JP2006020454A - Controller for permanent magnet synchronous motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、界磁に永久磁石を用いた永久磁石同期モータの制御装置に係り、特に、位置センサを用いないで永久磁石回転界磁形同期モータを制御するようにした永久磁石同期モータの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a permanent magnet synchronous motor using a permanent magnet as a field, and in particular, control of a permanent magnet synchronous motor that controls a permanent magnet rotating field synchronous motor without using a position sensor. Relates to the device.
同期モータの一種に、ロータ(回転子)に永久磁石を用いた回転界磁形の同期モータがあり、給電用のブラシが不要なことからDCBL(直流ブラシレス)モータと呼ばれ、励磁電力が不要なので効率が良く、従って比較的小型のモータとして有利であるため、近年、例えばエアコンなどに多用されるようになっている。 One type of synchronous motor is a rotary field type synchronous motor that uses a permanent magnet for the rotor (rotor), and it is called a DCBL (direct current brushless) motor because it does not require a power supply brush. Therefore, since it is efficient and therefore advantageous as a relatively small motor, it has recently been frequently used in, for example, air conditioners.
ところで、このDCBLモータは、ロータの磁極位置を検出して電機子電流を切換えることにより回転磁界を生成させ、ロータにトルクが発生されるようにしているので、磁極位置の検出を要するが、このとき一般的には、磁極位置検出用のセンサを設けている(例えば、非特許文献1参照)。 By the way, this DCBL motor detects the magnetic pole position of the rotor and generates a rotating magnetic field by switching the armature current so that torque is generated in the rotor. Sometimes, a sensor for detecting the magnetic pole position is generally provided (for example, see Non-Patent Document 1).
しかし、この場合、当然のこことしてセンサが必要で、小型化に隘路があり、且つセンサから制御装置まで信号線を設ける必要があるため、信号線の敷設に伴う不便さがある。そこで、この点を解決するものとして、センサを用いないでロータの磁極位置を検出するようにした、いわゆる位置センサレス制御装置が開発されている。 However, in this case, a sensor is necessary as a matter of course, there is a bottleneck in miniaturization, and it is necessary to provide a signal line from the sensor to the control device, so there is inconvenience associated with the laying of the signal line. In order to solve this problem, a so-called position sensorless control device has been developed in which the magnetic pole position of the rotor is detected without using a sensor.
そして、この位置センサレス制御装置の第1の従来技術としては、永久磁石形同期モータ(PMモータ)のロータ(回転子)が回転することにより発生する誘起電圧の発生位置に基づいて磁極位置を検出する方式の装置があり、この場合、制御装置から出力される電圧と永久磁石同期モータに流れる電流の検出値に基づいて、誘起電圧の推定磁極軸(dc軸)からの位置ずれの大きさを推定演算し、磁極位置を求めるものである(例えば、非特許文献2参照)。 As a first prior art of this position sensorless control device, the magnetic pole position is detected based on the generation position of the induced voltage generated by the rotation of the rotor (rotor) of the permanent magnet type synchronous motor (PM motor). In this case, based on the voltage output from the control device and the detected value of the current flowing through the permanent magnet synchronous motor, the magnitude of the positional deviation of the induced voltage from the estimated magnetic pole axis (dc axis) is determined. The estimation calculation is performed to obtain the magnetic pole position (see, for example, Non-Patent Document 2).
図19は、この第1の従来技術によるセンサレスモータ制御装置の一例で、制御装置2を備え、これにより永久磁石回転子形の三相交流同期モータ1(以下、単にモータ1と記す)を駆動制御するシステムにおいて、制御装置2に、モータ1の電流を観測(検出)する手段と、該電流の観測値に基づいてモータの制御を行なうモータ制御手段とを設け、このモータ制御手段の指令に従って電力変換手段を動作させ、モータ1に供給する電流を制御するようになっているものである。
FIG. 19 shows an example of a sensorless motor control device according to the first prior art, which includes a
具体的に説明すると、この従来技術による制御装置2は、まずモータ1に流れる電流を検出する電流検出手段3と、この電流検出手段3により検出された電流値IUVW を制御装置2内部の回転座標軸dc、qcに座標変換するdq変換器4、dq変換器4による変換結果を用いモータ1の磁極位置と制御装置内での磁極位置の誤差である軸誤差Δθを演算する軸誤差推定手段5、軸誤差Δθに基いてモータ内部と制御装置内での推定速度誤差Δωc を演算する速度誤差推定手段6、速度誤差Δωc と制御装置に与えられている速度指令値ω1 * から、制御装置内の速度推定値ω1c を計算する加算器7とを備えている。
More specifically, the
そして、更に上記速度推定値ω1c に基いて制御系内部の磁極位置を決定する磁極位置演算手段8と、モータ1に供給すべき電流の指令値Id *、Iq * を与える電流指令作成手段9、該電流の指令値Id *、Iq * と速度指令値ω1 * に基いてモータ1に供給すべきdc軸上とqc軸上の電圧指令Vd *、Vq * を作成するベクトル制御器10、該電圧指令を三相交流の電圧指令VUVW *(以下、第1の三相電圧指令という)に座標変換するdq逆変換器11、該第1の三相電圧指令VUVW * に基づいてパルス信号を発生させるPWM発生器12、該パルス信号に従って動作するインバータからなる電力変換器13を備えている。
Further, the magnetic pole position calculation means 8 for determining the magnetic pole position inside the control system based on the speed estimated value ω 1c and the current command generation for giving the command values I d * and I q * of the current to be supplied to the
従って、この第1の従来技術は、軸誤差推定手段5により軸誤差Δθを推定し、それに基いてdc軸の位置を制御し、ベクトル制御器10から電圧指令を電力変換器13に与えることにより、電気角位置の検出無しにモータ1の制御、すなわち位置センサレス制御が実現されていることになる。
Therefore, this first prior art estimates the axis error Δθ by the axis error estimating means 5, controls the position of the dc axis based on it, and gives a voltage command from the
一方、このような位置センサレス制御装置の第2の従来技術は、永久磁石同期モータの突極性を利用して磁極位置の推定を行うもので、この場合は、永久磁石同期モータのdc軸に交番磁界を発生させ、このdc軸に対して直交するトルク軸(qc軸)成分の脈動電流或いは脈動電圧を検出し、これに基いてモータ内部の磁極位置を推定演算するようになっている(例えば、特許文献1参照)。 On the other hand, the second prior art of such a position sensorless control device estimates the magnetic pole position by using the saliency of the permanent magnet synchronous motor. In this case, the position of the dc axis of the permanent magnet synchronous motor is alternated. A magnetic field is generated, a pulsating current or a pulsating voltage of a torque axis (qc axis) component orthogonal to the dc axis is detected, and a magnetic pole position inside the motor is estimated and calculated based on this (for example, , See Patent Document 1).
従って、この第2の従来技術は、実際の磁極軸と推定磁束軸に誤差が存在した場合にdc軸からqc軸に対してインダクタンスの干渉項が存在することを利用しているもので、このとき脈動電流(電圧)成分を抽出するためには、フーリエ級数展開や、バンドパスフィルタを使用している。
上記従来技術による位置センサレス制御装置の場合には、センサが無いことによるメリットがあるが、以下の問題がある。 In the case of the position sensorless control device according to the conventional technique, there is a merit due to the absence of the sensor, but there are the following problems.
まず、上記第1の従来技術では、誘起電圧を利用しているが、この誘起電圧は、永久磁石同期モータが回転することにより始めて発生し、しかも、その電圧値は回転速度に依存する。従って、永久磁石同期モータを強制的に停止させる場合、減速に伴って誘起電圧が減少する。 First, in the first prior art, an induced voltage is used. This induced voltage is generated only when the permanent magnet synchronous motor rotates, and the voltage value depends on the rotation speed. Therefore, when the permanent magnet synchronous motor is forcibly stopped, the induced voltage decreases with deceleration.
このため、例えば制御装置の電流検出誤差のような誤差要因のため磁極位置の推定誤差が大きくなり、DCBLモータの運転状態によっては、特に極低速時などには、誘起電圧がかなり小さくなって磁極位置の推定が困難になり、制御が正しく維持できなくなる虞れがある。 For this reason, for example, due to an error factor such as a current detection error of the control device, the estimation error of the magnetic pole position becomes large. Depending on the operating state of the DCBL motor, the induced voltage becomes considerably small especially at extremely low speeds. Position estimation becomes difficult, and control may not be properly maintained.
そこで、通常は、ここで制御装置の出力を遮断し、DCBLモータの端子を開放し、自然減速させるフリーラン状態にするか、又は直流制動をかけて強制的に停止させるのが一般的である。 Therefore, in general, it is common to shut off the output of the control device here, open the terminal of the DCBL motor, enter a free-run state where the vehicle is naturally decelerated, or forcibly stop by applying DC braking. .
しかし、ここでモータ及び負荷の慣性が大きい場合、又はエアベアリングなどが用いられていて、回転抵抗が非常に少ない場合、又はその両方の場合は、フリーラン状態にすると、惰性により回転が長時間継続されてしまうという問題がある。 However, if the inertia of the motor and load is large, or if air bearings are used and the rotational resistance is very low, or both of them, if the free-run state is set, the rotation will take a long time due to inertia. There is a problem of being continued.
一方、直流制動をかけたとしても、負荷慣性が大きい場合、短時間の直流制動では負荷の慣性エネルギーが処理できず、結果としては、やはり停止までに長い時間がかかってしまうという問題がある。 On the other hand, even if DC braking is applied, if the load inertia is large, the inertial energy of the load cannot be processed by DC braking for a short time, and as a result, there is a problem that it takes a long time to stop.
また、停止時や、回転方向が、例えば時計方向(CW)から反時計方向(CCW)、又は反対の方向に変化した場合には、DCBLモータの回転速度が0Hz付近の極低回転を通過するので、磁極位置の取得が困難になって制御が維持できなくなってしまうという問題がある。 In addition, when stopped or when the rotation direction changes, for example, from the clockwise direction (CW) to the counterclockwise direction (CCW) or the opposite direction, the rotation speed of the DCBL motor passes through a very low rotation around 0 Hz. Therefore, there is a problem that acquisition of the magnetic pole position becomes difficult and control cannot be maintained.
