JP2006325278A - 同期機の電流制御装置及び電流制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 3相同期モータの各相の基本電流(1次周波数電流)を、K=[1+qcos(pωt)+rsin(pωt)]の式で与えられる補正係数Kを乗算して補正し、この補正電流で同期モータを駆動制御する。補正係数K内の係数qの値は、基本電流印加時の半径方向節点力波形をフーリエ変換した結果のp次成分の実部の、3相同時に電流を印加したときの平均半径方向節点力と2相同時に電流を印加したときの平均半径方向節点力の差を総計したもの、に対する比の符号を反転した値とし、係数rの値は、基本電流印加時の半径方向節点力波形をフーリエ変換した結果のp次成分の虚部の、3相同時に電流を印加したときの平均半径方向節点力と2相同時に電流を印加したときの平均半径方向節点力の差を総計したもの、に対する比の符号を反転した値とする。
【選択図】 図1
Description
ここで、pはトルク変動や半径方向節点力を低減するために1次周波数電流に重畳する高次周波数電流の次数を示す。
+Gwu*Iw*Iu+Guvw*Iu*Iv*Iw ・・・(2)
ここで、G(u,v,w)は位置の関数であり、ωtの関数と考えてよい。また、(2)式は、各相電流の1次の項をすべて考慮したものと言える。尚、図8では、印加電流とは無関係の無負荷時節点力を除いてある。
Iv'=Iv*[1+qcos(pωt)+rsin(pωt)] ・・・(3)
Iw'=Iw*[1+qcos(pωt)+rsin(pωt)]
p次の高次周波数電流を重畳した電流を印加した場合の節点力F(ωt)'は、(2)式のIu、Iv、Iwに(3)式のIu'、Iv'、Iw'を代入して求めることができる。即ち、
F(ωt)'=Gu*Iu'+Gv*Iv'+Gw*Iw'+Guv*Iu'*Iv'+Gvw*Iv'*Iw'
+Gwu*Iw'*Iu'+Guvw*Iu'*Iv'*Iw'
=(Gu*Iu+Gv*Iv+Gw*Iw)*[1+qcos(pωt)+rsin(pωt)]
+(Guv*Iu*Iv+Gvw*Iv*Iw+Gwu*Iw*Iu)*[1+qcos(pωt)+rsin(pωt)]2
+Guvw*Iu*Iv*Iw*[1+qcos(pωt)+rsin(pωt)]3
となり、q、rを微小項としてテーラー展開1次までの近似とすれば、
F(ωt)'≒(Gu*Iu+Gv*Iv+Gw*Iw)*[1+qcos(pωt)+rsin(pωt)]
+(Guv*Iu*Iv+Gvw*Iv*Iw+Gwu*Iw*Iu)*[1+2qcos(pωt)+2rsin(pω
t)]+Guvw*Iu*Iv*Iw*[1+3qcos(pωt)+3rsin(pωt)] ・・・(4)
p次に関連する項を抽出して(4)式をあらためて以下のようにおく。
+(F2 0+F2 p)*[1+2qcos(pωt)+2rsin(pωt)]
+(F3 0+F3 p)*[1+3qcos(pωt)+3rsin(pωt)] ・・・(5)
(5)式において、q=r=0の場合は、高次周波数電流を重畳しないことを意味しているので、F(ωt)'=F(ωt)となる。つまり、F1 p〜F3 pはp次成分の節点力を表し、F1 p、F2 p、F3 pの和は1次周波数電流により発生する節点力のp次成分を意味する。また、F1 0〜F3 0は、0次、即ち、直流(DC)成分の節点力を表し、F1 0、F2 0、F3 0の和は節点力の平均を意味する。従って、節点力の平均をFaveとすると、
Fave=F1 0+F2 0+F3 0 ・・・(6)
となる。
q=−Fp real/(F1 0+F2 0+F3 0)、r=−Fp imag/(F1 0+F2 0+F3 0) ・・・(7)
となる。
q=−Fp real/(F1 0+2F2 0+3F3 0)、r=−Fp imag/(F1 0+2F2 0+3F3 0) ・・・(8)
となり、従来方法と異なる。
+Gwu*Iw*Iu+Guvw*Iu*Iv*Iw ・・・(9)
また、(4)、(5)式の対応から、
F1 0=(Gu*Iu+Gv*Iv+Gw*Iw)DC
