JP2005218273A - Control device of permanent magnet synchronous motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、同期電動機(単に電動機ともいう)、特に永久磁石形同期電動機の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a synchronous motor (also simply referred to as an electric motor), particularly a permanent magnet type synchronous motor.
この種の制御方式として、電動機の回転軸に取付けた位置検出器から得られる位置情報に基づき同期電動機の電圧や電流を制御するものや、電動機の電圧や電流から回転子の位置を推定して位置検出器を不要とするもの(センサレスベクトル制御)、さらには、電動機に印加する電圧と周波数とをほぼ比例させて制御(V/f一定制御)するもの等がある。このようなV/f制御は、例えば特許文献1に開示されており、位置検出器が不要で制御が簡単であるという特徴がある。 This type of control method includes controlling the voltage and current of the synchronous motor based on position information obtained from a position detector attached to the rotating shaft of the motor, and estimating the rotor position from the voltage and current of the motor. There are those that do not require a position detector (sensorless vector control), and those that control the voltage and frequency applied to the motor approximately in proportion (constant V / f control). Such V / f control is disclosed in, for example, Patent Document 1, and has a feature that a position detector is unnecessary and control is simple.
図2は特許文献1に記載のV/f一定制御例を示すブロック図である。
同図において、11は3相インバータ、12は永久磁石形同期電動機、13は周波数指令器、14は周波数/電圧(f/v)変換器、15はパルス幅変調器、16,17は交流電流検出器、18はベクトル演算器、19は高域周波数成分を通過させるハイパスフィルタ、20は比例演算器、21は加減算器、22は積分器を示す。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of V / f constant control described in Patent Document 1. In FIG.
In the figure, 11 is a three-phase inverter, 12 is a permanent magnet synchronous motor, 13 is a frequency commander, 14 is a frequency / voltage (f / v) converter, 15 is a pulse width modulator, and 16 and 17 are alternating currents. Detector, 18 is a vector calculator, 19 is a high-pass filter that passes high-frequency components, 20 is a proportional calculator, 21 is an adder / subtractor, and 22 is an integrator.
周波数指令器13には同期電動機12の同期速度(周波数指令f*)が設定され、f/v変換器14は周波数指令f*に応じた電圧指令v*を出力する。積分器22は周波数指令f*を積分し、同期電動機12の固定子巻線に印加する電圧の位相θを演算する。パルス幅変調器15は電圧指令v*および位相θに基づきパルス幅変調(PWM)をして駆動パルスを生成し、3相インバータ11のスイッチング素子をオン,オフ制御する。
3相インバータ11からはパルス幅制御された3相の交流電圧が出力され、この電圧は同期電動機12の巻線に印加されて回転磁界を発生させる。
The
The three-phase inverter 11 outputs a three-phase AC voltage whose pulse width is controlled, and this voltage is applied to the windings of the
同期電動機12に供給される3相電流のうちの2相分、例えばiu,iwを交流電流検出器16,17で検出し、これをベクトル演算器18で直交座標系に変換することにより、有効電流iδを次の(1)式の関係から求める。
iδ=[(−1/√3)sinθ+cosθ]iu+[(−2/√3)sinθ]iw
…(1)
Two phases out of the three-phase current supplied to the
iδ = [(− 1 / √3) sin θ + cos θ] iu + [(− 2 / √3) sin θ] iw
... (1)
ところで、上記有効電流iδは定常状態では直流量となるが、定常状態からの同期速度のずれが生じるとiδに過渡的な変動が生じ、系が不安定になる。このことは、例えば非特許文献1のように解析,実験され確認されている。
そこで、iδの変動分Δiδを、ハイパスフィルタ19によりiδから直流分を除去して求め、比例演算器20でΔiδに所定のゲインを乗じることで周波数補正量Δf*として求め、先の周波数指令f*に負帰還するようにしている。これによって、iδの変動を減少させ系の状態を定常状態に近づけ、制御系を安定させることができる。
By the way, the effective current iδ becomes a direct current amount in the steady state, but if the synchronization speed deviates from the steady state, a transient change occurs in iδ and the system becomes unstable. This has been confirmed by analysis and experiment as in Non-Patent Document 1, for example.
Therefore, the variation Δiδ of iδ is obtained by removing the direct current component from iδ by the high-
以上のように、回転子位置検出器を用いるものは機器の小型化を妨げ、検出器の信号を伝達する複数本の配線や受信回路が必要なため信頼性,作業性,価格等に問題があり、また、位置検出器を用いずに電動機の電圧や電流の情報から回転子の位置を検出するものは、複雑かつ高速な演算処理を必要とするという問題がある。
一方、図2で説明した従来のV/f一定制御でも、電動機の相電流検出のための交流電流検出器が少なくとも2つ必要であり、コスト高となる。
したがって、この発明の課題は、位置検出器や交流電流検出器を用いずに、簡単な構成で安定した制御を可能にすることにある。
As described above, those using a rotor position detector hinder downsizing of the equipment, and there are problems in reliability, workability, price, etc. because multiple wiring and receiving circuits for transmitting detector signals are required. Moreover, there is a problem that what detects the position of the rotor from the information on the voltage and current of the motor without using the position detector requires complicated and high-speed arithmetic processing.