次に、上記第2の従来技術の場合、インダクタンスの変化は回転速度に依存しないので磁極位置の推定には特に問題がなく、モータが停止するまで制御が維持できる。しかし、交番磁界を発生させる必要があるため、騒音が発生するという問題があり、且つ永久磁石同期モータの回転子の突極性を利用しているので、対象とする永久磁石同期モータの構造によっては、適用できない場合があるという問題がある。 Next, in the case of the second prior art, since the change in inductance does not depend on the rotational speed, there is no particular problem in estimating the magnetic pole position, and control can be maintained until the motor stops. However, since it is necessary to generate an alternating magnetic field, there is a problem that noise is generated, and since the saliency of the rotor of the permanent magnet synchronous motor is used, depending on the structure of the target permanent magnet synchronous motor, There is a problem that it may not be applicable.
本発明の目的は、回転速度の制御が、対象とするモータの構造に依存せず、極低速から停止まで行えるようにした永久磁石同期モータの制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a control apparatus for a permanent magnet synchronous motor that can control the rotational speed from a very low speed to a stop without depending on the structure of the target motor.
上記目的は、永久磁石同期モータの制御装置において、位置センサレス制御方式のモータ制御手段と、チョッパ回生制御方式のモータ制御手段と、同期つれ止まり制御方式のモータ制御手段と、前記位置センサレス制御方式のモータ制御手段による運転制御と、前記チョッパ回生制御方式のモータ制御手段による運転制御と、前記同期つれ止まり制御方式のモータ制御手段による運転制御を切換える切換手段とを設け、前記切換手段により、前記位置センサレス制御方式のモータ制御手段による前記永久磁石同期モータの運転中、当該モータの減速に際して、まず、前記チョッパ回生制御方式のモータ制御手段による運転に遷移させ、この後、前記同期つれ止まり制御方式のモータ制御手段による運転に遷移させることにより達成される。 The purpose of the present invention is to provide a permanent magnet synchronous motor control device, a position sensorless control system motor control means, a chopper regeneration control system motor control means, a synchronous suspension control motor control means, and the position sensorless control system Operation control by motor control means, operation control by motor control means of the chopper regeneration control system, and switching means for switching operation control by the motor control means of the synchronous suspension control system are provided, and the position of the position is determined by the switching means. During the operation of the permanent magnet synchronous motor by the motor control means of the sensorless control system, when the motor is decelerated, first, the operation is shifted to the operation by the motor control means of the chopper regeneration control system, and then the synchronous suspension control system This is achieved by making a transition to operation by the motor control means.
同じく上記目的は、永久磁石同期モータの制御装置において、位置センサレス制御方式のモータ制御手段と、V/F制御方式のモータ制御手段とチョッパ回生制御方式のモータ制御手段と、同期つれ止まり制御方式のモータ制御手段と、前記位置センサレス制御方式のモータ制御手段による運転制御と、V/F制御方式のモータ制御手段による運転制御と、前記チョッパ回生制御方式のモータ制御手段による運転制御と、前記同期つれ止まり制御方式のモータ制御手段による運転制御を切換える切換制御手段とを設け、前記切換手段により、前記位置センサレス制御方式のモータ制御手段による前記永久磁石同期モータの運転中、当該モータの減速に際して、まず、前記V/F制御方式のモータ制御手段による運転に遷移させ、この後、前記チョッパ回生制御方式のモータ制御手段による運転に遷移させ、更にこの後、前記同期つれ止まり制御方式のモータ制御手段による運転に遷移させることことにより達成される。 Similarly, in the control device for a permanent magnet synchronous motor, the above-mentioned object is a motor control means of a position sensorless control system, a motor control means of a V / F control system, a motor control means of a chopper regeneration control system, Operation control by motor control means, motor control means of the position sensorless control system, operation control by motor control means of the V / F control system, operation control by motor control means of the chopper regeneration control system, and the synchronization change Switching control means for switching operation control by the motor control means of the stop control system, and during the operation of the permanent magnet synchronous motor by the motor control means of the position sensorless control system, , Transition to operation by the motor control means of the V / F control method, To transition to the operation by the motor control means chopper regeneration control method is achieved by further thereafter, shifts to the operation by the motor control means of the synchronous brought blind control system.
同じく上記目的は、永久磁石同期モータの制御装置において、位置センサレス制御方式のモータ制御手段と、同期つれ止まり制御方式のモータ制御手段と、前記位置センサレス制御方式のモータ制御手段による運転制御と、前記同期つれ止まり制御方式のモータ制御手段による運転制御を切換える切換手段とを設け、前記切換手段により、前記位置センサレス制御方式のモータ制御手段による前記永久磁石同期モータの運転中、当該モータの減速に際して、前記同期つれ止まり制御方式のモータ制御手段による運転に遷移させることにより達成される。 Similarly, in the controller for a permanent magnet synchronous motor, the above-mentioned object is a position sensorless control system motor control means, a synchronous suspension control system motor control means, an operation control by the position sensorless control system motor control means, Switching means for switching operation control by the motor control means of the synchronous suspension stop control system, and during the operation of the permanent magnet synchronous motor by the motor control means of the position sensorless control system by the switching means, when the motor is decelerated, This is achieved by shifting to the operation by the motor control means of the synchronous suspension stop control system.
同じく上記目的は、永久磁石同期モータの制御装置において、位置センサレス制御方式のモータ制御手段と、チョッパ回生制御方式のモータ制御手段と、同期つれ止まり制御方式のモータ制御手段と、前記位置センサレス制御方式のモータ制御手段による運転制御と、前記チョッパ回生制御方式のモータ制御手段による運転制御と、前記同期つれ止まり制御方式のモータ制御手段による運転制御を切換える切換手段とを設け、前記切換手段により、前記位置センサレス制御方式のモータ制御手段による前記永久磁石同期モータの運転中、当該モータの回転方向の切換えに際して、まず、前記チョッパ回生制御方式のモータ制御手段による運転に遷移させ、この後、前記同期つれ止まり制御方式のモータ制御手段による運転に遷移させることにより達成される。 Similarly, in the control device for the permanent magnet synchronous motor, the above-mentioned object is a position sensorless control system motor control means, a chopper regeneration control system motor control means, a synchronous suspension control motor control means, and the position sensorless control system. The operation control by the motor control means, the operation control by the motor control means of the chopper regeneration control system, and the switching means for switching the operation control by the motor control means of the synchronous suspension control system, provided by the switching means, During the operation of the permanent magnet synchronous motor by the position sensorless control system motor control means, when switching the rotation direction of the motor, first, the operation is shifted to the operation by the motor control means of the chopper regeneration control system, and then the synchronization change. Transition to operation by the motor control means of the stop control method Ri is achieved.
同じく上記目的は、永久磁石同期モータの制御装置において、位置センサレス制御方式のモータ制御手段と、V/F制御方式のモータ制御手段とチョッパ回生制御方式のモータ制御手段と、同期つれ止まり制御方式のモータ制御手段と、前記位置センサレス制御方式のモータ制御手段による運転制御と、V/F制御方式のモータ制御手段による運転制御と、前記チョッパ回生制御方式のモータ制御手段による運転制御と、前記同期つれ止まり制御方式のモータ制御手段による運転制御を切換える切換手段とを設け、前記切換手段により、前記位置センサレス制御方式のモータ制御手段による前記永久磁石同期モータの運転中、当該モータの回転方向の切換えに際して、まず、前記V/F制御方式のモータ制御手段による運転に遷移させ、この後、前記チョッパ回生制御方式のモータ制御手段による運転に遷移させ、更に、この後、前記同期つれ止まり制御方式のモータ制御手段による運転に遷移させることにより達成される。 Similarly, in the control device for a permanent magnet synchronous motor, the above-mentioned object is a motor control means of a position sensorless control system, a motor control means of a V / F control system, a motor control means of a chopper regeneration control system, Operation control by motor control means, motor control means of the position sensorless control system, operation control by motor control means of the V / F control system, operation control by motor control means of the chopper regeneration control system, and the synchronization change Switching means for switching operation control by the motor control means of the stop control system, and when the rotation direction of the motor is switched by the switching means during operation of the permanent magnet synchronous motor by the motor control means of the position sensorless control system. First, transition to operation by the motor control means of the V / F control method, Transits to the operation by the motor control unit of the chopper regeneration control method further thereafter, is accomplished by transitioning to the operation by the motor control means of the synchronous brought blind control system.
同じく上記目的は、永久磁石同期モータの制御装置において、位置センサレス制御方式のモータ制御手段と、同期つれ止まり制御方式のモータ制御手段と、前記位置センサレス制御方式のモータ制御手段による運転制御と、前記同期つれ止まり制御方式のモータ制御手段による運転制御を切換える切換手段とを設け、前記切換手段により、前記位置センサレス制御方式のモータ制御手段による前記永久磁石同期モータの運転中、当該モータの回転方向の切換えに際して、前記同期つれ止まり制御方式のモータ制御手段による運転に遷移させることにより達成される。 Similarly, in the controller for a permanent magnet synchronous motor, the above-mentioned object is a position sensorless control system motor control means, a synchronous suspension control system motor control means, an operation control by the position sensorless control system motor control means, Switching means for switching the operation control by the motor control means of the synchronous suspension stop control system, and the switching means controls the rotation direction of the motor during the operation of the permanent magnet synchronous motor by the motor control means of the position sensorless control system. In switching, this is achieved by making a transition to operation by the motor control means of the synchronous suspension control system.
このとき、前記切換手段は、前記モータの回転速度に基づいてモータ制御手段の切換を行うようにしても良く、前記チョッパ回生制御方式のモータ制御手段によるモータの減速運転中は、当該モータの検出電流に基づいて、当該モータの回転速度と磁極位置の少なくとも一方の情報を推定するようにしても良い。 At this time, the switching means may switch the motor control means based on the rotational speed of the motor, and the motor is detected during the motor decelerating operation by the motor control means of the chopper regeneration control system. Information on at least one of the rotational speed of the motor and the magnetic pole position may be estimated based on the current.
