JP2006060897A - Controller for motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電動機の回転速度やトルクの制御に関するもので、広範囲な速度領域で高精度かつ安定に制御する手法を提案するものである。 The present invention relates to the control of the rotational speed and torque of an electric motor, and proposes a method for performing high-accuracy and stable control over a wide range of speeds.
図2に一例として永久磁石形同期電動機の位置検出器レス及び速度検出器レス制御装置を示し、この図に基づいて従来技術を説明する。
電力変換器2は永久磁石形同期電動機1に電力を供給する。永久磁石形同期電動機1の電機子電流iは、永久磁石形同期電動機1の回転子の永久磁石の推定された位置であるγ軸の位置θに基づいて電流成分変換器3において回転座標変換されて、γ軸成分電流iγとδ軸成分電流iδとに分けて出力される。同様に永久磁石形同期電動機1の入力電圧vは、推定されたγ軸の位置θに基づいて電圧成分変換器4において回転座標変換されて、γ軸成分電圧vγとδ軸成分電圧vδとに分けて出力される。
位置誤差演算器5では、iγ、iδ、vγ、vδと永久磁石形同期電動機1の回転子の推定された回転角周波数ωとを入力して、
As an example, FIG. 2 shows a permanent magnet type synchronous motor without a position detector and a speed detector, and the prior art will be described based on this figure.
The
The
により、永久磁石形同期電動機1の回転子の永久磁石の位置であるd軸の位相θRからγ軸の位相θを引いた位置誤差ΔθLを演算して出力する。ここでRは、永久磁石形同期電動機1の電機子巻線抵抗であり、Ldはd軸のインダクタンス、Lqはq軸のインダクタンスであり、φは永久磁石形同期電動機1の回転子の永久磁石による磁束であり、p()は()内の時間微分を意味する。高速域位置誤差演算器6では、iγ、iδ、vγ、vδと永久磁石形同期電動機1の回転子の推定された回転角周波数ωとを入力して
Thus, the position error ΔθL obtained by subtracting the phase θ of the γ axis from the phase θR of the d axis, which is the position of the permanent magnet of the rotor of the permanent magnet type
により、永久磁石形同期電動機1の回転子の永久磁石の位置であるd軸の位相θRから前記γ軸の位相θを引いた位置誤差ΔθHを演算して出力する。スイッチ7は、例えば永久磁石形同期電動機1の回転子の推定された回転角周波数ωが所定値よりも大きいときはΔθHを選択し、小さいときはΔθLを選択してΔθとして出力する。推定器8は、スイッチ7で選択された位置誤差ΔθHまたはΔθLを比例積分増幅して永久磁石形同期電動機1の回転子の推定された回転角周波数ωとして出力し、さらに推定された回転角周波数ωを時間積分して永久磁石形同期電動機1の回転子の永久磁石の推定された位置つまりγ軸の位相θを出力する。詳細な原理については省略するが、推定器8の構成により位置誤差Δθを0に近づけることができるので、γ軸がd軸に一致するようになり、推定器8出力のωは永久磁石形同期電動機1の回転子の回転角周波数ωRと一致することになる。なお、(1)式の分母が0にならないようにするために、p(iγ)の値を0にしないようにする必要がある。そのため、高周波発生器14で発生した三角波状の高周波信号はスイッチ12を介して加算器13によってγ軸の電流指令iγ**に加算されて、iγ*を得る。(2)式の分母は高速域では0にはならないのでスイッチ12により0を選択してiγ*に高周波信号を重畳させないようにする。
トルク変換器10は、トルク指令T*のトルクを出力するためのδ軸電流指令iδ*を出力し、電流制御器9は、iδ、iγがそれらの指令iδ*、iγ*に追従するような制御信号Sを電力変換器2に出力することにより、トルク制御が達成できる。また、速度制御をする場合は、速度指令ω*に推定された回転角周波数ωが追従するように速度制御器11においてトルク指令を出力することにより達成できる。(例えば、特許文献1参照。)。
The torque converter 10 outputs a δ-axis current command iδ * for outputting the torque of the torque command T *, and the
上述のような従来技術において、(1)式を用いる低速域では三角波状の高周波信号を重畳している。この高周波信号は、速度制御やトルク制御自体には関係がないので無駄である。さらに、高周波信号は磁気騒音を引き起こす要因ともなる。また、Ld=Lqのような表面磁石構造の永久磁石形同期電動機や、運転条件により磁気飽和によってLd=Lqとなる埋め込み磁石構造の永久磁石形同期電動機では、(1)式の分母が0となるために位置誤差を演算できない。
永久磁石形同期電動機に限らず、誘導電動機においても速度検出器レスで零周波数領域を安定に制御するのは困難である。
一方、位置検出器や速度検出器を用いて電動機を制御する際、低速で高精度で安定な制御を行うには、パルス数の多い位置検出器や速度検出器が必要となる。このような、パルス数の多い位置検出器や速度検出器を用いて電動機を高速域で運転すると、位置検出器や速度検出器の信号が高周波になり検出が困難となる。
