JP2003189700A - 電動機制御装置、電動機の駆動方法、及び電動機制御用プログラム - Google Patents
電動機制御装置、電動機の駆動方法、及び電動機制御用プログラムInfo
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- JP2003189700A JP2003189700A JP2001380701A JP2001380701A JP2003189700A JP 2003189700 A JP2003189700 A JP 2003189700A JP 2001380701 A JP2001380701 A JP 2001380701A JP 2001380701 A JP2001380701 A JP 2001380701A JP 2003189700 A JP2003189700 A JP 2003189700A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転子の位置の誤差を適切に補正して、1パ
ルスモードの同期PWM制御による永久磁石電動機の制
御を最適化する。 【解決手段】 本発明による電動機制御装置は、回転子
と電機子とを含む永久磁石電動機(1)と、永久磁石電
動機(1)の回転子の位置(θ)を同定する位置同定手
段(5、14〜16、5’、17、18)と、回転子の
位置(θ)と外部から与えられるd軸電流指令値(id
*)とに応答して、1パルスモードの同期PWM制御に
よって永久磁石電動機(1)の電機子に駆動電圧を供給
する電力供給部(2、8〜13)と、永久磁石電動機
(1)の固定子のd軸電流(id)を検出するd軸電流
検出手段(41〜43、7)とを備えている。位置同定
手段(5、14〜16、5’、17、18)は、d軸電
流指令値(id *)とd軸電流と(id)の差(ed)
に基づいて、回転子の位置(θ)を補正する。
ルスモードの同期PWM制御による永久磁石電動機の制
御を最適化する。 【解決手段】 本発明による電動機制御装置は、回転子
と電機子とを含む永久磁石電動機(1)と、永久磁石電
動機(1)の回転子の位置(θ)を同定する位置同定手
段(5、14〜16、5’、17、18)と、回転子の
位置(θ)と外部から与えられるd軸電流指令値(id
*)とに応答して、1パルスモードの同期PWM制御に
よって永久磁石電動機(1)の電機子に駆動電圧を供給
する電力供給部(2、8〜13)と、永久磁石電動機
(1)の固定子のd軸電流(id)を検出するd軸電流
検出手段(41〜43、7)とを備えている。位置同定
手段(5、14〜16、5’、17、18)は、d軸電
流指令値(id *)とd軸電流と(id)の差(ed)
に基づいて、回転子の位置(θ)を補正する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動機制御装置に
関する。本発明は、特に、電動機の回転子の位置や、固
定子が生成する回転磁界の位置に応じて電動機に駆動電
圧を供給する電動機制御装置に関する。
関する。本発明は、特に、電動機の回転子の位置や、固
定子が生成する回転磁界の位置に応じて電動機に駆動電
圧を供給する電動機制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】同期電動機の一種である永久磁石電動機
(PM)を1パルスモードの同期PWM制御によって制
御する場合、検出器によって検出された回転子の位置が
同定され、同定された回転子の位置に応じて、固定され
た電機子に駆動電圧が供給される。1パルスモードの同
期PWM制御とは、半周期に単一の矩形パルスを生成す
る制御であり、電圧利用率が高い特長がある。1パルス
モードの同期PWM制御における回転子の位置の同定
は、ホール素子のような位置検出装置により行われるこ
とがある。また、電機子の電機子コイルに誘起される誘
起電圧が計測され、計測された誘起電圧から回転子の位
置の同定が行われることがある。
(PM)を1パルスモードの同期PWM制御によって制
御する場合、検出器によって検出された回転子の位置が
同定され、同定された回転子の位置に応じて、固定され
た電機子に駆動電圧が供給される。1パルスモードの同
期PWM制御とは、半周期に単一の矩形パルスを生成す
る制御であり、電圧利用率が高い特長がある。1パルス
モードの同期PWM制御における回転子の位置の同定
は、ホール素子のような位置検出装置により行われるこ
とがある。また、電機子の電機子コイルに誘起される誘
起電圧が計測され、計測された誘起電圧から回転子の位
置の同定が行われることがある。
【0003】回転子の位置を用いて電動機の制御を行う
永久磁石型同期電動機の制御装置が、公開特許公報(特
開平9−47100)に開示されている。当該制御装置
では、測定された回転子の位置(角度)及び回転子の回
転速度から、異なる2つの方法で角度指令値が算出され
る。PWM(Pulse Width Modulation)制御のモードに
応じて、算出された角度指令値のいずれかが選択され
る。選択された角度指令値を用いて電動機の制御が行わ
れる。
永久磁石型同期電動機の制御装置が、公開特許公報(特
開平9−47100)に開示されている。当該制御装置
では、測定された回転子の位置(角度)及び回転子の回
転速度から、異なる2つの方法で角度指令値が算出され
る。PWM(Pulse Width Modulation)制御のモードに
応じて、算出された角度指令値のいずれかが選択され
る。選択された角度指令値を用いて電動機の制御が行わ
れる。
【0004】永久磁石電動機を1パルスモードの同期P
WM制御により駆動する場合、回転子の位置を正確に同
定することが必要である。回転子の位置の同定が正確で
あるほど、電機子に供給される駆動電圧の位相をより適
切に定めることができる。
WM制御により駆動する場合、回転子の位置を正確に同
定することが必要である。回転子の位置の同定が正確で
あるほど、電機子に供給される駆動電圧の位相をより適
切に定めることができる。
【0005】一方、誘導電動機(IM)を1パルスモー
ドの同期PWM制御により制御する場合、固定子が生成
する回転磁界の位置(角度)が同定され、同定された回
転磁界の位置(角度)に応じて、固定子に駆動電圧が供
給される。回転磁界の位置(角度)は、回転子の回転周
波数と、すべり周波数とから算出される。このとき、回
転子の回転周波数は、ホール素子のような位置検出器に
より検出されることがあり、また、電機子の電機子コイ
ルに誘起される誘起電圧が計測され、計測された誘起電
圧から回転子の回転周波数が算出されることがある。
ドの同期PWM制御により制御する場合、固定子が生成
する回転磁界の位置(角度)が同定され、同定された回
転磁界の位置(角度)に応じて、固定子に駆動電圧が供
給される。回転磁界の位置(角度)は、回転子の回転周
波数と、すべり周波数とから算出される。このとき、回
転子の回転周波数は、ホール素子のような位置検出器に
より検出されることがあり、また、電機子の電機子コイ
ルに誘起される誘起電圧が計測され、計測された誘起電
圧から回転子の回転周波数が算出されることがある。
【0006】誘導電動機を1パルスモードの同期PWM
制御により駆動する場合、回転磁界の位置を正確に同定
することが必要である。回転磁界の位置の同定が正確で
あるほど、固定子に供給される駆動電圧の位相をより適
切に定めることができる。
制御により駆動する場合、回転磁界の位置を正確に同定
することが必要である。回転磁界の位置の同定が正確で
あるほど、固定子に供給される駆動電圧の位相をより適
切に定めることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、1パ
ルスモードの同期PWM制御による電動機の制御をより
最適にすることにある。
ルスモードの同期PWM制御による電動機の制御をより
最適にすることにある。
【0008】本発明の他の目的は、回転子の位置の誤差
を適切に補正して、1パルスモードの同期PWM制御に
よる永久磁石電動機の制御を最適化することにある。
を適切に補正して、1パルスモードの同期PWM制御に
よる永久磁石電動機の制御を最適化することにある。
【0009】本発明の更に他の目的は、回転磁界の位置
の誤差を適切に補正して、1パルスモードの同期PWM
制御による誘導電動機の制御を最適化することにある。
の誤差を適切に補正して、1パルスモードの同期PWM
制御による誘導電動機の制御を最適化することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】以下に、[発明の実施の
形態]で使用される番号・符号を用いて、課題を解決す
るための手段を説明する。これらの番号・符号は、[特
許請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]の記載と
の対応関係を明らかにするために付加されている。但
し、付加された番号・符号は、[特許請求の範囲]に記
