JP2004007900A - Controller for synchronous motor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力変換器によって永久磁石形同期電動機をはじめとする同期電動機を駆動するための制御装置に関し、詳しくは、トルク制御手段に特徴を有する制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図6は、従来の永久磁石形同期電動機の制御ブロック図を示している。
図において、電流指令演算器101は、トルク指令値τ*及び速度検出値ωに基づいて、同期電動機300の端子電圧が電力変換器200の最大出力電圧を越えない条件で所望のトルクが得られる直軸電流指令値id *及び横軸電流指令値iq *を演算する。この電流指令演算器101の構成及び動作は、例えば、平成13年電気学会産業応用部門全国大会p.1257に掲載されているものとする。
なお、速度検出値ωは、同期電動機300の回転子に取り付けられたパルスジェネレータ106の出力パルスから、速度検出回路107により検出される。
【0003】
直軸電流調節器102dは、直軸電流指令値id *と直軸電流検出値idとの偏差を増幅して直軸電圧指令値vd *を演算し、横軸電流調節器102qは、横軸電流指令値iq *と横軸電流検出値iqとの偏差を増幅して横軸電圧指令値vq *を演算する。直軸電流検出値id及び横軸電流検出値iqは、座標変換器109により、同期電動機300のU相電流検出値iu、W相電流検出値iw及び磁極位置検出値θから演算する。なお、磁極位置検出値θは、パルスジェネレータ106の出力パルスから磁極位置検出回路108により検出される。
【0004】
極座標変換器103は、直軸電圧指令値vd *及び横軸電圧指令値vq *から電圧振幅指令値V*及び電圧位相指令φ0を演算し、座標変換器104は、電圧振幅指令値V*、電圧位相指令φ0及び磁極位置検出値θから三相電圧指令値vu *,vv *,vw *を演算する。これらの三相電圧指令値vu *,vv *,vw *をPWM回路105によりパルス幅変調して電力変換器200のゲート信号を生成し、このゲート信号を用いて電力変換器200のスイッチング素子を駆動することにより、同期電動機300の端子電圧を制御し、同期電動機300の電流を指令値に制御することによってそのトルクを指令値に制御している。
この制御方法は、同期電動機300の速度零を含む低速時にも正確なトルク制御が可能であるという特徴を持つ。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
同期電動機を高効率運転したり、同期電動機と電力変換器とを含めた機器容量を低減するためには、電動機端子電圧を電力変換器の最大出力電圧まで制御できることが望ましい。
しかしながら、図6に示した従来の制御方法では、電流検出値をフィードバックして端子電圧を制御する構成としているため、電動機端子電圧を電力変換器の最大出力電圧に制御しようとすると電圧を指令値どおりに制御できなくなり、電流調節器102d,102qが電流制御系を安定化するように電圧指令値vd *,vq *を出力したとしても実際の電動機端子電圧が指令値どおりにならず、制御系の安定性が低下するという問題がある。
【0006】
また、同期電動機の速度に相当する固有周波数は電力変換器の出力周波数に等しく、一方、電流制御系の応答は電流のサンプリング周波数に比例する。
ディジタル制御装置を用いる場合、同期電動機の速度が高くなるほど電力変換器の出力周波数とサンプリング周波数との比が小さくなるので、同期電動機の固有周波数成分の振動を電流調節器の動作によって低減できなくなり、その結果、電流制御系の安定性が低下するため、この安定性を維持するには同期電動機の最高速度を制限せざるを得ないという問題もある。
【0007】
上記の課題を解決する手段として、特開平10−14273号公報に記載された車両駆動用永久磁石同期電動機の制御装置が知られている。
この制御装置では、その図1に示されるように、電圧指令値を電流指令値と速度検出値及び電動機定数から演算し、電圧指令値、電流検出値及び電動機定数から演算したトルク演算値がトルク指令値に一致するようにトルク角補正値を算出し、この補正値により電圧指令値の位相を制御することでトルク制御を実現している。
【0008】
この制御装置によれば、電圧の位相を制御してトルク制御を行うことができるので、電動機端子電圧を電力変換器の最大出力電圧に制御するときにもトルク制御が容易であり、電流制御系の安定性低下や最高速度の制約といった問題も生じない。
しかしながら、特開平10−14273号公報記載の制御装置による電圧位相の制御によるトルク制御は、電機子抵抗による電圧降下が電動機端子電圧に比べて十分小さい場合に実現可能な方法であり、電動機端子電圧が低い低速運転時には、電機子抵抗による電圧降下が無視できなくなるので、トルク制御が困難になるという別の課題がある。
【0009】
そこで本発明は、低速運転時から高速運転時までの広い速度範囲でトルク制御を実現可能とした同期電動機の制御装置を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、所望のトルクが得られる電流指令値に電流検出値が一致するように同期電動機の端子電圧を制御する第1のトルク制御手段と、電流検出値と電動機定数とから演算したトルク演算値がトルク指令値に一致するように端子電圧の位相を制御する第2のトルク制御手段とを備え、運転状態に応じて第1のトルク制御手段と第2のトルク制御手段とを切り換えるようにした。
【0011】
第1のトルク制御手段によるトルク制御は、先に従来技術として述べたように、低速運転時にも正確なトルク制御が可能である反面、高速運転が苦手であるという短所がある。一方、第2のトルク制御手段によるトルク制御は、電動機端子電圧を電力変換器の最大出力電圧に制御するときにもトルク制御が容易であることから、高速運転時の効率向上や機器容量低減に有利であるが、電動機端子電圧が低い低速運転時は制御が困難である短所を持つ。
そこで本発明は、2つのトルク制御方法を組み合わせることにより、広い速度範囲でトルク制御を実現し、これと同時に、効率向上及び機器容量の低減を実現可能とした。
【0012】
すなわち、請求項1記載の発明は、同期電動機に対するトルク指令値から電流指令値を生成し、この電流指令値から生成した電圧指令値に基づき電力変換器を運転して同期電動機を制御する同期電動機の制御装置において、
前記電流指令値を演算する電流指令演算手段と、
前記電流指令値、同期電動機の速度検出値及び電動機定数から第1の電圧指令値を演算する電圧指令演算手段と、
前記電流指令値に電流検出値が一致するように第1の電圧指令値に基づいて同期電動機の端子電圧を制御する第1のトルク制御手段と、
同期電動機のトルク演算値が前記トルク指令値に一致するように前記端子電圧の位相を制御する第2のトルク制御手段と、
同期電動機の運転状態に応じて第1または第2のトルク制御手段を切り換えて動作させる制御切換手段と、
を備え、
第1のトルク制御手段は、
前記電流指令値と前記電流検出値との偏差を増幅して電圧補正値を演算する電流調節手段と、第1の電圧指令値に前記電圧補正値を加算して第2の電圧指令値を演算する手段と、
第2の電圧指令値に基づいて電力変換器に対する駆動信号を生成する手段と、を有し、
第2のトルク制御手段は、
前記電流検出値及び電動機定数からトルクを演算するトルク演算手段と、
前記トルク指令値と前記トルク演算値との偏差を増幅して電圧位相補正値を演算する電圧位相調節手段と、
