JP2002320400A - Synchronous motor control method - Google Patents

Synchronous motor control method

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JP2002320400A JP2001119859A JP2001119859A JP2002320400A JP 2002320400 A JP2002320400 A JP 2002320400A JP 2001119859 A JP2001119859 A JP 2001119859A JP 2001119859 A JP2001119859 A JP 2001119859A JP 2002320400 A JP2002320400 A JP 2002320400A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize stable acceleration by making it difficult that a terminal voltage of a synchronous motor is saturated. SOLUTION: An equivalent magnetic field control of motor 4 is realized by setting a vertical axis current Id1 to the proportional relationship of a horizontal axis current Iq in the speed from 0 to basic rotating speed Nbase , setting another vertical axis current Id0 to the function of speed using the proportional constants Kd2 , Kd3 in the speed from the basic rotating speed Nbase to the maximum rotating speed Ntop , and defining the vertical current Id by adding the vertical axis current Id1 and the vertical axis current Id0 . Moreover, during acceleration of motor 4, the equivalent magnetic field is increased or decreased in proportion to the rotating angle N of the motor 4 using Kd3 as a variable. Consequently, the vertical axis current Id0 for suppressing a terminal voltage VM remarkably increases to result in making it difficult that the terminal voltage VM of motor 4 is saturated. Accordingly, stable acceleration can e realized.

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、同期電動機、特に
永久磁石を界磁に用いた同期電動機制御方法に関し、さ
らに詳細には、広い定出力範囲を必要とする同期電動機
制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a synchronous motor, and more particularly to a synchronous motor control method using a permanent magnet as a field, and more particularly to a synchronous motor control method requiring a wide constant output range.

【0002】[0002]

【従来の技術】特開平10−14299号公報に開示さ
れた、1:nの定出力比を必要とする同期電動機の一種
である永久磁石同期電動機の制御方法では、同期電動機
の最高回転速度をNtopとし、基底回転速度Nbase=N
top/nと表し、同期電動機の回転速度Nを、(A)0
<N≦Nbaseの範囲と、(B)Nbase<N≦Ntopの2
つの制御範囲に分けてベクトル制御を行っている。以下
にこの制御方法を具体的に説明する。
2. Description of the Related Art In a method of controlling a permanent magnet synchronous motor, which is a kind of a synchronous motor requiring a constant output ratio of 1: n, disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-14299, the maximum rotational speed of the synchronous motor is determined. N top , base rotation speed N base = N
top / n, and the rotational speed N of the synchronous motor is expressed as (A) 0
<N ≦ N base range and (B) N base <N ≦ N top 2
Vector control is performed in two control ranges. Hereinafter, this control method will be specifically described.

【0003】まず、(A)の制御範囲では、所要出力を
確保するのに必要な、トルク指令T ref(%)に準拠し
て流れるq軸電流指令Iq、トルク指令比例成分のq軸
電流指令Iq1、d軸電流指令Id、トルク指令比例成分の
d軸電流指令Id1の関係を、Iq=Iq1=Iqmax×(T
ref/100)[Iqmaxは、100%定格時のq軸電流
指令Iq]…(1)、Id=Kd1×Iq[ただし、Kd1
比例定数]…(2)と定めてベクトル制御を行う。
First, in the control range of (A), the required output is
Torque command T necessary to secure ref(%)
-Axis current command I flowingq, Q axis of torque command proportional component
Current command Iq1, D-axis current command Id, The torque command proportional component
d-axis current command Id1The relationship of Iq= Iq1= Iqmax× (T
ref/ 100) [IqmaxIs the q-axis current at 100% rating
Command Iq] (1), Id= Kd1× Iq[However, Kd1Is
Proportional constant] (2) is performed and vector control is performed.

【0004】さらに、(B)の制御範囲では、所要出力
を確保するためのq軸電流指令Iq1、q軸電流指令Id1
の関係に加え、同期電動機端子電圧を抑制させるための
d軸電流指令Id0を、Id0=Kd2×(N−Nbase)/
(Ntop−Nbase)[ただし、Kd2は比例定数]…
(3)、Id=Id0+Id1…(4)と定めて、ベクトル
制御を行う。
Further, in the control range of (B), a q-axis current command I q1 and a q-axis current command I d1 for securing required output are provided.
In addition to the relationship, the d-axis current command I d0 for suppressing the synchronous motor terminal voltage is given by I d0 = K d2 × (N−N base ) /
(N top -N base ) [where K d2 is a proportional constant] ...
(3), I d = I d0 + I d1 (4), and vector control is performed.

