JP2002360000A - 同期モータの駆動装置 - Google Patents
同期モータの駆動装置Info
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- JP2002360000A JP2002360000A JP2001166011A JP2001166011A JP2002360000A JP 2002360000 A JP2002360000 A JP 2002360000A JP 2001166011 A JP2001166011 A JP 2001166011A JP 2001166011 A JP2001166011 A JP 2001166011A JP 2002360000 A JP2002360000 A JP 2002360000A
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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
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/06—Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed
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- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】複雑な演算処理をすることなく、同期モータの
出力トルクを線形化し、かつ高効率な制御を実現する。 【解決手段】最大トルクと電流振幅との関係と、最大ト
ルクと電流位相との関係を、トルクをパラメータとした
１次関数で数式化しておき、トルク指令の入力に対し
て、最大トルクが得られる電流振幅指令及び電流位相指
令を演算し出力する、トルク・電流比最大制御手段を制
御装置に設ける。
出力トルクを線形化し、かつ高効率な制御を実現する。 【解決手段】最大トルクと電流振幅との関係と、最大ト
ルクと電流位相との関係を、トルクをパラメータとした
１次関数で数式化しておき、トルク指令の入力に対し
て、最大トルクが得られる電流振幅指令及び電流位相指
令を演算し出力する、トルク・電流比最大制御手段を制
御装置に設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、同期モータの駆動
装置に関わり、特に同期モータの出力トルクの線形性を
改善し、かつ効率の高い運転を可能にする駆動装置に関
する。
装置に関わり、特に同期モータの出力トルクの線形性を
改善し、かつ効率の高い運転を可能にする駆動装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】同期モータの出力トルクの線形化につい
ては、各種の方法が提案されている。例えば特開２００
０−３５８４００号公報では、トルク指令値に対して複
雑な演算処理をすることなく出力トルクを線形にする方
法が開示されている。
ては、各種の方法が提案されている。例えば特開２００
０−３５８４００号公報では、トルク指令値に対して複
雑な演算処理をすることなく出力トルクを線形にする方
法が開示されている。
【０００３】一方、同期モータの高効率制御方法につい
ても、各種の方法が提案されている。モータを高い効率
で運転するためには、同じ大きさのモータ電流を流した
時に出力トルクを最大限に利用することが望ましい。そ
こで、モータ電流に対する最大トルクの関係を、数式化
あるいはテーブル化することによってトルク・電流比最
大制御を実現できると考えられている。例えば特開平７
−３０８０８８号公報では、トルク指令及び回転速度を
パラメータとし、適切な電流振幅指令及び電流位相指令
を求める方法が開示されている。
ても、各種の方法が提案されている。モータを高い効率
で運転するためには、同じ大きさのモータ電流を流した
時に出力トルクを最大限に利用することが望ましい。そ
こで、モータ電流に対する最大トルクの関係を、数式化
あるいはテーブル化することによってトルク・電流比最
大制御を実現できると考えられている。例えば特開平７
−３０８０８８号公報では、トルク指令及び回転速度を
パラメータとし、適切な電流振幅指令及び電流位相指令
を求める方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記特開２０００−３
５８４００号公報に開示の方法では、高効率に制御でき
ているとは限らない。また、前記特開平７−３０８０８
８号公報には、電流振幅指令と電流位相指令の算出方法
として、トルク指令値に応じた関数を数式で記憶させ、
その都度計算しているが、具体的な数式が開示されてい
ない。さらに前記特開平７−３０８０８８号公報には、
