JP2009171712A - 速度センサレスベクトル制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】誘導電動機の1次電流及び1次電圧を、磁束ベクトルと平行な磁束軸成分とこれに直交するトルク軸成分とに分離し、PWMインバータにより電動機を可変速制御する速度センサレスベクトル制御装置であり、電動機の空転状態でPWMインバータを起動する際に、電動機の回転速度を推定する速度初期推定モードを経て可変速制御による通常運転モードに移行する制御装置に関する。前記速度初期推定モードにおいて、PWMインバータ2から誘導電動機1にステップ状の電流を供給する手段と、このステップ状の電流供給時に発生する電動機1の誘起電圧を演算する演算部15と、電動機1の回転速度を推定する初期推定部31と、を備える。
【選択図】図1
Description
図9において、1は誘導機、2はPWMインバータ、3は速度センサレスベクトル制御を行う制御装置、4a,4b,4cは電流検出器、5a,5b,5cは電圧検出器である。
制御装置3は、速度調節部10、磁束調節部11、トルク軸電流調節部12、磁束軸電流調節部13、すべり角周波数演算部14、誘起電圧演算部15、磁束推定部16、1次角周波数指令演算部17、積分器18、減算器19、固定座標変換部20、回転座標変換部21a,21b、2相/3相変換部22、3相/2相変換部23a,23b、遅延処理部24、及び切替スイッチ25,26によって構成されている。
電流検出器4a,4b,4cにより検出された誘導機1の電流iu,iv,iwは、3相/2相変換部23aにより、固定座標上の2相量iα,iβに変換され、更に回転座標変換部21aにより、磁束軸を基準とする回転座標上のid(磁束軸電流成分)と、これに直交するiq(トルク軸電流成分)とに変換される。同様に、電圧検出器5a,5b,5cにより検出されたPWMインバータ2の出力電圧vu,vv,vwは、3相/2相変換部23bにより、固定座標上の2相量vα,vβに変換され、更に回転座標変換部21bにより、磁束軸を基準とする回転座標上のvd(磁束軸電圧成分)と、これに直交するvq(トルク軸電圧成分)とに変換される。ここで、固定座標軸から回転座標軸への変換は、インバータ2の出力位相角θに基づいて行われ、この出力位相角θは、積分器18によりインバータ1次角周波数指令ω1 *を積分することで得られる。
速度調節部10は、回転角周波数指令値(速度指令値)ωr *と回転角周波数推定値ωrとを一致させる調節演算を行い、その結果として、トルク軸電流指令iq *を出力する。そして、トルク軸電流調節部12は、トルク軸電流指令iq *とトルク軸電流iqとを一致させる調節演算を行い、その結果として、回転座標軸上のトルク軸電圧指令vq *を出力する。
また、磁束調節部11は、磁束指令値φ*と磁束推定値φとを一致させる調節演算を行い、その結果として、磁束軸電流指令id *を出力する。そして、磁束軸電流調節部13は、磁束軸電流指令id *と磁束軸電流idとを一致させる調節演算を行い、その結果として、回転座標軸上の磁束軸電圧指令vd *を出力する。
PWMインバータ2では、3相電圧指令vu *,vv *,vw *に応じた駆動信号によって内部のスイッチング素子をオンオフ制御することにより、上記3相電圧指令通りの電圧を誘導機1に供給する。
起動信号invonが「0」である場合、磁束指令値φ*、速度指令値ωr *ともにゼロとなり、PWMインバータ2は停止状態となる。
この制御装置は、永久磁石モータが高速回転している状態でインバータを再起動するに当たり、インバータの運転を開始してから一定時間はセンサレスベクトル制御を行わず、インバータから永久磁石モータへ流れ込む電流が零を含む所望の値となるように電流フィードバック制御を行い、その結果として求められる電圧指令ベクトルの回転角度変化から回転子の回転速度を推定すると共に、この推定した回転速度を回転子位置推定演算における初期値としたセンサレスベクトル制御を、前記一定時間の経過後に実施するものである。
また、特許文献2に記載された速度センサレスベクトル制御装置は、誘導機を対象としたものではないと共に、再起動後の一定時間における回転速度を、モータの端子電圧ベクトルの直交する二成分の除算結果から求めた位相を時間微分することにより初期推定しているので、回転速度の推定誤差が生じやすいという問題がある。
前記速度初期推定モードにおいて、PWMインバータから誘導電動機にステップ状の電流を供給する手段と、このステップ状の電流供給時に発生する誘導電動機の誘起電圧を演算する手段と、前記誘起電圧に含まれる交流成分の周期を用いて誘導電動機の回転速度を推定する手段と、を備えたものである。