第1の電圧指令値の位相に前記電圧位相補正値を加算して第3の電圧指令値を演算する手段と、
第3の電圧指令値に基づいて電力変換器に対する駆動信号を生成する手段と、を有するものである。
【0013】
請求項2に記載した発明は、第1のトルク制御手段が、
前記電流指令値と前記電流検出値との偏差を増幅して電圧補正値を演算する電流調節手段と、第1の電圧指令値に前記電圧補正値を加算して第2の電圧指令値を演算する手段と、
第2の電圧指令値に基づいて電力変換器に対する駆動信号を生成する手段と、を有し、
第2のトルク制御手段が、
前記電流検出値及び電動機定数からトルクを演算するトルク演算手段と、
前記トルク指令値と前記トルク演算値との偏差を増幅して電圧位相補正値を演算する電圧位相調節手段と、
第1の電圧指令値に前記電圧補正値(第1のトルク制御手段の動作時における電圧補正値であって、後述するメモリに記憶された値)を加算して第2の電圧指令値を演算する手段と、
第2の電圧指令値の位相に前記電圧位相補正値を加算して第3の電圧指令値を演算する手段と、
第3の電圧指令値に基づいて電力変換器に対する駆動信号を生成する手段と、を有し、
前記制御切換手段が、
第2のトルク制御手段の動作開始時に第1のトルク制御手段の動作時における前記電圧補正値をメモリに記憶する機能と、第2のトルク制御手段の動作時における前記電圧補正値を前記メモリに記憶された値に制御する機能と、第1のトルク制御手段の動作を開始する前に、前記電流調節手段の出力を前記メモリに記憶された値にプリセットする機能と、を有するを有するものである。
【0014】
請求項3に記載した発明は、第1のトルク制御手段が、
前記電流指令値と前記電流検出値との偏差を増幅して電圧補正値を演算する電流調節手段と、第1の電圧指令値に前記電圧補正値を加算して第2の電圧指令値を演算する手段と、
第2の電圧指令値の位相に電圧位相補正値(第2のトルク制御手段の動作時における電圧位相補正値を時間と共に徐々に減少させて最終的に零にするような電圧位相補正値)を加算して第3の電圧指令値を演算する手段と、
第3の電圧指令値に基づいて電力変換器に対する駆動信号を生成する手段と、を有し、
第2のトルク制御手段が、
前記電流検出値及び電動機定数からトルクを演算するトルク演算手段と、
前記トルク指令値と前記トルク演算値との偏差を増幅して前記電圧位相補正値を演算する電圧位相調節手段と、
第2の電圧指令値の位相に前記電圧位相補正値を加算して第3の電圧指令値を演算する手段と、
第3の電圧指令値に基づいて電力変換器に対する駆動信号を生成する手段と、を有し、
前記制御切換手段が、
第1のトルク制御手段の動作開始後に、前記電圧位相補正値を第2のトルク制御手段の動作時における値から時間と共に徐々に減少させて零にする機能と、を有するものである。
【0015】
請求項4に記載した発明は、第1のトルク制御手段が、
前記電流指令値と前記電流検出値との偏差を増幅して電圧補正値を演算する電流調節手段と、第1の電圧指令値に前記電圧補正値を加算して第2の電圧指令値を演算する手段と、
第2の電圧指令値の位相に電圧位相補正値(第2のトルク制御手段の動作時における電圧位相補正値を時間と共に徐々に減少させて最終的に零にするような電圧位相補正値)を加算して第3の電圧指令値を演算する手段と、
第3の電圧指令値に基づいて電力変換器に対する駆動信号を生成する手段と、を有し、
第2のトルク制御手段が、
前記電流検出値及び電動機定数からトルクを演算するトルク演算手段と、
前記トルク指令値と前記トルク演算値との偏差を増幅して前記電圧位相補正値を演算する電圧位相調節手段と、
第1の電圧指令値に前記電圧補正値(第1のトルク制御手段の動作時における電圧補正値であって、後述するメモリに記憶された値)を加算して第2の電圧指令値を演算する手段と、
第2の電圧指令値の位相に前記電圧位相補正値を加算して第3の電圧指令値を演算する手段と、
第3の電圧指令値に基づいて電力変換器に対する駆動信号を生成する手段と、を有し、
前記制御切換手段が、
第2のトルク制御手段の動作開始時に第1のトルク制御手段の動作時における前記電圧補正値をメモリに記憶する機能と、第2のトルク制御手段の動作時における前記電圧補正値を前記メモリに記憶された値に制御する機能と、第1のトルク制御手段の動作を開始する前に、前記電流調節手段の出力を前記メモリに記憶された値にプリセットする機能と、
第1のトルク制御手段の動作開始後に、前記電圧位相補正値を第2のトルク制御手段の動作時における値から時間と共に徐々に減少させて零にする機能と、を有するものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の第1実施形態を示す制御ブロック図である。
図1において、101はトルク指令値τ*から所望のトルクが得られるような直軸電流指令値id *及び横軸電流指令値iq *を演算する電流指令演算器、110は、前記各指令値id *,iq *と速度検出回路107からの速度検出値ωと電動機定数(電機子抵抗、直軸・横軸インダクタンス、永久磁石鎖交磁束)とから、第1の直軸電圧指令値vd1 *及び第1の横軸電圧指令値vq1 *を数式1、数式2に従って演算する電圧指令演算器である。
【0017】
[数1]
vd1 *=Raid *−ωLqiq *
【0018】
[数2]
vq1 *=Raiq *+ωLdid *+ωΨm
【0019】
数式1,数式2において、Ra:電機子抵抗、Ld:直軸インダクタンス、Lq:横軸インダクタンス、Ψm:永久磁石鎖交磁束である。
【0020】
102dは直軸電圧補正値vdacrを演算する直軸電流調節器、102qは横軸電圧補正値vqacrを演算する横軸電流調節器、103は、第1の直軸電圧指令値vd1 *及び第1の横軸電圧指令値vq1 *に前記電圧補正値vdacr,vqacrをそれぞれ加算して得た第2の直軸電圧指令値vd2 *及び第2の横軸電圧指令値vq2 *が入力され、極座標変換により電圧振幅指令値V*及び電圧位相指令φ0を出力する極座標変換器である。
ここで、電圧補正値vdacr,vqacrは、後述する如く制御切換信号が“1”の時には何れも零(各調節器102d,102qが演算停止)となるので、その場合には、極座標変換器103に第1の直軸電圧指令値vd1 *及び第1の横軸電圧指令値vq1 *がそのまま入力されると考えることができる。
【0021】
104は、電圧振幅指令値V*と、電圧位相指令φ0に電圧位相補正値φvphを加算して得た電圧位相指令φとを、磁極位置検出値θに基づき座標変換して三相電圧指令値vu *,vv *,vw *を出力する座標変換器、105は三相電圧指令値vu *,vv *,vw *をキャリアと比較してゲート信号を生成するPWM回路、200はインバータ等の電力変換器、300は制御対象である永久磁石同期電動機、106は同期電動機300の回転子に取り付けられたパルスジェネレータ、107は速度検出回路、108は磁極位置検出回路、109は、U相電流検出値iu、W相電流検出値iw及び磁極位置検出値θから直軸電流検出値id及び横軸電流検出値iqを演算する座標変換器である。
上記電圧位相補正値φvphは、後述する如く制御切換信号が“0”の時には零(電圧位相調節器112が演算停止)となるので、その場合には、極座標変換器103からの電圧位相指令φ0がそのまま座標変換器104に入力されると考えることができる。
【0022】
次に、111は、第1のトルク制御手段の動作と第2のトルク制御手段の動作とを切り換えるための制御切換信号を、電圧振幅指令値V*の大きさに応じて出力する制御切換器である。