In the conventional technology as described above, a triangular wave-like high frequency signal is superimposed in a low speed region using the equation (1). This high frequency signal is useless because it is not related to speed control or torque control itself. Furthermore, the high frequency signal becomes a factor causing magnetic noise. Further, in a permanent magnet type synchronous motor having a surface magnet structure such as Ld = Lq, or a permanent magnet type synchronous motor having an embedded magnet structure in which Ld = Lq is obtained due to magnetic saturation depending on operating conditions, the denominator of the equation (1) is 0 Therefore, the position error cannot be calculated.
It is difficult to stably control the zero frequency region without using a speed detector in an induction motor as well as a permanent magnet type synchronous motor.
On the other hand, when a motor is controlled using a position detector or a speed detector, a position detector or speed detector with a large number of pulses is required to perform stable control at a low speed with high accuracy. When such a position detector or speed detector with a large number of pulses is used to drive an electric motor in a high speed range, the signals from the position detector and speed detector become high frequency, making detection difficult.
上記問題点を解決するために、電動機の回転子の位置や回転速度の信号を、低速域では位置検出器や速度検出器から検出し、高速域では推定する電動機の制御装置を提供することにある。 In order to solve the above problems, to provide a motor control device that detects a position and rotation speed signal of a rotor of an electric motor from a position detector and a speed detector in a low speed range and estimates in a high speed range. is there.
前述した問題点を解決するために、前記電動機の回転子の位置と回転速度の内で少なくとも回転速度を前記電動機の電流から推定する推定器と、前記電動機の回転子の位置と回転速度の内で少なくとも回転速度を検出する検出器と、前記推定器または前記検出器の出力の回転速度が所定値よりも大きい場合は前記推定器の出力を選択し、小さい場合は前記検出器の出力を選択して出力する選択器とを具備することを特徴とし、前記選択器の出力を用いて前記電動機の回転速度またはトルクを指令値通りに追従させる。 In order to solve the above-described problems, an estimator that estimates at least the rotation speed from the current of the motor among the position and rotation speed of the rotor of the motor, and among the position and rotation speed of the rotor of the motor. And at least a detector for detecting the rotational speed, and if the rotational speed of the estimator or the output of the detector is larger than a predetermined value, the output of the estimator is selected, and if the rotational speed is small, the output of the detector is selected. And a selector that outputs the motor, and using the output of the selector, the rotational speed or torque of the motor is caused to follow a command value.
本発明により、電動機において、低速域では位置検出器や速度検出器によって高精度な位置、速度信号が得られ、位置検出器や速度検出器によって位置、速度信号が得ることが困難な高速域では位置や速度を推定することにより得ることができる。 According to the present invention, in an electric motor, a position and speed signal can be obtained with high accuracy by a position detector and a speed detector in a low speed range, and in a high speed range where it is difficult to obtain a position and speed signal by a position detector and speed detector. It can be obtained by estimating the position and speed.
電動機の速度やトルクを、広範囲な速度領域で高精度かつ安定に制御することができた。 The speed and torque of the motor could be controlled with high accuracy and stability in a wide range of speeds.