【0005】図5は、上述の制御方法を実行するための
制御装置のブロック図である。図5に示すように、1は
ベクトル演算部、2はPWM発生部、3はインバータパ
ワー部、4は永久磁石同期電動機(モータ)、5は位置
検出器(PG)、6は速度演算器、7は3相d−q変換
器、8はId1演算器、9はId0演算器、10は電流検出
器、11は速度調整器、12はIq1変換器、14、1
5、17は減算器、16は加算器である。
FIG. 5 is a block diagram of a control device for executing the control method described above. As shown in FIG. 5, 1 is a vector calculator, 2 is a PWM generator, 3 is an inverter power unit, 4 is a permanent magnet synchronous motor (motor), 5 is a position detector (PG), 6 is a speed calculator, 7 is a three-phase dq converter, 8 is an I d1 operator, 9 is an I d0 operator, 10 is a current detector, 11 is a speed regulator, 12 is an I q1 converter, 14, 1
5 and 17 are subtractors, and 16 is an adder.

【0006】速度演算器6は、PG5から得られるモー
タ4の位置から、その回転速度、すなわち速度フィード
バック信号Nを算出する。減算器14によって得られる
速度指令N*と、速度フィードバック信号Nとの偏差e
は、速度調整器11に入力される。速度調整器11はそ
の速度偏差eに基づいて比例−積分(PI)制御を行っ
てトルク指令Trefを出力する。Iq1変換器12は、上述
の式(2)を用いてトルク指令Trefをq軸電流指令Iq
に変換して出力する。
The speed calculator 6 calculates the rotational speed of the motor 4 from the position of the motor 4 obtained from the PG 5, that is, the speed feedback signal N. Difference e between speed command N * obtained by subtractor 14 and speed feedback signal N
Is input to the speed regulator 11. The speed regulator 11 performs proportional-integral (PI) control based on the speed deviation e and outputs a torque command Tref . The I q1 converter 12 converts the torque command T ref into the q-axis current command I q by using the above equation (2).
And output.

【0007】q軸電流指令Iqが、トルク指令比例成分
としてId1演算器8に入力されることで、q軸電流指令
qに比例係数Kd1を掛けたd軸電流指令Id1が生成さ
れる。減算器15は、q軸電流指令Iqと、電流検出器
10によって検出されたモータ電流を3相d−q変換器
7に入力することによって得られるq軸電流フィードバ
ック信号Iqfbとの差を求めて、ベクトル演算部1に入
力する。
When the q-axis current command Iq is input to the Id1 calculator 8 as a torque command proportional component, a d-axis current command Id1 is generated by multiplying the q-axis current command Iq by a proportional coefficient Kd1. Is done. The subtractor 15 calculates the difference between the q-axis current command Iq and the q-axis current feedback signal Iqfb obtained by inputting the motor current detected by the current detector 10 to the three-phase dq converter 7. Then, it is input to the vector operation unit 1.

【0008】一方、d軸電流指令Idは、速度フィード
バック信号NがId0演算器9に入力されることによって
得られる速度比例成分のd軸電流指令Id0と、d軸電流
指令Id1とが、加算器16で足し合わされることによっ
て作成される。減算器17は、d軸電流指令Idからd
軸電流フィードバック信号Idfbを減算してベクトル演
算部1に入力する。
On the other hand, the d-axis current command I d includes a d-axis current command I d0 and a d-axis current command I d1 of a speed proportional component obtained by inputting the speed feedback signal N to the I d0 calculator 9. Are created by adding in the adder 16. The subtractor 17 calculates the d-axis current command I d to d
The shaft current feedback signal I dfb is subtracted and input to the vector operation unit 1.

【0009】ベクトル演算部1は、モータ4の電圧指令
*と位相制御角指令θ*とを出力する。PWM発生部2
は、電圧指令V*と位相制御角指令θ*に基づいてPWM
パルスを生成してインバータパワー部3を駆動し、モー
タ4の速度制御を行う。
The vector operation unit 1 outputs a voltage command V * of the motor 4 and a phase control angle command θ * . PWM generator 2
Is PWM based on the voltage command V * and the phase control angle command θ *.
A pulse is generated to drive the inverter power unit 3 to control the speed of the motor 4.

【0010】図6は、モータ4、すなわち同期電動機の
等価回路図である。モータ4の極数をPoleとすると、
モータ4の角速度ωは、以下の式(5)のように表され
る。
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of the motor 4, that is, the synchronous motor. When the number of poles of the motor 4 and P ole,
The angular velocity ω of the motor 4 is represented by the following equation (5).

【0011】ω=2π×Pole/120×N…(5) モータ4の一次抵抗r≒0、q軸電圧をVq、d軸電圧
をVdとすると、モータ4の端子電圧VMは、以下の式
(6)のように表される。
[0011] ω = 2π × P ole / 120 × N ... (5) of the motor 4 primary resistance r ≒ 0, the q-axis voltage V q, when the d-axis voltage and V d, the terminal voltage V M of the motor 4 is , And is represented by the following equation (6).

【0012】VM 2=Vq 2+Vd 2…(6) また、モータ4の誘起電圧Eは以下の式(7)のように
表される。
V M 2 = V q 2 + V d 2 (6) Further, the induced voltage E of the motor 4 is expressed by the following equation (7).

【0013】 E=KE×N [KEは、磁石の誘起電圧係数]…(7) モータ4のq軸電圧Vqは、以下の式(8)のように表
される。
E = K E × N [K E is the induced voltage coefficient of the magnet] (7) The q-axis voltage V q of the motor 4 is represented by the following equation (8).