載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならな
い。
形態]で使用される番号・符号を用いて、課題を解決す
るための手段を説明する。これらの番号・符号は、[特
許請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]の記載と
の対応関係を明らかにするために付加されている。但
し、付加された番号・符号は、[特許請求の範囲]に記
載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならな
い。
【0011】本発明による電動機制御装置は、永久磁石
電動機(1)の回転子の位置(θ)を同定する位置同定
手段(5、14〜16、5’、17、18)と、位置
(θ)と外部から与えられるd軸電流指令値(id *)
とに応答して、1パルスモードの同期PWM制御により
永久磁石電動機(1)の電機子に駆動電圧を供給する電
力供給部(2、8〜13)と、永久磁石電動機(1)の
固定子のd軸電流(id)を検出するd軸電流検出手段
(41〜43、7)とを備えている。位置同定手段
(5、14〜16、5’、17、18)は、d軸電流指
令値(id *)とd軸電流と(id)の差(ed)に基
づいて、位置(θ)を補正する。位置(θ)がd軸電流
指令値(id *)とd軸電流と(id)の差(ed)に
基づいて補正されることにより、より正確に、回転子の
位置(θ)が算出される。
電動機(1)の回転子の位置(θ)を同定する位置同定
手段(5、14〜16、5’、17、18)と、位置
(θ)と外部から与えられるd軸電流指令値(id *)
とに応答して、1パルスモードの同期PWM制御により
永久磁石電動機(1)の電機子に駆動電圧を供給する電
力供給部(2、8〜13)と、永久磁石電動機(1)の
固定子のd軸電流(id)を検出するd軸電流検出手段
(41〜43、7)とを備えている。位置同定手段
(5、14〜16、5’、17、18)は、d軸電流指
令値(id *)とd軸電流と(id)の差(ed)に基
づいて、位置(θ)を補正する。位置(θ)がd軸電流
指令値(id *)とd軸電流と(id)の差(ed)に
基づいて補正されることにより、より正確に、回転子の
位置(θ)が算出される。
【0012】回転子の位置(θ)は、d軸電流指令値
(id *)とd軸電流(id)との差(ed)が0に近
づくように補正されることが好ましい。
(id *)とd軸電流(id)との差(ed)が0に近
づくように補正されることが好ましい。
【0013】位置同定手段(5、14〜16)は、永久
磁石電動機(1)の回転子の回転周波数(ωm)を検出
する回転周波数検出器(5)と、d軸電流指令値(id
*)とd軸電流(id)との差(ed)に基づいて補正
値(Δωm)を算出する補正値算出器(14)と、回転
周波数(ωm)と補正値(Δωm)とに基づいて永久磁
石電動機(1)の回転子の位置(θ)を算出する位置算
出器(16)とを含むことが好ましい。
磁石電動機(1)の回転子の回転周波数(ωm)を検出
する回転周波数検出器(5)と、d軸電流指令値(id
*)とd軸電流(id)との差(ed)に基づいて補正
値(Δωm)を算出する補正値算出器(14)と、回転
周波数(ωm)と補正値(Δωm)とに基づいて永久磁
石電動機(1)の回転子の位置(θ)を算出する位置算
出器(16)とを含むことが好ましい。
【0014】本発明による電動機制御装置は、誘導電動
機(1’)の固定子が発生する回転磁界の位置(θ’)
を同定する位置同定手段(5、28〜31)と、回転磁
界の位置(θ’)と、外部から与えられるd軸電流指令
値(id *)とに応答して、1パルスモードの同期PW
M制御により誘導電動機(1’)の固定子に駆動電圧を
供給する電力供給部(2、22〜27)と、誘導電動機
(1’)の固定子のd軸電流(id)を検出するd軸電
流検出手段(41〜43、21)とを備えている。位置
同定手段(5、28〜31)は、d軸電流指令値(id
*)とd軸電流(id)との差(ed)に基づいて、回
転磁界の位置(θ’)を補正する。
機(1’)の固定子が発生する回転磁界の位置(θ’)
を同定する位置同定手段(5、28〜31)と、回転磁
界の位置(θ’)と、外部から与えられるd軸電流指令
値(id *)とに応答して、1パルスモードの同期PW
M制御により誘導電動機(1’)の固定子に駆動電圧を
供給する電力供給部(2、22〜27)と、誘導電動機
(1’)の固定子のd軸電流(id)を検出するd軸電
流検出手段(41〜43、21)とを備えている。位置
同定手段(5、28〜31)は、d軸電流指令値(id
*)とd軸電流(id)との差(ed)に基づいて、回
転磁界の位置(θ’)を補正する。
【0015】回転磁界の位置(θ’)は、d軸電流指令
値(id *)とd軸電流(id)との差(ed)が0に
近づくように補正されることが好ましい。
値(id *)とd軸電流(id)との差(ed)が0に
近づくように補正されることが好ましい。
【0016】電力供給部(2、22〜27)は、外部か
ら与えられるq軸電流指令値(iq *)に応答して誘導
電動機(1’)の固定子に駆動電圧を供給し、位置同定
手段(5、28〜31)は、誘導電動機(1’)の回転
子の回転周波数(ωm)を検出する回転周波数検出器
(5)と、d軸電流(id)とq軸電流指令値
(iq *)とに基づいて、誘導電動機(1’)のすべり
周波数(ωs)を算出するすべり周波数演算器(28)
と、d軸電流指令値(id *)とd軸電流(id)との
差(ed)に基づいて補正値(Δωs)を算出する補正
値算出器(29)と、回転周波数(ωm)とすべり周波
数(ωs)と補正値(Δωs)に基づいて回転磁界の位
置(θ’)を算出する回転磁界位置算出器(31)とを
含むことが好ましい。
ら与えられるq軸電流指令値(iq *)に応答して誘導
電動機(1’)の固定子に駆動電圧を供給し、位置同定
手段(5、28〜31)は、誘導電動機(1’)の回転
子の回転周波数(ωm)を検出する回転周波数検出器
(5)と、d軸電流(id)とq軸電流指令値
(iq *)とに基づいて、誘導電動機(1’)のすべり
周波数(ωs)を算出するすべり周波数演算器(28)
と、d軸電流指令値(id *)とd軸電流(id)との
差(ed)に基づいて補正値(Δωs)を算出する補正
値算出器(29)と、回転周波数(ωm)とすべり周波
数(ωs)と補正値(Δωs)に基づいて回転磁界の位
置(θ’)を算出する回転磁界位置算出器(31)とを
含むことが好ましい。
【0017】本発明による電動機の駆動方法は、永久磁
石電動機(1)の回転子の位置(θ)を同定するステッ
プと、回転子の位置(θ)と、d軸電流指令値
(id *)とに応答して、1パルスモードの同期PWM
制御により永久磁石電動機(1)の電機子に駆動電圧を
供給するステップと、永久磁石電動機(1)の電機子の
d軸電流(id)を算出するステップと、d軸電流指令
値(id *)とd軸電流(id)との差に基づいて、回
転子の位置(θ)を補正するステップとを備えている。
石電動機(1)の回転子の位置(θ)を同定するステッ
プと、回転子の位置(θ)と、d軸電流指令値
(id *)とに応答して、1パルスモードの同期PWM
制御により永久磁石電動機(1)の電機子に駆動電圧を
供給するステップと、永久磁石電動機(1)の電機子の
d軸電流(id)を算出するステップと、d軸電流指令
値(id *)とd軸電流(id)との差に基づいて、回
転子の位置(θ)を補正するステップとを備えている。
【0018】本発明による電動機の駆動方法は、誘導電
動機(1’)の固定子が発生する回転磁界の位置
(θ’)を同定するステップと、回転磁界の位置
(θ’)と、外部から与えられるd軸電流指令値(id
*)とに応答して、1パルスモードの同期PWM制御に
より誘導電動機(1’)の固定子に駆動電圧を供給する
ステップと、誘導電動機(1’)の固定子のd軸電流
(id)を検出するステップと、d軸電流指令値(id
*)とd軸電流(id)との差(ed)に基づいて、回
転磁界の位置(θ’)を補正するステップとを備えてい
る。
動機(1’)の固定子が発生する回転磁界の位置
(θ’)を同定するステップと、回転磁界の位置
(θ’)と、外部から与えられるd軸電流指令値(id
*)とに応答して、1パルスモードの同期PWM制御に
より誘導電動機(1’)の固定子に駆動電圧を供給する
ステップと、誘導電動機(1’)の固定子のd軸電流
(id)を検出するステップと、d軸電流指令値(id
*)とd軸電流(id)との差(ed)に基づいて、回
転磁界の位置(θ’)を補正するステップとを備えてい
る。
【0019】本発明による電動機制御用プログラムは、
永久磁石電動機(1)の回転子の位置(θ)を同定する
ステップと、回転子の位置(θ)と、d軸電流指令値
(id *)とに応答して永久磁石電動機(1)の電機子
に駆動電圧を供給する電力供給装置(2)を制御する制
御信号(Spu、Snu、Spv、Snv、Spw、S
nw)を1パルスモードの同期PWM制御により生成す
