JP2009136085A - 交流モータの制御装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、交流モータの制御装置に係り、特に、モータの駆動状態に応じて変化する交流モータの電気定数を簡便に設定し、それをモータ制御に用いることを可能とした交流モータの制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
モータの電気定数を演算するモータ定数演算部を備え、直交する2つの軸のうち一方の軸上で定義される電気定数の設定値を、同一の軸上で定義される状態変数を用いた関数式で補正し、かつ他方の軸上で定義される状態変数を用いた関数式で補正することで達成できる。
【選択図】図1
Description
また、モータ定数演算部は、d軸電流IdによるLqの補正を、Kを定数とする(式2)を用いて行うことを特徴とする。
また、電気定数設定値を誘起電圧定数Keとし、電流が略ゼロでの誘起電圧定数をφm0とするとき、q軸電流IqによるKeの補正を、Kを定数とする(式3)を用いて行うことを特徴とする。
図1は、本発明による交流モータ制御装置の実施形態1の系統構成を示すブロック図である。本実施形態1の制御装置は、モータにトルク指令τ*を与えるトルク指令発生器1と、モータの交流印加電圧を演算し、パルス幅変調信号(以下、PWM信号と略)に変換して出力する制御器2と、このPWM信号により駆動されるインバータ3と、インバータ3に電力を供給する直流電源4と、制御対象である永久磁石型同期モータ5(以下、PMモータと略)と、PMモータ5の回転子位置を検出する位置検出器6と、インバータ3がPMモータ5へ供給する電流Iuを検出する電流検出器7aと電流Iwを検出する電流検出器7bと、モータの電気定数を演算するための定数K1,K2,K3,K4,K5,K6,Ld0,Lq0,φm0を設定するモータ定数設定器8と、からなる。
Vd*=R×Id**−ω1*×Lq×Iq**
Vq*=R×Iq**+ω1*×Ld×Id**+ω1*×Ke
図3に示すように、モータ定数演算部13は、Ld−設定部21と、Ld+設定部22と、Lq設定部23と、Ke設定部24と、切替信号発生部25と、第1切替部26と、第2切替部27と、からなる。
Ld−設定部21では、入力された定数Ld0,K1および検出電流Idcから、d軸電流Idcをパラメータとし、IdcがLdに与える影響を特徴付ける以下の関数式等によりLd設定値を変化させる。
Ld(Idc)=Ld0/(1−K1×Idc)
ここでLd0は、電流0近傍でのLd設定値とした。
Ld(Idc,Iqc)=Ld(Idc)−K3×Iqc×Iqc
Ld(Idc)=Ld0/(1+K2×Idc)
Ld(Idc,Iqc)=Ld(Idc)−K3×Iqc×Iqc
Lq(Iqc)=Lq0/(1+K4×Iqc)
ここでLq0は、電流0近傍でのLq設定値とした。
Lq(Idc,Iqc)=Lq(Iqc)−K5×Idc
Ke(Iqc)=φm0−K6×Iqc×Iqc
ここでφm0は、電流0での永久磁石によるコイル鎖交磁束とした。
モータの電気定数Ld,Lq,Keを固定定数とした場合のdq軸磁束φd,φqとdq軸電流Id,Iqの関係を以下に示す。
実施形態2は、モータ制御部14を図8に示すモータ制御部14aに置き換えたものである。図8が図2と異なる点は、変換係数32がなくなり、トルク演算部37を備えてトルク推定値τcを演算する点である。
τc=Ke×Iqc+(Ld−Lq)×Idc×Iqc
実施形態1および実施形態2では、位置センサ付及び電流センサ付の構成にて例を示したが、位置センサレス及び電流センサ付の構成でも実現可能である。図9を用いて説明する。
Vdm*=R×Id*−ω1*×Lq×Iq*
Vqm*=R×Iq*+ω1*×Ld×Id*+ω1*×Ke
実施形態3では、位置センサレス及び電流センサ付の構成にて例を示したが、位置センサレス及び電流センサレスの構成でも実現可能である。図11を用いて説明する。
1a 速度指令発生器
2,2a,2b 制御器
3 インバータ
4 直流電源
5 PMモータ
6 位置検出器
7a,7b,7c 電流検出器
8 モータ定数設定器
11 位相演算部
12 dq座標変換部
13 モータ定数演算部
14,14a,14b,14c モータ制御部
15 dq座標逆変換部
16 PWM信号発生部
17 電流再現部
21 Ld−設定部
22 Ld+設定部
23 Lq設定部
24 Ke設定部
25 切替信号発生部
26 第1切替部
27 第2切替部
31 Id*発生部
32 変換係数
33 d軸電流指令演算部
34 q軸電流指令演算部
35 速度演算部
36 電圧ベクトル演算部
37 トルク演算部
41 交流電源
42 ダイオード・ブリッジ
43 平滑コンデンサ
51 変換ゲイン
52 速度制御部
53 電流指令作成部
54 d軸電流指令制御部
55 q軸電流指令制御部
56 電流フィードフォワード補償部
57 誘起電圧推定及び軸ずれ演算部
58 軸ずれ誤差補償部
59 速度位相推定部
61 変換ゲイン
62 Id*発生部
63 Iq*発生部
64 電圧ベクトル演算部
65 積分部
66 ω1補正部
Claims (14)
- 交流モータに対してパルス幅変調された電圧を印加し、前記交流モータを駆動するインバータと、
前記交流モータの電流を検出する手段と、
前記インバータが出力するパルス幅変調電圧を調整して前記交流モータを駆動する制御器と、からなる交流モータの制御装置において、
前記制御器は、モータの電気定数を演算するモータ定数演算部を備え、