F2 0=(Guv*Iu*Iv+Gvw*Iv*Iw+Gwu*Iw*Iu)DC ・・・(10)
F3 0=(Guvw*Iu*Iv*Iw)DC
ここで添え字DCは、DC成分(平均値)を示す。
F1 0=F(Iu、0、0)DC+F(0、Iv、0)DC+F(0、0、Iw)DC
F2 0=F(Iu、Iv、0)DC+F(0、Iv、Iw)DC+F(Iu、0、Iw)DC
−2F(Iu、0、0)DC−2F(0、Iv、0)DC−2F(0、0、Iw)DC
F3 0=F(Iu、Iv、Iw)DC−F(Iu、Iv、0)DC−F(0、Iv、Iw)DC
−F(Iu、0、Iw)DC+F(Iu、0、0)DC+F(0、Iv、0)DC
+F(0、0、Iw)DC
となり、(8)式の分母は、
F1 0+2F2 0+3F3 0=3F(Iu、Iv、Iw)DC−F(Iu、Iv、0)DC
−F(0、Iv、Iw)DC−F(Iu、0、Iw)DC
=[F(Iu、Iv、Iw)DC−F(Iu、Iv、0)DC]
+[F(Iu、Iv、Iw)DC−F(0、Iv、Iw)DC]
+[F(Iu、Iv、Iw)DC−F(Iu、0、Iw)DC] ・・・(11)
となる。
11 電流補正係数設定部
13 PI制御部
20 モータドライバ
21 PWM制御部
22 インバータ
30 3相同期モータ
40 固定子
42 コイル
50 回転子
60 モータケース
70 回転軸
Claims (12)
- 同期機に基本電流を印加したときに現れる半径方向節点力又はトルク変動のp次成分を低減するために、前記基本電流を前記p次の高次周波数電流成分に基づいて設定した補正係数を乗算して補正するようにした同期機の電流制御装置であって、
K=[1+qcos(pωt)+rsin(pωt)]の式により得られるKを前記補正係数として与え、前記p次の高次周波数電流成分の振幅値に関連する前記補正係数K内の係数q、rの値をそれぞれ変化させたときに、前記半径方向節点力又はトルク変動の低減効果が所定以上となるような係数q、r値を選択して補正係数Kを設定する補正係数設定手段と、
該補正係数設定手段で設定された補正係数Kを基本電流に乗算して得られる印加電流を前記各相コイルに印加制御して同期機を駆動制御する駆動制御手段と、
を備えて構成したことを特徴とする同期機の電流制御装置。 - 前記補正係数設定手段は、前記補正係数K内の係数q、rの値をそれぞれ変化させたときに、基本電流を印加したときの前記半径方向節点力又はトルク変動の波形をフーリエ変換した結果の前記p次成分の実部と虚部の、平均半径方向節点力又は平均トルクに対する比の符号を反転したそれぞれの値をq、r値としたときの低減効果より大きい低減効果が得られるような係数q、r値を選択して補正係数Kを設定する構成である請求項1に記載の同期機の電流制御装置。
- 前記補正係数設定手段は、前記補正係数K内の係数q、rの値をそれぞれ変化させたときに、前記半径方向節点力又はトルク変動の低減効果が最大となる係数q0、r0値を選択して補正係数Kを設定する構成である請求項1又は2に記載の同期機の電流制御装置。
- 前記補正係数設定手段は、計算式q2+r2による計算値が、低減効果が最大となる係数q0、r0値によるq0 2+r0 2の計算値以下となるように、前記補正係数K内の係数q、r値を設定する構成である請求項1〜3のいずれか1つに記載の同期機の電流制御装置。
- 3相交流により駆動される同期機である場合、前記補正係数設定手段は、前記補正係数K内の係数qの値を、基本電流印加時の前記半径方向節点力又はトルク変動の波形をフーリエ変換した結果の前記p次成分の実部の、3相同時に電流を印加したときの平均半径方向節点力又は平均トルクと2相同時に電流を印加したときの平均半径方向節点力又は平均トルクの差を総計したもの、に対する比の符号を反転した値とし、前記補正係数K内の係数rの値を、基本電流印加時の前記半径方向節点力又はトルク変動の波形をフーリエ変換した結果の前記p次成分の虚部の、3相同時に電流を印加したときの平均半径方向節点力又は平均トルクと2相同時に電流を印加したときの平均半径方向節点力又は平均トルクの差を総計したもの、に対する比の符号を反転した値として設定する構成である請求項1に記載の同期機の電流制御装置。