るステップと、永久磁石電動機(1)の電機子を流れる
電流(iu、iv、iw)に基づいて、永久磁石電動機
(1)の電機子のd軸電流(id)を算出するステップ
と、d軸電流指令値(id *)とd軸電流(id)との
差(ed)に基づいて、回転子の位置(θ)を補正する
ステップとを電動機制御用コンピュータに実行させる。
永久磁石電動機(1)の回転子の位置(θ)を同定する
ステップと、回転子の位置(θ)と、d軸電流指令値
(id *)とに応答して永久磁石電動機(1)の電機子
に駆動電圧を供給する電力供給装置(2)を制御する制
御信号(Spu、Snu、Spv、Snv、Spw、S
nw)を1パルスモードの同期PWM制御により生成す
るステップと、永久磁石電動機(1)の電機子を流れる
電流(iu、iv、iw)に基づいて、永久磁石電動機
(1)の電機子のd軸電流(id)を算出するステップ
と、d軸電流指令値(id *)とd軸電流(id)との
差(ed)に基づいて、回転子の位置(θ)を補正する
ステップとを電動機制御用コンピュータに実行させる。
【0020】本発明による電動機制御用プログラムは、
誘導電動機(1’)の固定子が発生する回転磁界の位置
(θ’)を同定するステップと、回転磁界の位置
(θ’)と、d軸電流指令値(Id *)とに応答して誘
導電動機(1’)の固定子に駆動電圧を供給する電力供
給装置(2)を制御する制御信号(Spu、Snu、S
pv、Snv、Spw、Snw)を1パルスモードの同
期PWM制御により生成するステップと、誘導電動機
(1’)の固定子を流れる電流(iu、iv、iw)に
基づいて、誘導電動機(1’)の固定子のd軸電流(i
d)を算出するステップと、d軸電流指令値(id *)
とd軸電流(id)との差(ed)に基づいて、回転磁
界の位置(θ’)を補正するステップとを電動機制御用
コンピュータに実行させる。
誘導電動機(1’)の固定子が発生する回転磁界の位置
(θ’)を同定するステップと、回転磁界の位置
(θ’)と、d軸電流指令値(Id *)とに応答して誘
導電動機(1’)の固定子に駆動電圧を供給する電力供
給装置(2)を制御する制御信号(Spu、Snu、S
pv、Snv、Spw、Snw)を1パルスモードの同
期PWM制御により生成するステップと、誘導電動機
(1’)の固定子を流れる電流(iu、iv、iw)に
基づいて、誘導電動機(1’)の固定子のd軸電流(i
d)を算出するステップと、d軸電流指令値(id *)
とd軸電流(id)との差(ed)に基づいて、回転磁
界の位置(θ’)を補正するステップとを電動機制御用
コンピュータに実行させる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明による電動機制御装置の実施の形態を説明する。
本発明による電動機制御装置の実施の形態を説明する。
【0022】(実施の第1形態)本発明による電動機制
御装置の実施の第1形態は、図1に示されているよう
に、永久磁石電動機1を駆動するための電動機制御装置
である。永久磁石電動機1の回転子には、界磁磁束を発
生する永久磁石が設けられている。永久磁石電動機1の
電機子には、回転磁界を生成するu相電機子コイル、v
相電機子コイル、及びw相電機子コイル(図示されな
い)が設けられている。永久磁石電動機1は、インバー
タ2に接続されている。インバータ2は、永久磁石電動
機1のu相電機子巻線、v相電機子巻線、及びw相電機
子巻線に、それぞれu相電圧vu、v相電圧vv、及び
w相電圧vwを供給する。u相電圧vu、v相電圧
vv、及びw相電圧vwの供給は、それぞれ、u相電源
線31、v相電源線32、及びw相電源線33を介して
行われる。
御装置の実施の第1形態は、図1に示されているよう
に、永久磁石電動機1を駆動するための電動機制御装置
である。永久磁石電動機1の回転子には、界磁磁束を発
生する永久磁石が設けられている。永久磁石電動機1の
電機子には、回転磁界を生成するu相電機子コイル、v
相電機子コイル、及びw相電機子コイル(図示されな
い)が設けられている。永久磁石電動機1は、インバー
タ2に接続されている。インバータ2は、永久磁石電動
機1のu相電機子巻線、v相電機子巻線、及びw相電機
子巻線に、それぞれu相電圧vu、v相電圧vv、及び
w相電圧vwを供給する。u相電圧vu、v相電圧
vv、及びw相電圧vwの供給は、それぞれ、u相電源
線31、v相電源線32、及びw相電源線33を介して
行われる。
【0023】インバータ2は、直流電圧源21と、スイ
ッチングトランジスタ22u、23 u、22v、
23v、22w、23wとを含む。直流電圧源21は、
電源線24に直流の電源電圧を供給する。スイッチング
トランジスタ22u、22v、22 wがオンされると、
それぞれ、u相電源線31、v相電源線32、及びw相
電源線33が電源線24に接続され、u相電源線31、
v相電源線32、及びw相電源線33は、電源電位にプ
ルアップされる。スイッチングトランジスタ23u、2
3v、23wがオンされると、それぞれ、u相電源線3
1、v相電源線32、及びw相電源線33が接地された
接地線25に接続され、u相電源線31、v相電源線3
2、及びw相電源線33は、接地電位にプルダウンされ
る。
ッチングトランジスタ22u、23 u、22v、
23v、22w、23wとを含む。直流電圧源21は、
電源線24に直流の電源電圧を供給する。スイッチング
トランジスタ22u、22v、22 wがオンされると、
それぞれ、u相電源線31、v相電源線32、及びw相
電源線33が電源線24に接続され、u相電源線31、
v相電源線32、及びw相電源線33は、電源電位にプ
ルアップされる。スイッチングトランジスタ23u、2
3v、23wがオンされると、それぞれ、u相電源線3
1、v相電源線32、及びw相電源線33が接地された
接地線25に接続され、u相電源線31、v相電源線3
2、及びw相電源線33は、接地電位にプルダウンされ
る。
【0024】u相電源線31、v相電源線32、及びw
相電源線33には、それぞれ、電流検出器41、42、
及び43が設けられている。電流検出器41は、u相電
機子巻線を流れるu相電流iuを測定し、電流検出器4
2は、v相電機子巻線を流れるv相電流ivを測定し、
電流検出器43は、w相電機子巻線を流れるw相電流i
wを測定する。
相電源線33には、それぞれ、電流検出器41、42、
及び43が設けられている。電流検出器41は、u相電
機子巻線を流れるu相電流iuを測定し、電流検出器4
2は、v相電機子巻線を流れるv相電流ivを測定し、
電流検出器43は、w相電機子巻線を流れるw相電流i
wを測定する。
【0025】永久磁石電動機1は、エンコーダ5に接続
されている。エンコーダ5は、永久磁石電動機1の回転
子の回転周波数ωmを検出する。
されている。エンコーダ5は、永久磁石電動機1の回転
子の回転周波数ωmを検出する。
【0026】電流検出器41、42、43、及びエンコ
ーダ5は、MPU(Micro Processing Unit)6に接続
されている。MPU6は、電流検出器41、42、43
がそれぞれ測定したu相電流iu、v相電流iv、及び
w相電流iw、並びにエンコーダ5が測定する永久磁石
電動機1の回転周波数ωmに基づいてインバータ2を制
御する制御演算を行い、インバータ2に含まれるスイッ
チングトランジスタ2 2u、23u、22v、23v、
22w、23wそれぞれのオン/オフを指示するスイッ
チング指令信号Spu、Snu、Spv、Snv、S
pv、Snvを出力する。インバータ2は、スイッチン
グ指令信号Spu、Snu、Spv、Sn v、Spv、
Snvにより制御される。
ーダ5は、MPU(Micro Processing Unit)6に接続
されている。MPU6は、電流検出器41、42、43
がそれぞれ測定したu相電流iu、v相電流iv、及び
w相電流iw、並びにエンコーダ5が測定する永久磁石
電動機1の回転周波数ωmに基づいてインバータ2を制
御する制御演算を行い、インバータ2に含まれるスイッ
チングトランジスタ2 2u、23u、22v、23v、
22w、23wそれぞれのオン/オフを指示するスイッ
チング指令信号Spu、Snu、Spv、Snv、S
pv、Snvを出力する。インバータ2は、スイッチン
グ指令信号Spu、Snu、Spv、Sn v、Spv、
Snvにより制御される。
【0027】図2は、MPU6が行う演算を等価的に表
すブロック図である。MPU6は、等価的に、3相−2
相変換器7、減算器8、PI制御器9、減算器10、P
I制御器11、2相−3相変換器12、同期1パルス演
算器13、PI制御器14、加算器15、及び位置算出
器16を含む。3相−2相変換器7、減算器8、9、P
I制御器9、10、2相−3相変換器11、同期1パル
ス演算器12、すべり周波数演算器13、PI制御器1
4、加算器15、及び位置算出器16の機能は、現実に
は、MPU6が制御用コンピュータプログラムを実行す
ることにより実現される。
すブロック図である。MPU6は、等価的に、3相−2
相変換器7、減算器8、PI制御器9、減算器10、P
