JP2002165475A - 同期リラクタンスモータの速度制御装置及びその方法 - Google Patents
同期リラクタンスモータの速度制御装置及びその方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/08—Reluctance motors
-
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-
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- H02P25/086—Commutation
- H02P25/089—Sensorless control
Abstract
(57)【要約】
【課題】 SynRMの回転子のリラクタンスの差を利用し
て、回転子の位置検出器なしで、SynRMの回転速度を制
御することができるSynRMの速度制御装置及びその方法
を提供する。 【解決手段】 入力される交流電源ACを、直流電源DCに
整流する整流器420と、前記直流電源DCを３相の交流電
源に変換してSynRM 440に供給するインバータ430と、Sy
nRM 440に供給される電流及び電圧を検出して誘起電圧
と推定誘起電圧とを演算してSynRM 440の推定角速度を
生成する検出部460と、前記推定角速度及び使用者が入
力する速度指令値が入力されると、インバータ430によ
ってSynRM 440の速度を制御する制御部450と、からSynR
M 440の速度制御装置を構成する。
て、回転子の位置検出器なしで、SynRMの回転速度を制
御することができるSynRMの速度制御装置及びその方法
を提供する。 【解決手段】 入力される交流電源ACを、直流電源DCに
整流する整流器420と、前記直流電源DCを３相の交流電
源に変換してSynRM 440に供給するインバータ430と、Sy
nRM 440に供給される電流及び電圧を検出して誘起電圧
と推定誘起電圧とを演算してSynRM 440の推定角速度を
生成する検出部460と、前記推定角速度及び使用者が入
力する速度指令値が入力されると、インバータ430によ
ってSynRM 440の速度を制御する制御部450と、からSynR
M 440の速度制御装置を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、同期リラクタンス
モータ（Synchronous Reluctance Motor：以下、SynR
Mと略称する）に係るもので、詳しくは、リラクタンス
の差を利用して、同期リラクタンスモータの速度を制御
する同期リラクタンスモータの速度制御装置及びその方
法に関するものである。
モータ（Synchronous Reluctance Motor：以下、SynR
Mと略称する）に係るもので、詳しくは、リラクタンス
の差を利用して、同期リラクタンスモータの速度を制御
する同期リラクタンスモータの速度制御装置及びその方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、SynRMは、図６に示したよう
に、固定子100と、該固定子100に装着された各スロット
101と、固定子100に回動自在に係合された回転子200
と、を包含して構成されている。
に、固定子100と、該固定子100に装着された各スロット
101と、固定子100に回動自在に係合された回転子200
と、を包含して構成されている。
【０００３】又、上記回転子200は、図７に示したよう
に、d軸とq軸とを通過する磁束の差を発生させる溝部20
1と、シリコン鋼FeSiが挿入されるピンホール202と、を
包含して構成されている。
に、d軸とq軸とを通過する磁束の差を発生させる溝部20
1と、シリコン鋼FeSiが挿入されるピンホール202と、を
包含して構成されている。
【０００４】そして、このように構成されたSynRMの回
転速度を制御する従来のSynRM 340の速度制御装置は、
図８に示したように、交流電源ACが入力されると、直流
電源DCに整流する整流器320と、この直流電源DCを３相
の交流電源に変換してSynRM 340に供給するインバータ3
30と、インバータ330を制御する制御部350と、SynRM 34
0の回転速度を検出する検出部360と、を包含して構成さ
れている。
転速度を制御する従来のSynRM 340の速度制御装置は、
図８に示したように、交流電源ACが入力されると、直流
電源DCに整流する整流器320と、この直流電源DCを３相
の交流電源に変換してSynRM 340に供給するインバータ3
30と、インバータ330を制御する制御部350と、SynRM 34
0の回転速度を検出する検出部360と、を包含して構成さ
れている。
【０００５】また、上記の検出部360は、インバータ330
から上記SynRM 340に流れる３相電流中、二つの相電流
を検出する電流検出器361と、SynRM 340の回転子の角速
度を検出する位置検出器363と、この位置検出器363から
出力される回転子の角速度値ωrが入力されると、磁束
角θを演算する磁束角演算器362と、磁束角θ及び前記
の検出された二つの相電流が入力されると、回転子の磁
束分電流値ids及びトルク分電流値iqsを生成する座標変
換器364と、を包含して構成されている。
から上記SynRM 340に流れる３相電流中、二つの相電流
を検出する電流検出器361と、SynRM 340の回転子の角速
度を検出する位置検出器363と、この位置検出器363から
出力される回転子の角速度値ωrが入力されると、磁束
角θを演算する磁束角演算器362と、磁束角θ及び前記
の検出された二つの相電流が入力されると、回転子の磁
束分電流値ids及びトルク分電流値iqsを生成する座標変
換器364と、を包含して構成されている。
【０００６】また、制御部350は、検出部360の回転子の
位置検出器363から出力される回転子の角速度値ωr及び
速度指令値ωr *の入力を受けて、差速度指令値を演算す
る比較器358と、この差速度指令値が入力されると、ト
ルク分電流指令値iqs*を生成する速度制御器356と、こ