関数のパターンをメモリ上に記憶させ、その都度値を読
み出してくる方法も開示されているが、メモリに記憶さ
せるデータ量が多くなるという欠点がある。
５８４００号公報に開示の方法では、高効率に制御でき
ているとは限らない。また、前記特開平７−３０８０８
８号公報には、電流振幅指令と電流位相指令の算出方法
として、トルク指令値に応じた関数を数式で記憶させ、
その都度計算しているが、具体的な数式が開示されてい
ない。さらに前記特開平７−３０８０８８号公報には、
関数のパターンをメモリ上に記憶させ、その都度値を読
み出してくる方法も開示されているが、メモリに記憶さ
せるデータ量が多くなるという欠点がある。
【０００５】同期モータのトルクと電流の関係は複雑で
あり、正確な定式化は容易ではない。また、定式化する
際に複雑な計算式を用いると、そのために計算量及び計
算時間が増大し、高価な制御用マイコンが必要になる。
したがって、ある関数を数式で記憶し、その都度計算で
求める場合、できる限り簡単な計算式で済ませることが
望まれる。
あり、正確な定式化は容易ではない。また、定式化する
際に複雑な計算式を用いると、そのために計算量及び計
算時間が増大し、高価な制御用マイコンが必要になる。
したがって、ある関数を数式で記憶し、その都度計算で
求める場合、できる限り簡単な計算式で済ませることが
望まれる。
【０００６】本発明の目的は、複雑な演算処理をするこ
となく安価なマイコンを用いて、同期モータの出力トル
ク及び速度制御系を線形化し、効率の高い制御を実現す
る方法及び装置を提供することである。
となく安価なマイコンを用いて、同期モータの出力トル
ク及び速度制御系を線形化し、効率の高い制御を実現す
る方法及び装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の同期モータの駆
動装置は、同期モータに直流電圧を交流または直流に変
換して供給するインバータと、該インバータの出力電圧
と周波数とを制御する制御装置と、前記同期モータの回
転速度を検出もしくは推定する手段とを備え、前記制御
装置が、前記回転速度を回転速度指令と一致させるよう
なトルク指令を出力する手段と、該トルク指令を入力と
し電流振幅と電流位相とを演算して出力する手段とを備
えていて、最大トルクと電流振幅及び最大トルクと電流
位相の関係を、トルクをパラメータとした関数で数式化
し、トルク指令の入力に対して、最大トルクが得られる
電流振幅指令及び電流位相指令を演算し出力する、トル
ク・電流比最大制御手段を備えている。本発明の同期モ
ータの駆動装置は、上記トルクをパラメータとした関数
が１次関数もしくは２次関数である。
動装置は、同期モータに直流電圧を交流または直流に変
換して供給するインバータと、該インバータの出力電圧
と周波数とを制御する制御装置と、前記同期モータの回
転速度を検出もしくは推定する手段とを備え、前記制御
装置が、前記回転速度を回転速度指令と一致させるよう
なトルク指令を出力する手段と、該トルク指令を入力と
し電流振幅と電流位相とを演算して出力する手段とを備
えていて、最大トルクと電流振幅及び最大トルクと電流
位相の関係を、トルクをパラメータとした関数で数式化
し、トルク指令の入力に対して、最大トルクが得られる
電流振幅指令及び電流位相指令を演算し出力する、トル
ク・電流比最大制御手段を備えている。本発明の同期モ
ータの駆動装置は、上記トルクをパラメータとした関数
が１次関数もしくは２次関数である。
【０００８】また、本発明の同期リラクタンスモータの
駆動装置は、最大トルクと電流振幅及び最大トルクと電
流位相の関係を、トルクをパラメータとした関数で数式
化し、トルク指令の入力に対して、最大トルクが得られ
る電流振幅指令及び電流位相指令を演算し出力する、ト
ルク・電流比最大制御手段を備えていて、上記トルクを
パラメータとした関数が１次関数もしくは２次関数であ
る。
駆動装置は、最大トルクと電流振幅及び最大トルクと電
流位相の関係を、トルクをパラメータとした関数で数式
化し、トルク指令の入力に対して、最大トルクが得られ
る電流振幅指令及び電流位相指令を演算し出力する、ト
ルク・電流比最大制御手段を備えていて、上記トルクを
パラメータとした関数が１次関数もしくは２次関数であ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図面を用い
て説明する。
て説明する。
【００１０】（実施例１）図１に本実施例の、同期リラ
クタンスモータ駆動システムのブロック図を示す。図１
において、符号１は、制御対象となる同期リラクタンス
モータであって、回転子に位置検出器２が取り付けられ
ている。本実施例の同期リラクタンスモータは、多層構
造のスリットを回転子鉄心内に設けて複数の帯状磁路を
成形したモータである。位置検出器２が出力する回転子