I制御器11、2相−3相変換器12、同期1パルス演
算器13、PI制御器14、加算器15、及び位置算出
器16を含む。3相−2相変換器7、減算器8、9、P
I制御器9、10、2相−3相変換器11、同期1パル
ス演算器12、すべり周波数演算器13、PI制御器1
4、加算器15、及び位置算出器16の機能は、現実に
は、MPU6が制御用コンピュータプログラムを実行す
ることにより実現される。
【0028】3相−2相変換器7は、電流検出器41、
42、43がそれぞれ測定したu相電流iu、v相電流
iv、及びw相電流iwから、d軸電流id、及びq軸
電流iqを算出する。d軸電流id、及びq軸電流iq
の算出に必要な回転子の位置θは、位置算出器16から
与えられる。d軸電流id、及びq軸電流iqの算出の
とき、u相電流iu、v相電流iv、及びw相電流iw
の全てが測定される必要はなく、u相電流iu、v相電
流iv、及びw相電流iwのうちの2つが測定され、他
の1つは、 iu+iv+iw=0, …式(1) から算出されることも可能である。
42、43がそれぞれ測定したu相電流iu、v相電流
iv、及びw相電流iwから、d軸電流id、及びq軸
電流iqを算出する。d軸電流id、及びq軸電流iq
の算出に必要な回転子の位置θは、位置算出器16から
与えられる。d軸電流id、及びq軸電流iqの算出の
とき、u相電流iu、v相電流iv、及びw相電流iw
の全てが測定される必要はなく、u相電流iu、v相電
流iv、及びw相電流iwのうちの2つが測定され、他
の1つは、 iu+iv+iw=0, …式(1) から算出されることも可能である。
【0029】d軸電流idと、外部から与えられるd軸
電流指令値(励磁電流指令値)id *とからd軸電圧指
令値vd *が算出される。d軸電圧指令値vd *の算出
は、減算器8とPI制御器9により行われる。減算器8
は、d軸電流指令値id *からd軸電流idを減じて制
御偏差edを算出し、制御偏差edをPI制御器9に供
給する。PI制御器9は、制御偏差edからd軸電圧指
令値vd *を算出する。即ち、MPU6は、下記式:
電流指令値(励磁電流指令値)id *とからd軸電圧指
令値vd *が算出される。d軸電圧指令値vd *の算出
は、減算器8とPI制御器9により行われる。減算器8
は、d軸電流指令値id *からd軸電流idを減じて制
御偏差edを算出し、制御偏差edをPI制御器9に供
給する。PI制御器9は、制御偏差edからd軸電圧指
令値vd *を算出する。即ち、MPU6は、下記式:
【数1】
…式(2)
により、d軸電圧指令値vd *を算出する。ここで、I
d *、Id、Vd *は、それぞれ、d軸電流指令値id
*、d軸電流id、及びd軸電圧指令値vd *のラプラ
ス変換であり、KPd、KIdは、それぞれ、PI制御
器9の比例ゲイン、積分ゲインである。算出されたd軸
電圧指令値vd *は、2相−3相変換器12に供給され
る。
d *、Id、Vd *は、それぞれ、d軸電流指令値id
*、d軸電流id、及びd軸電圧指令値vd *のラプラ
ス変換であり、KPd、KIdは、それぞれ、PI制御
器9の比例ゲイン、積分ゲインである。算出されたd軸
電圧指令値vd *は、2相−3相変換器12に供給され
る。
【0030】同様に、q軸電流iqと、外部から与えら
れるq軸電流指令値(トルク指令値)iq *とから、q
軸電圧指令値vq *が算出される。q軸電圧指令値vq
*の算出は、減算器10とPI制御器11により行われ
る。減算器10は、q軸電流指令値iq *からq軸電流
iqを減じて制御偏差eqを算出し、制御偏差eqをP
I制御器11に供給する。PI制御器11は、制御偏差
eqからq軸電圧指令値vq *を算出する。即ち、MP
U6は、下記式:
れるq軸電流指令値(トルク指令値)iq *とから、q
軸電圧指令値vq *が算出される。q軸電圧指令値vq
*の算出は、減算器10とPI制御器11により行われ
る。減算器10は、q軸電流指令値iq *からq軸電流
iqを減じて制御偏差eqを算出し、制御偏差eqをP
I制御器11に供給する。PI制御器11は、制御偏差
eqからq軸電圧指令値vq *を算出する。即ち、MP
U6は、下記式:
【数2】
…式(3)
により、q軸電圧指令値vq *を算出する。ここで、I
q *、Iq、Vq *は、それぞれ、q軸電流指令値iq
*、q軸電流iq、及びq軸電圧指令値vq *のラプラ
ス変換であり、KPq、KIqは、それぞれ、PI制御
器11の比例ゲイン、積分ゲインである。算出されたq
軸電圧指令値vq *は、2相−3相変換器12に供給さ
れる。
q *、Iq、Vq *は、それぞれ、q軸電流指令値iq
*、q軸電流iq、及びq軸電圧指令値vq *のラプラ
ス変換であり、KPq、KIqは、それぞれ、PI制御
器11の比例ゲイン、積分ゲインである。算出されたq
軸電圧指令値vq *は、2相−3相変換器12に供給さ
れる。
【0031】2相−3相変換器12は、d軸電圧指令値
vd *及びq軸電圧指令値vq *から、u相電圧指令値
vu *、v相電圧指令値vv *、及びw相電圧指令値v
w *を算出する。u相電圧指令値vu *、v相電圧指令
値vv *、及びw相電圧指令値vw *の算出に必要な回
転子の位置θは、位置算出器16から供給される。2相
−3相変換器12は、算出したu相電圧指令値vu *、
v相電圧指令値vv *、及びw相電圧指令値vw *を同
期1パルス演算器13に供給する。
vd *及びq軸電圧指令値vq *から、u相電圧指令値
vu *、v相電圧指令値vv *、及びw相電圧指令値v
w *を算出する。u相電圧指令値vu *、v相電圧指令
値vv *、及びw相電圧指令値vw *の算出に必要な回
転子の位置θは、位置算出器16から供給される。2相
−3相変換器12は、算出したu相電圧指令値vu *、
v相電圧指令値vv *、及びw相電圧指令値vw *を同
期1パルス演算器13に供給する。
【0032】同期1パルス演算器13は、u相電圧指令
値vu *、v相電圧指令値vv *、及びw相電圧指令値
vw *から、インバータ2に含まれるスイッチングトラ
ンジスタ22u、22v、22w、23u、23v、及
び23uそれぞれのオン/オフを指示するスイッチング
指令信号Spu、Snu、Spv、Snv、Spw、S
nwを出力する。スイッチング指令信号Spu、S
nu、Spv、Snv、S pw、Snwの生成は、イン
バータ2が出力する出力電圧基本波(駆動電圧)の半周
期毎に、一つのパルスが含まれる1パルスモードの同期
PWMにより行われる。より詳細には、同期1パルス演
算器13は、u相電圧指令値vu *に基づいてu相電圧
線31に出力される矩形パルスの位相を定め、定められ
たその位相で矩形パルスが出力されるようにスイッチン
グトランジスタ22u、及び23uそれぞれのオン/オ
フを指示するスイッチング指令信号Spu、Snuを出
力する。同様に、同期1パルス演算器13は、v相電圧
指令値vv *に基づいてv相電圧線32に出力される矩
形パルスの位相を定め、定められたその位相で矩形パル
スが出力されるようにスイッチングトランジスタ
22v、及び23vそれぞれのオン/オフを指示するス
イッチング指令信号Spv、Snvを出力する。更に、
同期1パルス演算器13は、w相電圧指令値vw *に基
づいてw相電圧線33に出力される矩形パルスの位相を
定め、定められたその位相で矩形パルスが出力されるよ
うにスイッチングトランジスタ22w、及び23wそれ
ぞれのオン/オフを指示するスイッチング指令信号S
pw、Snwを出力する。
値vu *、v相電圧指令値vv *、及びw相電圧指令値
vw *から、インバータ2に含まれるスイッチングトラ
ンジスタ22u、22v、22w、23u、23v、及
び23uそれぞれのオン/オフを指示するスイッチング
指令信号Spu、Snu、Spv、Snv、Spw、S
nwを出力する。スイッチング指令信号Spu、S
nu、Spv、Snv、S pw、Snwの生成は、イン
バータ2が出力する出力電圧基本波(駆動電圧)の半周
期毎に、一つのパルスが含まれる1パルスモードの同期
PWMにより行われる。より詳細には、同期1パルス演
算器13は、u相電圧指令値vu *に基づいてu相電圧
線31に出力される矩形パルスの位相を定め、定められ
たその位相で矩形パルスが出力されるようにスイッチン
グトランジスタ22u、及び23uそれぞれのオン/オ
フを指示するスイッチング指令信号Spu、Snuを出
力する。同様に、同期1パルス演算器13は、v相電圧
指令値vv *に基づいてv相電圧線32に出力される矩
形パルスの位相を定め、定められたその位相で矩形パル
スが出力されるようにスイッチングトランジスタ
22v、及び23vそれぞれのオン/オフを指示するス
イッチング指令信号Spv、Snvを出力する。更に、
同期1パルス演算器13は、w相電圧指令値vw *に基
づいてw相電圧線33に出力される矩形パルスの位相を
定め、定められたその位相で矩形パルスが出力されるよ
うにスイッチングトランジスタ22w、及び23wそれ
