JP2003264999A - Vector control device for ac motor - Google Patents

Vector control device for ac motor

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JP2003264999A
JP2003264999A JP2002064217A JP2002064217A JP2003264999A JP 2003264999 A JP2003264999 A JP 2003264999A JP 2002064217 A JP2002064217 A JP 2002064217A JP 2002064217 A JP2002064217 A JP 2002064217A JP 2003264999 A JP2003264999 A JP 2003264999A
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JP
Japan
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voltage
output
motor
vector
control device
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Application number
JP2002064217A
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Japanese (ja)
Inventor
Yosuke Nakazawa
洋介 中沢
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vector control device capable of achieving high-efficiency drive of an AC motor. <P>SOLUTION: The vector control device operates a voltage vector phase so that a motor-torque component current feed-back value follows a torque- component command value. The device is also characterized in that a voltage- vector amplitude command is made variable corresponding to a flux-component current feed-back value. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、永久磁石モータや
リラクタンスモータ、誘導電動機などの交流モータのベ
クトル制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vector control device for an AC motor such as a permanent magnet motor, a reluctance motor or an induction motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の交流モータの出力トルク
を高精度に制御するため、モータの回転磁束に同期して
回転する直交座標dq軸上での電流フィードバック制御
が行われるのが一般的である。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to control the output torque of an AC motor of this type with high accuracy, current feedback control is generally performed on the Cartesian coordinates dq axes that rotate in synchronization with the rotating magnetic flux of the motor. Is.

【0003】しかしながら、このdq軸電流フィードバ
ック制御を行った場合、インバータが出力可能な最大電
圧を越えるような高速回転運転状態においては、電流フ
ィードバック制御を構成する比例積分制御のリミット処
理の構成如何によっては、制御不安定になる場合があ
る。
However, when the dq-axis current feedback control is performed, in a high-speed rotation operation state in which the maximum voltage that can be output by the inverter is exceeded, depending on the configuration of the limit process of the proportional-integral control that constitutes the current feedback control. May be unstable in control.

【0004】これに対して、発明者は、先に、電圧ベク
トル振幅を固定し、電圧ベクトル位相のみの操作により
モータトルクを制御する方法を提案した(特開平09−
084399号公報)。
On the other hand, the inventor previously proposed a method of fixing the voltage vector amplitude and controlling the motor torque by operating only the voltage vector phase (Japanese Patent Laid-Open No. 09-
No. 084399).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先に提
案した電圧ベクトル振幅固定、電圧ベクトル位相操作制
御方式においては、電圧ベクトル振幅を、モータ等価回
路モデルと電流指令値を用いて決定しているので、モー
タ等価回路定数の設定値が実機と異なる場合には電流動
作点が想定した動作点と異なってしまう。
However, in the previously proposed voltage vector amplitude fixed and voltage vector phase manipulation control method, the voltage vector amplitude is determined by using the motor equivalent circuit model and the current command value. If the set value of the motor equivalent circuit constant is different from that of the actual machine, the current operating point will be different from the assumed operating point.

【0006】上述した、電流動作点が想定した動作点と
異なる場合とは、具体的には、磁束成分電流が磁束成分
電流指令と異なることであり、この場合、不必要な弱め
磁束電流又は強め磁束電流が流れる。このため、モータ
銅損の増加による効率低下が想定されている。
The above-mentioned case where the current operating point is different from the assumed operating point specifically means that the magnetic flux component current is different from the magnetic flux component current command. In this case, unnecessary weakening magnetic flux current or strengthening Magnetic flux current flows. Therefore, it is assumed that the efficiency will decrease due to the increase of motor copper loss.

【0007】本発明の目的は、交流モータの高効率駆動
を達成するベクトル制御装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a vector control device that achieves highly efficient driving of an AC motor.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る発明は、モータトルク成分電流フィード
バック値がトルク成分電流指令値に追従するように電圧
ベクトル位相を操作する交流モータのベクトル制御装置
において、前記電圧ベクトル振幅指令を、磁束成分電流
フィードバック値に応じて可変とすることを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, the present invention relates to a vector of an AC motor which operates a voltage vector phase so that a motor torque component current feedback value follows a torque component current command value. In the control device, the voltage vector amplitude command is variable according to the magnetic flux component current feedback value.