のトルク分電流指令値iqs* 及び検出部360の座標変換器
364から出力される磁束分電流値idsの入力を受けて、ト
ルク分差電流指令値を生成する比較器354と、検出部360
の回転子の位置検出器363から出力される回転子の角速
度値ωrによって、定トルク領域と定出力領域とを区別
するために、磁束分電流指令値ids* を生成する磁束指
令発生器357と、前記の磁束分電流指令値ids*と検出部3
60の座標変換器364から出力される磁束分電流値idsを受
けて、磁束分差電流指令値を生成する比較器355と、前
記磁束分差電流指令値の入力を受けて、磁束分指令値を
生成する磁束制御器353と、前記の磁束分指令値と前記
のトルク分差電流指令値の入力を受けて、トルク分電圧
指令値Vqs* と磁束分電圧指令値Vds* とを生成する電流
制御器352と、前記トルク分電圧指令値Vqs* 、磁束分電
圧指令値Vds* 及び前記の磁束角θが入力されると、３
相の電圧指令値Vas*、Vbs*、Vcs*を生成してインバータ
330に出力する電圧発生器351と、を包含して構成されて
いる。
位置検出器363から出力される回転子の角速度値ωr及び
速度指令値ωr *の入力を受けて、差速度指令値を演算す
る比較器358と、この差速度指令値が入力されると、ト
ルク分電流指令値iqs*を生成する速度制御器356と、こ
のトルク分電流指令値iqs* 及び検出部360の座標変換器
364から出力される磁束分電流値idsの入力を受けて、ト
ルク分差電流指令値を生成する比較器354と、検出部360
の回転子の位置検出器363から出力される回転子の角速
度値ωrによって、定トルク領域と定出力領域とを区別
するために、磁束分電流指令値ids* を生成する磁束指
令発生器357と、前記の磁束分電流指令値ids*と検出部3
60の座標変換器364から出力される磁束分電流値idsを受
けて、磁束分差電流指令値を生成する比較器355と、前
記磁束分差電流指令値の入力を受けて、磁束分指令値を
生成する磁束制御器353と、前記の磁束分指令値と前記
のトルク分差電流指令値の入力を受けて、トルク分電圧
指令値Vqs* と磁束分電圧指令値Vds* とを生成する電流
制御器352と、前記トルク分電圧指令値Vqs* 、磁束分電
圧指令値Vds* 及び前記の磁束角θが入力されると、３
相の電圧指令値Vas*、Vbs*、Vcs*を生成してインバータ
330に出力する電圧発生器351と、を包含して構成されて
いる。
【０００７】以下、このように構成された従来のSynRM
の速度制御装置の動作について説明する。
の速度制御装置の動作について説明する。
【０００８】先ず、制御部350に速度指令値ωr *が入力
されると、制御部350の比較器358は、前記の速度指定値
ωr *と回転子の位置検出器363から出力される回転子の
角速度値ωrとを比較して生成された誤差を速度制御器3
56に出力し、比較器354は、検出部360の座標変換器364
から出力されるトルク分電流値iqsと速度制御器356から
出力されるトルク分電流指令値iqs*とを比較してトルク
分差電流指令値を生成する。
されると、制御部350の比較器358は、前記の速度指定値
ωr *と回転子の位置検出器363から出力される回転子の
角速度値ωrとを比較して生成された誤差を速度制御器3
56に出力し、比較器354は、検出部360の座標変換器364
から出力されるトルク分電流値iqsと速度制御器356から
出力されるトルク分電流指令値iqs*とを比較してトルク
分差電流指令値を生成する。
【０００９】また、制御部350の比較器355は、上記角速
度値ωrが入力されると磁束指令発生器357から出力され
る前記の磁束分電流指令値ids* と座標変換器364から出
力される磁束分電流値ids とを受けて、それらを比較し
て磁束分差電流指令値を生成して磁束制御器353に出力
する。
度値ωrが入力されると磁束指令発生器357から出力され
る前記の磁束分電流指令値ids* と座標変換器364から出
力される磁束分電流値ids とを受けて、それらを比較し
て磁束分差電流指令値を生成して磁束制御器353に出力
する。
【００１０】また、電流制御器352は、上記のトルク分
電流指令値及び磁束制御器353から出力される磁束分指
令値が入力されると、トルク分電圧指令値Vqs* 及び磁
束分電圧指令値Vds* を生成して電圧発生器351に出力
し、この電圧発生器351は、前記のトルク分電圧指令値V
qs* と磁束分電圧指令値Vds* 及び検出部360の磁束角演
算器362から出力される磁束角θが入力されて、インバ
ータ330のスイッチング素子のON/OFFのスイッチングを
するための３相電圧指令値Vas*、Vbs*、Vcs*を回転座標
系を利用してインバータ330に出力し、この３相電圧指
令値Vas*、Vbs*、Vcs *によって、SynRM 340が回転され
る。
電流指令値及び磁束制御器353から出力される磁束分指
令値が入力されると、トルク分電圧指令値Vqs* 及び磁
束分電圧指令値Vds* を生成して電圧発生器351に出力
し、この電圧発生器351は、前記のトルク分電圧指令値V
qs* と磁束分電圧指令値Vds* 及び検出部360の磁束角演
算器362から出力される磁束角θが入力されて、インバ
ータ330のスイッチング素子のON/OFFのスイッチングを
するための３相電圧指令値Vas*、Vbs*、Vcs*を回転座標
系を利用してインバータ330に出力し、この３相電圧指
令値Vas*、Vbs*、Vcs *によって、SynRM 340が回転され
る。
【００１１】このとき、検出部360の座標変換器364は、
インバータ330からSynRM 340に流れる電流を検出する電
流検出器361から検出された電流（例えば、a相電流ias
及びb相電流ibs）と磁束角演算器362の出力の磁束角θ
を利用して、SynRM 340の相電流をd軸の電流つまり磁束
分電流値idsとq軸の電流つまりトルク分電流値iqs に変
換する。
インバータ330からSynRM 340に流れる電流を検出する電
流検出器361から検出された電流（例えば、a相電流ias
及びb相電流ibs）と磁束角演算器362の出力の磁束角θ