ぞれのオン/オフを指示するスイッチング指令信号S
pw、Snwを出力する。
【0033】上述されているように、u相電流iu、v
相電流iv、及びw相電流iwからのd軸電流id、及
びq軸電流iqの算出、並びにd軸電圧指令値vd *及
びq軸電圧指令値vq *からのu相電圧指令値vu *、
v相電圧指令値vv *、及びw相電圧指令値vw *の算
出には、永久磁石電動機1の回転子の位置θが必要であ
る。回転子の位置θの算出は、エンコーダ5、PI制御
器14、加算器15及び位置算出器16により行われ
る。
相電流iv、及びw相電流iwからのd軸電流id、及
びq軸電流iqの算出、並びにd軸電圧指令値vd *及
びq軸電圧指令値vq *からのu相電圧指令値vu *、
v相電圧指令値vv *、及びw相電圧指令値vw *の算
出には、永久磁石電動機1の回転子の位置θが必要であ
る。回転子の位置θの算出は、エンコーダ5、PI制御
器14、加算器15及び位置算出器16により行われ
る。
【0034】既述のように、エンコーダ5は、永久磁石
電動機1の回転子の回転周波数ωmを算出し、加算器1
5に供給する。
電動機1の回転子の回転周波数ωmを算出し、加算器1
5に供給する。
【0035】一方、PI制御器14は、d軸電流指令値
id *からd軸電流idを減じて算出された制御偏差e
dから補正値Δωmを算出し、加算器15に供給する。
補正値Δωmは、下記式:
id *からd軸電流idを減じて算出された制御偏差e
dから補正値Δωmを算出し、加算器15に供給する。
補正値Δωmは、下記式:
【数3】
…式(4)
により算出される。ここで、Id *、Id、ΔΩmは、
それぞれ、d軸電流指令値id *、d軸電流id、及び
補正値Δωmのラプラス変換であり、KPω、K
Iωは、それぞれ、PI制御器14の比例ゲイン、積分
ゲインである。d軸電流idは、フィードバック制御さ
れるから、式(4)により補正値Δωmが定められるこ
とは、制御偏差edが0になるように、補正値Δωmが
定められることを意味する。
それぞれ、d軸電流指令値id *、d軸電流id、及び
補正値Δωmのラプラス変換であり、KPω、K
Iωは、それぞれ、PI制御器14の比例ゲイン、積分
ゲインである。d軸電流idは、フィードバック制御さ
れるから、式(4)により補正値Δωmが定められるこ
とは、制御偏差edが0になるように、補正値Δωmが
定められることを意味する。
【0036】加算器15は、回転周波数ωmと補正値Δ
ωmとの和ωm+Δωmを位置算出器16に供給する。
ωmとの和ωm+Δωmを位置算出器16に供給する。
【0037】位置算出器16は、和ωm+Δωmを積分
して、永久磁石電動機1の回転子の位置θを算出し、既
述の3相−2相変換器7と2相−3相変換器12とに供
給する。即ち、位置算出器16は、 θ=C∫(ωm+Δωm)dt, …式(5) により、回転子の位置θを算出する。回転周波数ωmの
積分∫ωmdtは、回転子の位置の一次的な算出値に対
応し、補正値Δωmの積分∫Δωmdtは、回転子の位
置の補正項に対応する。
して、永久磁石電動機1の回転子の位置θを算出し、既
述の3相−2相変換器7と2相−3相変換器12とに供
給する。即ち、位置算出器16は、 θ=C∫(ωm+Δωm)dt, …式(5) により、回転子の位置θを算出する。回転周波数ωmの
積分∫ωmdtは、回転子の位置の一次的な算出値に対
応し、補正値Δωmの積分∫Δωmdtは、回転子の位
置の補正項に対応する。
【0038】回転周波数ωmと補正値Δωmとの和を積
分して、回転子の位置θが算出されることにより、より
正確に回転子の位置が同定されている。一般には、回転
周波数ωmの積分∫ωmdtが回転子の位置とされる。
しかし、エンコーダ5の測定誤差、位置算出器16の積
分誤差などの要因により、積分∫ωmdtにより算出さ
れた回転子の位置は、誤差を含むことがある。
分して、回転子の位置θが算出されることにより、より
正確に回転子の位置が同定されている。一般には、回転
周波数ωmの積分∫ωmdtが回転子の位置とされる。
しかし、エンコーダ5の測定誤差、位置算出器16の積
分誤差などの要因により、積分∫ωmdtにより算出さ
れた回転子の位置は、誤差を含むことがある。
【0039】このとき、算出された回転子の位置θと回
転子の位置の真値とに差があると、その差に応じてd軸
電流idが増減し、算出された回転子の位置θと回転子
の位置の真値との差は、制御偏差ed(=id *−
id)に現れる。そこで、制御偏差edに応じて補正値
Δωmを定め、回転周波数ωmと補正値Δωmとの和を
積分して回転子の位置θを算出することにより、算出さ
れた回転子の位置θがより真値に近くなる。このように
して、回転子の位置θを算出することにより、存在し得
る様々な誤差発生要因を加味して回転子の位置θをより
正確に算出することができる。
転子の位置の真値とに差があると、その差に応じてd軸
電流idが増減し、算出された回転子の位置θと回転子
の位置の真値との差は、制御偏差ed(=id *−
id)に現れる。そこで、制御偏差edに応じて補正値
Δωmを定め、回転周波数ωmと補正値Δωmとの和を
積分して回転子の位置θを算出することにより、算出さ
れた回転子の位置θがより真値に近くなる。このように
して、回転子の位置θを算出することにより、存在し得
る様々な誤差発生要因を加味して回転子の位置θをより
正確に算出することができる。
【0040】なお、本実施の形態では、補正値Δωmの
算出にPI制御器14が使用されているが、PI制御器
14の代わりに他の制御器、例えば、PID制御器が使
用されることが可能である。但し、PI制御器14の代
わりに使用される制御器は、d軸電流idのd軸電流指
令値id *からのずれ(オフセット)を防ぐ観点から、
積分要素を含む制御器であることが好ましい。
算出にPI制御器14が使用されているが、PI制御器
14の代わりに他の制御器、例えば、PID制御器が使
用されることが可能である。但し、PI制御器14の代
わりに使用される制御器は、d軸電流idのd軸電流指
令値id *からのずれ(オフセット)を防ぐ観点から、
積分要素を含む制御器であることが好ましい。
【0041】また、本実施の形態では、エンコーダ5に
より測定された回転周波数ωmが回転子の位置θの算出
に使用されているが、永久磁石電動機1の電機子の電機
子コイルに誘起される誘起電圧が計測され、計測された
誘起電圧から回転周波数ωmが算出されることも可能で
ある。
より測定された回転周波数ωmが回転子の位置θの算出
に使用されているが、永久磁石電動機1の電機子の電機
子コイルに誘起される誘起電圧が計測され、計測された
誘起電圧から回転周波数ωmが算出されることも可能で
ある。
【0042】また、本実施の形態では、エンコーダ5に
より測定された回転周波数ωmに基づいて、式(5)に
より回転子の位置θが算出されているが、図3に示され
ているように、ホール素子のような位置測定器5’によ
り、永久磁石電動機1の回転子の位置が測定され、回転
子の位置の測定値θMが下記式により補正されて、回転
子の位置θが算出されることも可能である。
より測定された回転周波数ωmに基づいて、式(5)に
より回転子の位置θが算出されているが、図3に示され
ているように、ホール素子のような位置測定器5’によ
り、永久磁石電動機1の回転子の位置が測定され、回転
子の位置の測定値θMが下記式により補正されて、回転
子の位置θが算出されることも可能である。
【0043】この場合、MPU6の動作は、図3に示さ
れたブロック図で示されているように変更される。即
ち、MPU6の動作は、図2のPI制御器14、加算器
15、及び位置算出器16が、PI制御器17、及び加
算器18に置換されたブロック図で示される動作に変更
される。PI制御器17は、制御偏差edから補正値Δ
θを算出し、加算器18に供給する。加算器18は、位
置測定器5’から、回転子の位置の測定値θMを受け取
り、測定値θMと補正値Δθとの和θM+Δθを回転子
の位置θとして3相−2相変換器7と2相−3相変換器
12とに供給する。即ち、回転子の位置θは、下記式
れたブロック図で示されているように変更される。即
ち、MPU6の動作は、図2のPI制御器14、加算器
15、及び位置算出器16が、PI制御器17、及び加
算器18に置換されたブロック図で示される動作に変更
される。PI制御器17は、制御偏差edから補正値Δ
θを算出し、加算器18に供給する。加算器18は、位
置測定器5’から、回転子の位置の測定値θMを受け取
り、測定値θMと補正値Δθとの和θM+Δθを回転子
の位置θとして3相−2相変換器7と2相−3相変換器
12とに供給する。即ち、回転子の位置θは、下記式
【数4】
…式(6)
により算出される。ここで、Id *、Id、ΔΘは、そ
れぞれ、d軸電流指令値id *、d軸電流id、及び補
正値Δθのラプラス変換であり、KPθ、KIθは、そ
れぞれ、PI制御器17の比例ゲイン、積分ゲインであ
る。
れぞれ、d軸電流指令値id *、d軸電流id、及び補