位置θを速度演算器３に入力し、速度演算器３から回転
速度ωが出力される。この回転速度ωを速度制御器４に
入力し、回転速度ωが回転速度指令ω* に一致するよう
に速度制御器４がトルク指令Ｔ* を演算し、このトルク
指令Ｔ* をトルク・電流比最大制御器５に入力する。ト
ルク・電流比最大制御器５では、トルク指令Ｔ*からト
ルクをパラメータとした１次関数によって電流振幅指令
Ｉ* 電流位相指令φ* とをそれぞれ演算し、出力する。
これらの電流振幅指令Ｉ* と電流位相指令φ* とを電流
変換器６に入力し、電流変換器６がｄ軸，ｑ軸の２軸で
表されるｄ軸電流指令Ｉｄ* 、ｑ軸電流指令Ｉｑ*を出
力する。
クタンスモータ駆動システムのブロック図を示す。図１
において、符号１は、制御対象となる同期リラクタンス
モータであって、回転子に位置検出器２が取り付けられ
ている。本実施例の同期リラクタンスモータは、多層構
造のスリットを回転子鉄心内に設けて複数の帯状磁路を
成形したモータである。位置検出器２が出力する回転子
位置θを速度演算器３に入力し、速度演算器３から回転
速度ωが出力される。この回転速度ωを速度制御器４に
入力し、回転速度ωが回転速度指令ω* に一致するよう
に速度制御器４がトルク指令Ｔ* を演算し、このトルク
指令Ｔ* をトルク・電流比最大制御器５に入力する。ト
ルク・電流比最大制御器５では、トルク指令Ｔ*からト
ルクをパラメータとした１次関数によって電流振幅指令
Ｉ* 電流位相指令φ* とをそれぞれ演算し、出力する。
これらの電流振幅指令Ｉ* と電流位相指令φ* とを電流
変換器６に入力し、電流変換器６がｄ軸，ｑ軸の２軸で
表されるｄ軸電流指令Ｉｄ* 、ｑ軸電流指令Ｉｑ*を出
力する。
【００１１】一方、同期リラクタンスモータ１にはＰＷ
Ｍインバータ７が接続されている。ＰＷＭインバータ７
は、ＰＷＭ信号に従って可変周波数の交流電圧を同期リ
ラクタンスモータ１に供給する。ＰＷＭインバータ７と
同期リラクタンスモータ１とを結ぶ線路中にはＵ相の電
流を検出する電流検出器８ａとＷ相の電流を検出する電
流検出器８ｂとが配置されており、各検出器の出力であ
る検出電流がｕｖｗ−ｄｑ座標変換器９に供給されてい
る。ｕｖｗ−ｄｑ座標変換器９は、電流検出器８ａ，８
ｂの検出電流と前記の回転子位置θから、ｄ，ｑ軸で表
される２軸のｄ軸電流成分Ｉｄとｑ軸電流成分Ｉｑとを
生成する。電流制御器１０は、ｄ軸電流成分Ｉｄとｑ軸
電流成分Ｉｑが、前述のｄ軸電流指令Ｉｄ*，ｑ軸電流
指令Ｉｑ*とそれぞれ一致するよう、ｄ軸電圧指令Ｖｄ*
，ｑ軸電圧指令Ｖｑ* を演算し出力する。そして電流
制御器１０の出力の、ｄ軸電圧指令Ｖｄ* ，ｑ軸電圧指
令Ｖｑ* 、位置検出器２より生成された回転子位置θを
ｄｑ−ｕｖｗ座標変換器１１に入力し、ｄｑ−ｕｖｗ座
標変換器１１で三相電圧指令信号Ｖｕ*，Ｖｖ*，Ｖｗ*
に座標変換して出力し、前述のＰＷＭインバータ７に入
力する。
Ｍインバータ７が接続されている。ＰＷＭインバータ７
は、ＰＷＭ信号に従って可変周波数の交流電圧を同期リ
ラクタンスモータ１に供給する。ＰＷＭインバータ７と
同期リラクタンスモータ１とを結ぶ線路中にはＵ相の電
流を検出する電流検出器８ａとＷ相の電流を検出する電
流検出器８ｂとが配置されており、各検出器の出力であ
る検出電流がｕｖｗ−ｄｑ座標変換器９に供給されてい
る。ｕｖｗ−ｄｑ座標変換器９は、電流検出器８ａ，８
ｂの検出電流と前記の回転子位置θから、ｄ，ｑ軸で表
される２軸のｄ軸電流成分Ｉｄとｑ軸電流成分Ｉｑとを
生成する。電流制御器１０は、ｄ軸電流成分Ｉｄとｑ軸
電流成分Ｉｑが、前述のｄ軸電流指令Ｉｄ*，ｑ軸電流
指令Ｉｑ*とそれぞれ一致するよう、ｄ軸電圧指令Ｖｄ*
，ｑ軸電圧指令Ｖｑ* を演算し出力する。そして電流
制御器１０の出力の、ｄ軸電圧指令Ｖｄ* ，ｑ軸電圧指
令Ｖｑ* 、位置検出器２より生成された回転子位置θを
ｄｑ−ｕｖｗ座標変換器１１に入力し、ｄｑ−ｕｖｗ座
標変換器１１で三相電圧指令信号Ｖｕ*，Ｖｖ*，Ｖｗ*
に座標変換して出力し、前述のＰＷＭインバータ７に入
力する。
【００１２】次に、本実施例のトルク・電流比最大制御
器５について説明する。図２に、トルク・電流比最大制
御器５の構成を示す。トルク・電流比最大制御器５は、
電流振幅演算器５１と電流位相演算器５２とを備えてい
る。電流振幅演算器５１は、トルク指令Ｔ* を入力し、
最小電流で最大トルクが得られる電流振幅指令Ｉ* を、
トルク指令Ｔ* を変数とする１次関数によって演算し、
出力する。電流位相演算器５２は、トルク指令Ｔ* を入
力し、最小電流で最大トルクが得られる電流位相指令φ
* を、トルク指令Ｔ* を変数とする１次関数によって演
算し、出力する。
器５について説明する。図２に、トルク・電流比最大制
御器５の構成を示す。トルク・電流比最大制御器５は、
電流振幅演算器５１と電流位相演算器５２とを備えてい
