JP2006230174A - Vector control method and device for synchronous reluctance motor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To newly provide a vector control method and a vector control device that dispense with phase detector for solving the problems caused by the phase detector, such as an encoder fitted to a rotor, for a drive control method and to provide a drive control device of a synchronous reluctance motor. <P>SOLUTION: In a phase determiner 10, a secondary state observer 10a is driven by utilizing a stator current for driving motors and the signal of a stator voltage. Additionally, the secondary state observer utilizes the rotational speed of a rotating dq coordinate system and a rotor speed estimated value, estimates the phase of salient magnetic flux on the rotary dq-coordinate system, and outputs the phase toward a phase synchronizer 10b. The salient magnetic flux is a component, in phase with the positive or negative salient phase of a rotor in stator interlink magnetic flux. In the phase synchronizer, a salient magnetic flux phase estimated value, as seen from a fixed αβ-coordinate system, a rotor speed estimated value used as the differential value, and the rotating dq coordinate system rotational speed are generated and outputted. The salient magnetic flux phase estimated value on the fixed αβ-coordinate system is utilized for vector control rather than the phase signal by the phase detector, thus solving the problems. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、同期電動機の中でも、回転子自体に永久磁石等の磁束発生源を有しない、同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法及び同装置に関するものである。特に、ベクトル制御のためのベクトル回転器に必要な回転子位相(位相は位置と同義)の情報の確保に、回転子に装着される回転子位相検出器(回転子位置検出器と同義)に代わって位相決定器(位相推定器と同義)を利用し、更には位相決定器を、電動機駆動用の固定子電流と固定子電圧あるいはそれらの推定値を入力信号として構成するようにしたベクトル制御方法及び同装置に関するものである。The present invention relates to a vector control method and apparatus for a synchronous reluctance motor that does not have a magnetic flux generation source such as a permanent magnet in a rotor itself among the synchronous motors. In particular, to ensure the information of the rotor phase (phase is synonymous with position) necessary for the vector rotator for vector control, the rotor phase detector (synonymous with rotor position detector) attached to the rotor Instead, a phase determiner (synonymous with a phase estimator) is used, and the phase determiner is configured with the stator current and stator voltage for driving the motor or their estimated values as input signals. The present invention relates to a method and apparatus.

同期リラクタンス電動機をして高い制御性能を発揮せしめるには、固定子電流の制御が不可欠であり、従来よりこのための制御方法としてベクトル制御方法が知られている。ベクトル制御方法は、トルク発生に寄与する固定子電流を、回転子の正突極あるいは負突極の位相を理想的なd軸位相とする直交d軸q軸で構成される回転dq座標系上のベクトル信号として捕らえ制御する電流制御工程を有する。In order to make a synchronous reluctance motor exhibit high control performance, control of the stator current is indispensable, and a vector control method is conventionally known as a control method for this purpose. In the vector control method, a stator current that contributes to torque generation is expressed on a rotating dq coordinate system configured by orthogonal d-axis and q-axis with the phase of the positive salient pole or negative salient pole of the rotor as an ideal d-axis phase. A current control step of capturing and controlling as a vector signal.

回転dq座標系が同期を目指す回転子の正突極あるいは負突極の位相を、以降では、回転子位相と呼ぶ。回転dq座標系は、理想的にはd軸の位相が回転子位相に空間的位相差ゼロで一致するような座標系を目指すが、実際的には両者の間には少量の位相誤差が発生する。本発明に関する以降の説明では、少量の空間的位相誤差を有する「準同期」の状態も、実際性を重視し「同期」として扱う。The phase of the positive salient pole or negative salient pole of the rotor that the rotation dq coordinate system aims to synchronize is hereinafter referred to as the rotor phase. The rotation dq coordinate system is ideally a coordinate system in which the d-axis phase coincides with the rotor phase with a spatial phase difference of zero, but in reality, a small amount of phase error occurs between the two. To do. In the following description relating to the present invention, the “quasi-synchronized” state having a small amount of spatial phase error is treated as “synchronized” with emphasis on practicality.

回転dq座標系の位相を回転子位相と同期状態に構成維持するには、一般に回転子位相を知る必要がある。位相情報は回転子に位相検出器を装着することにより得ることができるが、本装着は信頼性、コスト等の諸点において好ましいものではない。本認識に基づき、推定位相を利用した駆動制御を目指したセンサレスベクトル制御方法の研究開発が、最近になって展開され始めている。センサレスベクトル制御方法における位相推定の役割を担うのが、位相決定器である。位相決定器の構成及びこれへの入力信号は、推定原理に深く依存している。これらは、大きくは、電動機駆動用の固定子電圧、電流あるいはその推定値を利用するものと、位相推定のために外部より強制的印加した高周波の電圧、電流を利用するものとに2別される。本発明は、前者に属するものであり、特に、固定子電圧、電流あるいはその推定値を電動機の数学モデル(回路方程式)に則して処理し回転子位相推定を行なう、モデルベースドな位相推定方法及び同装置を提供している。同期リラクタンス電動機における、モデルベースドな回転子位相推定方法に関する先行発明としては、以下のものがある。In order to maintain the phase of the rotating dq coordinate system in a synchronized state with the rotor phase, it is generally necessary to know the rotor phase. The phase information can be obtained by mounting a phase detector on the rotor, but this mounting is not preferable in terms of reliability and cost. Based on this recognition, research and development of a sensorless vector control method aiming at drive control using an estimated phase has recently begun to be developed. The phase determiner plays a role of phase estimation in the sensorless vector control method. The configuration of the phase determiner and the input signal to it are highly dependent on the estimation principle. These are broadly divided into two types, one using a stator voltage and current for driving an electric motor or an estimated value thereof, and one using a high-frequency voltage and current forcibly applied from the outside for phase estimation. The The present invention belongs to the former, and in particular, a model-based phase estimation method for processing a stator voltage, current, or an estimated value thereof in accordance with a mathematical model (circuit equation) of an electric motor to perform rotor phase estimation. And the same device. As a prior invention related to a model-based rotor phase estimation method in a synchronous reluctance motor, there is the following.

(1)新中新二:「同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法」、特開2001−268998(2000−3−17出願)
(2)上里勝美、友利好克、島袋剛、千住智信:「リラクタンスモータの回転子位置センサレスベクトル制御法」、平成6年電気学会産業応用部門全国大会講演論文集、pp.59−64(1994−8)
(3)千住智信、新垣壮士、上里勝美:「速度外乱トルクオブザーバを用いたリラクタンスモータのセンサレスベクトル制御」、平成11年電気学会産業応用部門全国大会講演論文集、pp.5−8(1999−8)
(4)A.vagati,M.Pastorelli,and G.Franceschini:“High−Performance Control of Synchronous Reluctance Motors”,IEEE Trans.Industry Applications,33,4,pp.983−991(1997−7/8)
(5)E.Capecchi,P.Guglielmi,M.Pastorelle,and A.Vvagati:“Position Sensorless Control of Transverse−Laminated Synchronos Reluctance Motors”,Conference Record of the 2000 IEEE Industry Appliactions Conference(2000−10)
(6)チョンダルーホ:「同期リラクタンスモータの回転速度制御装置及びその方法」、特開2003−33096(2002−7−10出願)
(7)ウォンジュンヘー、他:「同期リラクタンスモータの磁束測定装置およびそのセンサレス制御システム」、特開2004−120993(2003−6−26出願)
(8)花本剛士、辻輝生、田中良明:「拡張磁束オブザーバを用いた同期リラクタンスモータのセンサレス制御」、平成12年電気学会産業応用部門大会講演論文集、pp.981−984(2000−8)
(9)ウォンジュンヒー、他:「モータの回転速度制御装置」、特開2003−18875(2002−1−25出願)
(10)陳志謙、冨田睦雄、道木慎二、大熊繁:「シンクロナスリラクタンスモータのセンサレス制御のための外乱オブザーバ」、平成12年電気学会産業応用部門大会講演論文集、pp.1107−1110(2000−8)
(1) Shinnaka Shinji: “Vector Control Method for Synchronous Reluctance Motor”, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-268998 (filed on 2000-3-17)
(2) Katsumi Kamisato, Yoshikatsu Tomori, Takeshi Shimabukuro, Toshinobu Senju: “Rotor position sensorless vector control method for reluctance motors”, Proceedings of the 1994 National Conference on Industrial Applications of the Institute of Electrical Engineers of Japan, pp. 59-64 (1994-8)
(3) Toshinori Senju, Seiji Aragaki, Katsumi Kamisato: “Sensorless Vector Control of Reluctance Motors Using Speed Disturbance Torque Observer”, 1999 Annual Conference of the Institute of Electrical Engineers of Japan, pp. 5-8 (1999-8)
(4) A. vagati, M.M. Pastorelli, and G.C. Franceschini: “High-Performance Control of Synchronous Reluctance Motors”, IEEE Trans. Industry Applications, 33, 4, pp. 983-991 (1997-7 / 8)
(5) E.E. Capecchi, P.M. Guglielmi, M .; Pastorelle, and A.M. Vvagata: “Position Sensorless Control of Transverse-Laminated Synchronous Reluctance Motors”, Conference Record of the World 2000 IEEE Industritory Partnership 2000.
(6) Chondaluho: “Synchronous reluctance motor rotation speed control device and method”, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-33096 (filed in 2002-7-10)
(7) Wonjung-hee, et al .: “Magnetic flux measuring device for synchronous reluctance motor and its sensorless control system”, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-120993 (2003-6-26 application)
(8) Takeshi Hanamoto, Teruo Tsuji, Yoshiaki Tanaka: “Sensorless Control of Synchronous Reluctance Motors Using Extended Magnetic Flux Observer”, Proc. 981-984 (2000-8)
(9) Wonjung Hee et al .: “Motor rotational speed control device”, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-18875 (2002-1-25 application)
(10) Chen Zhen, Ikuo Hamada, Shinji Miki, Shigeru Okuma: “Disturbance Observer for Sensorless Control of Synchronous Reluctance Motor”, Proc. 1107-1110 (2000-8)

従来の、電動機駆動用の電圧、電流あるいはその推定値を利用した位相推定方法は、回転子位相情報を有する推定すべき物理量の観点から、大きく3つに分類することができる。第1の方法は、固定子鎖交磁束を先ず推定し、固定子鎖交磁束推定値から回転子位相を推定する方法である。文献(1)〜(7)は、この推定方法に属する。文献(1)の発明は、固定子鎖交磁束推定値からの磁束の鏡相特性に立脚した位相推定に発明の主眼があり、固定子鎖交磁束推定に関しては、固定子鎖交磁束に起因した誘起電圧に対する単純積分処理等の簡単な処理を示しているに過ぎない。文献(2)〜(7)においては、固定座標系上で評価された誘起電圧の1次ローパスフィルタリングを通じて、等価的にハイパスフィルタリングされた固定子鎖交磁束推定値を得、一方で、回転座標系上で評価された固定子鎖交磁束推定値を固定座標系へ変換した上で1次ローパスフィルタリングして、ローパスフィルタリングした固定子鎖交磁束推定値を得、これら2つの固定子鎖交磁束推定値を周波数ハイブリッド結合することにより、固定子鎖交磁束の最終推定値を得るものである。固定子鎖交磁束に関する本推定方法の原典は、文献(2)のようである。固定子鎖交磁束の最終推定値を得た後の回転子位相推定の方法は、文献{(2)、(3)}と文献{(4)、(5)、(6)、(7)}では異なる。なお、文献{(4)、(5)}と文献{(6)、(7)}とは、固定子鎖交磁束推定値を利用したその後の回転子位相推定においても、実質同一である。Conventional phase estimation methods using voltage or current for driving an electric motor or an estimated value thereof can be roughly classified into three types from the viewpoint of a physical quantity to be estimated having rotor phase information. The first method is a method of first estimating the stator flux linkage and estimating the rotor phase from the stator flux linkage estimated value. Documents (1) to (7) belong to this estimation method. The invention of the document (1) is based on the phase estimation based on the mirror phase characteristic of the magnetic flux from the estimated value of the stator flux linkage, and the stator flux linkage estimation is caused by the stator flux linkage. Only a simple process such as a simple integration process for the induced voltage is shown. In literatures (2)-(7), an equivalent high-pass filtered stator flux linkage estimate is obtained through first-order low-pass filtering of the induced voltage evaluated on the fixed coordinate system, while rotating coordinates The stator linkage flux estimated value evaluated on the system is converted into a fixed coordinate system, and then first-order low-pass filtering is performed to obtain a low-pass filtered stator linkage flux estimate, and these two stator linkage fluxes are obtained. The estimated value of the stator flux linkage is obtained by frequency hybrid coupling of the estimated values. The source of this estimation method for stator interlinkage magnetic flux is as shown in Document (2). The method of estimating the rotor phase after obtaining the final estimated value of the stator flux linkage is the literature {(2), (3)} and the literature {(4), (5), (6), (7). } Is different. The documents {(4), (5)} and the documents {(6), (7)} are substantially the same in the subsequent rotor phase estimation using the stator flux linkage estimated value.

