JP2005039912A - Control unit of ac motor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電動機の制御装置及びモジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
磁極位置検出器と電動機電流センサを備えた従来の技術として、特開2000−324881号公報記載の制御装置がある。この制御装置は、低速域と高速域で、電力変換器を制御する電圧指令値の演算手段を切換ており、低速域では、電動機電流を検出し、回転座標系において電流指令値と電流検出値が一致するように電圧指令値を演算し、高速域では、周波数指令値に略比例するように電圧指令値の演算を行っている。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−324881号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高精度なトルク制御を実現できる交流電動機の制御装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの特徴は、交流電動機を駆動する電力変換器の出力電圧を制御する交流電動機の制御装置において、回転座標系のq軸の電流検出値が、回転座標系のq軸の第1の電流指令値に近づくように、回転座標系のq軸の第2の電流指令値を作成し、前記回転座標系のq軸の第2の電流指令値から、前記電力変換器の出力電圧を作成することである。
【0006】
なお、本発明のその他の特徴は、本願特許請求の範囲に記載のとおりである。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0008】
<実施例1>
図1は、本発明の一実施例である交流電動機の一つである永久磁石同期電動機の制御装置の構成例を示す。
【0009】
1は永久磁石同期電動機、21は直流電源、2は3相交流の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に比例した出力電圧を出力する直流電源21を入力とした電力変換器、3は3相交流電流Iu,Iv,Iwを検出できる電流検出器、4は電動機の電気角60°毎の位置検出値θi を検出できる磁極位置検出器、5は位置検出値θi から周波数指令値ω1 *を演算する周波数演算部、6は位置検出値θi と周波数指令値ω1 *から電動機の回転位相指令θc* を演算する位相演算部、7は前記3相交流電流Iu,Iv,Iwの検出値Iuc,Ivc,Iwcと回転位相指令θc* から、d軸およびq軸の電流検出値Idc,Iqcを出力する座標変換部、8は第1のd軸電流指令値Id* とd軸電流検出値Idcの偏差に応じて、第2のd軸電流指令値Id**を出力するd軸電流指令演算部、9は第1のq軸電流指令値Iq* とq軸電流検出値Iqcの偏差に応じて、第2のq軸電流指令値Iq**を出力するq軸電流指令演算部、10は電動機定数と第2の電流指令値Id**,Iq**および周波数指令値ω1 *に基づいて電圧指令値Vd**,Vq**を演算する電圧ベクトル演算部、11は電圧指令値Vd**,Vq**と回転位相指令θc*から3相交流の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を出力する座標変換部である。
【0010】
最初に、本発明の一つの特徴であるd軸電流指令演算部8,q軸電流演指令算部9についての基本動作について説明する。
【0011】
座標変換部7において、電流検出器3で検出した3相交流の電流値Iuc,
Ivc,Iwcと回転位相指令θc*から、d軸およびq軸の電流検出値Idc,Iqcが演算され、d軸およびq軸の電流指令演算部8,9において、前記の電流検出値Idc,Iqcが、上位装置から与えられる第1のd軸およびq軸の電流指令値Id*,Iq*に各々一致するように、第2のd軸およびq軸の電流指令値Id**,Iq**を演算する。
【0012】
電圧ベクトル演算部10では、予め(数1)で示すように、演算された電流指令値Id**,Iq**とモータ定数を用いて、電圧指令値Vd**,Vq**を演算し、変換器出力電圧を制御する。
【0013】
【数1】
【0014】
数1において、R1 *は電動機の抵抗の設定値であり、Ld* はd軸インダクタンスの設定値であり、Lq*はq軸インダクタンスの設定値であり、Ke*は誘起電圧定数の設定値であり、ω1 *:周波数指令値である。また、磁極位置検出器4では、電気角60度毎の磁極位置を把握することができる。この時の位置検出値θiを本実施例では、(数2)のように示す。
【0015】
【数2】
【0016】
