JP2009153288A - Power converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、産業機械(半導体製造装置、工作機械、射出成形機)などの電動機の駆動制御において、機械のイナーシャを推定して速度制御部の制御定数を修正する電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device that estimates the inertia of a machine and corrects a control constant of a speed control unit in drive control of an electric motor such as an industrial machine (semiconductor manufacturing apparatus, machine tool, injection molding machine).
従来、速度制御部の制御定数を演算する際に用いる機械のイナーシャ値を、実運転を行う前に所定の試運転パターンにより試運転を行い、電動機の発生トルクと加減速時間、回転速度の関係により算出してイナーシャのチューニングを行うのが一般的である。この試運転時における機械イナーシャ推定の関係文献として特許文献1がある。
Conventionally, the inertia value of the machine used to calculate the control constant of the speed controller is calculated based on the relationship between the generated torque of the motor, the acceleration / deceleration time, and the rotational speed by performing a test operation using a predetermined test operation pattern before actual operation. It is common to tune inertia. There is
誘導モータではイナーシャチューニングの精度が低くても、ひいては応答が多少低下しても、急激な加減速により脱調することは少ないが、電動機として永久磁石同期モータにおいては、負荷トルクが大きい、または急激な変化があった場合には、同期速度から外れ脱調と呼ばれる状態に陥り制御不能となる場合が多い。 Even if the accuracy of inertia tuning is low in an induction motor, and even if the response is somewhat reduced, the induction motor will rarely step out due to rapid acceleration / deceleration. However, in a permanent magnet synchronous motor as an electric motor, the load torque is large or abrupt. When there is a significant change, it often falls out of the synchronization speed and falls into a state called out-of-step and becomes uncontrollable.
この脱調を引き起こさない為に速度応答を設計するが、このときイナーシャの値が実際の負荷イナーシャの値とずれていると設計どおりの応答で制御することが出来ない。特に位置センサおよび、電流センサを用いないセンサレス運転においては、制御対象の情報としては、抵抗、インダクタンス、誘起電圧定数、およびイナーシャンのモータ定数に限られる。このモータ定数の誤差は、直接応答の誤差として表れる。よって、制御に使用するモータ定数を真値に近づけることが、設計どおりの応答の実現、ひいては安定な制御の実現のために求められる。 The speed response is designed so as not to cause this step-out. However, if the inertia value deviates from the actual load inertia value at this time, it cannot be controlled with the designed response. In particular, in a sensorless operation that does not use a position sensor and a current sensor, information to be controlled is limited to resistance, inductance, induced voltage constant, and inertia motor constant. This motor constant error appears as a direct response error. Therefore, it is necessary to bring the motor constant used for control closer to the true value in order to realize a response as designed and, in turn, to realize stable control.
特許文献1に示される試運転では試運転パターンが適切でないとトルク電流がオーバーシュートの形で現れ、また、試運転時の電動機自体や負荷等に引っ掛かり等があると、外乱となって正確なトルク電流が現れず、精度の良い機械イナーシャ値が得難く、試行錯誤に長い試運転時間を要する。
In the trial run shown in
本発明では、このモータ定数のうち速度応答へ影響するイナーシャのチューニングについて、繰り返しチューニングを行うことにより、イナーシャの値の真値との誤差を出来る限り小さくし、短時間で安定な制御を実現することを目的とする。 In the present invention, among the motor constants, the inertia tuning that affects the speed response is repeatedly tuned so that the error from the true value of the inertia value is minimized and stable control is realized in a short time. For the purpose.