文献(1)〜(7)による回転子位相推定方法においては、回転子位相推定のベースとなる固定子鎖交磁束を正確に推定することが決定的に重要である。しかし、これらの文献において提唱あるいは採用されている固定子鎖交磁束推定方法は、低速域では良好な動作が得られないことが、数値実験などで確認されている。In the rotor phase estimation method according to the literatures (1) to (7), it is critically important to accurately estimate the stator flux linkage that is the base of the rotor phase estimation. However, it has been confirmed by numerical experiments and the like that the stator flux linkage estimating method proposed or adopted in these documents cannot be operated in a low speed region.

第2の方法は、突極磁束とこれに対応した拡張誘起電圧(なお、拡張誘起電圧の定義は種々あり、発明者によって異なる)を同時に推定するものである。最終的な位相は、これらを利用して推定することになる。文献(8)では、固定座標系上で評価された固定子電圧、電流等を用いて、固定子電流、突極磁束、拡張誘起電圧を推定対象とする8次状態オブザーバ(α、β各成分で4次、計8次)を構成するものである。8次の状態オブザーバを構成するには、当然8個のオブザーバゲインを必要とする。一般に、安定推定を維持するには、これらは速度変化に応じた時変のゲインとなる。文献(9)の方法は、文献(8)の方法において8個のオブザーバゲインを全てゼロに選定したものに対応している。The second method simultaneously estimates the salient pole magnetic flux and the expansion induced voltage corresponding to the salient pole magnetic flux (note that there are various definitions of the expansion induced voltage and differ depending on the inventor). The final phase is estimated using these. In the literature (8), using the stator voltage, current, etc. evaluated on the fixed coordinate system, the eighth-order state observer (α, β components for estimating the stator current, salient pole magnetic flux, and expansion induced voltage) 4th order, total 8th order). Of course, eight observer gains are required to construct an eighth-order state observer. In general, in order to maintain stability estimates, these become time-varying gains according to speed changes. The method of literature (9) corresponds to the method of literature (8) in which all eight observer gains are selected as zero.

文献(8)方法は、8次と言う高次の状態オブザーバの構成を必要とする。しかも、状態変数の安定推定には、オブザーバゲインは時変である必要がある。換言するならば、状態オブザーバ遂行のための計算量が非常に大きい、更には、オブザーバゲインの設計が困難であると言う問題点がある。なお、(9)の方法は、オブザーバゲインをゼロに選定するものであり、オブザーバによる推定が正しく行なわれる可能性は非常に低いと言わざるを得ない。仮に、正しい推定が行なわれると仮定しても、状態オブザーバの原理から、その運転範囲は極めて限定的にならざるを得ない。The literature (8) method requires the configuration of a higher-order state observer called eighth order. In addition, the observer gain needs to be time-varying for stable estimation of the state variable. In other words, there is a problem that the amount of calculation for performing the state observer is very large, and further, it is difficult to design the observer gain. In the method (9), the observer gain is set to zero, and the possibility that the estimation by the observer is correctly performed is very low. Even if it is assumed that correct estimation is performed, the operating range must be extremely limited due to the principle of the state observer.

文献(10)は、同期リラクタンス電動機に対して、固定座標系上で評価された固定子電圧、電流等を用いて2次の外乱オブザーバを構成し、この拡張誘起電圧(なお、拡張誘起電圧の定義は種々あり、発明者によって異なる)を推定するものである。拡張誘起電圧は直接的に回転子位相情報を含んでおり、拡張誘起電圧推定値から直ちに位相を推定できる。外乱オブザーバによる位相推定方法は、先行発明の位相推定方法の中では最もコンパクトであり、しかも高速域の一定速では良好な位相推定を与える。しかし、本外乱オブザーバは、速度一定の仮定の下で構築されたものであり、可変速運転には必ずしも良好な性能が得られない。また、低速のおいては拡張誘起電圧そのものが消滅するため、ある程度速度以上(例えば、定格速度の1/4以上)でなければ、利用できないといった問題を有していた。Document (10) uses a stator voltage, current, etc. evaluated on a fixed coordinate system for a synchronous reluctance motor to form a secondary disturbance observer, and this extended induced voltage (the extended induced voltage There are various definitions, which differ depending on the inventor). The extended induced voltage directly includes the rotor phase information, and the phase can be immediately estimated from the extended induced voltage estimated value. The phase estimation method using the disturbance observer is the most compact among the phase estimation methods of the prior invention, and provides a good phase estimation at a constant speed in the high speed region. However, this disturbance observer is constructed under the assumption of a constant speed, and good performance is not necessarily obtained for variable speed operation. In addition, since the expansion induced voltage itself disappears at a low speed, there is a problem that it cannot be used unless the speed is higher than a certain level (for example, 1/4 or higher than the rated speed).

発明が解決しようとする課題Problems to be solved by the invention

本発明は上記背景の下になされたものであり、その目的は、回転子に回転子位相検出器を装着することに起因して従来発生した、電動機システムの信頼性の低下、軸方向の容積増大、配線問題、各種コストの増大と言った諸問題を克服すべく、以下の特長を備えた同期リラクタンス電動機のための新規な優れたセンサレスベクトル制御方法及び同装置を提供することにある。
1)ゼロ速度を除くほぼ全速度領域で、すなわち回転子の回転を伴う広い速度領域で、センサレスベクトル制御が可能。
2)回転子位相推定のための演算量が小さい。最小演算量を追求した位相推定である。
3)回転子位相推定のための設計パラメータの選定が容易。
4)安定な回転子位相推定が可能、ひいては安定なシステム動作に大きく寄与できる。
5)位相検出器に加えて、速度検出器も必要としない。
6)回転子位相推定はノイズに強い。
7)回転dq座標系上の信号を用いた他の位相推定方法(高周波信号印加法等)との平易な併用が可能。
8)固定αβ座標系上の信号を用いた他の位相推定方法(高周波信号印加法等)との平易な併用が可能。
The present invention has been made under the above background, and its purpose is to reduce the reliability of an electric motor system and to reduce the axial volume that has conventionally occurred due to the mounting of a rotor phase detector on the rotor. An object of the present invention is to provide a novel sensorless vector control method and apparatus for a synchronous reluctance motor having the following features in order to overcome various problems such as increase, wiring problem, and various costs.
1) Sensorless vector control is possible in almost the entire speed range excluding zero speed, that is, in a wide speed range with the rotation of the rotor.
2) The amount of calculation for estimating the rotor phase is small. This is a phase estimation pursuing the minimum amount of computation.
3) Easy selection of design parameters for rotor phase estimation.
4) Stable rotor phase estimation is possible, which can contribute greatly to stable system operation.
5) No speed detector is required in addition to the phase detector.
6) Rotor phase estimation is resistant to noise.
7) Simple combination with other phase estimation methods (high frequency signal application method etc.) using signals on the rotating dq coordinate system is possible.
8) Simple combined use with other phase estimation methods (high frequency signal application method etc.) using signals on fixed αβ coordinate system.

課題を解決するための手段Means for solving the problem

上記目的を達成するために、請求項1の発明は、トルク発生に寄与する固定子電流を、回転子の正突極あるいは負突極の位相を理想的なd軸位相とする直交d軸q軸で構成される回転dq座標系上のベクトル信号として捕らえ制御する電流制御工程と、回転dq座標系の位相を決定する位相決定工程とを有する同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法であって、該位相決定工程が、固定子鎖交磁束の構成成分の中の回転子正突極位相あるいは回転子負突極位相と同相成分である突極磁束を推定対象とした、電動機駆動用の固定子電流と固定子電圧あるいはそれらの推定値を少なくとも入力信号とする2次状態オブザーバを有し、2次状態オブザーバを通じて得た突極磁束推定値を少なくとも用いて該回転dq座標系の位相を決定するようにしたことを特徴とする。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the stator current that contributes to torque generation is expressed by orthogonal d-axis q with the phase of the positive salient pole or negative salient pole of the rotor as the ideal d-axis phase. A method for controlling a vector of a synchronous reluctance motor, comprising: a current control step for capturing and controlling as a vector signal on a rotation dq coordinate system composed of axes; and a phase determination step for determining a phase of the rotation dq coordinate system. The determination process is performed by estimating the stator current for driving the motor, with the salient pole magnetic flux being the same phase component as the rotor positive salient pole phase or rotor negative salient pole phase in the constituent components of the stator flux linkage, A secondary state observer having at least a stator voltage or an estimated value thereof as an input signal is provided, and the phase of the rotating dq coordinate system is determined using at least the salient pole magnetic flux estimated value obtained through the secondary state observer. Characterized in that it was.

請求項2の発明は、請求項1記載の同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法であって、該2次状態オブザーバを、回転子速度の推定値を利用して実現するようにしたことを特徴とする。A second aspect of the present invention is the vector control method for a synchronous reluctance motor according to the first aspect, wherein the secondary state observer is realized by using an estimated value of a rotor speed. .

請求項3の発明は、請求項1、請求項2記載の同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法であって、該回転dq座標系の位相の微分値あるいは近似微分値を、該2次状態オブザーバに利用する該回転子速度推定値としたことを特徴とする。A third aspect of the present invention is the vector control method for a synchronous reluctance motor according to the first or second aspect, wherein the differential value or approximate differential value of the phase of the rotating dq coordinate system is used for the secondary state observer. The estimated value of the rotor speed is used.

請求項4の発明は、請求項1記載の同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法であって、該2次状態オブザーバを、回転子の同一方向回転に対しては一定のオブザーバゲイン用いて実現するようにしたことを特徴とする。The invention according to claim 4 is the vector control method for the synchronous reluctance motor according to claim 1, wherein the secondary state observer is realized by using a constant observer gain for the same direction rotation of the rotor. It is characterized by that.

請求項5の発明は、請求項1、請求項4記載の同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法であって、該2次状態オブザーバを、交代行列に対し乗法の交換特性をもつ構造のオブザーバゲインを用いて実現するようにしたことを特徴とする。A fifth aspect of the present invention is the vector control method of the synchronous reluctance motor according to the first and fourth aspects, wherein the secondary state observer uses an observer gain having a structure having a multiplicative exchange characteristic with respect to a substitution matrix. It is characterized by being realized.

請求項6の発明は、請求項1記載の同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法であって、該2次状態オブザーバの入力信号である電動機駆動用の固定子電流と固定子電圧あるいはそれらの推定値を、該回転dq座標系上で定義された信号とすることを特徴する。A sixth aspect of the present invention is the vector control method for a synchronous reluctance motor according to the first aspect, wherein the stator current and the stator voltage for driving the motor, which are input signals of the secondary state observer, and the estimated values thereof are obtained. , A signal defined on the rotation dq coordinate system.

請求項7の発明は、請求項1記載の同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法であって、該2次状態オブザーバの入力信号である電動機駆動用の固定子電流と固定子電圧あるいはそれらの推定値を、互いに直交しかつ固定のα軸とβ軸で構成される固定αβ座標系上で定義された信号とすることを特徴する。A seventh aspect of the present invention is the vector control method for a synchronous reluctance motor according to the first aspect, wherein the stator current and the stator voltage for driving the motor, which are input signals of the secondary state observer, and the estimated values thereof are obtained. And a signal defined on a fixed αβ coordinate system which is orthogonal to each other and is composed of a fixed α axis and β axis.

請求項8の発明は、トルク発生に寄与する固定子電流を、回転子の正突極あるいは負突極の位相を理想的なd軸位相とする直交d軸q軸で構成される回転dq座標系上のベクトル信号として捕らえ制御する電流制御手段と、回転dq座標系の位相を決定する位相決定手段とを有する同期リラクタンス電動機のベクトル制御装置であって、該位相決定手段が、固定子鎖交磁束の構成成分の中の回転子正突極位相あるいは回転子負突極位相と同相成分である突極磁束を推定対象とした、電動機駆動用の固定子電流と固定子電圧あるいはそれらの推定値を少なくとも入力信号とする2次状態オブザーバを有し、2次状態オブザーバを通じて得た突極磁束推定値を少なくとも用いて該回転dq座標系の位相を決定するようにしたことを特徴とする。According to the eighth aspect of the present invention, the rotating dq coordinates configured by the orthogonal d-axis and q-axis having the stator current contributing to torque generation as the ideal d-axis phase of the positive or negative salient pole of the rotor. A synchronous reluctance motor vector control device having current control means for capturing and controlling as a vector signal on the system, and phase determining means for determining the phase of the rotating dq coordinate system, the phase determining means comprising: Stator current and stator voltage for motor drive, or their estimated values, with salient magnetic flux being the same phase component as the rotor positive salient pole phase or rotor negative salient pole phase in the magnetic flux components And a phase state of the rotation dq coordinate system is determined using at least a salient pole magnetic flux estimated value obtained through the secondary state observer.