る。電流振幅演算器５１は、トルク指令Ｔ* を入力し、
最小電流で最大トルクが得られる電流振幅指令Ｉ* を、
トルク指令Ｔ* を変数とする１次関数によって演算し、
出力する。電流位相演算器５２は、トルク指令Ｔ* を入
力し、最小電流で最大トルクが得られる電流位相指令φ
* を、トルク指令Ｔ* を変数とする１次関数によって演
算し、出力する。
【００１３】ここで１次関数について、具体的に説明す
る。図３に示すように、電流振幅Ｉを一定として電流位
相φをｄ軸（電気角０度）からｑ軸（電気角９０度）へ
変化させて、同期リラクタンスモータのトルク特性をと
ると、図４に示すようにある電気角でピークを示すトル
クカーブになる。いくつかの電流振幅Ｉについて同様に
トルクカーブを描くと、そのピーク位置が電流振幅Ｉに
依存することがわかる。そこで図４をもとに、最大トル
クと電流振幅Ｉと、最大トルクと電流位相φとの関係を
それぞれグラフにプロットすると、図５，図６に示すよ
うになる。
る。図３に示すように、電流振幅Ｉを一定として電流位
相φをｄ軸（電気角０度）からｑ軸（電気角９０度）へ
変化させて、同期リラクタンスモータのトルク特性をと
ると、図４に示すようにある電気角でピークを示すトル
クカーブになる。いくつかの電流振幅Ｉについて同様に
トルクカーブを描くと、そのピーク位置が電流振幅Ｉに
依存することがわかる。そこで図４をもとに、最大トル
クと電流振幅Ｉと、最大トルクと電流位相φとの関係を
それぞれグラフにプロットすると、図５，図６に示すよ
うになる。
【００１４】電流振幅演算器５１は、図５に示す最大ト
ルクと電流振幅Ｉとの関係に基づいて構成し、電流位相
演算器５２は、図６に示す最大トルクと電流位相φとの
関係に基づいて構成する。図５に示す最大トルクと電流
振幅Ｉとの関係や、図６に示す最大トルクと電流位相φ
との関係は、負荷試験や、シミュレーションなどであら
かじめ求める。それらの関係をそれぞれ１つあるいは複
数の１次関数を用いて定式化し、制御ブロックに取り入
れる。
ルクと電流振幅Ｉとの関係に基づいて構成し、電流位相
演算器５２は、図６に示す最大トルクと電流位相φとの
関係に基づいて構成する。図５に示す最大トルクと電流
振幅Ｉとの関係や、図６に示す最大トルクと電流位相φ
との関係は、負荷試験や、シミュレーションなどであら
かじめ求める。それらの関係をそれぞれ１つあるいは複
数の１次関数を用いて定式化し、制御ブロックに取り入
れる。
【００１５】まず電流振幅演算器５１について、トルク
指令が正の場合を述べる。最大トルクが得られる電流振
幅指令Ｉ*を演算するには、図７に示すようにトルク指
令Ｔ*をパラメータとした１つの１次関数式 Ｉ*＝Ａ・Ｔ*＋Ｂ …（数１） を用いる方法と、図８に示すように値Ｔ１を境として、
０≦Ｔ*≦Ｔ１では、 Ｉ*＝Ｃ・Ｔ* …（数２） Ｔ１≦Ｔ*では、 Ｉ*＝Ｄ・Ｔ*＋Ｅ …（数３） という、トルク指令Ｔ* をパラメータとした２つの１次
関数式を用いる方法とがある。ここで、係数Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅはそれぞれ制御対象のモータによって決まる
定数であり、図５に示した電流振幅特性に近い値を演算
できるように決定する。なお、１次関数は３つ以上の数
式に増やしてもよい。
指令が正の場合を述べる。最大トルクが得られる電流振
幅指令Ｉ*を演算するには、図７に示すようにトルク指
令Ｔ*をパラメータとした１つの１次関数式 Ｉ*＝Ａ・Ｔ*＋Ｂ …（数１） を用いる方法と、図８に示すように値Ｔ１を境として、
０≦Ｔ*≦Ｔ１では、 Ｉ*＝Ｃ・Ｔ* …（数２） Ｔ１≦Ｔ*では、 Ｉ*＝Ｄ・Ｔ*＋Ｅ …（数３） という、トルク指令Ｔ* をパラメータとした２つの１次
関数式を用いる方法とがある。ここで、係数Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅはそれぞれ制御対象のモータによって決まる
定数であり、図５に示した電流振幅特性に近い値を演算
できるように決定する。なお、１次関数は３つ以上の数
式に増やしてもよい。
【００１６】特に、トルク指令Ｔ* の値が小さい領域で
は、図８のように原点あるいは原点付近を通る１次関数
を用いて電流振幅指令を演算するとよい。それによっ
て、トルク指令がほとんどない時に無駄な電流を流さず
にすむ。さらに、トルク指令が正から負あるいは負から
正に切り換わる時に、急激なトルク変動の発生を回避で
きる。
は、図８のように原点あるいは原点付近を通る１次関数
を用いて電流振幅指令を演算するとよい。それによっ
て、トルク指令がほとんどない時に無駄な電流を流さず
にすむ。さらに、トルク指令が正から負あるいは負から
正に切り換わる時に、急激なトルク変動の発生を回避で
きる。
【００１７】なお、トルク指令Ｔ* が負の場合は、トル
ク指令の絶対値を用いて、トルク指令が正の場合と同じ