本発明は、電動機を駆動する電力変換器と、速度指令値と速度検出値の偏差に応じてトルク電流指令値を出力する速度制御部と、トルク電流指令値に従い出力電流を制御する電流制御部と、実運転前の加減速運転により負荷に接続された機械イナーシャ値を推定し、速度制御部の制御定数を修正する演算手段を備えた電力変換装置において、前記演算手段は、加減速運転により機械イナーシャ値を推定すると共にこの推定された機械イナーシャ値に基いて次の加減速時間を算出するイナーシャ推定値演算部と、算出された加減速時間に基いて前記速度制御部に速度指令値を出力する速度指令作成部と、前記で推定された機械イナーシャ値に基いて前記速度制御部の制御定数を修正する制御定数演算部を備えたことを特徴とする。 The present invention includes a power converter that drives an electric motor, a speed control unit that outputs a torque current command value according to a deviation between a speed command value and a speed detection value, and a current control unit that controls an output current according to the torque current command value And a power conversion device including a calculation unit that estimates a mechanical inertia value connected to a load by an acceleration / deceleration operation before actual operation and corrects a control constant of a speed control unit. An inertia estimated value calculation unit that estimates a mechanical inertia value and calculates a next acceleration / deceleration time based on the estimated mechanical inertia value, and a speed command value to the speed control unit based on the calculated acceleration / deceleration time. A speed command generating unit for outputting, and a control constant calculating unit for correcting a control constant of the speed control unit based on the mechanical inertia value estimated above are provided.
また、前記イナーシャ推定値演算部は最初の加減速時間を安全率を加えて長く設定し、推定された機械イナーシャ値に基いて以降の加減速時間を算出し、前記制御定数演算部は以降の加減速運転に備えて、推定された機械イナーシャ値に基いて前記速度制御部の制御定数を修正する。 Further, the inertia estimated value calculation unit sets the initial acceleration / deceleration time longer by adding a safety factor, calculates the subsequent acceleration / deceleration time based on the estimated mechanical inertia value, and the control constant calculation unit In preparation for acceleration / deceleration operation, the control constant of the speed controller is corrected based on the estimated mechanical inertia value.
また、前記イナーシャ推定値演算部は、前回と今回の加減速運転で推定された機械イナーシャ値の推定比を求め、この推定比が所定範囲にあるときはその後の推定を終了し、所定範囲に無いときは再度の加減速運転による機械イナーシャ値を推定し、前記制御定数演算部は、前記推定比に基いて速度制御部の制御定数を修正する。 Further, the inertia estimated value calculation unit obtains an estimated ratio of the mechanical inertia values estimated in the previous and current acceleration / deceleration operations, and when the estimated ratio is within a predetermined range, the subsequent estimation is terminated, If there is not, the mechanical inertia value by the second acceleration / deceleration operation is estimated, and the control constant calculation unit corrects the control constant of the speed control unit based on the estimated ratio.
また、前記イナーシャ推定値演算部は、前回と今回の加減速運転で推定された機械イナーシャ値の推定比を求め、この推定比が所定範囲にあるときは機械イナーシャ値が収束したと判断してその後の推定を終了し、所定範囲に無いときは機械イナーシャ値が収束するまで加減速運転を繰返して機械イナーシャ値を推定する。 Further, the inertia estimated value calculation unit obtains an estimated ratio of the mechanical inertia values estimated in the previous and current acceleration / deceleration operations, and determines that the mechanical inertia value has converged when the estimated ratio is within a predetermined range. Thereafter, the estimation is finished, and when the value is not within the predetermined range, the acceleration / deceleration operation is repeated until the mechanical inertia value converges to estimate the mechanical inertia value.
また、前記イナーシャ推定値演算部は、前回と今回の加減速運転で推定された機械イナーシャ値の推定比を求め、この推定比が規定値を超えるとき推定比を規定値に置換え、前記制御定数演算部は、規定値に置換えられた推定比に基いて前記速度制御部の制御定数を修正する。 Further, the inertia estimated value calculation unit obtains an estimated ratio of the mechanical inertia value estimated in the previous and present acceleration / deceleration operations, and when the estimated ratio exceeds a specified value, replaces the estimated ratio with a specified value, and the control constant The calculation unit corrects the control constant of the speed control unit based on the estimated ratio replaced with the specified value.