ここで、第1のトルク制御手段は、所望のトルクが得られる電流指令値に電流検出値が一致するように同期電動機300の端子電圧を制御する機能を持ち、第2のトルク制御手段は、同期電動機300のトルク演算値がトルク指令値に一致するように端子電圧の位相を制御する機能を持つ。
【0023】
上記制御切換信号は、論理が“0”の時に第1のトルク制御手段を動作させ、論理が“1”の時に第2のトルク制御手段を動作させるものとする。具体的には、制御切換器111は電圧振幅指令値V*が所定の大きさ以下である時に制御切換信号“0”を出力して第1のトルク制御手段を動作させ、電圧振幅指令値V*が所定の大きさを越えた時に制御切換信号“1”を出力して第2のトルク制御手段を動作させる。
【0024】
制御切換信号は、前記直軸電流調節器102d、横軸電流調節器102q及び電圧位相調節器112に加えられている。ここで、電圧位相調節器112は、トルク指令値τ*とトルク演算値τcalとの偏差を増幅して電圧位相補正値φv phを出力する。なお、制御切換信号が“0”の場合、電圧位相調節器112の出力は零となるように構成されている。
また、113は直軸電流検出値id、横軸電流検出値iq及び電動機定数から数式3によりトルク演算値τcalを求めるトルク演算器である。数式3において、PF:極対数である。
【0025】
[数3]
τcal=PF{Ψmid+(Ld−Lq)idiq}
【0026】
前述のように電圧振幅指令値V*の大きさに応じて第1,第2のトルク制御手段を切り換える結果、電動機端子電圧が低い低速運転時は、このときのトルク制御に適した第1のトルク制御手段によりトルク制御が実行され、電動機端子電圧が高い高速運転時や電動機端子電圧を電力変換器200の最大出力電圧に制御する場合は、第2のトルク制御制御手段によりトルク制御が実行される。これにより、広い速度範囲にわたって正確で安定したトルク制御を実現することができる。
【0027】
以下、第1,第2のトルク制御手段の動作を個別に説明する。
最初に、第1のトルク制御手段の動作を説明する。いま、同期電動機300が低速運転されており、極座標変換器103から出力される電圧振幅指令値V*が所定の大きさ以下であって、制御切換器111からは制御切換信号“0”が出力されている。
【0028】
直軸電流調節器102dは、直軸電流指令値id *と直軸電流検出値idとの偏差を増幅して直軸電圧補正値vdacrを演算し、横軸電流調節器102qは、横軸電流指令値iq *と横軸電流検出値iqとの偏差を増幅して横軸電圧補正値vqacrを演算する。その結果、第1の直軸電圧指令値vd1 *と直軸電圧補正値vdacrとの和が第2の直軸電圧指令値vd2 *として算出され、第1の横軸電圧指令値vq1 *と横軸電圧補正値vqacrとの和が第2の横軸電圧指令値vq2 *として算出される。
これらの第2の直軸電圧指令値vd2 *及び横軸電圧指令値vq2 *は極座標変換器103に入力され、電圧振幅指令値V*及び電圧位相指令φ0が演算される。
【0029】
いま、制御切換信号は“0”であるため、電圧位相調節器112の出力である電圧位相補正値φvphは零となっており、電圧位相調節器112の影響を受けることなく、電圧指令位相φとしては電圧位相指令φ0がそのまま座標変換器104に入力される。
座標変換器104は、電圧振幅指令値V*、電圧指令位相φ及び磁極位置検出値θから三相電圧指令値vu *,vv *,vw *を演算する。
【0030】
PWM回路105及び電力変換器200の動作は先に説明した図6の従来技術と同じであるため、説明を省略する。
上述した第1のトルク制御手段により、電流指令値に電流検出値が一致するように端子電圧を制御することで、低速運転時に同期電動機300のトルクを指令値に制御することができる。
【0031】
次に、第2のトルク制御手段の動作を説明する。この状態は電動機端子電圧が高い高速運転時や電動機端子電圧を電力変換器200の最大出力電圧に制御する場合であり、極座標変換器103から出力されている電圧振幅指令値V*が所定の大きさを越えているため、制御切換器111からは制御切換信号“1”が出力されている。
【0032】
このとき、直軸電流調節器102dの出力である直軸電圧補正値vdacrと横軸電流調節器102qの出力である横軸電圧補正値vqacrとは、何れも零となっている。この結果、vd2 *,vq2 *はそれぞれvd1 *,vq1 *に等しくなるので、vd2 *とvq2 *とから極座標変換器103により演算されるV*とφ0は、電流指令値id *,iq *、速度検出値ω及び電動機定数を使ってオープンループで演算した値となる。
【0033】
一方、トルク演算器113は、前述した数式3によりトルク演算値τcalを求める。また、電圧位相調節器112は、トルク指令値τ*とトルク演算値τcalとの偏差を増幅して電圧位相補正値φvphを演算する。
そして、電圧位相指令φ0と電圧位相補正値φvphとを加算して電圧指令位相φを演算し、座標変換器104では、V*,φ及び磁極位置検出値θから三相電圧指令値vu *,vv *,vw *を演算する。
ここで、上記V*及びφは、請求項1における第3の電圧指令値を構成するものである。
以上の制御を行うことにより、高速運転時等においては、電圧位相が適切な値に制御されてトルクを指令値に制御することができる。
【0034】
次に、図2は本発明の第2実施形態を示す制御ブロック図である。
この実施形態は、図1の機能に、第1のトルク制御手段と第2のトルク制御手段との間で制御を切り換えるときの電圧振幅指令値V*の変化をなくして切換ショックを低減する機能を加えたものである。
図1と同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略し、以下では図1と異なる部分を中心に説明する。
【0035】
すなわち、直軸電流調節器102dから出力される直軸電圧補正値vdacrは、スイッチSW2bdを介して、または、スイッチSW1d、第1のメモリ114d及びスイッチSW2adを介して、第1の直軸電圧指令値vd1 *に加算されるように構成されている。また、第1のメモリ114dの出力はスイッチSW3dを介して直軸電流調節器102dにプリセットされるようになっている。同様にして、横軸電流調節器102qから出力される横軸電圧補正値vqacrは、スイッチSW2bqを介して、または、スイッチSW1q、第2のメモリ114q及びスイッチSW2aqを介して、第1の横軸電圧指令値vq1 *に加算されるように構成されている。また、第2のメモリ114qの出力はスイッチSW3qを介して横軸電流調節器102qにプリセットされるようになっている。
【0036】
更に、制御切換器111から出力される制御切換信号は、互いに連動するスイッチSW2bd,SW2ad,SW2bq,SW2aqに加えられている。なお、スイッチSW2bd,SW2bqはいわゆるb接点動作し、スイッチSW2ad,SW2aqはいわゆるa接点動作する。
また、制御切換信号はその立上がりを検出する立上がり検出手段115、立下がりを検出する立下がり検出手段116及び電圧位相調節器112に入力されている。そして、立上がり検出手段115の出力信号は互いに連動するスイッチSW1d,SW1qに加えられ、立下がり検出手段116の出力信号は互いに連動するスイッチSW3d,SW3qに加えられている。
【0037】
この実施形態の動作を説明すると、まず、同期電動機300が低速運転され、前記同様に制御切換器111からは制御切換信号“0”が出力されているとする。また、本実施形態でも、制御切換信号が“0”で第1のトルク制御手段を動作させ、“1”で第2のトルク制御手段を動作させるものとする。
