JP2005522171A - 永久磁石式電気モーターを制御するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
発明の目的
発明の概要
電流ia、ib及びicを決定し;
電流ia、ib及びicを角度−θnで回転することにより電流Id及びIqを発生し;
永久磁石式電気モーターの現在トルクを計算し;
現在回転角θn+1を計算し;
電圧出力Vqを計算し;
電圧出力Vdを計算し;
電圧Vq及びVdを回転角θn+1で回転することによって3つの電圧制御シグナルVa、Vb及びVcを発生させ;そして
電圧制御シグナルVa、Vb及びVcを永久磁石式電気モーターに適用する。
発明の詳細な説明
θn+1=θn+k1×ω+k2×T (1)
(式中、k1及びk2は定数である)
Id=2/3×[ia×cos(θn)+ib×cos(θn+120°)+ic×cos(θn−120°)] (2)
Iq=2/3×[ia×sin(θn)+ib×sin(θn+120°)+ic×sin(θn−120°)] (3)
Vq=PI(I★−Id)+k3×Iq (5)
(式中、k3は定数であり、PIは下記式(6)で定義される比例/積分演算子である)
PI(x)=ax+b∫xdt (6)
(式中a及びbは定数であり、積分は時間に関する。)
Vd=k5×Id+k4×Iq×ω (7)
(式中k4及びk5は定数である。)
T=(Vd×Id+Vq×Iq)/ω (8)
Va=Vd×cos(θn+1)+Vq×sin(θn+1) (9)
Vb=Vd×cos(θn+1+120°)+Vq×sin(θn+1+120°) (10)
Vc=Vd×cos(θn+1−120°)+Vq×sin(θn+1−120°) (11)
Claims (16)
- 永久磁石式電気モーターを制御するためのシステムであって、モーターコントローラーとパワーステージを含み、該モーターコントローラーが、永久磁石式電気モーターの相電流を用いて永久磁石式電気モーターの速度変化とトルク変化の両方に関連する電圧制御シグナルを得て、該電圧制御シグナルを、パワーステージを介して永久磁石式電気モーターに帰還させることを特徴とする制御システム。
- 該永久磁石式電気モーターが、回転子及び固定子を有する永久磁石式三相電気モーターであって、三相の電流がそれぞれia、ib及びicであることを特徴とする請求項1に記載の制御システム。
- 該モーターコントローラーが連続的回転角を発生するパークベクトル回転ユニットであることを特徴とする請求項1又は2に記載の制御システム。
- 該システムが、永久磁石式電気モーターの速度変化とトルク変化に連続的に応答し、且つ、周囲条件にも連続的に応答することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の制御システム。
- 以下の工程を含むことを特徴とする永久磁石式電気モーターの制御方法。
永久磁石式電気モーターの各相の電流を決定し、
永久磁石式電気モーターの速度変化とトルク変化の両方に関連する電圧制御シグナルを得て、そして
電圧制御シグナルを永久磁石式電気モーターに帰還させる。 - 更に永久磁石式電気モーターの現在トルクTを計算することを含むことを特徴とする請求項5又は6に記載の制御方法。
- 現在トルクTの計算が、永久磁石式電気モーターの回転軸に固定されたd−q軸に関する下記式(2)及び(3)の関係に従って、永久磁石式電気モーターの各相の電流を角度−θnで回転することによって、電流Id及び電流Iqを出力することを含むことを特徴とする請求項7に記載の制御方法。
Id=2/3×[ia×cos(θn)+ib×cos(θn+120°)+ic×cos(θn−120°)] (2)
Iq=2/3×[ia×sin(θn)+ib×sin(θn+120°)+ic×sin(θn−120°)] (3) - 電圧制御シグナルを得る工程が以下の操作を含むことを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の制御方法。
現在回転角θn+1を計算し、
2つの電圧出力Vq及びVdを計算し、そして
電圧出力Vq及びVdを角度θn+1で回転する。 - 現在回転角θn+1の計算を、永久磁石式電気モーターの現在トルクT及び速度ωを用いて下記式(1)により行なうことを特徴とする請求項9に記載の制御方法。
θn+1=θn+k1×ω+k2×T (1)
(式中、k1及びk2は定数である) - 2つの電圧出力Vq及びVdを計算する工程が以下の操作を含むことを特徴とする請求項9又は10に記載の制御方法。
下記式(5)を用いて、回転軸に固定されたd−q軸上の電圧出力Vqを計算する:
Vq=PI(I★−Id)+k3×Iq (5)
(式中、k3は定数であり、PIは下記式(6)で定義される比例/積分演算子である)
PI(x)=ax+b∫xdt (6)
(式中a及びbは定数であり、積分は時間に関する。)、そして
下記式(7)を用いて、回転軸に固定されたd−q軸上の電圧出力Vdを計算する:
Vd=k5×Id+k4×Iq×ω (7)
(式中k4及びk5は定数である。) - 電圧制御シグナルを得る工程が、下記式(9)、(10)及び(11)でそれぞれ表される3つの電圧制御シグナルVa、Vb及びVcを得ることを含むことを特徴とする請求項10又は11に記載の制御方法。
Va=Vd×cos(θn+1)+Vq×sin(θn+1) (9)
Vb=Vd×cos(θn+1+120°)+Vq×sin(θn+1+120°) (10)
Vc=Vd×cos(θn+1−120°)+Vq×sin(θn+1−120°) (11) - 使用するコンピューターのサンプリング速度、パワードライブの条件、電流測定に用いるセンサーの感度及び永久磁石式電気モーターの特性からなる群より選ばれるパラメータを基準に定数が決定されることを特徴とする請求項5〜12のいずれかに記載の制御方法。
- 回転子及び固定子を有する永久磁石式三相電気モーターを制御するための回路であって、永久磁石式電気モーターの各相の電流シグナルを、固定フレームから回転子同期フレームの直軸(Id)上及び直交軸(Iq)上のデカップリングされた2つの電流成分へと回転する回転器;電圧(Vq)を直交軸上に、電圧(Vd)を直軸上にそれぞれ誘導するための比例/積分演算子;及び回転子同期フレームからの電圧(Vq)及び電圧(Vd)を固定フレームへ回転することにより永久磁石式三相電気モーターの端子電圧Va、Vb及びVcを発生する回転器を含むことを特徴とする回路。
- 回転子及び固定子を有する永久磁石式三相電気モーターの制御方法であって、永久磁石式電気モーターの各相の電流シグナルを固定フレームから回転子同期フレームの直軸(Id)上及び直交軸(Iq)上のデカップリングされた2つの電流成分へと回転し;電圧(Vq)を直交軸上に誘導し;電圧(Vd)を直軸上に誘導し;そして回転子同期フレームからの電圧(Vq)及び電圧(Vd)を固定フレームへ回転することにより永久磁石式電気モーターの端子電圧Va、Vb及びVcを発生することを特徴とする制御方法。
- 以下の工程を含むことを特徴とする、電流ia、ib及びicをそれぞれ支持する三相を有する永久磁石式電気モーターの制御方法。
電流ia、ib及びicを決定し;
電流ia、ib及びicを角度−θnで回転することにより電流Id及びIqを発生し;
永久磁石式電気モーターの現在トルクを計算し;
現在回転角θn+1を計算し;
電圧出力Vqを計算し;
電圧出力Vdを計算し;
電圧Vq及びVdを回転角θn+1で回転することによって3つの電圧制御シグナルVa、Vb及びVcを発生させ;そして
電圧制御シグナルVa、Vb及びVcを永久磁石式電気モーターに適用する。
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