(数2)において、i=0,1,2,3,4,5である。周波数演算部5においては、この位置検出値θi から、最短で60度区間における平均の回転速度である周波数指令値ω1 *を(数3)に従い算出する。
【0017】
【数3】
【0018】
(数3)において、Δθはθi−θ(i−1)であり、Δtは60度区間の位置検出信号を検出するまでの時間である。位相演算部6では、位置検出値θi と周波数指令値ω1 *を用いて、回転位相指令θc*を(数4)のように演算して、電動機1の基準位相を制御する。
【0019】
【数4】
【0020】
以上が、本発明の永久磁石同期電動機のベクトル制御装置での電圧制御と位相制御の基本動作である。
【0021】
次に、本発明の一つ特徴であるd軸電流指令演算部8およびq軸電流指令演算部9の構成について説明する。最初に、d軸電流指令演算部8の構成を図2に示す。構成は、上位装置から与えられる第1のd軸電流指令値Id* と電流検出値Idcの偏差に比例ゲインKpdを乗じる比例演算部8Aの出力信号と、積分ゲインKidを乗じて積分処理を行う積分演算部8Bの出力信号を加算して、(数5)に従い、第2のd軸電流指令値Id**を出力する。
【0022】
【数5】
【0023】
次に、q軸電流指令演算部9の構成を図3に示す。構成は、上位装置から与えられる第1のq軸電流指令値Iq* と電流検出値Iqcの偏差に比例ゲインKpqを乗じる比例演算部9Aの出力信号と、積分ゲインKiqを乗じて積分処理を行う積分演算部9Bの出力信号を加算して、(数6)に従い、第2のq軸電流指令Iq**を出力する。
【0024】
【数6】
【0025】
ここでは、d軸電流指令演算部8およびq軸電流指令演算部9において、比例+積分演算の処理を行っているが、比例あるいは積分演算のみでも同様の効果を得ることはできる。
【0026】
次に、本発明のもたらす一つの作用効果について、本実施例により説明する。
【0027】
図1の制御装置において、第1のd軸およびq軸の電流指令値Id*,Iq*を電圧ベクトル演算部10に入力した場合について考える(第2の電流指令値Id**,Iq**は演算に使用しない)。電圧ベクトル演算部10においては、(数7)に従い電圧指令値Vd*,Vq*を演算した場合である。
【0028】
【数7】
【0029】
(数7)に示すベクトル演算で、トルク制御運転を行った場合、高トルクが要求されると、トルクに見合った大きな電流を流す必要がある。連続した時間で高トルクが要求される場合には、電動機電流による発熱により、時間と共に電動機内部の巻線抵抗値Rが増加する。すると、電圧ベクトル演算部10で演算する抵抗設定値R* と実抵抗値Rが一致しなくなるため、永久磁石同期電動機1に必要な電圧を供給することができなくなり、その結果、特に低速域では、トルク発生に必要な電流が流れず、トルク不足が発生する。
【0030】
図9は、(数7)でベクトル演算を行った場合のモータトルクと回転数の実測結果を示す。破線がトルク指令値、実線が測定したモータトルク値である。丸の破線で囲んでいる低速の高トルク側(Aの領域)では、指令値通りのトルクが発生していないことがわかる。
【0031】
そこで、本実施例では、d軸およびq軸の電流検出値Idc,Iqcが、上位装置から与えられる各々の指令値に一致するように、電流指令演算部8,9において第2の電流指令値Id**,Iq**を演算し、(数1)により、変換器の出力電圧を演算するようにしている。
【0032】
この結果、電圧ベクトル演算部10で設定するR* と実抵抗値Rが一致していなくとも、電動機電流を電流指令値に一致させるように出力電圧が制御され、全速度域において「高精度なトルク制御」を実現することができる。
【0033】
図10には、本実施例を用いた場合の一つの実測結果を示す。図9と図10の破線は、トルク指令値を示しており、又、実線はそれぞれのトルク指令値で実験した実際のトルク値を示している。図9と図10を比較すると、全体的に本実施例を用いた図10の方が精度良く追従していることがわかる。特に、トルク指令値が約25[Nm]の低速領域において、図10の方が最大で8[Nm]ほど精度よく追従していることがわかるように、本実施例を用いた実験結果である図10では、低速の高トルク側において、指令値通りのトルクが発生していることがわかる。
【0034】
これより、本実施例を用いると全領域において高精度に追従することが可能であり、そして、特に低速領域において、高トルクの出力を実現することが可能であることがわかる。
【0035】
<実施例2>
図4は、本発明の実施例2を示す。実施例2は、第1のd軸およびq軸の電流指令値Id*,Iq*と、電流指令演算部8,9の出力値Id**,Iq**との加算値により、第2の電流指令値Id***,Iq***を得る方式の永久磁石同機電動機の制御装置である。
【0036】