数式で電流振幅指令を演算する。
ク指令の絶対値を用いて、トルク指令が正の場合と同じ
数式で電流振幅指令を演算する。
【００１８】次に電流位相演算器５２について、トルク
指令が正の場合を述べる。最大トルクが得られる電流位
相指令φ*を演算するには、図９に示すようにトルク指
令Ｔ*をパラメータとした１つの１次関数 φ*＝Ｆ・Ｔ*＋Ｇ …（数４） を用いる方法と、図１０に示すように値Ｔ２を境とし
て、０≦Ｔ*≦Ｔ２では、 φ*＝Ｈ・Ｔ* …（数５） Ｔ２≦Ｔ*では、 φ*＝Ｊ・Ｔ*＋Ｋ …（数６） という、トルク指令Ｔ* をパラメータとした２つの１次
関数式を用いる方法がある。ここで、係数Ｆ、Ｇ，Ｈ，
Ｊ，Ｋはそれぞれモータによって決まる定数であり、図
６に示した電流位相特性に近い値を演算できるように決
定する。なお、１次関数は３つ以上の数式に増やしても
よい。
指令が正の場合を述べる。最大トルクが得られる電流位
相指令φ*を演算するには、図９に示すようにトルク指
令Ｔ*をパラメータとした１つの１次関数 φ*＝Ｆ・Ｔ*＋Ｇ …（数４） を用いる方法と、図１０に示すように値Ｔ２を境とし
て、０≦Ｔ*≦Ｔ２では、 φ*＝Ｈ・Ｔ* …（数５） Ｔ２≦Ｔ*では、 φ*＝Ｊ・Ｔ*＋Ｋ …（数６） という、トルク指令Ｔ* をパラメータとした２つの１次
関数式を用いる方法がある。ここで、係数Ｆ、Ｇ，Ｈ，
Ｊ，Ｋはそれぞれモータによって決まる定数であり、図
６に示した電流位相特性に近い値を演算できるように決
定する。なお、１次関数は３つ以上の数式に増やしても
よい。
【００１９】また、トルク指令Ｔ* が負の場合は、トル
ク指令の絶対値を用いて、トルク指令が正の場合と同じ
数式で電流位相指令φ* を演算し、その後電流位相指令
φ*の符号を負に変える。トルク指令の値が小さい領域
では、図１０に示すように原点あるいは原点付近を通る
ような１次関数を用いて電流位相指令φ*を演算すると
よい。それによって、トルク指令Ｔ* が正から負あるい
は負から正に切り換わる時に、急激なトルク変動が発生
することを回避できる。
ク指令の絶対値を用いて、トルク指令が正の場合と同じ
数式で電流位相指令φ* を演算し、その後電流位相指令
φ*の符号を負に変える。トルク指令の値が小さい領域
では、図１０に示すように原点あるいは原点付近を通る
ような１次関数を用いて電流位相指令φ*を演算すると
よい。それによって、トルク指令Ｔ* が正から負あるい
は負から正に切り換わる時に、急激なトルク変動が発生
することを回避できる。
【００２０】以上のように、電流振幅指令Ｉ* 及び電流
位相指令φ* について、いずれもトルク指令Ｔ* をパラ
メータとした１つの１次関数あるいは複数の１次関数で
演算する方法について述べたが、電流振幅指令Ｉ* と電
流位相指令φ* とを演算する１次関数はそれぞれ１つで
も複数でもよい。
位相指令φ* について、いずれもトルク指令Ｔ* をパラ
メータとした１つの１次関数あるいは複数の１次関数で
演算する方法について述べたが、電流振幅指令Ｉ* と電
流位相指令φ* とを演算する１次関数はそれぞれ１つで
も複数でもよい。
【００２１】次に電流変換器６について説明する。図１
１に、電流変換器６の構成を示す。電流変換器６は、ｄ
軸電流演算器６１及びｑ軸電流演算器６２とを備える。
ｄ軸電流演算器６１は、電流振幅指令Ｉ* と電流位相指
令φ* とを入力して、 Ｉｄ*＝Ｌ・Ｉ*・cosφ* …（数７） によってｄ軸電流指令Ｉｄ* を演算する。
１に、電流変換器６の構成を示す。電流変換器６は、ｄ
軸電流演算器６１及びｑ軸電流演算器６２とを備える。
ｄ軸電流演算器６１は、電流振幅指令Ｉ* と電流位相指
令φ* とを入力して、 Ｉｄ*＝Ｌ・Ｉ*・cosφ* …（数７） によってｄ軸電流指令Ｉｄ* を演算する。
【００２２】ｑ軸電流演算器６２は、電流振幅指令Ｉ*
と電流位相指令φ* とを入力して、 Ｉｑ*＝Ｍ・Ｉ*・sinφ* …（数８） によってｑ軸電流指令Ｉｑ* を演算する。ここで、係数
Ｌ，Ｍはそれぞれ定数である。
と電流位相指令φ* とを入力して、 Ｉｑ*＝Ｍ・Ｉ*・sinφ* …（数８） によってｑ軸電流指令Ｉｑ* を演算する。ここで、係数
Ｌ，Ｍはそれぞれ定数である。
【００２３】なお、本実施例において、回転子の位置情
報を、位置検出器２を用いずに、モータ電圧やモータ電
流などから推定し、この回転子の位置情報を用いてもよ
い。また、本実施例において、モータ電流の情報を、電
流検出器８ａと８ｂとを用いずに、モータ電圧やモータ
定数などから、あるいはシャント抵抗に流れる電流の情
報などから推定し、このモータ電流の情報を用いてもよ
い。
報を、位置検出器２を用いずに、モータ電圧やモータ電
流などから推定し、この回転子の位置情報を用いてもよ
い。また、本実施例において、モータ電流の情報を、電
流検出器８ａと８ｂとを用いずに、モータ電圧やモータ
