JP2003033097A - 同期電動機の制御装置及び制御方法 - Google Patents
同期電動機の制御装置及び制御方法Info
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- JP2003033097A JP2003033097A JP2001217056A JP2001217056A JP2003033097A JP 2003033097 A JP2003033097 A JP 2003033097A JP 2001217056 A JP2001217056 A JP 2001217056A JP 2001217056 A JP2001217056 A JP 2001217056A JP 2003033097 A JP2003033097 A JP 2003033097A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安定して弱め界磁制御への切り換えを行う。
【解決手段】 弱め界磁制御切換部１２は、回転数算出
部２２が算出したＰＭモータ（永久磁石形同期電動機）
７の回転数をロードし、直流電圧検出部２が検出した直
流電源６の直流リンク電圧値をロードする。弱め界磁制
御切換部１２は、ＰＭモータ７の回転数に基づいて、所
定の判定基準電圧値を算出し、弱め界磁制御解除判定回
転数を基底回転数に基づいて設定しておく。そして、判
定基準電圧値が直流電源６の直流リンク電圧値を越える
と、弱め界磁制御切換部１２は、制御を弱め界磁制御に
切り換え、回転数が弱め界磁制御解除判定回転数未満に
なると、弱め界磁制御を解除する。
部２２が算出したＰＭモータ（永久磁石形同期電動機）
７の回転数をロードし、直流電圧検出部２が検出した直
流電源６の直流リンク電圧値をロードする。弱め界磁制
御切換部１２は、ＰＭモータ７の回転数に基づいて、所
定の判定基準電圧値を算出し、弱め界磁制御解除判定回
転数を基底回転数に基づいて設定しておく。そして、判
定基準電圧値が直流電源６の直流リンク電圧値を越える
と、弱め界磁制御切換部１２は、制御を弱め界磁制御に
切り換え、回転数が弱め界磁制御解除判定回転数未満に
なると、弱め界磁制御を解除する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、同期電動機の制御
装置及び制御方法に関し、特に弱め界磁制御への切り換
えを安定して行える同期電動機の制御装置及び制御方法
に関する。
装置及び制御方法に関し、特に弱め界磁制御への切り換
えを安定して行える同期電動機の制御装置及び制御方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】同期電動機では、トルクの制御性を向上
させるため、従来より、ベクトル制御が行われている。
させるため、従来より、ベクトル制御が行われている。
【０００３】ベクトル制御は、交流電動機の一次電流
を、磁束を形成する磁束分電流とトルクに比例するトル
ク分電流とに分けて制御する制御方法である。また、同
期電動機では、ベクトル制御において、回転領域を拡大
させるため、いわゆる弱め界磁制御がよく行われてい
る。
を、磁束を形成する磁束分電流とトルクに比例するトル
ク分電流とに分けて制御する制御方法である。また、同
期電動機では、ベクトル制御において、回転領域を拡大
させるため、いわゆる弱め界磁制御がよく行われてい
る。
【０００４】この弱め界磁制御は、同期電動機の永久磁
石の界磁を、回転座標系における磁束分電流で弱めるよ
うにして回転領域を拡大させる制御方法である。
石の界磁を、回転座標系における磁束分電流で弱めるよ
うにして回転領域を拡大させる制御方法である。
【０００５】弱め界磁制御について、さらに説明をする
と、同期電動機では、回転することにより誘起電圧が発
生する。この誘起電圧は、次の数式２によって表され
る。
と、同期電動機では、回転することにより誘起電圧が発
生する。この誘起電圧は、次の数式２によって表され
る。
【数２】
但し、ｅt：誘起電圧
ｎ：各相の巻線数
ｐ：極対数
ωs：同期角速度
Φ：各相巻線に入る磁束
θ：初期位相角
ｔ：時刻
この数式２で示すように、同期電動機には、磁束Φと電
動機の回転数（同期角速度ωｓ）との積に比例した誘起
電圧ｅｔが発生する。
動機の回転数（同期角速度ωｓ）との積に比例した誘起
電圧ｅｔが発生する。
【０００６】誘起電圧ｅｔは、電動機の回転数が高くな
るに従って大きくなる。しかし、供給される直流電圧よ
りも誘起電圧ｅｔを大きくすることはできない。従っ
て、同期電動機の回転数の上限は、供給される直流電圧
に従って決定される。この上限値が基底回転数と呼ばれ
る閾値である。
るに従って大きくなる。しかし、供給される直流電圧よ
りも誘起電圧ｅｔを大きくすることはできない。従っ
て、同期電動機の回転数の上限は、供給される直流電圧
に従って決定される。この上限値が基底回転数と呼ばれ
る閾値である。
【０００７】永久磁石形同期電動機の場合、磁束分電流
を流すことによって永久磁石の磁束を打ち消すことがで
き、誘起電圧ｅｔを抑えることができる。その分、同期
電動機を基底回転数以上で回転させることができる。こ
れが弱め界磁制御である。
を流すことによって永久磁石の磁束を打ち消すことがで
き、誘起電圧ｅｔを抑えることができる。その分、同期
電動機を基底回転数以上で回転させることができる。こ
れが弱め界磁制御である。
【０００８】但し、全回転領域で弱め界磁制御を行う
と、低速側での効率が低下するので、基底回転数以下の
領域では、トルク分電流のみを流す最大トルク制御を行
い、基底回転数を越える領域でのみ、磁束分電流を流し
て弱め界磁制御を行う。従って、基底回転数を閾値にし
て最大トルク制御と弱め界磁制御との切り換えを行う必
要がある。
と、低速側での効率が低下するので、基底回転数以下の
領域では、トルク分電流のみを流す最大トルク制御を行
い、基底回転数を越える領域でのみ、磁束分電流を流し
て弱め界磁制御を行う。従って、基底回転数を閾値にし
て最大トルク制御と弱め界磁制御との切り換えを行う必
要がある。
【０００９】従来の同期電動機の制御装置では、このよ
うな考え方で最大トルク制御と弱め界磁制御との切り換
えを行っている（特開２０００−２２８８９２号公報等
参照）。
うな考え方で最大トルク制御と弱め界磁制御との切り換
えを行っている（特開２０００−２２８８９２号公報等
参照）。
【００１０】一方、直流電圧が低下すれば、基底回転数
も影響を受ける。即ち、直流電圧を供給する直流電源が
バッテリの場合、負荷の大きさによって直流電圧が変動
する場合がある。基底回転数が固定されている場合、直
流電圧が低下すると、回転数が基底回転数以下であって
も、誘起電圧が直流電圧を越えてしまう。このため、従
来の同期電動機の制御装置では、回転数が基底回転数以
上になると弱め界磁制御を行うとともに、バッテリ電圧
を検出し、基底回転数をこの検出値に応じて補正すると
ともに、検出値に応じた磁束分電流を流すようにしてい
る。
も影響を受ける。即ち、直流電圧を供給する直流電源が
バッテリの場合、負荷の大きさによって直流電圧が変動
する場合がある。基底回転数が固定されている場合、直
流電圧が低下すると、回転数が基底回転数以下であって
も、誘起電圧が直流電圧を越えてしまう。このため、従
来の同期電動機の制御装置では、回転数が基底回転数以
上になると弱め界磁制御を行うとともに、バッテリ電圧
を検出し、基底回転数をこの検出値に応じて補正すると
ともに、検出値に応じた磁束分電流を流すようにしてい
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の同期電動機の制御装置では、基底回転数を閾値に
して、最大トルク制御と弱め界磁制御との切り換えを行
うようにしているため、負荷の変動によってバッテリ電
圧が大きく変動すると、弱め界磁制御への切り換えが不
安定になる場合がある。
従来の同期電動機の制御装置では、基底回転数を閾値に
して、最大トルク制御と弱め界磁制御との切り換えを行
うようにしているため、負荷の変動によってバッテリ電
圧が大きく変動すると、弱め界磁制御への切り換えが不
安定になる場合がある。
【００１２】例えば、同期電動機を加速させる場合に、
供給される直流電圧が低下しても、回転数が基底回転数
よりもわずかに低いと、弱め界磁制御への切り換えが行