図4において、1〜11,21は図1のものと同一物である。12は第1のd軸電流指令値Id*とd軸の電流指令演算部8の出力値Id**とを加算する加算部、13は第1のq軸電流指令値Iq*とq軸の電流指令演算部9の出力値Iq**とを加算する加算部である。この方法で演算される電流指令値Id***,Iq***を用いて、(数8)に示す電圧指令値Vd***,Vq***を演算し、変換器出力電圧を制御する。
【0037】
【数8】
【0038】
この方式では、トルク発生に比例する電流指令値は、基本的にId* およびIq*により供給される。
【0039】
また、電圧ベクトル演算部10で設定するモータ定数とモータの実際値が一致していなくとも、電流指令演算部8,9により電動機電流を電流指令値に一致させるように(過不足電流分を補うように)電流指令値が演算されるため、全速度域において高精度なトルク制御を実現することができる。Id*とIdc,Iq*とIqcが各々一致することを考慮すれば、前記実施例と同様に動作し、同様の効果が得られることは明らかである。
【0040】
また、サンプリング演算周期が長い場合は、制御ゲインを上げることができず高応答を実現することができないが、本実施例のようなフィードフォワード制御をすることにより、即応性を高めることが可能となる。
【0041】
<実施例3>
図5は、実施例3を示す。本実施例は、第1のd軸およびq軸電流指令値Id*,Iq* の一次進み遅れ信号と、前記電流指令値Id*,Iq*の一次遅れ信号と電流検出値Idc,Iqcから演算される電流指令値Id**′,Iq**′との加算値より、第2の電流指令値Id***′,Iq***′を得る方式の永久磁石同機電動機の制御装置である。
【0042】
図5において、1〜11,21は図1のものと同一物である。12はd軸の電流指令演算部8の出力値Id**とd軸の第1の電流指令値Id* とを加算する加算部、13はq軸の電流指令演算部9の出力値Iq**とq軸の第1の電流指令値Iq* とを加算する加算部、14は遅れ時定数T1dのゲインを持つ一次遅れフィルタ15は遅れ時定数T1d,進み時定数T2dのゲインを持つ一次進み遅れフィルタ16は遅れ時定数T1qのゲインを持つ一次遅れフィルタは遅れ時定数T1q,進み時定数T2qのゲインを持つ一次進み遅れフィルタである。この方法で演算される電流指令値Id***′,Iq***′を用いて、(数9)に示す電圧指令値Vd***′,Vq***′を演算し、変換器出力電圧を制御する。
【0043】
【数9】
【0044】
ここで、d軸およびq軸電流指令演算部8,9の比例ゲイン(Kpd,Kpq),積分ゲイン(Kid,Kiq)を、(数10)のように設定し、
【0045】
【数10】
【0046】
ここに、ωcd,ωcqはd軸およびq軸の制御応答角周波数[rad/s] である。また、Ld,Lqは電動機のインダクタンス分、Rは電動機の抵抗分である。14〜17の演算部において、T1d,T2d,T1q,T2qを、(数11)のように設定すると、
【0047】
【数11】
【0048】
電流指令値Id*,Iq*から、電流検出値Idc,Iqcまでの電流制御応答を(数12)のように、一次遅れで定義することができるので、オーバーシュート・レスなトルク制御系を構成することが可能である。
【0049】
【数12】
【0050】
このような方式でも、Id*とIdc,Iq*とIqcが各々一致することを考慮すれば、前記実施例と同様に動作し、同様の効果が得られることは明らかであり、さらにオーバーシュート・レスなトルク制御系を構築することができる。
【0051】
<実施例4>
上記の実施例1〜3までは、高価な電流検出器3で3相の交流電流Iu〜Iwを検出する方式であったが、電流検出器を用いずに電流検出を行うことができる。図6に、この実施例4を示す。図6において、1,2,4〜11,21は、図1のものと同一物である。17は電力変換器の入力母線(直流シャント抵抗)に流れる直流電流IDCから、同期電動機に流れる3相の交流電流Iu,Iv,Iwを推定する電流推定部である。
【0052】
この推定電流値Iu^,Iv^,Iw^を用いて、座標変換部7において、d軸及びq軸の電流検出値Idc,Iqcを演算する。このような方式でも、Id*とIdc,Iq*とIqcが各々一致することから、前記実施例と同様に動作し、同様の効果が得られることは明らかである。
【0053】
また、これにより、電流検出器の代わりにあらかじめ過電流防止のために組み込まれている直流シャント抵抗からIdc,Iqcを求めるため電流検出器を少なく制御することが可能である。
【0054】
<実施例5>