On the other hand, even in the conventional V / f constant control described with reference to FIG. 2, at least two AC current detectors for detecting the phase current of the electric motor are required, resulting in high cost.
Therefore, an object of the present invention is to enable stable control with a simple configuration without using a position detector or an alternating current detector.
このような課題を解決するため、請求項1の発明では、直流を交流に変換する電力変換器により永久磁石形同期電動機の巻線に印加する電圧とその周波数とをほぼ比例させて制御する永久磁石形同期電動機の制御装置において、
前記電力変換器を流れる直流電流を検出する電流検出手段と、検出した直流電流にフィルタ処理を行なうフィルタ手段と、このフィルタ手段からの出力信号に基づき生成した周波数補正量を、前記電力変換器に与える電動機印加電圧の周波数指令に負帰還させるフィードバック手段とを設けたことを特徴とする。
In order to solve such a problem, in the first aspect of the invention, the power applied to the permanent magnet type synchronous motor winding is controlled by the power converter that converts direct current to alternating current in a substantially proportional manner. In the control device for the magnet synchronous motor,
Current detecting means for detecting a direct current flowing through the power converter, filter means for performing a filtering process on the detected direct current, and a frequency correction amount generated based on an output signal from the filter means, to the power converter Feedback means for negative feedback to the frequency command of the applied motor applied voltage is provided.
請求項1の発明においては、前記フィルタ手段は、前記検出電流から高周波帯域分を除き、検出電流の平均値を求める手段を有することができ(請求項2の発明)、請求項1または2の発明においては、前記周波数補正量を、前記検出電流またはその平均値と、前記電動機印加電圧の指令値または検出値と、前記電力変換器に与えられる直流電圧の指令値または検出値とから求めることができる(請求項3の発明)。 In the invention of claim 1, the filter means can have means for obtaining an average value of the detection current by excluding a high frequency band from the detection current (invention of claim 2). In the invention, the frequency correction amount is obtained from the detected current or an average value thereof, a command value or detected value of the electric motor applied voltage, and a command value or detected value of a DC voltage applied to the power converter. (Invention of claim 3).
この発明によれば、位置検出器や交流電流検出器、または複雑かつ高速な演算処理装置を必要とすることなく、永久磁石形同期電動機を安定に制御することが可能となる利点がもたらされる。 According to the present invention, there is an advantage that the permanent magnet type synchronous motor can be stably controlled without requiring a position detector, an alternating current detector, or a complicated and high-speed arithmetic processing device.
図1はこの発明の第1の実施の形態を示す構成図である。
図1からも明らかなように、この例は図2の従来例に対し交流電流検出器16,17およびベクトル演算器18を省略し、代わりに電流検出器24,ローパスフィルタ25および有効電流演算器26を付加したものである。以下、その相違点を主に説明する。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
As is apparent from FIG. 1, this example omits the AC
電流検出器24は、インバータ直流電流を検出する。電流検出器24としては、ホール素子,磁気抵抗素子または磁気インピーダンス素子、もしくはシャント抵抗と電圧検出器を用いることができる。インバータ直流電流はパルス幅変調器15のスイッチングによりパルス状の電流となるため、電流検出器24から得られるインバータ直流電流の検出信号Idc0から、ローパスフィルタ25によって高周波帯域成分を除去し、インバータ直流電流平均値Idcを求める。
The
次に、有効電流演算器26は、インバータ直流電流平均値Idcから有効電流iδを求める。その求め方は、以下のとおりである。
インバータ出力電力Winvは、インバータ直流電圧をEdcとすると、次の(2)式のように示される。
Winv=Edc・Idc …(2)
Next, the effective
The inverter output power Winv is represented by the following equation (2), where Edc is the inverter DC voltage.
Winv = Edc · Idc (2)
また、同期電動機に入力される電力Wmotは、次の(3)式で表わされる。
Wmot=3・Irms・(v*/√2)・cosφ …(3)
Irms:1相当りの電動機相電流の実効値
v* :インバータに与える電圧振幅の指令値
また、φは力率角で、次の(4)式で与えられる。
cosφ=iδ/Irms …(4)
The electric power Wmot input to the synchronous motor is represented by the following equation (3).