われず、同期電動機を加速させることができなくなって
しまう。
供給される直流電圧が低下しても、回転数が基底回転数
よりもわずかに低いと、弱め界磁制御への切り換えが行
われず、同期電動機を加速させることができなくなって
しまう。
【００１３】また、加速する方向で負荷に外力が加わっ
た場合に、生じた加速エネルギを回生させると、負荷側
の加速エネルギは、同期電動機側から直流電源側へ、帰
還ダイオードを用いて回転数に比例した電圧で回生され
る。
た場合に、生じた加速エネルギを回生させると、負荷側
の加速エネルギは、同期電動機側から直流電源側へ、帰
還ダイオードを用いて回転数に比例した電圧で回生され
る。
【００１４】しかし、弱め界磁制御への切り換えが行わ
れなかった場合に、急に加速エネルギが負荷側から回生
されると、直流電圧が上昇し、電解コンデンサや半導体
素子に影響を及ぼすといった問題を引き起こすことにな
る。
れなかった場合に、急に加速エネルギが負荷側から回生
されると、直流電圧が上昇し、電解コンデンサや半導体
素子に影響を及ぼすといった問題を引き起こすことにな
る。
【００１５】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、弱め界磁制御への切り換えを安定し
て行えるような同期電動機の制御装置及び制御方法を提
供することを目的とする。
てなされたもので、弱め界磁制御への切り換えを安定し
て行えるような同期電動機の制御装置及び制御方法を提
供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の第１の観点に係る同期電動機の制御装置
は、同期電動機に流れる電流の測定値を、回転座標系の
磁束軸上の磁束分電流とトルク軸上のトルク分電流とに
変換し、それぞれ、磁束分電流指令値とトルク分電流指
令値とを与え、それぞれの偏差に基づいて磁束分電圧指
令値とトルク分電圧指令値とを求め、求めた磁束分電圧
指令値とトルク分電圧指令値とを静止座標系の電圧指令
値に変換するベクトル制御手段と、前記ベクトル制御手
段が変換した静止座標系の電圧指令値に基づいて、所定
の直流電源から供給された直流電圧を交流電圧に変換
し、変換した交流電圧を前記同期電動機に供給する交流
供給手段と、を備えた同期電動機の制御装置において、
前記交流供給手段に供給する直流電圧の値を検出する直
流電圧検出手段を備え、前記ベクトル制御手段は、前記
直流電圧検出手段が検出した直流電圧の値を所定の判定
基準電圧値と比較し、前記直流電圧の値が所定の判定基
準電圧値未満であるか否かを判定する電圧判定手段と、
前記直流電圧の値が所定の判定基準電圧値未満であると
前記電圧判定手段が判定した場合に、前記磁束分電流指
令値を所定値に設定し、弱め界磁制御を行う弱め界磁制
御手段と、を備えるようにした。
め、本発明の第１の観点に係る同期電動機の制御装置
は、同期電動機に流れる電流の測定値を、回転座標系の
磁束軸上の磁束分電流とトルク軸上のトルク分電流とに
変換し、それぞれ、磁束分電流指令値とトルク分電流指
令値とを与え、それぞれの偏差に基づいて磁束分電圧指
令値とトルク分電圧指令値とを求め、求めた磁束分電圧
指令値とトルク分電圧指令値とを静止座標系の電圧指令
値に変換するベクトル制御手段と、前記ベクトル制御手
段が変換した静止座標系の電圧指令値に基づいて、所定
の直流電源から供給された直流電圧を交流電圧に変換
し、変換した交流電圧を前記同期電動機に供給する交流
供給手段と、を備えた同期電動機の制御装置において、
前記交流供給手段に供給する直流電圧の値を検出する直
流電圧検出手段を備え、前記ベクトル制御手段は、前記
直流電圧検出手段が検出した直流電圧の値を所定の判定
基準電圧値と比較し、前記直流電圧の値が所定の判定基
準電圧値未満であるか否かを判定する電圧判定手段と、
前記直流電圧の値が所定の判定基準電圧値未満であると
前記電圧判定手段が判定した場合に、前記磁束分電流指
令値を所定値に設定し、弱め界磁制御を行う弱め界磁制
御手段と、を備えるようにした。
【００１７】このような構成によれば、供給される直流
電圧の値が所定の判定基準電圧値未満になると、確実に
弱め界磁制御への切り換えが行われ、安定した制御が行
われる。
電圧の値が所定の判定基準電圧値未満になると、確実に
弱め界磁制御への切り換えが行われ、安定した制御が行
われる。
【００１８】前記電圧判定手段は、前記同期電動機の回
転数と前記交流供給手段が直流電圧を変調する変調率と
に基づいて、前記判定基準電圧値を求める判定基準電圧
値算出手段を備えるようにしてもよい。
転数と前記交流供給手段が直流電圧を変調する変調率と
に基づいて、前記判定基準電圧値を求める判定基準電圧
値算出手段を備えるようにしてもよい。
【００１９】前記判定基準電圧値算出手段は、数式３に
基づいて前記判定基準電圧値を設定するものであっても
よい。
基づいて前記判定基準電圧値を設定するものであっても
よい。
【数３】
但し、ＶE：判定基準電圧値
α：変調率
ＫE：定数
Ｎmin：弱め界磁制御解除回転数
【００２０】前記同期電動機の回転子の電気角周波数を
検出する角周波数検出手段と、前記角周波数検出手段が
検出した電気角周波数に基づいて、前記同期電動機の回
転子の回転数を求める回転数算出手段と、を備えるよう
にしてもよい。
検出する角周波数検出手段と、前記角周波数検出手段が
検出した電気角周波数に基づいて、前記同期電動機の回
転子の回転数を求める回転数算出手段と、を備えるよう
にしてもよい。
【００２１】本発明の第２の観点に係る同期電動機の制
御方法は、所定の直流電源の直流電圧の値を検出するス
テップと、前記検出した直流電圧の値を所定の判定基準
電圧値と比較し、前記直流電圧の測定値が所定の判定基
準電圧値未満であるか否かを判定するステップと、直流
電圧の測定値が所定の判定基準電圧値未満であると判定
した場合、回転座標系の磁束分電流の電流指令値を所定
値に設定し、弱め界磁制御を行うステップと、を備える
ようにした。
御方法は、所定の直流電源の直流電圧の値を検出するス
テップと、前記検出した直流電圧の値を所定の判定基準
電圧値と比較し、前記直流電圧の測定値が所定の判定基
準電圧値未満であるか否かを判定するステップと、直流
電圧の測定値が所定の判定基準電圧値未満であると判定
した場合、回転座標系の磁束分電流の電流指令値を所定
値に設定し、弱め界磁制御を行うステップと、を備える
ようにした。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
同期電動機の制御装置を図面を参照して説明する。尚、
本実施の形態では、同期電動機を永久磁石形同期電動機
（以後、「ＰＭモータ」と記す。）として説明する。本
実施の形態に係るＰＭモータの制御装置の構成を図１に
示す。ＰＭモータの制御装置は、インバータ１と、直流
電圧検出部２と、Ｕ相電流センサ３ｕ，Ｗ相電流センサ
３ｗと、エンコーダ４と、制御部５と、を備えて構成さ
れている。
同期電動機の制御装置を図面を参照して説明する。尚、
本実施の形態では、同期電動機を永久磁石形同期電動機
（以後、「ＰＭモータ」と記す。）として説明する。本
実施の形態に係るＰＭモータの制御装置の構成を図１に
示す。ＰＭモータの制御装置は、インバータ１と、直流
電圧検出部２と、Ｕ相電流センサ３ｕ，Ｗ相電流センサ
３ｗと、エンコーダ４と、制御部５と、を備えて構成さ
れている。
【００２３】インバータ１は、直流電源６から直流リン
ク電圧が供給され、制御部５から供給された電圧指令値
に基づいて交流電圧を生成し、生成した交流電圧をＰＭ
モータ７に供給するものである。インバータ１は、例え
ば、図２に示すように、ブリッジ接続されたＮＰＮバイ
ポーラトランジスタＱ１〜Ｑ６から構成されている。
ク電圧が供給され、制御部５から供給された電圧指令値
に基づいて交流電圧を生成し、生成した交流電圧をＰＭ
モータ７に供給するものである。インバータ１は、例え
ば、図２に示すように、ブリッジ接続されたＮＰＮバイ
ポーラトランジスタＱ１〜Ｑ６から構成されている。
【００２４】尚、トランジスタＱ１〜Ｑ６には、ＦＥＴ
（Field Effect Transistor）を用いることもでき、あ
るいは、トランジスタの代わりにＩＧＢＴ（Insulated
GateBipolor Transistor）、サイリスタを用いることも