- 前記補正係数設定手段は、前記基本電流値と前記係数q、rの値の対応データを予め記憶し、該記憶された対応データから前記基本電流値に応じて前記係数q、r値を検索する構成である請求項5記載に記載の同期機の電流制御装置。
- 同期機に基本電流を印加したときに現れる半径方向節点力又はトルク変動のp次成分を低減するために、前記基本電流を前記p次の高次周波数電流成分に基づいて設定した補正係数を乗算して補正するようにした同期機の電流制御方法であって、
K=[1+qcos(pωt)+rsin(pωt)]の式により得られるKを前記補正係数として与え、前記p次の高次周波数電流成分の振幅値に関連する前記補正係数K内の係数q、rの値をそれぞれ変化させたときに、前記半径方向節点力又はトルク変動の低減効果が所定以上となるような係数q、r値を選択して補正係数Kを設定し、
該設定された補正係数Kを基本電流に乗算して得られる印加電流を前記各相コイルに印加制御して同期機を駆動制御することを特徴とする同期機の電流制御方法。 - 前記補正係数K内の係数q、rの値をそれぞれ変化させたときに、基本電流を印加したときの前記半径方向節点力又はトルク変動の波形をフーリエ変換した結果の前記p次成分の実部と虚部の、平均半径方向節点力又は平均トルクに対する比の符号を反転したそれぞれの値をq、r値としたときの低減効果より大きい低減効果が得られるような係数q、r値を選択して補正係数Kを設定するようにした請求項7に記載の同期機の電流制御方法。
- 前記補正係数K内の係数q、rの値をそれぞれ変化させたときに、前記半径方向節点力又はトルク変動の低減効果が最大となる係数q0、r0値を選択して補正係数Kを設定するようにした請求項7又は8に記載の同期機の電流制御方法。
- 計算式q2+r2による計算値が、低減効果が最大となる係数q0、r0値によるq0 2+r0 2の計算値以下となるように、前記補正係数K内の係数q、r値を設定するようにした請求項7〜9のいずれか1つに記載の同期機の電流制御方法。
- 3相交流により駆動される同期機である場合、前記補正係数K内の係数qの値を、基本電流印加時の前記半径方向節点力又はトルク変動の波形をフーリエ変換した結果の前記p次成分の実部の、3相同時に電流を印加したときの平均半径方向節点力又は平均トルクと2相同時に電流を印加したときの平均半径方向節点力又は平均トルクの差を総計したもの、に対する比の符号を反転した値とし、前記補正係数K内の係数rの値を、基本電流印加時の前記半径方向節点力又はトルク変動の波形をフーリエ変換した結果の前記p次成分の虚部の、3相同時に電流を印加したときの平均半径方向節点力又は平均トルクと2相同時に電流を印加したときの平均半径方向節点力又は平均トルクの差を総計したもの、に対する比の符号を反転した値として設定するようにした請求項7に記載の同期機の電流制御方法。
- 前記基本電流値と前記係数q、rの値の対応データを予め記憶し、該記憶された対応データから前記基本電流値に応じて前記係数q、r値を検索するようにした請求項11に記載の同期機の電流制御方法。
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KR20160050954A (ko) * | 2014-10-31 | 2016-05-11 | 현대모비스 주식회사 | 차량용 모터 구동 제어장치 및 그 방법 |
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JP2002223582A (ja) * | 2001-01-26 | 2002-08-09 | Hitachi Ltd | 永久磁石式同期モータの制御装置および方法 |
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KR102335230B1 (ko) | 2014-10-31 | 2021-12-03 | 현대모비스 주식회사 | 차량용 모터 구동 제어장치 및 그 방법 |
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