また、前記イナーシャ推定値演算部は、加減速運転の繰返しが所定回数に達したら、運転を終了する。 The inertia estimated value calculation unit ends the operation when the acceleration / deceleration operation is repeated a predetermined number of times.
また、前記イナーシャ推定値演算部は、加減速運転時に加速中および減速中のトルク電流を積算し、加速中のトルク電流の積算値と減速中のトルク電流の積算値の差より電動機および機械イナーシャの加減速に用いられた加速トルクを推定し、この加速トルク積算値と加減速運転における加減速時間から、機械イナーシャ値を推定する。 The inertia estimated value calculation unit integrates the torque current during acceleration and deceleration during acceleration / deceleration operation, and calculates the motor and mechanical inertia from the difference between the accumulated value of the torque current during acceleration and the accumulated value of the torque current during deceleration. The acceleration torque used for the acceleration / deceleration is estimated, and the mechanical inertia value is estimated from the acceleration torque integrated value and the acceleration / deceleration time in the acceleration / deceleration operation.
本発明は、電動機を駆動する電力変換器と、速度指令値と速度検出値の偏差に応じてトルク電流指令値を出力する速度制御部と、トルク電流指令値に従い出力電流を制御する電流制御部と、実運転前の加減速運転により負荷に接続された機械イナーシャ値を推定し、速度制御部の制御定数を修正する演算手段を備えた電力変換装置において、
前記演算手段は、推定された機械イナーシャ値が収束するまで繰返して次の加減速時間を算出するイナーシャ推定値演算部と、算出された加減速時間に基いて前記速度制御部に速度指令値を出力する速度指令作成部と、加減速運転により推定された機械イナーシャ値に基いて前記速度制御部の制御定数を修正する制御定数演算部を備えたことを特徴とする。
The present invention includes a power converter that drives an electric motor, a speed control unit that outputs a torque current command value according to a deviation between a speed command value and a speed detection value, and a current control unit that controls an output current according to the torque current command value And a power conversion device including a calculation means for estimating a mechanical inertia value connected to a load by acceleration / deceleration operation before actual operation and correcting a control constant of the speed control unit,
The calculating means repeatedly calculates an acceleration / deceleration time for the next acceleration / deceleration time until the estimated mechanical inertia value converges, and sends a speed command value to the speed control unit based on the calculated acceleration / deceleration time. A speed command generation unit for outputting and a control constant calculation unit for correcting a control constant of the speed control unit based on a mechanical inertia value estimated by acceleration / deceleration operation are provided.
また、前記イナーシャ推定値演算部は、加減速運転時に加速中および減速中のトルク電流を積算し、加速中のトルク電流の積算値と減速中のトルク電流の積算値の差より電動機および機械イナーシャの加減速に用いられた加速トルクを推定し、この加速トルク積算値と加減速運転における加減速時間から、機械イナーシャ値を推定する。 The inertia estimated value calculation unit integrates the torque current during acceleration and deceleration during acceleration / deceleration operation, and calculates the motor and mechanical inertia from the difference between the accumulated value of the torque current during acceleration and the accumulated value of the torque current during deceleration. The acceleration torque used for the acceleration / deceleration is estimated, and the mechanical inertia value is estimated from the acceleration torque integrated value and the acceleration / deceleration time in the acceleration / deceleration operation.
本発明によれば、試運転時の電動機の加減速運転が、最適な運転時間(パターン)を自動で算出して繰返し機械イナーシャ値の推定がなされるので、精度の高い機械イナーシャ値が効率的に推定され、速度制御部の制御定数が適切に修正される。 According to the present invention, since the acceleration / deceleration operation of the motor during the test operation automatically calculates the optimum operation time (pattern) and repeatedly estimates the mechanical inertia value, a highly accurate mechanical inertia value is efficiently obtained. Then, the control constant of the speed control unit is appropriately corrected.