正値Δθのラプラス変換であり、KPθ、KIθは、そ
れぞれ、PI制御器17の比例ゲイン、積分ゲインであ
る。
【0044】上述の回転子の位置θの算出の過程におい
て、回転子の位置の測定値θMが、位置測定器5’によ
って測定される代わりに、永久磁石電動機1の電機子の
電機子コイルに誘起される誘起電圧が計測され、計測さ
れた誘起電圧から測定値θMが測定されることも可能で
ある。
て、回転子の位置の測定値θMが、位置測定器5’によ
って測定される代わりに、永久磁石電動機1の電機子の
電機子コイルに誘起される誘起電圧が計測され、計測さ
れた誘起電圧から測定値θMが測定されることも可能で
ある。
【0045】(実施の第2形態)本発明による電動機制
御装置の実施の第2形態は、図4に示されているよう
に、誘導電動機1’を駆動する電動機制御装置である。
誘導電動機1’は、インバータ2により駆動される。こ
れに対応して、インバータ2を制御するMPU6は、実
施の第1形態と異なる制御演算を行う。実施の第1形態
と異なる制御演算を行うMPU6は、以下、MPU6’
と記載される。
御装置の実施の第2形態は、図4に示されているよう
に、誘導電動機1’を駆動する電動機制御装置である。
誘導電動機1’は、インバータ2により駆動される。こ
れに対応して、インバータ2を制御するMPU6は、実
施の第1形態と異なる制御演算を行う。実施の第1形態
と異なる制御演算を行うMPU6は、以下、MPU6’
と記載される。
【0046】誘導電動機1’の固定子には、回転磁界を
生成するu相固定子コイル、v相固定子コイル、及びw
相固定子コイル(図示されない)が設けられている。イ
ンバータ2は、誘導電動機1’のu相固定子巻線、v相
固定子巻線、及びw相固定子巻線に、それぞれu相電圧
vu、v相電圧vv、及びw相電圧vwを供給する。u
相電圧vu、v相電圧vv、及びw相電圧vwの供給
は、それぞれ、u相電源線31、v相電源線32、及び
w相電源線33を介して行われる。実施の第1形態と同
様に、u相電源線31、v相電源線32、及びw相電源
線33には、それぞれ、u相電流iu、v相電流iv、
及びw相電流iwを測定する電流検出器4 1、42、及
び43が設けられている。
生成するu相固定子コイル、v相固定子コイル、及びw
相固定子コイル(図示されない)が設けられている。イ
ンバータ2は、誘導電動機1’のu相固定子巻線、v相
固定子巻線、及びw相固定子巻線に、それぞれu相電圧
vu、v相電圧vv、及びw相電圧vwを供給する。u
相電圧vu、v相電圧vv、及びw相電圧vwの供給
は、それぞれ、u相電源線31、v相電源線32、及び
w相電源線33を介して行われる。実施の第1形態と同
様に、u相電源線31、v相電源線32、及びw相電源
線33には、それぞれ、u相電流iu、v相電流iv、
及びw相電流iwを測定する電流検出器4 1、42、及
び43が設けられている。
【0047】誘導電動機1’は、エンコーダ5に接続さ
れている。エンコーダ5は、誘導電動機1’の回転子の
回転周波数ωmを検出する。
れている。エンコーダ5は、誘導電動機1’の回転子の
回転周波数ωmを検出する。
【0048】MPU6’は、電流検出器41、42、4
3がそれぞれ測定したu相電流iu、v相電流iv、及
びw相電流iw、並びにエンコーダ5が測定する永久磁
石電動機1の回転周波数ωmに基づいてインバータ2を
制御する制御演算を行い、インバータ2に含まれるスイ
ッチングトランジスタ22u、23u、22v、
23 v、22w、23wそれぞれのオン/オフを指示す
るスイッチング指令信号Sp u、Snu、Spv、S
nv、Spv、Snvを出力する。
3がそれぞれ測定したu相電流iu、v相電流iv、及
びw相電流iw、並びにエンコーダ5が測定する永久磁
石電動機1の回転周波数ωmに基づいてインバータ2を
制御する制御演算を行い、インバータ2に含まれるスイ
ッチングトランジスタ22u、23u、22v、
23 v、22w、23wそれぞれのオン/オフを指示す
るスイッチング指令信号Sp u、Snu、Spv、S
nv、Spv、Snvを出力する。
【0049】インバータ2は、MPU6’ から供給さ
れるスイッチング指令信号Spu、Snu、Spv、S
nv、Spv、Snvにより制御されて動作する。イン
バータ2の構成及び動作は実施の第1形態で説明された
とおりであり、その説明は行われない。
れるスイッチング指令信号Spu、Snu、Spv、S
nv、Spv、Snvにより制御されて動作する。イン
バータ2の構成及び動作は実施の第1形態で説明された
とおりであり、その説明は行われない。
【0050】実施の第2形態のMPU6’が行う制御演
算は、実施の第1形態におけるMPU6が行う制御演算
とほぼ同様であるが、誘導電動機1’の固定子が発生す
る回転磁界の位置θ’が算出され、算出された回転磁界
の位置θ’が誘導電動機1’の制御に使用される点で異
なる。
算は、実施の第1形態におけるMPU6が行う制御演算
とほぼ同様であるが、誘導電動機1’の固定子が発生す
る回転磁界の位置θ’が算出され、算出された回転磁界
の位置θ’が誘導電動機1’の制御に使用される点で異
なる。
【0051】図5は、MPU6’が行う制御演算を等価
的に表す制御ブロック図である。MPU6’は、等価的
に、3相−2相変換器21、減算器22、PI制御器2
3、減算器24、PI制御器25、2相−3相変換器2
6、同期1パルス演算器27、すべり周波数演算器2
8、PI制御器29、加算器30、及び回転磁界位置算
出器31を含む。3相−2相変換器21、減算器22、
PI制御器23、減算器24、PI制御器25、2相−
3相変換器26、同期1パルス演算器27、すべり周波
数演算器28、PI制御器29、加算器30、及び回転
磁界位置算出器31の機能は、現実には、MPU6’が
制御用コンピュータプログラムを実行することにより実
現される。
的に表す制御ブロック図である。MPU6’は、等価的
に、3相−2相変換器21、減算器22、PI制御器2
3、減算器24、PI制御器25、2相−3相変換器2
6、同期1パルス演算器27、すべり周波数演算器2
8、PI制御器29、加算器30、及び回転磁界位置算
出器31を含む。3相−2相変換器21、減算器22、
PI制御器23、減算器24、PI制御器25、2相−
3相変換器26、同期1パルス演算器27、すべり周波
数演算器28、PI制御器29、加算器30、及び回転
磁界位置算出器31の機能は、現実には、MPU6’が
制御用コンピュータプログラムを実行することにより実
現される。
【0052】3相−2相変換器21は、電流検出器
41、42、43がそれぞれ測定したu相電流iu、v
相電流iv、及びw相電流iwから、d軸電流id、及
びq軸電流iqを算出する。d軸電流id、及びq軸電
流iqの算出に必要な、回転磁界の位置θ’は、回転磁
界位置算出器31から供給される。d軸電流id、及び
q軸電流iqの算出のとき、u相電流iu、v相電流i
v、及びw相電流iwの全てが測定される必要はなく、
u相電流iu、v相電流iv、及びw相電流iwのうち
の2つが測定され、他の1つは、 iu+iv+iw=0, …式(7) から算出されることも可能である。
41、42、43がそれぞれ測定したu相電流iu、v
相電流iv、及びw相電流iwから、d軸電流id、及
びq軸電流iqを算出する。d軸電流id、及びq軸電
流iqの算出に必要な、回転磁界の位置θ’は、回転磁
界位置算出器31から供給される。d軸電流id、及び
q軸電流iqの算出のとき、u相電流iu、v相電流i
v、及びw相電流iwの全てが測定される必要はなく、
u相電流iu、v相電流iv、及びw相電流iwのうち
の2つが測定され、他の1つは、 iu+iv+iw=0, …式(7) から算出されることも可能である。
【0053】算出されたd軸電流id、及びq軸電流か
ら、実施の第1形態と同一の演算により、d軸電圧指令
値vd *とq軸電圧指令値vq *が算出される。d軸電
圧指令値vd *の算出は、減算器22とPI制御器23
とにより行われ、q軸電圧指令値vq *の算出は、減算
器24とPI制御器25とにより行われる。減算器22
とPI制御器23とは、上述の式(2)によりd軸電圧
指令値vd *を算出し、減算器24とPI制御器25と
は、上述の式(3)によりq軸電圧指令値vq *を算出
する。算出されたd軸電圧指令値vd *とq軸電圧指令
値vq *とは、2相−3相変換器26に供給される。
ら、実施の第1形態と同一の演算により、d軸電圧指令
値vd *とq軸電圧指令値vq *が算出される。d軸電
圧指令値vd *の算出は、減算器22とPI制御器23
とにより行われ、q軸電圧指令値vq *の算出は、減算
器24とPI制御器25とにより行われる。減算器22
とPI制御器23とは、上述の式(2)によりd軸電圧
指令値vd *を算出し、減算器24とPI制御器25と
は、上述の式(3)によりq軸電圧指令値vq *を算出
する。算出されたd軸電圧指令値vd *とq軸電圧指令
値vq *とは、2相−3相変換器26に供給される。