同じく、このとき、前記推定した回転速度情報から前記モータの負荷系の慣性情報が推定されるようにしても良く、前記推定した回転速度情報と前記推定した負荷系の慣性情報に基づいて前記モータの負荷情報が推定されるようにしても良い。 Similarly, at this time, inertia information of the load system of the motor may be estimated from the estimated rotation speed information, and the motor is based on the estimated rotation speed information and the estimated inertia information of the load system. The load information may be estimated.
同じく、このとき、前記推定した回転速度情報と前記推定した負荷情報に基づいて前記モータの減速率が所定値に維持されるようにしても良く、前記同期つれ止まり制御方式のモータ制御手段は、前記モータの回転速度の低下に伴って減速率が漸減されるようにしても良い。 Similarly, at this time, the motor deceleration rate of the motor may be maintained at a predetermined value based on the estimated rotational speed information and the estimated load information. The deceleration rate may be gradually reduced as the rotational speed of the motor decreases.
同じく、このとき、前記同期つれ止まり制御方式のモータ制御手段は、予め与えられた減速率と負荷系慣性に基いて回転速度並びに電流の指令値を作成するようにしても良く、前記電流の指令値は、電流位相が前記モータの磁極位置に対して所定の位相角だけずれた位置になるようにして与えても良い。 Similarly, at this time, the motor control means of the synchronous stagnation control method may create a command value for the rotational speed and current based on a predetermined reduction rate and load system inertia, and the current command The value may be given so that the current phase is shifted by a predetermined phase angle with respect to the magnetic pole position of the motor.
同じく、このとき、前記所定の位相角は、前記モータの回転方向を基準にして、電気角で30度乃至60度遅れた位相であるようにしても良く、前記電流の指令値は、位置補正情報が得られたとき、当該情報に基づいて補正されるようにしても良い。 Similarly, at this time, the predetermined phase angle may be a phase delayed by 30 degrees to 60 degrees in electrical angle with respect to the rotation direction of the motor. When information is obtained, it may be corrected based on the information.
同じく、このとき、前記位置センサレス制御方式のモータ制御手段による運転制御から前記同期つれ止まり制御方式のモータ制御手段による運転制御に切換えらるとき、当該同期つれ止まり制御方式のモータ制御手段は、回転速度情報の推定値と磁極位置情報の推定値に基づいて前記回転速度並びに前記電流の指令値の各々の初期値を設定するようにしても良い。 Similarly, at this time, when switching from the operation control by the position sensorless control system motor control means to the operation control by the synchronous suspension control motor control means, the synchronous suspension control system motor control means Based on the estimated value of the speed information and the estimated value of the magnetic pole position information, initial values of the rotational speed and the current command value may be set.
本発明によれば、センサレス永久磁石回転子形同期モータの回転速度制御が、対象とする永久磁石同期モータの構造に依存することなく、極低速から停止まで行えるようになるので、従来技術に比較して良好な制御を得ることができる。 According to the present invention, the rotational speed control of the sensorless permanent magnet rotor type synchronous motor can be performed from extremely low speed to stop without depending on the structure of the target permanent magnet synchronous motor. And good control can be obtained.
以下、本発明によるセンサレス永久磁石同期モータの制御装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, a control device for a sensorless permanent magnet synchronous motor according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
図1は本発明の第1の実施形態で、図示のように、制御装置2Aを用い、これにより永久磁石回転子形の三相交流同期モータ1(以下、単にモータ1と記す)を制御するようにしたもので、このため、制御装置2Aは、モータ1の電機子電流を検出(観測)する手段と、該電流の検出(観測)値に基づいてモータの制御を行なうモータ制御手段、このモータ制御手段の指令に従って動作するインバータなどの電力変換手段を備え、この電力変換手段によりモータ1に電流を供給するようにしたものである。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a control device 2A is used to control a permanent magnet rotor type three-phase AC synchronous motor 1 (hereinafter simply referred to as a motor 1). For this reason, the control device 2A includes means for detecting (observing) the armature current of the
具体的に説明すると、この制御装置2Aも、モータ1に流れる電流を検出する電流検出手段3と、この電流検出手段3により検出された電流値IUVW を制御装置2内部の回転座標軸dc、qcに座標変換するdq変換器4、該dq変換器4による変換結果を用いモータ内部と制御装置内での磁極位置の誤差である軸誤差Δθを演算する軸誤差推定手段5、該軸誤差Δθに基いてモータ内部と制御装置内での推定速度誤差Δωc を演算する速度誤差推定手段6、該速度誤差Δωc と制御装置内の速度指令値ω1 * から、制御装置内の速度推定値ω1c を計算する加算器7とを備えている。
More specifically, the control device 2A also includes current detection means 3 for detecting the current flowing through the
そして、更に上記速度推定値ω1c に基いて制御系内部の磁極位置を決定する磁極位置演算手段8と、モータ1に供給すべき電流の指令値Id *、Iq * を与える電流指令作成手段9、該電流の指令値Id *、Iq * と速度指令値ω1 * に基いてモータ1に供給すべきdc軸上とqc軸上の電圧指令Vd *、Vq * を作成するベクトル制御器10、該電圧指令を三相交流の電圧指令VUVW *(以下、第1の三相電圧指令という)に座標変換するdq逆変換器11、該第1の三相電圧指令VUVW * に基づいてパルス信号を発生させるPWM発生器12、該パルス信号に従って動作するインバータからなる電力変換器13を備えている。
Further, the magnetic pole position calculation means 8 for determining the magnetic pole position inside the control system based on the speed estimated value ω 1c and the current command generation for giving the command values I d * and I q * of the current to be supplied to the
従って、この第1の実施形態でも、図19で説明した従来技術の制御装置2と同じく、軸誤差推定手段5により軸誤差Δθを推定し、それに基いてdc軸の位置を制御し、ベクトル制御器10から電圧指令を電力変換器13に与えることにより、電気角位置の検出無しにモータ1の制御、すなわち位置センサレス制御が実現されていることになる。
Accordingly, also in the first embodiment, the axis error Δθ is estimated by the axis error estimation means 5 and the position of the dc axis is controlled based on the axis error Δθ, similarly to the
しかして、この実施形態に係る制御装置2Aには、上記した従来技術の制御装置2に対して、更に、つれ止まり制御手段14と第1の速度切換手段15、第2の速度切換手段16、全相チョッパ指令手段17、電圧出力指令切換手段18、制御切換指令手段19、それに磁極位置情報補正手段20が追加されている。
Therefore, the control device 2A according to this embodiment further includes a suspension control means 14, a first speed switching means 15, a second speed switching means 16, and a
そして、制御切換指令手段19から出力される制御系動作指令S0 *により電流指令作成手段9とPWM発生器12、つれ止まり制御手段14、第1の速度切換手段15、第2の速度切換手段16、全相チョッパ指令手段17、それに電圧出力指令切換手段18の動作を夫々切換え、これにより第一の制御モードによるモータ1の運転制御と第二の制御モードによるモータ1の運転制御、それに第三の制御モードによるモータ1の運転制御の何れかに任意に切換えてモータ1を運転制御することができるようにしてある。
Based on the control system operation command S 0 * output from the control switching command means 19, the current
このとき、制御切換指令手段19は、モータ1の回転速度を監視し、これにより第一の制御モードによるモータ1の運転制御と第二の制御モードによるモータ1の運転制御、それに第三の制御モードによるモータ1の運転制御に切換えるようになっている。
At this time, the control switching command means 19 monitors the rotational speed of the
ここで、まず、第一の制御モードによるモータ1の運転制御とは、いわゆる位置センサレス制御方式のことで、制御切換指令手段19から出力される制御系動作指令S0 *を“1”(S0 *=1)にしたとき与えられ、次に、第二の制御モードによるモータ1の運転制御とは、いわゆる同期つれ止まり制御方式のことで、制御系動作指令S0 *を“2”(S0 *=2)にしたとき与えられ、そして、第三の制御モードによるモータ1の運転制御は、いわゆるチョッパ回生制御方式のことで、これは、制御系動作指令S0 *を“3”(S0 *=3)にしたとき与えられるものである。
Here, first, the operation control of the
そして、まず、第一の制御モードによるモータ1の運転制御では、制御系動作指令S0 *=1により、第1の速度切換手段15と第2の速度切換手段16、それに電圧出力指令切換手段18を夫々図示の状態に切換える。そうすると、このときは図19の従来技術による制御装置2と同じ状態になり、既に説明したように、モータ1が位置センサレス制御により駆動されることになる。
First, in the operation control of the
次に、第二の制御モードによるモータ1の運転制御では、制御系動作指令S0 *=2により、今度は第1の速度切換手段15と第2の速度切換手段16を図示の状態とは反対に切換え、電圧出力指令切換手段18については図示の状態のままにされる。そうすると、このときは、つれ止まり制御手段14から出力されるつれ止まり速度指令値ω0 *が磁極位置演算手段8とベクトル制御器10に入力されるので、後で詳述するように、モータ1が同期つれ止まり制御により駆動されることになる。
Next, in the operation control of the
そして、第三の制御モードによるモータ1の運転制御では、制御系動作指令S0 *=3により、今度は電圧出力指令切換手段18を図示の状態とは反対に切換える。そうすると、このときは、全相チョッパ指令手段17から出力される第2の三相電圧指令VUVW2 *がPWM発生器12に入力されるので、これも後で詳述するように、モータ1がチョッパ回生制御により駆動されることになる。
In the operation control of the
次に、この第1の実施形態の動作について説明する。ここで、まず、第一の制御モードによるモータ1の運転制御による動作、すなわち位置センサレス制御方式による動作については、既に図19の従来技術において説明した通りであるので割愛し、ここでは追加された第二の制御モードによるモータ1の運転制御と第三の制御モードによるモータ1の運転制御について説明する。
Next, the operation of the first embodiment will be described. Here, first, the operation by the operation control of the
まず、第二の制御モードによるモータ1の運転制御(同期つれ止まり制御方式)について説明すると、このときは、つれ止まり制御手段14による制御が主体になる。そこで、このつれ止まり制御手段14の詳細について、図2により説明する。このとき、図3には、第一の制御モードによるモータ1の運転制御から第二の制御モードによるモータ1の運転制御に切換えられた場合の、つれ止まり制御手段14の入出力値の関係を示してあり、図4には、第三の制御モードによるモータ1の運転制御から第二の制御モードによるモータ1の運転制御に切換えられた場合の、つれ止まり制御手段の入出力値の関係を示してある。