【0009】本発明によれば、電圧ベクトル振幅固定、
電圧ベクトル位相操作制御方式において、磁束成分電流
フィードバック値と指令値との偏差に応じて電圧ベクト
ル振幅を可変とすることで、磁束成分電流を最適磁束成
分電流設定に一致させ、モータの高効率化を達成するも
のである。
According to the present invention, the voltage vector amplitude is fixed,
In the voltage vector phase operation control method, by changing the voltage vector amplitude according to the deviation between the magnetic flux component current feedback value and the command value, the magnetic flux component current matches the optimum magnetic flux component current setting, and motor efficiency is improved. Is achieved.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】(第1の実施形態:請求項1に対応)図1
に示すように本実施形態の交流モータのベクトル制御装
置は、主回路として交流モータを駆動するインバータに
適用されるものであり、dq軸電圧モデル演算部11
と、極座標変換部12と、振幅補正部13と、位相補正
部14と、電圧振幅演算部15と、電圧位相演算部16
と、PWM波形演算部17とで構成される。
(First Embodiment: Corresponding to Claim 1) FIG.
As shown in FIG. 4, the vector control device for an AC motor of this embodiment is applied to an inverter that drives an AC motor as a main circuit, and the dq axis voltage model calculation unit 11
A polar coordinate converter 12, an amplitude corrector 13, a phase corrector 14, a voltage amplitude calculator 15, and a voltage phase calculator 16.
And a PWM waveform calculation unit 17.

【0012】d軸電流指令IdRef及びq軸電流指令
IqRefは、dq軸電圧モデル演算部11に与えら
れ、dq軸電圧モデル演算部11では、次の演算により
d軸電圧指令Vdとq軸電圧指令Vqを求めて出力す
る。
The d-axis current command IdRef and the q-axis current command IqRef are given to the dq-axis voltage model calculation unit 11, and the dq-axis voltage model calculation unit 11 calculates the d-axis voltage command Vd and the q-axis voltage command by the following calculation. Vq is obtained and output.

【0013】 Vd=R・IdRef−ω・Lq・IqRef Vq=R・IqRef+ω・Ld・IdRef+ω・Φ
PM (R:抵抗、Ld、Lq:dq軸インダクタンス、ω:
dq軸回転各周波数、ΦPM:永久磁石磁束) 極座標変換部12においては、dq軸電圧モデル演算部
11から出力されるdq軸電圧指令Vd、Vqを入力と
して、次の演算により電圧ベクトル振幅V1と、電圧ベ
クトル位相δを求めて出力する。
Vd = R · IdRef−ω · Lq · IqRef Vq = R · IqRef + ω · Ld · IdRef + ω · Φ
PM (R: resistance, Ld, Lq: dq axis inductance, ω:
dq-axis rotation frequency, ΦPM: Permanent magnet magnetic flux) In the polar coordinate conversion unit 12, the dq-axis voltage commands Vd and Vq output from the dq-axis voltage model calculation unit 11 are input, and the voltage vector amplitude V1 is obtained by the following calculation. , And obtains and outputs the voltage vector phase δ.

【0014】[0014]

【数1】 [Equation 1]

【0015】振幅補正部13においては、d軸電流指令
IdRefと、主回路側から得られるd軸電流フィード
バック値Idを入力として、次の演算により電圧ベクト
ル振幅補正値ΔV1を求めて出力する。
The amplitude correction unit 13 receives the d-axis current command IdRef and the d-axis current feedback value Id obtained from the main circuit side as input, and calculates and outputs the voltage vector amplitude correction value ΔV1 by the following calculation.

【0016】ΔV1=G(s)・(IdRef−Id) (sはラプラス演算子、G(s)は制御ゲイン) 位相補正値演算部14においては、q軸電流指令IqR
efと、主回路側から得られるq軸電流フィードバック
値Iqを入力として、次の演算により電圧ベクトル位相
補正値Δδを求めて出力する。
ΔV1 = G (s)  (IdRef-Id) (s is a Laplace operator, G (s) is a control gain) In the phase correction value calculator 14, the q-axis current command IqR
ef and the q-axis current feedback value Iq obtained from the main circuit side are input, and the voltage vector phase correction value Δδ is obtained and output by the following calculation.