【0014】 Vq=E−Id×Ld×ω =N(b−aN) [ただし、a=Ld×2π×Pole/120×Kd2/Ntop−Nbas e 、b=KE+Ld×2π×Pole/120(Kd2×Nbase/(Ntop−Nbase)− Kd1×Iqmax×(Tref/100))、Ldはモータ4のd軸インダクタンス]… (8) モータ4のd軸電圧Vdは、以下の式(9)のように表
される。
[0014] V q = E-I d × L d × ω = N (b-aN) [ provided that, a = L d × 2π × P ole / 120 × K d2 / N top -N bas e, b = K E + L d × 2π × P ole / 120 (K d2 × N base / (N top -N base) - K d1 × I qmax × (T ref / 100)), d -axis inductance L d is the motor 4] ... (8) d-axis voltage V d of the motor 4 is represented as the following equation (9).

【0015】 Vd=−Iqqω =−cN [ただし、c=Lq×2π×Pole/120×Iqmax×(Tref/100))、Lq はモータ4のq軸インダクタンス]…(9) 式(6)、(8)、(9)より、モータ4の端子電圧V
Mは、以下の式(10)のように表される。
[0015] V d = -I q L q ω = -cN [ However, c = L q × 2π × P ole / 120 × I qmax × (T ref / 100)), L q is q-axis inductance of the motor 4 ] (9) From the equations (6), (8) and (9), the terminal voltage V of the motor 4 is obtained.
M is represented by the following equation (10).

【0016】 VM=N×√((b−aN)2+c2)…(10) 図5は、モータ4の回転速度、すなわち速度フィードバ
ック信号Nと、端子電圧VMと、q軸電圧Vq、d軸電圧
dとの関係を示すグラフである。図5に示すように、
q軸電圧Vqは、式(6)に示すようにN=b/2aで
最大となり、d軸電圧Vdが、式(8)に示すようにN
=Ntopで最大となり、端子電圧VMは、式(10)に示
すように、N=b/aで最大となる。
[0016] V M = N × √ (( b-aN) 2 + c 2) ... (10) 5, the rotational speed of the motor 4, i.e. a speed feedback signal N, and the terminal voltage V M, q-axis voltage V q, is a graph showing the relationship between the d-axis voltage V d. As shown in FIG.
The q-axis voltage Vq becomes maximum at N = b / 2a as shown in the equation (6), and the d-axis voltage Vd becomes N as shown in the equation (8).
= Maximum at N top, the terminal voltage V M, as shown in equation (10), the maximum N = b / a.

【0017】以上述べたように、1:nの定出力比を必
要とする同期電動機の一種である永久磁石同期電動機の
制御方法では、モータ4の加速中に端子電圧がN=b/
aで最大となって飽和し、制御不能となって加速時間が
長くなってしまうという問題があった。
As described above, in the control method of the permanent magnet synchronous motor, which is a kind of the synchronous motor requiring a constant output ratio of 1: n, the terminal voltage becomes N = b /
There is a problem that the maximum value is reached at the point a and saturation occurs, the control becomes impossible, and the acceleration time becomes long.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、
1:nの定出力比を必要とする同期電動機の一種である
永久磁石同期電動機の従来の制御方法では、モータの端
子電圧が最高回転速度と基底回転速度との間で最大とな
るため、モータの加速中に端子電圧が飽和し、制御不能
となって加速時間が長くなってしまうという問題があっ
た。
As described above,
In a conventional control method of a permanent magnet synchronous motor, which is a kind of a synchronous motor requiring a constant output ratio of 1: n, the terminal voltage of the motor becomes maximum between the maximum rotation speed and the base rotation speed. During the acceleration, there is a problem that the terminal voltage is saturated, the control becomes impossible, and the acceleration time becomes longer.

