JP2006042444A - Motor control unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばエレベータの電動機駆動用として用いられるモータの制御装置に係り、特にロータ内部に永久磁石を埋め込んだIPMモータの駆動制御を行うモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device used, for example, for driving an electric motor of an elevator, and more particularly to a motor control device that performs drive control of an IPM motor in which a permanent magnet is embedded in a rotor.
例えばエレベータの電動機駆動用として用いられるモータとしては、ロータ(回転子)の内部に永久磁石を貼り付けたSPM(Surface Permanent Magnet:表面磁石貼付型)モータが一般的であった。ところが、このSPMモータは、高速回転時に永久磁石が遠心力で飛散しないようにステンレス管をロータの回りに被せる必要があり、この部分での鉄損が効率を低下させていた。 For example, as a motor used for driving an electric motor of an elevator, an SPM (Surface Permanent Magnet) motor in which a permanent magnet is stuck inside a rotor (rotor) is generally used. However, in this SPM motor, it is necessary to put a stainless steel tube around the rotor so that the permanent magnets are not scattered by centrifugal force during high-speed rotation, and the iron loss at this portion reduces the efficiency.
そこで、この永久磁石をロータ内部に埋め込むことで、永久磁石の飛散を防止したIPM(Interior Permanent Magnet:内部磁石埋込型)モータが主流となりつつある。このIPMモータでは、永久磁石によるマグネットトルクに加え、ロータの突極性に起因するリラクタンストルクを利用できるため、小型でも大きなトルクを効率的に得ることができるといった利点がある。 Therefore, an IPM (Internal Permanent Magnet) motor that prevents permanent magnets from being scattered by embedding the permanent magnets inside the rotor is becoming mainstream. In this IPM motor, since reluctance torque resulting from the saliency of the rotor can be used in addition to the magnet torque generated by the permanent magnet, there is an advantage that a large torque can be efficiently obtained even in a small size.
このようなIPMモータを制御対象としたモータ制御装置では、IPMモータのマグネットトルクとリラクタンストルクとを合わせたトータルトルクが常に最大となるように、巻線電流の進み位相を最適化する制御を行っている(例えば、特許文献1参照)。
上述したように、IPMモータの制御では、マグネットトルクとリラクタンストルクとを合わせたトータルトルクが常に最大となるように進み位相が最適化される。 As described above, in the control of the IPM motor, the advance phase is optimized so that the total torque including the magnet torque and the reluctance torque is always maximized.
ところが、例えばマイコンの誤計算などにより進み位相として不適切な値が算出されることがある。上記進み位相として不適切な値が算出されると、モータの駆動効率が低下するだけでなく、その値によってはモータが脱調するなどして制御不能な状態になる問題がある。このような場合、特にエレベータの分野では、モータの駆動が乗りかご内の乗客の安全に直接影響するため、モータ制御が不能なる事態は絶対に回避しなければならず、そのための対策が重要課題となる。 However, an inappropriate value may be calculated as the lead phase due to, for example, an erroneous calculation by the microcomputer. If an inappropriate value is calculated as the advance phase, not only the driving efficiency of the motor is lowered, but also depending on the value, there is a problem that the motor is out of control due to step-out. In such a case, especially in the field of elevators, the drive of the motor directly affects the safety of passengers in the car, so it is absolutely necessary to avoid situations where motor control becomes impossible. It becomes.
本発明は上記のような点に鑑みなされたもので、進み位相の誤計算などによりモータ制御が不能となる事態を回避して、常に効率的にモータを駆動することのできるモータ制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a motor control device that can always efficiently drive a motor while avoiding a situation in which motor control becomes impossible due to erroneous calculation of the lead phase. The purpose is to do.