実施例5は、安価な電流検出を行う制御装置に、図4の制御装置を適用したものである。図7に、実施例5の構成を示す。図7において、1,2,4〜13,21は、図4のものと同一物である。17は電力変換器の入力母線に流れる直流電流IDCから、同期電動機に流れる3相の交流電流Iu,Iv,Iwを推定する電流推定部である。この推定電流値Iu^,Iv^,Iw^を用いて、座標変換部7において、d軸及びq軸の電流検出値Idc,Iqcを演算する。このような方式でも、Id*とIdc,Iq*とIqcが各々一致することから、前記実施例と同様に動作し、同様の効果が得られることは明らかである。また、これにより、電流検出器の代わりにあらかじめ過電流防止のために組み込まれている直流シャント抵抗からIdc,Iqcを求めるため電流検出器を少なく制御することが可能である。
【0055】
<実施例6>
実施例6は、安価な電流検出を行う制御装置に、図5の制御装置を適用したものである。図8に、実施例6の構成を示す。図8において、1,2,4〜17,21は、図5のものと同一物である。17は電力変換器の入力母線に流れる直流電流IDCから、同期電動機に流れる3相の交流電流Iu,Iv,Iwを推定する電流推定部である。この推定電流値Iu^,Iv^,Iw^を用いて、座標変換部7において、d軸及びq軸の電流検出値Idc,Iqcを演算する。このような方式でも、Id*とIdc,Iq*とIqcが各々一致することから、前記実施例と同様に動作し、同様の効果が得られることは明らかである。
【0056】
また、これにより、電流検出器の代わりにあらかじめ過電流防止のために組み込まれている直流シャント抵抗からIdc,Iqcを求めるため電流検出器を少なく制御することが可能である。
【0057】
<実施例7>
図11は、本発明の実施例7を示す。実施例7は、d軸側では第1の電流指令値を、q軸側では第2の電流指令値Iq**を使って電圧ベクトル演算を行う方式の永久磁石同機電動機の制御装置である。図において、1〜7,8〜11,21は図1のものと同一物である。
【0058】
この方法でも、d軸電流指令値が零(Id*=0)であれば、Iq*とIqcが一致することから、前記実施例と同様に動作し、同様の効果が得られることは明らかである。
【0059】
<実施例8>
図12を用いて本発明をモジュールに適用した例について説明する。本実施例は、第1実施例の実施形態を示すものである。ここで、周波数演算部5,位相演算部6,電圧ベクトル演算部10,d軸電流指令演算部8,q軸電流指令演算部9,座標変換部11は1チップマイコンを用いて構成している。また、1チップマイコンと電力変換器2は、同一基板上で構成される1モジュール内に納められている形態となっている。ここでいうモジュールとは「規格化された構成単位」という意味であり、分離可能なハードウェア/ソフトウェアの部品から構成されているものである。尚、製造上、同一基板上で構成されていることが好ましいが、同一基板に限定はされない。これより、同一筐体に内蔵された複数の回路基板上に構成されても良い。なお、他の実施例においても同様の形態構成をとることができる。
【0060】
【発明の効果】
本発明は、高精度なトルク制御を実現できる交流電動機の制御装置を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す永久磁石同期電動機の制御装置の構成図。
【図2】図1の制御装置におけるd軸電流指令演算部8の説明図。
【図3】図1の制御装置におけるq軸電流指令演算部9の説明図。
【図4】本発明の他の実施例を示す永久磁石同期電動機の制御装置の構成図。
【図5】本発明の他の実施例を示す永久磁石同期電動機の制御装置の構成図。
【図6】本発明の他の実施例を示す永久磁石同期電動機の制御装置の構成図。
【図7】本発明の他の実施例を示す永久磁石同期電動機の制御装置の構成図。
【図8】本発明の他の実施例を示す永久磁石同期電動機の制御装置の構成図。
【図9】本発明を用いない場合のモータの回転数−トルク実測特性。
【図10】本発明を用いた場合のモータの回転数−トルク実測特性。
【図11】本発明の他の実施例を示す永久磁石同期電動機の制御装置の構成図。
【図12】本発明の制御装置を適用したモジュールの実施例の説明図。
【符号の説明】
1…永久磁石同期電動機、2…電力変換器、3…電流検出器、4…磁極位置検出器、5…周波数演算部、6…位相演算部、7…座標変換部、8…d軸電流指令演算部、9…q軸電流指令演算部、10…電圧ベクトル演算部、17…電流推定部、21…直流電源、Id* …第1のd軸電流指令値、Iq* …第1のq軸電流指令値、Id**,Id***,Id***′…第2のd軸電流指令値、Iq**,Iq***,Iq***′…第2のq軸電流指令値。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an AC motor control device and a module.