定数などから、あるいはシャント抵抗に流れる電流の情
報などから推定し、このモータ電流の情報を用いてもよ
い。
【００２４】（実施例２）図１２に本実施例の同期モー
タ駆動システムのブロック図を示す。本実施例が図１の
ブロック図と異なる点は、同期リラクタンスモータ１の
代わりに同期モータ２１を用いている点である。本実施
例でも実施例１と同様に、電流振幅指令Ｉ* や電流位相
指令φ* の演算を、トルク指令Ｔ* をパラメータとした
１つの１次関数あるいは複数の１次関数で演算する。
タ駆動システムのブロック図を示す。本実施例が図１の
ブロック図と異なる点は、同期リラクタンスモータ１の
代わりに同期モータ２１を用いている点である。本実施
例でも実施例１と同様に、電流振幅指令Ｉ* や電流位相
指令φ* の演算を、トルク指令Ｔ* をパラメータとした
１つの１次関数あるいは複数の１次関数で演算する。
【００２５】本実施例において、回転子の位置情報を、
位置検出器２を用いずに、モータ電圧やモータ電流など
から推定し、この回転子の位置情報を用いてもよい。ま
た、本実施例において、モータ電流の情報を、電流検出
器８ａと８ｂとを用いずに、モータ電圧やモータ定数な
どから、あるいはシャント抵抗に流れる電流の情報など
から推定し、このモータ電流の情報を用いてもよい。
位置検出器２を用いずに、モータ電圧やモータ電流など
から推定し、この回転子の位置情報を用いてもよい。ま
た、本実施例において、モータ電流の情報を、電流検出
器８ａと８ｂとを用いずに、モータ電圧やモータ定数な
どから、あるいはシャント抵抗に流れる電流の情報など
から推定し、このモータ電流の情報を用いてもよい。
【００２６】（実施例３）本実施例は、電流振幅指令Ｉ
* や電流位相指令φ* の演算を、１次関数の代わりに下
記に示すトルク指令Ｔ* をパラメータとした１つの２次
関数あるいは複数の２次関数で演算し演算結果の精度を
高くした他は、実施例１と同様である。
* や電流位相指令φ* の演算を、１次関数の代わりに下
記に示すトルク指令Ｔ* をパラメータとした１つの２次
関数あるいは複数の２次関数で演算し演算結果の精度を
高くした他は、実施例１と同様である。
【００２７】本実施例では、最大トルクが得られる電流
振幅指令Ｉ* をトルク指令Ｔ* をパラメータとした１つ
の２次関数式 Ｉ*＝Ｎ・Ｔ*・Ｔ*＋Ｏ・Ｔ*＋Ｐ …（数９） を用いる。ここで、係数Ｎ，Ｏ，Ｐはそれぞれ制御対象
のモータによって決まる定数であり、図５に示した電流
振幅特性に近い値を演算できるように決定する。なお、
２次関数を２つ以上の数式に増やしてもよいし、２次関
数と１次関数とをトルク指令Ｔ* の値に応じて使い分け
ても良い。同様に本実施例では電流位相指令φ*を演算
するには、トルク指令Ｔ* をパラメータとした１つの２
次関数 φ*＝Ｑ・Ｔ*・Ｔ*＋Ｒ・Ｔ*＋Ｓ …（数１０） を用いる。ここで、係数Ｑ，Ｒ，Ｓはそれぞれ制御対象
のモータによって決まる定数であり、図６に示した電流
位相特性に近い値を演算できるように決定する。なお、
２次関数を２つ以上の数式に増やしてもよいし、２次関
数と１次関数とをトルク指令Ｔ* の値に応じて使い分け
ても良い。
振幅指令Ｉ* をトルク指令Ｔ* をパラメータとした１つ
の２次関数式 Ｉ*＝Ｎ・Ｔ*・Ｔ*＋Ｏ・Ｔ*＋Ｐ …（数９） を用いる。ここで、係数Ｎ，Ｏ，Ｐはそれぞれ制御対象
のモータによって決まる定数であり、図５に示した電流
振幅特性に近い値を演算できるように決定する。なお、
２次関数を２つ以上の数式に増やしてもよいし、２次関
数と１次関数とをトルク指令Ｔ* の値に応じて使い分け
ても良い。同様に本実施例では電流位相指令φ*を演算
するには、トルク指令Ｔ* をパラメータとした１つの２
次関数 φ*＝Ｑ・Ｔ*・Ｔ*＋Ｒ・Ｔ*＋Ｓ …（数１０） を用いる。ここで、係数Ｑ，Ｒ，Ｓはそれぞれ制御対象
のモータによって決まる定数であり、図６に示した電流
位相特性に近い値を演算できるように決定する。なお、
２次関数を２つ以上の数式に増やしてもよいし、２次関
数と１次関数とをトルク指令Ｔ* の値に応じて使い分け
ても良い。
【００２８】なお、本実施例においても、回転子の位置
情報を、位置検出器２を用いずに、モータ電圧やモータ
電流などから推定し、この回転子の位置情報を用いても
よい。また、本実施例において、モータ電流の情報を、
電流検出器８ａと８ｂとを用いずに、モータ電圧やモー
タ定数などから、あるいはシャント抵抗に流れる電流の
情報などから推定し、このモータ電流の情報を用いても
よい。
情報を、位置検出器２を用いずに、モータ電圧やモータ
電流などから推定し、この回転子の位置情報を用いても
よい。また、本実施例において、モータ電流の情報を、
電流検出器８ａと８ｂとを用いずに、モータ電圧やモー
タ定数などから、あるいはシャント抵抗に流れる電流の
情報などから推定し、このモータ電流の情報を用いても
