JP2001197764A - 同期モータの制御装置 - Google Patents
同期モータの制御装置Info
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- JP2001197764A JP2001197764A JP2000034153A JP2000034153A JP2001197764A JP 2001197764 A JP2001197764 A JP 2001197764A JP 2000034153 A JP2000034153 A JP 2000034153A JP 2000034153 A JP2000034153 A JP 2000034153A JP 2001197764 A JP2001197764 A JP 2001197764A
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- voltage
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 何らテーブルを用いるようなことなく、車両
の広域の走行速度にわたって補間する必要がない近似精
度の高い計算式を用いることにより界磁電流を決定し
て、永久磁石型同期モータの弱め界磁制御を最適に行わ
せる。 【構成】 同期モータの回転角速度ωｍ、バッテリ電圧
Ｅｄｃをパラメータとし、その同期モータに固有の特性
である界磁磁束Φｄ、インダクタンスＬｄ、極対数Ｐｐ
を用いて界磁電流ｉｄを算出する特定の近似式によって
求められる界磁電流ｉｄにもどづいて同期モータの弱め
界磁制御を行わせるようにする。
の広域の走行速度にわたって補間する必要がない近似精
度の高い計算式を用いることにより界磁電流を決定し
て、永久磁石型同期モータの弱め界磁制御を最適に行わ
せる。 【構成】 同期モータの回転角速度ωｍ、バッテリ電圧
Ｅｄｃをパラメータとし、その同期モータに固有の特性
である界磁磁束Φｄ、インダクタンスＬｄ、極対数Ｐｐ
を用いて界磁電流ｉｄを算出する特定の近似式によって
求められる界磁電流ｉｄにもどづいて同期モータの弱め
界磁制御を行わせるようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、永久磁石型同期モータ
の弱め界磁制御を行う同期モータの制御装置に関する。
の弱め界磁制御を行う同期モータの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、永久磁石型同期モータを電気自
動車の駆動用モータとして用いる場合、そのモータに通
電するバッテリの出力電圧の変動の影響を受けることな
く、車両の走行速度に応じて安定したモータトルクを得
ることができるように、そのモータに界磁電流を供給す
る等価弱め界磁制御を行うようにしている。
動車の駆動用モータとして用いる場合、そのモータに通
電するバッテリの出力電圧の変動の影響を受けることな
く、車両の走行速度に応じて安定したモータトルクを得
ることができるように、そのモータに界磁電流を供給す
る等価弱め界磁制御を行うようにしている。
【０００３】従来、永久磁石型同期モータの弱め界磁制
御を行わせるに際して、バッテリ電圧Ｖ、回転数Ｎ、ト
ルク電流Ｉｑをパラメータとした特定の計算式Ｉｄ＝Ｋ
１×（Ｒ・Ｉｑ＋Ｋ２・Ｎ−Ｋ３・Ｖ）（Ｋ１，Ｋ２，
Ｋ３：モータ特性によって決定される定数、Ｒ：固定子
の巻線抵抗）を用いることによって弱め界磁電流Ｉｄを
算出するようにしている（特開平９−２３６９８号公報
参照）。
御を行わせるに際して、バッテリ電圧Ｖ、回転数Ｎ、ト
ルク電流Ｉｑをパラメータとした特定の計算式Ｉｄ＝Ｋ
１×（Ｒ・Ｉｑ＋Ｋ２・Ｎ−Ｋ３・Ｖ）（Ｋ１，Ｋ２，
Ｋ３：モータ特性によって決定される定数、Ｒ：固定子
の巻線抵抗）を用いることによって弱め界磁電流Ｉｄを
算出するようにしている（特開平９−２３６９８号公報
参照）。
【０００４】しかし、その計算式は近似精度が低く、車
両の広域の走行速度にわたって補間することが困難であ
り、広域の走行速度にわたって補間するためには、パラ
メータ係数を車両の走行速度にしたがって更新する必要
性があるものになっている。
両の広域の走行速度にわたって補間することが困難であ
り、広域の走行速度にわたって補間するためには、パラ
メータ係数を車両の走行速度にしたがって更新する必要
性があるものになっている。