本発明のモータ制御装置は、ロータ内部に永久磁石が埋め込まれ、上記永久磁石の直軸であるd軸のインダクタンスよりも直交軸であるq軸のインダクタンスが大きい突極性を有するモータと、このモータにおける上記ロータの回転位相を検出する位相検出手段と、上記永久磁石によるマグネットトルクに上記d軸とq軸のインダクタンス変化に伴って発生するリラクタンストルクを加えたトータルトルクが最大となるように、上記位相検出手段によって検出される上記ロータの回転位相からの進み位相を算出する進み位相算出手段と、この進み位相算出手段によって算出された進み位相が規定範囲を超えないように制限するリミッタ手段と、このリミッタ手段により上記規定範囲内に制限された進み位相に基づいて上記モータの駆動を制御する駆動制御手段とを具備して構成される。 A motor control apparatus according to the present invention includes a motor having a saliency in which a permanent magnet is embedded in a rotor and a q-axis inductance that is an orthogonal axis is larger than an inductance of a d-axis that is a direct axis of the permanent magnet. The phase detection means for detecting the rotational phase of the rotor in the above, and the total torque obtained by adding the reluctance torque generated by the inductance change of the d-axis and the q-axis to the magnet torque by the permanent magnet is maximized. A lead phase calculating means for calculating a lead phase from the rotational phase of the rotor detected by the phase detecting means; a limiter means for limiting the lead phase calculated by the lead phase calculating means so as not to exceed a prescribed range; The drive of the motor is controlled based on the advance phase limited within the specified range by the limiter means. Constituted by and a that drive control means.
このような構成によれば、モータのマグネットトルクとリラクタンストルクを合わせたトータルトルクが最大となるように進み位相が算出され、その進み位相に基づいてモータの駆動が制御される。その際、誤計算などにより不適切な進み位相が算出されると、その進み位相の値がリミッタ手段により規定範囲内に制限されるので、モータ制御が不能となる事態を回避して常に効率的にモータを駆動することができる。 According to such a configuration, the advance phase is calculated so that the total torque obtained by combining the magnet torque and the reluctance torque of the motor is maximized, and the drive of the motor is controlled based on the advance phase. At this time, if an inappropriate advance phase is calculated due to an erroneous calculation, the value of the advance phase is limited within the specified range by the limiter means, so that it is always efficient to avoid the situation where motor control becomes impossible. The motor can be driven.
また、本発明のモータ制御装置は、ロータ内部に永久磁石が埋め込まれ、上記永久磁石の直軸であるd軸のインダクタンスよりも直交軸であるq軸のインダクタンスが大きい突極性を有するモータと、このモータにおける上記ロータの回転位相を検出する位相検出手段と、上記永久磁石によるマグネットトルクに上記d軸とq軸のインダクタンス変化に伴って発生するリラクタンストルクを加えたトータルトルクが最大となるように、上記位相検出手段によって検出される上記ロータの回転位相からの進み位相を算出する進み位相算出手段と、この進み位相算出手段によって算出された進み位相に応じたd軸電流指令を出力するd軸電流指令手段と、このd軸電流指令手段から出力されるd軸電流指令の値が規定範囲を超えないように制限するリミッタ手段と、このリミッタ手段により上記規定範囲内に制限されたd軸電流指令に基づいて上記モータの駆動を制御する駆動制御手段とを具備して構成される。 Further, the motor control device of the present invention includes a motor having a saliency in which a permanent magnet is embedded in the rotor, and the q-axis inductance that is the orthogonal axis is larger than the d-axis inductance that is the direct axis of the permanent magnet, Phase detection means for detecting the rotational phase of the rotor in the motor, and the total torque obtained by adding the reluctance torque generated by the inductance change of the d-axis and q-axis to the magnet torque by the permanent magnet is maximized. A lead phase calculating means for calculating a lead phase from the rotational phase of the rotor detected by the phase detecting means; and a d-axis for outputting a d-axis current command corresponding to the lead phase calculated by the lead phase calculating means. Limit the current command means and the value of the d-axis current command output from the d-axis current command means so as not to exceed the specified range. And limiter means constituted by and a drive control means for controlling driving of the motor based on the d-axis current command that is limited within the above specified range by the limiter unit.
このような構成によれば、モータのマグネットトルクとリラクタンストルクを合わせたトータルトルクが最大となるように進み位相が算出され、その進み位相に応じたd軸電流指令に基づいてモータの駆動が制御される。その際、誤計算などにより不適切な進み位相が算出されると、その進み位相に対応したd軸電流指令の値がリミッタ手段により規定範囲内に制限されるので、モータ制御が不能となる事態を回避して常に効率的にモータを駆動することができる。 According to such a configuration, the advance phase is calculated so that the total torque including the magnet torque and the reluctance torque of the motor is maximized, and the drive of the motor is controlled based on the d-axis current command according to the advance phase. Is done. At this time, if an inappropriate advance phase is calculated due to an erroneous calculation or the like, the value of the d-axis current command corresponding to the advance phase is limited within a specified range by the limiter means, and the motor control becomes impossible. Thus, the motor can always be driven efficiently.