次に本発明の作用について説明する。先ず、同期リラクタンス電動機の固定子U相巻線の中心の方向を基軸α軸とし、これに直交した副軸をβ軸とする固定αβ座標系を考える。同期リラクタンス電動機の回転子の正突極位相あるいは負突極位相を回転子位相とする。回転中の回転子の位相が、ある瞬時にα軸に対して電気的にθαをなしているものとする。次に、基軸d軸と副軸q軸からなる回転dq座標系を考える。この回転dq座標系は、回転子との同期を指向する座標系であり、多少の位相誤差を含みつつも、回転子と同期して回転するものとする。第3の座標系として、また最も一般性の高い座標系として、設計者が指定した任意の速度ωで回転する、基軸γ軸、副軸δ軸からなる一般γδ座標系を考える。また、一般γδ座標系の基軸γ軸からみた回転子位相をθγとする。一般γδ座標系は、特別な場合として、固定αβ座標系、回転子への同期を指向して回転する回転dq座標系を含む、高い一般性を有する座標系である。3つの座標系においては、共に、基軸から副軸の方向を正方向とする。図1に、3つの座標系の様子を示した。Next, the operation of the present invention will be described. First, let us consider a fixed αβ coordinate system in which the direction of the center of the stator U-phase winding of the synchronous reluctance motor is the basic axis α-axis and the sub-axis orthogonal thereto is the β-axis. The positive salient pole phase or negative salient pole phase of the rotor of the synchronous reluctance motor is used as the rotor phase. Rotor phase during rotation, it is assumed that no electrically theta alpha relative to alpha axis is instantaneously. Next, consider a rotating dq coordinate system composed of a base axis d-axis and a secondary axis q-axis. This rotation dq coordinate system is a coordinate system directed to synchronization with the rotor, and rotates in synchronization with the rotor while including some phase error. As a third coordinate system and the most general coordinate system, a general γδ coordinate system composed of a base γ axis and a secondary axis δ axis that rotates at an arbitrary speed ω specified by the designer is considered. Further, the rotor phase viewed from the base γ-axis of the general γδ coordinate system is defined as θ γ . As a special case, the general γδ coordinate system is a coordinate system having high generality including a fixed αβ coordinate system and a rotating dq coordinate system that rotates in synchronization with the rotor. In the three coordinate systems, the direction from the base axis to the sub-axis is the positive direction. FIG. 1 shows three coordinate systems.

最も一般性の高い一般γδ座標系上では、同期リラクタンス電動機の電気磁気的特性は、以下の(1)〜(7)式でモデリングすることができる。

Figure 2006230174
Figure 2006230174
Figure 2006230174
Figure 2006230174
On the most general γδ coordinate system, the electromagnetic characteristics of the synchronous reluctance motor can be modeled by the following equations (1) to (7).
Figure 2006230174
Figure 2006230174
Figure 2006230174
Figure 2006230174

ここに、2x1ベクトルν、i、φは、それぞれ固定子の電圧、電流、鎖交磁束を意味している。Iは2x2単位行列であり、Jは次式で定義された2x2交代行列である。

Figure 2006230174
ω2nは回転子の電気(角)速度であり、Rは固定子巻線の抵抗である。L,Lは固定子の同相インダクタンス、鏡相インダクタンスであり、いわゆるdqインダクタンスとは次の関係を有する。
Figure 2006230174
また、sは微分演算子である。Here, 2 × 1 vectors ν 1 , i 1 , and φ 1 mean stator voltage, current, and flux linkage, respectively. I is a 2 × 2 unit matrix, and J is a 2 × 2 alternating matrix defined by the following equation.
Figure 2006230174
ω 2n is the electrical (angular) speed of the rotor, and R 1 is the resistance of the stator winding. L i and L m are the common-phase inductance and mirror-phase inductance of the stator, and have the following relationship with the so-called dq inductance.
Figure 2006230174
S is a differential operator.

回転子位相をもつ単位ベクトルを(7)式のように定義し、以降では本ベクトルを位相ベクトルと呼ぶ。

Figure 2006230174
A unit vector having a rotor phase is defined as in equation (7), and this vector is hereinafter referred to as a phase vector.
Figure 2006230174

ごく最近の研究成果である次の文献(11)で示された磁束定理によれば、固定子鎖交磁束φは、一般座標系上で定義される場合においても、(8)〜(10)式または(11)〜(13)式のように再モデリングすることができる。
(11)新中新二:「同期リラクタンスモータの動的数学モデルに関する一考察、モデル特性の簡易統一的解析」、電気学会論文誌D、124、11、pp.1149−1154(2004−11)

Figure 2006230174
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または、
Figure 2006230174
Figure 2006230174
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According to the magnetic flux theorem shown in the following document (11) which is the most recent research result, the stator interlinkage magnetic flux φ 1 is (8) to (10) even when defined on the general coordinate system. ) Equation or (11) to (13).
(11) Shinnaka Shinji: “A Study on Dynamic Mathematical Model of Synchronous Reluctance Motor, Simplified Unified Analysis of Model Characteristics”, IEEJ Transactions D, 124, 11, pp. 11-27. 1149-1154 (2004-11)
Figure 2006230174
Figure 2006230174
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Or
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Figure 2006230174
Figure 2006230174

(8)〜(10)式、(11)〜(13)式における固定子鎖交磁束モデルにおいては、回転子位相情報をもつ位相ベクトルが陽に出現している点には注意されたい。本位相ベクトルを陽にもつ(9)式あるいは(12)式で定義された磁束が、本発明の言うところの「固定子鎖交磁束の構成成分の中の回転子正突極位相あるいは回転子負突極位相と同相成分である突極磁束」である。上記文献(11)によれば、回転子位相を正突極位相に選定した場合の(8)〜(10)式、(11)〜(13)式は、回転子位相を負突極位相に選定した場合の(11)〜(13)式、(8)〜(10)式に各々同一であることが解析的に明らかにされている。本事実は、(11)〜(13)式の利用は、回転子位相を変更した(8)〜(10)式の利用と同一であることを意味する。本認識の下、本発明の以降の説明では、一般性を失うことなく、固定子鎖交磁束モデルとして(8)〜(10)式を用いることにする。It should be noted that in the stator flux linkage model in equations (8) to (10) and (11) to (13), a phase vector having rotor phase information appears explicitly. The magnetic flux defined by the expression (9) or (12) having this phase vector explicitly is the “rotor positive salient pole phase or rotor in the constituent components of the stator interlinkage magnetic flux” according to the present invention. It is a salient pole magnetic flux that is in phase with the negative salient pole phase. According to the above document (11), when the rotor phase is selected as the positive salient pole phase, the formulas (8) to (10) and (11) to (13) are expressed as follows. It is analytically clarified that the selected equations (11) to (13) and (8) to (10) are the same. This fact means that the use of the equations (11) to (13) is the same as the use of the equations (8) to (10) in which the rotor phase is changed. Under this recognition, in the following description of the present invention, the equations (8) to (10) are used as the stator flux linkage model without losing generality.

適切にトルク発生を行うには、トルク発生に寄与する固定子電流を、突極磁束との同期を目指す回転dq座標系上のベクトル信号として捕らえ、制御する必要がある。回転dq座標系の構成には座標系の位相を決定する必要がある。突極磁束との同期を目指す回転dq座標系の位相は、固定αβ座標系のからみた突極磁束の位相θαに選定する必要がある。すなわち、回転dq座標系の構成には、突極磁束の位相θαが必要である。従来、突極磁束の位相を知るために、エンコーダ等の回転子位相検出器を電動機回転子に装着してきた。In order to appropriately generate torque, it is necessary to capture and control the stator current that contributes to torque generation as a vector signal on the rotating dq coordinate system that aims to synchronize with the salient pole magnetic flux. To configure the rotating dq coordinate system, it is necessary to determine the phase of the coordinate system. The phase of the rotating dq coordinate system aiming at synchronization with the salient pole magnetic flux needs to be selected as the phase θ α of the salient pole magnetic flux as viewed from the fixed αβ coordinate system. In other words, the configuration of the rotating dq coordinate system requires the phase θ α of the salient pole magnetic flux. Conventionally, in order to know the phase of the salient pole magnetic flux, a rotor phase detector such as an encoder has been mounted on the motor rotor.

回転子位相検出器を利用できない場合には、利用可能な固定子電流と固定子電圧の信号を用い、突極磁束位相を推定すればよい。突極磁束位相の推定は、必ずしも固定αβ座標系上で推定する必要はない。一般には、設計者が定めた一般γδ座標系上で推定すればよい。一般γδ座標系は、設計者が定めた座標系であるので、固定αβ座標系に対する一般γδ座標系の位相θα−θγは当然既知である。従って、一般γδ座標系からみた突極磁束位相θγがわかれば、固定αβ座標系からみた突極磁束位相θαも必然的にわかることになる。When the rotor phase detector cannot be used, the salient pole magnetic flux phase may be estimated using available stator current and stator voltage signals. The salient pole magnetic phase is not necessarily estimated on the fixed αβ coordinate system. In general, it may be estimated on a general γδ coordinate system determined by the designer. Since the general γδ coordinate system is a coordinate system determined by the designer, the phase θ α −θ γ of the general γδ coordinate system with respect to the fixed αβ coordinate system is naturally known. Therefore, if the salient pole magnetic phase θ γ seen from the general γδ coordinate system is known, the salient pole magnetic flux phase θ α seen from the fixed αβ coordinate system is inevitably known.

本発明は、上記観点に立ち、同期リラクタンス電動機のベクトル制御装置の位相決定手段が、突極磁束位相を推定する手段として2次状態オブザーバを有するようにしたものである。請求項1および請求項8の発明による2次状態オブザーバの1つは、推定すべき突極磁束以外は既知とし、突極磁束φ

Figure 2006230174
Figure 2006230174
ここに、Gは2次状態オブザーバの構成に不可欠なオブザーバゲインである。オブザーバゲインGは2x2行列である。From the above viewpoint, the present invention is such that the phase determining means of the vector controller of the synchronous reluctance motor has a secondary state observer as means for estimating the salient pole magnetic flux phase. One of the secondary state observers according to the inventions of claims 1 and 8 is known except for the salient magnetic flux to be estimated, and the salient magnetic flux φ m
Figure 2006230174
Figure 2006230174
Here, G is an observer gain indispensable for the configuration of the secondary state observer. The observer gain G is a 2 × 2 matrix.

(14)式の状態オブザーバは、位相θγを2x1位相ベクトルu(θγ)として直接的に有する突極磁束(2x1ベクトル)のみを推定対象としており、これが2次最小次元であることは明らかである。It is clear that the state observer of the equation (14) only estimates salient magnetic flux (2 × 1 vector) having the phase θ γ directly as the 2 × 1 phase vector u (θ γ ), and this is the secondary minimum dimension. It is.

次に、請求項1および請求項8の発明による2次状態オブザーバによれば、突極磁束を構成するLがL=constすなわち一定である場合には、突極磁束が推定できることを説明する。なお、Lが一定の条件は、後述の実施形態例で例示するように、d軸電流制御を通じ達成する。(1)式及び(8)〜(10)式で表現された同期リラクタンス電動機は、突極磁束を状態変数とする次の状態方程式(15)、(16)式として、再表現することができる。

Figure 2006230174
Figure 2006230174
Then, according to the second state observer according to the invention of claim 1 and claim 8, when L m i d constituting the salient pole magnetic flux is L m i d = const namely constant, the salient pole magnetic flux Explain what can be estimated. Note that the condition where L m id is constant is achieved through d-axis current control, as illustrated in an exemplary embodiment described later. The synchronous reluctance motor expressed by the formulas (1) and (8) to (10) can be re-expressed as the following state equations (15) and (16) with salient pole magnetic flux as a state variable. .
Figure 2006230174
Figure 2006230174

(15)、(16)式で記述された同期リラクタンス電動機の突極磁束φに対する、(14)式の

Figure 2006230174
る。
Figure 2006230174
For the salient pole magnetic flux φ m of the synchronous reluctance motor described by the equations (15) and (16), the equation (14)
Figure 2006230174
The
Figure 2006230174

当業者には容易に理解できるように、(17)式は、本発明による2次状態オブザーバによれば、

Figure 2006230174
収束することを意味している。(17)式の誤差方程式が明示しているように、オブザーバゲインGは回転子速度ω2nと積の形で、推定値の真値への収束効果を発揮するので、本発明の2次状態オブザーバによれば、ゼロ速度を除く全速度領域で、すなわち回転子の回転を伴う全速度領域で突極磁束推
Figure 2006230174
は、本発明の実施形態例の記述に際し、詳しく説明する。As can be easily understood by those skilled in the art, the equation (17) can be expressed by the secondary state observer according to the present invention.
Figure 2006230174
It means to converge. As the error equation of the equation (17) clearly indicates, the observer gain G exhibits a convergence effect to the true value of the estimated value in the form of the product of the rotor speed ω 2n, and therefore the secondary state of the present invention. According to the observer, the salient-pole flux estimation is performed in the entire speed range excluding the zero speed, that is, in the entire speed range with the rotation of the rotor.
Figure 2006230174
Will be described in detail in the description of the embodiment of the present invention.