【0054】2相−3相変換器26は、d軸電圧指令値
vd *及びq軸電圧指令値vq *から、u相電圧指令値
vu *、v相電圧指令値vv *、及びw相電圧指令値v
w *を算出する。u相電圧指令値vu *、v相電圧指令
値vv *、及びw相電圧指令値vw *の算出に必要な回
転磁束の位置θ’は、回転磁束位置算出器31から供給
される。2相−3相変換器26は、算出したu相電圧指
令値vu *、v相電圧指令値vv *、及びw相電圧指令
値vw *を同期1パルス演算器27に供給する。
vd *及びq軸電圧指令値vq *から、u相電圧指令値
vu *、v相電圧指令値vv *、及びw相電圧指令値v
w *を算出する。u相電圧指令値vu *、v相電圧指令
値vv *、及びw相電圧指令値vw *の算出に必要な回
転磁束の位置θ’は、回転磁束位置算出器31から供給
される。2相−3相変換器26は、算出したu相電圧指
令値vu *、v相電圧指令値vv *、及びw相電圧指令
値vw *を同期1パルス演算器27に供給する。
【0055】同期1パルス演算器27は、u相電圧指令
値vu *、v相電圧指令値vv *、及びw相電圧指令値
vw *から、インバータ2に含まれるスイッチングトラ
ンジスタ22u、22v、22w、23u、23v、及
び23uそれぞれのオン/オフを指示するスイッチング
指令信号Spu、Snu、Spv、Snv、Spv、S
nvを出力する。同期1パルス演算器27が行う演算
は、実施の第1形態の同期1パルス演算器13が行う演
算と同一であり、その詳細な説明は行われない。
値vu *、v相電圧指令値vv *、及びw相電圧指令値
vw *から、インバータ2に含まれるスイッチングトラ
ンジスタ22u、22v、22w、23u、23v、及
び23uそれぞれのオン/オフを指示するスイッチング
指令信号Spu、Snu、Spv、Snv、Spv、S
nvを出力する。同期1パルス演算器27が行う演算
は、実施の第1形態の同期1パルス演算器13が行う演
算と同一であり、その詳細な説明は行われない。
【0056】上述されているように、u相電流iu、v
相電流iv、及びw相電流iwからのd軸電流id、及
びq軸電流iqの算出、並びにd軸電圧指令値vd *及
びq軸電圧指令値vq *からのu相電圧指令値vu *、
v相電圧指令値vv *、及びw相電圧指令値vw *の算
出には、誘導電動機1’の固定子が発生する回転磁界の
位置θ’が使用される。回転磁界の位置θ’の算出は、
エンコーダ5、すべり周波数演算器28、PI制御器2
9、加算器30及び回転磁界位置算出器31により行わ
れる。
相電流iv、及びw相電流iwからのd軸電流id、及
びq軸電流iqの算出、並びにd軸電圧指令値vd *及
びq軸電圧指令値vq *からのu相電圧指令値vu *、
v相電圧指令値vv *、及びw相電圧指令値vw *の算
出には、誘導電動機1’の固定子が発生する回転磁界の
位置θ’が使用される。回転磁界の位置θ’の算出は、
エンコーダ5、すべり周波数演算器28、PI制御器2
9、加算器30及び回転磁界位置算出器31により行わ
れる。
【0057】既述のように、エンコーダ5は、誘導電動
機1’の回転子の回転周波数ωmを算出し、回転周波数
ωmを加算器30に供給する。
機1’の回転子の回転周波数ωmを算出し、回転周波数
ωmを加算器30に供給する。
【0058】一方、すべり周波数演算器28は、3相−
2相変換器21により算出されたd軸電流idと、外部
から供給されるq軸電流指令値iq *とからすべり周波
数ω sを算出する。すべり周波数ωsは、下記式:
2相変換器21により算出されたd軸電流idと、外部
から供給されるq軸電流指令値iq *とからすべり周波
数ω sを算出する。すべり周波数ωsは、下記式:
【数5】
…式(8)
により算出される。ここで、R2は、誘導電動機1’の
2次巻線(回転子巻線)の抵抗、L2は、誘導電動機
1’の2次巻線のインダクタンスである。すべり周波数
演算器28は、算出したすべり周波数ωsを加算器30
に供給する。
2次巻線(回転子巻線)の抵抗、L2は、誘導電動機
1’の2次巻線のインダクタンスである。すべり周波数
演算器28は、算出したすべり周波数ωsを加算器30
に供給する。
【0059】更に、PI制御器29は、d軸電流指令値
id *からd軸電流idを減じて算出された制御偏差e
dから補正値Δωsを算出し、加算器30に供給する。
補正値Δωsは、下記式:
id *からd軸電流idを減じて算出された制御偏差e
dから補正値Δωsを算出し、加算器30に供給する。
補正値Δωsは、下記式:
【数6】
…式(9)
により算出される。ここで、Id *、Id、ΔΩsは、
それぞれ、d軸電流指令値id *、d軸電流id、及び
補正値Δωsのラプラス変換であり、KPω’、
KIω’は、それぞれ、PI制御器29の比例ゲイン、
積分ゲインである。d軸電流idは、フィードバック制
御されるから、式(9)により補正値Δωsが定められ
ることは、制御偏差edが0になるように、補正値Δω
sが定められることを意味する。
それぞれ、d軸電流指令値id *、d軸電流id、及び
補正値Δωsのラプラス変換であり、KPω’、
KIω’は、それぞれ、PI制御器29の比例ゲイン、
積分ゲインである。d軸電流idは、フィードバック制
御されるから、式(9)により補正値Δωsが定められ
ることは、制御偏差edが0になるように、補正値Δω
sが定められることを意味する。
【0060】加算器30は、回転周波数ωmとすべり周
波数ωsと補正値Δωsとの和ωm+ωs+Δωmを回
転磁界位置算出器31に供給する。
波数ωsと補正値Δωsとの和ωm+ωs+Δωmを回
転磁界位置算出器31に供給する。
【0061】回転磁界位置算出器31は、和和ωm+ω
s+Δωmを積分して、誘導電動機1’の回転磁界の位
置θ’を算出し、既述の3相−2相変換器21と2相−
3相変換器26とに供給する。即ち、回転磁界位置算出
器16は、 θ’=C’∫(ωm+ωs+Δωs)dt, …式(10) により、回転磁界の位置θ’を算出する。但し、C’
は、積分定数である。回転周波数ωmとすべり周波数ω
sの和の積分∫(ωm+ωs)dtは、回転磁界の位置
の一次的な算出値に対応し、補正値Δωsの積分∫Δω
sdtは、回転磁界の位置の補正項に対応する。
s+Δωmを積分して、誘導電動機1’の回転磁界の位
置θ’を算出し、既述の3相−2相変換器21と2相−
3相変換器26とに供給する。即ち、回転磁界位置算出
器16は、 θ’=C’∫(ωm+ωs+Δωs)dt, …式(10) により、回転磁界の位置θ’を算出する。但し、C’
は、積分定数である。回転周波数ωmとすべり周波数ω
sの和の積分∫(ωm+ωs)dtは、回転磁界の位置
の一次的な算出値に対応し、補正値Δωsの積分∫Δω
sdtは、回転磁界の位置の補正項に対応する。
【0062】回転周波数ωmとすべり周波数ω補正値Δ
ωmとの和を積分して、誘導電動機1’の回転磁界の位
置θ’が算出されることにより、より正確に回転磁界の
位置θ’が同定されている。一般には、回転周波数ωm
とすべり周波数ωsの和の積分∫(ωm+ωs)dtが
回転磁界の位置とされる。しかし、様々な要因により、
∫(ωm+ωs)dtにより算出された回転磁界の位置
は、誤差を含むことがある。特に、すべり周波数ωsの
算出に使用される2次巻線抵抗R2と、2次巻線インダ
クタンスL2とは、誘導電動機1’が稼動するときの誘
導電動機1’の温度上昇などの要因により変動する。こ
の変動は、すべり周波数ωsの誤差の原因となり、更に
は、算出された回転磁界の位置の誤差の原因になる。
ωmとの和を積分して、誘導電動機1’の回転磁界の位
置θ’が算出されることにより、より正確に回転磁界の
位置θ’が同定されている。一般には、回転周波数ωm
とすべり周波数ωsの和の積分∫(ωm+ωs)dtが
回転磁界の位置とされる。しかし、様々な要因により、
∫(ωm+ωs)dtにより算出された回転磁界の位置
は、誤差を含むことがある。特に、すべり周波数ωsの
算出に使用される2次巻線抵抗R2と、2次巻線インダ
クタンスL2とは、誘導電動機1’が稼動するときの誘
導電動機1’の温度上昇などの要因により変動する。こ
の変動は、すべり周波数ωsの誤差の原因となり、更に
は、算出された回転磁界の位置の誤差の原因になる。
【0063】このとき算出された回転磁界の位置θ’と
回転子の位置の真値とに差があると、その差に応じてd
軸電流idが増減し、算出された回転磁界の位置θ’と
回転子の位置の真値との差は、制御偏差ed(=id *
−id)に現れる。そこで、制御偏差edに応じて補正
値Δωsを定め、回転周波数ωmとすべり周波数ωsと
補正値Δωsとの和を積分して回転磁界の位置θ’を算
出することにより、算出された回転磁界の位置θ’がよ
り真値に近くなる。このようにして、回転磁界の位置
θ’を算出することにより、存在し得る様々な誤差発生
要因を加味して回転磁界の位置θ’をより正確に算出す
ることができる。
回転子の位置の真値とに差があると、その差に応じてd