First, the operation control of the
図2において、速度指令選択手段140は、制御系動作指令S0 *に基づいて切換えられ、第一の制御モードによるモータ1の運転制御のときは速度指令値ω1 *を選択し、第三の制御モードによるモータ1の運転制御のときは第2の速度推定値ω1c2 を選択して、夫々つれ止まり速度指令生成手段141に供給する。
In FIG. 2, the speed command selection means 140 is switched based on the control system operation command S 0 * , and selects the speed command value ω 1 * for the operation control of the
このとき、第二の制御モードによるモータ1の運転制御では、当初、その直前の制御モードによるモータ1の運転制御による動作になるので、つれ止まり速度指令生成手段141は、第二の制御モードによるモータ1の運転制御以外のときは、入力された信号をそのまま出力するようになっている。そして、第二の制御モードによるモータ1の運転制御に切換えられたら、この切換わった時点での入力値に基いて、まず、一定の減速レートにし、次いで、速度低下と共に減速レートを漸減させるようにつれ止まり速度指令値ω0 *を新たに生成する。
At this time, in the operation control of the
そして、つれ止まり電流指令生成手段142は、このつれ止まり速度指令値ω0 *に基づいて、つれ止まりd−q軸電流指令値Id0 *、Iq0 *を生成する。このとき、つれ止まり速度指令値ω0 *による減速レートの漸減に伴ってモータ1に流れる電流の振幅が減少するように、つれ止まりd−q軸電流指令値Id0 *、Iq0 *の値を推移させる。
The swing stop current command generation means 142 generates the swing stop d-axis current command values I d0 * and I q0 * based on the swing stop speed command value ω 0 * . At this time, the values of the d-axis current command values I d0 * and I q0 * are determined so that the amplitude of the current flowing through the
一方、つれ止まり位相補正手段143は、第三の制御モードによるモータ1の運転制御から第二の制御モードによるモータ1の運転制御に切換えられたとき、磁極位置演算手段8に、切換時の初期値として磁極位置更新情報θdc0 を与えるように動作する。
On the other hand, when the switching phase correction means 143 is switched from the operation control of the
ここで、この第二の制御モードによるモータ1の運転制御、つまり同期つれ止まり制御方式は、主としてモータ1を停止させる段階で用いられるもので、このため、例えば速度誤差があった場合でもモータ1の回転速度が指令値に従って低下して行くことができるよう、速度が低下するに従って減速レートを漸減させ、モータ1の滑らかな停止が実現されるようにする。
Here, the operation control of the
次に、つれ止まり電流指令生成手段142によるつれ止まりd−q軸電流指令値Id0 *、Iq0 *の生成方法について説明すると、ここでまず図5は、第二の制御モードによるモータ1の運転制御に於けるモータ1の回転子とモータ電流(以下、つれ止まり電流)の関係を示したもので、このときモータ1の磁極軸(d軸)とつれ止まり電流の位相差をθI、つれ止まり電流の振幅をI10 とすると、つれ止まり電流による発生トルクτM は、次の(1)式で与えられる。なお、以下では、説明を単純化するため、負荷状態は無負荷を想定し、このときリラクタンストルクの影響は無視している。
Next, a description will be given of a method of generating the suspension d-q axis current command values I d0 * and I q0 * by the suspension current command generation means 142. First, FIG. 5 shows the
τM =3/2KE・I10・sin(θI) …… ……(1)
また、負荷系慣性(モータ1単体の慣性と負荷の慣性の合計値)をJとすると、無負荷時減速レートd/dt(ω)は、次の(2)式で与えられる。
τ M = 3 / 2K E · I 10 · sin (θ I ) ………… (1)
When the load system inertia (the sum of the inertia of the
d/dt(ω)=τM/J=1/J・3/2・KE・I10 ・sin(θI) …………(2)
従って、減速レートを一定に保ちながら減速するに必要なつれ止まりd−q軸電流指令値Id0 *、Iq0 *は、つれ止まり電流の振幅指令値I10 *として、次の(3)式で与えられる。
d / dt (ω) = τ M / J = 1 / J ・ 3/2 ・ K E・ I 10・ sin (θ I ) ………… (2)
Therefore, the suspension dq axis current command values I d0 * and I q0 * required for deceleration while maintaining the constant deceleration rate are expressed as the following equation (3) as the amplitude command value I 10 * of the suspension current. Given in.
Id0 * =I10 *・cos(θI *)
Iq0 * =I10 *・sin(θI *) …… ……(3)
従って、制御装置2Aの内部に設定されている位相差指令θI *を所要の値にしておくことで、つれ止まり電流による発生トルクの制御、ひいてはモータ1の減速レートの制御が可能となる。例えば、この位相差指令θI *を電気角で−90度になるように与えておけば、発生トルクτM は最大の減速トルクとなる。
I d0 * = I 10 * · cos (θ I * )
I q0 * = I 10 * · sin (θ I * ) ............ (3)
Therefore, by setting the phase difference command θ I * set in the control device 2A to a required value, it is possible to control the torque generated by the stop current and, consequently, the deceleration rate of the
このときの位相差指令θI *は、第二の制御モードによるモータ1の運転制御の間は一定値になるようにしても良く、何らかのパラメータによって変化させるようにしても良いが、このとき一定値にして、電流の振幅を図3と図4に示すように漸減させることで、つれ止まり電流指令生成手段142の構成を単純化でき、更に、モータが停止又はほぼ停止している状態、すなわちモータ1の自冷ファンによる冷却が得られないことから電流に制限を受ける状態でも、適用が可能になる。
The phase difference command θ I * at this time may be a constant value during the operation control of the
ここで、制御装置2A内部の位相差指令θI *に対して、誤差ΔθI が発生した場合を想定し、このとき、つれ止まり電流の振幅I10 は不変であるとすると、実際のつれ止まりd−q軸電流Id、Iq は、次の(4)式で与えられる。 Here, assuming that an error Δθ I occurs with respect to the phase difference command θ I * inside the control device 2A, and assuming that the amplitude I 10 of the stagnation current is unchanged, the actual stagnation stops. The dq axis currents I d and I q are given by the following equation (4).
Id =I10・cos(θI *+ΔθI)
Iq =I10・sin(θI *+ΔθI) …… ……(4)
そして、この結果、実際に発生するトルクτM は、次の(5)式により表わされるものになる。
I d = I 10 · cos (θ I * + Δθ I )
I q = I 10 · sin (θ I * + Δθ I ) (4)
As a result, the actually generated torque τ M is expressed by the following equation (5).
τM =3kE/2・Iq
=3kE/2・I10・sin(θI *+ΔθI)
=τM0 *・sin(θI *+ΔθI) …… ……(5)
このとき、実際に発生するトルクτM と制御装置内部で仮定されるトルクτM *には、次の(6)式で表される差が発生する。
τ M = 3k E / 2 · I q
= 3k E / 2 · I 10 · sin (θ I * + Δθ I )
= τ M0 *・ sin (θ I * + Δθ I ) ………… (5)
At this time, a difference expressed by the following equation (6) occurs between the actually generated torque τ M and the torque τ M * assumed inside the control device.
τM−τM * =τM0 *・〔sin(θI *+ΔθI)−sin(θI *)〕
=τM0 *・2sin(ΔθI/2)・cos(θI *+ΔθI/2) ……(6)
ここで、発生トルクを減速トルクとするには、位相差指令θI *が電気角で負の値になるようにする必要がある。そこで、いま、位相差指令θI *を電気角で−90度より大きな負の値にしたとすると、誤差ΔθI が負になったとき、実際に発生するトルクが減少する。
τ M −τ M * = τ M0 *・ [sin (θ I * + Δθ I ) −sin (θ I * )]
= Τ M0 *・ 2sin (Δθ I / 2) ・ cos (θ I * + Δθ I / 2) (6)
Here, in order to set the generated torque to the deceleration torque, the phase difference command θ I * needs to be a negative value in electrical angle. Therefore, if the phase difference command θ I * is set to a negative value larger than −90 degrees in electrical angle, the torque actually generated decreases when the error Δθ I becomes negative.
しかし、この場合、実際の減速レートが制御装置内部の減速レートよりも小さくなってしまうので、誤差ΔθI が負方向に拡がり、発生するトルクが更に減少してしまうので、意図した通りの減速にならず、モータ1が停止させられなくなってしまう可能性が生じる。また、位相差指令θI *は、−90度より負に小さな値であっても、例えば−80度のときでも、誤差ΔθI −20度を超えて負になれば、やはり誤差ΔθI の拡大と共に、同じく発生トルクが減少する。
However, in this case, since the actual deceleration rate becomes smaller than the deceleration rate inside the control device, the error Δθ I spreads in the negative direction and the generated torque further decreases, so that the intended deceleration can be achieved. In other words, there is a possibility that the
従って、例えば第二の制御モードによるモータ1の運転制御に切換えるときのモータ内部と制御装置内での磁極位置の誤差が大きい場合や、何らかの外乱によって第二の制御モードによるモータ1の運転制御に切換後に誤差ΔθI 変動した場合、上記の理由により、モータが停止できなくなってしまう事態の発生を避けるため、制御装置内部の位相差指令θI *については、−30度から−60度の範囲に抑えておくのが適当と考えられる。
Therefore, for example, when there is a large error in the magnetic pole position in the motor and in the control device when switching to the operation control of the
ここで、磁極位置情報補正手段20は、モータ1の磁極位置を示す磁極位置補正情報θdc3 を制御装置2Aに間欠的に入力する働きをするもので、例えばモータ1の特定の機械角位置で信号を発生する手段が用いられている。そして、つれ止まり制御手段14は、この磁極位置補正情報θdc3 が与えられると、その都度、磁極位置更新情報θdc0 を発生する。そこで、磁極位置演算手段8は、この磁極位置更新情報θdc0 により自らの制御系磁極位置θdc を補正する様に動作し、この結果、誤差ΔθI をゼロに保つ働きが得られることになる。
Here, the magnetic pole position information correction means 20 functions to intermittently input the magnetic pole position correction information θ dc3 indicating the magnetic pole position of the
なお、この第1の実施形態では、この磁極位置情報補正手段20が、制御装置2Aの外部にあるものとしているが、これに代え、制御装置2Aの内部で間欠的に行う磁極位置推定手段であっても良く、例えば特開2002−78392公報で開示されている磁極位置の推定手段を用いて、間欠的に行うようにしても良い。 In the first embodiment, the magnetic pole position information correction means 20 is assumed to be external to the control device 2A, but instead of this, magnetic pole position estimation means that is intermittently performed inside the control device 2A. For example, the magnetic pole position estimation means disclosed in JP-A-2002-78392 may be used intermittently.