を利用して、SynRM 340の相電流をd軸の電流つまり磁束
分電流値idsとq軸の電流つまりトルク分電流値iqs に変
換する。
【００１２】また、上記の回転子の位置検出器363に
は、回転子の位置を検出するために、エンコーダまたは
ホールセンサが利用される。
は、回転子の位置を検出するために、エンコーダまたは
ホールセンサが利用される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】然るに、このような従
来のSynRMの速度制御装置においては、SynRMの回転速度
を制御するために、エンコーダまたはホールセンサのよ
うな回転子の位置検出器を利用して回転子の位置を検出
しているため、冷蔵庫及び冷暖房器の圧縮器に設置する
ことが困難で、製品の原価が上昇するという不都合な点
があった。
来のSynRMの速度制御装置においては、SynRMの回転速度
を制御するために、エンコーダまたはホールセンサのよ
うな回転子の位置検出器を利用して回転子の位置を検出
しているため、冷蔵庫及び冷暖房器の圧縮器に設置する
ことが困難で、製品の原価が上昇するという不都合な点
があった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来の課題に鑑みてなされたもので、SynRMの回転子のリ
ラクタンスの差を利用して、SynRMの回転速度を制御し
得るSynRMの速度制御装置及びその方法を提供すること
を目的とする。
来の課題に鑑みてなされたもので、SynRMの回転子のリ
ラクタンスの差を利用して、SynRMの回転速度を制御し
得るSynRMの速度制御装置及びその方法を提供すること
を目的とする。
【００１５】また、SynRMに供給される電流及び電圧を
検出してSynRMの回転速度を制御し得るSynRMの速度制御
装置及びその方法を提供することを目的とする。
検出してSynRMの回転速度を制御し得るSynRMの速度制御
装置及びその方法を提供することを目的とする。
【００１６】このような目的を達成するため、本発明に
係るSynRMの速度制御装置においては、交流電源ACが入
力されるとそれを直流電源DCに整流する整流器420と、
前記の直流電源DCが入力されるとそれを３相の交流電源
ACに変換してSynRM 440に供給するインバータ430と、Sy
nRM 440に供給される電流及び電圧を検出して誘起電圧
及び推定誘起電圧を演算してSynRM 440の推定角速度を
生成する検出部460と、前記の推定角速度と使用者が入
力する速度指令値とが入力されると、インバータ430に
よって、SynRM 440の速度を制御する制御部450と、を包
含して構成されることを特徴とする。
係るSynRMの速度制御装置においては、交流電源ACが入
力されるとそれを直流電源DCに整流する整流器420と、
前記の直流電源DCが入力されるとそれを３相の交流電源
ACに変換してSynRM 440に供給するインバータ430と、Sy
nRM 440に供給される電流及び電圧を検出して誘起電圧
及び推定誘起電圧を演算してSynRM 440の推定角速度を
生成する検出部460と、前記の推定角速度と使用者が入
力する速度指令値とが入力されると、インバータ430に
よって、SynRM 440の速度を制御する制御部450と、を包
含して構成されることを特徴とする。
【００１７】又、本発明に係るSynRM 440の速度制御方
法においては、SynRM 440に供給される電流を検出する
段階と、SynRM 440に供給される電圧を検出する段階
と、この検出された電流及び電圧により推定誘起電圧を
演算してSynRM 440の推定角速度を生成する段階と、こ
の推定角速度と使用者が入力する速度指令値とによって
SynRM 440の速度を制御する段階と、を順次行うことを
特徴とする。
法においては、SynRM 440に供給される電流を検出する
段階と、SynRM 440に供給される電圧を検出する段階
と、この検出された電流及び電圧により推定誘起電圧を
演算してSynRM 440の推定角速度を生成する段階と、こ
の推定角速度と使用者が入力する速度指令値とによって
SynRM 440の速度を制御する段階と、を順次行うことを
特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に対
し、図面を用いて説明する。
し、図面を用いて説明する。
【００１９】本発明に係るSynRMの速度制御装置におい
ては、図１に示したように、交流電源ACが入力されると
それを直流電源DCに整流する整流器420と、前記の直流
電源DCを３相の交流電源に変換してSynRM 440に供給す
るインバータ430と、インバータ430によってSynRM 440
の速度を制御する制御部450と、SynRM 440の速度を検出
する検出部460と、を包含して構成される。
ては、図１に示したように、交流電源ACが入力されると
それを直流電源DCに整流する整流器420と、前記の直流
電源DCを３相の交流電源に変換してSynRM 440に供給す
るインバータ430と、インバータ430によってSynRM 440
の速度を制御する制御部450と、SynRM 440の速度を検出
する検出部460と、を包含して構成される。
【００２０】そして、検出部460は、整流器420からイン
バータ430に流れる電流idcを検出してトルク分電流値iq
sと磁束分電流値idsとを生成する電流検出部461と、イ
ンバータ430からSynRM 440に入力される電圧を検出して
トルク分電圧値Vqs及び磁束分電圧値Vdsを生成する電圧
検出部462と、前記のトルク分電流値iqs及び磁束分電流
値idsと、前記のトルク分電圧値Vqs及び磁束分電圧値Vd
sとが入力されると、推定角速度値ωrを演算する推定速
度演算器464と、前記の推定角速度値ωrが入力される
と、磁束角θを演算する磁束角演算器463と、を包含し
て構成される。
バータ430に流れる電流idcを検出してトルク分電流値iq
sと磁束分電流値idsとを生成する電流検出部461と、イ
ンバータ430からSynRM 440に入力される電圧を検出して
