の誤差を、ある任意の回転速度
まではそのまま出力し、該任意の回転速度を超えると回
転速度が零になるまで任意の傾きで前記出力を減少さ
せ、該零になったときの回転速度以下になると前記任意
の傾きでもとの値まで増加させた値を出力する。位置・
速度推定手段10は、速度誤差検出器11の出力ωgh
とd軸電流idとq軸電流iqとd軸電圧vdとq軸電
圧vqとを入力し、推定された永久磁石の方向θgと永
久磁石型同期電動機1の回転速度ωgを出力する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram of the overall configuration showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the position / speed estimating means of FIG. Elements having the same reference numerals as 3 have the same configuration and function, and therefore description thereof is omitted. In FIG. 1, a speed error detector 11
Outputs the error of the rotational speed estimated by inputting the DC component Δθf which is the output of the position correcting means 9 up to an arbitrary rotational speed, and when the rotational speed exceeds the arbitrary rotational speed, the rotational speed becomes zero. The output is reduced at an arbitrary inclination until the rotation speed becomes equal to or less than the rotation speed when the output becomes zero, and a value increased to the original value at the arbitrary inclination is output. position·
The speed estimating means 10 outputs the output ωgh of the speed error detector 11.
And the d-axis current id, the q-axis current iq, the d-axis voltage vd, and the q-axis voltage vq, and outputs the estimated permanent magnet direction θg and the rotational speed ωg of the permanent magnet type synchronous motor 1.

【0036】高周波電流重畳器5が図3に示す高周波電
流重畳器6と異なるところは、ある任意の回転速度まで
高周波電流がd軸電流idに重畳されるような信号を出
力し、該任意の回転速度を超えると零になるまで任意の
傾きで前記出力を減少させ、該零になったときの回転速
度以下になると前記任意の傾きでもとの値の出力まで増
加させ、任意の傾きは速度誤差検出器11の任意の傾き
よりも小さくしている点である。
The high-frequency current superimposer 5 is different from the high-frequency current superimposer 6 shown in FIG. 3 in that it outputs a signal such that a high-frequency current is superimposed on a d-axis current id up to a certain rotation speed. When the rotation speed is exceeded, the output is reduced at an arbitrary slope until the rotation becomes zero, and when the rotation speed becomes equal to or less than the rotation speed when the rotation becomes zero, the output is increased to the output of the original value at the arbitrary slope. The point is that the inclination is smaller than an arbitrary inclination of the error detector 11.

【0037】図2において、位置・速度推定手段10中
の速度推定手段20は、d軸電流idとq軸電流iqと
q軸電圧vqとを入力して、永久磁石型同期電動機1の
回転速度ωm1を推定する。位置誤差推定手段21はd
軸電流idとq軸電流iqとd軸電圧vdとを入力し
て、推定された永久磁石の方向θgの誤差を出力する。
速度誤差推定器22は位置誤差推定手段21の出力を入
力して、推定された永久磁石の方向θgの誤差に応じた
回転速度誤差を出力する。
In FIG. 2, the speed estimating means 20 in the position / speed estimating means 10 receives the d-axis current id, the q-axis current iq, and the q-axis voltage vq, and outputs the rotation speed of the permanent magnet type synchronous motor 1. ωm1 is estimated. The position error estimating means 21 calculates d
The axis current id, the q-axis current iq, and the d-axis voltage vd are input, and the estimated error of the permanent magnet direction θg is output.
The speed error estimator 22 receives the output of the position error estimating means 21 and outputs a rotation speed error corresponding to the estimated error in the direction θg of the permanent magnet.

【0038】加算器23は速度誤差推定器22の出力と
速度誤差検出器11の出力ωghとの和を計算し、推定
された永久磁石の方向θgの誤差に応じた回転速度誤差
の和ωm2を出力する。低域通過フィルタ24は加算器
23の出力ωm2の高調波成分を除去して直流成分dt
hを出力する。加算器25は速度推定手段20の出力ω
m1と低域通過フィルタ24の出力dthとの和を計算
し、永久磁石型同期電動機1の推定された回転速度ωg
として出力する。このようにして、演算手段は加算器2
3,25などから構成されている。
The adder 23 calculates the sum of the output of the speed error estimator 22 and the output ωgh of the speed error detector 11, and calculates the sum ωm2 of the rotational speed error according to the estimated error in the direction θg of the permanent magnet. Output. The low-pass filter 24 removes the harmonic component of the output ωm2 of the adder 23 and removes the DC component dt
Output h. The adder 25 outputs the output ω of the speed estimating means 20.
The sum of m1 and the output dth of the low-pass filter 24 is calculated, and the estimated rotational speed ωg of the permanent magnet type synchronous motor 1 is calculated.
Output as In this way, the calculating means is the adder 2
3, 25, etc.