【0019】本発明は、端子電圧が飽和しにくくなり、
安定した加速を実現することができる同期電動機制御方
法を提供することを目的とする。
According to the present invention, the terminal voltage is less likely to be saturated,
An object of the present invention is to provide a synchronous motor control method capable of realizing stable acceleration.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の同期電動機の制御方法では、1:nの定出
力比を必要とする同期電動機の最高回転速度をNtop
し、基底回転速度をNb ase=Ntop/nと表し、同期電
動機の回転速度Nを、(A)0<N≦Nbaseの範囲と、
(B)Nbase<N≦Ntopの範囲との2つの制御範囲に
分け、(A)の制御範囲では、所要出力を確保するのに
必要な、トルク指令Tref(%)に準拠して流れるq軸
電流指令Iq、q軸電流指令Iq1、d軸電流指令Id、ト
ルク指令比例成分のd軸電流指令Id1の関係を、Iq=I
q1=Iqmax×(Tref/100)[Iqmaxは、100%
定格時のq軸電流指令Iq]、Id=Id1=Kd1×I
q[ただし、Kd1は比例定数]と定め、(B)の制御範
囲では、前述のq軸電流指令Iq、Iq1、d軸電流指令I
d1の関係に加え、同期電動機端子電圧VMを抑制させる
ためのd軸電流指令Id0を、Id0=Kd2×Kd3×(N−
base)/(Ntop−Nbase)[ただし、Kd2、Kd 3
比例定数]と定め、d軸電流指令Idを、Id=Id0+I
d1と定めてベクトル制御を行う同期電動機制御方法にお
いて、同期電動機の加速中においては、Kd3を1以上の
変数とし、前記回転角度Nに比例して増減させることを
特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, in the synchronous motor control method of the present invention, the maximum rotational speed of the synchronous motor requiring a constant output ratio of 1: n is set to N top , and the base speed is set to N top. represents the rotation speed and n b ase = n top / n , the rotational speed n of the synchronous motor, and a range of (a) 0 <n ≦ n base,
(B) The control range is divided into two control ranges of N base <N ≦ N top. In the control range of (A), the torque control T ref (%) necessary to secure the required output is performed. The relationship between the flowing q-axis current command I q , q-axis current command I q1 , d-axis current command I d , and d-axis current command I d1 of the torque command proportional component is represented by I q = I
q1 = Iqmax × ( Tref / 100) [ Iqmax is 100%
Q-axis current command at rated time I q ], I d = I d1 = K d1 × I
q [where K d1 is a proportional constant], and in the control range of (B), the q-axis current commands I q and I q1 and the d-axis current command I
In addition to the relationship of d1, the d-axis current command I d0 in order to suppress the synchronous motor terminal voltage V M, I d0 = K d2 × K d3 × (N-
N base ) / (N top −N base ) [where K d2 and K d 3 are proportional constants], and the d-axis current command I d is given by I d = I d0 + I
In the synchronous motor control method for performing vector control stipulates that d1, During acceleration of the synchronous motor, the K d3 and one or more variables, and wherein the increase or decrease in proportion to the rotation angle N.

【0021】本発明の同期電動機制御方法では、同期電
動機の加速中においては、Kd3を1以上の変数として、
同期電動機の回転角度Nに比例して増減させる。こうす
ることによって、同期電動機の端子電圧を抑制するd軸
電流指令を同期電動機の回転速度の2乗に比例させ、d
軸電流指令を大きくする。そのため、本発明の同期電動
機制御方法では、加速中に同期電動機の端子電圧が飽和
しにくくなり、安定した加速を実現することができる。
According to the synchronous motor control method of the present invention, during acceleration of the synchronous motor, K d3 is defined as one or more variables.
It is increased or decreased in proportion to the rotation angle N of the synchronous motor. By doing so, the d-axis current command for suppressing the terminal voltage of the synchronous motor is made proportional to the square of the rotational speed of the synchronous motor, and d
Increase the shaft current command. Therefore, in the synchronous motor control method of the present invention, the terminal voltage of the synchronous motor is less likely to be saturated during acceleration, and stable acceleration can be realized.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態の同期
電動機制御方法について図面を参照して詳細に説明す
る。図1は、本実施形態の同期電動機制御方法を実現す
る制御装置の構成を示すブロック図である。図1に示す
ように、この制御装置は、Id0変換器9の代わりにId0
変換器19を備え、加速判定器13を新たに備えている
点が、図5に示す制御装置と異なっている。
Next, a synchronous motor control method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a control device that implements the synchronous motor control method according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the control device, I instead of I d0 converter 9 d0
The control device shown in FIG. 5 is different from the control device shown in FIG. 5 in that a converter 19 is provided and an acceleration determiner 13 is newly provided.

【0023】Id0変換器19は、前述の(A)の制御範
囲では、Id0を0とし、(B)の制御範囲では、以下の
式(11)によってId0を算出して出力する。
The I d0 converter 19 sets I d0 to 0 in the control range of (A) described above, and calculates and outputs I d0 by the following equation (11) in the control range of (B).

【0024】 Id0=Kd2×Kd3×(N−Nbase)/(Ntop−Nbase)[ただ し、Kd2は比例定数、Kd3は、モータ4加速中は1以上の変数であり、それ以外 のときは、比例定数]…(11) 加速判定器13は、インバータパワー部3を駆動する際
に入力されるRUN信号と、電流検出器10によって検
出される電流と、速度演算器6から出力される速度フィ
ードバック信号Nとを入力する。加速判定器13は、R
UN信号がアクティブであって、電流検出器10によっ
て検出される電流からトルクを演算して、そのトルクの
変動に基づいてモータ4が加速中であるか否かを判定す
る。モータ4が加速中であると判定した場合、加速判定
器13は、速度フィードバック信号Nを入力し、Kd3
決定してId0演算器19に設定する。Kd3は、モータ4
加速中には、速度フィードバック信号Nに比例した値と
なる。
I d0 = K d2 × K d3 × (N−N base ) / (N top −N base ) [where K d2 is a proportionality constant, and K d3 is one or more variables during motor 4 acceleration. Yes, otherwise, proportional constant] (11) The acceleration determiner 13 calculates the RUN signal input when the inverter power unit 3 is driven, the current detected by the current detector 10, and the speed calculation. The speed feedback signal N output from the device 6 is input. The acceleration determiner 13 calculates R
The UN signal is active, a torque is calculated from the current detected by the current detector 10, and it is determined whether or not the motor 4 is accelerating based on the fluctuation of the torque. When it is determined that the motor 4 is accelerating, the acceleration determiner 13 inputs the speed feedback signal N, determines K d3 , and sets it to the I d0 calculator 19. K d3 is the motor 4
During acceleration, the value is proportional to the speed feedback signal N.