前記速度初期推定モードにおいて、PWMインバータから誘導電動機にステップ状の電流を供給する手段と、このステップ状の電流供給時におけるPWMインバータの電圧指令に含まれる交流成分の周期を用いて誘導電動機の回転速度を推定する手段と、を備えたものである。
特に、請求項3または請求項4に係る発明によれば、誘導機が高速で回転している場合でも、回転速度推定時の演算周期、またはこれに同期したPWMインバータのキャリア周期を通常運転時よりも短くすることにより、誘導機の回転速度を高精度に推定することができる。
図1に示す制御装置30が図9の制御装置3と異なる点は、トルク軸誘起電圧eqから回転角周波数を推定して1次角周波数指令演算部37に出力する回転角周波数初期推定部31と、起動信号invonに基づいて速度初期推定モード信号Smodeを出力する速度初期推定モード切替処理部32と、起動信号invon及び速度初期推定モード信号Smodeから指令切替信号invon2を出力する指令切替処理部33と、速度初期推定モード信号Smodeにより切り替え動作する切替スイッチ34,35,36と、を追加した点である。
一般に、角周波数ωrで回転している誘導機の基礎方程式を固定座標軸(α,β)上で表現すると、数式4のようになる。
数式4を磁束φα,φβについて整理すると、数式5のようになる。
角周波数がωrの回転磁界が発生すると、前述した数式(4−1),(4−2)に示すように、角周波数がωrの誘起電圧eαが生じ、この誘起電圧eα,eβの周期から誘導機の回転角周波数を求めることができる。
まず、誘導機1が惰性で回転している状態において、図2に示すように、PWMインバータ2ひいては誘導機1を再起動するために時刻t1で起動信号invonが「1」になると、速度初期推定モード切替処理部32は、ある一定期間Tstartにわたって速度初期推定モード信号Smodeを「1」にセットし、制御装置30を速度初期推定モードとして動作させる。
また、指令切替処理部33は、起動信号invonが「1」であり、かつ速度初期推定モード信号Smodeが「0」のとき、その出力である指令切替信号invon2を「1」とし、それ以外のときは「0」として、速度指令値ωr *及び磁束指令値φ*の切替えを行う。
その結果、固定座標軸上のα軸電流iαはステップ状に変化し、前述した数式(5−1),(5−2)により誘導機1に回転磁界が発生し、数式(4−1),4−2により誘起電圧eα,eβが発生する。
ゼロクロス検出部40は、誘起電圧演算部15により演算された誘起電圧eqの負から正へのゼロクロスタイミングを検出し、ゼロクロスが発生した場合、周期演算部41に対してゼロクロス信号zcsを「1」として出力し、ゼロクロスが発生しない場合は、ゼロクロス信号zcsを「0」として出力する。周期演算部41は、ゼロクロス信号zcsが「1」となる間隔、すなわち、誘起電圧eqの周期Teqを計測し、その結果を角周波数演算部42に出力する。角周波数演算部42は、以下の数式6に基づき、惰性で回転している誘導機1の回転角周波数推定値ωr0を演算する。
磁束推定部16、1次角周波数指令演算部37は、回転角周波数初期推定部31から出力される回転角周波数推定値ωr0を1次角周波数指令ω1 *の初期値として、前述した数式2、数式3の演算を開始する。
また、切替スイッチ25,26は、「1」となった指令切替信号invon2によって切り替えられ、それぞれ、速度指令値ωr *として指令値ωrrefを、磁束指令値φ*として指令値φrefを選択する。更に、切替スイッチ35,36は、「0」となった速度初期推定モード信号Smodeによって切り替えられ、それぞれ、トルク軸電流指令値iq *として速度調節部10の演算結果を、磁束軸電流指令値id *として磁束調節部11の演算結果を選択し、通常の速度センサレスベクトル制御による可変速制御を開始する。
図4に示す制御装置50において、図1の制御装置30と異なる点は、回転角周波数初期推定部31がトルク軸電圧指令vq *に基づいて、惰性で回転している誘導機1の回転角周波数推定値ωr0を演算する点である。この場合、図3に示した回転角周波数初期推定部31の入力がトルク軸電圧指令vq *となる点を除いて、制御装置50の構成は図1と同じであるため、説明を省略する。
よって、第1実施形態におけるトルク軸誘起電圧eqの代わりにトルク軸電圧指令vq *を回転角周波数初期推定部31に入力し、その交流成分の周期を前記同様の方法で計測することにより、惰性で回転している誘導機1の回転角周波数ωrを正確に推定することができる。
前述した第1,第2実施形態においては、速度初期推定モードで誘導機1の回転速度を事前に推定する手段として、誘導機1にステップ状に変化する電流を供給した時に発生する誘起電圧またはPWMインバータ2のトルク軸電圧指令に含まれる交流成分の周期を計測している。