[0002]
[Prior art]
As a conventional technique provided with a magnetic pole position detector and an electric motor current sensor, there is a control device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-324881. This control device switches the calculation means of the voltage command value for controlling the power converter in the low speed range and the high speed range, detects the motor current in the low speed range, and detects the current command value and the current detection value in the rotating coordinate system. The voltage command value is calculated so as to match, and in the high speed range, the voltage command value is calculated so as to be approximately proportional to the frequency command value.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-324881
[Problems to be solved by the invention]
The objective of this invention is providing the control apparatus of the alternating current motor which can implement | achieve highly accurate torque control.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
One feature of the present invention is that in the control apparatus for an AC motor that controls the output voltage of the power converter that drives the AC motor, the q axis current detection value of the rotating coordinate system is the first of the q axis of the rotating coordinate system. The second current command value of the q-axis of the rotating coordinate system is created so as to approach the current command value of the rotating coordinate system, and the output voltage of the power converter is calculated from the second current command value of the q-axis of the rotating coordinate system. Is to create.
[0006]
The other features of the present invention are as described in the claims.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0008]
<Example 1>
FIG. 1 shows a configuration example of a control device for a permanent magnet synchronous motor which is one of AC motors according to an embodiment of the present invention.
[0009]
1 is a permanent magnet synchronous motor, 21 is a DC power supply, 2 is a power converter having an input of a
[0010]
First, the basic operation of the d-axis current
[0011]
In the
Current detection values Idc and Iqc for the d-axis and q-axis are calculated from Ivc and Iwc and the rotational phase command θc * , and the current detection values Idc and Iqc for the d-axis and q-axis current
[0012]
The voltage
[0013]
[Expression 1]
[0014]
In
[0015]
[Expression 2]
[0016]
In (Expression 2), i = 0, 1, 2, 3, 4, and 5. The
[0017]
[Equation 3]
[0018]
In (Equation 3), Δθ is θ i −θ (i−1), and Δt is the time until the position detection signal in the 60-degree section is detected. The
[0019]
[Expression 4]
[0020]
The above is the basic operation of the voltage control and phase control in the vector control device of the permanent magnet synchronous motor of the present invention.
[0021]
Next, the configurations of the d-axis current
[0022]
[Equation 5]
[0023]
Next, the configuration of the q-axis current
[0024]
[Formula 6]
[0025]
Here, the d-axis current
[0026]
Next, one working effect brought about by the present invention will be described with reference to this embodiment.
[0027]
Consider the case where the first d-axis and q-axis current command values Id * and Iq * are input to the voltage
[0028]
[Expression 7]
[0029]
When a torque control operation is performed by the vector calculation shown in (Expression 7), when a high torque is required, it is necessary to flow a large current commensurate with the torque. When high torque is required for a continuous time, the winding resistance value R inside the motor increases with time due to heat generated by the motor current. Then, since the resistance set value R * calculated by the voltage
[0030]
FIG. 9 shows the actual measurement results of the motor torque and the number of rotations when the vector calculation is performed in (Expression 7). The broken line is the torque command value, and the solid line is the measured motor torque value. It can be seen that on the low-speed, high-torque side (A region) surrounded by a circular broken line, torque according to the command value is not generated.
[0031]
Therefore, in the present embodiment, the second current command value is set in the current
[0032]
As a result, even if R * set by the voltage
[0033]
FIG. 10 shows one actual measurement result when this embodiment is used. The broken lines in FIG. 9 and FIG. 10 indicate the torque command values, and the solid lines indicate the actual torque values obtained by experimenting with the respective torque command values. When FIG. 9 and FIG. 10 are compared, it can be seen that FIG. 10 using the present embodiment generally follows with higher accuracy. In particular, in the low speed region where the torque command value is about 25 [Nm], it is an experimental result using this embodiment so that FIG. 10 can follow the maximum accurately by 8 [Nm]. In FIG. 10, it can be seen that the torque according to the command value is generated on the low-speed, high-torque side.
[0034]
From this, it can be seen that when this embodiment is used, it is possible to follow the entire region with high accuracy, and it is possible to realize a high torque output particularly in the low speed region.