本発明による(14)式の2次状態オブザーバは、位相ベクトルu(θγ)に比例した突極磁φを直接的に推定するものである。突極磁束推定値からの、比例関係にある位相ベクトル推定値、ある

Figure 2006230174
規化あるいは成分比の逆正接をとればよい。The secondary state observer of the equation (14) according to the present invention directly estimates the salient pole magnet φ m proportional to the phase vector u (θ γ ). Proportional phase vector estimate from salient pole flux estimate, is
Figure 2006230174
The normalization or the arc tangent of the component ratio may be taken.

以上の説明より明白なように、請求項1あるいは請求項8の発明によれば、回転子位相検出器を用いることなく、ベクトル制御に必要な回転子位相の推定値を得ることができると言う作用が得られる。しかも、ゼロ速度を除く全速度領域で、すなわち回転子の回転を伴う全速度領域で、これら推定値を得ることができると言う作用が得られる。本発明による状態オブザーバは、所要の突極磁束のみを推定対象とする最もコンパクトな2次の最小次元であるので、状態オブザーバの駆動に要する演算量は状態オブザーバとしては最小になる、と言う作用も得られる。状態オブザーバの最小次元性によりオブザーバゲインは単一の2x2行列となる。これにより、突極磁束推定値の安定収束を保証するオブザーバゲインの設計は格段と容易になり、ひいてはこの設計に要する手間を、従来の8次状態オブザーバ等に比し著しく簡略化できると言う作用も得られる。As is clear from the above description, according to the invention of claim 1 or claim 8, it can be said that an estimated value of the rotor phase necessary for vector control can be obtained without using a rotor phase detector. The effect is obtained. In addition, it is possible to obtain an effect that these estimated values can be obtained in the entire speed region excluding the zero speed, that is, in the entire speed region accompanying the rotation of the rotor. Since the state observer according to the present invention is the most compact secondary minimum dimension for estimating only a required salient pole magnetic flux, the amount of calculation required to drive the state observer is minimized for the state observer. Can also be obtained. Due to the minimum dimensionality of the state observer, the observer gain is a single 2 × 2 matrix. As a result, the design of the observer gain that guarantees the stable convergence of the salient pole magnetic flux estimated value becomes much easier, and the work required for this design can be significantly simplified compared to the conventional eighth-order state observer or the like. Can also be obtained.

次に、本発明の請求項2の作用について説明する。請求項1の発明の2次状態オブザーバの実現には、(14)式の1例からも理解されるように、回転子速度の情報が必要である。請求項2の発明は、回転子速度情報として回転子速度の推定値を利用して、請求項1の発明における2次状態オブザーバを実現せしめるものである。換言するならば、回転子の速度検出の要なく、2次状態オブザーバの実現を可能とするものである。以上より明らかなように、請求項2の発明によれば、回転子速度を検出するための速度検出器を用いることなく、2次状態オブザーバが実現できると言う作用が得られる。換言するならば、請求項2の発明によれば、請求項1で説明した作用を回転子速度を検出するための速度検出器を用いることなく得ることができると言う作用が得られる。なお、回転子速度の具体的推定方法に関しては、本発明の実施形態例の記述に際し、詳しく説明する。Next, the operation of the second aspect of the present invention will be described. In order to realize the secondary state observer according to the first aspect of the invention, information on the rotor speed is necessary as can be understood from the example of the equation (14). The invention of claim 2 realizes the secondary state observer in the invention of claim 1 by using the estimated value of the rotor speed as the rotor speed information. In other words, the secondary state observer can be realized without detecting the rotor speed. As apparent from the above, according to the invention of claim 2, there is obtained an effect that a secondary state observer can be realized without using a speed detector for detecting the rotor speed. In other words, according to the invention of claim 2, the action described in claim 1 can be obtained without using a speed detector for detecting the rotor speed. A specific method for estimating the rotor speed will be described in detail when describing the embodiment of the present invention.

次に、本発明の請求項3の作用について説明する。請求項3の発明によれば、請求項1、請求項3の発明における2次状態オブザーバに利用する回転子速度推定値として、回転dq座標系の位相の微分値あるいは近似微分値が利用できる。回転dq座標系は、回転子位相との同期を目指しており、同座標系の位相の微分値あるいは近似微分値は、回転子位相の微分値である回転子速度の近似値として最も相応しいものである。しかも、回転dq座標系の位相は先に得られているので、わずかな追加的演算で速度近似値を得ることができるようになる。以上の説明より明らかなように、請求項3の発明によれば、推定位相と整合した合理的な速度推定値をわずかな追加的演算で得ることができると言う作用が得られる。換言するならば、請求項3の発明によれば、請求項1、請求項2で説明した作用を最小の演算量で合理的に得ることができるようになると言う作用が得られる。Next, the operation of the third aspect of the present invention will be described. According to the invention of claim 3, the differential value or approximate differential value of the phase of the rotating dq coordinate system can be used as the rotor speed estimation value used for the secondary state observer in the inventions of claim 1 and claim 3. The rotation dq coordinate system aims to synchronize with the rotor phase, and the differential value or approximate differential value of the phase of the coordinate system is most suitable as the approximate value of the rotor speed, which is the differential value of the rotor phase. is there. In addition, since the phase of the rotation dq coordinate system is obtained in advance, the approximate speed value can be obtained with a few additional operations. As apparent from the above description, according to the invention of claim 3, there is obtained an effect that a reasonable speed estimated value matched with the estimated phase can be obtained by a few additional operations. In other words, according to the third aspect of the present invention, the operation described in the first and second aspects can be obtained with a minimum amount of computation.

次に、本発明の請求項4の作用について説明する。請求項4の発明によれば、請求項1の2次状態オブザーバの実現に不可欠なオブザーバゲインを、回転子の同一方向回転に対しては一定として構成する。従って、本発明によれば、回転子が同一方向に回転している状態では、次の(18)式の関係が成立する。

Figure 2006230174
ここに、1/sは積分処理を意味する。Next, the operation of the fourth aspect of the present invention will be described. According to the invention of claim 4, the observer gain indispensable for realizing the secondary state observer of claim 1 is configured to be constant with respect to the rotation of the rotor in the same direction. Therefore, according to the present invention, when the rotor is rotating in the same direction, the relationship of the following equation (18) is established.
Figure 2006230174
Here, 1 / s means integration processing.

当業者には(14)式と(18)式より理解されるように、請求項4の発明によれば、突極磁束推定のための2次状態オブザーバとして、次の(19)式のものが利用できるようになる。

Figure 2006230174
Figure 2006230174
磁束推定値を生成するための中間信号である。As understood by those skilled in the art from the equations (14) and (18), according to the invention of claim 4, the secondary state observer for estimating the salient pole magnetic flux has the following equation (19): Will be available.
Figure 2006230174
Figure 2006230174
It is an intermediate signal for generating a magnetic flux estimate.

(19)式の2次状態オブザーバは、(14)式の2次状態オブザーバに基づくものであり、この結果、(14)式の2次状態オブザーバと同一の誤差方程式をもち、請求項1の発明に関する作用を継承している。(14)式の2次状態オブザーバは、(14)式右辺に微分処理を意味する微分演算子sを有していることから容易に理解されるように、(14)式で記述された2次状態オブザーバの実現には、信号の微分処理が必要とされる。これに対し、(19)式の2次状態オブザーバは、その右辺に微分処理を意味する微分演算子sを一切有していない。すなわち、(19)式で記述された2次状態オブザーバの実現には、信号の微分処理が一切必要とされない。当業者には、周知のように、実際の信号は程度の差こそあれノイズを含んでおり、しかも微分処理はノイズにすこぶる敏感に反応する特性を有するため、実際の信号に対する微分処理は努めて回避することが望まれる。The secondary state observer of the equation (19) is based on the secondary state observer of the equation (14), and as a result, has the same error equation as the secondary state observer of the equation (14). Inherits the actions related to the invention. The secondary state observer of the equation (14) has a differential operator s which means a differential process on the right side of the equation (14). Realization of the next state observer requires signal differentiation. On the other hand, the secondary state observer of the equation (19) does not have any differential operator s meaning differential processing on the right side. That is, no signal differentiation process is required to realize the secondary state observer described by equation (19). As is well known to those skilled in the art, the actual signal contains noise to some extent, and the differentiation process has a characteristic that reacts very sensitively to the noise, so the differentiation process for the actual signal is tried. It is desirable to avoid it.

以上の説明より明らかなように、請求項4の発明によれば、信号の微分処理を一切行うことなく2次状態オブザーバを実現できるので、ノイズにロバストな2次状態オブザーバが実現できるようになると言う作用が得られる。換言するならば、請求項4の発明によれば、請求項1で説明した作用をノイズにロバストな状態で得ることができるようになると言う作用が得られる。As is apparent from the above description, according to the invention of claim 4, since the secondary state observer can be realized without performing any signal differentiation processing, a secondary state observer robust to noise can be realized. The action to say is obtained. In other words, according to the invention of claim 4, the action described in claim 1 can be obtained in a state that is robust to noise.

次に、請求項5の発明の作用について説明する。請求項5の発明は、請求項1、請求項4のベクトル制御方法であって、オブザーバゲインの構造を、交代行列に対し乗法の交換特性をもつ構造とするものである。具体的には、請求項5の発明は、オブザーバゲインGを次の(20)式の形で実現するものである。

Figure 2006230174
ここに、Iは2x2単位行列であり、Jは既に(5)式において定義されている2x2交代行列である。また、g,gは共にスカラである。Next, the operation of the fifth aspect of the invention will be described. The invention according to claim 5 is the vector control method according to claim 1 or claim 4, wherein the structure of the observer gain is a structure having a multiplicative exchange characteristic for the substitution matrix. Specifically, the invention of claim 5 realizes the observer gain G in the form of the following equation (20).
Figure 2006230174
Here, I is a 2 × 2 unit matrix, and J is a 2 × 2 alternating matrix already defined in equation (5). Further, g 1 and g 2 are both scalars.

オブザーバゲインを(20)式の構造とする場合には、オブザーバゲインは交代行列に対し乗法の交換特性を発揮するようになる。すなわち、次の(21)式が成立するようになる。

Figure 2006230174
When the observer gain has the structure of the equation (20), the observer gain exhibits multiplicative exchange characteristics for the substitution matrix. That is, the following equation (21) is established.
Figure 2006230174

当業者には(19)式、(21)式より理解されるように、請求項5の発明によれば、突極磁束推定のための2次状態オブザーバとして、次の(22)式の簡潔なものが利用できるようになる。

Figure 2006230174
ここに、D(s,ω)は次の(23)式で定義されたD因子と呼ばれる2x2行列である。
Figure 2006230174
当然のことながら、(22)式の2次状態オブザーバは、(19)式の2次状態オブザーバ、ひいては(14)式の2次状態オブザーバに基づくものであり、この結果、請求項1、請求項4の発明に関する作用を継承している。As understood by those skilled in the art from the equations (19) and (21), according to the invention of claim 5, the following (22) is simplified as a secondary state observer for estimating the salient pole magnetic flux. Will be available.
Figure 2006230174
Here, D (s, ω) is a 2 × 2 matrix called a D factor defined by the following equation (23).
Figure 2006230174
As a matter of course, the secondary state observer of the equation (22) is based on the secondary state observer of the equation (19), and hence the secondary state observer of the equation (14). The operation relating to the invention of item 4 is inherited.

以上の説明より明らかなように、請求項5の発明によれば、2次状態オブザーバを最も簡潔な形で実現できる。この結果、要求演算量を最小化した2次状態オブザーバが実現できると言う作用が得られる。換言するならば、請求項5の発明によれば、請求項1、請求項4で説明した作用を最小の演算量で得ることができるようになると言う作用が得られる。As apparent from the above description, according to the invention of claim 5, the secondary state observer can be realized in the simplest form. As a result, an effect is obtained that a secondary state observer that minimizes the required calculation amount can be realized. In other words, according to the invention of claim 5, the action described in claim 1 and claim 4 can be obtained with a minimum amount of calculation.