【０００５】また、従来、永久磁石型同期モータの弱め
界磁制御を行わせるに際して、バッテリ電圧、回転数、
トルクなどの各種パラメータにもとづく弱め界磁電流の
マップを実測データにしたがって作成したうえでテーブ
ル設定しておき、それぞれ検出した各パラメータ値にし
たがって対応する弱め界磁電流の値をテーブルから読み
出すようにしている（例えば、特開平７−１０７７７２
号公報参照）。
界磁制御を行わせるに際して、バッテリ電圧、回転数、
トルクなどの各種パラメータにもとづく弱め界磁電流の
マップを実測データにしたがって作成したうえでテーブ
ル設定しておき、それぞれ検出した各パラメータ値にし
たがって対応する弱め界磁電流の値をテーブルから読み
出すようにしている（例えば、特開平７−１０７７７２
号公報参照）。
【０００６】しかし、各種パラメータにもとづいて弱め
界磁電流のマップを作成するのではそのデータ量が多大
になり、テーブル設定のために大きなメモリ容量を必要
とするものになっている。また、各種パラメータにもと
づく弱め界磁電流のマップを実測データにしたがって作
成しなければならず、マップの作成に手間がかかるもの
になっている。
界磁電流のマップを作成するのではそのデータ量が多大
になり、テーブル設定のために大きなメモリ容量を必要
とするものになっている。また、各種パラメータにもと
づく弱め界磁電流のマップを実測データにしたがって作
成しなければならず、マップの作成に手間がかかるもの
になっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、永久磁石型同期モータの弱め界磁制御を行わせる
に際して、バッテリ電圧、回転数、トルク電流などをパ
ラメータとした特定の計算式を用いて界磁電流を算出す
る場合、その計算式の近似精度が低いと、車両の広域の
走行速度にわたって補間することが困難になることであ
る。
点は、永久磁石型同期モータの弱め界磁制御を行わせる
に際して、バッテリ電圧、回転数、トルク電流などをパ
ラメータとした特定の計算式を用いて界磁電流を算出す
る場合、その計算式の近似精度が低いと、車両の広域の
走行速度にわたって補間することが困難になることであ
る。
【０００８】また、バッテリ電圧、回転数、トルクなど
の各種パラメータにもとづく弱め界磁電流のマップを実
測データにしたがって作成したうえでテーブル設定して
おくのでは、データ量が多大になり、テーブル設定のた
めに大きなメモリ容量を必要とするとともに、実測デー
タにしたがってマップを作成しなければならず手間がか
かるものになっていることである。
の各種パラメータにもとづく弱め界磁電流のマップを実
測データにしたがって作成したうえでテーブル設定して
おくのでは、データ量が多大になり、テーブル設定のた
めに大きなメモリ容量を必要とするとともに、実測デー
タにしたがってマップを作成しなければならず手間がか
かるものになっていることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、永久磁石型同
期モータの弱め界磁制御を行わせるに際して、何らテー
ブルを用いるようなことなく、車両の広域の走行速度に
わたって補間する必要がない近似精度の高い計算式を用
いて界磁電流を決定できるようにするべく、同 められる回転角速度をωｍ、電圧検出器によって検出さ
れたバッテリ電圧をＥｄｃとし、その同期モータに固有
の界磁磁束をΦｄ、そのインダクタンスをＬｄ、その極
対数をＰｐとしたとき、次式（１）によって求められる
界磁電流ｉｄにもとづいて同期モータの弱め界磁制御を
行わせるようにしている。
期モータの弱め界磁制御を行わせるに際して、何らテー
ブルを用いるようなことなく、車両の広域の走行速度に
わたって補間する必要がない近似精度の高い計算式を用
いて界磁電流を決定できるようにするべく、同 められる回転角速度をωｍ、電圧検出器によって検出さ
れたバッテリ電圧をＥｄｃとし、その同期モータに固有
の界磁磁束をΦｄ、そのインダクタンスをＬｄ、その極
対数をＰｐとしたとき、次式（１）によって求められる
界磁電流ｉｄにもとづいて同期モータの弱め界磁制御を
行わせるようにしている。
【００１０】
【数１】
【００１１】
【実施例】図１は、本発明による同期モータの制御装置
の基本的な構成を示している。
の基本的な構成を示している。
【００１２】それは、バッテリ１を電源としてインバー