軸電流idが増減し、算出された回転磁界の位置θ’と
回転子の位置の真値との差は、制御偏差ed(=id *
−id)に現れる。そこで、制御偏差edに応じて補正
値Δωsを定め、回転周波数ωmとすべり周波数ωsと
補正値Δωsとの和を積分して回転磁界の位置θ’を算
出することにより、算出された回転磁界の位置θ’がよ
り真値に近くなる。このようにして、回転磁界の位置
θ’を算出することにより、存在し得る様々な誤差発生
要因を加味して回転磁界の位置θ’をより正確に算出す
ることができる。
【0064】なお、本実施の形態では、補正値Δωsの
算出にPI制御器29が使用されているが、PI制御器
29の代わりに他の制御器、例えば、PID制御器が使
用されることが可能である。但し、PI制御器29の代
わりに使用される制御器は、d軸電流idのd軸電流指
令値id *からのずれ(オフセット)を防ぐ観点から、
積分要素を含む制御器であることが好ましい。
算出にPI制御器29が使用されているが、PI制御器
29の代わりに他の制御器、例えば、PID制御器が使
用されることが可能である。但し、PI制御器29の代
わりに使用される制御器は、d軸電流idのd軸電流指
令値id *からのずれ(オフセット)を防ぐ観点から、
積分要素を含む制御器であることが好ましい。
【0065】また、本実施の形態では、エンコーダ5に
より測定された回転周波数ωmが回転磁束の位置θ’の
算出に使用されているが、誘導電動機1’の固定子の固
定子コイルに誘起される誘起電圧が計測され、計測され
た誘起電圧から回転周波数ω mが算出されることも可能
である。
より測定された回転周波数ωmが回転磁束の位置θ’の
算出に使用されているが、誘導電動機1’の固定子の固
定子コイルに誘起される誘起電圧が計測され、計測され
た誘起電圧から回転周波数ω mが算出されることも可能
である。
【0066】
【発明の効果】本発明により、1パルスモードの同期P
WM制御による電動機の制御が最適化される。
WM制御による電動機の制御が最適化される。
【0067】また、本発明により、回転子の位置の誤差
が適切に補正され、1パルスモードの同期PWM制御に
よる永久磁石電動機の制御が最適化される。
が適切に補正され、1パルスモードの同期PWM制御に
よる永久磁石電動機の制御が最適化される。
【0068】また、本発明により、回転磁界の位置の誤
差が適切に補正され、1パルスモードの同期PWM制御
による誘導電動機の適切な制御が最適化される。
差が適切に補正され、1パルスモードの同期PWM制御
による誘導電動機の適切な制御が最適化される。
【図1】図1は、本発明による電動機制御装置の実施の
第1形態を示す。
第1形態を示す。
【図2】図2は、MPU6が行う演算を等価的に表すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図3】図3は、MPU6が行う演算の変形例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図4】図4は、本発明による電動機制御装置の実施の
第2形態を示す。
第2形態を示す。
【図5】図5は、MPU6’が行う演算を等価的に表す
ブロック図である。
ブロック図である。
1:永久磁石電動機
2:インバータ
21:直流電源
22u、22v、22w、23u、23v、23w:ス
イッチングトランジスタ 24:電源線 25:接地線 31:u相電源線 32:v相電源線 33:w相電源線 41〜43:電流検出器 5:エンコーダ 5’:位置測定器 6、6’:MPU 7、21:3相−2相変換器 8、10、22、24:減算器 9、11、14、17、23、25、29:PI制御器 12、26:2相−3相変換器 13、27:同期1パルス演算器 15、18:加算器 16:位置算出器
イッチングトランジスタ 24:電源線 25:接地線 31:u相電源線 32:v相電源線 33:w相電源線 41〜43:電流検出器 5:エンコーダ 5’:位置測定器 6、6’:MPU 7、21:3相−2相変換器 8、10、22、24:減算器 9、11、14、17、23、25、29:PI制御器 12、26:2相−3相変換器 13、27:同期1パルス演算器 15、18:加算器 16:位置算出器
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フロントページの続き
Fターム(参考) 5H576 BB06 DD04 DD05 DD07 EE01
EE11 GG01 GG04 HA02 HB01
JJ03 JJ04 KK05 LL07 LL22
Claims (10)
- 【請求項1】 永久磁石電動機の回転子の位置を同定す
る位置同定手段と、 前記位置と、外部から与えられるd軸電流指令値とに応
答して、1パルスモードの同期PWM(Pulse Width Mo
dulation)制御によって前記永久磁石電動機の電機子に
駆動電圧を供給する電力供給部と、 前記電機子のd軸電流を検出するd軸電流検出手段と、
とを備え、 前記位置同定手段は、前記d軸電流指令値と前記d軸電
流との差に基づいて、前記位置を補正する電動機制御装
置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の電動機制御装置におい
て、 前記位置は、前記差が0に近づくように補正される電動
機制御装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載の電動機制御装置におい
て、 前記位置同定手段は、 前記回転子の回転周波数を検出する回転周波数検出器
と、 前記差に基づいて補正値を算出する補正値算出器と、 前記回転周波数と前記補正値とに基づいて前記位置を算
出する位置算出器とを含む電動機制御装置。 - 【請求項4】 誘導電動機の固定子が発生する回転磁界
の位置を同定する位置同定手段と、 前記位置と、外部から与えられるd軸電流指令値とに応
答して、1パルスモードの同期PWM制御によって前記
固定子に駆動電圧を供給する電力供給部と、 前記固定子のd軸電流を検出するd軸電流検出手段と、
とを備え、 前記位置同定手段は、前記d軸電流指令値と前記d軸電
流との差に基づいて、前記位置を補正する電動機制御装
置。 - 【請求項5】 請求項4に記載の電動機制御装置におい
て、 前記位置は、前記差が0に近づくように補正される電動
機制御装置。 - 【請求項6】 請求項5に記載の電動機制御装置におい
て、 前記電力供給部は、外部から与えられるq軸電流指令値
に応答して前記固定子に駆動電圧を供給し、 前記位置同定手段は、 前記誘導電動機の回転子の回転周波数を検出する回転周
波数検出器と、 前記d軸電流と前記q軸電流指令値とに基づいて、前記
誘導電動機のすべり周波数を算出するすべり周波数演算
器と、 前記差に基づいて補正値を算出する補正値算出器と、 前記回転周波数と前記すべり周波数と前記補正値に基づ
いて前記位置を算出する回転磁界位置算出器とを含む電
動機制御装置。 - 【請求項7】 永久磁石電動機の回転子の位置を検出す
るステップと、 前記位置と、d軸電流指令値とに応答して、1パルスモ
ードの同期PWM制御によって前記永久磁石電動機の電
機子に駆動電圧を供給するステップと、 前記電機子のd軸電流を検出するステップと、 前記d軸電流指令値と前記d軸電流との差に基づいて、
前記位置を補正するステップとを備えた電動機の駆動方
法。 - 【請求項8】 誘導電動機の固定子が発生する回転磁界
の位置を同定するステップと、 前記位置と、外部から与えられるd軸電流指令値とに応
答して1パルスモードの同期PWM制御によって前記固
定子に駆動電圧を供給するステップと、 前記固定子のd軸電流を検出するステップと、 前記d軸電流指令値と前記d軸電流との差に基づいて、
前記位置を補正するステップとを備えた電動機の駆動方
法。 - 【請求項9】 永久磁石電動機の回転子の位置を同定す
るステップと、 前記位置と、d軸電流指令値とに応答して、前記永久磁
石電動機の電機子に駆動電圧を供給する電力供給装置を
制御する制御信号を1パルスモードの同期PWM制御に
よって生成するステップと、 前記電機子を流れる電流に基づいて、前記電機子のd軸
電流を算出するステップと、 前記d軸電流指令値と前記d軸電流との差に基づいて、
前記位置を補正するステップとを電動機制御用コンピュ
ータに実行させる電動機制御用プログラム。 - 【請求項10】 誘導電動機の固定子が発生する回転磁
界の位置を同定するステップと、 前記位置と、d軸電流指令値とに応答して前記誘導電動
機の固定子に駆動電圧を供給する電力供給装置を制御す
る制御信号を1パルスモードの同期PWM制御によって
生成するステップと、 前記固定子を流れる電流に基づいて、前記固定子のd軸
電流を算出するステップと、 前記d軸電流指令値と前記d軸電流との差に基づいて、
前記位置を補正するステップとを電動機制御用コンピュ
ータに実行させる電動機制御用プログラム。
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