【0038】
制御切換信号“0”によってスイッチSW2bd,SW2bqを「閉」、スイッチSW2ad,SW2aqを「開」とすることにより、直軸電流調節器102dにより演算された電圧指令補正値vdacrと、横軸電流調節器102qにより演算された電圧指令補正値vqacrとが、第1の直軸電圧指令値vd1 *、第1の横軸電圧指令値vq1 *にそれぞれ加算される。
【0039】
電圧振幅指令値V*が所定の大きさを越えた場合、制御切換信号が“0”から“1”に変化して第1のトルク制御手段による動作から第2のトルク制御手段による動作に切り換わる。
すなわち、“0”から“1”に変化する制御切換信号の立上がりを立上がり検出手段115が検出し、その出力信号によってスイッチSW1d,SW1qを「閉」とし、第1のトルク制御手段が動作中の直軸電圧補正値vdacr及び横軸電圧補正値vqacrをそれぞれ第1のメモリ114dと第2のメモリ114qに記憶する。
【0040】
第2のトルク制御手段による制御時には、制御切換信号“1”によってスイッチSW2bd,SW2bqを「開」、スイッチSW2ad,SW2aqを「閉」とし、直軸電圧補正値vdacr及び横軸電圧補正値vqacrをメモリ114d,114qに記憶した値に制御する。
【0041】
また、電圧振幅指令値V*が所定の大きさ以下になって第2のトルク制御手段による動作から第1のトルク制御手段による動作に切り換わるときには、“1”から“0”に変化する制御切換信号の立下がりを立下がり検出手段116が検出し、その出力信号によりスイッチSW3d,SW3qを「閉」とする。
これにより、直軸電流調節器102dの出力と横軸電流調節器102qの出力とをそれぞれメモリ114d,114qに記憶した値にプリセットしてから、スイッチSW2bd,SW2bqを「閉」、スイッチSW2ad,SW2aqを「開」とし、直軸電流調節器102dと横軸電流調節器102qとを使って直軸電圧補正値vdacr及び横軸電圧補正値vqacrを演算する。
【0042】
以上のような切換時の演算処理を行うことにより、第1及び第2のトルク制御手段によるトルク制御の切換前後で電圧振幅指令値を同じ値にすることができるので、切換ショックが発生しなくなる。
【0043】
次いで、図3は本発明の第3実施形態を示す制御ブロック図である。
この実施形態は、図1の機能に、第1のトルク制御手段と第2のトルク制御手段との間で制御を切り換えるときの電圧位相指令φの変化を滑らかにして切換ショックを低減する機能を加えたものである。
【0044】
すなわち図3の実施形態では、電圧位相調節器112の出力側に電圧位相つなぎ制御器117を追加し、制御切換信号をこの電圧位相つなぎ制御器117にも入力している。その他の構成は図1と同様である。なお、電圧位相つなぎ制御器117の入力信号(電圧位相調節器112の出力である電圧位相補正値)をφvph0とする。
【0045】
図5は電圧位相つなぎ制御器117の入出力波形を示しており、これを使って動作を説明する。
図5に示すように、制御切換信号が時刻t1で“1”から“0”に切り換わって第1のトルク制御手段による制御が開始されると、電圧位相調節器112から出力される電圧位相補正値φvph0を零にするが、電圧位相つなぎ制御器117から出力される電圧位相補正値φvphは、第2のトルク制御手段による制御を実行中のφvph0の値から、時間経過と共に緩やかに減少させて最終的に零にする。
このように動作する電圧位相つなぎ制御器117を設けることにより、電圧位相の変化を緩やかにすることができ、トルク制御手段を切り換えるときのショックを低減することができる。
【0046】
図4は、本発明の第4実施形態を示す制御ブロック図である。
この実施形態は、第1実施形態に第2,第3実施形態におけるトルク制御手段切り換え時のショック低減機能を追加したもので、制御ブロックの構成上は図2の構成に図3の電圧位相つなぎ制御器117を付加したものに相当する。
動作としては第1〜第3実施形態により説明した動作と同じであるため、説明を省略する。
【0047】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、第1,第2のトルク制御手段を備え、同期電動機の運転状態に応じて所定のトルク制御手段を選択して動作させるようにしたため、同期電動機の広い速度範囲にわたって適切なトルク制御を実現し、これと同時に効率の向上や機器容量の低減を可能にするものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の制御ブロック図である。
【図2】本発明の第2実施形態の制御ブロック図である。
【図3】本発明の第3実施形態の制御ブロック図である。
【図4】本発明の第4実施形態の制御ブロック図である。
【図5】電圧位相つなぎ制御器の動作を示すタイミングチャートである。
【図6】従来技術の制御ブロック図である。
【符号の説明】
101 電流指令演算器
102d 直軸電流調節器
102q 横軸電流調節器
103 極座標変換器
104,109 座標変換器
105 PWM回路
106 パルスジェネレータ
107 速度検出回路
108 磁極位置検出回路
110 電圧指令演算器
111 切換制御器
112 電圧位相調節器
113 トルク演算器
114d,114q メモリ
115 立上がり検出手段
116 立下がり検出手段
117 電圧位相つなぎ制御器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for driving a synchronous motor such as a permanent magnet type synchronous motor with a power converter, and more particularly, to a control device characterized by a torque control unit.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 shows a control block diagram of a conventional permanent magnet synchronous motor.
In the figure,
The speed detection value ω is detected by the
[0003]
Direct
[0004]
The
This control method has a feature that accurate torque control is possible even at low speeds including zero speed of the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In order to operate the synchronous motor with high efficiency or to reduce the capacity of the device including the synchronous motor and the power converter, it is desirable that the terminal voltage of the motor can be controlled up to the maximum output voltage of the power converter.