タ２を介して永久磁石型の同期モータＭを駆動するモー
タ駆動系にあって、その同期モータＭの回転位置θを位
置検出器３によって検出するとともに、バッテリ１の端
子電圧Ｅｄｃを電圧検出器４によって検出し、コントロ
ーラ５において、その各検出された回転位置θとバッテ
リ電圧Ｅｄｃとを読み込んで前記（１）式にしたがう所
定の演算処理をなすことによって界磁電流ｉｄをわり出
して、それを界磁電流指令としてインバータ２に所定の
ＰＷＭ信号を与えて同期モータＭの弱め界磁制御を行う
ことができるように構成されている。
タ２を介して永久磁石型の同期モータＭを駆動するモー
タ駆動系にあって、その同期モータＭの回転位置θを位
置検出器３によって検出するとともに、バッテリ１の端
子電圧Ｅｄｃを電圧検出器４によって検出し、コントロ
ーラ５において、その各検出された回転位置θとバッテ
リ電圧Ｅｄｃとを読み込んで前記（１）式にしたがう所
定の演算処理をなすことによって界磁電流ｉｄをわり出
して、それを界磁電流指令としてインバータ２に所定の
ＰＷＭ信号を与えて同期モータＭの弱め界磁制御を行う
ことができるように構成されている。
【００１３】その（１）式の成立の根拠としては、以下
のとおりである。
のとおりである。
【００１４】いま、同期モータＭの端子間電圧とＤＣ電
源との関係で発生しうる交流最大電 よいことがわかる。
源との関係で発生しうる交流最大電 よいことがわかる。
【００１５】（イ）同期モータＭの端子間電圧とＤＣ電
源との関係で発生しうる交流最大電 以下であること。（ロ）ｄ軸の電流は最小であることが
望ましい。発生トルクτ｛τ＝Ｐｐ（Ｌ
源との関係で発生しうる交流最大電 以下であること。（ロ）ｄ軸の電流は最小であることが
望ましい。発生トルクτ｛τ＝Ｐｐ（Ｌ
【００１６】（イ）の考察 同期モータＭの制御の基礎式は、次式（２）によって与
えられる。
えられる。
【００１７】
【数２】
【００１８】この（２）式の右辺の第１項はトルク分電
圧を、その第２項は電流位相補償電圧を、その第３項は
と誘起電圧との加算された電圧をそれぞれあらわしてい
る。
圧を、その第２項は電流位相補償電圧を、その第３項は
と誘起電圧との加算された電圧をそれぞれあらわしてい
る。
【００１９】（２）式において、Ｒは一次抵抗、Ｌは一
次インダクタンス、ｉは一次電流、ｓはラプラス微分記
号である。ωｅは電気角速度であり、ωｅ＝Ｐｐ・ωｍ
によって与えられる。また、Ｊは次式（３）によって与
えられる。
次インダクタンス、ｉは一次電流、ｓはラプラス微分記
号である。ωｅは電気角速度であり、ωｅ＝Ｐｐ・ωｍ
によって与えられる。また、Ｊは次式（３）によって与
えられる。
【００２０】
【数３】
【００２１】（２）式をｄ軸成分およびｑ軸成分にわけ
て書き換えると、次式（４）のようになる。
て書き換えると、次式（４）のようになる。
【００２２】
【数４】
【００２３】（４）式において、Ｌｄ，Ｌｑはｄ軸，ｑ
軸の一次インダクタンス（ただし、Ｌｄ＝Ｌｑであ
る）、ｉｑはトルク電流である。
軸の一次インダクタンス（ただし、Ｌｄ＝Ｌｑであ
る）、ｉｑはトルク電流である。
【００２４】電圧は２相電圧であるが３相の端子電圧と
大きさが一致するので、計算は端子間電圧を直接用いる
ようにする。
大きさが一致するので、計算は端子間電圧を直接用いる
ようにする。
【００２５】ここで、実パラメータを考えて支配的な項
を選択する。
を選択する。
【００２６】その際、逆起電圧だけに着目すると、次式
（５）が得られる。
（５）が得られる。
【００２７】
【数５】
【００２８】また、逆起電圧の関係定数は速度に対して
トルク定数と同じである。低速回転では電流のｄ軸成分
がない（ｉｄ＝０）。また、電圧のｄ軸成分−Ｌｑ×ｉ
ｑ×ωｅが比較的少ないので省略する（ｖｄを省略）。
トルク定数と同じである。低速回転では電流のｄ軸成分
がない（ｉｄ＝０）。また、電圧のｄ軸成分−Ｌｑ×ｉ
ｑ×ωｅが比較的少ないので省略する（ｖｄを省略）。
【００２９】そして、ｑ軸の電流は定常的な状態では直
流である（微分ｓが０）ことから、電圧はＲ×ｉｑであ
り、ほぼ内部抵抗によって決まる。２相電圧はルート３
倍の３相の相電圧、２相電流もやはりルート３倍の３相
の相電流であることから、そのまま傾斜成分である抵抗
が観察できる。
流である（微分ｓが０）ことから、電圧はＲ×ｉｑであ
り、ほぼ内部抵抗によって決まる。２相電圧はルート３
倍の３相の相電圧、２相電流もやはりルート３倍の３相