本発明によれば、モータのマグネットトルクとリラクタンストルクを合わせたトータルトルクが最大となるように進み位相を変動させる制御方式において、進み位相の値を規定範囲内に制限するためのリミッタを設けておくことで、誤計算などにより不適切な進み位相が算出された場合にモータ制御不能となる事態を回避でき、常に規定範囲内の進み位相にて効率的にモータを駆動することができる。 According to the present invention, in the control method for varying the advance phase so that the total torque obtained by combining the magnet torque and the reluctance torque of the motor is maximized, a limiter is provided for limiting the advance phase value within a specified range. Thus, it is possible to avoid a situation in which motor control becomes impossible when an inappropriate advance phase is calculated due to erroneous calculation or the like, and the motor can always be efficiently driven with the advance phase within a specified range.
また、進み位相に対応したd軸電流指令の値を変動させる制御方式であっても、d軸電流指令の値を規定範囲内に制限するためのリミッタを設けておくことで、上記同様にモータ制御不能となる事態を回避して、常に効率的にモータを駆動することができる。 In addition, even in a control method that fluctuates the value of the d-axis current command corresponding to the advance phase, by providing a limiter for limiting the value of the d-axis current command within a specified range, The situation where the control becomes impossible can be avoided, and the motor can always be driven efficiently.
まず、本発明の実施形態を説明する前に、本発明が制御対象としているIPMモータのトルク特性についてSPMモータと比較しながら説明する。 First, before describing an embodiment of the present invention, the torque characteristics of an IPM motor that is a control target of the present invention will be described in comparison with an SPM motor.
SPMモータは、図3に示すように、ロータ(回転子)1と、その内部に貼り付けられた永久磁石2と、ロータ1の周囲に配設された巻線(コイル)3とで構成される。このSPMモータでは、永久磁石2によるマグネットトルクが発生する。図4に示すように、このSPMモータのマグネットトルクは、巻線電流の進み位相θ(ロータ1の回転位相に対する進み角度)が0度のときに最大となり、その前後90度の範囲で変動する。
As shown in FIG. 3, the SPM motor is composed of a rotor (rotor) 1, a
これに対し、IPMモータは、永久磁石埋込型のモータであって、図5に示すように、ロータ(回転子)4と、その内部に埋め込まれた永久磁石5と、ロータ4の周囲に配設された巻線(コイル)6とで構成される。このIPMモータでは、永久磁石5によるマグネットトルクの他に、ロータ4の突極性によるリラクタンストルクが発生する。
On the other hand, the IPM motor is a permanent magnet embedded type motor. As shown in FIG. 5, the rotor (rotor) 4, the permanent magnet 5 embedded in the
すなわち、IPMモータでは、巻線6による磁気回路のd軸(永久磁石5の直軸)のインダクタンスLdと、q軸(永久磁石5の直交軸)のインダクタンスLqに差が生じ、その差分がリラクタンストルクとして発生する。したがって、図6に示すように、IPMモータでは、永久磁石5によるマグネットトルクと上記d軸とq軸のインダクタンス変化により生じるリラクタンストルクを合わせたトータルのトルクが得られる。 That is, in the IPM motor, a difference occurs between the inductance Ld of the d-axis (the direct axis of the permanent magnet 5) of the magnetic circuit by the winding 6 and the inductance Lq of the q-axis (the orthogonal axis of the permanent magnet 5), and the difference is the reluctance. Generated as torque. Therefore, as shown in FIG. 6, in the IPM motor, a total torque obtained by combining the magnet torque by the permanent magnet 5 and the reluctance torque generated by the inductance change of the d-axis and the q-axis can be obtained.