However, in the conventional control method shown in FIG. 6, since the terminal voltage is controlled by feeding back the current detection value, if the motor terminal voltage is controlled to the maximum output voltage of the power converter, the voltage is set to the command value. Even if the
[0006]
The natural frequency corresponding to the speed of the synchronous motor is equal to the output frequency of the power converter, while the response of the current control system is proportional to the current sampling frequency.
When a digital controller is used, the ratio between the output frequency of the power converter and the sampling frequency decreases as the speed of the synchronous motor increases, so that the oscillation of the natural frequency component of the synchronous motor cannot be reduced by the operation of the current regulator, As a result, the stability of the current control system is reduced. Therefore, there is a problem that the maximum speed of the synchronous motor must be limited in order to maintain the stability.
[0007]
As means for solving the above-mentioned problems, there is known a control device for a permanent magnet synchronous motor for driving a vehicle described in JP-A-10-14273.
In this control device, as shown in FIG. 1, a voltage command value is calculated from a current command value, a speed detection value, and a motor constant, and a torque calculation value calculated from the voltage command value, the current detection value, and the motor constant is a torque. The torque control is realized by calculating a torque angle correction value so as to match the command value, and controlling the phase of the voltage command value by the correction value.
[0008]
According to this control device, torque control can be performed by controlling the phase of the voltage. Therefore, when the motor terminal voltage is controlled to the maximum output voltage of the power converter, torque control is easy, and the current control system There is no problem such as a decrease in the stability of the device or a limitation on the maximum speed.
However, torque control by controlling the voltage phase by the control device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-14273 is a method that can be realized when the voltage drop due to the armature resistance is sufficiently smaller than the motor terminal voltage. When the motor is operated at a low speed, the voltage drop due to the armature resistance cannot be ignored and there is another problem that torque control becomes difficult.
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to provide a control device for a synchronous motor capable of realizing torque control in a wide speed range from low speed operation to high speed operation.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, first torque control means for controlling a terminal voltage of a synchronous motor so that a current detection value matches a current command value for obtaining a desired torque; And a second torque control means for controlling the phase of the terminal voltage so that a torque calculation value calculated from the constant and the torque command value coincides with the torque command value, wherein the first torque control means and the second torque The control means is switched.
[0011]
As described above as the prior art, the torque control by the first torque control means can perform accurate torque control even at a low speed operation, but has a disadvantage that it is not good at a high speed operation. On the other hand, the torque control by the second torque control means is easy for torque control even when the motor terminal voltage is controlled to the maximum output voltage of the power converter. It is advantageous, but has the disadvantage that control is difficult during low speed operation with low motor terminal voltage.
Therefore, the present invention realizes torque control over a wide speed range by combining the two torque control methods, and at the same time, it is possible to improve efficiency and reduce equipment capacity.
[0012]
That is, according to the present invention, a synchronous motor controls a synchronous motor by generating a current command value from a torque command value for the synchronous motor and operating a power converter based on a voltage command value generated from the current command value. In the control device of
Current command calculating means for calculating the current command value,
Voltage command calculating means for calculating a first voltage command value from the current command value, the detected speed value of the synchronous motor and the motor constant;
First torque control means for controlling a terminal voltage of the synchronous motor based on a first voltage command value such that a current detection value matches the current command value;
Second torque control means for controlling the phase of the terminal voltage so that the torque calculation value of the synchronous motor matches the torque command value;
Control switching means for switching and operating the first or second torque control means according to the operation state of the synchronous motor;
With
The first torque control means includes:
Current adjusting means for amplifying a deviation between the current command value and the current detection value to calculate a voltage correction value, and calculating a second voltage command value by adding the voltage correction value to a first voltage command value Means to
Means for generating a drive signal for the power converter based on the second voltage command value,
The second torque control means includes:
Torque calculation means for calculating torque from the detected current value and the motor constant,
Voltage phase adjustment means for amplifying a deviation between the torque command value and the torque calculation value to calculate a voltage phase correction value,
Means for calculating the third voltage command value by adding the voltage phase correction value to the phase of the first voltage command value;
Means for generating a drive signal for the power converter based on the third voltage command value.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, the first torque control means includes:
Current adjusting means for amplifying a deviation between the current command value and the current detection value to calculate a voltage correction value, and calculating a second voltage command value by adding the voltage correction value to a first voltage command value Means to
Means for generating a drive signal for the power converter based on the second voltage command value,
The second torque control means is:
Torque calculation means for calculating torque from the detected current value and the motor constant,
Voltage phase adjustment means for amplifying a deviation between the torque command value and the torque calculation value to calculate a voltage phase correction value,
A second voltage command value is calculated by adding the voltage correction value (a voltage correction value during operation of the first torque control means and stored in a memory described later) to the first voltage command value. Means to
Means for calculating a third voltage command value by adding the voltage phase correction value to the phase of the second voltage command value;
Means for generating a drive signal for the power converter based on the third voltage command value,
The control switching means,
A function of storing the voltage correction value at the time of operation of the first torque control means in the memory at the start of operation of the second torque control means, and a function of storing the voltage correction value at the time of operation of the second torque control means in the memory. It has a function of controlling to a stored value and a function of presetting the output of the current adjusting means to a value stored in the memory before starting the operation of the first torque control means. is there.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, the first torque control means includes:
Current adjusting means for amplifying a deviation between the current command value and the current detection value to calculate a voltage correction value, and calculating a second voltage command value by adding the voltage correction value to a first voltage command value Means to
A voltage phase correction value (a voltage phase correction value such that the voltage phase correction value during the operation of the second torque control means is gradually reduced with time to finally become zero) is used as the phase of the second voltage command value. Means for adding and calculating a third voltage command value;
Means for generating a drive signal for the power converter based on the third voltage command value,
The second torque control means is:
Torque calculation means for calculating torque from the detected current value and the motor constant,
Voltage phase adjusting means for amplifying a deviation between the torque command value and the torque calculation value to calculate the voltage phase correction value,
Means for calculating a third voltage command value by adding the voltage phase correction value to the phase of the second voltage command value;
Means for generating a drive signal for the power converter based on the third voltage command value,
The control switching means,
After the operation of the first torque control means is started, the voltage phase correction value is gradually reduced from the value at the time of operation of the second torque control means with time to zero.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, the first torque control means includes:
Current adjusting means for amplifying a deviation between the current command value and the current detection value to calculate a voltage correction value, and calculating a second voltage command value by adding the voltage correction value to a first voltage command value Means to
A voltage phase correction value (a voltage phase correction value such that the voltage phase correction value during the operation of the second torque control means is gradually reduced with time to finally become zero) is used as the phase of the second voltage command value. Means for adding and calculating a third voltage command value;
Means for generating a drive signal for the power converter based on the third voltage command value,
The second torque control means is:
Torque calculation means for calculating torque from the detected current value and the motor constant,
Voltage phase adjusting means for amplifying a deviation between the torque command value and the torque calculation value to calculate the voltage phase correction value,
A second voltage command value is calculated by adding the voltage correction value (a voltage correction value during operation of the first torque control means and stored in a memory described later) to the first voltage command value. Means to
Means for calculating a third voltage command value by adding the voltage phase correction value to the phase of the second voltage command value;
Means for generating a drive signal for the power converter based on the third voltage command value,
The control switching means,
A function of storing the voltage correction value at the time of operation of the first torque control means in the memory at the start of operation of the second torque control means, and a function of storing the voltage correction value at the time of operation of the second torque control means in the memory. A function of controlling to a stored value, a function of presetting an output of the current adjusting means to a value stored in the memory before starting an operation of the first torque control means,
After the operation of the first torque control means is started, the voltage phase correction value is gradually reduced from the value at the time of operation of the second torque control means with time to zero.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a control block diagram showing a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1,
[0017]
[Equation 1]
v d1 * = R a i d * -ωL q i q *
[0018]
[Equation 2]
v q1 * = R a i q * + ωL d i d * + ωΨ m
[0019]
[0020]
Reference numeral 102d denotes a direct-axis current controller that calculates a direct-axis voltage correction value v dacr , 102q denotes a horizontal-axis current controller that calculates a horizontal-axis voltage correction value v qacr , and 103 denotes a first direct-axis voltage command value v d1 *. and said voltage correction value to the first transverse axis voltage command value v q1 * v DACR, v second direct axis voltage command value obtained by adding each qacr v d2 * and a second horizontal axis voltage command value v q2 * is input, a polar coordinate converter for outputting a voltage amplitude command value V * and the voltage phase command phi 0 through polar coordinate conversion.
