JP2009290929A - Controller for permanent magnet type synchronous motor - Google Patents

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Hisafumi Nomura
尚史 野村
Yasushi Matsumoto
康 松本
Takashi Kuroda
岳志 黒田
Nobuo Itoigawa
信夫 糸魚川
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller for a permanent magnet type synchronous motor capable of stabilizing a current control system by preventing a current from becoming zero when a load is light, and preventing a current from being excessive by preventing a torque control error. <P>SOLUTION: The controller controls a d-axis current as a current in a direction parallel to the magnetic pole of a permanent magnet of a rotor of the permanent magnet type synchronous motor 80 and a q-axis current as a current in a direction orthogonal to the magnetic pole, thereby controlling the torque or speed of the motor 80. The controller includes an output limiter 151 for limiting the upper limit value of a first d-axis current command value i<SB>d0</SB><SP>*</SP>calculated by a current command calculator 133 at zero or a negative upper limit value i<SB>dmax</SB>. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、軽負荷時における電流制御系の安定性を改善した永久磁石形同期電動機の制御装置に関するものである。   The present invention relates to a control device for a permanent magnet synchronous motor with improved stability of a current control system at light load.

永久磁石形同期電動機(PMSM)は、電流、端子電圧及び磁束をベクトルとしてとらえ、回転子と同期して回転する回転座標軸であるd,q軸上で電流制御を行うことにより、高性能なトルク制御、速度制御を実現可能である。ここで、d,q軸は、回転子の永久磁石の磁極方向をd軸、d軸から90度進んだ方向をq軸と定義する。
永久磁石形同期電動機のトルクは電流の増加関数であることから、通常、電流はトルク指令値の増加関数として制御され、無負荷時には電流をほぼ零に制御することが多い。
Permanent magnet synchronous motors (PMSM) take current, terminal voltage, and magnetic flux as vectors and perform current control on the d and q axes, which are rotating coordinate axes that rotate in synchronism with the rotor. Control and speed control can be realized. Here, for the d and q axes, the magnetic pole direction of the permanent magnet of the rotor is defined as the d axis, and the direction advanced 90 degrees from the d axis is defined as the q axis.
Since the torque of the permanent magnet type synchronous motor is an increasing function of the current, the current is normally controlled as an increasing function of the torque command value, and the current is often controlled to be almost zero when there is no load.

しかしながら、電流が微小な場合、電流検出器のオフセットやノイズの影響、及び、永久磁石形同期電動機に電力を供給する電力変換器の出力電圧の安定性低下により、電流制御系の安定性が低下する問題がある。この問題を解決するため、電流が微小となる軽負荷時にd軸電流を積極的に通流することで、電流が零にならないようにする技術が既に提供されている。   However, if the current is very small, the stability of the current control system decreases due to the effects of offset and noise of the current detector and the decreased stability of the output voltage of the power converter that supplies power to the permanent magnet synchronous motor. There is a problem to do. In order to solve this problem, there has already been provided a technique for preventing the current from becoming zero by actively passing the d-axis current at a light load where the current is very small.

例えば、特許文献1には、q軸電流指令値が大きい場合にはd軸電流指令値を零に制御し、q軸電流指令値が小さい場合にはd軸電流指令値をq軸電流の関数として制御することで、電流が零にならないようにする技術が記載されている。
また、特許文献2には、d軸電流指令値をトルク/電流が最大になる条件で制御し、トルク指令値が小さい場合には、トルク指令値に応じてd軸電流指令値を補正することにより、電流が所定の下限値以上になるように制御する技術が記載されている。
For example, in Patent Document 1, when the q-axis current command value is large, the d-axis current command value is controlled to be zero, and when the q-axis current command value is small, the d-axis current command value is converted to a function of the q-axis current. As a result, a technique for preventing the current from becoming zero is described.
In Patent Document 2, the d-axis current command value is controlled under the condition that the torque / current becomes maximum, and when the torque command value is small, the d-axis current command value is corrected according to the torque command value. Thus, a technique for controlling the current to be equal to or higher than a predetermined lower limit value is described.