[0035]
<Example 2>
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the first d-axis and q-axis current command values Id * and Iq * and the output values Id ** and Iq ** of the current
[0036]
In FIG. 4, reference numerals 1-11, 21 are the same as those in FIG. 12 is an adder that adds the first d-axis current command value Id * and the output value Id ** of the d-axis current
[0037]
[Equation 8]
[0038]
In this system, a current command value proportional to torque generation is basically supplied by Id * and Iq * .
[0039]
Further, even if the motor constant set by the voltage
[0040]
In addition, when the sampling calculation cycle is long, the control gain cannot be increased and a high response cannot be realized. However, it is possible to improve the responsiveness by performing the feedforward control as in this embodiment. Become.
[0041]
<Example 3>
FIG. 5 shows a third embodiment. In this embodiment, the first d-axis and q-axis current command values Id * and Iq * are calculated from the primary advance / delay signals, the current command values Id * and Iq * and the current detection values Idc and Iqc. is the current command value Id ** ', Iq **' than the sum of the second current command value Id *** ', Iq ***' is the control apparatus for a permanent magnet synchronous motor of the type to obtain .
[0042]
In FIG. 5, reference numerals 1-11, 21 are the same as those in FIG. 12 adder for adding the first current command value Id * output value Id ** and the d-axis current
[0043]
[Equation 9]
[0044]
Here, the proportional gain (Kpd, Kpq) and integral gain (Kid, Kiq) of the d-axis and q-axis current
[0045]
[Expression 10]
[0046]
Here, ωcd and ωcq are control response angular frequencies [rad / s] of the d-axis and the q-axis. Ld and Lq are the inductance of the motor, and R is the resistance of the motor. In the
[0047]
[Expression 11]
[0048]
Since the current control response from the current command values Id * and Iq * to the current detection values Idc and Iqc can be defined with a first-order lag as shown in (Equation 12), an overshoot-less torque control system is configured. Is possible.
[0049]
[Expression 12]
[0050]
Even in such a system, considering that Id * and Idc, and Iq * and Iqc match each other, it is clear that the operation is the same as in the above-described embodiment, and the same effect can be obtained. A less torque control system can be constructed.
[0051]
<Example 4>
In the first to third embodiments, the expensive
[0052]
Using the estimated current values Iu ^, Iv ^, Iw ^, the coordinate
[0053]
In addition, this makes it possible to control the current detector with a small amount in order to obtain Idc and Iqc from a DC shunt resistor incorporated in advance to prevent overcurrent instead of the current detector.
[0054]
<Example 5>
In the fifth embodiment, the control device of FIG. 4 is applied to a control device that performs inexpensive current detection. FIG. 7 shows the configuration of the fifth embodiment. In FIG. 7, 1, 2, 4 to 13, 21 are the same as those in FIG.
[0055]
<Example 6>
In the sixth embodiment, the control device of FIG. 5 is applied to a control device that performs inexpensive current detection. FIG. 8 shows the configuration of the sixth embodiment. In FIG. 8, 1, 2, 4 to 17, 21 are the same as those in FIG.
[0056]
In addition, this makes it possible to control the current detector with a small amount in order to obtain Idc and Iqc from a DC shunt resistor incorporated in advance to prevent overcurrent instead of the current detector.
[0057]
<Example 7>
FIG. 11 shows a seventh embodiment of the present invention. The seventh embodiment is a control device for a permanent-magnet electric motor of a type in which a voltage vector calculation is performed using a first current command value on the d-axis side and a second current command value Iq ** on the q-axis side. In the figure, 1 to 7, 8 to 11 and 21 are the same as those in FIG.
[0058]
Even in this method, if the d-axis current command value is zero (Id * = 0), Iq * and Iqc coincide with each other. Therefore, it is clear that the operation is the same as in the above embodiment and the same effect can be obtained. is there.
[0059]
<Example 8>
An example in which the present invention is applied to a module will be described with reference to FIG. This example shows an embodiment of the first example. Here, the
[0060]
【The invention's effect】
An object of the present invention is to provide a control device for an AC motor that can realize highly accurate torque control.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a control device for a permanent magnet synchronous motor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a d-axis current
3 is an explanatory diagram of a q-axis current
FIG. 4 is a configuration diagram of a permanent magnet synchronous motor control apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a controller for a permanent magnet synchronous motor showing another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a control device for a permanent magnet synchronous motor according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram of a permanent magnet synchronous motor control apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram of a permanent magnet synchronous motor control apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows motor rotation speed-torque actual measurement characteristics when the present invention is not used.