本発明の実施例1を図面を用いて説明する。図1は、本発明の一実施例の電力変換装置のブロック図である。図1で10は産業機械を駆動する電動機で、永久磁石同期モータあるいは誘導電動機からなる。20は電動機10に駆動電力を供給する電力変換装置、30は電力変換装置20から電動機10に供給される電流(Iqc、Idc)を検出する電流検出器、40は電動機10の実際の回転数(N)を検出する速度検出器である。ここで、電流検出器30、および速度検出器40はセンサ等による直接計測、または、センサを用いない場合の推定処理により電流および速度の情報を電力変換装置20へ受け渡すものである。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a power converter according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1,
電力変換装置20は、後述の演算手段24からの速度指令値N*と速度検出値Nとの偏差よりトルク電流指令値Iq*を出力する速度制御部21と、トルク電流指令値Iq*と検出されたトルク電流検出値Iqcから、電圧指令値Vd*およびVq*を算出する電流制御部22と、算出された電圧指令値Vd*およびVq*から電力変換装置20の出力を算出する電圧制御部23と、機械イナーシャ値の推定に関わる演算手段24を備えている。
The
演算手段24は、前記速度制御部21に速度指令値N*を供給する速度指令作成部24Aと、トルク電流指令値Iq*から機械イナーシャの推定値を算出するイナーシャ推定値演算部24Bと、この演算部24Bで推定された機械イナーシャ値に基いて前記速度制御部21の制御定数を自動修正する制御定数演算部24Cから構成される。
The calculation means 24 includes a speed
次に、機械イナーシャ値の推定処理(推定値の算出)について説明する。イナーシャ値の推定処理では、速度指令作成部24Aで作成した速度指令N*のパターンに基く加速運転時と減速運転時のそれぞれのトルク電流指令値Iq*よりイナーシャの推定値の算出を行う。図2は、速度指令作成部24Aで作成した速度指令N*のパターンと、トルク電流指令値Iq*の関係図である。機械イナーシャ値の推定を行うための試運転では、速度指令値N1(回転数)からN2までの加速運転と、N2の継続運転後のN2からN1までの減速運転を行う。また、このときの加速時間ΔTaccおよび減速時間ΔTdecは、ともに等しくΔTに設定する。
Next, mechanical inertia value estimation processing (estimated value calculation) will be described. In the inertia value estimation process, an estimated value of inertia is calculated from each torque current command value Iq * during acceleration operation and deceleration operation based on the pattern of the speed command N * created by the speed
上記推定処理は、イナーシャ推定値演算部24Bで、トルク電流指令値Iq*の積算および、この積算に基いてイナーシャ推定値の演算により行われる。ここで、トルク電流指令値の積算値として、加速運転の期間ΔTaccのトルク電流Iq*の積算値をΣIqaccとし、減速運転の期間ΔTdecのトルク電流Iq*の積算値をΣIqdecとする。この積算値ΣIqaccとΣIqdecの差は、ΔTの期間の加速トルクτaccの2倍となる。ここで、加速運転時と減速運転時の差をとることにより、加速トルク以外の負荷トルクとして、一定負荷および回転数依存の負荷の影響を取り除き、機械イナーシャ値のみの推定を行うことができる。
The estimation process is performed by the inertia estimated
τacc=(ΣIqacc−ΣIqdec)/2
τacc:ΔTの期間の加速トルク
ΣIqacc:加速中のトルク電流の積算値
ΣIqdec:減速中のトルク電流の積算値
ここで、ΔT間にN1からN2まで加速するのに要したトルクがτaccであるので、このときの機械イナーシャ値Jは以下の式により求めることができる。
τ acc = (ΣIq acc −ΣIq dec ) / 2
τ acc : acceleration torque during the period of ΔT ΣIq acc : integrated value of torque current during acceleration ΣIq dec : integrated value of torque current during deceleration Here, the torque required to accelerate from N1 to N2 during ΔT is τ Since it is acc , the mechanical inertia value J at this time can be obtained by the following equation.