トルク分電圧値Vqs及び磁束分電圧値Vdsを生成する電圧
検出部462と、前記のトルク分電流値iqs及び磁束分電流
値idsと、前記のトルク分電圧値Vqs及び磁束分電圧値Vd
sとが入力されると、推定角速度値ωrを演算する推定速
度演算器464と、前記の推定角速度値ωrが入力される
と、磁束角θを演算する磁束角演算器463と、を包含し
て構成される。
【００２１】又、電圧検出部462は、インバータ430から
SynRM 440に入力される電圧を検出する電圧検出器462-1
と、この電圧検出器462-1の出力信号が入力されると、
第１相電圧値V(as)と第２相電圧値V(bs)とを生成する電
圧変換器462-2と、上記の第１相電圧値V(as)と第２相電
圧値V(bs)とが入力されると、トルク分電圧値Vqs と磁
束分電圧値Vds とを生成する座標変換器462-3と、を包
含して構成される。
SynRM 440に入力される電圧を検出する電圧検出器462-1
と、この電圧検出器462-1の出力信号が入力されると、
第１相電圧値V(as)と第２相電圧値V(bs)とを生成する電
圧変換器462-2と、上記の第１相電圧値V(as)と第２相電
圧値V(bs)とが入力されると、トルク分電圧値Vqs と磁
束分電圧値Vds とを生成する座標変換器462-3と、を包
含して構成される。
【００２２】又、電流検出部461は、整流器420からイン
バータ430に流れる電流idc を検出する電流検出器461-1
と、この電流検出器461-1から出力される信号を受け
て、それを３相電流値i(a)、i（b)、i(c)に変換する相
電流変換器461-2と、前記の３相電流値i(a)、i（b)、i
(c)が入力されると、それをトルク分電流値iqs と磁束
分電流値ids に変換する座標変換器461-3と、を包含し
て構成される。
バータ430に流れる電流idc を検出する電流検出器461-1
と、この電流検出器461-1から出力される信号を受け
て、それを３相電流値i(a)、i（b)、i(c)に変換する相
電流変換器461-2と、前記の３相電流値i(a)、i（b)、i
(c)が入力されると、それをトルク分電流値iqs と磁束
分電流値ids に変換する座標変換器461-3と、を包含し
て構成される。
【００２３】又、制御部450は、検出部460の推定速度演
算器464から出力される推定角速度値ωr及び速度指令値
ωr *が入力されると、差速度指令値を演算する比較器45
8と、この差速度指令値が入力されるとトルク分電流指
令値iqs*を生成する速度制御器456と、上記のトルク分
電流指令値iqs*と検出部460の座標変換器461-3から出力
されるトルク分電流値iqsとが入力されると、トルク分
差電流指令値を生成する比較器454と、検出部460の推定
速度演算器464から出力される推定角速度ωrが入力され
ると、磁束分電流指令値ids*を生成する磁束指令発生器
457と、上記の磁束分電流指令値ids*と電流検出器461の
座標変換器461-3から出力される磁束分電流値idsとが入
力されると、磁束分差電流指令値を生成する比較器455
と、この磁束分差電流指令値が入力されると、磁束分指
令値を生成する磁束制御器453と、この磁束分指令値と
前記のトルク分差電流指令値とが入力されると、トルク
分電圧指令値Vqs*と磁束分電圧指令値Vds* とを生成す
る電流制御器452と、上記のトルク分電圧指令値Vqs* 及
び磁束分電圧指令値Vds*と磁束角θとが入力されると、
３相の電圧指令値Vas*、Vbs*、Vcs*を生成してインバー
タ430に出力する電圧発生器451と、を包含して構成され
る。
算器464から出力される推定角速度値ωr及び速度指令値
ωr *が入力されると、差速度指令値を演算する比較器45
8と、この差速度指令値が入力されるとトルク分電流指
令値iqs*を生成する速度制御器456と、上記のトルク分
電流指令値iqs*と検出部460の座標変換器461-3から出力
されるトルク分電流値iqsとが入力されると、トルク分
差電流指令値を生成する比較器454と、検出部460の推定
速度演算器464から出力される推定角速度ωrが入力され
ると、磁束分電流指令値ids*を生成する磁束指令発生器
457と、上記の磁束分電流指令値ids*と電流検出器461の
座標変換器461-3から出力される磁束分電流値idsとが入
力されると、磁束分差電流指令値を生成する比較器455
と、この磁束分差電流指令値が入力されると、磁束分指
令値を生成する磁束制御器453と、この磁束分指令値と
前記のトルク分差電流指令値とが入力されると、トルク
分電圧指令値Vqs*と磁束分電圧指令値Vds* とを生成す
る電流制御器452と、上記のトルク分電圧指令値Vqs* 及
び磁束分電圧指令値Vds*と磁束角θとが入力されると、
３相の電圧指令値Vas*、Vbs*、Vcs*を生成してインバー
タ430に出力する電圧発生器451と、を包含して構成され
る。
【００２４】また、相電流変換器461-2は、図２に示し
たように、電流検出器461-1から出力する信号が入力さ
れると、パルス幅変調の状態によって、３相電流の正の
部分の電流(+ia、+ib、+ic）を出力する第１マルチプレ
クサ(1A)と、３相電流の負の部分の電流（-ia、-ib、-i
c）を出力する第２マルチプレクサ(1B)と、上記の正の
部分の電流(+ia、+ib、+ic）が入力されると、雑音を除
去する第１低域通過フィルタ(2A)と、上記の負の部分の
電流（-ia、-ib、-ic）が入力されると、雑音を除去す
る第２低域通過フィルタ(2B)と、を包含して構成され
る。
たように、電流検出器461-1から出力する信号が入力さ
れると、パルス幅変調の状態によって、３相電流の正の
部分の電流(+ia、+ib、+ic）を出力する第１マルチプレ
クサ(1A)と、３相電流の負の部分の電流（-ia、-ib、-i
c）を出力する第２マルチプレクサ(1B)と、上記の正の
部分の電流(+ia、+ib、+ic）が入力されると、雑音を除
去する第１低域通過フィルタ(2A)と、上記の負の部分の
電流（-ia、-ib、-ic）が入力されると、雑音を除去す