【0039】また、加算器26は速度推定手段20の出
力ωm1と加算器23の出力ωm2との和ωmxを出力
する。積分器27は加算器23の出力ωmxを積分した
ものを推定された永久磁石の位置・速度推定手段10中
方向θgとして出力する。
The adder 26 outputs the sum ωmx of the output ωm1 of the speed estimating means 20 and the output ωm2 of the adder 23. The integrator 27 outputs the integration of the output ωmx of the adder 23 as the estimated permanent magnet position / velocity estimating means 10 middle direction θg.

【0040】以下は本発明の請求項1と請求項2と請求
項3とによって、前記問題点を解決できる理由を説明す
る。前述した永久磁石型同期電動機1の特性方程式
(7)式を、回転速度ωgrについて解くと、次に示
す、
The reason why the above problems can be solved by claims 1, 2, and 3 of the present invention will be described below. When the characteristic equation (7) of the above-described permanent magnet type synchronous motor 1 is solved for the rotation speed ωgr, the following is obtained.

【0041】[0041]

【数11】 [Equation 11]

【0042】となる。よって、(15)式のdr軸電流
idrをd軸電流idに、qr軸電流iqrをq軸電流
iqに、qr軸電圧vqrをq軸電圧vqにすると、回
転速度ωgを推定することができる。
Is as follows. Therefore, when the dr-axis current idr of the equation (15) is set to the d-axis current id, the qr-axis current iqr is set to the q-axis current iq, and the qr-axis voltage vqr is set to the q-axis voltage vq, the rotation speed ωg can be estimated. .

【0043】位置誤差Δθがある場合のd軸電圧vdの
電圧方程式は、(16)式で表される。
The voltage equation of the d-axis voltage vd when there is a position error Δθ is expressed by equation (16).

【0044】[0044]

【数12】 (Equation 12)

【0045】(16)式をsin(Δθ)について解く
と、次の(17)式
When equation (16) is solved for sin (Δθ), the following equation (17) is obtained.

【0046】[0046]

【数13】 (Equation 13)

【0047】となり、位置誤差Δθが非常に小さいとす
ると、位置誤差Δθは(18)式で近似できる。
Assuming that the position error Δθ is very small, the position error Δθ can be approximated by equation (18).

【0048】[0048]

【数14】 [Equation 14]

【0049】速度誤差推定器22中で位置誤差Δθを微
分すると、位置誤差Δθに対応した回転速度誤差を得る
ことができる。速度誤差検出器11も、(9)式で表さ
れる位置誤差Δθを微分し、位置誤差Δθに対応した回
転速度誤差を得ている。よって、加算器23から出力さ
れる速度誤差推定器22の出力と速度誤差検出器11と
の和によって、位置誤差Δθに応じた回転速度誤差ωm
2を出力することができる。加算器23の出力ωm2を
低域通過フィルタ24に通してから推定された回転速度
ωm1に加えているのは、加算器23の出力ωm2のノ
イズを除去するためのものである。以上説明したよう
に、d軸電流idとq軸電流iqとd軸電圧vdとq軸
電圧vqとが分かれば、電力変換器4で供給できる電圧
を超えても(15)式と(16)式を用いて永久磁石型
同期電動機1の回転速度ωgと永久磁石の方向θgを推
定することができる。
By differentiating the position error Δθ in the speed error estimator 22, a rotational speed error corresponding to the position error Δθ can be obtained. The speed error detector 11 also differentiates the position error Δθ represented by the equation (9), and obtains a rotation speed error corresponding to the position error Δθ. Therefore, the sum of the output of the speed error estimator 22 output from the adder 23 and the speed error detector 11 determines the rotational speed error ωm corresponding to the position error Δθ.
2 can be output. The reason why the output ωm2 of the adder 23 is added to the rotation speed ωm1 estimated after passing through the low-pass filter 24 is to remove noise of the output ωm2 of the adder 23. As described above, if the d-axis current id, the q-axis current iq, the d-axis voltage vd, and the q-axis voltage vq are known, the equations (15) and (16) can be used even if the voltage exceeds the voltage that can be supplied by the power converter 4. The rotational speed ωg of the permanent magnet type synchronous motor 1 and the direction θg of the permanent magnet can be estimated using the equations.