【0017】Δδ=H(s)・(IqRef−Iq) (sはラプラス演算子、H(s)は制御ゲイン) H(s)としては、比例・積分制御が考えられる。Δδ = H (s) · (IqRef-Iq) (S is the Laplace operator, H (s) is the control gain) As H (s), proportional / integral control can be considered.

【0018】電圧振幅演算部15においては、極座標変
換部12から出力される電圧ベクトル振幅V1と、振幅
補正部13から出力される電圧ベクトル振幅補正値ΔV
1を入力として次の演算により新たな電圧ベクトル振幅
V1′を求めて出力する。
In the voltage amplitude calculator 15, the voltage vector amplitude V1 output from the polar coordinate converter 12 and the voltage vector amplitude correction value ΔV output from the amplitude corrector 13 are shown.
With 1 as an input, a new voltage vector amplitude V1 'is obtained and output by the following calculation.

【0019】V1′=V1−ΔV1 電圧位相演算部16においては、極座標変換部12から
出力される電圧ベクトル位相δと、位相補正部14から
出力される電圧ベクトル位相補正値Δδを入力として次
の演算により新たな電圧ベクトル位相δ′を求めて出力
する。
V1 '= V1-.DELTA.V1 In the voltage phase calculator 16, the voltage vector phase .delta. Output from the polar coordinate converter 12 and the voltage vector phase correction value .DELTA..delta. A new voltage vector phase δ ′ is calculated and output.

【0020】δ′=δ+Δδ PWM波形演算部17においては、電圧振幅演算部15
から出力される電圧ベクトル振幅V1′と、電圧位相演
算部16から出力される電圧ベクトル位相δ′と、図示
しない交流モータに付設されたセンサー等により得られ
るモータ回転子位相θを入力として次の演算により3相
電圧指令VuRef、VvRef、VwRefを求め
る。
Δ ′ = δ + Δδ In the PWM waveform calculation unit 17, the voltage amplitude calculation unit 15
The voltage vector amplitude V1 ′ output from the voltage phase calculation unit 16, the voltage vector phase δ ′ output from the voltage phase calculation unit 16, and the motor rotor phase θ obtained by a sensor or the like attached to an AC motor (not shown) are input as follows. Three-phase voltage commands VuRef, VvRef, VwRef are obtained by calculation.

【0021】[0021]

【数2】 [Equation 2]

【0022】インバータ出力PWM波形Vu,Vv,V
wを、一般的に行われている三角波比較方式により求
め、図示しないインバータの各相のスイッチング素子に
与える。この場合、三角波TRIは、振幅Vdc/2
(Vdcはインバータ入力直流電圧)、周波数は例えば
5kHzなど、インバータ出力周波数に比較して高い値
を選定する。
Inverter output PWM waveforms Vu, Vv, V
w is obtained by a generally used triangular wave comparison method, and is given to the switching element of each phase of the inverter (not shown). In this case, the triangular wave TRI has an amplitude Vdc / 2.
(Vdc is an inverter input DC voltage) and the frequency is, for example, 5 kHz, which is higher than the inverter output frequency.

【0023】 (1)VuRef>TRIの時、Vu=Vdc/2 VuRef<TRIの時、Vu=−Vdc/2 (2)VvRef>TRIの時、Vv=Vdc/2 VvRef<TRIの時、Vv=−Vdc/2 (3)VwRef>TRIの時、Vw=Vdc/2 VwRef<TRIの時、Vw=−Vdc/2 以上のように本実施形態においては、電圧ベクトル振幅
固定であり且つ電圧ベクトル位相操作制御を行う下で、
振幅補正部13にてd軸電流指令IdRefと、主回路
側から得られるd軸電流フィードバック値Idとを用い
て電圧ベクトル振幅補正値ΔV1を求め、これを極座標
変換部12から出力される電圧ベクトル振幅V1から差
し引くことで、磁束成分電流フィードバック値と指令値
との偏差に応じた電圧ベクトル振幅を求めるようにして
いる。
(1) When VuRef> TRI, Vu = Vdc / 2 VuRef <TRI, Vu = −Vdc / 2 (2) When VvRef> TRI, Vv = Vdc / 2 VvRef <TRI, Vv = -Vdc / 2 (3) When VwRef> TRI, Vw = Vdc / 2 When VwRef <TRI, Vw = -Vdc / 2 As described above, in this embodiment, the voltage vector amplitude is fixed and the voltage vector is fixed. Under the phase operation control,
The amplitude correction unit 13 obtains the voltage vector amplitude correction value ΔV1 using the d-axis current command IdRef and the d-axis current feedback value Id obtained from the main circuit side, and the voltage vector amplitude correction value ΔV1 is output from the polar coordinate conversion unit 12. By subtracting from the amplitude V1, the voltage vector amplitude corresponding to the deviation between the magnetic flux component current feedback value and the command value is obtained.