【0025】本実施形態の同期電動機制御方法について
まとめる。本実施形態の同期電動機制御方法では、従来
の同期電動機制御方法と同様に、同期電動機の最高回転
速度をNtopとし、基底回転速度をNbase=Ntop/nと
表し、同期電動機の回転速度Nを、(A)0<N≦N
baseの範囲と、(B)Nbase<N≦Ntopの2つの制御
範囲に分けてベクトル制御を行う。
The synchronous motor control method of the present embodiment will be summarized. In the synchronous motor control method of the present embodiment, similarly to the conventional synchronous motor control method, the maximum rotational speed of the synchronous motor is represented by Ntop , and the base rotational speed is represented by Nbase = Ntop / n. N, (A) 0 <N ≦ N
Vector control is performed by dividing the control range into a base range and (B) N base <N ≦ N top control ranges.

【0026】まず、(A)の制御範囲では、所要出力を
確保するのに必要な、トルク指令T ref(%)に準拠し
て流れるq軸電流指令Iq、トルク指令比例成分のq軸
電流指令Iq1、d軸電流指令Id、トルク指令比例成分
のd軸電流指令Id1の関係を、前述の式(2)のように
定めてベクトル制御を行う。
First, in the control range of (A), the required output is
Torque command T necessary to secure ref(%)
-Axis current command I flowingq, Q axis of torque command proportional component
Current command Iq1, D-axis current command Id, Torque command proportional component
D-axis current command Id1As shown in the above equation (2).
Then, vector control is performed.

【0027】さらに、(B)の制御範囲では、前述のq
軸電流指令Iq1、d軸電流指令Id1の関係に加え、同期
電動機端子電圧VMを抑制させるためのd軸電流指令I
d0を、上述の式(11)と、Id=Id0+Id1…(1
2)のように定めて、ベクトル制御を行う。
Further, in the control range of (B), the aforementioned q
In addition to the relationship between the shaft current command I q1 and the d-axis current command I d1 , a d-axis current command I for suppressing the synchronous motor terminal voltage V M.
The d0, and the above equation (11), I d = I d0 + I d1 ... (1
Vector control is performed by defining as in 2).

【0028】モータ4のq軸電圧Vqは、以下の式(1
3)のように表される。
The q-axis voltage V q of the motor 4, the following equation (1
It is expressed as 3).

【0029】 Vq=E−Id×Ld×ω =N(b’−a’N) [ただし、a’=Ld×2π×Pole/120×Kd2×Kd3/Nto p −Nbase、b’=KE+Ld×2π×Pole/120(Kd2×Nbase/(Ntop− Nbase)−Kd1×Iqmax×(Tref/100))、Ldはモータ4のd軸インダク タンス]…(13) モータ4のd軸電圧Vdは、上述の式(9)のように表
される。
[0029] V q = E-I d × L d × ω = N (b'-a'N) [ However, a '= L d × 2π × P ole / 120 × K d2 × K d3 / N to p −N base , b ′ = K E + L d × 2π × Pole / 120 (K d2 × N base / (N top −N base ) −K d1 × I qmax × (T ref / 100)), and L d is d-axis inductance] ... (13) d-axis voltage V d of the motor 4 of the motor 4 is represented as the above formula (9).

【0030】式(6)、(9)、(13)より、モータ
4の端子電圧VMは、以下の式(14)のようになる。
[0030] Equation (6), (9) and (13), the terminal voltage V M of the motor 4 is given by the following equation (14).

【0031】 VM=N×√((b’−a’N)2+c2)…(14) 図2は、本実施形態の同期電動機制御装置を用いた場合
のモータ4の加速時における、モータ4の回転速度N
と、d軸電圧Vd、q軸電圧Vq、端子電圧VMの変動の
様子を示すグラフである。図2に示すように、q軸電圧
qは、式(13)に示すようにN=b’/2a’で最
大となり、d軸電圧Vdは、式(9)に示すようにN=
topで最大となり、端子電圧VMは、式(14)に示す
ように、N=b’/a’で最大となる。前述のように、
本実施形態の同期電動機制御方法では、モータ4の加速
中においては、Kd3を(Kd3は1以上の変数)モータ4
の回転角度Nに比例して増減させる。
[0031] V M = N × √ (( b'-a'N) 2 + c 2) ... (14) 2, during acceleration of the motor 4 when using a synchronous motor control device of this embodiment, Rotation speed N of motor 4
When is a graph showing the d-axis voltage V d, q-axis voltage V q, the state of variation of the terminal voltage V M. As shown in FIG. 2, the q-axis voltage V q becomes maximum at N = b ′ / 2a ′ as shown in equation (13), and the d-axis voltage V d becomes N = b as shown in equation (9).
The voltage becomes maximum at N top and the terminal voltage V M becomes maximum at N = b ′ / a ′ as shown in Expression (14). As aforementioned,
In the synchronous motor control method of the present embodiment, K d3 (K d3 is one or more variables)
Is increased or decreased in proportion to the rotation angle N of.