【0050】次に請求項4について説明する。従来の方
式の位置修正手段9は、永久磁石型同期電動機1がある
程度回転すれば必要なくなるので、任意の回転速度を超
えると高周波電流と速度誤差検出器11の出力を零まで
減少させる。この時の傾きは、位置修正手段9がd軸電
流idに高周波電流を重畳しないと永久磁石の方向や回
転速度を推定できないため、高周波電流の傾きを小さく
して速度誤差検出器11の出力が使われるよりも早くか
ら重畳できるようにする。
Next, claim 4 will be described. Since the position correcting means 9 of the conventional method becomes unnecessary if the permanent magnet type synchronous motor 1 rotates to some extent, when the rotation speed exceeds an arbitrary rotation speed, the high frequency current and the output of the speed error detector 11 are reduced to zero. At this time, the direction of the permanent magnet and the rotational speed cannot be estimated unless the position correcting means 9 superimposes the high-frequency current on the d-axis current id. Therefore, the inclination of the high-frequency current is reduced and the output of the speed error detector 11 is reduced. Be able to superimpose earlier than it is used.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、広
範囲な領域で永久磁石形同期電動機の回転速度や永久磁
石の方向が推定できることから、位置センサや速度セン
サが必要なくなり、実用上、極めて有用性の高いもので
ある。
As described above, according to the present invention, since the rotation speed and the direction of the permanent magnet of the permanent magnet type synchronous motor can be estimated in a wide range, a position sensor and a speed sensor are not required, and practically, It is extremely useful.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例を示す位置・速度推定手段の
ブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram of a position / velocity estimating means showing one embodiment of the present invention.

【図3】従来方式の一例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an example of a conventional system.

【図4】従来方式の一例を示す位置修正手段のブロック
図である。
FIG. 4 is a block diagram of a position correcting means showing an example of a conventional method.

【図5】本発明の原理を説明するためのベクトル図であ
る。
FIG. 5 is a vector diagram for explaining the principle of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 永久磁石形同期電動機 2 電圧検出器 3 電流検出器 4 電力変換器 5 高周波電流重畳器 6 高周波電流重畳器 7 電圧成分変換器 8 電流成分変換器 9 位置修正手段 10 位置・速度推定手段 11 速度誤差検出器 12 微分器 13 インダクタンス分電圧降下演算器 14 抵抗分電圧降下演算器 15 加算器 16 減算器 17 微分器 18 位置誤差検出器 19 低域通過フィルタ 20 速度推定手段 21 位置誤差推定手段 22 速度誤差推定器 23 加算器 24 低域通過フィルタ 25 加算器 26 加算器 27 積分器 28 比例積分増幅器 29 積分器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Permanent magnet type synchronous motor 2 Voltage detector 3 Current detector 4 Power converter 5 High frequency current superposition device 6 High frequency current superposition device 7 Voltage component converter 8 Current component converter 9 Position correction means 10 Position / speed estimation means 11 Speed Error detector 12 Differentiator 13 Inductance voltage drop calculator 14 Resistance voltage drop calculator 15 Adder 16 Subtractor 17 Differentiator 18 Position error detector 19 Low-pass filter 20 Speed estimating means 21 Position error estimating means 22 Speed Error estimator 23 adder 24 low-pass filter 25 adder 26 adder 27 integrator 28 proportional-integral amplifier 29 integrator

フロントページの続き Fターム(参考) 2F063 AA35 BA30 DA05 GA01 GA32 GA36 5H560 BB12 DA12 DB12 DC12 DC13 EB01 EB02 RR10 TT08 TT20 XA13 5H576 BB10 DD07 EE01 HB01 HB04 JJ04 JJ22 JJ23 JJ24 JJ25 JJ26 LL14 LL15 LL22 LL24 LL41 Continued on the front page F term (reference) 2F063 AA35 BA30 DA05 GA01 GA32 GA36 5H560 BB12 DA12 DB12 DC12 DC13 EB01 EB02 RR10 TT08 TT20 XA13 5H576 BB10 DD07 EE01 HB01 HB04 JJ04 JJ22 JJ23 JJ24 JJ24 LL14