該モータ定数演算部は、直交する2つの軸のうち一方の軸上で定義される電気定数の設定値を、同一の軸上で定義される状態変数を用いて補正し、かつ他方の軸上で定義される状態変数を用いて補正し、前記補正した電気定数を前記交流モータの駆動制御に用いることを特徴とする交流モータの制御装置。 - 請求項1において、
前記同一の軸上の状態変数による電気定数設定値の補正、ならびに前記他方の軸上の状態変数による電気定数設定値の補正の、少なくとも一方を、前記状態変数をパラメータとして該状態変数が前記電気定数に与える影響を特徴付ける定数を用いた関数式で補正することを特徴とする交流モータの制御装置。 - 請求項2において、
前記関数式に用いる、状態変数をパラメータとして該状態変数が前記電気定数に与える影響を特徴付ける前記定数が1つであることを特徴とする交流モータの制御装置。 - 請求項1において、
前記電気定数としてインダクタンスを用いることを特徴とする交流モータの制御装置。 - 請求項1において、
前記電気定数として誘起電圧定数を用いることを特徴とする交流モータの制御装置。 - 請求項1において、
前記状態変数として電流を用いることを特徴とする交流モータの制御装置。 - 交流モータに対してパルス幅変調された電圧を印加し、前記交流モータを駆動するインバータと、
前記交流モータの電流を検出する手段と、
前記インバータが出力するパルス幅変調電圧を調整して前記交流モータを駆動する制御器と、からなる交流モータの制御装置において、
前記制御器は、モータの電気定数を演算するモータ定数演算部を備え、
該モータ定数演算部は、直交する2つの軸のうち一方の軸上で定義される電気定数の設定値を、同一の軸上で定義される状態変数を用いて補正し、かつ他方の軸上で定義される状態変数を用いて補正し、前記補正した電気定数を前記交流モータの駆動制御に用いるものであって、
前記電気定数設定値をd軸インダクタンスLdとし、d軸電流Idを用いて補正した前記LdをLd(Id)とするとき、
前記モータ定数演算部は、q軸電流IqによるLdの補正を、Kを定数とする(式1)を用いて行うことを特徴とする交流モータの制御装置。
Ld(Id,Iq)=Ld(Id)−K×Iq×Iq (式1) - 交流モータに対してパルス幅変調された電圧を印加し、前記交流モータを駆動するインバータと、
前記交流モータの電流を検出する手段と、
前記インバータが出力するパルス幅変調電圧を調整して前記交流モータを駆動する制御器と、からなる交流モータの制御装置において、
前記制御器は、モータの電気定数を演算するモータ定数演算部を備え、
該モータ定数演算部は、直交する2つの軸のうち一方の軸上で定義される電気定数の設定値を、同一の軸上で定義される状態変数を用いて補正し、かつ他方の軸上で定義される状態変数を用いて補正し、前記補正した電気定数を前記交流モータの駆動制御に用いるものであって、
前記電気定数設定値をq軸インダクタンスLqとし、q軸電流Iqを用いて補正した前記LqをLq(Iq)とするとき、
前記モータ定数演算部は、d軸電流IdによるLqの補正を、Kを定数とする(式2)を用いて行うことを特徴とする交流モータの制御装置。
Lq(Id,Iq)=Lq(Iq)−K×Id (式2) - 請求項1において、
前記電気定数設定値を誘起電圧定数Keとし、電流が略ゼロでの誘起電圧定数をφm0とするとき、
前記モータ定数演算部は、q軸電流IqによるKeの補正を、Kを定数とする(式3)を用いて行うことを特徴とする交流モータの制御装置。
Ke(Iq)=φm0−K×Iq×Iq (式3) - 請求項1において、
前記制御器は、モータ制御部を備え、
該モータ制御部は、駆動指令と、前記状態変数と、前記補正した電気定数と、に基づいて、前記交流モータの駆動に必要な電圧指令を演算することを特徴とする交流モータの制御装置。 - 請求項10において、
前記モータ制御部は、前記交流モータの回転速度を演算する速度演算部と、前記交流モータの状態変数指令を演算する状態変数指令演算部と、電圧ベクトル演算部と、を備え、 該電圧ベクトル演算部は、前記補正した電気定数と、前記状態変数指令と、前記回転速度と、から電圧指令を演算することを特徴とする交流モータの制御装置。 - 請求項10において、前記駆動指令を前記交流モータのトルク指令とし、
前記モータ制御部は、トルク演算部を備え、
該トルク演算部は、前記補正した電気定数と前記状態変数から前記交流モータのトルクを演算し、
前記演算したトルクが前記トルク指令に近づくように状態変数指令を演算することを特徴とする交流モータの制御装置。 - 請求項10において、前記駆動指令を前記交流モータの回転速度指令とし、
前記制御器は、誘起電圧推定演算部及び軸ずれ演算部を備え、
該誘起電圧推定演算部及び軸ずれ演算部は、前記電圧指令と、前記状態変数と、前記補正した電気定数と、前記回転速度指令と、に基づいて、前記交流モータの誘起電圧を推定し、
前記推定した誘起電圧からその位相を算出して前記交流モータの回転子位置を推定することを特徴とする交流モータの制御装置。 - 請求項13において、
前記誘起電圧推定及び軸ずれ演算部は、前記交流モータ内部の磁極軸を仮定した制御軸を備え、
該制御軸と前記交流モータの実際の磁極軸との軸ずれを演算する軸ずれ演算手段を備え、
前記状態変数と、前記回転速度指令と、前記電圧指令と、前記補正した電気定数から前記軸ずれを演算することを特徴とする交流モータの制御装置。
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