【0032】本実施形態の同期電動機制御方法では、従
来の同期電動機制御方法に比べ、モータ4のどの回転速
度Nにおいてもd軸電圧Vdの値は同じであるが、q軸
電圧Vqが最大となるモータ4の回転速度b’/2a’
は、b/2aよりも小さくなるとともに、端子電圧VM
が最大値となるモータ4の回転速度b’/a’もb/a
よりも小さくなる。したがって、本実施形態の同期電動
機制御方法では、端子電圧VMの最大値は、従来の同期
電動機制御方法での端子電圧VMの最大値よりも小さく
なる。
[0032] In the synchronous motor control method of this embodiment, compared with the conventional synchronous motor control method, the value of also the d-axis voltage V d in the rotational speed N of the motor 4 throat is the same, the q-axis voltage V q The maximum rotation speed b '/ 2a' of the motor 4
Is smaller than b / 2a and the terminal voltage V M
Is the maximum value of the rotation speed b '/ a' of the motor 4 is also b / a
Smaller than. Accordingly, the synchronous motor control method of the present embodiment, the maximum value of the terminal voltage V M is smaller than the maximum value of the terminal voltage V M of the conventional synchronous motor control method.

【0033】図3は、本実施形態の同期電動機制御方法
を用いた場合の、モータ4加速時におけるモータ4の出
力P、回転速度N、d軸電流指令Id0、Id1、q軸電流
指令Iq、端子電圧VMの様子を示すグラフである。図3
に示すように、本実施形態の同期電動機制御方法におけ
るモータ4加速中のd軸電流指令Id0は、従来の同期電
動機制御方法におけるd軸電流指令Id0よりも大きい値
となっており、その増加は、回転速度Nの2乗に比例し
たものとなる。このd軸電流指令Id0は、モータ4の端
子電圧VMを抑制する成分、すなわち弱め界磁量であ
る。そのため、図3に示すように、モータ4の端子電圧
Mは、従来の同期電動機制御方法のモータ4の端子電
圧VMよりも小さくなる。そのため、本実施形態の同期
電動機制御方法では、加速中におけるモータ4の端子電
圧VMを飽和させにくくして、安定した加速を実現する
ことができる。
FIG. 3 shows the output P, rotation speed N, d-axis current commands I d0 , I d1 , and q-axis current commands of the motor 4 during acceleration of the motor 4 when the synchronous motor control method of this embodiment is used. I q, which is a graph showing how the terminal voltage V M. FIG.
As shown in, the d-axis current command I d0 in acceleration of the motor 4 in the synchronous motor control method of the present embodiment has a value greater than the d-axis current command I d0 in the conventional synchronous motor control method, the The increase is proportional to the square of the rotation speed N. The d-axis current command I d0 suppresses component terminal voltage V M of the motor 4, that is, field-weakening磁量. Therefore, as shown in FIG. 3, the terminal voltage V M of the motor 4 is lower than the terminal voltage V M of the motor 4 in the conventional synchronous motor control method. Therefore, the synchronous motor control method of the present embodiment, and less likely to saturate the terminal voltage V M of the motor 4 during acceleration, it is possible to achieve a stable acceleration.