図6において、図中の点線がマグネットトルクの特性を表しており、巻線電流の進み位相θが0度のときに最大となり、その前後90度の範囲で変動する。また、図中の一点鎖線がリラクタンストルクの特性を表しており、巻線電流の進み位相θが45度のときに最大となり、その前後45度の範囲で変動する。よって、これらのトルクを合わせたトータルトルクの最大値は、SPMモータの最大トルクよりもΔT分だけ大きくなる。 In FIG. 6, the dotted line in the figure represents the characteristics of the magnet torque, which is maximum when the leading phase θ of the winding current is 0 degrees, and fluctuates in the range of 90 degrees before and after that. Also, the alternate long and short dash line in the figure represents the characteristic of the reluctance torque, which is maximum when the leading phase θ of the winding current is 45 degrees, and fluctuates in the range of 45 degrees before and after that. Therefore, the maximum value of the total torque including these torques is larger than the maximum torque of the SPM motor by ΔT.
ここで、IPMモータのトルクをTとすると、一般的に以下のような(1)式で表わせられる。 Here, when the torque of the IPM motor is T, it is generally expressed by the following equation (1).
T=Φ・Iq−(Ld−Lq)・Id・Iq …(1)
Φ:永久磁石による電機子鎖交磁束
Id:電機子巻線電流のd軸成分
Iq:電機子巻線電流のq軸成分
Ld:d軸インダクタンス
Lq:q軸インダクタンス
上記(1)式において、1項目のΦ・Iqがマグネットトルクの大きさ(つまり、SPMモータのトルク)であり、2項目の(Ld−Lq)・Id・Iqがリラクタンストルクである。この場合、Ld<Lqであるので、式の上ではマイナス値として算出される。なお、実際には1項目と2項目の式にそれぞれ極対数Pnが掛けられる。
T = Φ · Iq− (Ld−Lq) · Id · Iq (1)
Φ: Armature flux linkage by permanent magnet Id: d-axis component of armature winding current Iq: q-axis component of armature winding current
Ld: d-axis inductance Lq: q-axis inductance In the above equation (1), Φ · Iq of one item is the magnitude of the magnet torque (that is, the torque of the SPM motor), and (Ld−Lq) · Id of the two items Iq is the reluctance torque. In this case, since Ld <Lq, it is calculated as a negative value in the equation. Actually, the number of pole pairs Pn is multiplied by the expressions of the first item and the second item.
また、d−q座標軸上で巻線電流Iと進み位相θとの関係を表すと、図7のようになる。なお、同図7において、d軸が電機子鎖交磁束Φのベクトル方向、q軸が誘導起電力E0のベクトル方向となる。 Further, the relationship between the winding current I and the advance phase θ on the dq coordinate axis is as shown in FIG. In FIG. 7, the d-axis is the vector direction of the armature flux linkage Φ, and the q-axis is the vector direction of the induced electromotive force E0.
ここで、図8に示すように、IPMモータのマグネットトルクとリラクタンストルクの大きさの比率により、トータルトルクが最大値となる進み位相(これを最適進み位相ΔθTmaxと呼ぶ)の値が変化する。この最適進み位相ΔθTmaxのとり得る範囲は、必ず0度〜45度(0〜π/4)の間にある。そこで、本発明では、上記0度〜45度の範囲を最適進み位相θTmaxの規定範囲として定めたリミッタを用いて、常に上記規定範囲内で進み位相を変動させることを特徴とする。 Here, as shown in FIG. 8, the value of the lead phase (referred to as the optimum lead phase ΔθTmax) at which the total torque becomes the maximum value changes depending on the ratio of the magnitude of the magnet torque and the reluctance torque of the IPM motor. The range that the optimum advance phase ΔθTmax can take is always between 0 degrees and 45 degrees (0 to π / 4). Therefore, the present invention is characterized in that the advance phase is always varied within the specified range using a limiter that defines the range of 0 to 45 degrees as the specified range of the optimum advance phase θTmax.