J=Kt・τacc・60/(ΔT・2π)
Kt:トルク換算係数
これにより、機械イナーシャはトルク電流の積算値ΣIqacc、およびΣIqdecを用いて以下の式により求めることができる。
J = Kt · τ acc · 60 / (ΔT · 2π)
Kt: Torque conversion coefficient Thereby, the mechanical inertia can be obtained by the following equation using the integrated values ΣIq acc and ΣIq dec of the torque current.
J=Kt・(ΣIqacc−ΣIqdec)・60/(2・ΔT・2π)…(1)
ここで、推定前の機械イナーシャ値をJ0とすると、推定した機械イナーシャ値との推定比Kは、次のようになる。
J = Kt · (ΣIq acc −ΣIq dec ) · 60 / (2 · ΔT · 2π) (1)
Here, assuming that the mechanical inertia value before estimation is J 0 , the estimation ratio K with the estimated mechanical inertia value is as follows.
K=J/J0…(2)
そして、制御定数演算部24Cでは、演算した機械イナーシャの推定値に基づき速度制御部21の制御定数の修正を行う。ここでは、演算した推定比Kを用いて、速度制御部21の制御定数(比例ゲインKsp、積分ゲインKsi)を以下の式に従い自動修正する。
K = J / J 0 (2)
Then, the control
Ksp=K・Ksp0
Ksi=K・Ksi0
Ksp0:自動修正前の比例ゲイン
Ksi0:自動修正前の積分ゲイン
次に図3のフローチャートを用いて、機械イナーシャ値の推定、および速度制御部21の制御定数の自動修正の処理の一連の流れについて説明する。
K sp = K · K sp0
K si = K · K si0
K sp0 : Proportional gain before automatic correction K si0 : Integral gain before automatic correction Next, by using the flowchart of FIG. 3, a series of processes for estimating the mechanical inertia value and automatically correcting the control constant of the
まず、機械イナーシャ値を推定(チューニング)するための試運転時において、初回の運転の初めのステップ(S)101で初期値としての加減速時間ΔTを設定する。ΔTは演算により次式で算出される。 First, in a trial operation for estimating (tuning) the mechanical inertia value, an acceleration / deceleration time ΔT as an initial value is set in step (S) 101 at the beginning of the first operation. ΔT is calculated by the following equation.
ΔT=J0・(N2−N1)・2π/(Kt・Iq* 1・60)・A…(3)
ここで、J0は推定前の仮の機械イナーシャ値であり、予め外部から設定されるパラメータとなるが、負荷が接続されたシステムとしての概算値が既知の場合は概算値を設定し、概算値が分からない場合は、電動機の単体のイナーシャ値を設定する。従って、実際のシステムのイナーシャ値よりは小さな値が仮設定される。また、システムのイナーシャの真値が不明のまま運転されるので、電動機の回転数や電流にオーバーシュートが起り得るが、この時でも上式のトルク電流指令値Iq* 1は、電動機の故障や保護動作が起らず、しかも小さ過ぎない(イナーシャの推定精度が低下しない)電流値が設定される。具体的には、電力変換装置の定格電流相当の値が用いられる。
ΔT = J 0 · (N2−N1) · 2π / (Kt · Iq * 1 · 60) · A (3)
Here, J 0 is the mechanical inertia value of the previous estimate tentative advance becomes a parameter set from the outside, the approximate value of the system load is connected to the case of the known sets an estimate, estimate If the value is unknown, set the inertia value of the motor alone. Accordingly, a value smaller than the actual inertia value of the system is temporarily set. In addition, since the true value of the inertia of the system is operated without being known, an overshoot may occur in the rotation speed and current of the motor. Even at this time, the torque current command value Iq * 1 in the above equation is The current value is set such that the protection operation does not occur and is not too small (the inertia estimation accuracy does not decrease). Specifically, a value corresponding to the rated current of the power converter is used.