できる。
（Field Effect Transistor）を用いることもでき、あ
るいは、トランジスタの代わりにＩＧＢＴ（Insulated
GateBipolor Transistor）、サイリスタを用いることも
できる。
【００２５】直流電圧検出部２は、直流電源６の直流リ
ンク電圧の値を検出するものである。Ｕ相電流センサ３
ｕは、ＰＭモータ７のＵ相巻線に流れる電流の電流値を
検出するものであり、Ｗ相電流センサ３ｗは、ＰＭモー
タ７のＷ相巻線に流れる電流の電流値を検出するもので
ある。尚、Ｕ相電流センサ３ｕとＷ相電流センサ３ｗに
は、コイルとホール素子とによって構成された電流セン
サ、あるいはシャント抵抗を用いることができる。
ンク電圧の値を検出するものである。Ｕ相電流センサ３
ｕは、ＰＭモータ７のＵ相巻線に流れる電流の電流値を
検出するものであり、Ｗ相電流センサ３ｗは、ＰＭモー
タ７のＷ相巻線に流れる電流の電流値を検出するもので
ある。尚、Ｕ相電流センサ３ｕとＷ相電流センサ３ｗに
は、コイルとホール素子とによって構成された電流セン
サ、あるいはシャント抵抗を用いることができる。
【００２６】エンコーダ４は、ＰＭモータ７の回転によ
りパルス信号を出力するものである。このエンコーダ４
には、スケールの変位を明暗信号に換えて光電測定する
光学式のもの、多極着磁されたドラムの回転を磁気セン
サで検出する磁気式のもの等があり、いずれを用いるこ
とができる。また、相対的な回転量のみを出力するイン
クリメンタル型のもの、絶対的な回転量を出力するアブ
ソリュート型のいずれを用いることができる。
りパルス信号を出力するものである。このエンコーダ４
には、スケールの変位を明暗信号に換えて光電測定する
光学式のもの、多極着磁されたドラムの回転を磁気セン
サで検出する磁気式のもの等があり、いずれを用いるこ
とができる。また、相対的な回転量のみを出力するイン
クリメンタル型のもの、絶対的な回転量を出力するアブ
ソリュート型のいずれを用いることができる。
【００２７】制御部５は、ベクトル制御に基づいてＵ
相、Ｖ相、Ｗ相の各電圧指令値Ｖu *，Ｖv *，Ｖw *を生成
し、生成した各電圧指令値Ｖu *，Ｖv *，Ｖw *をインバー
タ１に供給するものであり、ｄ軸電流指令値出力部１１
と、弱め界磁制御切換部１２と、ゲイン調整部１３と、
減算器１４、１５と、ｄ軸電流ＰＩ演算部１６と、ｑ軸
電流ＰＩ演算部１７と、電圧指令値座標変換部１８と、
減算器１９と、回転子位置速度算出部２０と、電流座標
変換部２１と、回転数算出部２２と、を備えている。
相、Ｖ相、Ｗ相の各電圧指令値Ｖu *，Ｖv *，Ｖw *を生成
し、生成した各電圧指令値Ｖu *，Ｖv *，Ｖw *をインバー
タ１に供給するものであり、ｄ軸電流指令値出力部１１
と、弱め界磁制御切換部１２と、ゲイン調整部１３と、
減算器１４、１５と、ｄ軸電流ＰＩ演算部１６と、ｑ軸
電流ＰＩ演算部１７と、電圧指令値座標変換部１８と、
減算器１９と、回転子位置速度算出部２０と、電流座標
変換部２１と、回転数算出部２２と、を備えている。
【００２８】ｄ軸電流指令値出力部１１は、供給された
トルク指令値と電気角周波数ωeとに基づいてｄ軸電流
指令値Ｉd *を求め、求めたｄ軸電流指令値Ｉd *を弱め界
磁制御切換部１２に出力するものであり、ｄ軸電流指令
値Ｉd *を求めるためのテーブルを有している。
トルク指令値と電気角周波数ωeとに基づいてｄ軸電流
指令値Ｉd *を求め、求めたｄ軸電流指令値Ｉd *を弱め界
磁制御切換部１２に出力するものであり、ｄ軸電流指令
値Ｉd *を求めるためのテーブルを有している。
【００２９】弱め界磁制御切換部１２は、直流電圧検出
部２によって検出された直流リンク電圧の値と回転数算
出部２２によって求められた回転数Ｎとに基づいて、弱
め界磁制御を行うか最大トルク制御を行うかを判定し、
判定結果に基づいて弱め界磁制御及び最大トルク制御の
いずれか一方への切り換えを行うものである。
部２によって検出された直流リンク電圧の値と回転数算
出部２２によって求められた回転数Ｎとに基づいて、弱
め界磁制御を行うか最大トルク制御を行うかを判定し、
判定結果に基づいて弱め界磁制御及び最大トルク制御の
いずれか一方への切り換えを行うものである。
【００３０】尚、弱め界磁制御切換部１２は、判定値
等、種々のデータを格納するためのメモリを備えてい
る。
等、種々のデータを格納するためのメモリを備えてい
る。
【００３１】ゲイン調整部１３は、供給されたトルク指
令値のゲイン調整を行うことにより、ｑ軸電流指令値Ｉ
q *を求めるためのものである。
令値のゲイン調整を行うことにより、ｑ軸電流指令値Ｉ
q *を求めるためのものである。
【００３２】減算器１４は、弱め界磁制御切換部１２か
ら出力されたｄ軸電流指令値と電流座標変換部２１から
出力されたｄ軸上のｄ軸電流値Ｉdとの差分値ｅdを算出
するものである。減算器１５は、ゲイン調整部１３から
出力されたｑ軸電流指令値Ｉq *と、電流座標変換部２１
から出力されたｑ軸上のｑ軸電流値Ｉqとの差分値ｅqを
算出するものである。
ら出力されたｄ軸電流指令値と電流座標変換部２１から
出力されたｄ軸上のｄ軸電流値Ｉdとの差分値ｅdを算出
するものである。減算器１５は、ゲイン調整部１３から
出力されたｑ軸電流指令値Ｉq *と、電流座標変換部２１
から出力されたｑ軸上のｑ軸電流値Ｉqとの差分値ｅqを
算出するものである。
【００３３】ｄ軸電流ＰＩ演算部１６は、減算器１４に
よって求められた差分値ｅdにＰＩ演算（比例積分演
算）を施し、電流座標変換部２１から出力されたｄ軸電
流値Ｉ dが、弱め界磁制御切換部１２から出力されたｄ
軸電流指令値Ｉd *に一致するような電圧を指示するｄ軸
電圧指令値Ｖd *を求めるものである。
よって求められた差分値ｅdにＰＩ演算（比例積分演
算）を施し、電流座標変換部２１から出力されたｄ軸電
流値Ｉ dが、弱め界磁制御切換部１２から出力されたｄ
軸電流指令値Ｉd *に一致するような電圧を指示するｄ軸
電圧指令値Ｖd *を求めるものである。
【００３４】ｑ軸電流ＰＩ演算部１７は、減算器１５に
よって求められた差分値ｅqにＰＩ演算を施し、電流座
標変換部２１から出力されたｑ軸電流値Ｉqが、ゲイン
調整部１３から出力されたｑ軸電流指令値Ｉq *に一致す
るような電圧を指示するｑ軸電圧指令値Ｖq *を求めるも
のである。
よって求められた差分値ｅqにＰＩ演算を施し、電流座
標変換部２１から出力されたｑ軸電流値Ｉqが、ゲイン
調整部１３から出力されたｑ軸電流指令値Ｉq *に一致す
るような電圧を指示するｑ軸電圧指令値Ｖq *を求めるも
のである。
【００３５】電圧指令値座標変換部１８は、ｄ軸電流Ｐ
Ｉ演算部１６が求めたｄ軸電圧指令値Ｖd *と、ｑ軸電流
ＰＩ演算部１７が求めたｑ軸電圧指令値Ｖq *とを、回転
子位置速度算出部２０が算出した電気角θeを用いて座
標変換し、それぞれ、Ｕ相の電圧指令値Ｖu *、Ｖ相の電
圧指令値Ｖv *、Ｗ相の電圧指令値Ｖw *を求めるものであ
る。
Ｉ演算部１６が求めたｄ軸電圧指令値Ｖd *と、ｑ軸電流
ＰＩ演算部１７が求めたｑ軸電圧指令値Ｖq *とを、回転
子位置速度算出部２０が算出した電気角θeを用いて座
標変換し、それぞれ、Ｕ相の電圧指令値Ｖu *、Ｖ相の電
圧指令値Ｖv *、Ｗ相の電圧指令値Ｖw *を求めるものであ
る。
【００３６】減算器１９は、三相平衡条件の下で、Ｕ相
電流センサ３ｕによって求められたＵ相の電流値Ｉ
uと、Ｗ相電流センサ３ｗによって求められたＷ相の電
流値Ｉwとに基づいて、Ｖ相の電流値Ｉvを算出するもの
である。
電流センサ３ｕによって求められたＵ相の電流値Ｉ
uと、Ｗ相電流センサ３ｗによって求められたＷ相の電
流値Ｉwとに基づいて、Ｖ相の電流値Ｉvを算出するもの
である。
【００３７】回転子位置速度算出部２０は、エンコーダ
４から出力されたパルス信号をカウントすることによ
り、ＰＭモータ７の回転子の電気角θe、電気角周波数
ωeを算出するものである。この電気角θeは、固定子の
巻線軸、例えば、Ｕ相の巻線軸を基準軸として、その基
準軸と回転子の回転子軸との回転角を表す。回転数算出
部２２は、回転子位置速度算出部２０によって算出され
た回転子の電気角周波数ωeに基づいてＰＭモータ７の
回転数を算出するものである。
４から出力されたパルス信号をカウントすることによ
り、ＰＭモータ７の回転子の電気角θe、電気角周波数