【0024】よって、磁束成分電流フィードバック値と
指令値との偏差に応じて電圧ベクトル振幅は可変となる
ので、磁束成分電流を最適磁束成分電流設定に一致させ
て、不必要な弱め磁束電流又は強め磁束電流でのモータ
銅損の増加による効率低下などの問題を生じることなく
電圧ベクトル位相制御を行うことが可能になる。
Therefore, since the voltage vector amplitude is variable according to the deviation between the magnetic flux component current feedback value and the command value, the magnetic flux component current is made to match the optimum magnetic flux component current setting, and unnecessary weakening magnetic flux current or strengthening is performed. It is possible to perform voltage vector phase control without causing a problem such as a decrease in efficiency due to an increase in motor copper loss due to magnetic flux current.

【0025】(第2の実施形態:請求項2に対応)図2
に示すように、第2の実施形態における交流モータのベ
クトル制御装置は、第1の実施形態におけるPWM電圧
波形出力運転モードと、1パルス電圧波形出力運転モー
ドとが切替可能であり、切替に伴う不具合を抑制するも
のであり、第1の実施形態の構成要素であるdq軸電圧
モデル演算部11と、極座標変換部12と、振幅補正部
13と、位相補正部14と、電圧振幅演算部15と、電
圧位相演算部16と、PWM波形演算部17の他に、最
大値判定部21と、1パルス波形演算部22と、PWM
1パルス切替部23とを追加して構成される。
(Second Embodiment: Corresponding to Claim 2) FIG.
As shown in FIG. 7, the vector control device for an AC motor according to the second embodiment can switch between the PWM voltage waveform output operation mode and the 1-pulse voltage waveform output operation mode according to the first embodiment, The problem is suppressed, and the dq axis voltage model calculation unit 11, the polar coordinate conversion unit 12, the amplitude correction unit 13, the phase correction unit 14, and the voltage amplitude calculation unit 15 that are the constituent elements of the first embodiment. In addition to the voltage phase calculation unit 16 and the PWM waveform calculation unit 17, the maximum value determination unit 21, the 1-pulse waveform calculation unit 22, and the PWM
The 1-pulse switching unit 23 is additionally provided.

【0026】dq軸電圧モデル演算部11と、極座標変
換部12と、位相補正部14と、電圧振幅演算部15
と、電圧位相演算部16と、PWM波形演算部17の動
作は第1の実施形態と同一であり、PWM電圧波形出力
運転モードとして、電圧ベクトル振幅固定であり且つ電
圧ベクトル位相操作制御を行う下で、磁束成分電流フィ
ードバック値と指令値との偏差に応じて電圧ベクトル振
幅は可変となるので、磁束成分電流を最適磁束成分電流
設定に一致させることができる。
The dq-axis voltage model calculation unit 11, the polar coordinate conversion unit 12, the phase correction unit 14, and the voltage amplitude calculation unit 15
The operations of the voltage phase calculation unit 16 and the PWM waveform calculation unit 17 are the same as those in the first embodiment, and the voltage vector amplitude is fixed and the voltage vector phase operation control is performed as the PWM voltage waveform output operation mode. Since the voltage vector amplitude is variable according to the deviation between the magnetic flux component current feedback value and the command value, the magnetic flux component current can be matched with the optimum magnetic flux component current setting.

【0027】また、1パルス電圧波形出力運転モードと
して次のように動作する。すなわち、最大値判定部21
においては、電圧振幅演算部15から出力される電圧ベ
クトル振幅V1′を入力として、次の条件分岐により電
圧ベクトル最大フラグPWMmodeを出力する。
The one pulse voltage waveform output operation mode operates as follows. That is, the maximum value determination unit 21
In, the voltage vector amplitude V1 ′ output from the voltage amplitude calculator 15 is input, and the voltage vector maximum flag PWMmode is output by the following conditional branch.

