JP2009278828A - モータ制御装置およびモータシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】モータ制御装置101は、検出された機械角に基づいて複数の第1の回転速度補正量のいずれかを出力する周波数記憶部80と、検出された駆動電流に基づいて、回転子の機械角周期よりも長い周期で生じる電流振動を検出する電流振動検出部81と、検出された電流振動を相殺するための第2の回転速度補正量を生成する回転速度補正量演算部82と、モータの回転速度指令値を第1および第2の回転速度補正量に基づいて補正し、補正後の回転速度に基づいて正弦波データを作成する正弦波データ作成部67と、正弦波データおよびトルク補正量に基づいて、PWM信号をインバータ回路52への制御データとして算出するPWM作成部68とを備える。
【選択図】図1
Description
図1を参照して、モータシステム201は、IPM(Interior Permanent Magnet)モータ51と、同期モータ制御装置101とを備える。同期モータ制御装置101は、IPMモータ51に接続され、IPMモータ51を駆動するインバータ回路52と、インバータ回路52に接続され、交流電力を直流電力に変換して供給するコンバータ回路53と、コンバータ回路53に接続され、交流電力を供給する交流電源54と、IPMモータ51の巻線端子U、V、Wの各相のうち特定の相(図1ではU相)に流れる巻線電流を検出し、信号を出力する電流センサ55と、電流センサ55に接続され、電流センサ55が出力した信号に対して所定量の増幅およびオフセット加算を行ない、巻線電流信号を出力する電流アンプ56と、電流アンプ56に接続されるマイクロコンピュータ57とを含む。
図5および図6を参照して、PI制御信号にトルク補正量を乗じてデューティ基準値を算出する理由について説明する。図5はモータ効率と位相差情報およびモータ駆動電圧との特性を示す図である。図5(A)はシングルロータリーコンプレッサの負荷トルクが小さい場合を示し、図5(B)は負荷トルクが大きい場合を示す。モータに脱調を起こさせず、かつ高効率でモータを駆動させるためには、ロータへの通電タイミングが、ロータとステータとの相対位置に基づき、適切な値に制御される必要がある。通電タイミングが適切な値に制御されるためには、マイクロコンピュータ57は位相差情報を適切な値に制御する必要がある。本実施の形態でいう適切な値とは、図5に示す位相差範囲に含まれる値をいう。位相差情報が過小であると、IPMモータ51は負荷トルクを駆動するモータ発生トルクを出力できない。その結果モータ脱調が発生する。たとえば、図5(A)の位相差情報と図5(B)の位相差情報とが同じ値とすると、負荷トルクが小さい場合、IPMモータ51は高い効率で駆動するが、負荷トルクが大きい場合、モータ脱調を起こす。これは位相差情報の値が位相差範囲に含まれなくなるためである。
図8を参照して、まず、電流振動検出部81は、U相のモータの駆動電圧の機械角を算出する。
また、電流振動検出部81は、電気角周期の2周期目では、U相のモータの駆動電圧の機械角を以下の式で算出する。
電流振動検出部81は、算出した現在のU相のモータの駆動電圧の機械角と予め設定された特定の機械角(本実施の形態では60度とする)とを比較することにより、図8の矢印で示すように機械角周期の各々における同一のタイミングでU相電流の絶対値を検出する。
図10を参照して、電流振動検出部81は、1つの機械角周期における複数の機械角におけるU相の電流を複数の機械角周期において測定し、この測定結果に基づいて電流振動を検出する構成であってもよい。図10では、電流振動検出部81は、1つの機械角周期における2つの位相、たとえば60度および285度における電流を測定している。
S160にて、正弦波データ作成部67は、位相データと正弦波データとに基づいて正弦波データをPWM作成部68に出力するとともに、U相の正弦波データからU相のモータの駆動電圧の位相を表わす情報を検出部60に出力する。正弦波データは、演算によって作成しても構わないが、本実施の形態においては、正弦波記憶部66からモータ巻線端子U、V、Wの各相に対応した正弦波データを読み出す。
Claims (7)
- 回転子およびコイルを含むモータを制御するためのモータ制御装置であって、
前記モータのコイルを通して流れる駆動電流を検出する電流センサと、