【0034】さらに、比例定数Kd1、Kd2を負数(−)
にし、制御対象となるモータ4を、直軸(d軸)インダ
クタンスLdが、横軸(q軸)インダクタンスLqよりも
小さいLq>Ldとなる突極性を有する永久磁石同期電動
機とすることができる。図4は、その一例を示すもので
ある。同図のように、d軸上には永久磁石が存在し、ス
テータ側からの電機子反作用による磁束は通りにくく、
従ってd軸方向インダクタンスLdは小さい。逆に、こ
れと直交する方向のq軸方向は、電機子反作用磁束が鉄
心コア(ロータコア)があるため通りやすく、q軸方向
インダクタンスLqは大きくなり、Lq>Ldの関係の突
極形となっている。(これに対してLq=Ldは円筒形と
いう)。そして、直交するd−q座標軸上で、磁石磁束
ベクトル方向をプラス(+)方向に取った場合、この磁
石磁束を弱める方向、つまりマイナス(−)方向にId
電流(−Id)を流すようにする。このために、比例定
数K d1、Kd2を負数(−)にして制御すると、電流ベク
トルは、モータ4の誘起電圧ベクトルに対し進み位相と
なり、モータ4の誘起電圧が弱められ(抑制され)、さ
らに突極性によりリラクタンストルクが磁石トルクに重
畳されるので、モータの定出力範囲を広くとることがで
きる。また、図4の磁石が挿入されていない場合がリラ
クタンス形同期電動機となり、この場合は、図4中のd
軸、q軸が入れ替わる(d軸→q軸に変更、q軸→d軸
に変更)。そして、比例定数Kd1、Kd2を正数(+)に
して、+Idを流すように制御する。このため、電流ベ
クトルは、d軸磁束ベクトルに対し、遅れ位相となり、
リラクタンストルクが発生する。加えて、本発明の制御
式を用いることで、これも広範囲の定出力特性が得られ
る。
Further, the proportional constant Kd1, Kd2Is a negative number (-)
And the motor 4 to be controlled is connected to a direct-axis (d-axis)
Cactance LdIs the horizontal axis (q axis) inductance Lqthan
Small Lq> LdPermanent magnet synchronous motor with saliency
Machine. FIG. 4 shows an example.
is there. As shown in the figure, a permanent magnet exists on the d-axis,
The magnetic flux due to the armature reaction from the theta side is difficult to pass,
Therefore, the d-axis direction inductance LdIs small. Conversely, this
In the q-axis direction orthogonal to this, the armature reaction magnetic flux is
Easy to pass because of core core (rotor core), q-axis direction
Inductance LqBecomes larger and Lq> LdRelationship poke
It has a pole shape. (In contrast, Lq= LdIs cylindrical
Say). Then, on the orthogonal dq coordinate axes, the magnetic flux
When the vector direction is taken in the plus (+) direction, this magnetic
I in the direction to weaken the stone flux, that is, in the minus (-) directiond
Current (-Id). For this, a proportional constant
Number K d1, Kd2Is controlled to a negative number (-), the current vector
Is the leading phase and the induced voltage vector of the motor 4
And the induced voltage of the motor 4 is weakened (suppressed),
Furthermore, reluctance torque is superimposed on magnet torque due to saliency.
Because it is folded, the constant output range of the motor can be widened.
Wear. In addition, when the magnet shown in FIG.
In this case, the synchronous motor is a
The axis and q axis are switched (d axis → q axis, q axis → d axis
change to). And the proportional constant Kd1, Kd2To a positive number (+)
And + IdIs controlled to flow. Therefore, the current base
The vector has a lag phase with respect to the d-axis magnetic flux vector,
Reluctance torque is generated. In addition, the control of the present invention
By using the equation, a wide range of constant output characteristics can also be obtained.
You.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上述べたように、本発明の同期電動機
制御方法では、同期電動機の加速中においては、Kd3
1以上の変数とし、前記回転角度Nに比例して増減させ
る。こうすることによって、同期電動機の端子電圧を抑
制するd軸電流指令を同期電動機の回転速度の2乗に比
例させ、d軸電流指令を大きくする。そのため、本発明
の同期電動機制御方法では、加速中に同期電動機の端子
電圧が飽和しにくくなり、安定した加速を実現すること
ができる。
As described above, in the synchronous motor control method of the present invention, Kd3 is set to one or more variables during acceleration of the synchronous motor, and is increased or decreased in proportion to the rotation angle N. By doing so, the d-axis current command for suppressing the terminal voltage of the synchronous motor is made proportional to the square of the rotation speed of the synchronous motor, and the d-axis current command is increased. Therefore, in the synchronous motor control method of the present invention, the terminal voltage of the synchronous motor is less likely to be saturated during acceleration, and stable acceleration can be realized.

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

【図1】本発明の一実施形態の同期電動機制御方法を実
行するための制御装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a control device for executing a synchronous motor control method according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態の同期電動機制御方法を実
行した場合のモータの加速時における、モータの回転速
度と、d軸電圧、q軸電圧、端子電圧の変動の様子を示
すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the rotation speed of the motor, and changes in d-axis voltage, q-axis voltage, and terminal voltage when the motor is accelerated when the synchronous motor control method according to the embodiment of the present invention is executed. is there.

【図3】本発明の一実施形態の同期電動機制御方法を用
いた場合の、モータ加速時における、モータの出力、回
転速度、d軸電流指令、q軸電流指令、端子電圧の様子
を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a state of a motor output, a rotation speed, a d-axis current command, a q-axis current command, and a terminal voltage during motor acceleration when the synchronous motor control method according to one embodiment of the present invention is used. It is.

【図4】永久磁石同期電動機の構造を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a structure of a permanent magnet synchronous motor.

【図5】従来の同期電動機制御方法を実行するための制
御装置のブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram of a control device for executing a conventional synchronous motor control method.

【図6】同期電動機の等価回路図である。FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of the synchronous motor.