次に請求項6の発明の作用について説明する。請求項6の発明は、請求項1の発明における2次状態オブザーバの入力信号である固定子電流、電圧等の信号を、回転子位相と同期を目指した回転dq座標系上で定義された信号とするものである。請求項1の作用の説明に際し説明したように、回転子が非回転のゼロ速度状態では、突極磁束位相を正しく推定できない。本特性は、同期リラクタンス電動機の基本特性によるものであり、トルク発生に寄与する固定子電流と固定子電圧の信号を用いた推定では、本発明のみならず如何なる方法による場合にも不可能である。ゼロ速度状態でも回転子位相を推定するには、トルク発生に寄与しない、外部より強制的印加した高周波電流等の信号を使用した推定方法を併せて利用する必要がある。これらの推定方法は、回転dq座標系上で実現されるものと、固定αβ座標系上で実現されるものとがある。本発明による回転子回転状態での突極磁束位相推定方法と公知の回転子非回転状態での突極磁束位相推定方法との併用は、同一の座標系上で行う場合が最も整合性がよく、かつ容易である。Next, the operation of the sixth aspect of the invention will be described. The invention defined in claim 6 is a signal defined on a rotating dq coordinate system that aims to synchronize the rotor phase and the signals such as the stator current and voltage that are the input signals of the secondary state observer in the invention of claim 1. It is what. As described in the description of the operation of the first aspect, the salient pole magnetic flux phase cannot be correctly estimated when the rotor is in the non-rotating zero speed state. This characteristic is based on the basic characteristic of the synchronous reluctance motor, and estimation using the signals of the stator current and the stator voltage contributing to torque generation is impossible not only by the present invention but also by any method. . In order to estimate the rotor phase even in the zero speed state, it is necessary to use an estimation method using a signal such as a high-frequency current forcibly applied from the outside that does not contribute to torque generation. Some of these estimation methods are realized on a rotating dq coordinate system and some are realized on a fixed αβ coordinate system. The combined use of the salient pole magnetic flux phase estimation method in the rotor rotation state according to the present invention and the known salient pole magnetic flux phase estimation method in the non-rotation state of the rotor is most consistent when performed on the same coordinate system. And easy.

以上の説明より明らかなように、請求項6の発明によれば、先ず、回転dq座標系上の信号を利用して、請求項1の発明に基づき突極磁束位相が推定できるようになると言う作用が得られる。次に、同じく回転dq座標系上の信号を利用してゼロ速度状態の突極磁束位相を推定する他の推定方法と、請求項1の発明よる推定方法との併用が容易になると言う作用が得られる。As is clear from the above description, according to the invention of claim 6, first, it is said that the salient pole magnetic flux phase can be estimated based on the invention of claim 1 using the signal on the rotating dq coordinate system. The effect is obtained. Next, there is an effect that the combined use of the other estimation method for estimating the salient pole magnetic phase in the zero speed state using the signal on the rotating dq coordinate system and the estimation method according to the invention of claim 1 is facilitated. can get.

続いて、請求項7の作用について説明する。請求項7の発明は、請求項1の発明における2次状態オブザーバを駆動するための固定子電流と固定子電圧の信号を、互いに直交しかつ固定のα軸とβ軸で構成される固定αβ座標系上で定義された固定子電流と固定子電圧の信号とするものである。請求項7の作用は、請求項6の作用の説明で既に明らかなように、以下の通りである。Next, the function of claim 7 will be described. According to a seventh aspect of the present invention, the stator current and the stator voltage signal for driving the secondary state observer according to the first aspect of the present invention are fixed αβ that is orthogonal to each other and is composed of a fixed α axis and β axis. The signal is a stator current and a stator voltage defined on the coordinate system. The action of the seventh aspect is as follows, as is apparent from the description of the action of the sixth aspect.

請求項7の発明によれば、先ず、固定αβ座標系上の信号を利用して、請求項1の発明に基づき突極磁束位相が推定できるようになると言う作用が得られる。次に、同じく固定αβ座標系上の信号を利用してゼロ速度状態の突極磁束位相を推定する他の推定方法と、請求項1の発明よる推定方法との併用が容易になると言う作用が得られる。According to the seventh aspect of the invention, first, there is obtained an effect that the salient pole magnetic flux phase can be estimated based on the first aspect of the invention using the signals on the fixed αβ coordinate system. Next, there is an effect that the combined use of the other estimation method for estimating the salient magnetic flux phase in the zero speed state using the signal on the fixed αβ coordinate system and the estimation method according to the invention of claim 1 is facilitated. can get.

以下、図面を用いて、本発明の実施形態を詳細に説明する。同期リラクタンス電動機に対し本発明のベクトル制御方法を適用したベクトル制御装置の1実施形態例の基本的構造を図2に示す。1は同期リラクタンス電動機を、2は電力変換器を、3は電流検出器を、4a、4bは夫々3相2相変換器、2相3相変換器を、5a、5bは共にベクトル回転器を、6は余弦正弦信号発生器を、7は電流制御器を、8は指令変換器を、9は速度制御器を、10は位相決定器を示している。図2では、3から10までの諸機器がベクトル制御装置を構成している。本図では、簡明性を確保すべく、本発明と関係の深い2x1のベクトル信号を1本の太い信号線で表現している。以下のブロック図表現もこれを踏襲する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 shows the basic structure of an embodiment of a vector control apparatus in which the vector control method of the present invention is applied to a synchronous reluctance motor. 1 is a synchronous reluctance motor, 2 is a power converter, 3 is a current detector, 4a and 4b are 3 phase 2 phase converters, 2 phase 3 phase converters, 5a and 5b are both vector rotators. , 6 is a cosine sine signal generator, 7 is a current controller, 8 is a command converter, 9 is a speed controller, and 10 is a phase determiner. In FIG. 2, various devices from 3 to 10 constitute a vector control device. In this figure, a 2 × 1 vector signal closely related to the present invention is represented by a single thick signal line in order to ensure simplicity. The following block diagram expression follows this.

3、4a、4b、5a、5b、6、7の5種の機器は、トルク発生に寄与する固定子電流を、d軸q軸の直交2軸で構成される回転dq座標系上のベクトル信号として捕らえ、d軸及びq軸の各成分を各軸電流指令に追随するように制御する電流制御工程を実行する手段を構成している。また、位相決定器10は、回転dq座標系の位相決定工程を実行する手段である。位相決定器の出力信号である回転子位相推定値は、余弦正弦信号発生器6で余弦・正弦信号に変換された後、回転dq座標系を決定づけるベクトル回転器6a,6bへ渡される。The five types of devices 3, 4 a, 4 b, 5 a, 5 b, 6, and 7 use a stator signal that contributes to torque generation as a vector signal on a rotating dq coordinate system composed of two orthogonal axes of the d axis and q axis. And means for executing a current control process for controlling each component of the d-axis and the q-axis to follow each axis current command. The phase determiner 10 is means for executing a phase determination step of the rotating dq coordinate system. The rotor phase estimation value, which is the output signal of the phase determiner, is converted into a cosine / sine signal by the cosine sine signal generator 6 and then passed to the vector rotators 6a and 6b that determine the rotation dq coordinate system.

電流検出器3で検出された3相の固定子電流は、3相2相変換器4aで固定αβ座標系上の2相電流に変換された後、ベクトル回転器5aで回転dq座標系の2相電流に変換され、電流制御器7へ送られる。電流制御器7は、回転dq座標系上の2相電流が、各相の電流指令に追随すべく回転dq座標系上の2相電圧指令を生成しベクトル回転器5bへ送る。5bでは、回転dq座標系上の2相電圧指令を固定αβ座標系の2相電圧指令に変換し、2相3相変換器4bへ送る。4bでは、2相信号を3相電圧指令に変換し、電力変換器2への指令として出力する。電力変換器2は、指令に応じた電力を発生し、同期リタクタンス電動機1へ印加しこれを駆動する。このときの回転dq座標系上の2相電流指令は、d軸電流指令は一定に保ち、q軸電流指令は指令変換器8から得ている。本指令変換器は、トルク指令に比例したq軸電流指令を生成している。The three-phase stator current detected by the current detector 3 is converted into a two-phase current on the fixed αβ coordinate system by the three-phase two-phase converter 4a, and then the vector rotator 5a is set to 2 in the rotation dq coordinate system. It is converted into a phase current and sent to the current controller 7. The current controller 7 generates a two-phase voltage command on the rotation dq coordinate system so that the two-phase current on the rotation dq coordinate system follows the current command of each phase, and sends it to the vector rotator 5b. In 5b, the two-phase voltage command on the rotation dq coordinate system is converted into the two-phase voltage command on the fixed αβ coordinate system and sent to the two-phase three-phase converter 4b. In 4 b, the two-phase signal is converted into a three-phase voltage command and output as a command to the power converter 2. The power converter 2 generates electric power according to the command, applies it to the synchronous reluctance motor 1, and drives it. The two-phase current command on the rotating dq coordinate system at this time is the d-axis current command kept constant, and the q-axis current command is obtained from the command converter 8. The command converter generates a q-axis current command proportional to the torque command.

速度制御器9には、位相決定器10からの出力信号の1つである回転子速度推定値(電気速度推定値)が、極対数Nで除されて機械(角)速度推定値に変換された後、送られている。図2の本例では、速度制御系を構成した例を示しているので、速度制御器9の出力としてトルク指令を得ている。当業者には周知のように、制御目的が発生トルクにあり速度制御系を構成しない場合には、速度制御器9は不要である。この場合には、トルク指令が外部から直接印加される。The speed controller 9 converts, which is one rotor speed estimate value of the output signal from the phase determiner 10 (electric speed estimated value), is divided by the number of pole pairs N p in the machine (square) velocity estimate Has been sent. In this example of FIG. 2, an example in which a speed control system is configured is shown, and thus a torque command is obtained as an output of the speed controller 9. As is well known to those skilled in the art, the speed controller 9 is unnecessary when the control purpose is the generated torque and the speed control system is not configured. In this case, the torque command is directly applied from the outside.

本発明の核心は位相決定器10にある。速度制御、トルク制御の何れにおいても、位相決定器10には何らの変更を要しない。以下では、速度制御、トルク制御等の制御モードに関し一般性を失うことなく、位相決定器10の実施形態例について説明する。本位相決定器は、直交2軸の回転dq座標系上で評価された固定子の電圧の推定値である固定子電圧指令と固定子電流とを入力信号として受け取り、回転子の最終位相推定値と速度推定値(電気速度推定値)を出力している。The core of the present invention is the phase determiner 10. In any of the speed control and the torque control, the phase determiner 10 does not require any change. Hereinafter, an exemplary embodiment of the phase determiner 10 will be described without losing generality regarding control modes such as speed control and torque control. This phase determiner receives as input signals a stator voltage command and a stator current, which are estimated values of the stator voltage evaluated on the orthogonal two-axis rotational dq coordinate system, and receives the final phase estimated value of the rotor. And a speed estimation value (electrical speed estimation value) are output.

図3は、図2における位相決定器10の1実施形態例として、その内部構造を示したものである。位相決定器10は、2次状態オブザーバ10aと位相同期器10bから構成されている。FIG. 3 shows the internal structure of one embodiment of the phase determiner 10 in FIG. The phase determiner 10 includes a secondary state observer 10a and a phase synchronizer 10b.

本実施形態例では、2次状態オブザーバ10aの入力信号としては、回転dq座標系上で定義された固定子電流の測定値と固定子電圧の指令値を利用している。これに応じ、2次

Figure 2006230174
出力している。これには、設計者が任意に選定できる一般γδ座標系を回転dq座標系に選定するようにすればよい。2次状態オブザーバは、回転dq座標系上の突極磁束の位相
Figure 2006230174
と固定子電圧指令に加えて、回転dq座標系の回転速度ωと回転子速度(電気的速度)の
Figure 2006230174
In the present embodiment, the measured value of the stator current and the command value of the stator voltage defined on the rotating dq coordinate system are used as the input signal of the secondary state observer 10a. In response, secondary
Figure 2006230174
Output. For this purpose, a general γδ coordinate system that can be arbitrarily selected by the designer may be selected as the rotation dq coordinate system. The secondary state observer is the phase of the salient pole flux on the rotating dq coordinate system.
Figure 2006230174
In addition to the stator voltage command, the rotational speed ω of the rotating dq coordinate system and the rotor speed (electrical speed)
Figure 2006230174

図4は、突極磁束推定のための2次状態オブザーバ10aの1実施形態例の構造を示したものである。本2次状態オブザーバは、先ず、突極磁束を推定し、推定した突極磁束に基づき突極磁束位相の推定値を出力するものであり、回転子速度(電気的速度)として速度真値に代わって速度推定値を利用している点を除けば、(22)式よるものに忠実に従って実現されている。本2次状態オブザーバの利用には、本発明の作用に関連して説明したように、オブザーバゲイン10a−1は、回転子の同一方向回転に対しては一定とすると共に、交代行列に対し乗法の交換特性を有する構造としなければならない。このための具体的オブザーバゲインの1例は次の(24)式の通りである。

Figure 2006230174
FIG. 4 shows the structure of one embodiment of the secondary state observer 10a for salient pole magnetic flux estimation. The secondary state observer first estimates the salient pole magnetic flux and outputs an estimated value of the salient pole magnetic flux phase based on the estimated salient pole magnetic flux, and sets the rotor speed (electrical speed) to a true speed value. Except for the point that the speed estimated value is used instead, it is realized following the expression (22). In the use of the secondary state observer, as explained in connection with the operation of the present invention, the observer gain 10a-1 is constant for the same direction rotation of the rotor, and is multiplied by the substitution matrix. The structure must have the following exchange characteristics. An example of a specific observer gain for this purpose is as shown in the following equation (24).
Figure 2006230174

Figure 2006230174
の正負符号情報のみを取り出す機能を有する。
Figure 2006230174
Figure 2006230174
徹矢印で表現している。
Figure 2006230174
Has a function of extracting only the positive / negative sign information.
Figure 2006230174
Figure 2006230174
It is expressed with the arrow.