【0028】まず、インバータ出力可能最大電圧ベクト
ル振幅V1Maxを次の演算により求める。
First, the maximum voltage vector amplitude V1Max that can be output by the inverter is obtained by the following calculation.

【0029】[0029]

【数3】 (1)V1′>V1Maxの時、PWMmode=1 (2)V1′<V1Maxの時、PWMmode=0 振幅補正部13においては、d軸電流指令IdRef
と、d軸電流フィードバック値Idと、最大値判定部2
1から出力される電圧ベクトル最大フラグPWMmod
eを入力として、次の演算により電圧ベクトル振幅補正
値ΔV1を求めて出力する。
[Equation 3] (1) When V1 ′> V1Max, PWMmode = 1 (2) When V1 ′ <V1Max, PWMmode = 0 In the amplitude correction unit 13, the d-axis current command IdRef
, D-axis current feedback value Id, and maximum value determination unit 2
Maximum voltage vector flag PWMmod output from 1
Using e as an input, the voltage vector amplitude correction value ΔV1 is obtained and output by the following calculation.

【0030】(1)PWMmode=0の時、 ΔV1=G(s)・(IdRef−Id) (sはラプラス演算子、G(s)は制御ゲイン) (2)PWMmode=1の時、 (a)IdRef>Idの時、ΔV1=G(s)・(I
dRef−Id) (b)IdRef<Idの時、ΔV1は前回の値を保持 1パルス波形演算部22においては、電圧位相演算部1
6から出力される電圧ベクトル位相δ′と、モータ回転
子位相θを入力として次の演算により3相1パルス波形
Vu1p、Vv1p、Vw1pを求めて出力する。
(1) When PWMmode = 0, ΔV1 = G (s)  (IdRef-Id) (s is Laplace operator, G (s) is control gain) (2) When PWMmode = 1, (a ) When IdRef> Id, ΔV1 = G (s) · (I
dRef−Id) (b) When IdRef <Id, ΔV1 holds the previous value. 1 In the pulse waveform calculation unit 22, the voltage phase calculation unit 1
Three-phase one-pulse waveforms Vu1p, Vv1p, and Vw1p are obtained and output by the following calculation using the voltage vector phase δ ′ output from 6 and the motor rotor phase θ as input.

【0031】 (1)0°<(θ+δ′+90°)<180°の時、 Vu1P=Vdc/2 180°<(θ+δ′+90°)<360°の時、 Vu1P=−Vdc/2 (2)0°<(θ+δ′+90°−120°)<180
°の時、 Vv1P=Vdc/2 180°<(θ+δ′+90°−120°)<360°
の時、 Vv1P=−Vdc/2 (3)0°<(θ+δ′+90°−240°)<180
°の時、 Vw1P=Vdc/2 180°<(θ+δ′+90°−240°)<360°
の時、 Vw1P=−Vdc/2 PWM1パルス切替部23においては、PWM波形演算
部17から出力される3相PWM波形VuPWM、Vv
PWM、VwPWMと、1パルス波形演算部22から出
力される3相1パルス波形Vu1p、Vv1p、Vw1
pと、最大値判定部21から出力される電圧ベクトル最
大フラグPWMmodeフラグを入力として次の条件分
岐により、3相パルス波形Vu、Vv,Vwを求めて出
力する。
(1) When 0 ° <(θ + δ ′ + 90 °) <180 °, Vu1P = Vdc / 2 When 180 ° <(θ + δ ′ + 90 °) <360 °, Vu1P = −Vdc / 2 (2) 0 ° <(θ + δ ′ + 90 ° -120 °) <180
When °, Vv1P = Vdc / 2 180 ° <(θ + δ ′ + 90 ° −120 °) <360 °
At that time, Vv1P = −Vdc / 2 (3) 0 ° <(θ + δ ′ + 90 ° −240 °) <180
When °, Vw1P = Vdc / 2 180 ° <(θ + δ ′ + 90 ° −240 °) <360 °
At this time, Vw1P = −Vdc / 2 In the PWM1 pulse switching unit 23, the three-phase PWM waveforms VuPWM, Vv output from the PWM waveform calculation unit 17
PWM, VwPWM, and three-phase one-pulse waveform Vu1p, Vv1p, Vw1 output from the one-pulse waveform calculator 22
p and the voltage vector maximum flag PWMmode flag output from the maximum value determination unit 21 are input, and three-phase pulse waveforms Vu, Vv, and Vw are obtained and output by the following conditional branch.