以下に、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態におけるモータ制御装置の機能構成を示すブロック図である。このモータ制御装置は、例えばエレベータに用いられるものであり、図中の一点鎖線で囲った部分がマイクロコンピュータからなる制御装置11によって実現される。この制御装置11によってU相,V相,W相の電圧信号VuC,VvC,VwCが生成されてインバータ12に与えられる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of the motor control device according to the first embodiment of the present invention. This motor control device is used for, for example, an elevator, and is realized by a control device 11 including a microcomputer in a portion surrounded by an alternate long and short dash line in the drawing. The control device 11 generates U-phase, V-phase, and W-phase voltage signals VuC, VvC, and VwC and applies them to the
インバータ12は、これらの電圧信号VuC,VvC,VwCに基づいてIPMモータ13の3相の励磁切替えを行い、IPMモータ13を回転駆動する。
The
IPMモータ13は、本発明が制御対象としているモータであり、上述したようにロータ内部に永久磁石が埋め込まれており、この永久磁石の直軸であるd軸のインダクタンスLdが直交軸であるq軸のインダクタンスLqよりも大きい突極性を有する。このd軸のインダクタンスLdとq軸のインダクタンスLqの差分により(Ld<Lq)、リラクタンストルクが発生し、これに永久磁石によるマグネットトルクを加えたトータルトルクが得られる。
The
また、インバータ12とIPMモータ13との間には電流検出器14がU,V,Wの各相毎に設けられている。この電流検出器14は、IPMモータ13に供給される各相の各電流値を検出し、これを制御装置11にフィードバックする。なお、IPMモータ13に対して2相PWM制御を行う構成であれば、点線で示すようにU相とW相の2相の電流を検出することでも対応可能である。
Further, a
また、IPMモータ13には、位相検出器15が設けられている。この位相検出器15は、例えばレゾルバからなり、IPMモータ13におけるロータの回転位相θm(これを磁極位相と呼ぶこともある)を検出し、これを制御装置11にフィードバックする。
The
制御装置11では、上記トータルトルク(マグネットトルク+リラクタンストルク)が常に最大となるように、ロータの回転位相θmからの進み位相θを最適化する制御を行っている。この制御装置11を機能的に示すと、速度制御部(ASR:auto speed regulator)21、d軸電流制御部(ACR:auto current regulator)22、q軸電流制御部23、dq/UVW変換部24、PWM制御部25、UVW/dq変換部26、位相/速度変換部27、電流計算部28、最適進み位相計算部29、そして、進み位相制御用のリミッタ30を備える。また、図中の31〜33は減算器、34は加算器である。
The control device 11 performs control to optimize the advance phase θ from the rotational phase θm of the rotor so that the total torque (magnet torque + reluctance torque) is always maximized. When this control device 11 is shown functionally, a speed control unit (ASR) 21, a d-axis current control unit (ACR) 22, a q-axis
このような構成において、IPMモータ13の目標速度信号FR0と実速度信号FRとの差分信号が減算器31を介して速度制御部21に与えられる。なお、実速度信号FRは、位相検出器15によって検出されるIPMモータ13のロータの回転位相θmを位相/速度変換部27にて微分演算することで得られる。
In such a configuration, a difference signal between the target speed signal FR0 of the
速度制御部21は、目標速度信号FR0と実速度信号FRとの差分信号に基づいてq軸電流信号IqCを生成する。このq軸電流信号IqCは、減算器33にてUVW/dq変換部26から得られるフィードバック電流値を示すq軸電流信号IqFと比較され、その差分信号がq軸電流制御部23に与えられる。q軸電流制御部23は、q軸電流信号IqCとq軸電流信号IqFとの差分信号に基づいて、その電流差分をゼロとするq軸電圧信号VqCを生成する。
The
一方、d軸電流に関しては、まず、d軸電流信号IdC=0として、減算器32にてUVW/dq変換部26から得られるフィードバック電流値を示すd軸電流信号IdFと比較され、その差分信号がd軸電流制御部22に与えられる。d軸電流制御部22は、d軸電流信号IdC(=0)とd軸電流信号IdFとの差分信号に基づいて、その電流差分をゼロとするd軸電圧信号VdCを生成する。
On the other hand, with respect to the d-axis current, first, the d-axis current signal IdC = 0 is compared with the d-axis current signal IdF indicating the feedback current value obtained from the UVW /
dq/UVW変換部24は、d軸電圧信号VdCとq軸電圧信号VqCからIPMモータ13のU相,V相,W相の3相の電圧信号EuC,EvC,EwCを生成してPWM制御部25に出力する。PWM制御部25は、これらの電圧信号EuC,EvC,EwCに基づいてPWM(Pulse Width Modulation)制御を行い、所定の周波数でパルス幅変調された信号VuC,VvC,VwCを生成する。インバータ12は、このパルス幅変調された信号VuC,VvC,VwCに基づいてIPMモータ13の各相を所定のタイミングで切替えながら各相を励磁する。
The dq /
なお、このときのPWM制御方式として、例えば特開平9−149660号公報などに開示されているように、3相のうちの1相のスイッチングを休止して、残りの2相でPWM制御を行う2相変調などがある。 As a PWM control method at this time, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-149660, etc., switching of one of the three phases is suspended and PWM control is performed with the remaining two phases. There are two-phase modulation.