次に、第三の制御モードによるモータ1の運転制御(チョッパ回生制御方式)について説明すると、このときは、チョッパ指令手段17による制御が主体になる。そこで、このチョッパ指令手段17の詳細について、図7により説明すると、まず、チョッパ電流振幅演算手段170は、電流検出手段3で検出された相電流検出値IUVW から、次の(7)式により、チョッパ電流振幅I1ch を演算する。
Next, the operation control (chopper regeneration control system) of the
I1ch =(|Iu|+|Iv|+|Iw|)/2 …… ……(7)
次に、チョッパ電流指令手段171は、第三の制御モードによるモータ1の運転制御のときのモータ1の電流指令値であるチョッパ電流指令値I1ch *を生成する。そして、このチョッパ電流指令値I1ch *に対するチョッパ電流振幅I1ch の偏差を表わすチョッパ電流振幅偏差ΔI1ch を減算器172により算出する。そこで、電圧出力指令演算手段173は、このチョッパ電流振幅偏差ΔI1ch から、第三の制御モードによるモータ1の運転制御における出力電圧指令である第二の三相電圧指令VUVW2 *を生成するのである。
I 1ch = (| I u | + | I v | + | I w |) / 2 ………… (7)
Next, the chopper current command means 171 generates a chopper current command value I 1ch * that is a current command value of the
また、これと並行して、チョッパ中電流位相算出手段174は、相電流検出値IUVW から、その電流位相を表わすチョッパ電流位相θIch を作成する。そして、チョッパ中速度推定手段175とチョッパ中磁極位置推定手段176は、チョッパ電流位相θIch と各々相手の出力から、第2の制御系磁極位置θdc2 と第2の速度推定値ω1c2 を夫々作成するのである。 In parallel with this, the chopper current phase calculation means 174 creates a chopper current phase θ Ich representing the current phase from the phase current detection value I UVW . Then, the chopper middle speed estimating means 175 and the chopper middle magnetic pole position estimating means 176 respectively obtain the second control system magnetic pole position θ dc2 and the second speed estimated value ω 1c2 from the chopper current phase θ Ich and the output of the other party. Create it.
次に、この第三の制御モードによるモータ1の運転制御に於ける電力変換器13の動作について、図8と図九により説明すると、ここで、まず図8はPWM発生器12と電力変換器13の構成を示したもので、図9はPWM発生器12の動作を示したものである。
Next, the operation of the
既に説明したように、この第三の制御モードによるモータ1の運転制御では、電圧出力指令切換手段18が図示とは反対の位置に切換えられていて、これにより、PWM発生器12には第二の三相電圧指令VUVW2 *が入力される。このとき、当該指令VUVW2 *は、各相電圧出力に相当する電圧指令VU2 *、VV2 *、VW2 *が全て等しい値の信号になる。
As already described, in the operation control of the
そこで、PWM発生器12は、この電圧指令VU2 *、VV2 *、VW2 *が全て等しい値の第二の三相電圧指令VUVW2 *と、制御切換指令手段19から供給されている制御系動作指令S0 *が第三の制御モードによるモータ1の運転制御(S0 *=3)になっていることを受けて、図9に示すように、6本の指令信号の内、電力変換器13の上アーム素子132UP、132VP、132WPの指令信号であるUP、VP、WPは、上アーム素子の全部がスイッチ動作しないようにローレベル信号を保持し、下アーム素子132UN、132VN、132WNの指令信号であるUN、VN、WNは同期してスイッチ変化するように出力する。
Therefore, the
従って、このとき電力変換器13は、下アーム素子132UN、132VN、132WNだけが、素子特性のらつきやデッドタイムによるばらつきの範囲内でほぼ同時にスイッチ動作するように制御されることになり、この結果モータ1の巻線をリアクトルとしたチョッパ動作により、電力変換器13の直流電圧部131にモータ1の運動エネルギーが回生される。
Accordingly, at this time, the
なお、このチョッパ動作によるエネルギー回生の原理自体は、既に広く知られた技術であり、従って、これ以上詳しい説明はしないが、この実施形態では、第三の制御モードによるモータ1の運転制御にチョッパ動作を用いることにより、磁極位置や速度の推定を行わずにモータ1の減速が可能になっている。
Note that the principle of energy regeneration by this chopper operation is already a well-known technique, and therefore will not be described in further detail. In this embodiment, the chopper is used for operation control of the
また、このときのPWM発生器12の動作に於いては、上アーム素子への指令信号UP、VP、WPと、下アーム素子への指令信号UN、VN、WNの関係を入れ代え、上アーム素子への指令信号UP、VP、WPが同期して変化するように制御しても、得られる効果は同一である。
Further, in the operation of the
このとき、チョッパ指令手段17では、上記したように、モータ1の速度と磁極位置を推定し、第2の制御系磁極位置θdc2 と第2の速度推定値ω1c2 を夫々出力している。そして、これら第2の制御系磁極位置θdc2 と第2の速度推定値ω1c2 は、図1に示されているように、つれ止まり制御手段14に供給され、第三の制御モードによるモータ1の運転制御から第二の制御モードによるモータ1の運転制御に切換える際の速度情報と磁極位置情報として、第二の制御モードによるモータ1の運転制御で使用される。
At this time, the chopper command means 17 estimates the speed and magnetic pole position of the
既に説明したように、第三の制御モードによるモータ1の運転制御では、モータ1の回転速度が小さくなると、電力変換器13の上下アーム素子による電圧降下などの影響で、減速できなくなる速度が存在するが、その様な場合は、これら第2の速度推定値ω1c2 と第2の制御系磁極位置θdc2 を用いて第二の制御モードによるモータ1の運転制御に切換えることで、モータ1の更なる減速ならびに停止が可能になる。
As already described, in the operation control of the
ここで、図7のチョッパ中電流位相算出手段174とチョッパ中速度推定手段175、それにチョッパ中磁極位置推定手段176の詳細について、図10により説明すると、まず、相電流検出値IUVW をαβ変換器1741により座標変換し、変換結果Iα、Iβ を電流位相算出器1742に入力し、逆正接演算により電流位相θIchを演算する。
Here, the details of the chopper current phase calculation means 174, the chopper speed estimation means 175, and the chopper medium magnetic pole position estimation means 176 in FIG. 7 will be described with reference to FIG. 10. First, the phase current detection value I UVW is converted into αβ. The coordinate conversion is performed by the
この第二の制御モードによるモータ1の運転制御における電流位相の関係は、図11に示すようになっていると考えられるので、加算器1751により位相を補正し、推定した磁極位置である第2の制御系磁極位置θdc2 を求めることができる。そして、この第2の制御系磁極位置θdc2 を微分器1752により処理すれば、同じく推定した速度である第2の速度推定値ω1c2 が求まることになる。
Since the relationship of the current phase in the operation control of the
このとき加算器1751で補正を行なうため、遅延器1761を介して第2の速度推定値ω1c2 を短絡電流位相推定器1762に供給し、加算器1751による位相の補正に必要な位相補正量Δθ1c を計算するのである。
At this time, since the
次に、制御切換指令手段19による第一から第三までの各制御モードによるモータ1の運転制御の切換動作の遷移について説明する。ここで、図12はモータの回転速度と制御モードによるモータ1の運転制御の遷移に対応した制御切換指令手段19の出力信号である制御系動作指令S0 *の推移の関係を示したもので、このとき制御系動作指令S0 *=1のときが第一の制御モードによるモータ1の運転制御で、S0 *=2が第三の制御モードによるモータ1の運転制御、そして、S0 *=3が第二の制御モードによるモータ1の運転制御であることは、既に説明した通りである。
Next, the transition of the switching operation of the operation control of the
このように、制御モードによるモータ1の運転制御の切換は、モータ1の回転速度に応じて行なわれ、図13は、このときの制御モードによるモータ1の運転制御の遷移を示すフローチャートで、まず、制御装置2Aが減速指令を受けると(S131)、始めに第一の制御モードによるモータ1の運転制御による減速に遷移する(S132)。
As described above, the switching of the operation control of the
このとき制御切換指令手段19は、モータ1の回転速度を速度指令値ω1 *により監視し、第一の切換速度ω13 まで減速されたら、制御系動作指令S0 *を2に切換え(S133)、これにより、制御装置2Aの動作を第三の制御モードによるモータ1の運転制御に遷移させる(S134)。
At this time, the control switching command means 19 monitors the rotational speed of the
そして、この第三の制御モードによるモータ1の運転制御による減速中は、第2の速度推定値ω1c2 によりモータ速度を監視していて、第二の切換速度ω12 まで減速されたら(S135)、ここで制御系動作指令S0 *を3に切換え、これにより、制御装置2Aの動作を第二の制御モードによるモータ1の運転制御による減速に遷移させる(S136)。
During deceleration by the operation control of the
そして、この第二の制御モードによるモータ1の運転制御に於いて、速度=0の停止判定条件に到達したら(S137)、モータ1の運転動作(回転)を停止させるか、或いは回転方向を反転させる動作(S138)に遷移するのである。
In the operation control of the
ところで、本発明の実施形態としては、モータ1の減速に際して、第三の制御モードによるモータ1の運転制御を用いずに、第一の制御モードによるモータ1の運転制御から第三の制御モードによるモータ1の運転制御に遷移させるようにしても良い。図14は、この場合のモータの回転速度と制御モードによるモータ1の運転制御の遷移に対応した制御切換指令手段19の出力信号である制御系動作指令S0 *の推移の関係を示したものである。
By the way, as an embodiment of the present invention, when the
そして、図15は、このように第三の制御モードによるモータ1の運転制御を用いずに減速を行う場合のフローチャートで、こちらの動作の場合、第一の制御モードによるモータ1の運転制御中は第三の制御モードによるモータ1の運転制御のときと同様に、速度指令値ω1 *を用いて速度の監視を行う。まず、制御装置2Aが減速指令を受けると(S151)、第一の制御モードによるモータ1の運転制御による減速(S152)に遷移する。そして、第二の切換速度ω12 まで減速されたら(S153)、制御系動作指令S0 *を3に切換えるのである。
FIG. 15 is a flowchart in the case of performing deceleration without using the operation control of the
これにより、制御装置2Aの動作は、第二の制御モードによるモータ1の運転制御に遷移(S154)し、この第二の制御モードによるモータ1の運転制御に於いて、停止判定条件に到達したら(S155)、モータ1の運転動作(回転)を停止させるか、或いは回転方向を反転させる動作(S156)に遷移するのである。
As a result, the operation of the control device 2A shifts to the operation control of the
この実施形態によれば、制御装置2Aの制御モードによるモータ1の運転制御をモータ1の回転速度に基いて切換え、減速開始当初の誘起電圧を利用した位置センサレス制御方式から、それを利用しない各種の制御方式に切換えていくようにしたので、減速時のモータの制御を最終的に完全に停止するまで、同期を維持した状態のまま継続して制御することができる。
According to this embodiment, the operation control of the
また、この実施形態では、第二の制御モードによるモータ1の運転制御のとき、モータの回転速度が低下するに従って減速レートも漸減させるようにしたので、例えば推定回転速度に誤差があった場合でも、モータの回転速度が指令値に近付くように変化され、この結果、滑らかな停止が実現される。
Further, in this embodiment, when the operation control of the
更に、この実施形態では、減速レートの漸減と共に電流値も漸減させるようにしたので、制御装置の構成が単純化できると共に、モータが停止又はほぼ停止していてモータの自冷ファンによる冷却が得られなくなって、モータ電流に制限を受ける場合についても適用を可能にすることができる。 Furthermore, in this embodiment, since the current value is gradually decreased as the deceleration rate is gradually decreased, the configuration of the control device can be simplified, and the motor is stopped or almost stopped, so that the motor is cooled by the self-cooling fan. It is possible to make the application possible even when the motor current is limited.