前記検出された駆動電流に基づいて前記モータの回転子の機械角を検出する機械角判定部と、
スイッチング素子を含み、制御データに基づいて前記スイッチング素子のオン・オフを制御することにより、前記コイルの通電を制御するインバータ回路と、
複数のトルク補正量を記憶し、前記検出された機械角に基づいて前記トルク補正量を出力するトルク記憶部と、
複数の第1の回転速度補正量を記憶し、前記検出された機械角に基づいて前記複数の第1の回転速度補正量のうちのいずれかを出力する周波数記憶部と、
前記検出された駆動電流に基づいて、前記回転子の機械角周期よりも長い周期で生じる電流振動を検出する電流振動検出部と、
前記検出された電流振動を相殺するための第2の回転速度補正量を生成する回転速度補正量演算部と、
前記モータの回転速度指令値を前記第1の回転速度補正量および前記第2の回転速度補正量に基づいて補正し、前記補正後の回転速度に基づいて正弦波データを作成する正弦波データ作成部と、
前記正弦波データおよび前記トルク記憶部から受けた前記トルク補正量に基づいて、PWM(Pulse Width Modulation)信号を前記制御データとして算出するPWM作成部とを備えるモータ制御装置。 - 前記モータ制御装置は、さらに、
前記正弦波データおよび前記検出された駆動電流に基づいて、前記モータの駆動電圧および駆動電流の位相差を算出する位相差算出部と、
前記位相差算出部により算出された位相差と目標値との差に基づいて、PI(Proportional Integral)制御値を算出するPI演算部とを備え、
前記PWM作成部は、前記正弦波データ、前記トルク記憶部から受けた前記トルク補正量および前記PI制御値に基づいて、PWM信号を前記制御データとして算出する請求項1に記載のモータ制御装置。 - 前記電流振動検出部は、さらに、前記正弦波データから得られた前記モータの駆動電圧の位相に基づいて、前記回転子の機械角を算出する請求項1に記載のモータ制御装置。
- 前記電流振動検出部は、前記回転子の機械角周期における複数の機械角での前記駆動電流を複数の前記機械角周期において測定し、前記測定結果に基づいて前記電流振動を検出する請求項1に記載のモータ制御装置。
- 前記モータ制御装置は、さらに、
前記モータの回転速度指令値と、前記第1の回転速度補正量と、前記第2の回転速度補正量とを乗算する乗算器を備え、
前記正弦波データ作成部は、前記乗算器の乗算結果に基づく周波数を有する前記正弦波データを作成する請求項1に記載のモータ制御装置。 - 回転子およびコイルを含むモータと、
前記モータのコイルを通して流れる駆動電流を検出する電流センサと、
前記検出された駆動電流に基づいて前記モータの回転子の機械角を検出する機械角判定部と、
スイッチング素子を含み、制御データに基づいて前記スイッチング素子のオン・オフを制御することにより、前記コイルの通電を制御するインバータ回路と、
複数のトルク補正量を記憶し、前記検出された機械角に基づいて前記トルク補正量を出力するトルク記憶部と、
複数の第1の回転速度補正量を記憶し、前記検出された機械角に基づいて前記複数の第1の回転速度補正量のうちのいずれかを出力する周波数記憶部と、
前記検出された駆動電流に基づいて、前記回転子の機械角周期よりも長い周期で生じる電流振動を検出する電流振動検出部と、
前記検出された電流振動を相殺するための第2の回転速度補正量を生成する回転速度補正量演算部と、
前記モータの回転速度指令値を前記第1の回転速度補正量および前記第2の回転速度補正量に基づいて補正し、前記補正後の回転速度に基づいて正弦波データを作成する正弦波データ作成部と、
前記正弦波データおよび前記トルク記憶部から受けた前記トルク補正量に基づいて、PWM信号を前記制御データとして算出するPWM作成部とを備えるモータシステム。 - 前記モータシステムは、さらに、
前記正弦波データおよび前記検出された駆動電流に基づいて、前記モータの駆動電圧および駆動電流の位相差を算出する位相差算出部と、
前記位相差算出部により算出された位相差と目標値との差に基づいて、PI制御値を算出するPI演算部とを備え、
前記PWM作成部は、前記正弦波データ、前記トルク記憶部から受けた前記トルク補正量および前記PI制御値に基づいて、PWM信号を前記制御データとして算出する請求項6に記載のモータシステム。
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