しかしながら、再起動時に誘導機1が高速で回転しているほど前記交流成分の周期が短くなるので、所定の演算周期で前記交流成分の周期を計測した場合、分解能の制約により高速域における回転速度の推定誤差が相対的に大きくなり、その結果、誘導機1を安定に再起動できないという問題がある。
まず、図5は本発明の第3実施形態を示すブロック図である。図5に示す制御装置60において、図1の制御装置30と異なる点は、速度初期推定モード信号Smodeにより切り替わる演算周期切替スイッチ61と、このスイッチ61により選択された演算周期TsまたはTeが設定される演算周期設定部62とを追加した点である。ここで、Tsは可変速制御を行う時の制御装置の演算周期、TeはPWMインバータ2の再起動時に事前に回転速度を推定する時の制御装置の演算周期であり、Te<Tsに設定されている。
図6は、この実施形態の動作を示すタイミングチャートであり、前述した図2に制御装置60の演算周期を付加して示してある。
速度初期推定モード信号Smodeが「0」になると、切替スイッチ61により演算周期としてTsを選択し、演算周期設定部62に入力する。これにより、制御装置60の演算周期は、通常運転である可変速制御を行うときの演算周期Tsに設定される。
なお、この第3実施形態において、第2実施形態と同様に、回転角周波数初期推定部31への入力を、トルク軸誘起電圧eqからトルク軸電圧指令vq *に置き換えても良い。
図7に示す制御装置70において、図5の制御装置60と異なる点は、速度初期推定モード信号Smodeにより切り替わるキャリア周期切替スイッチ71と、このスイッチ71により選択されたPWMインバータ2のキャリア周期TcnまたはTcsが設定されるキャリア周期設定部72と、その出力(キャリア周期)が入力される演算周期設定部73と、を追加した点である。なお、キャリア周期設定部72から出力されるキャリア周期は、PWMインバータ2にも入力されている。
ここで、Tcnは通常運転モードで可変速制御を行うときのキャリア周期、Tcsは速度初期推定モードで回転速度を推定する時のキャリア周期であり、Tcs<Tcnに設定されている。
図8は、本実施形態の動作を示すタイミングチャートであり、第3実施形態における図6に、PWMインバータ2のキャリア周期を付加して示してある。
同時に、上記キャリア周期Tcsが入力されている演算周期設定部73では、このキャリア周期Tcsに合わせて制御装置70の演算周期が設定される。
同時に、上記キャリア周期Tcnを演算周期設定部73に入力することにより、このキャリア周期Tcnに合わせて、通常運転時に可変速制御を行うための制御装置70の演算周期が設定される。
なお、この実施形態において、回転角周波数初期推定部31への入力を、トルク軸誘起電圧eqからトルク軸電圧指令vq *に置き換えても良いのは勿論である。
2:PWMインバータ
3:制御装置
4a,4b,4c:電流検出器
5a,5b,5c:電圧検出器
10:速度調節部
11:磁束調節部
12:トルク軸電流調節部
13:磁束軸電流調節部
14:すべり角周波数演算部
15:誘起電圧演算部
16:磁束推定部
17:1次角周波数指令演算部
18:積分器
19:減算器
20:固定座標変換部
21a,21b:回転座標変換部
22:2相/3相変換部
23a,23b:3相/2相変換部
24:遅延処理部
25,26:切替スイッチ
30,50,60,70:制御装置
31:回転角周波数初期推定部
32:1次角周波数指令演算部
33:指令切替処理部
34,35,36:切替スイッチ
37:1次角周波数指令演算部
40:ゼロクロス検出部
41:周期演算部
42:角周波数演算部
61:切替スイッチ
62,73:演算周期設定部
72:キャリア周期設定部
Claims (4)
- 誘導電動機の1次電流及び1次電圧を、磁束ベクトルと平行な磁束軸成分とこれに直交するトルク軸成分とに分離し、PWMインバータにより誘導電動機を可変速制御する速度センサレスベクトル制御装置であり、誘導電動機が空転している状態でPWMインバータを起動する際に、誘導電動機の回転速度を推定する速度初期推定モードを経て可変速制御による通常運転モードに移行するようにした速度センサレスベクトル制御装置であって、
前記速度初期推定モードにおいて、PWMインバータから誘導電動機にステップ状の電流を供給する手段と、このステップ状の電流供給時に発生する誘導電動機の誘起電圧を演算する手段と、前記誘起電圧に含まれる交流成分の周期を用いて誘導電動機の回転速度を推定する手段と、
を備えたことを特徴とする速度センサレスベクトル制御装置。 - 誘導電動機の1次電流及び1次電圧を、磁束ベクトルと平行な磁束軸成分とこれに直交するトルク軸成分とに分離し、PWMインバータにより誘導電動機を可変速制御する速度センサレスベクトル制御装置であり、誘導電動機が空転している状態でPWMインバータを起動する際に、誘導電動機の回転速度を推定する速度初期推定モードを経て可変速制御による通常運転モードに移行するようにした速度センサレスベクトル制御装置であって、