Wmot = 3 · Irms · (v * / √2) · cosφ (3)
Irms: Effective value of motor phase current equivalent to 1 v *: Command value of voltage amplitude given to inverter In addition, φ is a power factor angle and is given by the following equation (4).
cosφ = iδ / Irms (4)
インバータ出力電力Winvと、同期電動機に入力される電力Wmotとは等しいから、
上記(2),(3)式より、
iδ=√2・Idc・Edc/(3・v*) …(5)
となり、インバータ直流電流平均値Idcから有効電流iδが求められる。なお、(6)式で示されるインバータ変調率λを用いることもでき、計算を簡略化することができる。
λ=2・v*/Edc …(6)
以下は、従来と同様にハイパスフィルタ19によりiδから直流分を除去してその変動分を求め、比例演算器20でΔiδに所定のゲインを乗じることで周波数補正量Δf*を求め、先の周波数指令f*に負帰還することにより、制御系を安定させることができる。
Since the inverter output power Winv and the power Wmot input to the synchronous motor are equal,
From the above equations (2) and (3),
iδ = √2 · Idc · Edc / (3 · v *) (5)
Thus, the effective current iδ is obtained from the inverter DC current average value Idc. Note that the inverter modulation factor λ represented by the equation (6) can also be used, and the calculation can be simplified.
λ = 2 · v * / Edc (6)
In the following, the DC component is removed from i δ by the high-
以上のように、インバータ直流電流を利用することで、相電流検出器なしで安定な制御を行なうことができる。また、インバータ直流電流をフィルタリングすることにより、同期電動機の有効電流の平均値が、上述のように計算可能となる。なお、その計算で用いるインバータ直流電圧は、検出値Edcでもその指令値でもよい。同様に、インバータ印加電圧も指令値v*の代わりに検出値vでも良く、変調率λを用いても良い。 As described above, by using the inverter DC current, stable control can be performed without a phase current detector. Further, by filtering the inverter DC current, the average value of the effective current of the synchronous motor can be calculated as described above. Note that the inverter DC voltage used in the calculation may be the detection value Edc or its command value. Similarly, the inverter applied voltage may be the detected value v instead of the command value v *, and the modulation factor λ may be used.
10…直流母線、11…インバータ、12…永久磁石形同期電動機、13…周波数指令器、14…f/v変換器、15…パルス幅変調器、16,17…交流電流検出器、18…ベクトル演算器、19…ハイパスフィルタ、20…比例演算器、21…加減算器、22…積分器、24…電流検出器、25…ローパスフィルタ、26…有効電流演算器。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記電力変換器を流れる直流電流を検出する電流検出手段と、検出した直流電流にフィルタ処理を行なうフィルタ手段と、このフィルタ手段からの出力信号に基づき生成した周波数補正量を、前記電力変換器に与える電動機印加電圧の周波数指令に負帰還させるフィードバック手段とを設けたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 In the control device for a permanent magnet type synchronous motor that controls the voltage applied to the winding of the permanent magnet type synchronous motor by a power converter that converts direct current to alternating current and the frequency thereof in substantially proportion,
Current detecting means for detecting a direct current flowing through the power converter, filter means for performing a filtering process on the detected direct current, and a frequency correction amount generated based on an output signal from the filter means, to the power converter A control device for a permanent magnet type synchronous motor, comprising feedback means for negatively feeding back to a frequency command of an applied motor applied voltage.
The frequency correction amount is obtained from the detected current or an average value thereof, a command value or detected value of the motor applied voltage, and a command value or detected value of a DC voltage applied to the power converter. The control device for a permanent magnet type synchronous motor according to claim 1 or 2.
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007151359A (en) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | Electric power conversion system |
JP2007312457A (en) * | 2006-05-16 | 2007-11-29 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | Motor drive system |
JP2009027871A (en) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Panasonic Corp | Motor drive device |
JP2009124872A (en) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Meidensha Corp | V/f control system for synchronous electric motor |
JP2009124869A (en) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Meidensha Corp | V/f control system for synchronous electric motor |
JP2009124871A (en) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Meidensha Corp | V/f control system of synchronous electric motor |
JP2011234528A (en) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Mitsubishi Electric Corp | Synchronous-motor control device |
-
2004
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007151359A (en) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | Electric power conversion system |
JP2007312457A (en) * | 2006-05-16 | 2007-11-29 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | Motor drive system |
JP2009027871A (en) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Panasonic Corp | Motor drive device |
JP2009124872A (en) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Meidensha Corp | V/f control system for synchronous electric motor |
JP2009124869A (en) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Meidensha Corp | V/f control system for synchronous electric motor |
JP2009124871A (en) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Meidensha Corp | V/f control system of synchronous electric motor |
JP2011234528A (en) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Mitsubishi Electric Corp | Synchronous-motor control device |
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