る第２低域通過フィルタ(2B)と、を包含して構成され
る。
【００２５】又、推定速度演算器464は、図３に示した
ように、上記のトルク分電流値iqs、磁束分電流値ids
、トルク分電圧値Vqs 及び磁束分電圧値Vds が入力さ
れると、SynRM 440の誘起電圧値eを生成する誘起電圧演
算器11と、前記のトルク分電流値iqs 及び磁束分電流値
ids が入力されると、磁束分インダクタンスLdとトルク
分インダクタンスLqとを演算するインダクタンス演算器
14と、このインダクタンス演算器14から出力されるイン
ダクタンスが入力されると、推定誘起電圧値ｅes tを演
算する推定誘起電圧演算器15と、誘起電圧演算器11から
出力される誘起電圧ｅと推定誘起電圧演算器15から出力
される前記の推定誘起電圧値ｅestとを比較して誤差誘
起電圧値を生成する比較器12と、この誤差誘起電圧値が
入力されると、推定角速度値ωrを演算する比例積分制
御器13と、を包含して構成される。
ように、上記のトルク分電流値iqs、磁束分電流値ids
、トルク分電圧値Vqs 及び磁束分電圧値Vds が入力さ
れると、SynRM 440の誘起電圧値eを生成する誘起電圧演
算器11と、前記のトルク分電流値iqs 及び磁束分電流値
ids が入力されると、磁束分インダクタンスLdとトルク
分インダクタンスLqとを演算するインダクタンス演算器
14と、このインダクタンス演算器14から出力されるイン
ダクタンスが入力されると、推定誘起電圧値ｅes tを演
算する推定誘起電圧演算器15と、誘起電圧演算器11から
出力される誘起電圧ｅと推定誘起電圧演算器15から出力
される前記の推定誘起電圧値ｅestとを比較して誤差誘
起電圧値を生成する比較器12と、この誤差誘起電圧値が
入力されると、推定角速度値ωrを演算する比例積分制
御器13と、を包含して構成される。
【００２６】以下、このように構成された本発明に係る
SynRM 440の制御装置の動作及びその制御方法について
説明する。
SynRM 440の制御装置の動作及びその制御方法について
説明する。
【００２７】図７に示したように、固定子の各捲線は回
転子のd軸及びq軸の位置を認識し得るように構成され
て、d軸及びq軸におけるリラクタンスの大きさがそれぞ
れ相異するため、これらのリラクタンスの大きさを検出
することにより、SynRM 440の速度を制御することがで
きる。
転子のd軸及びq軸の位置を認識し得るように構成され
て、d軸及びq軸におけるリラクタンスの大きさがそれぞ
れ相異するため、これらのリラクタンスの大きさを検出
することにより、SynRM 440の速度を制御することがで
きる。
【００２８】従って、図４に示したように、固定子捲線
の各相における回転子のd軸及びq軸の位置を検出するた
めに、SynRM 440の回転子が回転する時の回転角度によ
るインダクタンスの変化を、SynRM 440の固定子の入力
電圧及び電流を検出して求めると、回転子の位置が求め
られ、その求められた値を利用すると、SynRM 440の回
転子の速度を制御することができる。
の各相における回転子のd軸及びq軸の位置を検出するた
めに、SynRM 440の回転子が回転する時の回転角度によ
るインダクタンスの変化を、SynRM 440の固定子の入力
電圧及び電流を検出して求めると、回転子の位置が求め
られ、その求められた値を利用すると、SynRM 440の回
転子の速度を制御することができる。
【００２９】又、回転子のq軸を基準軸にすると、磁束
は、この場合q軸と45度（機械角）の差を有するd軸にお
いて一番大きくなり、SynRM 440のトルクTeが、下記の
式のように、インダクタンスの差Ld - Lq と、固定子の
磁束分電流値idsとトルク分電流値iqsとの乗算に比例す
る。
は、この場合q軸と45度（機械角）の差を有するd軸にお
いて一番大きくなり、SynRM 440のトルクTeが、下記の
式のように、インダクタンスの差Ld - Lq と、固定子の
磁束分電流値idsとトルク分電流値iqsとの乗算に比例す
る。
【００３０】
【数１】
【００３１】ここで、Ｋはモータによって決まる定数で
ある。
ある。
【００３２】一方、SynRMの電圧方程式は次式(2)、(3)
のように表示される。
のように表示される。
【００３３】
【数２】
【００３４】上記式中、Vdsはd軸の固定子電圧、Vqsはq
軸の固定子電圧を夫々示し、rsは固定子抵抗、ids、iqs
はそれぞれd、q軸の固定子電流、λdsとλqsはd軸及びq
軸の磁束（磁束鎖変数）を夫々示し、ωrはモータの回
転子角速度値を示す。
軸の固定子電圧を夫々示し、rsは固定子抵抗、ids、iqs
はそれぞれd、q軸の固定子電流、λdsとλqsはd軸及びq
軸の磁束（磁束鎖変数）を夫々示し、ωrはモータの回
転子角速度値を示す。
【００３５】また、λds＝Ld×idsで、λqs＝Lq×iqsで
あるため、電圧及び電流を検出してd軸及びq軸のインダ
クタンスLd、Lqを計算すると、図４に示したように、そ
の量の変化がSynRM 440の回転子の位置に該当する。
又、SynRM 440に形成される電流/電圧のベクトル間の関
係を示すと、図５に示したようになる。
あるため、電圧及び電流を検出してd軸及びq軸のインダ
クタンスLd、Lqを計算すると、図４に示したように、そ
の量の変化がSynRM 440の回転子の位置に該当する。
又、SynRM 440に形成される電流/電圧のベクトル間の関
係を示すと、図５に示したようになる。
【００３６】以下、SynRM 440の速度制御方法及び速度
制御装置の動作について説明する。図１に示したよう
に、整流器420が交流電源を直流電源Vdcに変換しインバ
ータ430に出力すると、制御部450の制御によって、入力
された直流電源が交流電源に変換されてSynRM 440に供
給されてSynRM 440が駆動される時、検出部460の電流検
出器461-1が、整流器420からインバータ430に流れる電
流を検出して相電流変換器461-2に出力する。次いで、
相電流変換器461-2は、パルス幅変調のために、スペー
スべクトル法に従って、電流検出器461-1から入力され