FIG. 10 shows the actual rotational speed-torque characteristics of a motor when the present invention is used.
FIG. 11 is a block diagram of a permanent magnet synchronous motor control apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an explanatory diagram of an embodiment of a module to which the control device of the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (17)
回転座標系のq軸の電流検出値が、回転座標系のq軸の第1の電流指令値に近づくように、回転座標系のq軸の第2の電流指令値を作成し、
前記回転座標系のq軸の第2の電流指令値に基づいて、前記電力変換器の指令電圧を作成することを特徴とする交流電動機の制御装置。In the control device for the AC motor that controls the output voltage of the power converter that drives the AC motor,
Creating a q-axis second current command value of the rotating coordinate system so that the q-axis current detection value of the rotating coordinate system approaches the first current command value of the q-axis of the rotating coordinate system;
A control device for an AC motor, wherein a command voltage for the power converter is created based on a second current command value for the q-axis of the rotating coordinate system.
前記電力変換器の指令電圧は、
前記第2の電流指令値と、電動機定数と、電力変換器の周波数指令値に基づいて作成することを特徴とする交流電動機の制御装置。In claim 1,
The command voltage of the power converter is
A control apparatus for an AC motor, which is created based on the second current command value, a motor constant, and a frequency command value of a power converter.
前記電流検出値は、前記電力変換器の直流電流検出値に基づいて作成されることを特徴とする交流電動機の制御装置。In claim 1,
The control apparatus for an AC motor, wherein the current detection value is created based on a DC current detection value of the power converter.
電流検出値が、第1の電流指令値に近づくように、第2の電流指令値を作成し、前記第1の電流指令値と前記第2の電流指令値との加算値に基づいて、前記電力変換器の指令電圧を作成することを特徴とする交流電動機の制御装置。In the control device for the AC motor that controls the output voltage of the power converter that drives the AC motor,
A second current command value is created so that the current detection value approaches the first current command value, and based on an addition value of the first current command value and the second current command value, A control device for an AC motor, characterized by creating a command voltage for a power converter.
前記電力変換器の指令電圧は、
前記第1の電流指令値と前記第2の電流指令値との加算値と、電動機定数と、電力変換器の周波数指令値に基づいて作成することを特徴とする交流電動機の制御装置。In claim 4,
The command voltage of the power converter is
A control apparatus for an AC motor, which is created based on an addition value of the first current command value and the second current command value, a motor constant, and a frequency command value of a power converter.
前記電流検出値は、前記電力変換器の直流電流検出値に基づいて作成されることを特徴とする交流電動機の制御装置。In claim 5,
The control apparatus for an AC motor, wherein the current detection value is created based on a DC current detection value of the power converter.
回転座標系のd軸の電流検出値が前記回転座標系のd軸の第1の電流指令値に近づくように、前記回転座標系のd軸の第2の電流指令値を作成し、
回転座標系のq軸の電流検出値が前記回転座標系のq軸の第1の電流指令値に近づくように、前記回転座標系のq軸の第2の電流指令値を作成し、
前記d軸の第1の電流指令値と前記d軸の第2の電流指令値との第1の加算値と、前記q軸の第1の電流指令値と前記q軸の第2の電流指令値との第2の加算値に基づいて、前記電力変換器の指令電圧を作成することを特徴とする交流電動機の制御装置。In the control device for the AC motor that controls the output voltage of the power converter that drives the AC motor,
Creating a second current command value for the d-axis of the rotating coordinate system such that the detected current value for the d-axis of the rotating coordinate system approaches the first current command value for the d-axis of the rotating coordinate system;
Creating a second current command value for the q-axis of the rotating coordinate system such that the detected current value for the q-axis of the rotating coordinate system approaches the first current command value for the q-axis of the rotating coordinate system;
A first addition value of the d-axis first current command value and the d-axis second current command value; the q-axis first current command value; and the q-axis second current command. A control device for an AC motor, wherein a command voltage for the power converter is created based on a second addition value to the value.
前記回転座標系のd軸の電流検出値が前記回転座標系のd軸の第1の電流指令値に近づくようには、
前記回転座標系のd軸の電流検出値が前記回転座標系のd軸の第1の電流指令値の一次遅れ信号に近づくようにへ、
前記回転座標系のq軸の電流検出値が前記回転座標系のq軸の第1の電流指令値に近づくようには、
前記回転座標系のq軸の電流検出値が前記回転座標系のq軸の第1の電流指令値の一次遅れ信号に近づくようにへすることを特徴とする交流電動機の制御装置。In claim 7,
In order for the current detection value of the d-axis of the rotating coordinate system to approach the first current command value of the d-axis of the rotating coordinate system,
The d-axis current detection value of the rotating coordinate system approaches the first-order lag signal of the first current command value of the d-axis of the rotating coordinate system.