よい。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、安価なマイコンで簡単
な計算をすることによって同期モータのトルクの線形性
を改善し、かつモータを高効率に運転することができ
る。これにより、モータ駆動システムの低価格化が図ら
れ、モータの省エネ・高効率駆動ができる。さらに、ト
ルク指令が正から負あるいは負から正に変化したとき
に、急激なトルク変動を起こすことなくスムーズに切り
換えることができ、可変速運転時の過渡的な制御にも対
応できる。
な計算をすることによって同期モータのトルクの線形性
を改善し、かつモータを高効率に運転することができ
る。これにより、モータ駆動システムの低価格化が図ら
れ、モータの省エネ・高効率駆動ができる。さらに、ト
ルク指令が正から負あるいは負から正に変化したとき
に、急激なトルク変動を起こすことなくスムーズに切り
換えることができ、可変速運転時の過渡的な制御にも対
応できる。
【図１】実施例１の同期リラクタンスモータ可変速制御
システムのブロック構成図である。
システムのブロック構成図である。
【図２】実施例１のトルク・電流比最大制御器の構成図
である。
である。
【図３】同期リラクタンスモータの電流ベクトル図であ
る。
る。
【図４】実施例１の同期リラクタンスモータのトルク特
性図である。
性図である。
【図５】実施例１の同期リラクタンスモータの最大トル
クと電流振幅の関係図である。
クと電流振幅の関係図である。
【図６】実施例１の同期リラクタンスモータの最大トル
クと電流位相の関係図である。
クと電流位相の関係図である。
【図７】実施例１のトルク指令と電流振幅指令の説明図
である。
である。
【図８】実施例１のトルク指令と電流振幅指令の別の例
の説明図である。
の説明図である。
【図９】実施例１のトルク指令と電流位相指令の説明図
である。
である。
【図１０】実施例１のトルク指令と電流位相指令の別の
例の説明図である。
例の説明図である。
【図１１】実施例１の電流変換器の構成図である。
【図１２】実施例２の同期モータ可変速制御システムの
ブロック構成図である。
ブロック構成図である。
１…同期リラクタンスモータ、２…位置検出器、３…速
度演算器、４…速度制御器、５…トルク・電流比最大制
御器、６…電流変換器、７…ＰＷＭインバータ、８ａ，
８ｂ…電流検出器、９…ｕｖｗ−ｄｑ座標変換器、１０
…電流制御器、１１…ｄｑ−ｕｖｗ座標変換器、２１…
同期モータ、５１…電流振幅演算器、５２…電流位相演
算器、６１…ｄ軸電流演算器、６２…ｑ軸電流演算器。
度演算器、４…速度制御器、５…トルク・電流比最大制
御器、６…電流変換器、７…ＰＷＭインバータ、８ａ，
８ｂ…電流検出器、９…ｕｖｗ−ｄｑ座標変換器、１０
…電流制御器、１１…ｄｑ−ｕｖｗ座標変換器、２１…
同期モータ、５１…電流振幅演算器、５２…電流位相演
算器、６１…ｄ軸電流演算器、６２…ｑ軸電流演算器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 常博 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 北村 正司 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 金田 潤也 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 5H550 BB10 CC01 DD04 DD09 GG03 GG05 HB07 HB08 JJ03 JJ23 KK06 LL14 LL15 LL22 LL32 LL33 LL35 MM02 5H560 BB04 BB18 DA00 DA13 DA14 DB13 DB14 DC03 DC12 DC13 EB01 EB07 GG04 RR07 TT11 TT15 XA02 XA04 XA10 XA13 XB05 5H576 BB10 DD05 DD09 EE01 EE11 GG04 HB02 JJ17 JJ22 KK06 LL01 LL14 LL15 LL22 LL35 LL38 LL39 LL41 MM02
Claims (14)
- 【請求項１】同期モータに直流電圧を交流または直流に
変換して供給するインバータと、該インバータの出力電
圧と周波数とを制御する制御装置と、前記同期モータの
回転速度を検出もしくは推定する手段とを備えた同期モ
ータの駆動装置において、 前記制御装置が、前記回転速度を回転速度指令と一致さ
せるようなトルク指令を出力する手段と、該トルク指令
を入力とし電流振幅と電流位相とを演算して出力する手
段とを備えたことを特徴とした、同期モータの駆動装
置。 - 【請求項２】請求項１において、前記電流振幅及び前記
電流位相を演算する際に、前記トルク指令をパラメータ
