JP2006197789A - 永久磁石型同期モータの制御装置及びその方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基本的な構成は、一般的なV/f制御の構成であるが、本発明では、モータ端子の電流を3相/2相変換する際に用いられる回転軸をθではなくθ−φとする力率角加減手段を有するようにした。φを求めるには、まず、フィードバックされるδ軸およびγ軸電流を用いてIを求める。Iが求まれば、それに定数を乗じてφを求める手段によってφを3相/2相変換の回転軸θから差し引くようにする。θ−φを回転軸として3相/2相変換された電流は、電圧指令に負帰還され、最小電流となるようなモータの力率角φに合うように指令nω*が修正される。
【選択図】 図1
Description
このように、モータ制御に用いられる励磁電流成分を用いることにより、容易に脱調検出を行うことができる。
更に、本発明に係る永久磁石型同期モータ制御装置は、簡便にモータの脱調を検出することができるという効果を奏する。
具体的に式(2-1)の演算では、δ軸電圧指令はδ軸電流iδが0になるように負の比例制御を行っている。これで、iδの正負のふらつきがあれば、ゲインKδによって早急にiδのふらつきをなくすように電圧指令vδ*が決定される。
上記のように近似せずにd軸電流とq軸電流をつかってプロットして得られる位相差φと電流Iの関係を示したのが図3である。このようにしてもほぼ比例しており、比例関係を用いて制御することの妥当性がわかる。
このようにしても、iδとiγとの組み合わせである2次元テーブルを参照するのとは異なり、Iは実際のフィードバックで得られるので、φは一義的に決定でき、常に適切な位相差φを求めることができる。
上述したように、本実施形態に係る永久磁石型同期モータは、上記(2-1)、(2-2)式に示す通り、vδ=0となるように制御されている。また、本実施形態に係る制御方法では、制御安定化のために、δ軸電流指令値iδ*との偏差を積分して、この偏差を打ち消すように電圧指令vδ、vγを決定している。従って、通常運転状態においては、γ軸電圧オフセット値Vγofs(=K∫iδdt)は、略一定値に収束する。
図5に、正常時おける永久磁石型同期モータの起動時の波形を示す。図5において、上からγ軸電圧オフセット値Vγofs、δ軸電流iδ、モータ電流波形(U相)の波形を示している。この図に示すように、正常時においては、γ軸電圧オフセット値Vγofs及びδ軸電流iδの双方において、ゼロに収束している。
そこで、本実施形態に係る脱調検出方法では、このδ軸電流iδ或いはγ軸電圧オフセット値Vγofsの増大を検知することにより、脱調の検出を行う。
更に、δ軸電流iδに代わって、このδ軸電流の積分値であるγ電圧オフセット値Vγofsを用いて脱調を検出するようにしても良い。具体的には、γ電圧オフセット値Vγofsが規定値以上となった場合、好ましくは、γ電圧オフセット値Vγofsが規定値以上の状態が所定の期間継続した場合に、脱調を検出するようにしても良い。
よって、γ軸電圧オフセット値Vγofsが規定値以上となる状態が所定期間継続し、且つ、インバータ出力電力が規定値以下となる状態が所定期間継続した場合に、脱調と判断することで、磁束量の変動による誤検知を回避することが可能となる。また、インバータ出力電力以外に、モータ電流の実効値等により判断することも可能である。
例えば、図10に示すような構成を備える永久磁石型同期モータの駆動装置であれば、インバータ11の下アーム部12に挿入した3つのシャント抵抗13による検出、コンバータ14とインバータ11との間に挿入されているDCシャント抵抗15による検出、インバータ11とモータ7との間に挿入される電流センサ18による検出、のいずれの構成においても対応可能である。
2 速度指令演算手段
3 電圧指令演算手段
4 相変換手段
5 インバータ
6 相変換手段
7 モータ
8 力率角演算手段
I モータ電流
id d軸電流
iq q軸電流
V モータ印加電圧
vγ γ軸電圧指令
vδ δ軸電圧指令
Λd 誘起電圧係数
τ モータトルク
φ 力率角
Claims (8)
- モータの周波数に比例した電圧指令を回転直角座標系の2軸で設定する手段と、
2軸の当該電圧指令を3相へ座標変換する手段と、
当該3相の電圧指令をインバータによる電力変換を経てモータに印加する手段と、
当該モータの界磁方向を検出せずに、当該モータ端子電流をフィードバックする手段と
を有する永久磁石型同期モータの制御装置において、
前記フィードバック電流から力率角を決定する力率角決定手段と、
3相で得られる前記モータ端子電流を直交座標に変換する際に用いる回転角に前記力率角を加減する力率角加減手段と
を具備する永久磁石型同期モータの制御装置。 - 前記フィードバック電流を励磁電流成分とトルク電流成分とに座標変換する座標変換手段と、
前記励磁電流成分が規定値以上である状態が所定の期間継続した場合に、前記永久磁石型同期モータの脱調を検出する脱調検出手段と
を具備する請求項1に記載の永久磁石型同期モータの制御装置。 - 前記規定値を温度に応じて更新する更新手段を備える請求項2に記載の永久磁石型同期モータの制御装置。
- 前記フィードバック電流を励磁電流成分とトルク電流成分とに座標変換する座標変換手段と、
前記励磁電流成分を積分する積分手段と、
前記励磁電流成分の積分値が積分規定値以上の状態が所定の期間継続した場合に、前記永久磁石型同期モータの脱調を検出する脱調検出手段と
を具備する請求項1に記載の永久磁石型同期モータの制御装置。 - 前記規定値を温度に応じて更新する更新手段を備える請求項4に記載の永久磁石型同期モータの制御装置。
- モータの周波数に比例した電圧指令を回転直角座標系の2軸で設定する過程と、
2軸の当該電圧指令を3相へ座標変換する過程と、
当該3相の電圧指令をインバータによる電力変換を経てモータに印加する過程と、
当該モータの界磁方向を検出せずに、当該モータ端子電流をフィードバックする過程と、
前記フィードバック電流から力率角を決定する過程と、
3相で得られる前記モータ端子電流を直交座標に変換する際に用いる回転角に前記力率角を加減する力率角加減過程と
を有することを特徴とする永久磁石型同期モータの制御方法。 - 前記フィードバック電流を励磁電流成分とトルク電流成分とに座標変換する過程と、
前記励磁電流成分が規定値以上である状態が所定の期間継続した場合に、前記永久磁石型同期モータの脱調を検出する過程と
を具備する請求項6に記載の永久磁石型同期モータの制御方法。 - 前記フィードバック電流を励磁電流成分とトルク電流成分とに座標変換する過程と、
前記励磁電流成分を積分する過程と、
前記励磁電流成分を積分値が規定値以上である状態が所定の期間継続した場合に、前記永久磁石型同期モータの脱調を検出する過程と
を具備する請求項6に記載の永久磁石型同期モータの制御方法。
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