【0032】(1)PWMmode=1の時 Vu=Vu1p Vv=Vv1p Vw=Vw1p (2)PWMmode=0の時、 Vu=VuPWM Vv=VvPWM Vw=VwPWM 以上の構成による交流モータのベクトル制御装置によ
り、PWM電圧波形出力運転モードと1パルス電圧波形
出力運転モードとを切替えて運転することができ、この
場合、PWM1パルス切替部23においては前述した条
件分岐に従った3相パルス波形Vu、Vv,Vwを出力
することができるので、両モード間の切替に伴う電流不
連続などの過渡現象を抑制し、スムーズな切替を行うこ
とが出来る。
(1) When PWMmode = 1, Vu = Vu1p Vv = Vv1p Vw = Vw1p (2) When PWMmode = 0, Vu = VuPWM Vv = VvPWM Vw = VwPWM With the vector controller of the AC motor having the above configuration, It is possible to operate by switching between the PWM voltage waveform output operation mode and the 1-pulse voltage waveform output operation mode. In this case, in the PWM 1-pulse switching unit 23, the three-phase pulse waveforms Vu, Vv, Vw according to the conditional branching described above. Since it is possible to output, it is possible to suppress a transient phenomenon such as current discontinuity associated with switching between the two modes and perform smooth switching.

【0033】(第3の実施形態:請求項3に対応)図3
に示すように、第3の実施形態における交流モータのベ
クトル制御装置は、図3に示すように、第3の実施形態
における交流モータのベクトル制御装置は、第1の実施
形態の構成要素であるdq軸電圧モデル演算部11と、
極座標変換部12と、振幅補正部13と、位相補正部1
4と、電圧振幅演算部15と、電圧位相演算部16と、
PWM波形演算部17の他に、制御モード判定部31
と、d軸電流制御部32と、q軸電流制御部33とで構
成される。
(Third Embodiment: Corresponding to Claim 3) FIG.
As shown in FIG. 3, the AC motor vector control device according to the third embodiment is a component of the AC motor vector control device according to the third embodiment as shown in FIG. a dq-axis voltage model calculation unit 11,
Polar coordinate conversion unit 12, amplitude correction unit 13, and phase correction unit 1
4, a voltage amplitude calculator 15, a voltage phase calculator 16,
In addition to the PWM waveform calculation unit 17, the control mode determination unit 31
And a d-axis current control unit 32 and a q-axis current control unit 33.

【0034】ここに、dq軸電圧モデル演算部11と、
電圧振幅演算部15と、電圧位相演算部16と、PWM
波形演算部17の動作は第1の実施形態と同一である。
Here, the dq axis voltage model calculation unit 11 and
Voltage amplitude calculator 15, voltage phase calculator 16, PWM
The operation of the waveform calculator 17 is the same as that of the first embodiment.

【0035】制御モード判定部21においては、電圧振
幅演算部15から出力される電圧ベクトル振幅V1′を
入力として、次の条件分岐により、dq軸電流フィード
バック制御モードと、電圧位相制御モードとの切替を行
う制御モードフラグVECmodeを出力する。
In the control mode determination unit 21, the voltage vector amplitude V1 'output from the voltage amplitude calculation unit 15 is input, and the following conditional branch is performed to switch between the dq axis current feedback control mode and the voltage phase control mode. A control mode flag VECmode for performing the above is output.

【0036】切替電圧ベクトル振幅設定値V1CHGを
次の演算により求める。
The switching voltage vector amplitude set value V1CHG is obtained by the following calculation.

【0037】[0037]

【数4】 (RATEは0より大きく1より小さい値) 上記式により、インバータ出力可能最大電圧V1Max
に対して、一定比率の小さい値で、dq軸電流フィード
バック制御と電圧位相制御モードとの切替を行うことが
出来るようにする。第1の実施形態に記載した電圧位相
制御モードでは、速度0付近など電圧振幅が小さい運転
領域において安定な動作が得られない場合がある。
[Equation 4] (RATE is a value larger than 0 and smaller than 1) From the above equation, the maximum voltage V1Max that can be output by the inverter is obtained.
On the other hand, the dq-axis current feedback control and the voltage phase control mode can be switched with a small value of a fixed ratio. In the voltage phase control mode described in the first embodiment, stable operation may not be obtained in an operating region where the voltage amplitude is small, such as near zero speed.