ωeを算出するものである。この電気角θeは、固定子の
巻線軸、例えば、Ｕ相の巻線軸を基準軸として、その基
準軸と回転子の回転子軸との回転角を表す。回転数算出
部２２は、回転子位置速度算出部２０によって算出され
た回転子の電気角周波数ωeに基づいてＰＭモータ７の
回転数を算出するものである。
【００３８】電流座標変換部２１は、Ｕ相電流センサ３
ｕによって検出されたＵ相の電流値Ｉuと、Ｗ相電流セ
ンサ３ｗによって検出されたＷ相の電流値Ｉwと、減算
器１９によって求められたＶ相の電流値Ｉvを、回転子
位置速度算出部２０によって求められた電気角θeに基
づいて、ＰＭモータ７の回転子と同期して回る回転座標
系のｄ軸上のｄ軸電流値Ｉd、ｑ軸上のｑ軸電流値Ｉqに
座標変換するものである。
ｕによって検出されたＵ相の電流値Ｉuと、Ｗ相電流セ
ンサ３ｗによって検出されたＷ相の電流値Ｉwと、減算
器１９によって求められたＶ相の電流値Ｉvを、回転子
位置速度算出部２０によって求められた電気角θeに基
づいて、ＰＭモータ７の回転子と同期して回る回転座標
系のｄ軸上のｄ軸電流値Ｉd、ｑ軸上のｑ軸電流値Ｉqに
座標変換するものである。
【００３９】次に本実施の形態に係るＰＭモータ７の制
御装置の動作を説明する。インバータ１は、直流電源６
から供給された直流リンク電圧を、制御部５から供給さ
れた電圧指令値に基づいて交流電圧を生成し、生成した
交流電圧をＰＭモータ７に供給する。ＰＭモータ７は、
インバータ１から交流電圧が供給されて交流電流が流
れ、回転する。
御装置の動作を説明する。インバータ１は、直流電源６
から供給された直流リンク電圧を、制御部５から供給さ
れた電圧指令値に基づいて交流電圧を生成し、生成した
交流電圧をＰＭモータ７に供給する。ＰＭモータ７は、
インバータ１から交流電圧が供給されて交流電流が流
れ、回転する。
【００４０】直流電圧検出部２は、直流電源６の直流リ
ンク電圧値Ｖdcを検出し、検出した直流リンク電圧値Ｖ
dcを制御部５に供給する。Ｕ相電流センサ３ｕ、Ｗ相電
流センサ３ｗは、それぞれＰＭモータ７のＵ相巻線、Ｗ
相巻線に流れる電流の電流値Ｉu,Ｉwを検出する。エン
コーダ４は、ＰＭモータ７の回転数に応じたパルス数の
パルス信号を制御部５に出力する。
ンク電圧値Ｖdcを検出し、検出した直流リンク電圧値Ｖ
dcを制御部５に供給する。Ｕ相電流センサ３ｕ、Ｗ相電
流センサ３ｗは、それぞれＰＭモータ７のＵ相巻線、Ｗ
相巻線に流れる電流の電流値Ｉu,Ｉwを検出する。エン
コーダ４は、ＰＭモータ７の回転数に応じたパルス数の
パルス信号を制御部５に出力する。
【００４１】制御部５は、エンコーダ４から出力された
パルス信号、Ｕ相電流センサ３ｕ、Ｗ相電流センサ３ｗ
がそれぞれ検出した電流値Ｉu,Ｉwに基づいてベクトル
制御を行う。
パルス信号、Ｕ相電流センサ３ｕ、Ｗ相電流センサ３ｗ
がそれぞれ検出した電流値Ｉu,Ｉwに基づいてベクトル
制御を行う。
【００４２】また、制御部５は、ＰＭモータ７の回転数
Ｎ、直流電源６の直流リンク電圧値Ｖdcに応じてｄ軸電
流指令値Ｉd *を設定することにより、最大トルク制御又
は弱め界磁制御を行う。
Ｎ、直流電源６の直流リンク電圧値Ｖdcに応じてｄ軸電
流指令値Ｉd *を設定することにより、最大トルク制御又
は弱め界磁制御を行う。
【００４３】まず、回転子位置速度算出部２０は、座標
変換を行うための回転子の電気角θ e、回転数Ｎを算出
するための電気角周波数ωeを求める。Ｕ相電流センサ
３ｕ、Ｗ相電流センサ３ｗがそれぞれ求めた電流値
Ｉu，Ｉwは、電流座標変換部２１に供給される。
変換を行うための回転子の電気角θ e、回転数Ｎを算出
するための電気角周波数ωeを求める。Ｕ相電流センサ
３ｕ、Ｗ相電流センサ３ｗがそれぞれ求めた電流値
Ｉu，Ｉwは、電流座標変換部２１に供給される。
【００４４】減算器１９は、三相平衡という条件の下
で、電流値Ｉu，Ｉwから、ＰＭモータ７のＶ相巻線に流
れる電流値Ｉvを求め、求めた電流値Ｉvを電流座標変換
部２１に供給する。
で、電流値Ｉu，Ｉwから、ＰＭモータ７のＶ相巻線に流
れる電流値Ｉvを求め、求めた電流値Ｉvを電流座標変換
部２１に供給する。
【００４５】電流座標変換部２１は、供給された電流値
Ｉu，Ｉv，Ｉwを、回転座標系のｄ軸電流値Ｉd、ｑ軸電
流値Ｉqに変換する。尚、ここでは、計算しやすいよう
に、電流座標変換部２１は、三相の電流値Ｉ u，Ｉv，Ｉ
wを二相の電流値Ｉα，Ｉβに変換してから、回転座標
系のｄ軸電流値Ｉd、ｑ軸電流値Ｉqに変換するものとす
る。この電流値Ｉα、Ｉβは、固定子軸を観測座標とす
る静止座標系における交流電流である。
Ｉu，Ｉv，Ｉwを、回転座標系のｄ軸電流値Ｉd、ｑ軸電
流値Ｉqに変換する。尚、ここでは、計算しやすいよう
に、電流座標変換部２１は、三相の電流値Ｉ u，Ｉv，Ｉ
wを二相の電流値Ｉα，Ｉβに変換してから、回転座標
系のｄ軸電流値Ｉd、ｑ軸電流値Ｉqに変換するものとす
る。この電流値Ｉα、Ｉβは、固定子軸を観測座標とす
る静止座標系における交流電流である。
【００４６】電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwから電流値Ｉα、Ｉ
βへの座標変換は、次の数式４に基づいて行われる。
βへの座標変換は、次の数式４に基づいて行われる。
【数４】
【００４７】次に、電流座標変換部２１は、静止座標系
の電流値Ｉα、Ｉβを回転座標系の電流値Ｉd、Ｉqに変
換する。静止座標系の電流値Ｉα、Ｉβと、回転座標系
の電流値Ｉd、Ｉqとの関係を図３に示す。尚、この図３
において、Ｉ1は、電流値Ｉα、Ｉβとを合成した一次
電流を示す。値はすべてベクトル値とする。この図３に
示すように、静止座標系のα軸、β軸を、それぞれ回転
子位置速度算出部２０が求めた電気角θeだけ回転させ
ると、回転座標系のｄ軸、ｑ軸と一致する。
の電流値Ｉα、Ｉβを回転座標系の電流値Ｉd、Ｉqに変
換する。静止座標系の電流値Ｉα、Ｉβと、回転座標系
の電流値Ｉd、Ｉqとの関係を図３に示す。尚、この図３
において、Ｉ1は、電流値Ｉα、Ｉβとを合成した一次
電流を示す。値はすべてベクトル値とする。この図３に
示すように、静止座標系のα軸、β軸を、それぞれ回転
子位置速度算出部２０が求めた電気角θeだけ回転させ
ると、回転座標系のｄ軸、ｑ軸と一致する。
【００４８】従って、静止座標系の電流値Ｉα、Ｉβか
ら回転座標系の電流値Ｉd、Ｉqへの変換は、次の数式５
に従って行われる。
ら回転座標系の電流値Ｉd、Ｉqへの変換は、次の数式５
に従って行われる。
【数５】Ｉd＝ Ｉα×cosθｅ＋Ｉβ×sinθｅ
Ｉq＝−Ｉα×sinθｅ＋Ｉβ×cosθｅ
ｄ軸電流値Ｉdがｄ軸上の磁束分電流になり、電流値Ｉq
がｑ軸上のトルク分電流になる。電流座標変換部２１
は、求めたｄ軸電流値Ｉd、ｑ軸電流値Ｉqを、それぞれ
減算器１４、１５に出力する。
がｑ軸上のトルク分電流になる。電流座標変換部２１
は、求めたｄ軸電流値Ｉd、ｑ軸電流値Ｉqを、それぞれ
減算器１４、１５に出力する。
【００４９】一方、ｄ軸電流指令値出力部１１は、供給
されたトルク指令値、回転子位置速度算出部２０が算出
した電気角周波数ωeをパラメータとして、ｄ軸電流指
令テーブルを用いてｄ軸電流指令値Ｉd *を求め、求めた
ｄ軸電流指令値Ｉd *を弱め界磁制御切換部１２に供給す
る。
されたトルク指令値、回転子位置速度算出部２０が算出
した電気角周波数ωeをパラメータとして、ｄ軸電流指
令テーブルを用いてｄ軸電流指令値Ｉd *を求め、求めた
ｄ軸電流指令値Ｉd *を弱め界磁制御切換部１２に供給す
る。
【００５０】また、回転数算出部２２は、回転子位置速
度算出部２０が算出した電気角周波数ωeに基づいてＰ
Ｍモータ７の回転数Ｎを求め、求めた回転数Ｎを弱め界
磁制御切換部１２に供給する。
度算出部２０が算出した電気角周波数ωeに基づいてＰ
Ｍモータ７の回転数Ｎを求め、求めた回転数Ｎを弱め界
磁制御切換部１２に供給する。
【００５１】弱め界磁制御切換部１２は、直流電圧検出
部２から供給された直流リンク電圧値Ｖdcと、回転数算
出部２２から供給された回転数Ｎとに基づいて、最大ト
ルク制御を行うか弱め界磁制御を行うかを判定し、判定
結果に基づいてｄ軸電流指令値Ｉd *を設定し、設定した
ｄ軸電流指令値Ｉd *を減算器１４に出力する。この弱め
界磁制御切換部１２の動作については後述する。