同じく、この実施形態では、モータ電流の位相を略−30度ないし−60度の範囲にすることで、例えば第二の制御モードによるモータ1の運転制御に切換えるときのモータ内部と制御装置内での磁極位置の誤差が大きい場合や、何らかの外乱により、第二の制御モードによるモータ1の運転制御に切換後、モータ1の磁極軸(d軸)とつれ止まり電流の位相差θI が変動した場合にも、安定した減速が可能になる。
Similarly, in this embodiment, by setting the phase of the motor current in a range of approximately −30 degrees to −60 degrees, for example, in the motor and the control device when switching to the operation control of the
このとき、外部から間欠的に磁極位置の補正情報が得られる場合は、その情報を利用して位相差θI の変動が補正できるので、より安定させることができる。 At this time, if the correction information of the magnetic pole position is obtained intermittently from the outside, the fluctuation of the phase difference θ I can be corrected using the information, so that it can be made more stable.
次に、この実施形態によれば、第三の制御モードによるモータ1の運転制御として全相チョッパ動作を併用するようになっているので、磁極位置や速度の推定を行わずにモータ2の減速を可能にすることができる。
Next, according to this embodiment, since the all-phase chopper operation is used together as the operation control of the
また、この実施形態では、第三の制御モードによるモータ1の運転制御で動作中のとき、モータの回転速度と磁極位置を推定して第二の制御モードによるモータ1の運転制御に切換えているので、的確な切換が可能になり、第三の制御モードによるモータ1の運転制御と第二の制御モードによるモータ1の運転制御とを組み合わせた場合には、より広範な条件でのモータの減速が可能となる。
In this embodiment, when the
また、夫々の制御モードによるモータ1の運転制御の切換については、制御系内部に持つ回転速度で行うことで、非特許文献2の手法に基づく位置センサレス制御での運転が困難な領域になる前に、第三の制御モードによるモータ1の運転制御や第二の制御モードによるモータ1の運転制御に切換えることができる。
Further, switching of operation control of the
ところで、以上に説明した実施形態では、第一の制御モードによるモータ1の運転制御として、磁極位置の推定による位置センサレス制御方式を用いた場合のシステム構成例であるが、本発明の実施形態としては、その他、第一の制御モードによるモータ1の運転制御における制御方式としては、例えば磁極位置の推定によらず、モータの回転速度と誘起電圧の比を略一定に保って運転する、いわゆるV/F制御方式も適用可能であり、これらの何れを用いても良く、或いは減速中に位置センサレス制御方式からV/F制御方式に切換え、この後で第三の制御モードによるモータ1の運転制御に遷移させるようにしても良く、この後で第二の制御モードによるモータ1の運転制御に遷移させるようにしてもよい。
By the way, in embodiment mentioned above, although it is a system configuration example at the time of using the position sensorless control system by estimation of a magnetic pole position as operation control of the
また、上記実施形態では、第二の制御モードによるモータ1の運転制御のとき磁極位置の情報を用いないことを前提としているが、補正情報に限らず、磁極位置の情報を得る手段を使用しても問題が無いことは、言を待たない。
In the above embodiment, it is assumed that the magnetic pole position information is not used in the operation control of the
次に、本発明の第2の実施形態について説明すると、ここで、図16は、この第2の実施形態に於けるシステム構成図で、図1に示した第1の実施形態に対して、この制御装置2Bでは、つれ止まり制御手段14と全相チョッパ指令手段17の構成が異なり、このとき、まず全相チョッパ指令手段17からは負荷系慣性(モータ単体と負荷慣性の合計)の推定値JMLc が出力され、また、電力変換器13からは直流電圧部131(図8)の電圧であるVDC が出力され、夫々つれ止まり制御手段14に入力されるようになっいる点が異なっている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Here, FIG. 16 is a system configuration diagram in the second embodiment, and with respect to the first embodiment shown in FIG. In this
図17は、この第二の実施形態に於ける全相チョッパ指令手段17の構成図で、図7で説明した第一の実施形態の全相チョッパ指令手段17に対して異なっている点は、負荷系慣性・負荷状態推定手段177が追加された点と、チョッパ電流指令手段171に負荷系慣性・負荷状態推定手段177で演算された負荷系慣性の推定値JMLc と負荷トルク推定値τLc が入力されている点である。 FIG. 17 is a block diagram of the all-phase chopper command means 17 in the second embodiment, which differs from the all-phase chopper command means 17 of the first embodiment described in FIG. The load system inertia / load state estimating means 177 is added, and the load system inertia estimated value J MLc and the load torque estimated value τ Lc calculated by the load system inertia / load state estimating means 177 are added to the chopper current command means 171. Is the point where is entered.
次に、この実施形態における負荷系慣性・負荷状態推定手段177並びにチョッパ電流指令手段171の動作について説明する。なお、他の構成要素については、既に説明した第一の実施形態の場合と同じであるため、割愛する。 Next, the operation of the load system inertia / load state estimating means 177 and the chopper current command means 171 in this embodiment will be described. The other components are the same as those in the first embodiment already described, and are therefore omitted.
まず、負荷系慣性・負荷状態推定手段177について説明すると、減速中の負荷系慣性が持つ慣性エネルギー(以下、負荷系慣性エネルギー)の減少に於いては、次の(8)式〜(12)式の関係が成立する。 First, the load system inertia / load state estimating means 177 will be described. In reducing the inertia energy (hereinafter referred to as load system inertia energy) of the load system inertia during deceleration, the following equations (8) to (12) are used. The relationship of the formula is established.
・減速中の、負荷系慣性エネルギーの減少分の関係
d/dt(EML)=d/dt(EML)+d/dt(ER-LOS)+d/dt(Ec)
JML・ω・d/dt(ω)=τL・ω+3/2・1/2・R1・I1ch 2+
C・VDC・d/dt(VDC) ……(8)
・減速による、負荷系慣性エネルギーEML の減少分
d/dt(EML)=JML・ω・d/dt(ω) …… ……(9)
・負荷トルクと、負荷による慣性エネルギーEL の減少分
d/dt(EL)=τL・ω …… ……(10)
・チョッパ動作中の、モータに流れる電流による抵抗損失Er_loss
(但し、電流値はI1ch、R1 はモータの相巻線抵抗値)
d/dt(ER-LOS)=3/2・1/2・R1・I1ch 2 …… ……(11)
・チョッパ動作中の、直流電圧部に回生されるエネルギーEc
(但し、Cは直流電圧部の平滑コンデンサ容量)
d/dt(Ec)=C・VDC・d/dt(VDC) …… ……(12)
従って、例えば減速中に無負荷状態と判っていれば、トルクτL は0だから、次の(13)式の関係から、直流電圧部の電圧VDC、チョッパ電流振幅I1ch と、チョッパ中速度推定手段175により推定した速度推定値ω1c2 から、負荷系慣性の推定値JMLc を求めることができる。
・ Relationship of load inertia energy decrease during deceleration
d / dt (E ML) = d / dt (E ML) + d / dt (E R-LOS) + d / dt (E c)
J ML・ ω ・ d / dt (ω) = τ L・ ω + 3/2 ・ 1/2 ・ R 1・ I 1ch 2 +
C ・VDC・ d / dt ( VDC ) ...... (8)
- by the deceleration, decrease of the load system inertia energy E ML
d / dt (E ML ) = J ML・ ω ・ d / dt (ω) ............ (9)
- and the load torque, the decrease in the inertial energy E L by the load
d / dt (E L ) = τ L・ ω ………… (10)
-Resistance loss Er_loss due to current flowing in the motor during chopper operation
(However, the current value is I 1ch and R 1 is the motor phase winding resistance value.)
d / dt (E R-LOS ) = 3/2 ・ 1/2 ・ R 1・ I 1ch 2 ............ (11)
・ Energy Ec regenerated in the DC voltage section during chopper operation
(Where C is the smoothing capacitor capacity of the DC voltage section)
d / dt (E c ) = C ・ V DC・ d / dt (V DC ) (12)
Therefore, for example, if it is known that there is no load during deceleration, the torque τ L is 0. Therefore, from the relationship of the following equation (13), the voltage V DC of the DC voltage section, the chopper current amplitude I 1ch, and the chopper speed From the estimated speed value ω 1c2 estimated by the estimating means 175, an estimated value J MLc of the load system inertia can be obtained.