【0038】一方、dq軸電流フィードバック制御にお
いては、電圧振幅がインバータ出力可能最大電圧に近い
運転領域においては制御不安定を起こす場合がある。
On the other hand, in the dq-axis current feedback control, control instability may occur in an operating region where the voltage amplitude is close to the inverter output maximum voltage.

【0039】そこで、両者の欠点を互いに補い合うため
に、両者が安定に動作できる運転領域で量制御モードの
切替を行うため、RATEは0.5から0.9の付近か
ら選択するのが望ましい。当然それ以外の値であっても
目的を達することは出来る。
Therefore, in order to make up for the drawbacks of both of them and to switch the quantity control mode in an operating region where they can operate stably, it is desirable to select RATE from around 0.5 to 0.9. Of course, other values can achieve the purpose.

【0040】 (1)V1′>V1CHGの時、VECmode=1 (2)V1′<V1CHGの時、VECmode=0 電圧振幅補正部13、電圧位相補正部14における動作
は基本的には第1の実施形態と同一であるが、制御モー
ド判定部21から出力される制御モードフラグVECm
odeを新たに入力として、VECmode=1の場合
には、第1の実施形態と同一の動作を行い、VECmo
de=0の時は、出力を保持して動作させない。
(1) When V1 ′> V1CHG, VECmode = 1 (2) When V1 ′ <V1CHG, VECmode = 0 The operations of the voltage amplitude correction unit 13 and the voltage phase correction unit 14 are basically the first operation. The same as the embodiment, but the control mode flag VECm output from the control mode determination unit 21.
When VECmode = 1 with new input of ode, the same operation as in the first embodiment is performed, and VECmo
When de = 0, the output is held and the operation is not performed.

【0041】d軸電流制御部32においては、d軸電流
指令IdRefと、d軸電流フィードバック値Idと、
dq軸電圧モデル演算部11から出力されるd軸電圧指
令Vdを入力としてあらたなd軸電圧指令Vdを求めて
出力する。
In the d-axis current controller 32, the d-axis current command IdRef, the d-axis current feedback value Id,
The d-axis voltage command Vd output from the dq-axis voltage model calculation unit 11 is input, and a new d-axis voltage command Vd is obtained and output.

【0042】 Vd=Vd+K(s)(IdRef−Id) (sはラプラス演算子、K(s)は制御ゲイン) K(s)としては比例積分制御が考えられる。[0042] Vd = Vd + K (s) (IdRef-Id) (S is the Laplace operator, K (s) is the control gain) Proportional integral control is conceivable as K (s).

【0043】q軸電流制御部33においては、q軸電流
指令IqRefと、q軸電流フィードバック値Iqと、
dq軸電圧モデル演算部11から出力されるq軸電圧指
令Vqを入力としてあらたなq軸電圧指令Vqを求めて
出力する。
In the q-axis current controller 33, the q-axis current command IqRef, the q-axis current feedback value Iq,
The q-axis voltage command Vq output from the dq-axis voltage model calculation unit 11 is input to obtain and output a new q-axis voltage command Vq.

【0044】 Vq=Vq+L(s)(IqRef−Iq) (sはラプラス演算子、L(s)は制御ゲイン) L(s)としては比例積分制御が考えられる。[0044] Vq = Vq + L (s) (IqRef-Iq) (S is the Laplace operator, L (s) is the control gain) Proportional-integral control can be considered as L (s).