更に、上式(3)では安全率A(約20)を掛けてΔTを大きめに設定してゆっくり加減速を行うことで、前記オーバーシュートが起っても、電流値を抑えて電動機の故障や保護動作が起らないようにしている。なお、2回目以降の機械イナーシャ推定の加減速運転では安全率Aは加味しない。 Furthermore, in the above equation (3), by multiplying the safety factor A (about 20) and setting ΔT to a large value and slowly accelerating / decelerating, even if the overshoot occurs, the current value is suppressed and the motor fails And protection actions are prevented from occurring. Note that the safety factor A is not taken into account in the second and subsequent acceleration / deceleration operations of mechanical inertia estimation.
次に、上記(3)式で算出されたΔTを用いて加速運転と減速運転がなされる。速度指令作成部24Aからの速度指令値N*に基いて、S102で速度N1からN2までΔTの時間で加速運転を行い、S104で速度N2からN1までΔTの時間で減速運転を行う。加速運転の期間はS103でトルク電流を積算し、積算値ΣIqaccとしてイナーシャ推定値演算部24Bに保持する。減速運転の期間はS105でトルク電流を積算し、積算値ΣIqdecとしてイナーシャ推定値演算部24Bで保持する。このとき積算するトルク電流は、速度制御部21の出力であるトルク電流指令値Iq*を用いる。
Next, acceleration operation and deceleration operation are performed using ΔT calculated by the above equation (3). Based on the speed command value N * from the
次にS106において、前記S103とS105で求めたトルク電流の積算値に基いて、初回の加減速運転によるイナーシャ推定値J1と、推定比Kが次のように求められる。 Next, in S106, based on the integrated value of the torque current which has been determined by the S103 and S105, the estimated inertia J 1 by acceleration and deceleration operation for the first time, the estimated ratio K is obtained as follows.
J1=Kt・(ΣIqacc−ΣIqdec)・60/(2・ΔT・2π)…(4)
K=J1/J0…(5)
続いてS107において、イナーシャ推定のための加減速運転を繰り返すか否かが判定される。具体的には推定比Kが(1−α)〜(1+α)の範囲に入っていれば、S107でYesと判断し、S113に移ってイナーシャ推定のための加減速運転を止めて処理を正常終了する。即ち、この判定で推定比Kが1に近ければ、イナーシャの推定値が収束して正しい値になったと判断する。
J 1 = Kt · (ΣIq acc −ΣIq dec ) · 60 / (2 · ΔT · 2π) (4)
K = J 1 / J 0 ... (5)
Subsequently, in S107, it is determined whether to repeat the acceleration / deceleration operation for inertia estimation. Specifically, if the estimated ratio K is in the range of (1-α) to (1 + α), it is determined Yes in S107, and the process proceeds to S113 to stop the acceleration / deceleration operation for inertia estimation and normalize the process. finish. That is, if the estimation ratio K is close to 1 in this determination, it is determined that the estimated value of inertia has converged to be a correct value.
推定比Kが(1−α)〜(1+α)の範囲外である場合は、イナーシャの推定値が収束しておらずS107でNoと判断し、再度のイナーシャ値推定のための加減速運転の準備を始める。S108において(4)式で算出したイナーシャ推定値J1に基いて次式により加減速時間ΔTが新たに算出される。ここでは安全率Aが加味されてない。 If the estimated ratio K is outside the range of (1-α) to (1 + α), the estimated value of inertia has not converged, and it is determined No in S107, and acceleration / deceleration operation for estimating the inertia value again is performed. Start preparation. In S108 (4) based on the estimated inertia value J 1 calculated by the equation deceleration time ΔT is calculated anew by the following equation. Here, the safety factor A is not taken into consideration.