(24)式のオブザーバゲインを用いた本実施形態例においては、(22)式第1式の右辺第2項に相当する項は、次の(26)式のように整理される。

Figure 2006230174
Figure 2006230174
示)を乗じて突極磁束の推定値をマイナスフィードバックしている。本フィードバックに
Figure 2006230174
あり、突極磁束の推定値を真値に収束させることが可能である。In the present embodiment example using the observer gain of the equation (24), the term corresponding to the second term on the right side of the first equation of the equation (22) is arranged as the following equation (26).
Figure 2006230174
Figure 2006230174
The estimated value of the salient pole magnetic flux is negatively fed back. For this feedback
Figure 2006230174
Yes, the estimated value of the salient pole magnetic flux can be converged to a true value.

(22)式第1式の左辺のD因子は、図4にブロック10a−3として明示しているように、2次状態オブザーバにおいてその逆行列として実現されている。図5に、D因子の逆行列10a−3の実現例を示した。D因子の逆行列は、ベクトル信号用の1個の積分器と1個の乗算器で実現されている。(22) The D factor on the left side of the first equation is realized as an inverse matrix thereof in the secondary state observer, as clearly shown as block 10a-3 in FIG. FIG. 5 shows an implementation example of the inverse matrix 10a-3 of the D factor. The inverse matrix of the D factor is realized by one integrator and one multiplier for vector signals.

Figure 2006230174
少な突極磁束位相θγの推定値は、例えば次の(27)式に従い、生成し出力すればよい。
Figure 2006230174
図4の初期位相決定器10a−4は(27)式で示したような処理を行い、突極磁束への
Figure 2006230174
Figure 2006230174
A small estimated value of the salient magnetic flux phase θ γ may be generated and output in accordance with the following equation (27), for example.
Figure 2006230174
The initial phase determiner 10a-4 in FIG. 4 performs the processing shown in the equation (27) to
Figure 2006230174

図6は、位相同期器10bの1実施形態例の内部構造を示したものである。位相同期器10bは、安定器10b−1と積分器10b−2から構成されている。回転dq座標系上で

Figure 2006230174
同期器は、次の文献(12)で提示公開された一般化積分形PLL法を忠実に実現したものである。一般化積分形PLL法は同文献に詳しく説明されているので、本明細書における本位相同期器のこれ以上の説明は省略する。
(12)新中新二:「永久磁石同期モータの最小次元D因子状態オブザーバとこれを用いたセンサレスベクトル制御法の提案」、電気学会論文誌D、123、12、pp.1446−1460(2003−12)FIG. 6 shows the internal structure of one embodiment of the phase synchronizer 10b. The phase synchronizer 10b includes a ballast 10b-1 and an integrator 10b-2. On the rotating dq coordinate system
Figure 2006230174
The synchronizer faithfully realizes the generalized integral PLL method presented and disclosed in the following document (12). Since the generalized integral PLL method is described in detail in this document, further description of the phase synchronizer in this specification will be omitted.
(12) Shinnaka Shinji: “Proposal of Minimum Dimension D-factor State Observer of Permanent Magnet Synchronous Motor and Sensorless Vector Control Method Using It”, IEEJ Transactions D, 123, 12, pp. 11-27. 1446-1460 (2003-12)

図2に明示されているように、センサレスベクトル制御においては、固定αβ座標系上か

Figure 2006230174
値に変換された後、回転dq座標系の位相を決定づけるベクトル回転器5a、5bの回転信号と
Figure 2006230174
すなわち、図3、図6を用いて示した位相同期器10bは、回転dq座標系の位相の微分値を回転子速度の推定値とし、これを2次状態オブザーバに利用すべく、2次状態オブザーバに向け出力している。As clearly shown in FIG. 2, in sensorless vector control, is it on a fixed αβ coordinate system?
Figure 2006230174
After being converted into values, the rotation signals of the vector rotators 5a and 5b that determine the phase of the rotation dq coordinate system
Figure 2006230174
That is, the phase synchronizer 10b shown in FIGS. 3 and 6 uses the differential value of the phase of the rotating dq coordinate system as an estimated value of the rotor speed, and uses the secondary state observer as a secondary state observer. Outputs to the observer.

上記の実施形態例に代わって、回転dq座標系の回転速度ωをローパスフィルタ処理した信

Figure 2006230174
に、回転dq座標系の位相の近似微分値を、2次状態オブザーバに利用したことになる。Instead of the above embodiment, a signal obtained by low-pass filtering the rotation speed ω of the rotation dq coordinate system.
Figure 2006230174
In addition, the approximate differential value of the phase of the rotating dq coordinate system is used for the secondary state observer.

図2〜図6を利用して説明した実施形態例では、2次状態オブザーバへの回転dq座標系上で定義された固定子電流、固定子電圧の信号として、固定子電流の実測値、固定子電圧の推定値としての同指令値を利用した。これに代わって、回転dq座標系上の定義された固定子電流の推定値としての同指令値、固定子電圧の実測値など、固定子電流、固定子電圧に関する他の信号、推定値を利用して差し支えないことを指摘しておく。In the embodiment described with reference to FIGS. 2 to 6, the measured value of the stator current, the fixed value as a signal of the stator current and the stator voltage defined on the rotating dq coordinate system to the secondary state observer are fixed. The same command value was used as the estimated value of the child voltage. Instead, the same command value as the estimated value of the stator current defined on the rotating dq coordinate system, the actual value of the stator voltage, and other signals related to the stator current and the stator voltage and the estimated value are used. Point out that there is no problem.

次に、本発明による別の実施形態例として、2次状態オブザーバを駆動するための固定子電流、固定子電圧あるいはそれらの推定値として、互いに直交しかつ固定のα軸とβ軸で構成される固定αβ座標系上で定義されたものを利用した例を示す。図7は、本発明よるこの種の1実施形態例の構造を概略的に示したものである。図2の実施形態例と図7の実施形態例との決定的な違いは、図7の実施形態例においては、位相決定器10への入力信号が、固定αβ座標系上で定義された固定子の電流、電圧に関する信号となっている点にある。図7における他の機器に関しては、図2のものと同一である。Next, as another embodiment according to the present invention, a stator current, a stator voltage, or an estimated value thereof for driving a secondary state observer is composed of orthogonal α axis and β axis that are orthogonal to each other. An example using what is defined on the fixed αβ coordinate system. FIG. 7 schematically shows the structure of an example embodiment of this type according to the invention. The decisive difference between the exemplary embodiment of FIG. 2 and the exemplary embodiment of FIG. 7 is that, in the exemplary embodiment of FIG. 7, the input signal to the phase determiner 10 is fixed on the fixed αβ coordinate system. The signal is related to the current and voltage of the child. The other devices in FIG. 7 are the same as those in FIG.

図7に明示しているように、位相決定器10には、固定αβ座標系上で定義された固定子電流の測定値と固定子電圧の推定値としての同指令値が入力され、ベクトル回転器に最終的に使用される固定αβ座標系からみた突極磁束位相推定値(すなわち回転dq座標系の

Figure 2006230174
器9へ送られている。As clearly shown in FIG. 7, the phase determiner 10 is input with the measured value of the stator current defined on the fixed αβ coordinate system and the same command value as the estimated value of the stator voltage, and the vector rotation Salient magnetic flux phase estimate from the fixed αβ coordinate system that is ultimately used in the vessel (ie, the rotational dq coordinate system
Figure 2006230174
Sent to vessel 9.

図8は、図7における位相決定器10の1実施形態例として、その内部構造を示したものである。位相決定器10は、2次状態オブザーバ10aと速度推定器10cとから構成されている。FIG. 8 shows the internal structure of one embodiment of the phase determiner 10 in FIG. The phase determiner 10 includes a secondary state observer 10a and a speed estimator 10c.

本実施形態例では、2次状態オブザーバ10aへの入力信号としては、固定αβ座標系上で定義された固定子電流の測定値と固定子電圧の推定値としての同指令値を利用している。これに応じ、2次状態オブザーバは、整合性のよい固定αβ座標系上で評価した突極磁束

Figure 2006230174
きる一般γδ座標系を固定αβ座標系に選定するようにすればよい。この場合は、当然、一般γδ座標系の回転速度はゼロ、すなわちω=0となる。2次状態オブザーバは、固定
Figure 2006230174
座標系上で定義された固定子電流等の信号に加えて、回転子速度(電気的速度)の推定値
Figure 2006230174
In the present embodiment, the input value to the secondary state observer 10a uses the measured value of the stator current defined on the fixed αβ coordinate system and the same command value as the estimated value of the stator voltage. . Accordingly, the secondary state observer uses the salient pole magnetic flux evaluated on the fixed αβ coordinate system with good consistency.
Figure 2006230174
The general γδ coordinate system that can be used may be selected as the fixed αβ coordinate system. In this case, naturally, the rotation speed of the general γδ coordinate system is zero, that is, ω = 0. Secondary state observer is fixed
Figure 2006230174
In addition to signals such as stator current defined on the coordinate system, an estimate of the rotor speed (electrical speed)
Figure 2006230174

図9は、2次状態オブザーバ10aの1実施形態例の構造を示したものである。本2次状態オブザーバは、先ず、突極磁束を推定し、推定した突極磁束に基づき突極磁束位相の初

Figure 2006230174
(電気的速度)に関して真値に代わって推定値を利用している点を除けば、(19)式、(22)式よるものに忠実に従って実現されている。ただし、一般γδ座標系の回転速度ωは、これを固定αβ座標系に帰着させるべく、ゼロω=0としている。FIG. 9 shows the structure of one embodiment of the secondary state observer 10a. The secondary state observer first estimates the salient pole magnetic flux, and based on the estimated salient pole magnetic flux,
Figure 2006230174
Except for the point that the estimated value is used instead of the true value with respect to (electrical speed), it is realized in accordance with the equations (19) and (22). However, the rotational speed ω of the general γδ coordinate system is set to zero ω = 0 in order to reduce this to the fixed αβ coordinate system.

本2次状態オブザーバの利用には、本発明の作用の関連して説明したように、オブザーバゲインは、回転子の同一方向回転に対しては一定としなければならない。このための具体的オブザーバゲインは前述の(24)式のように構成すればよい。すなわち、オブザーバゲインは図4を用い説明した実施形態例と同一のものを利用してよい。図9においては、オブザー

Figure 2006230174
To use this secondary state observer, the observer gain must be constant for the same direction of rotation of the rotor, as explained in connection with the operation of the present invention. A specific observer gain for this purpose may be configured as in the above-described equation (24). That is, the observer gain may be the same as that of the embodiment described with reference to FIG. In FIG. 9, the observer
Figure 2006230174

図4の実施形態例と同一のオブザーバゲインを利用するので、推定磁束のフィードバックに寄与するブロック10a−2も、図4の実施形態例の場合と同一となる。この結果、回

Figure 2006230174
磁束の推定値を真値に収束できる特性も同様に確保される。Since the same observer gain as in the embodiment of FIG. 4 is used, the block 10a-2 that contributes to the feedback of the estimated magnetic flux is also the same as in the embodiment of FIG. As a result, times
Figure 2006230174
The characteristic that the estimated value of the magnetic flux can be converged to the true value is similarly secured.

Figure 2006230174
Figure 2006230174
図9の初期位相決定器10a−4は(28)式で示したような処理を行い初期位相推定値
Figure 2006230174
Figure 2006230174
Figure 2006230174
The initial phase determiner 10a-4 in FIG. 9 performs the processing shown by the equation (28) and the initial phase estimated value.
Figure 2006230174

図10は、図8に示した位相決定器10のもう1つの主要な構成要素である、速度推定器10cの1実施形態例の内部構造を示したものである。速度推定器10cは、安定器10

Figure 2006230174
は、前述の文献(12)で提示公開された積分フィードバック形速度推定法を忠実に実現したものである。積分フィードバック形速度推定法は同文献に詳しく説明されているので、本明細書における本速度推定器のこれ以上の説明は省略する。FIG. 10 shows the internal structure of one embodiment of the speed estimator 10c, which is another main component of the phase determiner 10 shown in FIG. The speed estimator 10c includes a ballast 10
Figure 2006230174
Is a faithful implementation of the integral feedback velocity estimation method presented and disclosed in the above-mentioned document (12). Since the integral feedback speed estimation method is described in detail in this document, further description of the speed estimator in this specification will be omitted.