Here, as described later, the voltage correction values v dacr and v qaccr are both zero when the control switching signal is “1” (the
[0021]
A three-phase
The voltage phase correction value φ vph becomes zero (the operation of the
[0022]
Next, a
Here, the first torque control means has a function of controlling the terminal voltage of the
[0023]
The control switching signal operates the first torque control means when the logic is "0", and operates the second torque control means when the logic is "1". Specifically, when the voltage amplitude command value V * is equal to or smaller than a predetermined value, the
[0024]
The control switching signal is applied to the direct axis
Also, 113 is a torque unit for obtaining a calculated torque tau cal by the direct-axis current detection value i d, the horizontal axis current detection value i q) and (3 from the motor constant. In Equation 3, P F is the number of pole pairs.
[0025]
[Equation 3]
τ cal = P F {Ψ m i d + (L d -L q) i d i q}
[0026]
As described above, as a result of switching between the first and second torque control means according to the magnitude of the voltage amplitude command value V * , during low-speed operation with a low motor terminal voltage, the first torque control suitable for torque control at this time is performed. The torque control is performed by the torque control means, and in the case of high-speed operation in which the motor terminal voltage is high or when the motor terminal voltage is controlled to the maximum output voltage of the
[0027]
Hereinafter, the operation of the first and second torque control means will be described individually.
First, the operation of the first torque control means will be described. Now, the
[0028]
Direct axis
The second straight axis voltage value of v d2 * and the horizontal-axis voltage command value v q2 * is input to
[0029]
Now, since the control switching signal is “0”, the voltage phase correction value φ vph output from the
The coordinate
[0030]
The operations of the
By controlling the terminal voltage so that the current detection value matches the current command value by the first torque control means described above, the torque of the
[0031]
Next, the operation of the second torque control means will be described. This state is at the time of high-speed operation in which the motor terminal voltage is high or when the motor terminal voltage is controlled to the maximum output voltage of the
[0032]
At this time, the straight-axis voltage correction value v dacr , which is the output of the straight-
[0033]
On the other hand, the
Then, the voltage command phase φ is calculated by adding the voltage phase command φ 0 and the voltage phase correction value φ vph, and the coordinate
Here, V * and φ constitute the third voltage command value in
By performing the above control, at the time of high-speed operation or the like, the voltage phase is controlled to an appropriate value, and the torque can be controlled to the command value.
[0034]
Next, FIG. 2 is a control block diagram showing a second embodiment of the present invention.
This embodiment has the function of reducing the switching shock by eliminating the change in the voltage amplitude command value V * when the control is switched between the first torque control means and the second torque control means, in addition to the function of FIG. Is added.
The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted, and the following description will focus on portions different from FIG.
[0035]
That is, the direct-axis voltage correction value v dacr output from the direct-axis
[0036]
Further, the control switching signal output from the
Further, the control switching signal is input to rising detecting
[0037]
The operation of this embodiment will be described. First, it is assumed that the
[0038]
By setting the switches SW 2bd and SW 2bq to “closed” and the switches SW 2ad and SW 2aq to “open” by the control switching signal “0”, the voltage command correction value v dacr calculated by the direct-axis
[0039]
When the voltage amplitude command value V * exceeds a predetermined value, the control switching signal changes from "0" to "1" and the operation is switched from the operation by the first torque control means to the operation by the second torque control means. Be replaced.
That is, the rise detection means 115 detects the rise of the control switching signal changing from “0” to “1”, and the switches SW 1d and SW 1q are closed by the output signal, and the first torque control means operates. The intermediate voltage correction value v dacr and the horizontal axis voltage correction value v qacr are stored in the
[0040]
At the time of control by the second torque control means, the switches SW 2bd and SW 2bq are “opened” and the switches SW 2ad and SW 2aq are “closed” by the control switching signal “1”, and the direct-axis voltage correction value v dacr and the horizontal axis are set. The voltage correction value v qacr is controlled to a value stored in the
[0041]
Further, when the voltage amplitude command value V * becomes equal to or smaller than a predetermined value and switches from the operation by the second torque control means to the operation by the first torque control means, the control to change from "1" to "0". The
Thus, after presetting the output of the direct-axis
[0042]
By performing the above-described arithmetic processing at the time of switching, the voltage amplitude command value can be set to the same value before and after the switching of the torque control by the first and second torque control means, so that switching shock does not occur. .
[0043]
Next, FIG. 3 is a control block diagram showing a third embodiment of the present invention.
This embodiment has a function of reducing the switching shock by smoothing the change of the voltage phase command φ when the control is switched between the first torque control means and the second torque control means, in addition to the function of FIG. In addition.
[0044]
That is, in the embodiment of FIG. 3, the voltage
[0045]
FIG. 5 shows input / output waveforms of the voltage /
As shown in FIG. 5, when the control switching signal is switched from “1” to “0” at time t1 and the control by the first torque control means is started, the voltage phase output from the
By providing the voltage
[0046]
FIG. 4 is a control block diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
In this embodiment, a shock reduction function at the time of switching the torque control means in the second and third embodiments is added to the first embodiment. In terms of the configuration of the control block, the voltage phase connection shown in FIG. This corresponds to the addition of the
The operation is the same as the operation described in the first to third embodiments, and the description is omitted.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the first and second torque control means are provided, and the predetermined torque control means is selected and operated according to the operation state of the synchronous motor. It realizes appropriate torque control over the range, and at the same time, enables improvement of efficiency and reduction of equipment capacity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a control block diagram according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a control block diagram according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a control block diagram according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a control block diagram according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the voltage phase connection controller.