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】永久磁石型同期電動機の推定された永久磁
石の方向(d軸)と平行な一次電流の成分であるd軸電
流に高周波電流を重畳して、検出された前記永久磁石型
同期電動機の一次電流と一次電圧とから前記推定された
永久磁石の方向を修正する位置修正手段を有する同期電
動機の位置および速度推定装置において、前記一次電流
と一次電圧とから前記永久磁石型同期電動機の回転速度
を推定する速度推定手段と、前記一次電流と一次電圧と
から前記推定された永久磁石の方向の誤差を推定する位
置誤差推定手段と、該位置誤差推定手段の出力と前記位
置修正手段の出力を加算しこの出力と前記速度推定手段
の出力を加算する演算手段のそれぞれから構成された位
置・速度推定手段を備え、該位置・速度推定手段にて、
前記永久磁石の方向の推定と前記推定された回転速度の
修正とを行うことを特徴とする同期電動機の位置および
速度推定装置。
1. A permanent magnet type synchronous motor in which a high-frequency current is superimposed on a d-axis current which is a primary current component parallel to an estimated permanent magnet direction (d-axis) of a permanent magnet type synchronous motor and detected. In a position and speed estimating device for a synchronous motor having a position correcting means for correcting the estimated direction of the permanent magnet from the primary current and the primary voltage of the motor, the position and the speed of the permanent magnet type synchronous motor are determined from the primary current and the primary voltage. Speed estimating means for estimating a rotational speed, position error estimating means for estimating the estimated error of the direction of the permanent magnet from the primary current and primary voltage, and an output of the position error estimating means and the position correcting means. A position / speed estimating means composed of arithmetic means for adding an output and adding the output and the output of the speed estimating means;
An apparatus for estimating the position and speed of a synchronous motor, comprising estimating the direction of the permanent magnet and correcting the estimated rotational speed.
【請求項2】前記速度推定手段は前記d軸電流とd軸に
垂直な軸(q軸)方向のq軸電流とq軸電圧とから前記
永久磁石型同期電動機の回転速度を推定し、前記位置誤
差推定手段は前記d軸電流と前記q軸電流とd軸電圧と
から前記推定された永久磁石の方向の誤差を推定するこ
とを特徴とする請求項1記載の同期電動機の位置および
速度推定装置。
2. The speed estimating means estimates a rotation speed of the permanent magnet type synchronous motor from the d-axis current, a q-axis current in a direction perpendicular to the d-axis (q-axis), and a q-axis voltage. 2. The position and speed estimation of a synchronous motor according to claim 1, wherein the position error estimating means estimates the estimated error in the direction of the permanent magnet from the d-axis current, the q-axis current, and the d-axis voltage. apparatus.
【請求項3】前記演算手段は位置誤差推定手段の出力と
前記位置修正手段の出力とから前記推定された永久磁石
の方向の誤差に応じた回転速度誤差を求め、該回転速度
誤差を低域通過フィルタに通し、該低域通過フィルタの
出力と前記速度推定手段の出力とから前記推定された回
転速度を修正することを特徴とする請求項1記載の同期
電動機の位置および速度推定装置。
3. An arithmetic unit determines a rotational speed error corresponding to the estimated error in the direction of the permanent magnet from an output of the position error estimating unit and an output of the position correcting unit. 2. The position and speed estimating device for a synchronous motor according to claim 1, wherein the estimated rotational speed is corrected through an output of the low-pass filter and an output of the speed estimating means through a pass filter.
【請求項4】前記高周波電流と前記位置修正手段の出力
は、ある任意の回転速度を超えると任意の傾きで零にな
るまで減少させ、該零になったときの回転速度以下にな
ると前記任意の傾きでもとの値まで増加させ、前記高周
波電流の傾きは前記位置修正手段の出力の傾きよりも小
さいことを特徴とする請求項1記載の同期電動機の位置
および速度推定装置。
4. The high-frequency current and the output of the position correcting means are reduced to zero at an arbitrary slope when the rotation speed exceeds a certain arbitrary rotation speed, and when the rotation speed becomes equal to or less than the rotation speed at the time when the rotation speed becomes zero. 2. The position and speed estimating device for a synchronous motor according to claim 1, wherein the gradient of the high frequency current is increased to the original value, and the gradient of the high frequency current is smaller than the gradient of the output of the position correcting means.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002078167A1 (en) * 2001-03-26 2002-10-03 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Method for estimating magnetic polar position of synchronous motor and its controller
JP2008125260A (en) * 2006-11-13 2008-05-29 Denso Corp Controller of multi-phase rotary machine
JP2008236923A (en) * 2007-03-22 2008-10-02 Meidensha Corp Eddy current reduction method and device of pm motor
CN100454751C (en) * 2002-08-30 2009-01-21 株式会社安川电机 Controller for synchronous motor
CN102004165A (en) * 2010-09-13 2011-04-06 中国北车集团大连机车车辆有限公司 Method for measuring instantaneous rotation speed of synchronous generator
JP2013013320A (en) * 2012-09-13 2013-01-17 Jtekt Corp Motor controller

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002078167A1 (en) * 2001-03-26 2002-10-03 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Method for estimating magnetic polar position of synchronous motor and its controller
US6801011B2 (en) 2001-03-26 2004-10-05 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Magnetic pole position estimating method and control apparatus for synchronous motor
CN100454751C (en) * 2002-08-30 2009-01-21 株式会社安川电机 Controller for synchronous motor
JP2008125260A (en) * 2006-11-13 2008-05-29 Denso Corp Controller of multi-phase rotary machine
JP2008236923A (en) * 2007-03-22 2008-10-02 Meidensha Corp Eddy current reduction method and device of pm motor
CN102004165A (en) * 2010-09-13 2011-04-06 中国北车集团大连机车车辆有限公司 Method for measuring instantaneous rotation speed of synchronous generator
JP2013013320A (en) * 2012-09-13 2013-01-17 Jtekt Corp Motor controller

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