特許第3783757号公報(段落[0024]〜[0026]、図1,図2等)Japanese Patent No. 3787757 (paragraphs [0024] to [0026], FIG. 1, FIG. 2, etc.) 特許第3796556号公報(段落[0015]〜[0019]、図1,図2等)Japanese Patent No. 3796556 (paragraphs [0015] to [0019], FIG. 1, FIG. 2, etc.)

特許文献1に記載されている技術は、回転子に突極性のない表面磁石構造永久磁石形同期電動機(SPMSM)の電流制御に適している。しかし、この技術を回転子に突極性のある埋込磁石形同期電動機(IPMSM)に適用した場合、重負荷時にd軸電流を零に制御するのでリラクタンストルクを利用できず、トルク/電流を最大化できない問題があり、また、軽負荷時には、d軸電流を通流することによって発生するリラクタンストルクの影響によりトルク制御誤差が発生するという問題がある。   The technique described in Patent Document 1 is suitable for current control of a surface magnet structure permanent magnet type synchronous motor (SPMSM) having no saliency in the rotor. However, when this technology is applied to an embedded magnet type synchronous motor (IPMSM) having saliency in the rotor, the d-axis current is controlled to zero under heavy load, so the reluctance torque cannot be used and the torque / current is maximized. In addition, there is a problem that a torque control error occurs due to the influence of the reluctance torque generated by passing the d-axis current at a light load.

一方、特許文献2に記載されている技術の場合、埋込磁石形同期電動機のリラクタンストルクを利用してトルク/電流が最大になるように電流制御できるので、特許文献1の上記課題を解決することができる。しかしながら、d軸電流を流したときのd軸電機子反作用を利用して電機子巻線の鎖交磁束(以下、単に磁束という)を減少させ、端子電圧を電力変換器の最大出力電圧以下に制御する、いわゆる「弱め磁束制御」を行う場合には、電流が過大になる恐れがある。   On the other hand, in the case of the technique described in Patent Document 2, the current control can be performed so that the torque / current is maximized using the reluctance torque of the embedded magnet type synchronous motor. be able to. However, the d-axis armature reaction when a d-axis current is passed is used to reduce the interlinkage magnetic flux (hereinafter simply referred to as magnetic flux) of the armature winding, so that the terminal voltage is less than the maximum output voltage of the power converter. When so-called “weakening magnetic flux control” is performed, the current may be excessive.

そこで、本発明の解決課題は、特許文献1,2と同様に軽負荷時に電流が零にならないようにして電流制御系を安定させると共に、トルク制御誤差を発生させず、また、d軸電流が過大になるのを防止した永久磁石形同期電動機の制御装置を提供することにある。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to stabilize the current control system so that the current does not become zero at the time of a light load, as in Patent Documents 1 and 2, so that no torque control error occurs, and the d-axis current is It is an object of the present invention to provide a control device for a permanent magnet type synchronous motor that is prevented from becoming excessive.

上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、永久磁石形同期電動機の回転子の永久磁石の磁極と平行方向の電流であるd軸電流と、前記磁極と直交方向の電流であるq軸電流とを制御することにより、前記電動機のトルクまたは速度を制御する制御装置において、
d軸電流指令値の上限値を零または負の値に制限する上限値制限手段を備えたものである。
本発明によれば、簡単な構成によって軽負荷時に電流が零にならないようにすることができ、電流制御系の安定性を改善することができる。
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is directed to a d-axis current that is a current parallel to the magnetic pole of the permanent magnet of the rotor of the permanent magnet synchronous motor, and a current that is orthogonal to the magnetic pole. In a control device for controlling the torque or speed of the electric motor by controlling the shaft current,
An upper limit limiting means for limiting the upper limit of the d-axis current command value to zero or a negative value is provided.
According to the present invention, the current can be prevented from becoming zero at a light load with a simple configuration, and the stability of the current control system can be improved.