前記速度初期推定モードにおいて、PWMインバータから誘導電動機にステップ状の電流を供給する手段と、このステップ状の電流供給時におけるPWMインバータの電圧指令に含まれる交流成分の周期を用いて誘導電動機の回転速度を推定する手段と、
を備えたことを特徴とする速度センサレスベクトル制御装置。 - 請求項1または2に記載した速度センサレスベクトル制御装置において、
前記速度初期推定モードにおける回転速度推定の演算周期を、前記通常運転モードにおける可変速制御の演算周期よりも短い値に設定する手段を備えたことを特徴とする速度センサレスベクトル制御装置。 - 請求項1〜3の何れか1項に記載した速度センサレスベクトル制御装置において、
前記速度初期推定モードにおけるPWMインバータのキャリア周期を、前記通常運転モードにおけるPWMインバータのキャリア周期よりも短い値に設定する手段を備えたことを特徴とする速度センサレスベクトル制御装置。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019187233A (ja) * | 2018-04-11 | 2019-10-24 | キヤノン株式会社 | モータ制御装置およびその制御方法 |
JP7038931B1 (ja) * | 2021-05-20 | 2022-03-18 | 三菱電機株式会社 | 回転機制御装置、機械学習装置および推論装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08130882A (ja) * | 1994-11-04 | 1996-05-21 | Fuji Electric Co Ltd | 速度センサレスベクトル制御方法 |
JP2004350459A (ja) * | 2003-05-26 | 2004-12-09 | Mitsubishi Electric Corp | 誘導電動機の制御装置 |
JP2005168196A (ja) * | 2003-12-03 | 2005-06-23 | Toshiba Corp | インバータ制御装置,コンプレッサの駆動制御装置,冷蔵庫及びインバータ制御方法,記憶媒体 |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08130882A (ja) * | 1994-11-04 | 1996-05-21 | Fuji Electric Co Ltd | 速度センサレスベクトル制御方法 |
JP2004350459A (ja) * | 2003-05-26 | 2004-12-09 | Mitsubishi Electric Corp | 誘導電動機の制御装置 |
JP2005168196A (ja) * | 2003-12-03 | 2005-06-23 | Toshiba Corp | インバータ制御装置,コンプレッサの駆動制御装置,冷蔵庫及びインバータ制御方法,記憶媒体 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019187233A (ja) * | 2018-04-11 | 2019-10-24 | キヤノン株式会社 | モータ制御装置およびその制御方法 |
JP7266439B2 (ja) | 2018-04-11 | 2023-04-28 | キヤノン株式会社 | モータ制御装置およびその制御方法 |
JP7038931B1 (ja) * | 2021-05-20 | 2022-03-18 | 三菱電機株式会社 | 回転機制御装置、機械学習装置および推論装置 |
WO2022244204A1 (ja) * | 2021-05-20 | 2022-11-24 | 三菱電機株式会社 | 回転機制御装置、機械学習装置および推論装置 |
CN116648848A (zh) * | 2021-05-20 | 2023-08-25 | 三菱电机株式会社 | 旋转机控制装置、机器学习装置及推断装置 |
US11929694B2 (en) | 2021-05-20 | 2024-03-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Rotary machine control apparatus, machine learning apparatus, and inference apparatus |
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