Figure 2006230174
信号発生器6へ送られ余弦正弦値に変換された後、回転dq座標系の位相を決定づけるベクトル
Figure 2006230174
いて示した速度推定器は、回転dq座標系の位相の微分値を回転子速度の推定値とし、これを2次状態オブザーバに利用すべく、2次状態オブザーバに向け出力している。
Figure 2006230174
A vector that determines the phase of the rotating dq coordinate system after being sent to the signal generator 6 and converted to a cosine sine value
Figure 2006230174
The speed estimator shown in FIG. 5 uses the differential value of the phase of the rotating dq coordinate system as an estimated value of the rotor speed, and outputs it to the secondary state observer so as to use it as the secondary state observer.

上記の実施形態例に代わって、回転dq座標系の回転速度をローパスフィルタ処理した値を回

Figure 2006230174
転dq座標系の位相の近似微分値を、2次状態オブザーバに利用したことになる。Instead of the above embodiment example, the rotation speed of the rotation dq coordinate system is subjected to low-pass filter processing.
Figure 2006230174
This means that the approximate differential value of the phase of the rotating dq coordinate system is used for the secondary state observer.

図7〜図10を利用して説明したの実施形態例では、2次状態オブザーバを駆動するための固定αβ座標系上で定義された固定子電流等の信号として、固定子電流の実測値、固定子電圧の推定値としての同指令値を利用した。これに代わって、固定αβ座標系上の定義された固定子電流の推定値としての同指令値、固定子電圧の実測値など、固定子電流、固定子電圧に関する他の信号、推定値を利用して差し支えないことを指摘しておく。In the embodiment described with reference to FIGS. 7 to 10, an actual measurement value of the stator current as a signal such as a stator current defined on the fixed αβ coordinate system for driving the secondary state observer, The same command value as an estimated value of the stator voltage was used. Instead, the same command value as the estimated value of the stator current defined on the fixed αβ coordinate system, the actual value of the stator voltage, and other signals related to the stator current and the stator voltage and estimated values are used. Point out that there is no problem.

次に、図7〜図10に示した実施形態例に従って実施した数値実験による結果の1例を示す。供試電動機の仕様概要を表1に示す。

Figure 2006230174
本仕様では、d軸インダクタンスがq軸インダクタンスより大きくなている。これは、正突極位相を回転子位相に選定したことを意味する。反対に、d軸q軸のインダクタスを交換し、d軸インダクタンスをq軸インダクタンスより小さく選定する場合には、負突極位相を回転子位相に選定したことになる。Next, an example of the result of a numerical experiment performed in accordance with the embodiment shown in FIGS. Table 1 shows an overview of the specifications of the test motor.
Figure 2006230174
In this specification, the d-axis inductance is larger than the q-axis inductance. This means that the positive salient pole phase is selected as the rotor phase. On the contrary, when the d-axis and q-axis inductances are exchanged and the d-axis inductance is selected to be smaller than the q-axis inductance, the negative salient pole phase is selected as the rotor phase.

(19)、(22)式および図9に示した2次状態オブザーバ10aのオブザーバゲイン10a−1を次の(29)式の値に選定し、The observer gain 10a-1 of the secondary state observer 10a shown in the equations (19) and (22) and FIG. 9 is selected as the value of the following equation (29),

数29Number 29

Figure 2006230174
速度推定器10cを構成する安定器10c−1を次の(30)式に選定し、
Figure 2006230174
Figure 2006230174
The ballast 10c-1 constituting the speed estimator 10c is selected by the following equation (30),
Figure 2006230174

この上で、電流制御系、速度制御系の帯域を各々2000、80(rad/s)と設計し、d軸電流指令を25.8(A)一定とし、ゼロ速度通過を含む加減速の速度指令(±125(rad/s)台形波)を与えた場合の応答の1例を図11に示す。図11には、速度指令、速度応答、速度推定値を示している。同図より、ゼロ速度通過を含む加減速指令に対しても、速度指令、速度応答、速度推定値は、その差が視認できないほどよく一致しており、センサレスベクトル制御システムとしてすこぶる良好な性能が達成されていることが確認されれる。本性能は、文献(2)〜(10)で提示された従来技術では達成が不可能あるいは大変困難な性能である。Based on this, the current control system and speed control system bands are designed to be 2000 and 80 (rad / s), respectively, the d-axis current command is fixed at 25.8 (A), and the acceleration / deceleration speed including zero-speed passing is achieved. FIG. 11 shows an example of a response when a command (± 125 (rad / s) trapezoidal wave) is given. FIG. 11 shows a speed command, a speed response, and a speed estimated value. From the figure, even for an acceleration / deceleration command including zero-speed passage, the speed command, speed response, and speed estimation value are in good agreement so that the difference is not visible, and the sensorless vector control system has a very good performance. It is confirmed that it has been achieved. This performance is impossible or very difficult to achieve with the prior art presented in Documents (2) to (10).

以上、本発明による位相決定器に関し、各種の図を利用しつつ複数の実施形態例を用いて具体的かつ詳しく説明した。本発明の位相決定器は、アナログ的に実現可能であるが、最近のディジタル技術の著しい進歩を考えるとディジタル的に構成することが好ましい。ディジタル構成はハードウェア的構成とソフトウェア的構成があるが、当業者にとっては既に自明のように本発明はいずれでも構成できる。The phase determiner according to the present invention has been described specifically and in detail using a plurality of exemplary embodiments with reference to various drawings. The phase determiner of the present invention can be implemented in an analog fashion, but is preferably constructed digitally in view of the recent significant advances in digital technology. Although the digital configuration includes a hardware configuration and a software configuration, as is obvious to those skilled in the art, any of the present invention can be configured.

発明の効果The invention's effect

以上の説明より明白なように、本発明は以下の効果を奏する。請求項1あるいは請求項8の発明によれば、回転子位相検出器を用いることなく、ベクトル制御に必要な回転子位相の推定値を得ることができると言う作用が得られた。しかも、ゼロ速度を除く全速度領域で、すなわち回転子の回転を伴う全速度領域で、これら推定値を得ることができると言う作用が得られた。本発明による状態オブザーバは、所要の突極磁束のみを推定対象とする最もコンパクトな2次の最小次元であるので、状態オブザーバ駆動に要する演算量は状態オブザーバとしては最小になる、と言う作用も得られた。状態オブザーバの最小次元性によりオブザーバゲインは単一の2x2行列となった。これにより、突極磁束推定値の安定収束を保証するオブザーバゲインの設計は格段と容易になり、ひいてはこの設計に要する手間を、従来の8次状態オブザーバ等に比し著しく簡略化できると言う作用も得られた。これらの作用の結果、請求項1あるいは請求項8の発明によれば、以下の効果が得られる。先ず、位相検出器を用いることなく所謂センサレスで同期リラクタンス電動機がベクトル制御できると言う効果が得られる。しかも、ゼロ速度を除く全速度領域ですなわち回転子の回転を伴う全速度領域で、センサレスベクトル制御ができると言う効果が得られる。本発明は、最もコンパクトな最小次元の2次状態オブザーバを利用しているので、従来の8次状態オブザーバに比較し遥かに少量の演算量で、上記の特性を有するセンサレスベクトル制御を実現できると言う効果が得られる。これに加えて、状態オブザーバの最小次元性より、オブザーバゲインの設計が格段に容易となり、この結果、安定性の優れた状態オブザーバを有する、ひいては安定性の高いセンサレスベクトル制御を構成できると効果が得られる。更には、同期リラクタンス電動機のベクトル制御に際し、回転子に回転子位相検出器を装着することに起因して従来より発生した、電動機システムの信頼性の低下、軸方向の容積増大、配線問題、各種コストの増大と言った諸問題を克服することができると言う効果が得られる。As is clear from the above description, the present invention has the following effects. According to the invention of claim 1 or claim 8, an effect is obtained that an estimated value of the rotor phase necessary for vector control can be obtained without using a rotor phase detector. In addition, the estimated value can be obtained in the entire speed region excluding the zero speed, that is, in the entire speed region with the rotation of the rotor. Since the state observer according to the present invention is the most compact second-order minimum dimension for estimating only a required salient magnetic flux, the amount of calculation required for driving the state observer is minimized for the state observer. Obtained. The observer gain is a single 2 × 2 matrix due to the minimum dimensionality of the state observer. As a result, the design of the observer gain that guarantees the stable convergence of the salient pole magnetic flux estimated value becomes much easier, and the work required for this design can be significantly simplified compared to the conventional eighth-order state observer or the like. Was also obtained. As a result of these actions, according to the invention of claim 1 or claim 8, the following effects can be obtained. First, there is an effect that the synchronous reluctance motor can be vector controlled without using a phase detector. In addition, the sensorless vector control can be performed in the entire speed region excluding the zero speed, that is, in the entire speed region accompanying the rotation of the rotor. Since the present invention uses the most compact second-order state observer of the minimum dimension, sensorless vector control having the above-described characteristics can be realized with a much smaller amount of computation than the conventional eighth-order state observer. The effect to say is acquired. In addition to this, it is much easier to design observer gains because of the minimum dimensionality of the state observer.As a result, it is effective to construct a highly stable sensorless vector control that has a highly stable state observer. can get. Furthermore, in the vector control of a synchronous reluctance motor, a reduction in the reliability of the motor system, an increase in axial volume, a wiring problem, etc., which have conventionally occurred due to the mounting of a rotor phase detector on the rotor, The effect of being able to overcome problems such as increased costs is obtained.

次に、請求項2の発明による効果を説明する。請求項2の発明によれば、回転子速度を検出するための速度検出器を用いることなく、2次状態オブザーバが実現できると言う作用が得られた。すなわち、請求項2の発明によれば、請求項1で説明した作用を回転子速度を検出するための速度検出器を用いることなく実現できると言う作用が得られた。これらの作用の結果、請求項2の発明によれば、速度検出器を利用することなく請求項1の効果を奏するセンサレスベクトル制御を実現できると言う効果が得られる。Next, the effect of the invention of claim 2 will be described. According to the second aspect of the present invention, there is obtained an effect that a secondary state observer can be realized without using a speed detector for detecting the rotor speed. That is, according to the second aspect of the present invention, there has been obtained an effect that the function described in the first aspect can be realized without using a speed detector for detecting the rotor speed. As a result of these actions, according to the invention of claim 2, the effect that the sensorless vector control having the effect of claim 1 can be realized without using the speed detector is obtained.

請求項3の発明の効果を説明する。請求項3の発明によれば、推定位相と整合した合理的な速度推定値をわずかな演算量で得ることができると言う作用が得られた。すなわち、請求項3の発明によれば、請求項1、請求項2で説明した作用を最小の演算量で合理的に得ることができると言う作用が得られた。この作用の結果、請求項3の発明によれば、請求項1および請求項2の発明による効果を最小の速度推定演算量でしかも合理的に高めたセンサレスベクトル制御が実現できると言う効果が得られるようになる。The effect of the invention of claim 3 will be described. According to the third aspect of the present invention, there is obtained an effect that a reasonable speed estimated value matched with the estimated phase can be obtained with a small amount of calculation. That is, according to the invention of claim 3, an action is obtained that the action described in claims 1 and 2 can be reasonably obtained with a minimum amount of calculation. As a result of this action, according to the invention of claim 3, there is obtained an effect that sensorless vector control can be realized in which the effect of the invention of claim 1 and claim 2 is reasonably enhanced with a minimum speed estimation calculation amount. Be able to.

請求項4の発明の効果について説明する。請求項4の発明によれば、信号の微分処理を一切行うことなく2次状態オブザーバを実現できるので、ノイズにロバストな2次状態オブザーバが実現できるようになると言う作用が得られた。すなわち、請求項4の発明によれば、請求項1で説明した作用をノイズにロバストな状態で得ることができると言う作用が得られた。この作用の結果、請求項4の発明によれば、請求項1の発明による効果に加え、ノイズに強い特性を有するセンサレスベクトル制御が実現できるようになると言う効果が得られる。The effect of the invention of claim 4 will be described. According to the fourth aspect of the present invention, since the secondary state observer can be realized without performing any signal differentiation processing, an effect is obtained that a secondary state observer robust to noise can be realized. In other words, according to the invention of claim 4, the action described in claim 1 can be obtained in a state robust to noise. As a result of this action, according to the invention of claim 4, in addition to the effect of the invention of claim 1, the effect is obtained that sensorless vector control having characteristics resistant to noise can be realized.