の相電流であることから、そのまま傾斜成分である抵抗
が観察できる。
【００３０】抵抗Ｒも小さいので省略する。バッテリ１
を電源として同期モータＭを駆動したときの出力を大き
くするには、バッテリ電圧が低いために大電流を流す必
要があるが、抵抗Ｒによる影響が大きくなってしまうの
で、損失を少なくするために抵抗Ｒが小さくなるように
設計している。
を電源として同期モータＭを駆動したときの出力を大き
くするには、バッテリ電圧が低いために大電流を流す必
要があるが、抵抗Ｒによる影響が大きくなってしまうの
で、損失を少なくするために抵抗Ｒが小さくなるように
設計している。
【００３１】以上の考察により、（２）式で示す基礎式
からＲ，ｉｑ，Ｌｑ，ｖｄを省略して、弱め界磁電流の
関係は次式（６）で決まる。
からＲ，ｉｑ，Ｌｑ，ｖｄを省略して、弱め界磁電流の
関係は次式（６）で決まる。
【００３２】
【数６】
【００３３】 ）である。
【００３４】（６）式を書き換えると、次式（７）のよ
うになる。
うになる。
【００３５】
【数７】
【００３６】 ことによって（１）式が導かれる。直流電圧が異なれ
ば、当然電流も異なる。
ば、当然電流も異なる。
【００３７】 る。
【００３８】図２は、本発明による同期モータの制御装
置における高回転域で用いる場合の出力に必要な弱め界
磁電流の大きさの概要を示す弱め界磁特性を示してい
る。
置における高回転域で用いる場合の出力に必要な弱め界
磁電流の大きさの概要を示す弱め界磁特性を示してい
る。
【００３９】図３は、本発明によって制御された同期モ
ータＭの電圧−回転数特性を示している。５０００ｒｐ
ｍ以上の高回転域でほぼフラットな特性を示している。
ータＭの電圧−回転数特性を示している。５０００ｒｐ
ｍ以上の高回転域でほぼフラットな特性を示している。
【００４０】このように、本発明によれば、同期モータ
の回転角速度ωｍ、バッテリ電圧Ｅｄｃをパラメータと
し、その同期モータに固有の特性である界磁磁束Φｄ、
インダクタンスＬｄ、極対数Ｐｐを用いて界磁電流ｉｄ
を算出する（１）式の近似精度が高く、広域の速度にわ
たって補間する必要がなく同期モータの弱め界磁制御を
最適に行わせることできるようになる。
の回転角速度ωｍ、バッテリ電圧Ｅｄｃをパラメータと
し、その同期モータに固有の特性である界磁磁束Φｄ、
インダクタンスＬｄ、極対数Ｐｐを用いて界磁電流ｉｄ
を算出する（１）式の近似精度が高く、広域の速度にわ
たって補間する必要がなく同期モータの弱め界磁制御を
最適に行わせることできるようになる。
【発明の効果】以上、本発明による同期モータの制御装
置にあっては、永久磁石型の同期モータの界磁電流をｉ
ｄ、位置検出器によって検出された回転位相から求めら
れる回転角速度をωｍ、電圧検出器によって検出された
バッテリ電圧をＥｄｃとし、その同期モータに固有の界
磁磁束をΦｄ、そのインダクタンスをＬｄ、その極対数
をＰｐとしたとき、（１）式によって求められる界磁電
流ｉｄにもとづいて同期モータの弱め界磁制御を行わせ
るようにしたもので、何らテーブルを用いるようなこと
なく、車両の広域の走行速度にわたって捕完する必要が
ない近似精度の高い計算式を用いて界磁電流を決定して
弱め界磁制御を最適に行わせることができるという利点
を有している。
置にあっては、永久磁石型の同期モータの界磁電流をｉ
ｄ、位置検出器によって検出された回転位相から求めら
れる回転角速度をωｍ、電圧検出器によって検出された
バッテリ電圧をＥｄｃとし、その同期モータに固有の界
磁磁束をΦｄ、そのインダクタンスをＬｄ、その極対数
をＰｐとしたとき、（１）式によって求められる界磁電
流ｉｄにもとづいて同期モータの弱め界磁制御を行わせ
るようにしたもので、何らテーブルを用いるようなこと
なく、車両の広域の走行速度にわたって捕完する必要が
ない近似精度の高い計算式を用いて界磁電流を決定して
弱め界磁制御を最適に行わせることができるという利点
を有している。
【図１】本発明による同期モータの制御装置の基本的な
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による同期モータの制御装置における弱
め界磁電流の大きさの概要を示す弱め界磁特性図であ
る。
め界磁電流の大きさの概要を示す弱め界磁特性図であ
る。
【図３】本発明によって制御される同期モータＭの電圧
−回転数特性を示す図である。