JML・ω・d/dt(ω)=3/2・1/2・R1・I10 2+C・VDC・d/dt(VDC)
∴ τL =[3/2・1/2・R1・I10 2+C・VDC・d/dt(VDC)]/ω・d/dt(ω)
…………(13)
また、例えば減速中、負荷状態は不明だが負荷系慣性JML が判っていれば、次の(14)式により同様にして負荷トルクτLcを推定可能である。
J ML・ ω ・ d / dt (ω) = 3/2 ・ 1/2 ・ R 1・ I 10 2 + C ・ V DC・ d / dt (V DC )
∴τ L = [3/2 ・ 1/2 ・ R 1・ I 10 2 + C ・ V DC・ d / dt (V DC )] / ω ・ d / dt (ω)
…………(13)
Further, for example during deceleration, when the load state is long known to unclear load system inertia J ML, it is possible to estimate the load torque τLc similarly by the following equation (14).
τL・ω=JML・ω・d/dt(ω)−
[3/2・1/2・R1・I1ch 2+C・VDC・d/dt(VDC)]
∴ τLC =JML・d/dt(ω)−
1/ω・[3/2・1/2・R1・I1ch 2+C・VDC・d/dt(VDC)]
…………(14)
チョッパ電流指令手段171に於いては、(8)式の関係と、負荷系慣性・負荷状態推定手段177による負荷系慣性や負荷トルクの推定値、チョッパ中速度推定手段175により推定した速度推定値ω1c2 からチョッパ電流指令値I1ch *によりチョッパ動作による直流電圧部131への回生エネルギーと抵抗損失の合計を操作して、別途設定した減速レートを保持する様、動作させることも可能である。
τ L・ ω = J ML・ ω ・ d / dt (ω) −
[3/2 ・ 1/2 ・ R 1・ I 1ch 2 + C ・VDC・ d / dt ( VDC )]
∴ τ LC = J ML・ d / dt (ω) −
1 / ω ・ [3/2 ・ 1/2 ・ R 1・ I 1ch 2 + C ・ V DC・ d / dt (V DC )]
…………(14)
In the chopper current command means 171, the relationship of the equation (8), the load system inertia and load torque estimation values by the load system inertia / load state estimation means 177, the speed estimation value estimated by the chopper speed estimation means 175. The total regenerative energy and resistance loss to the
次に、図18は、この第二の実施形態におけるつれ止まり制御手段14の構成図で、図2で説明した第一の実施形態のつれ止まり制御手段14に対して異なっている点は、つれ止まり速度指令生成手段141に、更に負荷系慣性・負荷状態推定手段177で演算された負荷系慣性の推定値JMLc が追加して入力され、これにより無負荷時の減速レートの関係式である(2)式については、次の(15)式に示すようになっている点にある。
Next, FIG. 18 is a block diagram of the anti-stagnation control means 14 in the second embodiment. The difference from the anti-sway control means 14 of the first embodiment described in FIG. The estimated value J MLc of the load system inertia calculated by the load system inertia / load
d/dt(ω)=τM/JMLc=1/JMLc・3/2・KEI10 ・sin(θI)
…………(15)
従って、この第2の実施形態の場合は、第1の実施形態における(2)式に代えて、以後、この(15)式で与えられる無負荷時減速レートd/dt(ω)に基づいて減速レートと(3)式以降での電流指令値が改めて算出されることになる。
d / dt (ω) = τ M / J MLc = 1 / J MLc · 3/2 · K E I 10 · sin (θ I )
………… (15)
Therefore, in the case of the second embodiment, instead of the equation (2) in the first embodiment, hereinafter, based on the no-load deceleration rate d / dt (ω) given by the equation (15). The deceleration rate and the current command value after the equation (3) are calculated again.
ここで、この(15)式が意味するところは、制御装置2A内で初期設定された負荷系慣性の値が、負荷系慣性・負荷状態推定手段177で求められた負荷系慣性の推定値JMLc に基づいて補正される点にある。 Here, the equation (15) means that the load system inertia value initially set in the control device 2A is the load system inertia estimated value J obtained by the load system inertia / load state estimating means 177. The correction is based on MLc .
従って、この第2の実施形態によれば、制御装置2A内で初期設定された負荷系慣性の値が、実際の値と異なってしまったときでも、第三の制御モードによるモータ1の運転制御で、前記負荷系慣性・負荷状態推定手段177で求めた負荷系慣性の推定値JMLc 用いて、減速レートと電流指令値を改めて算出することにより、所要の減速レートを得ることも可能となる。
Therefore, according to the second embodiment, even when the load system inertia value initially set in the control device 2A is different from the actual value, the operation control of the
よって、この第2の実施形態によれば、第三の制御モードによるモータ1の運転制御に於いて、負荷の慣性や運転中の負荷トルクの推定が可能になる。更に、これらの得られた情報を用いてモータ電流を制御することにより、減速レートを所望値に保持する制御が行えることになる。
Therefore, according to the second embodiment, it is possible to estimate the inertia of the load and the load torque during operation in the operation control of the
また、この第2の実施形態によれば、第三の制御モードによるモータ1の運転制御に於いて負荷の慣性を推定することで、予め負荷の慣性の情報が得られない場合や、それが実際と著しく異なる場合に、第二の制御モードによるモータ1の運転制御に於ける減速レートや電流指令値を適切に設定することも可能になる。
Further, according to the second embodiment, by estimating the inertia of the load in the operation control of the
以上、説明したように、本発明は、モータを制御する制御装置内で、複数の制御モードを切換えて運転するようにした点を特徴とするものであり、従って、本発明は、例えば位置センサレス制御を行っている永久磁石同期モータについて極低速回転中にロータ位置の同期を維持するためにロータの回転速度に応じて最適な制御方法に切換えて制御することにより完全に停止するまで同期を維持したまま制御するものとして実施することができる。 As described above, the present invention is characterized in that it is operated by switching a plurality of control modes in a control device for controlling a motor. In order to maintain the synchronization of the rotor position during the extremely low speed rotation of the permanent magnet synchronous motor that is being controlled, the synchronization is maintained until it is completely stopped by switching to the optimal control method according to the rotation speed of the rotor. It is possible to carry out the control as it is.
例えば、非特許文献2の手法による位置センサレス制御で永久磁石同期モータを駆動する場合、前記した様に、永久磁石同期モータをほぼ停止状態になるまで回転数(回転速度)を落としていくと、ある回転数を下回ったところで磁極位置の推定が困難になって、運転が継続できなくなる。従って、この回転数に到達する前に、誘起電圧を利用した制御から、それを利用しない各種の制御に切換えていくことにより、モータの制御が継続され、最終的に完全に停止するまで同期を維持した制御が得られるようになる。
For example, when the permanent magnet synchronous motor is driven by the position sensorless control according to the method of
従って、本発明の実施形態は、例えば、永久磁石同期電動機を減速する際、
(1) 位置センサレス制御またはV/F制御、若しくはその両者を切換えて用いる第一の制御モードから、
(2) チョッパ回生制御を用いる第二の制御モードに遷移し、その後、制御装置の出力素子のオン電圧より誘起電圧が小さくなり、チョッパ回生制御では回生電流が流せなくなる回転数に到達する前に、
(3) 第三の制御モードとして同期つれ止まり制御へ制御モードを遷移させる事により、電動機を停止又は極低速で運転する様に、永久磁石同期モータの制御を行うようにした永久磁石同期モータの制御装置である。
Therefore, the embodiment of the present invention, for example, when decelerating the permanent magnet synchronous motor,
(1) From the first control mode that uses position sensorless control, V / F control, or both,
(2) Transition to the second control mode using chopper regeneration control, and then the induced voltage becomes smaller than the ON voltage of the output element of the control device, and before reaching the rotation speed at which the regenerative current cannot flow in chopper regeneration control. ,
(3) A permanent magnet synchronous motor that controls the permanent magnet synchronous motor so that the motor is stopped or operated at an extremely low speed by changing the control mode to synchronous stagnation control as the third control mode. It is a control device.
または、本発明の実施形態は、前記第一の制御モードから、前記第三の制御モードに、制御モードを切換える様にした永久磁石同期モータの制御装置でも良い。 Alternatively, the embodiment of the present invention may be a permanent magnet synchronous motor control device that switches the control mode from the first control mode to the third control mode.
同じく本発明の実施形態は、例えば、モータの回転方向を切換える際に、減速を上記に記載した方法で制御モードを切換えて行う永久磁石同期モータの制御装置でも良く、制御モードの切換えをモータ速度に基づいて行ない、永久磁石同期モータの制御を行う制御装置であっても良く、チョッパ回生制御動作による減速制御中に、検出電流に基づいて、モータ速度や磁極位置を推定するようにして永久磁石同期モータの制御を行う制御装置であっても良い。 Similarly, the embodiment of the present invention may be, for example, a permanent magnet synchronous motor control device that switches the control mode by the method described above when switching the rotation direction of the motor. May be a control device that performs control of the permanent magnet synchronous motor based on the motor, and estimates the motor speed and magnetic pole position based on the detected current during the deceleration control by the chopper regeneration control operation. A control device that controls the synchronous motor may be used.
同じく本発明の実施形態は、例えば、減速制御中に負荷電流と加速度から推定した推定速度情報から、負荷系の慣性を推定して永久磁石同期モータの制御を行う制御装置でも良く、減速制御中に負荷電流と加速度から推定した推定速度情報と、与えられた負荷系慣性に基づいて、モータの負荷を推定して永久磁石同期モータの制御を行う制御装置であっても良い。 Similarly, the embodiment of the present invention may be a control device that estimates the inertia of the load system from the estimated speed information estimated from the load current and acceleration during the deceleration control and controls the permanent magnet synchronous motor. In addition, a control device that estimates the motor load and controls the permanent magnet synchronous motor based on the estimated speed information estimated from the load current and acceleration and the given load system inertia may be used.