請求項5の発明の効果を説明する。請求項5の発明によれば、演算負荷を最小化した2次状態オブザーバが実現できると言う作用が得られた。すなわち、請求項5の発明によれば、請求項1、請求項4で説明した作用を最小の演算量で得ることができると言う作用が得られた。この作用の結果、請求項5の発明によれば、請求項1、請求項4の発明による効果に加え、最小の演算量を誇るセンサレスベクトル制御が実現できるようになると言う効果が得られる。The effect of the invention of claim 5 will be described. According to the invention of claim 5, an effect is obtained that a secondary state observer with a reduced calculation load can be realized. That is, according to the invention of claim 5, an action is obtained that the action described in claims 1 and 4 can be obtained with a minimum amount of calculation. As a result of this action, according to the invention of claim 5, in addition to the effects of the inventions of claims 1 and 4, an effect is obtained that sensorless vector control having a minimum amount of computation can be realized.

続いて、請求項6の発明の効果を説明する。請求項6の発明によれば、先ず、回転dq座標系上の信号を利用して、請求項1の発明に基づき突極磁束位相が推定できるようになると言う作用が得られた。次に、回転dq座標系上の信号を利用してゼロ速度状態の突極磁束位相を推定する他の推定方法と、請求項1の発明よる推定方法との併用が容易になると言う作用が得られた。この作用の結果、請求項6の発明によれば、先ず、回転dq座標系上の信号を用い、請求項1の発明に基づくセンサレスベクトル制御が実現できようになると言う効果が得られる。次に、請求項1の発明に基づくセンサレスベクトル制御と、同じく回転dq座標系上の信号を用いた他の位相推定方法との併用が容易になると言う効果が得られる。この結果、請求項1の発明によるセンサレスベクトル制御の効果及び有用性を総合的に高めることができると言う効果が得られる。Next, the effect of the invention of claim 6 will be described. According to the invention of claim 6, first, an effect is obtained that the salient pole magnetic flux phase can be estimated based on the invention of claim 1 by using a signal on the rotating dq coordinate system. Next, there is an effect that it is easy to use in combination the other estimation method for estimating the salient pole magnetic phase in the zero speed state using the signal on the rotating dq coordinate system and the estimation method according to the invention of claim 1. It was. As a result of this action, according to the invention of claim 6, first, an effect is obtained that sensorless vector control based on the invention of claim 1 can be realized by using a signal on the rotation dq coordinate system. Next, it is possible to obtain an effect that the sensorless vector control based on the first aspect of the invention can be easily used in combination with another phase estimation method using a signal on the rotation dq coordinate system. As a result, the effect that the effect and usefulness of the sensorless vector control according to the first aspect of the invention can be enhanced comprehensively can be obtained.

請求項7の発明の効果を説明する。請求項7の発明によれば、先ず、固定αβ座標系上の信号を利用して、請求項1の発明に基づき突極磁束位相が推定できるようになると言う作用が得られた。次に、固定αβ座標系上の信号を利用してゼロ速度状態の突極磁束位相を推定する他の推定方法と、請求項1の発明よる推定方法との併用が容易になると言う作用が得られた。この作用の結果、請求項7の発明によれば、先ず、固定αβ座標系上の信号を用い、請求項1の発明に基づくセンサレスベクトル制御が実現できようになると言う効果が得られる。次に、請求項1の発明に基づくセンサレスベクトル制御と、同じく固定αβ座標系上の信号を用いた他の位相推定方法との併用が容易になると言う効果が得られる。この結果、請求項1の発明によるセンサレスベクトル制御の効果及び有用性を総合的に高めることができると言う効果が得られる。The effect of the invention of claim 7 will be described. According to the seventh aspect of the invention, first, an effect is obtained that the salient pole magnetic flux phase can be estimated based on the first aspect of the invention using the signal on the fixed αβ coordinate system. Next, there is an effect that it is easy to use the other estimation method for estimating the salient pole magnetic phase in the zero speed state using the signal on the fixed αβ coordinate system and the estimation method according to the invention of claim 1. It was. As a result of this action, according to the invention of claim 7, first, an effect is obtained that sensorless vector control based on the invention of claim 1 can be realized by using signals on the fixed αβ coordinate system. Next, it is possible to obtain an effect that the sensorless vector control based on the first aspect of the invention can be easily used in combination with another phase estimation method using signals on the fixed αβ coordinate system. As a result, the effect that the effect and usefulness of the sensorless vector control according to the first aspect of the invention can be enhanced comprehensively can be obtained.

以上の効果の中で、特に制御性能に関連する効果は、数値実験を通じても検証・確認した。Among the above effects, effects related to control performance were verified and confirmed through numerical experiments.

3つの座標系と回転子位相(電気角度)の関係を示すベクトル図Vector diagram showing the relationship between the three coordinate systems and the rotor phase (electrical angle) 1実施形態例におけるベクトル制御装置の基本構成を示すブロック図The block diagram which shows the basic composition of the vector control apparatus in one example of embodiment 1実施形態例における位相決定器の基本構成を示すブロック図The block diagram which shows the basic composition of the phase determiner in the example of 1 embodiment 突極磁束推定のための2次状態オブザーバの1構成例を示すブロック図Block diagram showing one configuration example of secondary state observer for salient pole magnetic flux estimation D因子の逆行列の1実現例を示すブロック図Block diagram showing one implementation example of the inverse matrix of the D factor 位相同期器の1構成例を示すブロック図Block diagram showing one configuration example of a phase synchronizer 1実施形態例におけるベクトル制御装置の基本構成を示すブロック図The block diagram which shows the basic composition of the vector control apparatus in one example of embodiment 1実施形態例における位相決定器の基本構成を示すブロック図The block diagram which shows the basic composition of the phase determiner in the example of 1 embodiment 突極磁束推定のための2次状態オブザーバの1構成例を示すブロック図Block diagram showing one configuration example of secondary state observer for salient pole magnetic flux estimation 速度推定器の1構成例を示すブロック図Block diagram showing one configuration example of a speed estimator 1実施形態例におけるベクトル制御装置による応答例を示す図The figure which shows the example of a response by the vector control apparatus in 1 example of embodiment

符号の説明Explanation of symbols

1 同期リラクタンス電動機
2 電力変換器
3 電流検出器
4a 3相2相変換器
4b 2相3相変換器
5a ベクトル回転器
5b ベクトル回転器
6 余弦正弦信号発生器
7 電流制御器
8 指令変換器
9 速度制御器
10 位相決定器
10a 2次状態オブザーバ
10a−1 オブザーバゲイン
10a−4 初期位相決定器
10b 位相同期器
10b−1 安定器
10b−2 積分器
10c 速度推定器
10c−1 安定器
10c−2 積分器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Synchronous reluctance motor 2 Power converter 3 Current detector 4a Three-phase two-phase converter 4b Two-phase three-phase converter 5a Vector rotator 5b Vector rotator 6 Cosine sine signal generator 7 Current controller 8 Command converter 9 Speed Controller 10 Phase determiner 10a Secondary state observer 10a-1 Observer gain 10a-4 Initial phase determiner 10b Phase synchronizer 10b-1 Ballast 10b-2 Integrator 10c Speed estimator 10c-1 Ballast 10c-2 Integration vessel

Claims (8)

トルク発生に寄与する固定子電流を、回転子の正突極あるいは負突極の位相を理想的なd軸位相とする直交d軸q軸で構成される回転dq座標系上のベクトル信号として捕らえ制御する電流制御工程と、回転dq座標系の位相を決定する位相決定工程とを有する同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法であって、
該位相決定工程が、固定子鎖交磁束の構成成分の中の回転子正突極位相あるいは回転子負突極位相と同相成分である突極磁束を推定対象とした、電動機駆動用の固定子電流と固定子電圧あるいはそれらの推定値を少なくとも入力信号とする2次状態オブザーバを有し、2次状態オブザーバを通じて得た突極磁束推定値を少なくとも用いて該回転dq座標系の位相を決定するようにしたことを特徴とする同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法。
The stator current that contributes to torque generation is captured as a vector signal on a rotating dq coordinate system composed of orthogonal d-axis and q-axis with the phase of the positive or negative salient pole of the rotor as the ideal d-axis phase. A vector control method for a synchronous reluctance motor having a current control step for controlling and a phase determination step for determining a phase of a rotating dq coordinate system,
The stator for driving an electric motor in which the phase determination step is to estimate a salient pole magnetic flux that is a component in phase with a rotor positive salient pole phase or a rotor negative salient pole phase in the constituent components of the stator linkage flux. A secondary state observer having at least an electric current and a stator voltage or an estimated value thereof as input signals is provided, and the phase of the rotating dq coordinate system is determined using at least a salient pole magnetic flux estimated value obtained through the secondary state observer. A vector control method for a synchronous reluctance motor, characterized in that it is configured as described above.
該2次状態オブザーバを、回転子速度の推定値を利用して実現するようにしたことを特徴とする請求項1記載の同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法。2. The vector control method for a synchronous reluctance motor according to claim 1, wherein the secondary state observer is realized by using an estimated value of a rotor speed. 該回転dq座標系の位相の微分値あるいは近似微分値を、該2次状態オブザーバに利用する該回転子速度推定値としたことを特徴とする請求項1、請求項2記載の同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法。3. The synchronous reluctance motor according to claim 1, wherein a differential value or approximate differential value of the phase of the rotating dq coordinate system is used as the rotor speed estimation value used for the secondary state observer. Vector control method. 該2次状態オブザーバを、回転子の同一方向回転に対しては一定のオブザーバゲイン用いて実現するようにしたことを特徴とする請求項1記載の同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法。2. The vector control method for a synchronous reluctance motor according to claim 1, wherein the secondary state observer is realized by using a constant observer gain for the same direction rotation of the rotor. 該2次状態オブザーバを、交代行列に対し乗法の交換特性をもつ構造のオブザーバゲインを用いて実現するようにしたことを特徴とする請求項1、請求項4記載の同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法。5. The vector control method for a synchronous reluctance motor according to claim 1, wherein the secondary state observer is realized by using an observer gain having a structure having a multiplicative exchange characteristic with respect to a substitution matrix. . 該2次状態オブザーバの入力信号である電動機駆動用の固定子電流と固定子電圧あるいはそれらの推定値を、該回転dq座標系上で定義された信号とすることを特徴する請求項1記載の同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法。The stator signal and stator voltage for driving the motor, which are input signals of the secondary state observer, and their estimated values are defined as signals defined on the rotating dq coordinate system. Vector control method for synchronous reluctance motor. 該2次状態オブザーバの入力信号である電動機駆動用の固定子電流と固定子電圧あるいはそれらの推定値を、互いに直交しかつ固定のα軸とβ軸で構成される固定αβ座標系上で定義された信号とすることを特徴する請求項1記載の同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法。The stator current and stator voltage for driving the motor, which are input signals of the secondary state observer, or their estimated values are defined on a fixed αβ coordinate system that is orthogonal to each other and is composed of fixed α and β axes. The vector control method for a synchronous reluctance motor according to claim 1, wherein the signal is a generated signal. トルク発生に寄与する固定子電流を、回転子の正突極あるいは負突極の位相を理想的なd軸位相とする直交d軸q軸で構成される回転dq座標系上のベクトル信号として捕らえ制御する電流制御手段と、回転dq座標系の位相を決定する位相決定手段とを有する同期リラクタンス電動機のベクトル制御装置であって、
該位相決定手段が、固定子鎖交磁束の構成成分の中の回転子正突極位相あるいは回転子負突極位相と同相成分である突極磁束を推定対象とした、電動機駆動用の固定子電流と固定子電圧あるいはそれらの推定値を少なくとも入力信号とする2次状態オブザーバを有し、2次状態オブザーバを通じて得た突極磁束推定値を少なくとも用いて該回転dq座標系の位相を決定するようにしたことを特徴とする同期リラクタンス電動機のベクトル制御装置。
The stator current that contributes to torque generation is captured as a vector signal on a rotating dq coordinate system composed of orthogonal d-axis and q-axis with the phase of the positive or negative salient pole of the rotor as the ideal d-axis phase. A vector control device for a synchronous reluctance motor having current control means for controlling and phase determining means for determining a phase of a rotating dq coordinate system,
The stator for driving an electric motor in which the phase determining means is for estimating a salient pole magnetic flux that is a component in phase with the rotor positive salient pole phase or the rotor negative salient pole phase in the constituent components of the stator flux linkage. A secondary state observer having at least an electric current and a stator voltage or an estimated value thereof as input signals is provided, and the phase of the rotating dq coordinate system is determined using at least a salient pole magnetic flux estimated value obtained through the secondary state observer. A vector control device for a synchronous reluctance motor, characterized in that it is configured as described above.
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