IPMモータ13はインバータ12の出力信号により回転駆動され、その際に、各相に現在供給されている電流値が電流検出器14により検出され、その電流信号IuF,IvF,IwFが制御装置11にフィードバックされると共に、IPMモータ13の現在の回転位相θm(ロータ回転角度)が位相検出器15により検出されて制御装置11にフィードバックされる。
The
上記電流信号IuF,IvF,IwFは、UVW/dq変換部26にて電流制御位相信号θiに基づいてd軸とq軸の電流信号IdF,IqFに変換され、それぞれ減算器32,33に与えられる。また、上記回転位相θmは、位相/速度変換部27に与えられて速度信号FRに変換されると共に位相制御用の加算器34に与えられる。
The current signals IuF, IvF, and IwF are converted into d-axis and q-axis current signals IdF and IqF based on the current control phase signal θi by the UVW /
ここで、IPMモータ13のマグネットトルクとリラクタンストルクを合わせたトータルトルクが常に最大となるように、制御装置11では、図7に示した巻線電流Iの進み位相θを最適化する処理を行う。この進み位相θの最適化処理を行う部分が最適進み位相計算部29である。
Here, the control device 11 performs the process of optimizing the lead phase θ of the winding current I shown in FIG. 7 so that the total torque obtained by combining the magnet torque and the reluctance torque of the
最適進み位相計算部29は、電流計算部28によって算出される巻線電流Iの大きさに基づいて、IPMモータ13のマグネットトルクとリラクタンストルクを合わせたトータルトルクが常に最大となる最適進み位相ΔθTmaxの値を算出する。なお、この最適進み位相ΔθTmaxの求め方としては、例えば予め巻線電流Iと最適進み位相ΔθTmaxとを対応付けたテーブルを参照して求める方法や、所定の計算式に従って求める方法などがあり、本発明では、これらの方法に特に限定されるものではない。また、最適進み位相ΔθTmaxの符号は、上記速度制御部21の出力であるq軸電流信号IqCをトルク指令Tmとし、そのトルク指令Tmの符号に同期させるものとする。
The optimum lead
ここで、最適進み位相計算部29により最適進み位相ΔθTmaxが算出されると、リミッタ30により上記最適進み位相ΔθTmaxの値が図8に示した0度〜45度の規定範囲内にあるか否かが判定される。
Here, when the optimum advance phase ΔθTmax is calculated by the optimum advance
その結果、上記最適進み位相ΔθTmaxの値が規定範囲内であれば、そのまま有効な値として加算器34に出力される。一方、上記最適進み位相ΔθTmaxの値が規定範囲を超えていた場合には、リミッタ30により上記規定範囲内に制限されて加算器34に出力される。
As a result, if the value of the optimum advance phase ΔθTmax is within the specified range, it is output as an effective value to the
具体的には、例えば最適進み位相ΔθTmaxの値が50度と算出された場合には、規制範囲内で最も近い45度に制限されて出力される。また、例えば−10度といったように負値で算出された場合には、規制範囲内で最も近い0度に制限されて出力されることになる。 Specifically, for example, when the value of the optimum advance phase ΔθTmax is calculated to be 50 degrees, the value is limited to 45 degrees within the restriction range and output. For example, when it is calculated as a negative value such as −10 degrees, the output is limited to 0 degrees closest to the regulation range.