【0045】以上の構成による交流モータのベクトル制
御装置により、電圧位相制御モードの持つ、速度0付近
など電圧振幅が小さい運転領域において安定な動作が得
られない欠点と、dq軸電流フィードバック制御の持つ
電圧振幅がインバータ出力可能最大電圧に近い運転領域
における制御不安定の両者の欠点を互いに補い合うこと
ができるため、全速度領域において安定な制御を行うこ
とが可能になる。
With the vector control device for the AC motor having the above-described structure, the voltage phase control mode has a drawback that stable operation cannot be obtained in an operating region where the voltage amplitude is small such as near zero speed, and the dq-axis current feedback control has. Since both of the drawbacks of control instability in the operating region where the voltage amplitude is close to the maximum voltage that can be output by the inverter can be compensated for each other, stable control can be performed in the entire speed region.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、電圧
ベクトル振幅固定、電圧ベクトル位相操作制御方式にお
いて、磁束成分電流フィードバック値と指令値との偏差
に応じて電圧ベクトル振幅を可変とすることで、磁束成
分電流を最適磁束成分電流設定に一致させ、モータの高
効率化を達成し得る交流モータのベクトル制御装置を提
供できるものである。
As described above, according to the present invention, in the voltage vector amplitude fixed and voltage vector phase operation control system, the voltage vector amplitude is made variable according to the deviation between the magnetic flux component current feedback value and the command value. Thus, it is possible to provide a vector control device for an AC motor that can match the magnetic flux component current with the optimum magnetic flux component current setting and achieve high efficiency of the motor.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係る交流モータのベ
クトル制御装置のブロック図。
FIG. 1 is a block diagram of a vector control device for an AC motor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施形態に係る交流モータのベ
クトル制御装置のブロック図。
FIG. 2 is a block diagram of a vector control device for an AC motor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施形態に係る交流モータのベ
クトル制御装置のブロック図。
FIG. 3 is a block diagram of a vector control device for an AC motor according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…dq軸電圧モデル演算部 12…極座標変換部 13…振幅補正部 14…位相補正部 15…電圧振幅演算部 16…電圧位相演算部 17…PWM波形演算部 21…最大値判定部 22…1パルス波形演算部 23…PWM1パルス切替部 31…制御モード判定部 32…d軸電流制御部 33…q軸電流制御部 11 ... dq-axis voltage model calculator 12 ... Polar coordinate converter 13 ... Amplitude correction unit 14 ... Phase correction unit 15 ... Voltage amplitude calculator 16 ... Voltage phase calculator 17 ... PWM waveform calculator 21 ... Maximum value determination unit 22 ... 1 pulse waveform calculator 23 ... PWM 1 pulse switching unit 31 ... Control mode determination unit 32 ... d-axis current controller 33 ... q-axis current controller

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 モータトルク成分電流フィードバック値
がトルク成分電流指令値に追従するように電圧ベクトル
位相を操作する交流モータのベクトル制御装置におい
て、 前記電圧ベクトル振幅指令を、磁束成分電流フィードバ
ック値に応じて可変とする手段を具備したことを特徴と
する交流モータのベクトル制御装置。
1. A vector control device for an AC motor, which operates a voltage vector phase so that a motor torque component current feedback value follows a torque component current command value, wherein the voltage vector amplitude command corresponds to a magnetic flux component current feedback value. A vector control device for an AC motor, comprising:
【請求項2】 前記電圧ベクトル振幅指令がインバータ
出力可能最大電圧より大きい場合には出力電圧をインバ
ータ周波数に同期して一周期に一回オンオフするだけの
1パルス波形を出力し、電圧ベクトル振幅指令がインバ
ータ出力可能最大電圧より小さい場合にはその電圧指令
に見合ったパルス幅変調波形を出力するように電圧波形
を切替える切替手段を更に具備することを特徴とする請
求項1記載の交流モータのベクトル制御装置。
2. When the voltage vector amplitude command is larger than the maximum voltage that can be output by the inverter, the output voltage is synchronized with the inverter frequency to output a one-pulse waveform that is turned on and off once per cycle, and the voltage vector amplitude command is output. 2. The vector of the AC motor according to claim 1, further comprising switching means for switching the voltage waveform so as to output a pulse width modulation waveform corresponding to the voltage command when is smaller than the maximum voltage that can be output by the inverter. Control device.
【請求項3】 前記電圧ベクトル振幅指令がインバータ
出力可能最大電圧に対して一定比率以下になったことを
条件として、前記交流モータの回転子に同期して回転す
る直交dq座標軸上での電流フィードバック制御を行う
ように制御モードを切替える切替手段を具備することを
特徴とする請求項1記載の交流モータのベクトル制御装
置。
3. The current feedback on the orthogonal dq coordinate axes rotating in synchronization with the rotor of the AC motor on condition that the voltage vector amplitude command has become a certain ratio or less with respect to the maximum inverter output voltage. 2. The vector control device for an AC motor according to claim 1, further comprising switching means for switching control modes so as to perform control.
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