同じく本発明の実施形態は、減速制御中に負荷電流と加速度から推定した推定速度情報と、推定したモータ負荷情報から、所定の減速率を維持する様に、チョッパ回生時のモータ電流を制御するようにして永久磁石同期モータの制御を行う制御装置であっても良い。 Similarly, the embodiment of the present invention controls the motor current during regeneration of the chopper so as to maintain a predetermined deceleration rate from the estimated speed information estimated from the load current and acceleration during the deceleration control and the estimated motor load information. Thus, a control device that controls the permanent magnet synchronous motor may be used.
同じく本発明の実施形態は、同期“つれ止まり”時、モータ速度低下に伴い減速レートを漸減させることにより、永久磁石同期モータの制御を行う制御装置であっても良く、同期“つれ止まり”時、予め与えられた減速レートと負荷系慣性を基に、速度並びに電流の指令値を作成して与えることにより永久磁石同期モータの制御を行う制御装置であっても良い。 Similarly, the embodiment of the present invention may be a control device that controls the permanent magnet synchronous motor by gradually decreasing the deceleration rate as the motor speed decreases at the time of synchronization “stopping”. A control device that controls the permanent magnet synchronous motor by creating and giving command values of speed and current based on a predetermined deceleration rate and load system inertia may be used.
同じく本発明の実施形態は、同期“つれ止まり”時、予め与えられた減速レートと負荷系慣性を基に、速度並びに電流の指令値を作成して与える場合、電流の指令値については、電流位相がモータの磁極位置に対して所定の位相角だけずれた位置になるようにして与え、永久磁石同期モータの制御を行う制御装置であっても良い。 Similarly, according to the embodiment of the present invention, when the speed and current command values are created and given based on the deceleration rate and the load system inertia given in advance at the time of synchronization “stopping”, the current command value It may be a controller that controls the permanent magnet synchronous motor by giving the phase so as to be shifted by a predetermined phase angle with respect to the magnetic pole position of the motor.
同じく本発明の実施形態は、同期“つれ止まり”時、予め与えられた減速レートと負荷系慣性を基に、速度並びに電流の指令値を作成して与える場合、電流位相が、モータの磁極位置に対してモータの回転方向を基準にして、電気角で30〜60度遅れた位相であるようにして、永久磁石同期モータの制御を行う制御装置であっても良い。 Similarly, according to the embodiment of the present invention, when the speed and current command values are generated and given based on the predetermined deceleration rate and load system inertia at the time of synchronous “stopping”, the current phase is determined by the magnetic pole position of the motor. In contrast, the controller may control the permanent magnet synchronous motor so that the phase is delayed by 30 to 60 degrees in electrical angle with respect to the rotation direction of the motor.
同じく本発明の実施形態は、同期“つれ止まり”時、位置補正情報が得られる時は、その情報に基づいて電流の指令値を補正するようにして、永久磁石同期モータの制御を行う制御装置であってもよい。 Similarly, according to the embodiment of the present invention, when the position correction information is obtained at the time of synchronization “stopping”, the control device for controlling the permanent magnet synchronous motor by correcting the command value of the current based on the information. It may be.
同じく本発明の実施形態は、チッョパ回生制御から同期“つれ止まり”に切換える時には、推定した速度情報と磁極位置情報を用いて、速度と電流の指令値の夫々の初期値を設定するようにして永久磁石同期モータの制御を行う制御装置であっても良い。 Similarly, in the embodiment of the present invention, when switching from the chopper regeneration control to the synchronous “stop”, the initial values of the speed and current command values are set using the estimated speed information and magnetic pole position information. It may be a control device that controls the permanent magnet synchronous motor.
同じく本発明の実施形態は、位置センサレス制御から同期“つれ止まり”に切換える時には、制御装置の主回路動作を所定の期間停止させるようにして永久磁石同期モータの制御を行う制御装置であっても良い。 Similarly, the embodiment of the present invention may be a control device that controls a permanent magnet synchronous motor by stopping the main circuit operation of the control device for a predetermined period when switching from position sensorless control to synchronous “stop”. good.
1:モータ(永久磁石回転子形の三相交流同期モータ)
2A、2B:制御装置
3:電流検出手段
4:dq変換器
5:軸誤差推定手段
6:速度誤差推定手段
7:加算器
8:磁極位置演算手段
9:電流指令作成手段
10:ベクトル制御器
11:dq逆変換器
12:PWM発生器
13:電力変換器
14:つれ止まり制御手段
15:第1の速度切換手段
16:第2の速度切換手段
17:全相チョッパ指令手段
18:電圧出力指令切換手段
19:制御切換指令手段
20:磁極位置情報補正手段
140:速度指令選択手段
141:つれ止まり速度指令生成手段
142:つれ止まり電流指令作成手段
143:つれ止まり位相補正手段
170:チョッパ電流振幅演算手段
171:チョッパ電流指令手段
172:減算器
173:電圧出力指令演算手段
174:チョッパ中電流位相算出手段
175:チョッパ中速度推定手段
176:チョッパ中磁極位置推定手段
177:負荷系慣性・負荷状態推定手段
1: Motor (permanent magnet rotor type three-phase AC synchronous motor)
2A, 2B: Control device 3: Current detection means 4: dq converter 5: Axis error estimation means 6: Speed error estimation means 7: Adder 8: Magnetic pole position calculation means 9: Current command creation means 10: Vector controller 11 : Dq reverse converter 12: PWM generator 13: power converter 14: stoppage control means 15: first speed switching means 16: second speed switching means 17: all-phase chopper command means 18: voltage output command switch Means 19: Control switching command means 20: Magnetic pole position information correction means 140: Speed command selection means 141: Stopping speed command generation means 142: Stopping current command generation means 143: Stoppage phase correction means 170: Chopper current amplitude calculation means 171: Chopper current command means 172: Subtractor 173: Voltage output command calculation means 174: Current phase calculation means during chopper 175: Chopper medium speed estimating means 176: Chopper medium magnetic pole position estimating means 177: Load system inertia / load state estimating means
Claims (15)
前記制御動作は、前記永久磁石同期モータの磁極位置に対して、該永久磁石同期モータの電流の位相が所定の位相角だけずれる様に、該永久磁石同期モータへ電流を与える動作であることを特徴とする、永久磁石同期モータの制御装置。 In claim 3,
The control operation is an operation of supplying a current to the permanent magnet synchronous motor so that the phase of the current of the permanent magnet synchronous motor is shifted by a predetermined phase angle with respect to the magnetic pole position of the permanent magnet synchronous motor. A control device for a permanent magnet synchronous motor, which is characterized.
前記所定の位相角が、前記永久磁石同期モータの磁極位置に対して、回転方向を基準に、電気角で30度から60度の範囲で遅れた位相角である事を特徴とする、永久磁石同期モータの制御装置。 In claim 4,
The predetermined phase angle is a phase angle delayed with respect to the magnetic pole position of the permanent magnet synchronous motor in the range of 30 to 60 degrees in electrical angle with respect to the rotation direction. Control device for synchronous motor.
請求項1から5の何れかに記載の永久磁石同期モータの制御装置。 When the correction information about the magnetic pole position of the permanent magnet synchronous motor is obtained, the operation is performed so as to correct the phase of the current of the permanent magnet synchronous motor based on the correction information.
The control device for a permanent magnet synchronous motor according to any one of claims 1 to 5.
前記制御装置が制御動作を行う期間を、第一の制御動作期間とすると、
第一の制御動作期間の後で、各相電圧が略同時に、同一極性へ変化する様に、前記制御動作が制御動作を行う期間へと切替えられ、これを全相チョッパ動作期間とすると、
該全相チョッパ動作期間の後で、前記制御装置の制御動作は、
前記第一の制御動作期間と同様の関係で、前記永久磁石同期モータへ与える電圧が変化する制御動作であって、且つ請求項1から6の何れかに記載の制御動作である様に、切替えられる事を特徴とする、永久磁石同期モータの制御装置。 When decelerating the permanent magnet synchronous motor, the voltage applied to the permanent magnet synchronous motor by the control device maintains a state in which the phase of each phase voltage changes with an electrical angle shifted at equal intervals.
When a period during which the control device performs a control operation is a first control operation period,
After the first control operation period, the control operation is switched to a period for performing the control operation so that each phase voltage changes to the same polarity at substantially the same time.
After the all-phase chopper operation period, the control operation of the control device is:
The control operation is such that the voltage applied to the permanent magnet synchronous motor changes in the same relationship as in the first control operation period, and the control operation is the control operation according to any one of claims 1 to 6. A control device for a permanent magnet synchronous motor.
前記全相チョッパ動作による減速運転中は、検出電流に基づいて、モータ速度あるいは磁極位置を推定する事を特徴とする、永久磁石同期モータの制御装置。 Claim 7 or 8 or 10
During the deceleration operation by the all-phase chopper operation, the motor speed or the magnetic pole position is estimated based on the detected current, and the permanent magnet synchronous motor control device.
推定したモータ速度から、負荷系の慣性を推定する事を特徴とする、永久磁石同期モータの制御装置。 In claim 11,
A control device for a permanent magnet synchronous motor, wherein the inertia of a load system is estimated from the estimated motor speed.
推定した速度情報から、前記永久磁石同期モータの負荷状態を推定する事を特徴とする、永久磁石同期モータの制御装置。 In claim 11,
A control device for a permanent magnet synchronous motor, wherein a load state of the permanent magnet synchronous motor is estimated from estimated speed information.
推定した速度情報と、推定したモータ負荷情報から、
所定の減速率を維持する様に、全相チョッパ動作中に前記モータの電流を制御する事を特徴とする、永久磁石同期モータの制御装置。 In claim 13,
From the estimated speed information and estimated motor load information,
A control device for a permanent magnet synchronous motor, wherein the current of the motor is controlled during the all-phase chopper operation so as to maintain a predetermined deceleration rate.
その切替えの際は、全相チョッパ動作期間の間に推定した速度情報と磁極位置情報を用いて、速度と電流の指令値の、夫々の初期値を設定する事を特徴とする、請求項7、8、10〜14に記載の永久磁石同期モータの制御装置。 The control operation of the control device is a control operation in which a voltage applied to the permanent magnet synchronous motor changes from an all-phase chopper operation period in the same relationship as in the first control operation period, and It is switched to operate to be the control operation described in any of the above,
8. When the switching is performed, initial values of speed and current command values are set using speed information and magnetic pole position information estimated during the all-phase chopper operation period. , 8, 10-14. The permanent magnet synchronous motor control device.
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