加算器34において、IPMモータ13の回転位相θmと最適進み位相ΔθTmaxとが加算されて電流制御位相θiが求められて、dq/UVW変換部24、UVW/dq変換部26に与えられる。これにより、上記電流制御位相θiに基づいて巻線電流Iの進み位相θが制御され、常に最大のトータルトルクを得るようにIPMモータ13が回転駆動されることになる。
The
このように、IPMモータ13のマグネットトルクとリラクタンストルクを合わせたトータルトルクが常に最大となるように進み位相θを変動させる制御方式において、最適進み位相ΔθTmaxの値を0度〜45度の規定範囲内に制限するリミッタ30を設けておくことで、例えば誤計算などにより不適切な値が算出された場合にモータ制御不能となる事態を回避することができる。また、負値の進み位相θによりトータルトルクの出力が減少することも回避でき、常に規定範囲内にある最適進み位相ΔθTmaxを用いて効率的にIPMモータ13を駆動することができる。
As described above, in the control method in which the advance phase θ is varied so that the total torque obtained by combining the magnet torque and the reluctance torque of the
(第2の実施形態)
上記第1の実施形態では、IPMモータ13のトータルトルクを最大とするように巻線電流Iの進み位相θを変動させる制御方式について説明したが、進み位相θではなく、d軸の電流信号IdCを変動させる制御方式に対しても、上記進み位相θの0度〜45度に相当するd軸電流制御用のリミッタを設けることで同様の効果が得られる。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the control method for changing the leading phase θ of the winding current I so as to maximize the total torque of the
図2にその具体例を示す。図2は本発明の第2の実施形態におけるモータ制御装置の機能構成を示すブロック図である。なお、図1と同じ部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略するものとする。 A specific example is shown in FIG. FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the motor control device according to the second embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
図2において、IPMモータ13の回転駆動を制御する制御装置40は、マイクロコンピュータからなり、上記第1の実施形態と同様に、速度制御部21、d軸電流制御部22、q軸電流制御部23、dq/UVW変換部24、PWM制御部25、UVW/dq変換部26、位相/速度変換部27、電流計算部28、最適進み位相計算部29などが備えられる。なお、図中の31〜33は減算器である。
In FIG. 2, the control device 40 that controls the rotational drive of the
ここで、第2の実施形態において、この制御装置40には、d軸電流指令部41とd軸電流制御用のリミッタ42が備えられている。
Here, in the second embodiment, the control device 40 includes a d-axis
d軸電流指令部41は、上述した最適進み位相計算部29によって得られる最適進み位相ΔθTmaxに対応したd軸電流値を決定し、そのd軸電流値を示す電流信号IdCを出力する。リミッタ42は、d軸電流指令部41から出力されるd軸の電流信号IdCに対し、上記進み位相θの0度〜45度に相当する制限をかける。
The d-axis
このような構成によれば、最適進み位相計算部29によってIPMモータ13のトータルトルクを常に最大とする最適進み位相ΔθTmaxが算出されると、d軸電流指令部41では、その最適進み位相ΔθTmaxに合わせてd軸電流を変動するべく、d軸の電流信号IdCを出力する。その際、d軸電流指令部41の出力側に設けられたリミッタ42において、そのとき出力されたd軸の電流信号IdCの値が上記進み位相θの0度〜45度に対応したd軸電流の規定範囲内にあるか否かが判定される。
According to such a configuration, when the optimum advance phase ΔθTmax that always maximizes the total torque of the
その結果、上記d軸の電流信号IdCの値が規定範囲内であれば、そのまま有効な値として減算器32に出力される。一方、上記d軸の電流信号IdCの値が規定範囲を超えていた場合には、リミッタ42により上記規定範囲内に制限されて減算器32に出力される。以後の処理は上記第1の実施形態と同様であり、IPMモータ13からのd軸とq軸のフィード電流と比較しながらIPMモータ13がPWM制御される。
As a result, if the value of the d-axis current signal IdC is within the specified range, the value is output as it is to the
このように、最適進み位相ΔθTmaxに基づいてd軸の電流信号IdCを変動させる構成であっても、上記0度〜45度に相当するd軸電流制御用のリミッタ42を設けておけば、上記同様にモータ制御不能となる事態を回避することができ、常に効率的にIPMモータ13を駆動することができる。
As described above, even if the d-axis current signal IdC is varied based on the optimum advance phase ΔθTmax, if the d-axis
なお、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
11…制御装置、12…インバータ、13…IPMモータ、14…電流検出器、15…位相検出器、21…速度制御部(ASR)、22…d軸電流制御部(ACR)、23…q軸電流制御部(ACR)、24…dq/UVW変換部、25…PWM制御部、26…UVW/dq変換部、27…位相/速度変換部(S)、28…電流計算部、29…最適進み位相計算部、30…進み位相制御用のリミッタ、31〜33…減算器、34…加算器、40…制御装置、41…d軸電流指令部、42…d軸電流制御用のリミッタ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Control apparatus, 12 ... Inverter, 13 ... IPM motor, 14 ... Current detector, 15 ... Phase detector, 21 ... Speed control part (ASR), 22 ... d-axis current control part (ACR), 23 ... q axis Current controller (ACR), 24 ... dq / UVW converter, 25 ... PWM controller, 26 ... UVW / dq converter, 27 ... phase / velocity converter (S), 28 ... current calculator, 29 ... optimal advance Phase calculation unit, 30 ... advance phase control limiter, 31 to 33 ... subtractor, 34 ... adder, 40 ... control device, 41 ... d-axis current command unit, 42 ... d-axis current control limiter.