−回転数特性を示す図である。
１ バッテリ ２ インバータ ３ 位置検出器 ４ 電圧検出器 ５ コントローラ
Claims (2)
- 【請求項１】 電圧検出器によって永久磁石型の同期モ
ータの駆動用電源であるバッテリの電圧を検出するとと
もに、位置検出器によって同期モータの回転位置を検出
して、その各検出されたバッテリ電圧と回転位置とにも
とづいて同期モータの弱め界磁制御を行う制御装置であ
って、同期モータの界磁電流をｉｄ、検出された回転位
置から求められる回転角速度をωｍ、検出されたバッテ
リ電圧をＥｄｃとし、その同期モータに固有の界磁磁束
をΦｄ、そのインダクタンスをＬｄ、その極対数をＰｐ
としたとき、下記式（１）によって与えられる界磁電流
ｉｄの大きさにもとづいて同期モータの弱め界磁制御を
行わせるようにしたことを特徴とする同期モータの制御
装置。 【数１】 - 【請求項２】 囲で行うことを特徴とする請求項１の記載による同期モ
ータの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000034153A JP3418826B2 (ja) | 2000-01-06 | 2000-01-06 | 同期モータの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000034153A JP3418826B2 (ja) | 2000-01-06 | 2000-01-06 | 同期モータの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001197764A true JP2001197764A (ja) | 2001-07-19 |
| JP3418826B2 JP3418826B2 (ja) | 2003-06-23 |
Family
ID=18558526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000034153A Expired - Fee Related JP3418826B2 (ja) | 2000-01-06 | 2000-01-06 | 同期モータの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3418826B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010187537A (ja) * | 2010-06-01 | 2010-08-26 | Sharp Corp | モータ駆動装置 |
| US7816876B2 (en) | 2006-12-27 | 2010-10-19 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Motor control device and motor drive system |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4522273B2 (ja) * | 2005-01-24 | 2010-08-11 | 三洋電機株式会社 | モータ制御装置及びこれを有するモータ駆動システム |
-
2000
- 2000-01-06 JP JP2000034153A patent/JP3418826B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7816876B2 (en) | 2006-12-27 | 2010-10-19 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Motor control device and motor drive system |
| JP2010187537A (ja) * | 2010-06-01 | 2010-08-26 | Sharp Corp | モータ駆動装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3418826B2 (ja) | 2003-06-23 |
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Legal Events
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