ΔT=J1・(N2−N1)・2π/(Kt・Iq* 1・60)…(6)
次いでS109において、先の(5)式で求められた推定比Kが規定値Bと比較される。比較の結果、規定値Bより大きい場合、S110で推定比Kを強制的に規定値Bに置き換え、この置き換えられたK(B)に基いてS111において速度制御の制御定数が修正される。なお、この修正時に制御定数が大きく変化すると加減速運転の動作が不安定となる場合があるため、推定比Kに上限値(規定値)Bを設けている。実施例では規定値Bは2に設定される。
ΔT = J 1 · (N2−N1) · 2π / (Kt · Iq * 1 · 60) (6)
Next, in S109, the estimated ratio K obtained in the previous equation (5) is compared with the specified value B. As a result of the comparison, if larger than the specified value B, the estimated ratio K is forcibly replaced with the specified value B in S110, and the control constant of the speed control is corrected in S111 based on this replaced K (B). Note that if the control constant changes greatly during this correction, the acceleration / deceleration operation may become unstable, so an upper limit value (specified value) B is provided for the estimated ratio K. In the embodiment, the specified value B is set to 2.
次いでS112に移り、加減速運転の処理回数が所定回数Cと比較され、超えていれば異常として終了する。これは推定されたイナーシャ値が所定回数Cを超えても収束しない場合に、装置の異常または暴走から装置を保護するためである。加減速運転の処理回数が所定回数Cを超えていなければS102に戻って、イナーシャ推定のための再度の加減速運転が行われる。この加減速運転は、S106で算出されたΔTの時間とS111で修正された制御定数とに基いて行われる。そして前記S102〜S112のステップが繰返される。 Next, the process proceeds to S112, where the number of acceleration / deceleration operation processes is compared with a predetermined number C, and if it exceeds, the process ends as abnormal. This is to protect the apparatus from an abnormality or runaway of the apparatus when the estimated inertia value does not converge even if it exceeds the predetermined number of times C. If the number of acceleration / deceleration operation processes does not exceed the predetermined number C, the process returns to S102, and another acceleration / deceleration operation for inertia estimation is performed. This acceleration / deceleration operation is performed based on the time ΔT calculated in S106 and the control constant corrected in S111. Then, the steps S102 to S112 are repeated.
この2回目のイナーシャの推定処理は、初回で推定して得られたイナーシャ値J1に基いた加減速時間と修正された制御定数とにより加減速運転が行われるので、イナーシャ値J2が収束方向に算出されるので、推定精度が初回より向上する。そして、この推定処理が繰返し行われることによりイナーシャ値の推定精度は加速度的に向上する。このように永久磁石同期モータや誘導電動機についてイナーシャ値の推定精度の大幅向上をはかることができる。 Estimation processing of the second inertia, since acceleration and deceleration operation by a control constant and modified acceleration and deceleration time based on the inertia value J 1 obtained by estimation by first takes place, the inertia value J 2 is converged Since it is calculated in the direction, the estimation accuracy is improved from the first time. Then, by repeatedly performing this estimation process, the estimation accuracy of the inertia value is improved in an accelerated manner. In this way, it is possible to greatly improve the estimation accuracy of the inertia value for the permanent magnet synchronous motor and the induction motor.
前記推定処理を何回か繰返してイナーシャの推定値が収束するとS107でYesと判断され、S113で収束したイナーシャ値に基いて速度制御の制御定数が実運転用の値に修正され、イナーシャ値の推定のための試運転が終了(正常終了)し、電動機の実運転に備える。 If the estimated value of inertia converges by repeating the above estimation process several times, it is determined Yes in S107, and the control constant for speed control is corrected to the value for actual operation based on the inertia value converged in S113, and the inertia value The trial run for estimation ends (normal end), and prepares for the actual operation of the motor.
また、推定値が収束しなかった場合の暴走を避けるため、繰り返し回数がC以上となった場合は、異常終了として推定が収束していない場合にも処理を終了する。 Further, in order to avoid runaway when the estimated value does not converge, when the number of repetitions is C or more, the process is ended even when the estimation is not converged as abnormal termination.