Claims (4)
このモータにおける上記ロータの回転位相を検出する位相検出手段と、
上記永久磁石によるマグネットトルクに上記d軸とq軸のインダクタンス変化に伴って発生するリラクタンストルクを加えたトータルトルクが最大となるように、上記位相検出手段によって検出される上記ロータの回転位相からの進み位相を算出する進み位相算出手段と、
この進み位相算出手段によって算出された進み位相が規定範囲を超えないように制限するリミッタ手段と、
このリミッタ手段により上記規定範囲内に制限された進み位相に基づいて上記モータの駆動を制御する駆動制御手段と
を具備したことを特徴とするモータ制御装置。 A motor having a saliency in which a permanent magnet is embedded in the rotor and the inductance of the q-axis that is the orthogonal axis is larger than the inductance of the d-axis that is the direct axis of the permanent magnet;
Phase detection means for detecting the rotational phase of the rotor in the motor;
From the rotational phase of the rotor detected by the phase detecting means, the total torque obtained by adding the reluctance torque generated along with the inductance change of the d-axis and the q-axis to the magnet torque by the permanent magnet is maximized. A lead phase calculating means for calculating a lead phase;
Limiter means for limiting the advance phase calculated by the advance phase calculation means so as not to exceed the specified range;
A motor control device comprising: drive control means for controlling drive of the motor based on a lead phase limited within the specified range by the limiter means.
このモータにおける上記ロータの回転位相を検出する位相検出手段と、
上記永久磁石によるマグネットトルクに上記d軸とq軸のインダクタンス変化に伴って発生するリラクタンストルクを加えたトータルトルクが最大となるように、上記位相検出手段によって検出される上記ロータの回転位相からの進み位相を算出する進み位相算出手段と、
この進み位相算出手段によって算出された進み位相に応じたd軸電流指令を出力するd軸電流指令手段と、
このd軸電流指令手段から出力されるd軸電流指令の値が規定範囲を超えないように制限するリミッタ手段と、
このリミッタ手段により上記規定範囲内に制限されたd軸電流指令に基づいて上記モータの駆動を制御する駆動制御手段と
を具備したことを特徴とするモータ制御装置。 A motor having a saliency in which a permanent magnet is embedded in the rotor and the inductance of the q-axis that is the orthogonal axis is larger than the inductance of the d-axis that is the direct axis of the permanent magnet;
Phase detection means for detecting the rotational phase of the rotor in the motor;
From the rotational phase of the rotor detected by the phase detecting means, the total torque obtained by adding the reluctance torque generated along with the inductance change of the d-axis and the q-axis to the magnet torque by the permanent magnet is maximized. A lead phase calculating means for calculating a lead phase;
D-axis current command means for outputting a d-axis current command corresponding to the lead phase calculated by the lead phase calculation means;
Limiter means for limiting the value of the d-axis current command output from the d-axis current command means so as not to exceed a specified range;
A motor control device comprising: drive control means for controlling drive of the motor based on a d-axis current command restricted within the specified range by the limiter means.
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