部２から供給された直流リンク電圧値Ｖdcと、回転数算
出部２２から供給された回転数Ｎとに基づいて、最大ト
ルク制御を行うか弱め界磁制御を行うかを判定し、判定
結果に基づいてｄ軸電流指令値Ｉd *を設定し、設定した
ｄ軸電流指令値Ｉd *を減算器１４に出力する。この弱め
界磁制御切換部１２の動作については後述する。
【００５２】減算器１４は、弱め界磁制御切換部１２か
ら出力されたｄ軸電流指令値Ｉd *と電流座標変換部２１
から出力されたｄ軸電流値Ｉdとの差分値ｅdを算出す
る。
ら出力されたｄ軸電流指令値Ｉd *と電流座標変換部２１
から出力されたｄ軸電流値Ｉdとの差分値ｅdを算出す
る。
【００５３】ｄ軸電流ＰＩ演算部１６は、減算器１４に
よって求められた差分値ｅdにＰＩ演算（比例積分演
算）を施し、電流座標変換部２１から出力されたｄ軸電
流値Ｉ dが、弱め界磁制御切換部１２から出力されたｄ
軸電流指令値Ｉd *に一致するような電圧を指示するｄ軸
電圧指令値Ｖd *を求める。そして、ｄ軸電流ＰＩ演算部
１６は、求めたｄ軸電圧指令値Ｖd *を電圧指令値座標変
換部１８に出力する。
よって求められた差分値ｅdにＰＩ演算（比例積分演
算）を施し、電流座標変換部２１から出力されたｄ軸電
流値Ｉ dが、弱め界磁制御切換部１２から出力されたｄ
軸電流指令値Ｉd *に一致するような電圧を指示するｄ軸
電圧指令値Ｖd *を求める。そして、ｄ軸電流ＰＩ演算部
１６は、求めたｄ軸電圧指令値Ｖd *を電圧指令値座標変
換部１８に出力する。
【００５４】ゲイン調整部１３は、トルク指令値のゲイ
ン調整を行うことにより、トルク指令値をｑ軸電流指令
値Ｉq *に変換し、変換したｑ軸電流指令値Ｉq *を減算器
１５に出力する。
ン調整を行うことにより、トルク指令値をｑ軸電流指令
値Ｉq *に変換し、変換したｑ軸電流指令値Ｉq *を減算器
１５に出力する。
【００５５】減算器１５は、ゲイン調整部１３から出力
されたｑ軸電流指令値Ｉq *と、電流座標変換部２１から
出力されたｑ軸電流値Ｉqとの差分値ｅqを算出する。
されたｑ軸電流指令値Ｉq *と、電流座標変換部２１から
出力されたｑ軸電流値Ｉqとの差分値ｅqを算出する。
【００５６】ｑ軸電流ＰＩ演算部１７は、減算器１５に
よって求められた差分値ｅqにＰＩ演算を施し、電流座
標変換部２１から出力されたｑ軸電流値Ｉqが、ゲイン
調整部１３から出力されたｑ軸電流指令値Ｉq *に一致す
るような電圧を指示するｑ軸電圧指令値Ｖq *を求める。
そして、ｑ軸電流ＰＩ演算部１７は、求めたｑ軸電圧指
令値Ｖq *を電圧指令値座標変換部１８に出力する。
よって求められた差分値ｅqにＰＩ演算を施し、電流座
標変換部２１から出力されたｑ軸電流値Ｉqが、ゲイン
調整部１３から出力されたｑ軸電流指令値Ｉq *に一致す
るような電圧を指示するｑ軸電圧指令値Ｖq *を求める。
そして、ｑ軸電流ＰＩ演算部１７は、求めたｑ軸電圧指
令値Ｖq *を電圧指令値座標変換部１８に出力する。
【００５７】電圧指令値座標変換部１８は、ｄ軸電流Ｐ
Ｉ演算部１６が求めたｄ軸電圧指令値Ｖd *と、ｑ軸電流
ＰＩ演算部１７が求めたｑ軸電圧指令値Ｖq *とを、回転
子位置速度算出部２０が算出した電気角周波数ωeに基
づいて、静止座標系の二相電圧指令値Ｖα *、Ｖβ *に変
換する。
Ｉ演算部１６が求めたｄ軸電圧指令値Ｖd *と、ｑ軸電流
ＰＩ演算部１７が求めたｑ軸電圧指令値Ｖq *とを、回転
子位置速度算出部２０が算出した電気角周波数ωeに基
づいて、静止座標系の二相電圧指令値Ｖα *、Ｖβ *に変
換する。
【００５８】変換は、次の数式６に従って行われる。
【数６】Ｖα *＝Ｖd *×cosθe−Ｖq *×sinθe
Ｖβ *＝Ｖd *×sinθe＋Ｖq *×cosθe
さらに、電圧指令値座標変換部１８は、二相電圧指令値
Ｖα *、Ｖβ *を、三相電圧指令値Ｖu *、Ｖv *、Ｖw *に変
換する。
Ｖα *、Ｖβ *を、三相電圧指令値Ｖu *、Ｖv *、Ｖw *に変
換する。
【００５９】変換は、次の数式７に従って行われる。
【数７】
電圧指令値座標変換部１８は、変換された電圧指令値Ｖ
u *、Ｖv *、Ｖw *をインバータ１に出力する。インバータ
１は、この電圧指令値Ｖu *、Ｖv *、Ｖw *を交流電圧をＰ
Ｍモータ７に供給する。
u *、Ｖv *、Ｖw *をインバータ１に出力する。インバータ
１は、この電圧指令値Ｖu *、Ｖv *、Ｖw *を交流電圧をＰ
Ｍモータ７に供給する。
【００６０】次に、弱め界磁制御切換部１２の動作につ
いて説明する。弱め界磁制御の切り換えの原理は、以下
の通りである。インバータ１の出力線間電圧の振幅Ｖpe
akは、次の数式８によって表される。
いて説明する。弱め界磁制御の切り換えの原理は、以下
の通りである。インバータ１の出力線間電圧の振幅Ｖpe
akは、次の数式８によって表される。
【数８】
但し、Ｖpeak：インバータの出力線間電圧の振幅
α：インバータの変調率
また、ＰＭモータ７の逆起電力は、次の数式９によって
表される。
表される。
【数９】Ｅ＝Ｎ×ＫE
但し、Ｅ：逆起電力（線間電圧の実効値）
Ｎ：回転数（rpm）
ＫE：逆起電力係数（Ｖrms／rpm）
ここで、ＰＭモータ７の巻線の電圧降下を無視し、逆起
電力Ｅがインバータ１の出力線間電圧の振幅Ｖpeakと等
しい場合を、制御の切り換え条件とすると、弱め界磁制
御に切り換える判定基準電圧ＶEは、次の数式１０によ
って表される。
電力Ｅがインバータ１の出力線間電圧の振幅Ｖpeakと等
しい場合を、制御の切り換え条件とすると、弱め界磁制
御に切り換える判定基準電圧ＶEは、次の数式１０によ
って表される。
【数１０】
この判定基準電圧値ＶEが直流リンク電圧値Ｖdc以下で
あれば、最大トルク制御を行い、判定基準電圧値ＶEが
直流リンク電圧値Ｖdcを越えると、弱め界磁制御に切り
換えるようにする。
あれば、最大トルク制御を行い、判定基準電圧値ＶEが
直流リンク電圧値Ｖdcを越えると、弱め界磁制御に切り
換えるようにする。
【００６１】尚、数式１０において、変調率αは、イン
バータ１が直流リンク電圧値Ｖdcを交流電圧に変換する
際の制御率を示し、巻線の電圧降下を無視すると１とな
る。この変調率αを小さくするほど、直流電圧変動に対
する余裕度は大きくなり、安定して弱め界磁制御に切り
換えることができる。
バータ１が直流リンク電圧値Ｖdcを交流電圧に変換する
際の制御率を示し、巻線の電圧降下を無視すると１とな
る。この変調率αを小さくするほど、直流電圧変動に対
する余裕度は大きくなり、安定して弱め界磁制御に切り
換えることができる。
【００６２】但し、この余裕度が大きくなると、低い回
転数で弱め界磁制御となってしまい、トルク不足や効率
低下を招いてしまう。即ち、この変調率αは、調整要素
であり、目安として、0.9〜0.95に設定される。
転数で弱め界磁制御となってしまい、トルク不足や効率
低下を招いてしまう。即ち、この変調率αは、調整要素
であり、目安として、0.9〜0.95に設定される。
【００６３】この弱め界磁制御切換部１２の動作を図４
に基づいて説明する。弱め界磁制御切換部１２は、回転
数算出部２２が算出した回転数Ｎをロードする（ステッ
プＳ１１）。
に基づいて説明する。弱め界磁制御切換部１２は、回転
数算出部２２が算出した回転数Ｎをロードする（ステッ
プＳ１１）。
【００６４】弱め界磁制御切換部１２は、メモリに格納
したフラグFL_IFのフラグ値を判別する（ステップＳ１
２）。このフラグFL_IFは、現在、行っている制御が定
トルク制御か弱め界磁制御かを判別するためのフラグで
あり、フラグFL_IFのフラグ値が１であれば、前回、判
定時の制御が弱め界磁制御であることを示し、フラグ値
が０であれば、前回、判定時の制御が最大トルク制御で
あることを示す。このフラグFL_IFの初期値は０であ
る。
したフラグFL_IFのフラグ値を判別する（ステップＳ１
２）。このフラグFL_IFは、現在、行っている制御が定
トルク制御か弱め界磁制御かを判別するためのフラグで
あり、フラグFL_IFのフラグ値が１であれば、前回、判
定時の制御が弱め界磁制御であることを示し、フラグ値
が０であれば、前回、判定時の制御が最大トルク制御で
あることを示す。このフラグFL_IFの初期値は０であ
る。
【００６５】フラグFL_IFのフラグ値が０の場合、弱め
界磁制御切換部１２は、前述の数式１０に基づいて判定