た電流検出値を３相電流ia、ib、icに次のように変換す
る。即ち、図２に示したように、電流検出器461-1から
出力された信号から、３相電流ia、ib、icは、パルス幅
変調の状態に応じてマルチプレクサ1A、1Bによりその正
の部分の電流001=+ia、010=+ib、100=+icと、その負の
部分の電流110=-ia、101=-ib、011=-icに区分して出力
されるため、整流器420とインバータ430間のDCリンクに
流れる電流idcが電流検出部461により検出されると、Sy
nRM 440の固転子の各相に流れる電流が求められる。こ
こで、001、010、…、011はパルス幅変調の状態によっ
て決まるインバータのスイッチング素子のスイッチング
モードを表す。
制御装置の動作について説明する。図１に示したよう
に、整流器420が交流電源を直流電源Vdcに変換しインバ
ータ430に出力すると、制御部450の制御によって、入力
された直流電源が交流電源に変換されてSynRM 440に供
給されてSynRM 440が駆動される時、検出部460の電流検
出器461-1が、整流器420からインバータ430に流れる電
流を検出して相電流変換器461-2に出力する。次いで、
相電流変換器461-2は、パルス幅変調のために、スペー
スべクトル法に従って、電流検出器461-1から入力され
た電流検出値を３相電流ia、ib、icに次のように変換す
る。即ち、図２に示したように、電流検出器461-1から
出力された信号から、３相電流ia、ib、icは、パルス幅
変調の状態に応じてマルチプレクサ1A、1Bによりその正
の部分の電流001=+ia、010=+ib、100=+icと、その負の
部分の電流110=-ia、101=-ib、011=-icに区分して出力
されるため、整流器420とインバータ430間のDCリンクに
流れる電流idcが電流検出部461により検出されると、Sy
nRM 440の固転子の各相に流れる電流が求められる。こ
こで、001、010、…、011はパルス幅変調の状態によっ
て決まるインバータのスイッチング素子のスイッチング
モードを表す。
【００３７】また、相電流変換器461-2により、3相の相
電流が計算されて座標変換器461-3に出力されると、座
標変換器461-3によりd軸つまり磁束分電流値ids とq軸
つまりトルク分電流値iqs に変換されてそれぞれ比較器
455、454に出力される。
電流が計算されて座標変換器461-3に出力されると、座
標変換器461-3によりd軸つまり磁束分電流値ids とq軸
つまりトルク分電流値iqs に変換されてそれぞれ比較器
455、454に出力される。
【００３８】一方、電圧検出部462の電圧検出器462-1
は、インバータ430からSynRM 440に供給される電圧を検
出して電圧変換器462-2に出力し、電圧変換器462-2は入
力された電圧の第１相電圧値V(as)と第２相電圧値V(bs)
とを検出して座標変換器462-3に出力し、座標変換器462
-3は、それらからd軸の固定子電圧Vds とq軸の固定子電
圧Vqs とを変換により求めて推定速度演算器464に出力
する。
は、インバータ430からSynRM 440に供給される電圧を検
出して電圧変換器462-2に出力し、電圧変換器462-2は入
力された電圧の第１相電圧値V(as)と第２相電圧値V(bs)
とを検出して座標変換器462-3に出力し、座標変換器462
-3は、それらからd軸の固定子電圧Vds とq軸の固定子電
圧Vqs とを変換により求めて推定速度演算器464に出力
する。
【００３９】又、推定速度演算器464の誘起電圧演算器1
1は、図3に示したように、トルク分電流値iqs 、磁束
分電流値ids 、トルク分電圧値Vqs 及び磁束分電圧値 V
ds が入力されると、誘起電圧eを演算して比較器12に出
力し、推定誘起電圧演算器15は、前記のトルク分電流値
iqs 、磁束分電流値ids 及び推定角速度値ωrが入力さ
れると演算器14から出力される前記のd軸のインダクタ
ンスLd及びq軸のインダクタンスLq が入力されるとき、
推定誘起電圧ｅestを演算して比較器12に出力し、この
比較器12が誘起電圧の誤差を生成して比例積分制御器13
に出力すると、比例積分制御器13は推定角速度値ωrを
生成して磁束角演算器463、磁束指令発生器457及び比較
器458に夫々出力する。
1は、図3に示したように、トルク分電流値iqs 、磁束
分電流値ids 、トルク分電圧値Vqs 及び磁束分電圧値 V
ds が入力されると、誘起電圧eを演算して比較器12に出
力し、推定誘起電圧演算器15は、前記のトルク分電流値
iqs 、磁束分電流値ids 及び推定角速度値ωrが入力さ
れると演算器14から出力される前記のd軸のインダクタ
ンスLd及びq軸のインダクタンスLq が入力されるとき、
推定誘起電圧ｅestを演算して比較器12に出力し、この
比較器12が誘起電圧の誤差を生成して比例積分制御器13
に出力すると、比例積分制御器13は推定角速度値ωrを
生成して磁束角演算器463、磁束指令発生器457及び比較
器458に夫々出力する。
【００４０】また、比較器458は、速度指令値ωr *及び
推定角速度値ωrが入力されると、それらの誤差を速度
制御器456に出力し、比較器454は、電流検出部461の座
標変換器461-3から出力されるトルク分電流値iqsと速度
制御器456から出力されるトルク分電流指令値iqs* とを
比較してトルク分差電流指令値を生成する。
推定角速度値ωrが入力されると、それらの誤差を速度
制御器456に出力し、比較器454は、電流検出部461の座
標変換器461-3から出力されるトルク分電流値iqsと速度
制御器456から出力されるトルク分電流指令値iqs* とを
比較してトルク分差電流指令値を生成する。
【００４１】又、比較器455は、磁束指令発生器457から
出力される前記の磁束分電流指令値ids* と座標変換器4
61-3から出力される磁束分電流値idsとを受けてそれら
を比較した後、磁束分差電流指令値を生成して磁束制御
器453に出力する。
出力される前記の磁束分電流指令値ids* と座標変換器4