とする１次関数を用いることを特徴とした同期モータの
駆動装置。 - 【請求項３】請求項２において、前記１次関数が、最小
の電流で最大のトルクを得るための電流振幅を演算する
係数及び定数と、電流位相を演算する係数及び定数とを
備えたことを特徴とした同期モータの駆動装置。 - 【請求項４】請求項２において、前記電流振幅を演算す
る１次関数が、原点を通ることを特徴とした同期モータ
の駆動装置。 - 【請求項５】請求項２において、前記電流位相を演算す
る１次関数が、原点を通ることを特徴とした同期モータ
の駆動装置。 - 【請求項６】請求項１において、前記電流振幅及び前記
電流位相を演算する際に、前記トルク指令をパラメータ
とする２次関数を用いることを特徴とした同期モータの
駆動装置。 - 【請求項７】請求項１において、前記電流振幅及び前記
電流位相を演算する際に、前記トルク指令をパラメータ
とする２次関数と１次関数とを用いることを特徴とした
同期モータの駆動装置。 - 【請求項８】多層構造のスリットを回転子鉄心内に設け
て複数の帯状磁路を成形した同期リラクタンスモータ
に、直流電圧を交流または直流に変換して供給するイン
バータと、該インバータの出力電圧と周波数とを制御す
る制御装置と、前記同期リラクタンスモータの回転速度
を検出もしくは推定する手段とを備えた同期リラクタン
スモータの駆動装置において、 前記制御装置が前記回転速度を回転速度指令と一致させ
るようなトルク指令を出力する手段と、該トルク指令を
入力とし、電流振幅と電流位相とを演算して出力する手
段とを備えたことを特徴とした、同期リラクタンスモー
タの駆動装置。 - 【請求項９】請求項８において、前記電流振幅及び前記
電流位相を演算する際に、前記トルク指令をパラメータ
とする１次関数を用いることを特徴とした同期リラクタ
ンスモータの駆動装置。 - 【請求項１０】請求項９において、前記１次関数が、最
小の電流で最大のトルクを得るための電流振幅を演算す
る係数及び定数と、電流位相を演算する係数及び定数と
を備えたことを特徴とした同期リラクタンスモータの駆
動装置。 - 【請求項１１】請求項９において、前記電流振幅を演算
する１次関数が、原点を通ることを特徴とした同期リラ
クタンスモータの駆動装置。 - 【請求項１２】請求項９において、前記電流位相を演算
する１次関数が、原点を通ることを特徴とした同期リラ
クタンスモータの駆動装置。 - 【請求項１３】請求項８において、前記電流振幅及び前
記電流位相を演算する際に、前記トルク指令をパラメー
タとする２次関数を用いることを特徴とした同期モータ
の駆動装置。 - 【請求項１４】請求項８において、前記電流振幅及び前
記電流位相を演算する際に、前記トルク指令をパラメー
タとする２次関数と１次関数とを用いることを特徴とし
た同期モータの駆動装置。
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|---|---|---|---|
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| US09/955,996 US6657413B2 (en) | 2001-06-01 | 2001-09-20 | Driving equipment for synchronous motors |
| EP02004210A EP1263124A3 (en) | 2001-06-01 | 2002-02-25 | Vector control method and system for a synchronous motor |
| KR1020020010472A KR20020092167A (ko) | 2001-06-01 | 2002-02-27 | 동기전동기용 구동장치 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001166011A JP3818086B2 (ja) | 2001-06-01 | 2001-06-01 | 同期モータの駆動装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002360000A true JP2002360000A (ja) | 2002-12-13 |
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ID=19008608
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| EP (1) | EP1263124A3 (ja) |
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-
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