基準電圧値ＶEを算出する（ステップＳ１３）。尚、弱
め界磁制御切換部１２は、テーブルを用いて判定基準電
圧値ＶEを求めるようにすることもできる。
界磁制御切換部１２は、前述の数式１０に基づいて判定
基準電圧値ＶEを算出する（ステップＳ１３）。尚、弱
め界磁制御切換部１２は、テーブルを用いて判定基準電
圧値ＶEを求めるようにすることもできる。
【００６６】弱め界磁制御切換部１２は、判定基準電圧
値ＶEを算出すると直流電圧検出部２から供給された直
流リンク電圧値Ｖdcをロードする（ステップＳ１４）。
値ＶEを算出すると直流電圧検出部２から供給された直
流リンク電圧値Ｖdcをロードする（ステップＳ１４）。
【００６７】弱め界磁制御切換部１２は、判定基準電圧
値ＶEとロードした直流リンク電圧値Ｖdcとを比較し、
判定基準電圧値ＶEが直流リンク電圧値Ｖdcを越えてい
るか否かを判定する（ステップＳ１５）。
値ＶEとロードした直流リンク電圧値Ｖdcとを比較し、
判定基準電圧値ＶEが直流リンク電圧値Ｖdcを越えてい
るか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【００６８】判定基準電圧値ＶEが直流リンク電圧値Ｖ
dcを越えていると判定すると、弱め界磁制御切換部１２
は、フラグFL_IFのフラグ値に１をセットし、制御が弱
め界磁制御になったことを示す（ステップＳ１６）。
dcを越えていると判定すると、弱め界磁制御切換部１２
は、フラグFL_IFのフラグ値に１をセットし、制御が弱
め界磁制御になったことを示す（ステップＳ１６）。
【００６９】そして、弱め界磁制御切換部１２は、ｄ軸
電流指令テーブルを用いて求めたｄ軸電流指令値Ｉd *を
所定値Ｉd1 *にセットする（ステップＳ１７）。尚、弱
め界磁制御切換部１２は、例えば、この所定値Ｉ
d1 *を、直流リンク電圧値Ｖdcと判定基準電圧値ＶEとの
差に基づいて予め求めておく。そして、弱め界磁制御切
換部１２は、求めた所定値Ｉd1 *をメモリに格納してお
く。あるいは、弱め界磁制御切換部１２は、テーブルを
用いてこの所定値Ｉd1 *を求める。
電流指令テーブルを用いて求めたｄ軸電流指令値Ｉd *を
所定値Ｉd1 *にセットする（ステップＳ１７）。尚、弱
め界磁制御切換部１２は、例えば、この所定値Ｉ
d1 *を、直流リンク電圧値Ｖdcと判定基準電圧値ＶEとの
差に基づいて予め求めておく。そして、弱め界磁制御切
換部１２は、求めた所定値Ｉd1 *をメモリに格納してお
く。あるいは、弱め界磁制御切換部１２は、テーブルを
用いてこの所定値Ｉd1 *を求める。
【００７０】一方、判定基準電圧値ＶEが直流リンク電
圧値Ｖdc以下であると判定すると、弱め界磁制御切換部
１２は、フラグFL_IFのフラグ値に０をセットし、制御
が最大トルク制御になったことを示す（ステップＳ１
９）。そして、弱め界磁制御切換部１２は、ｄ軸電流指
令値Ｉd *に０をセットする（ステップＳ２０）。
圧値Ｖdc以下であると判定すると、弱め界磁制御切換部
１２は、フラグFL_IFのフラグ値に０をセットし、制御
が最大トルク制御になったことを示す（ステップＳ１
９）。そして、弱め界磁制御切換部１２は、ｄ軸電流指
令値Ｉd *に０をセットする（ステップＳ２０）。
【００７１】このようにして、弱め界磁制御切換部１２
は、直流リンク電圧値Ｖdcと判定基準電圧値ＶEとに基
づいて、最大トルク制御の継続、あるいは弱め界磁制御
への切り換えを行う。
は、直流リンク電圧値Ｖdcと判定基準電圧値ＶEとに基
づいて、最大トルク制御の継続、あるいは弱め界磁制御
への切り換えを行う。
【００７２】次に、フラグFL_IFのフラグ値が０である
ことを弱め界磁制御切換部１２が判別した場合（ステッ
プＳ１２）、即ち、前回、判定時の制御が弱め界磁制御
である場合、弱め界磁制御切換部１２は、回転数算出部
２２が算出した回転数Ｎを、基底回転数に基づいて予め
設定された弱め界磁制御解除回転数Ｎminと比較し、回
転数Ｎが弱め界磁制御解除回転数Ｎmin以上であるか否
かを判別する（ステップＳ１８）。
ことを弱め界磁制御切換部１２が判別した場合（ステッ
プＳ１２）、即ち、前回、判定時の制御が弱め界磁制御
である場合、弱め界磁制御切換部１２は、回転数算出部
２２が算出した回転数Ｎを、基底回転数に基づいて予め
設定された弱め界磁制御解除回転数Ｎminと比較し、回
転数Ｎが弱め界磁制御解除回転数Ｎmin以上であるか否
かを判別する（ステップＳ１８）。
【００７３】この弱め界磁制御解除回転数Ｎminは、弱
め界磁制御を解除するか否かを判定するための判定値で
あり、基底回転数近傍での制御のチャタリングを防止す
るため、この弱め界磁制御解除回転数Ｎminを、基底回
転数の８０〜９０％程度に設定し、ヒステリシスを有す
るようにしておく。
め界磁制御を解除するか否かを判定するための判定値で
あり、基底回転数近傍での制御のチャタリングを防止す
るため、この弱め界磁制御解除回転数Ｎminを、基底回
転数の８０〜９０％程度に設定し、ヒステリシスを有す
るようにしておく。
【００７４】尚、従来と同様に、基底回転数を直流リン
ク電圧値Ｖdcで補正し、直流リンク電圧値Ｖdcに基づい
て弱め界磁制御解除回転数Ｎminを設定しておくことも
できる。弱め界磁制御切換部１２は、求めた弱め界磁制
御解除回転数Ｎminをメモリに格納しておく。
ク電圧値Ｖdcで補正し、直流リンク電圧値Ｖdcに基づい
て弱め界磁制御解除回転数Ｎminを設定しておくことも
できる。弱め界磁制御切換部１２は、求めた弱め界磁制
御解除回転数Ｎminをメモリに格納しておく。
【００７５】回転数Ｎが弱め界磁制御解除回転数Ｎmin
以上であれば、弱め界磁制御切換部１２は、弱め界磁制
御を解除せずに継続させる。即ち、弱め界磁制御切換部
１２は、フラグFL_IFのフラグ値に１をセットし（ステ
ップＳ１６）、ｄ軸電流指令値Ｉd *を所定値Ｉd1 *にセ
ットする（ステップＳ１７）。
以上であれば、弱め界磁制御切換部１２は、弱め界磁制
御を解除せずに継続させる。即ち、弱め界磁制御切換部
１２は、フラグFL_IFのフラグ値に１をセットし（ステ
ップＳ１６）、ｄ軸電流指令値Ｉd *を所定値Ｉd1 *にセ
ットする（ステップＳ１７）。
【００７６】回転数Ｎが弱め界磁制御解除回転数Ｎmin
未満になると、弱め界磁制御切換部１２は、弱め界磁制
御を解除し、最大トルク制御に切り換える。即ち、弱め
界磁制御切換部１２は、フラグFL_IFのフラグ値に０を
セットし（ステップＳ１９）、ｄ軸電流指令値Ｉd *に０
をセットする（ステップＳ２０）。
未満になると、弱め界磁制御切換部１２は、弱め界磁制
御を解除し、最大トルク制御に切り換える。即ち、弱め
界磁制御切換部１２は、フラグFL_IFのフラグ値に０を
セットし（ステップＳ１９）、ｄ軸電流指令値Ｉd *に０
をセットする（ステップＳ２０）。
【００７７】このようにして、弱め界磁制御切換部１２
は、回転数Ｎと弱め界磁制御解除回転数Ｎminとに基づ
いて、弱め界磁制御の継続、あるいは最大トルク制御へ
の切り換えを行う。
は、回転数Ｎと弱め界磁制御解除回転数Ｎminとに基づ
いて、弱め界磁制御の継続、あるいは最大トルク制御へ
の切り換えを行う。
【００７８】次に、この弱め界磁制御切換部１２の動作
を、図５と図６とを用いてさらに説明する。図５に示す
ように、ＰＭモータ７の回転数Ｎが弱め界磁制御解除回
転数Ｎmin未満の場合、弱め界磁制御切換部１２は、ｄ
軸電流指令値Ｉd *を０にセットする。これにより最大ト
ルク制御が行われる。
を、図５と図６とを用いてさらに説明する。図５に示す
ように、ＰＭモータ７の回転数Ｎが弱め界磁制御解除回
転数Ｎmin未満の場合、弱め界磁制御切換部１２は、ｄ
軸電流指令値Ｉd *を０にセットする。これにより最大ト
ルク制御が行われる。
【００７９】ＰＭモータ７の回転数Ｎが弱め界磁制御解
除回転数Ｎmin以上になると、弱め界磁制御切換部１２
は、ｄ軸電流指令値Ｉd *をＩd1 *にセットする。これに
より弱め界磁制御が行われる。
除回転数Ｎmin以上になると、弱め界磁制御切換部１２
は、ｄ軸電流指令値Ｉd *をＩd1 *にセットする。これに
より弱め界磁制御が行われる。
【００８０】また、図６に示すように、判定基準電圧値
ＶEが直流電源６の直流リンク電圧値Ｖdc以下の場合、
弱め界磁制御切換部１２は、ｄ軸電流指令値Ｉd *を０に