61-3から出力される磁束分電流値idsとを受けてそれら
を比較した後、磁束分差電流指令値を生成して磁束制御
器453に出力する。
【００４２】又、電流制御器452は、比較器454から出力
される上記のトルク分差電流指令値と磁束制御器453か
ら出力される磁束分指令値とが入力されると、トルク分
電圧指令値Vqs* 及び磁束分電圧指令値Vds* を生成して
電圧発生器451に出力し、この電圧発生器451は、前記の
トルク分電圧指令値Vqs*、磁束分電圧指令値Vds* 及び
磁束角演算器463から出力される磁束角θの入力を受け
て、インバータ430のスイッチング素子のON/OFFのスイ
ッチングをするための３相電圧指令値Vas*、Vbs*、Vcs*
を生成してインバータ430に出力する。
される上記のトルク分差電流指令値と磁束制御器453か
ら出力される磁束分指令値とが入力されると、トルク分
電圧指令値Vqs* 及び磁束分電圧指令値Vds* を生成して
電圧発生器451に出力し、この電圧発生器451は、前記の
トルク分電圧指令値Vqs*、磁束分電圧指令値Vds* 及び
磁束角演算器463から出力される磁束角θの入力を受け
て、インバータ430のスイッチング素子のON/OFFのスイ
ッチングをするための３相電圧指令値Vas*、Vbs*、Vcs*
を生成してインバータ430に出力する。
【００４３】従って、SynRM 440に供給される電流及び
電圧を検出して、この検出された電流及び電圧から生成
される推定角速度を利用してそのSynRM 440の速度を制
御することができる。
電圧を検出して、この検出された電流及び電圧から生成
される推定角速度を利用してそのSynRM 440の速度を制
御することができる。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るSynR
Mの速度制御器においては、エンコーダまたはホールセ
ンサを利用することなく、SynRMに供給される電流及び
電圧を検出してSynRMの速度を制御するため、SynRMの製
品原価を低減し得るという効果がある。
Mの速度制御器においては、エンコーダまたはホールセ
ンサを利用することなく、SynRMに供給される電流及び
電圧を検出してSynRMの速度を制御するため、SynRMの製
品原価を低減し得るという効果がある。
【００４５】また、SynRMの回転子の位置検出器を設置
しにくい冷蔵庫や冷暖房機に容易に適用して、そのSynR
Mの速度を容易に制御し得るという効果がある。
しにくい冷蔵庫や冷暖房機に容易に適用して、そのSynR
Mの速度を容易に制御し得るという効果がある。
【図１】本発明に係るSynRMの速度制御装置を示したブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】図１の相電流変換器を示したブロック図であ
る。
る。
【図３】図１の推定速度演算器を示したブロック図であ
る。
る。
【図４】本発明に係る速度制御装置が適用されるSynRM
のインダクタンスの変化を示した図である。
のインダクタンスの変化を示した図である。
【図５】本発明に係る速度制御装置によってSynRMに形
成される電流/電圧のベクトルを示した図である。
成される電流/電圧のベクトルを示した図である。
【図６】従来のSynRMの断面図である。
【図７】図６の回転子の断面図である。
【図８】従来のSynRMの速度制御装置を示したブロック
図である。
図である。
320、420…整流器 330、430…インバータ 340、440…SynRM 351、451…電圧発生器 352、452…電流制御器 353、453…磁束制御器 357、457…磁束指令発生器 356、456…速度制御器 362、463…磁束角演算器 364、461-3…座標変換器 363…回転子位置検出器 350、450…制御部 360、460…検出部 461-1…電流検出器 462-1…電圧検出器 461…電流検出部 461-2…相電流変換器 462…電圧検出部 462-2…電圧変換器 461-3、462-3…座標変換器 358、354、355、454、455、458、12…比較器 464…推定速度演算器 1A…第１マルチプレクサ 1B…第２マルチプレクサ 2A…第１低域通過フィルタ 2B…第２低域通過フィルタ 11…誘起電圧演算器 13…比例積分制御器 14…インダクタンス演算器 15…推定誘起電圧演算器 100…固定子 101…スロット 200…回転子 201…溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H550 CC06 DD09 EE03 GG03 GG05 HB02 HB08 HB16 JJ03 JJ04 JJ24 JJ26 KK06 LL14 LL22 LL23 LL35 5H560 BB04 BB18 DA14 DB14 DC01 DC12 DC13 EB01 EB07 GG04 SS01 TT15 XA02 XA04 XA13 5H576 BB06 CC02 DD05 EE01 EE14 EE18 GG02 GG04 HA02 HB02 JJ03 JJ04 JJ06 JJ17 KK06 LL14 LL22 LL24 LL41
Claims (17)
- 【請求項１】 交流電源ACが入力されて、該交流電源を
直流電源DCに整流する整流器と、 前記直流電源DCが入力されて、該直流電源を３相の交流
電源に変換して同期リラクタンスモータに供給するイン
バータと、 前記同期リラクタンスモータに供給される電流及び電圧
を検出して該同期リラクタンスモータの誘起電圧と推定
誘起電圧を演算して該同期リラクタンスモータの推定角
速度を生成する検出部と、 前記推定角速度と使用者が入力する速度指令値とが入力
されて、前記インバータを通して前記同期リラクタンス
モータの速度を制御する制御部と、 を含んで構成されることを特徴とする同期リラクタンス
モータの速度制御装置。 - 【請求項２】 前記検出部は、前記整流器と前記インバ
ータ間の電流を検出して前記同期リラクタンスモータの
回転子のd軸及びq軸に該当する各電流を生成する電流検
出部と、前記インバータから前記同期リラクタンスモー