In order for the detected current value of the q-axis of the rotating coordinate system to approach the first current command value of the q-axis of the rotating coordinate system,
A control apparatus for an AC motor, wherein the detected current value of the q-axis of the rotating coordinate system approaches a first-order lag signal of the first current command value of the q-axis of the rotating coordinate system.
前記一次遅れ信号を作成するのに必要な一次遅れ時定数は、
制御応答角周波数又は制御ゲインに基づいて決定することを特徴とする交流電動機の制御装置。In claim 8,
The first order lag time constant required to create the first order lag signal is:
A control device for an AC motor, wherein the control device is determined based on a control response angular frequency or a control gain.
前記第1の加算値は、前記d軸の第1の電流指令値の一次進み遅れ信号と前記d軸の第2の電流指令値との加算値に、
前記第2の加算値は、前記q軸の第1の電流指令値の一次進み遅れ信号と前記q軸の第2の電流指令値との加算値にすることを特徴とする交流電動機の制御装置。In claim 7,
The first addition value is an addition value of a primary advance / delay signal of the first current command value of the d-axis and a second current command value of the d-axis,
The control apparatus for an AC motor, wherein the second addition value is an addition value of a primary advance / delay signal of the q-axis first current command value and the second current command value of the q-axis. .
前記一次進み遅れ信号を作成するに必要な一次進み遅れ時定数は、
一次進み時定数を、d軸およびq軸のインダクタンス値とモータ抵抗値の比に基づいて決定し、
一次遅れ時定数は、制御応答角周波数又は制御ゲインに基づいて決定することを特徴とする交流電動機の制御装置。In claim 10,
The primary advance / delay time constant required to create the primary advance / delay signal is:
The primary time constant is determined based on the ratio between the d-axis and q-axis inductance values and the motor resistance value,
The control apparatus for an AC motor, wherein the first-order lag time constant is determined based on a control response angular frequency or a control gain.
前記回転座標系のd軸の電流検出値が前記回転座標系のd軸の第1の電流指令値に近づくようには、
前記回転座標系のd軸の電流検出値が前記回転座標系のd軸の第1の電流指令値の一次遅れ信号に近づくようにへ、
前記回転座標系のq軸の電流検出値が前記回転座標系のq軸の第1の電流指令値に近づくようには、
前記回転座標系のq軸の電流検出値が前記回転座標系のq軸の第1の電流指令値の一次遅れ信号に近づくようにへ、
前記第1の加算値は、前記d軸の第1の電流指令値の一次進み遅れ信号と前記d軸の第2の電流指令値との加算値に、
前記第2の加算値は、前記q軸の第1の電流指令値の一次進み遅れ信号と前記q軸の第2の電流指令値との加算値にすることを特徴とする交流電動機の制御装置。In claim 7,
In order for the current detection value of the d-axis of the rotating coordinate system to approach the first current command value of the d-axis of the rotating coordinate system,
The d-axis current detection value of the rotating coordinate system approaches the first-order lag signal of the first current command value of the d-axis of the rotating coordinate system.
In order for the detected current value of the q-axis of the rotating coordinate system to approach the first current command value of the q-axis of the rotating coordinate system,
The q axis current detection value of the rotating coordinate system approaches the first order lag signal of the first current command value of the q axis of the rotating coordinate system,
The first addition value is an addition value of a primary advance / delay signal of the first current command value of the d-axis and a second current command value of the d-axis,
The control apparatus for an AC motor, wherein the second addition value is an addition value of a primary advance / delay signal of the q-axis first current command value and the second current command value of the q-axis. .
前記電力変換器の指令電圧は、
前記第1の加算値と、前記第2の加算値と、電動機定数と、電力変換器の周波数指令値に基づいて作成することを特徴とする交流電動機の制御装置。In claim 7,
The command voltage of the power converter is
A control apparatus for an AC motor, which is created based on the first addition value, the second addition value, a motor constant, and a frequency command value of a power converter.
前記電流検出値は、前記電力変換器の直流電流検出値に基づいて作成することを特徴とする交流電動機の制御装置。In claim 13,
The current detection value is created based on a DC current detection value of the power converter.
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