【図7】従来の同期電動機制御方法における、モータの
回転速度と、端子電圧と、q軸電圧、d軸電圧との関係
を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a relationship among a motor rotation speed, a terminal voltage, a q-axis voltage, and a d-axis voltage in a conventional synchronous motor control method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ベクトル演算部 2 PWM発生部 3 インバータパワー部 4 同期電動機(モータ) 5 位置検出器(PG) 6 速度演算器 7 3相d−q変換器 8 Id1変換器 9、19 Id0変換器 10 電流検出器 11 速度調整器 12 Iq1変換器 13 加速判定器 14、15、17 減算器 16 加算器DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vector calculation part 2 PWM generation part 3 Inverter power part 4 Synchronous motor (motor) 5 Position detector (PG) 6 Speed calculator 7 Three-phase dq converter 8 I d1 converter 9, 19 I d0 converter 10 Current detector 11 Speed adjuster 12 I q1 converter 13 Acceleration determiner 14, 15, 17 Subtractor 16 Adder

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五所 敏 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石2番1号 株式会社安川電機内 Fターム(参考) 5H560 BB04 BB17 DA07 DB20 DC12 EB01 UA02 XA02 XA04 XA12 XA13 XB07 5H576 BB09 DD05 EE01 EE02 EE11 FF02 GG02 GG04 HA02 HB01 JJ25 LL01 LL22 LL41  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Satoshi Gosho 2-1 Kurosaki Castle Stone, Yawatanishi-ku, Kitakyushu-shi, Fukuoka F-term (reference) 5H560 BB04 BB17 DA07 DB20 DC12 EB01 UA02 XA02 XA04 XA12 XA13 XB07 5H576 BB09 DD05 EE01 EE02 EE11 FF02 GG02 GG04 HA02 HB01 JJ25 LL01 LL22 LL41

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1:nの定出力比を必要とする同期電動
機の最高回転速度をNtopとし、基底回転速度をNbase
=Ntop/nと表し、同期電動機の回転速度Nを、
(A)0<N≦Nbaseの範囲と、(B)Nbase<N≦N
topの範囲との2つの制御範囲に分け、 (A)の制御範囲では、所要出力を確保するのに必要
な、トルク指令Tref(%)に準拠して流れるq軸電流
指令Iq、q軸電流指令Iq1、d軸電流指令Id、トルク
指令比例成分のd軸電流指令Id1の関係を、 Iq=Iq1=Iqmax×(Tref/100)[Iqmaxは、1
00%定格時のq軸電流指令Iq]、Id=Id1=Kd1×
q[ただし、Kd1は比例定数]と定め、 (B)の制御範囲では、前述のq軸電流指令Iq
q1、d軸電流指令Id1の関係に加え、同期電動機端子
電圧VMを抑制させるためのd軸電流指令Id0を、 Id0=Kd2×Kd3×(N−Nbase)/(Ntop
base)[ただし、Kd2、Kd 3は比例定数]と定め、 d軸電流指令Idを、Id=Id0+Id1と定めてベクトル
制御を行う同期電動機制御方法において、 同期電動機の加速中においては、Kd3を1以上の変数と
し、前記回転角度Nに比例して増減させることを特徴と
する同期電動機制御方法。
1. The maximum rotation speed of a synchronous motor requiring a constant output ratio of 1: n is defined as Ntop , and the base rotation speed is defined as Nbase.
= N top / n, and the rotational speed N of the synchronous motor is
(A) the range of 0 <N ≦ N base , and (B) the N base <N ≦ N
In the control range of (A), the q-axis current commands Iq and q flowing according to the torque command Tref (%) necessary to secure the required output are divided into two control ranges, ie, the top range. The relationship between the axis current command I q1 , the d-axis current command I d , and the d-axis current command I d1 of the torque command proportional component is expressed as I q = I q1 = I qmax × (T ref / 100) [I qmax is 1
Q-axis current command at the time of 00% rating I q ], I d = I d1 = K d1 ×
I q [where K d1 is a proportional constant], and in the control range of (B), the q-axis current command I q ,
In addition to the relationship of I q1, d-axis current command I d1, the d-axis current command I d0 in order to suppress the synchronous motor terminal voltage V M, I d0 = K d2 × K d3 × (N-N base) / ( N top
N base ) [where K d2 and K d 3 are proportional constants], and the d-axis current command I d is defined as I d = I d0 + I d1 to perform vector control. A method for controlling a synchronous motor, wherein Kd3 is made to be one or more variables during acceleration and is increased or decreased in proportion to the rotation angle N.
【請求項2】 前記比例定数Kd1、Kd2を負数(−)に
し、制御対象となる同期電動機を、直軸(d軸)インダ
クタンスLdが、横軸(q軸)インダクタンスLqよりも
小さいLq>Ldとなる突極性を有する永久磁石同期電動
機に適用する請求項1記載の同期電動機制御方法。
Wherein the proportionality constant K d1, K d2 negative (-) to, and becomes a synchronous motor control target, the direct-axis (d-axis) inductance L d is the horizontal axis (q-axis) than the inductance L q 2. The synchronous motor control method according to claim 1, wherein the method is applied to a permanent magnet synchronous motor having a saliency in which L q > L d is small.
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