セットする。これにより、最大トルク制御が行われる。
ＶEが直流電源６の直流リンク電圧値Ｖdc以下の場合、
弱め界磁制御切換部１２は、ｄ軸電流指令値Ｉd *を０に
セットする。これにより、最大トルク制御が行われる。
【００８１】判定基準電圧値ＶEが直流電源６の直流リ
ンク電圧値Ｖdcが越えると、弱め界磁制御切換部１２
は、ｄ軸電流指令値Ｉd *をＩd1 *にセットする。これに
より、弱め界磁制御が行われる。
ンク電圧値Ｖdcが越えると、弱め界磁制御切換部１２
は、ｄ軸電流指令値Ｉd *をＩd1 *にセットする。これに
より、弱め界磁制御が行われる。
【００８２】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、最大トルク制御又は弱め界磁制御への切り換えを、
回転数Ｎだけでなく、直流電源６の直流リンク電圧値Ｖ
dcにも基づいて行うようにしたので、直流電源６の直流
リンク電圧値Ｖdcが大きく変動した場合でも、自動的に
かつ安定した切り換えを行うことができる。
ば、最大トルク制御又は弱め界磁制御への切り換えを、
回転数Ｎだけでなく、直流電源６の直流リンク電圧値Ｖ
dcにも基づいて行うようにしたので、直流電源６の直流
リンク電圧値Ｖdcが大きく変動した場合でも、自動的に
かつ安定した切り換えを行うことができる。
【００８３】従って、弱め界磁制御解除回転数Ｎmin近
傍での効率を低下させずに、制御の切り換えを行うこと
ができる。
傍での効率を低下させずに、制御の切り換えを行うこと
ができる。
【００８４】尚、本発明を実施するにあたっては、種々
の形態が考えられ、上記実施の形態に限られるものでは
ない。例えば、整流回路を備え、直流電源６から直流リ
ンク電圧の供給を受ける代わりに単相交流電源又は三相
交流電源から交流電圧の供給を受けられるようにするこ
ともできる。
の形態が考えられ、上記実施の形態に限られるものでは
ない。例えば、整流回路を備え、直流電源６から直流リ
ンク電圧の供給を受ける代わりに単相交流電源又は三相
交流電源から交流電圧の供給を受けられるようにするこ
ともできる。
【００８５】トルク制御だけでなく、速度制御ループあ
るいは位置制御ループの構成を設けることにより、本実
施の形態を、速度制御あるいは位置制御にも適用するこ
とができる。
るいは位置制御ループの構成を設けることにより、本実
施の形態を、速度制御あるいは位置制御にも適用するこ
とができる。
【００８６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
安定して弱め界磁制御への切り換えを行うことができ
る。
安定して弱め界磁制御への切り換えを行うことができ
る。
【図１】本発明の実施の形態に係るＰＭモータの制御装
置の構成を示すブロック図である。
置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のインバータの構成を示す回路図である。
【図３】図１の電流座標変換部が行う座標変換の説明図
である。
である。
【図４】図１の弱め界磁制御切換部の動作を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図５】図１の弱め界磁制御切換部の動作を示す説明図
である。
である。
【図６】図１の弱め界磁制御切換部の動作を示す説明図
である。
である。
１ インバータ
２ 直流電圧検出部
５ 制御部
６ 直流電源
７ ＰＭモータ
１２ 弱め界磁制御切換部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H560 BB04 BB12 DA07 DB07 DC12
DC13 EB01 GG04 JJ08 RR01
RR10 SS02 TT11 UA02 UA05
UA06 UA07 XA02 XA13 XA17
5H576 BB04 CC04 DD07 EE01 EE02
GG04 HA02 HA03 HA04 HA05
HB02 JJ03 JJ17 JJ24 KK06
LL22 LL24 LL41 MM14
Claims (5)
- 【請求項１】同期電動機に流れる電流の測定値を、回転
座標系の磁束軸上の磁束分電流とトルク軸上のトルク分
電流とに変換し、それぞれ、磁束分電流指令値とトルク
分電流指令値とを与え、それぞれの偏差に基づいて磁束
分電圧指令値とトルク分電圧指令値とを求め、求めた磁
束分電圧指令値とトルク分電圧指令値とを静止座標系の
電圧指令値に変換するベクトル制御手段と、前記ベクト
ル制御手段が変換した静止座標系の電圧指令値に基づい
て、所定の直流電源から供給された直流電圧を交流電圧
に変換し、変換した交流電圧を前記同期電動機に供給す
る交流供給手段と、を備えた同期電動機の制御装置にお
いて、 前記交流供給手段に供給する直流電圧の値を検出する直
流電圧検出手段を備え、 前記ベクトル制御手段は、前記直流電圧検出手段が検出
した直流電圧の値を所定の判定基準電圧値と比較し、前
記直流電圧の値が所定の判定基準電圧値未満であるか否
かを判定する電圧判定手段と、 前記直流電圧の値が所定の判定基準電圧値未満であると
前記電圧判定手段が判定した場合に、前記磁束分電流指
令値を所定値に設定し、弱め界磁制御を行う弱め界磁制
御手段と、を備えた、ことを特徴とする同期電動機の制
御装置。 - 【請求項２】前記電圧判定手段は、前記同期電動機の回
転数と前記交流供給手段が直流電圧を変調する変調率と
に基づいて、前記判定基準電圧値を求める判定基準電圧
値算出手段を備えた、ことを特徴とする請求項１に記載
の同期電動機の制御装置。 - 【請求項３】前記判定基準電圧値算出手段は、数式１に
基づいて前記判定基準電圧値を設定するもの、であるこ
とを特徴とする請求項２に記載の同期電動機の制御装
置。 【数１】 但し、ＶE：判定基準電圧値 α：変調率 ＫE：定数 Ｎmin：弱め界磁制御解除回転数 - 【請求項４】前記同期電動機の回転子の電気角周波数を
検出する角周波数検出手段と、 前記角周波数検出手段が検出した電気角周波数に基づい
て、前記同期電動機の回転子の回転数を求める回転数算
出手段と、を備えた、ことを特徴とする請求項１乃至３
のいずれか１項に記載の同期電動機の制御装置。 - 【請求項５】所定の直流電源の直流電圧の値を検出する
ステップと、 前記検出した直流電圧の値を所定の判定基準電圧値と比
較し、前記直流電圧の測定値が所定の判定基準電圧値未
満であるか否かを判定するステップと、 直流電圧の測定値が所定の判定基準電圧値未満であると
判定した場合、回転座標系の磁束分電流の電流指令値を
所定値に設定し、弱め界磁制御を行うステップと、を備
えた、ことを特徴とする同期電動機の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001217056A JP2003033097A (ja) | 2001-07-17 | 2001-07-17 | 同期電動機の制御装置及び制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001217056A JP2003033097A (ja) | 2001-07-17 | 2001-07-17 | 同期電動機の制御装置及び制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003033097A true JP2003033097A (ja) | 2003-01-31 |
Family
ID=19051448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001217056A Pending JP2003033097A (ja) | 2001-07-17 | 2001-07-17 | 同期電動機の制御装置及び制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003033097A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006352957A (ja) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Denso Corp | 同期モータの制御装置 |