タに供給される電圧を検出して前記回転子のd軸及びq軸
に該当する電圧を生成する電圧検出部と、前記d軸及びq
軸に該当する電流と、d軸及びq軸に該当する電圧とが入
力されて、前記推定角速度を演算する推定速度演算器
と、を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記
載の同期リラクタンスモータの速度制御装置。 - 【請求項３】 前記電流検出部は、前記整流器と前記イ
ンバータ間の電流を検出する電流検出器と、前記の検出
された電流が入力されて、該検出された電流を３相の電
流に変換する相電流変換器と、前記の変換された３相の
電流が入力されて該３相の電流を前記d軸及びq軸に該当
する電流に変換する座標変換器と、から構成されること
を特徴とする請求項２に記載の同期リラクタンスモータ
の速度制御装置。 - 【請求項４】 前記相電流変換器は、前記検出された電
流が入力されて、パルス幅変調の状態に従って、前記３
相の電流の正の部分の電流(+ia、+ib、+ic）を出力する
第１マルチプレクサと、 前記３相の電流の負の部分の電流（-ia、-ib、-ic）を
出力する第２マルチプレクサと、 前記正の部分の電流(+ia、+ib、+ic）が入力されて、該
正の部分の電流の雑音を除去する第１低域通過フィルタ
と、 前記負の部分の電流（-ia、-ib、-ic）が入力されて、
該負の部分の電流の雑音を除去する第２低域通過フィル
タと、 を含んで構成されることを特徴とする請求項３に記載の
同期リラクタンスモータの速度制御装置。 - 【請求項５】 前記電圧検出部は、前記インバータから
前記同期リラクタンスモータに供給される電圧を検出す
る電圧検出器と、該電圧検出器から検出された信号が入
力されて該信号を２つの相電圧に変換する電圧変換器
と、前記２つの相電圧が入力されて前記d軸及びq軸に該
当する電圧を生成する座標変換器と、を含んで構成され
ることを特徴とする請求項２に記載の同期リラクタンス
モータの速度制御装置。 - 【請求項６】 前記推定速度演算器は、前記d軸及びq軸
に該当する電流とd軸及びq軸に該当する電圧とが入力さ
れて前記誘起電圧を生成する誘起電圧演算器と、前記d
軸及びq軸に該当する電流と前記推定角速度とが入力さ
れて推定誘起電圧を生成する推定誘起電圧演算手段と、
前記誘起電圧と前記推定誘起電圧が入力されて前記推定
角速度を演算する推定速度生成手段と、を含んで構成さ
れることを特徴とする請求項２に記載の同期リラクタン
スモータの速度制御装置。 - 【請求項７】 前記推定誘起電圧演算手段は、前記 d軸
及びq軸に該当する電流と前記推定角速度とが入力され
て前記d軸及びq軸に該当するインダクタンスを演算する
インダクタンス演算器と、前記インダクタンスが入力さ
れて前記推定誘起電圧を演算する推定誘起電圧演算器
と、を含んで構成されることを特徴とする請求項６に記
載の同期リラクタンスモータの速度制御装置。 - 【請求項８】 前記推定速度生成手段は、前記誘起電圧
及び前記推定誘起電圧が入力されて誤差誘起電圧を生成
する比較器と、前記誤差誘起電圧が入力されて前記推定
角速度を生成する比例積分制御器と、を含んで構成され
ることを特徴とする請求項６に記載の同期リラクタンス
モータの速度制御装置。 - 【請求項９】 前記推定角速度が入力されて磁束角を演
算して前記電流検出部に出力する磁束角演算器をさらに
含んで構成されることを特徴とする請求項１または２に
記載の同期リラクタンスモータの速度制御装置。 - 【請求項１０】 前記検出部は、前記同期リラクタンス
モータの回転子のd軸及びq軸に該当するリラクタンスの
差を利用して前記推定角速度を生成することを特徴とす
る請求項１または２に記載の同期リラクタンスモータの
速度制御装置。 - 【請求項１１】 前記リラクタンスは、前記同期リラク
タンスモータの回転子が回転する時求められることを特
徴とする請求項10の同期リラクタンスモータの速度制御
装置。 - 【請求項１２】 同期リラクタンスモータに供給される
電流を検出する段階と、前記同期リラクタンスモータに
供給される電圧を検出する段階と、前記の検出された電
流及び電圧により前記同期リラクタンスモータの誘起電
圧と推定誘起電圧とを演算して前記同期リラクタンスモ
ータの推定角速度を生成する段階と、前記推定角速度と
使用者が入力した速度指令値とによって前記同期リラク
タンスモータの速度を制御する段階と、を含むことを特
徴とする同期リラクタンスモータの速度制御方法。 - 【請求項１３】 前記電流を検出する段階では、前記同
期リラクタンスモータの回転子のd軸及びq軸に該当する
電流を検出することを特徴とする請求項12に記載の同期
リラクタンスモータの速度制御方法。 - 【請求項１４】 前記電圧を検出する段階では、前記同
期リラクタンスモータの回転子のd軸及びq軸に該当する
電圧を検出することを特徴とする請求項12に記載の同期
リラクタンスモータの速度制御方法。 - 【請求項１５】 前記推定角速度の生成段階では、前記
同期リラクタンスモータの回転子のd軸及びq軸に該当す
る電流と、d軸及びq軸に該当する電圧とを用いて演算し
て前記誘起電圧を生成する段階と、前記d軸及びq軸に該
当する電流と前記推定角速度とを用いて演算して前記推
定誘起電圧を生成する段階と、前記誘起電圧と前記推定
誘起電圧とを用いて演算して前記推定角速度を生成する
段階と、を含むことを特徴とする請求項12に記載の同期
リラクタンスモータの速度制御方法。 - 【請求項１６】 前記推定誘起電圧を生成する段階で
は、前記d軸及びq軸に該当する電流と前記推定角速度と
を用いて演算して前記回転子のd軸及びq軸に該当するイ
ンダクタンスを演算する段階を含むことを特徴とする請
求項15に記載の同期リラクタンスモータの速度制御方
法。 - 【請求項１７】 前記推定角速度を生成する段階では、
前記誘起電圧と前記推定誘起電圧とを用いて演算して誤
差誘起電圧を生成する段階と、前記誤差誘起電圧を比例
積分する段階と、を含むことを特徴とする請求項15に記
載の同期リラクタンスモータの速度制御方法。
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