ここで、本実施例の動作例を図4、図5に示す。図4は、初回のイナーシャ値の推定処理における、速度指令N*(実線で示す。)と、検出した速度N(破線で示す。)、及びトルク電流指令値Iq*の関係図である。初回の推定処理のため、速度制御部の制御定数に用いるイナーシャ値を実際の値の約20分の1の小さな値に設定しているため、速度、および電流指令値にオーバーシュートが見られる。図5は、イナーシャ値の推定処理により推定値が収束したときの速度(N*、N)と電流指令値(Iq*)の関係図である。収束したイナーシャ値が図4に示す初回の約20倍と大きくなり、実際の値とほぼ一致したため速度、電流指令値にオーバーシュートが見られず安定に制御できていることが分かる。 Here, FIG. 4 and FIG. 5 show an operation example of the present embodiment. FIG. 4 is a relationship diagram of the speed command N * (shown by a solid line), the detected speed N (shown by a broken line), and the torque current command value Iq * in the initial inertia value estimation process. Since the inertia value used for the control constant of the speed control unit is set to a small value of about 1/20 of the actual value for the first estimation process, overshoot is seen in the speed and current command value. FIG. 5 is a relationship diagram between the speed (N * , N) and the current command value (Iq * ) when the estimated value is converged by the inertia value estimating process. It can be seen that the converged inertia value is as large as about 20 times the initial value shown in FIG. 4 and almost coincides with the actual value, so that overspeed is not seen in the speed and current command values and the control can be performed stably.
10…電動機、20…電力変換装置、30…電流検出器、40…速度検出器、21…速度制御部、22…電流制御部、23…電圧制御部、24…演算手段、24A…速度指令作成部、24B…イナーシャ推定値演算部、24C…制御定数演算部。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記演算手段は、加減速運転により機械イナーシャ値を推定すると共にこの推定された機械イナーシャ値に基いて次の加減速時間を算出するイナーシャ推定値演算部と、算出された加減速時間に基いて前記速度制御部に速度指令値を出力する速度指令作成部と、前記で推定された機械イナーシャ値に基いて前記速度制御部の制御定数を修正する制御定数演算部を備えたことを特徴とする電力変換装置。 A power converter that drives the motor, a speed control unit that outputs a torque current command value according to a deviation between the speed command value and the speed detection value, a current control unit that controls an output current according to the torque current command value, and an actual operation In the power conversion device provided with the arithmetic means for estimating the mechanical inertia value connected to the load by the previous acceleration / deceleration operation and automatically correcting the control constant of the speed control unit,
The calculating means estimates a mechanical inertia value by acceleration / deceleration operation and calculates an next acceleration / deceleration time based on the estimated mechanical inertia value, and based on the calculated acceleration / deceleration time. A speed command generation unit that outputs a speed command value to the speed control unit, and a control constant calculation unit that corrects a control constant of the speed control unit based on the mechanical inertia value estimated above. Power conversion device.
前記演算手段は、推定された機械イナーシャ値が収束するまで繰返して次の加減速時間を算出するイナーシャ推定値演算部と、算出された加減速時間に基いて前記速度制御部に速度指令値を出力する速度指令作成部と、加減速運転により推定された機械イナーシャ値に基いて前記速度制御部の制御定数を修正する制御定数演算部を備えたことを特徴とする電力変換装置。 A power converter that drives the motor, a speed control unit that outputs a torque current command value according to a deviation between the speed command value and the speed detection value, a current control unit that controls an output current according to the torque current command value, and an actual operation In the power conversion device including a calculation means for estimating the mechanical inertia value connected to the load by the previous acceleration / deceleration operation and correcting the control constant of the speed control unit,
The calculating means repeatedly calculates an acceleration / deceleration time for the next acceleration / deceleration time until the estimated mechanical inertia value converges, and sends a speed command value to the speed control unit based on the calculated acceleration / deceleration time. A power converter comprising: a speed command generating unit for outputting; and a control constant calculating unit for correcting a control constant of the speed control unit based on a mechanical inertia value estimated by acceleration / deceleration operation.
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