| WO2008001615A1 (fr) * | 2006-06-26 | 2008-01-03 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Dispositif d'attaque de moteur électrique |
| JP2010063335A (ja) * | 2008-09-08 | 2010-03-18 | Denso Corp | 回転機の制御装置 |
| JP2010187537A (ja) * | 2010-06-01 | 2010-08-26 | Sharp Corp | モータ駆動装置 |
| JP2011041433A (ja) * | 2009-08-18 | 2011-02-24 | Toyota Central R&D Labs Inc | 回転電機駆動システム |
| JP2011067054A (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Toshiba Corp | モータ制御装置 |
| JP2012095529A (ja) * | 2011-12-28 | 2012-05-17 | Toshiba Corp | 可変磁束ドライブシステム |
| US8278855B2 (en) | 2007-10-29 | 2012-10-02 | Mitsubishi Electric Corporation | Controller of motor preventing an increase in inverter loss |
| WO2013046461A1 (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | 三菱電機株式会社 | 電動機のベクトル制御装置、電動機、車両駆動システムおよび電動機のベクトル制御方法 |
| CN103036497A (zh) * | 2011-09-30 | 2013-04-10 | 三垦电气株式会社 | 同步电机的控制装置和控制方法 |
| JP2013078178A (ja) * | 2011-09-29 | 2013-04-25 | Daihen Corp | 座標変換処理手段を備えた信号処理装置、電動機および再生可能エネルギーに用いられる系統連系インバータ |
| JP2013121314A (ja) * | 2011-12-07 | 2013-06-17 | Hyundai Motor Co Ltd | 電気自動車用モータ制御方法 |
| US8884576B2 (en) | 2006-07-24 | 2014-11-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Variable-flux motor drive system |
| WO2023155443A1 (zh) * | 2022-02-18 | 2023-08-24 | 青岛海尔空调器有限总公司 | 用于控制直流空调器的方法及装置、空调器 |
-
2001
- 2001-07-17 JP JP2001217056A patent/JP2003033097A/ja active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006352957A (ja) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Denso Corp | 同期モータの制御装置 |
| JP4706344B2 (ja) * | 2005-06-13 | 2011-06-22 | 株式会社デンソー | 同期モータの制御装置 |
| WO2008001615A1 (fr) * | 2006-06-26 | 2008-01-03 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Dispositif d'attaque de moteur électrique |
| US9680406B2 (en) | 2006-07-24 | 2017-06-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Variable-flux motor drive system |
| US8884576B2 (en) | 2006-07-24 | 2014-11-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Variable-flux motor drive system |
| US8278855B2 (en) | 2007-10-29 | 2012-10-02 | Mitsubishi Electric Corporation | Controller of motor preventing an increase in inverter loss |
| JP2010063335A (ja) * | 2008-09-08 | 2010-03-18 | Denso Corp | 回転機の制御装置 |
| JP2011041433A (ja) * | 2009-08-18 | 2011-02-24 | Toyota Central R&D Labs Inc | 回転電機駆動システム |
| JP2011067054A (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Toshiba Corp | モータ制御装置 |
| JP2010187537A (ja) * | 2010-06-01 | 2010-08-26 | Sharp Corp | モータ駆動装置 |
| JP2013078178A (ja) * | 2011-09-29 | 2013-04-25 | Daihen Corp | 座標変換処理手段を備えた信号処理装置、電動機および再生可能エネルギーに用いられる系統連系インバータ |
| WO2013046461A1 (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | 三菱電機株式会社 | 電動機のベクトル制御装置、電動機、車両駆動システムおよび電動機のベクトル制御方法 |
| CN103036497A (zh) * | 2011-09-30 | 2013-04-10 | 三垦电气株式会社 | 同步电机的控制装置和控制方法 |
| JP2013078200A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Sanken Electric Co Ltd | 同期電動機の制御装置及び制御方法 |
| KR101565267B1 (ko) | 2011-09-30 | 2015-11-02 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 전동기의 벡터 제어 장치, 전동기, 차량 구동 시스템 및 전동기의 벡터 제어 방법 |
| US9246428B2 (en) | 2011-09-30 | 2016-01-26 | Mitsubishi Electric Corporation | Vector control device for an electric motor that controls an electric power converter that converts DC power to AC power, electric motor, vehicle drive system, and vector control method for electric motor |
| JP2013121314A (ja) * | 2011-12-07 | 2013-06-17 | Hyundai Motor Co Ltd | 電気自動車用モータ制御方法 |
| JP2012095529A (ja) * | 2011-12-28 | 2012-05-17 | Toshiba Corp | 可変磁束ドライブシステム |
| WO2023155443A1 (zh) * | 2022-02-18 | 2023-08-24 | 青岛海尔空调器有限总公司 | 用于控制直流空调器的方法及装置、空调器 |
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