図1は、本発明の1実施例のブロック図である。図1は、低速域では位置検出器と速度検出器の信号を用いるため、図2の位置誤差演算器5とスイッチ7とスイッチ12と加算器13と高周波発生器14とが削除され、位置検出器15と検出器16と選択器17と位置選択器18とが追加されており、追加部分のみの説明をする。
位置検出器15は、永久磁石形同期電動機1の回転子の永久磁石の位置であるd軸の位相θRを出力する。検出器16は、永久磁石同期電動機1の回転子の回転角周波数ωRを出力する。選択器17は、永久磁石形同期電動機1の回転子の回転角周波数が所定値よりも小さければ検出器16出力ωRを選択し、回転角周波数が所定値よりも大きければ推定器8出力ωを選択し、永久磁石形同期電動機1の回転子の回転角周波数として出力する。位置選択器18も同様に、永久磁石形同期電動機1の回転子の回転角周波数が所定値よりも小さければ位置検出器15出力θRを選択し、回転角周波数が所定値よりも大きければ推定器8出力θを選択し、永久磁石形同期電動機1の回転子の永久磁石の位置であるd軸の位相として出力する。
FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention. 1 uses signals from the position detector and the speed detector in the low speed range, the
The position detector 15 outputs a d-axis phase θR which is the position of the permanent magnet of the rotor of the permanent magnet type
なお、図1には記していないが、選択器17が検出器16出力ωRから推定器8出力ωに選択を切り替える際、推定器8が位置誤差を比例積分増幅している積分成分をωRにプリセットすることで、正確でスムーズな選択器17の選択切り替え動作が行える。同様に、位置選択器18が位置検出器15出力θRから推定器8出力θに選択を切り替える際、推定器8が推定された回転角周波数ωを時間積分している積分値をθRにプリセットすることで、正確でスムーズな位置選択器18の選択切り替え動作が行える。
Although not shown in FIG. 1, when the selector 17 switches the selection from the
本発明により、電動機の速度やトルクを、広範囲な速度領域で高精度かつ安定に制御することができることから、産業上の利用の可能性は大いにある。 According to the present invention, the speed and torque of the electric motor can be controlled with high accuracy and stability in a wide range of speeds, so there is a great possibility of industrial use.
1 永久磁石形同期電動機
2 電力変換器
3 電流成分変換器
4 電圧成分変換器
5 位置誤差演算器
6 高速域位置誤差演算器
7 スイッチ
8 推定器
9 電流制御器
10 トルク変換器
11 速度制御器
12 スイッチ
13 加算器
14 高周波発生器
15 位置検出器
16 検出器
17 選択器
18 位置選択器
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記電動機の回転子の位置と回転速度の内で少なくとも回転速度を前記電動機の電流から推定する推定器と、前記電動機の回転子の位置と回転速度の内で少なくとも回転速度を検出する検出器と、前記推定器または前記検出器の出力の回転速度が所定値よりも大きい場合は前記推定器の出力を選択し、小さい場合は前記検出器の出力を選択して出力する選択器とを具備することを特徴とし、前記選択器の出力を用いて前記電動機の回転速度またはトルクを指令値通りに追従させる電動機の制御装置。 In the motor control device that causes the rotation speed or torque of the motor to follow the command value according to at least one of the position of the rotor of the motor and the rotation speed of the rotor,
An estimator that estimates at least the rotational speed from the current of the motor among the position and rotational speed of the rotor of the motor; and a detector that detects at least the rotational speed of the position and rotational speed of the rotor of the motor; A selector that selects the output of the estimator when the rotational speed of the output of the estimator or the detector is greater than a predetermined value, and selects and outputs the output of the detector when the rotational speed is smaller than the predetermined value. An electric motor control device that causes the rotational speed or torque of the electric motor to follow a command value using the output of the selector.
Priority Applications (1)
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KR101009515B1 (en) | 2007-07-03 | 2011-01-18 | 산요 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 | Fan motor speed control circuit, fan apparatus, and electronic device |
Citations (2)
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JPH04312382A (en) * | 1991-04-08 | 1992-11-04 | Yaskawa Electric Corp | Control method for induction motor |
JP2000308399A (en) * | 1999-04-14 | 2000-11-02 | Meidensha Corp | Velocity control device of rotating machine |
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2004
- 2004-08-19 JP JP2004239047A patent/JP2006060897A/en active Pending
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