FIG. 6 is a control block diagram of a conventional technique.
[Explanation of symbols]
101
Claims (4)
前記電流指令値を演算する電流指令演算手段と、
前記電流指令値、同期電動機の速度検出値及び電動機定数から第1の電圧指令値を演算する電圧指令演算手段と、
前記電流指令値に電流検出値が一致するように第1の電圧指令値に基づいて同期電動機の端子電圧を制御する第1のトルク制御手段と、
同期電動機のトルク演算値が前記トルク指令値に一致するように前記端子電圧の位相を制御する第2のトルク制御手段と、
同期電動機の運転状態に応じて第1または第2のトルク制御手段を切り換えて動作させる制御切換手段と、
を備え、
第1のトルク制御手段は、
前記電流指令値と前記電流検出値との偏差を増幅して電圧補正値を演算する電流調節手段と、第1の電圧指令値に前記電圧補正値を加算して第2の電圧指令値を演算する手段と、
第2の電圧指令値に基づいて電力変換器に対する駆動信号を生成する手段と、を有し、
第2のトルク制御手段は、
前記電流検出値及び電動機定数からトルクを演算するトルク演算手段と、
前記トルク指令値と前記トルク演算値との偏差を増幅して電圧位相補正値を演算する電圧位相調節手段と、
第1の電圧指令値の位相に前記電圧位相補正値を加算して第3の電圧指令値を演算する手段と、
第3の電圧指令値に基づいて電力変換器に対する駆動信号を生成する手段と、を有することを特徴とする同期電動機の制御装置。A synchronous motor control device that generates a current command value from a torque command value for the synchronous motor and controls a synchronous motor by operating a power converter based on a voltage command value generated from the current command value,
Current command calculating means for calculating the current command value,
Voltage command calculating means for calculating a first voltage command value from the current command value, the detected speed value of the synchronous motor and the motor constant;
First torque control means for controlling a terminal voltage of the synchronous motor based on a first voltage command value such that a current detection value matches the current command value;
Second torque control means for controlling the phase of the terminal voltage so that the torque calculation value of the synchronous motor matches the torque command value;
Control switching means for switching and operating the first or second torque control means according to the operation state of the synchronous motor;
With
The first torque control means includes:
Current adjusting means for amplifying a deviation between the current command value and the current detection value to calculate a voltage correction value, and calculating a second voltage command value by adding the voltage correction value to a first voltage command value Means to
Means for generating a drive signal for the power converter based on the second voltage command value,
The second torque control means includes:
Torque calculation means for calculating torque from the detected current value and the motor constant,
Voltage phase adjustment means for amplifying a deviation between the torque command value and the torque calculation value to calculate a voltage phase correction value,
Means for calculating the third voltage command value by adding the voltage phase correction value to the phase of the first voltage command value;
Means for generating a drive signal for the power converter based on the third voltage command value.
前記電流指令値を演算する電流指令演算手段と、
前記電流指令値、同期電動機の速度検出値及び電動機定数から第1の電圧指令値を演算する電圧指令演算手段と、
前記電流指令値に電流検出値が一致するように第1の電圧指令値に基づいて同期電動機の端子電圧を制御する第1のトルク制御手段と、
同期電動機のトルク演算値が前記トルク指令値に一致するように前記端子電圧の位相を制御する第2のトルク制御手段と、
同期電動機の運転状態に応じて第1または第2のトルク制御手段を切り換えて動作させる制御切換手段と、
を備え、
第1のトルク制御手段は、
前記電流指令値と前記電流検出値との偏差を増幅して電圧補正値を演算する電流調節手段と、第1の電圧指令値に前記電圧補正値を加算して第2の電圧指令値を演算する手段と、
第2の電圧指令値に基づいて電力変換器に対する駆動信号を生成する手段と、を有し、
第2のトルク制御手段は、
前記電流検出値及び電動機定数からトルクを演算するトルク演算手段と、
前記トルク指令値と前記トルク演算値との偏差を増幅して電圧位相補正値を演算する電圧位相調節手段と、
第1の電圧指令値に前記電圧補正値を加算して第2の電圧指令値を演算する手段と、
第2の電圧指令値の位相に前記電圧位相補正値を加算して第3の電圧指令値を演算する手段と、
第3の電圧指令値に基づいて電力変換器に対する駆動信号を生成する手段と、を有し、
前記制御切換手段は、
第2のトルク制御手段の動作開始時に第1のトルク制御手段の動作時における前記電圧補正値をメモリに記憶する機能と、第2のトルク制御手段の動作時における前記電圧補正値を前記メモリに記憶された値に制御する機能と、第1のトルク制御手段の動作を開始する前に、前記電流調節手段の出力を前記メモリに記憶された値にプリセットする機能と、
を有することを特徴とする同期電動機の制御装置。A synchronous motor control device that generates a current command value from a torque command value for the synchronous motor and controls a synchronous motor by operating a power converter based on a voltage command value generated from the current command value,
Current command calculating means for calculating the current command value,
Voltage command calculating means for calculating a first voltage command value from the current command value, the detected speed value of the synchronous motor and the motor constant;
First torque control means for controlling a terminal voltage of the synchronous motor based on a first voltage command value such that a current detection value matches the current command value;
Second torque control means for controlling the phase of the terminal voltage so that the torque calculation value of the synchronous motor matches the torque command value;
Control switching means for switching and operating the first or second torque control means according to the operation state of the synchronous motor;
With
The first torque control means includes:
Current adjusting means for amplifying a deviation between the current command value and the current detection value to calculate a voltage correction value, and calculating a second voltage command value by adding the voltage correction value to a first voltage command value Means to
Means for generating a drive signal for the power converter based on the second voltage command value,
The second torque control means includes:
Torque calculation means for calculating torque from the detected current value and the motor constant,
Voltage phase adjustment means for amplifying a deviation between the torque command value and the torque calculation value to calculate a voltage phase correction value,
Means for calculating the second voltage command value by adding the voltage correction value to the first voltage command value;
Means for calculating a third voltage command value by adding the voltage phase correction value to the phase of the second voltage command value;
Means for generating a drive signal for the power converter based on the third voltage command value,
The control switching means,
A function of storing the voltage correction value at the time of operation of the first torque control means in the memory at the start of operation of the second torque control means, and a function of storing the voltage correction value at the time of operation of the second torque control means in the memory. A function of controlling to a stored value, a function of presetting an output of the current adjusting means to a value stored in the memory before starting an operation of the first torque control means,
A control device for a synchronous motor, comprising:
前記電流指令値を演算する電流指令演算手段と、
前記電流指令値、同期電動機の速度検出値及び電動機定数から第1の電圧指令値を演算する電圧指令演算手段と、
前記電流指令値に電流検出値が一致するように第1の電圧指令値に基づいて同期電動機の端子電圧を制御する第1のトルク制御手段と、
同期電動機のトルク演算値が前記トルク指令値に一致するように前記端子電圧の位相を制御する第2のトルク制御手段と、
同期電動機の運転状態に応じて第1または第2のトルク制御手段を切り換えて動作させる制御切換手段と、
を備え、
第1のトルク制御手段は、
前記電流指令値と前記電流検出値との偏差を増幅して電圧補正値を演算する電流調節手段と、
第1の電圧指令値に前記電圧補正値を加算して第2の電圧指令値を演算する手段と、
第2の電圧指令値の位相に電圧位相補正値を加算して第3の電圧指令値を演算する手段と、
第3の電圧指令値に基づいて電力変換器に対する駆動信号を生成する手段と、を有し、
第2のトルク制御手段は、
前記電流検出値及び電動機定数からトルクを演算するトルク演算手段と、
前記トルク指令値と前記トルク演算値との偏差を増幅して前記電圧位相補正値を演算する電圧位相調節手段と、
