JP2005151640A - 高周波電圧重畳電動機制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電圧波形のパターンを複数用意しておき、時間の経過とともに前記パターンをランダムに選択したものを高周波電圧としたり、電動機の固定子巻き線に鎖交する磁束ベクトルと平行した方向に前記高周波電圧を重畳したり、トルク指令の時間微分の絶対値に応じて高周波電圧の振幅を調整する。
【選択図】図1
Description
それは例えば図5に示されるような構成で実現されている。以下図5に基づいて説明する。電力変換器1は入力した電圧指令vα、vβに対応した電圧を電動機4に印加する。電流検出器2と電圧検出器3は、それぞれ電動機の入力電流と電圧を検出する。電流回転座標変換器5と電圧回転座標変換器6は、それぞれ電動機の入力電流と電圧を推定磁極位置θに基づいて回転座標変換し推定磁極位置に平行なγ成分であるiγやvγと直交するδ成分であるiδやvδに分けて出力する。
T=Ψd・iδ+Ψq・iγ・・・・・・・・・・・(2)
と表されるので、高周波電圧重畳によりiγに高周波成分が含まれることになり、その結果式(2)からも明らかなように電動機出力トルクTにもリップルが発生することになる。ここでΨdとΨqは、それぞれ電動機4の一次鎖交磁束ベクトルの磁極位置に平行な成分と直交する成分である。
上記問題点を解決するために、高調波電圧の振幅を小さくすることが考えられるが、そうすると式(1)での位置誤差演算の誤差が大きくなり、電動機の急加減速時や負荷急変時のような過渡状態で位置推定が追いつかなくなり、最悪の場合脱調してしまう危険性がある。
また、電動機の固定子巻き線に鎖交する磁束ベクトルつまり一次鎖交磁束ベクトルと平行方向に高周波電圧を重畳することで、電流にも一次鎖交磁束ベクトルと平行方向にリップルが発生することになり、電動機出力トルクに高周波電圧重畳に起因するリップルが存在しなくなる。一般に電動機のトルクTは
T=Ψ・I・sinξ・・・・・・・・・・・・・・・・(3)
で表される。ここで、ΨとIは、それぞれ一次鎖交磁束ベクトルと電流ベクトルの大きさであり、ξは一次鎖交磁束ベクトルと電流ベクトルとの位相差である。一次鎖交磁束ベクトルと平行方向に高周波電圧を重畳することで、電流のリップル成分は一次鎖交磁束ベクトルと同じ方向に存在するので、リップル成分の位相差ξは0となり、トルクリップル成分は0となる。
トルク指令の時間微分の絶対値を求めるトルク指令微分演算器と、該トルク指令微分演算器の出力に応じて高周波電圧の振幅を調整する高周波電圧振幅調整器とを具備することで、トルク指令が大きく変化したときである過渡状態時のみ高周波電圧の振幅を大きくすることができ、定常状態では高周波電圧の振幅を小さくできる。従って、定常状態では電流の高周波成分も小さくなり、騒音やトルクリップルが低減される。過渡状態では、高周波電圧の振幅が大きくなって、式(1)の演算がより正確にできるようになり、電動機の急加減速時や負荷急変時に位置推定を誤る可能性を低くできる。
Ψγ=Ld・iγ+φ
Ψδ=Lq・iδ
の演算で一次鎖交磁束ベクトルのγ−δの各成分を求め、
θp=atan(Ψγ/Ψδ)
で一次鎖交磁束ベクトルのγ軸からの位相差θpを求めて出力する。分配器14は、高周波電圧生成器30の出力である高周波電圧値vhから各軸に重畳される高周波電圧を
vγh=vh・cos(θp)
vδh=vh・sin(θp)
により求めて出力する。vγhとvδhは、それぞれ加算器11と12によって電圧指令v’γcとv’δcに加算されて、新たな電圧指令vγcとvδcが得られる。この構成によって、高周波電圧が一次鎖交磁束ベクトルと平行な方向に重畳されることになる。
2 電流検出器
3 電圧検出器
4 電動機
5 電流回転座標変換器
6 電圧回転座標変換器
7 磁極位置推定器
8 電圧逆回転座標変換器
9 電流制御器
10 電流指令生成器
11 加算器
12 加算器
13 一次鎖交磁束位相演算器
14 分配器
15 ランダム選択信号発生器
17 トルク指令微分演算器
18 高周波電圧振幅調整器
19 選択器
21 パターン記憶器
211〜21N パターン1〜パターンN
30 高周波電圧生成器
Claims (3)
- 回転子に電気的突極性を有する電動機に高周波電圧を重畳した電圧を印加することで該電動機の磁極位置を推定する磁極位置推定手段を具備する高周波電圧重畳電動機制御装置において、電圧波形のパターンを複数用意しておき、時間の経過とともに前記パターンをランダムに選択したものを前記高周波電圧とすることを特徴とする高周波電圧重畳電動機制御装置。
- 回転子に電気的突極性を有する電動機に高周波電圧を重畳した電圧を印加することで該電動機の磁極位置を推定する磁極位置推定手段を具備する高周波電圧重畳電動機制御装置において、前記電動機の固定子巻き線に鎖交する磁束ベクトルと平行した方向に前記高周波電圧を重畳することを特徴とする高周波電圧重畳電動機制御装置。
- 回転子に電気的突極性を有する電動機に高周波電圧を重畳した電圧を印加することで該電動機の磁極位置を推定する磁極位置推定手段を具備し、該電動機の出力トルクをトルク指令に追従させるようにした高周波電圧重畳電動機制御装置において、前記トルク指令の時間微分の絶対値を求めるトルク指令微分演算器と、該トルク指令微分演算器の出力に応じて前記高周波電圧の振幅を調整する高周波電圧振幅調整器とを具備することを特徴とする高周波電圧重畳電動機制御装置。
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