第2の電圧指令値の位相に前記電圧位相補正値を加算して第3の電圧指令値を演算する手段と、
第3の電圧指令値に基づいて電力変換器に対する駆動信号を生成する手段と、を有し、
前記制御切換手段は、
第1のトルク制御手段の動作開始後に、前記電圧位相補正値を第2のトルク制御手段の動作時における値から時間と共に徐々に減少させて零にする機能と、
を有することを特徴とする同期電動機の制御装置。A synchronous motor control device that generates a current command value from a torque command value for the synchronous motor and controls a synchronous motor by operating a power converter based on a voltage command value generated from the current command value,
Current command calculating means for calculating the current command value,
Voltage command calculating means for calculating a first voltage command value from the current command value, the detected speed value of the synchronous motor and the motor constant;
First torque control means for controlling a terminal voltage of the synchronous motor based on a first voltage command value such that a current detection value matches the current command value;
Second torque control means for controlling the phase of the terminal voltage so that the torque calculation value of the synchronous motor matches the torque command value;
Control switching means for switching and operating the first or second torque control means according to the operation state of the synchronous motor;
With
The first torque control means includes:
Current adjusting means for calculating a voltage correction value by amplifying a deviation between the current command value and the current detection value,
Means for calculating the second voltage command value by adding the voltage correction value to the first voltage command value;
Means for calculating a third voltage command value by adding a voltage phase correction value to the phase of the second voltage command value;
Means for generating a drive signal for the power converter based on the third voltage command value,
The second torque control means includes:
Torque calculation means for calculating torque from the detected current value and the motor constant,
Voltage phase adjusting means for amplifying a deviation between the torque command value and the torque calculation value to calculate the voltage phase correction value,
Means for calculating a third voltage command value by adding the voltage phase correction value to the phase of the second voltage command value;
Means for generating a drive signal for the power converter based on the third voltage command value,
The control switching means,
After the operation of the first torque control means starts, a function of gradually decreasing the voltage phase correction value from the value at the time of operation of the second torque control means with time to zero.
A control device for a synchronous motor, comprising:
前記電流指令値を演算する電流指令演算手段と、
前記電流指令値、同期電動機の速度検出値及び電動機定数から第1の電圧指令値を演算する電圧指令演算手段と、
前記電流指令値に電流検出値が一致するように第1の電圧指令値に基づいて同期電動機の端子電圧を制御する第1のトルク制御手段と、
同期電動機のトルク演算値が前記トルク指令値に一致するように前記端子電圧の位相を制御する第2のトルク制御手段と、
同期電動機の運転状態に応じて第1または第2のトルク制御手段を切り換えて動作させる制御切換手段と、
を備え、
第1のトルク制御手段は、
前記電流指令値と前記電流検出値との偏差を増幅して電圧補正値を演算する電流調節手段と、
第1の電圧指令値に前記電圧補正値を加算して第2の電圧指令値を演算する手段と、
第2の電圧指令値の位相に電圧位相補正値を加算して第3の電圧指令値を演算する手段と、
第3の電圧指令値に基づいて電力変換器に対する駆動信号を生成する手段と、を有し、
第2のトルク制御手段は、
前記電流検出値及び電動機定数からトルクを演算するトルク演算手段と、
前記トルク指令値と前記トルク演算値との偏差を増幅して前記電圧位相補正値を演算する電圧位相調節手段と、
第1の電圧指令値に前記電圧補正値を加算して第2の電圧指令値を演算する手段と、
第2の電圧指令値の位相に前記電圧位相補正値を加算して第3の電圧指令値を演算する手段と、
第3の電圧指令値に基づいて電力変換器に対する駆動信号を生成する手段と、を有し、
前記制御切換手段は、
第2のトルク制御手段の動作開始時に第1のトルク制御手段の動作時における前記電圧補正値をメモリに記憶する機能と、第2のトルク制御手段の動作時における前記電圧補正値を前記メモリに記憶された値に制御する機能と、第1のトルク制御手段の動作を開始する前に、前記電流調節手段の出力を前記メモリに記憶された値にプリセットする機能と、
第1のトルク制御手段の動作開始後に、前記電圧位相補正値を第2のトルク制御手段の動作時における値から時間と共に徐々に減少させて零にする機能と、
を有することを特徴とする同期電動機の制御装置。A synchronous motor control device that generates a current command value from a torque command value for the synchronous motor and controls a synchronous motor by operating a power converter based on a voltage command value generated from the current command value,
Current command calculating means for calculating the current command value,
Voltage command calculating means for calculating a first voltage command value from the current command value, the detected speed value of the synchronous motor and the motor constant;
First torque control means for controlling a terminal voltage of the synchronous motor based on a first voltage command value such that a current detection value matches the current command value;
Second torque control means for controlling the phase of the terminal voltage so that the torque calculation value of the synchronous motor matches the torque command value;
Control switching means for switching and operating the first or second torque control means according to the operation state of the synchronous motor;
With
The first torque control means includes:
Current adjusting means for calculating a voltage correction value by amplifying a deviation between the current command value and the current detection value,
Means for calculating the second voltage command value by adding the voltage correction value to the first voltage command value;
Means for calculating a third voltage command value by adding a voltage phase correction value to the phase of the second voltage command value;
Means for generating a drive signal for the power converter based on the third voltage command value,
The second torque control means includes:
Torque calculation means for calculating torque from the detected current value and the motor constant,
Voltage phase adjusting means for amplifying a deviation between the torque command value and the torque calculation value to calculate the voltage phase correction value,
Means for calculating the second voltage command value by adding the voltage correction value to the first voltage command value;
Means for calculating a third voltage command value by adding the voltage phase correction value to the phase of the second voltage command value;
Means for generating a drive signal for the power converter based on the third voltage command value,
The control switching means,
A function of storing the voltage correction value at the time of operation of the first torque control means in the memory at the start of operation of the second torque control means, and a function of storing the voltage correction value at the time of operation of the second torque control means in the memory. A function of controlling to a stored value, a function of presetting an output of the current adjusting means to a value stored in the memory before starting an operation of the first torque control means,
After the operation of the first torque control means starts, a function of gradually decreasing the voltage phase correction value from the value at the time of operation of the second torque control means with time to zero.
A control device for a synchronous motor, comprising:
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