請求項2に係る発明は、d軸電流指令値とq軸電流指令値とのベクトル和の下限値を制限する下限値制限手段を備えたものである。
また、上記下限値制限手段は、請求項3に記載するように、q軸電流指令値からd軸電流上限値を演算する手段と、d軸電流指令値の上限値をd軸電流上限値により制限する手段とを備え、d軸電流上限値を零または負の値にしたことを特徴とする。
これらの発明によれば、軽負荷時に流す電流を必要最小限にすることができ、電流制御系の安定性を改善することができる。
The invention according to claim 2 is provided with lower limit limiting means for limiting the lower limit of the vector sum of the d-axis current command value and the q-axis current command value.
Further, the lower limit value limiting means includes means for calculating a d-axis current upper limit value from the q-axis current command value, and calculating an upper limit value of the d-axis current command value by the d-axis current upper limit value. And a d-axis current upper limit value is set to zero or a negative value.
According to these inventions, the current flowing at the time of light load can be minimized, and the stability of the current control system can be improved.

更に、請求項4に係る発明は、請求項1〜3に記載した制御装置において、
d軸電流指令値とq軸電流指令値とからトルクを演算する手段と、トルク指令値とトルク演算値との偏差が零になるようにd軸電流指令値とq軸電流指令値とを演算する手段と、を備えたものである。
本発明によれば、軽負荷時に電流が零にならないようにし、かつ、トルクを指令値に制御することができる。
Furthermore, the invention according to claim 4 is the control device according to claims 1 to 3,
Means for calculating the torque from the d-axis current command value and the q-axis current command value, and calculating the d-axis current command value and the q-axis current command value so that the deviation between the torque command value and the torque calculation value is zero. Means for performing.
According to the present invention, it is possible to prevent the current from becoming zero at a light load and to control the torque to a command value.

本発明によれば、簡単な構成により軽負荷時に電流が零にならないようにして電流制御系を安定させ、トルク制御誤差を発生させないと共に、電流が過大になるのを防止することができる。   According to the present invention, it is possible to stabilize the current control system by preventing the current from becoming zero at a light load with a simple configuration, to prevent a torque control error from occurring, and to prevent the current from becoming excessive.

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。図1は発明の実施形態に係るブロック図である。
まず、永久磁石形同期電動機80を駆動する主回路について説明すると、50は三相交流電源であり、整流回路60は電源50の三相交流電圧を整流して直流電圧に変換する。この直流電圧はPWMインバータからなる電力変換器70に供給され、電動機80を駆動するための所定の三相交流電圧に変換される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram according to an embodiment of the invention.
First, the main circuit for driving the permanent magnet type synchronous motor 80 will be described. 50 is a three-phase AC power source, and the rectifier circuit 60 rectifies the three-phase AC voltage of the power source 50 and converts it into a DC voltage. This DC voltage is supplied to a power converter 70 composed of a PWM inverter, and is converted into a predetermined three-phase AC voltage for driving the electric motor 80.

次に、電動機80を電力変換器70により駆動するための制御装置の構成及び作用を説明する。
図1において、電圧検出器12は、電力変換器70の入力電圧Edcを検出する。磁極位置検出器90は永久磁石形同期電動機80の磁極位置θを検出し、速度検出器91は電動機80の速度ωを検出する。
速度指令値ωと速度検出値ωとの偏差を減算器16により演算し、この偏差を速度調節器17により増幅してトルク指令値τを演算する。
Next, the configuration and operation of a control device for driving the electric motor 80 by the power converter 70 will be described.
In FIG. 1, the voltage detector 12 detects the input voltage E dc of the power converter 70. The magnetic pole position detector 90 detects the magnetic pole position θ 1 of the permanent magnet type synchronous motor 80, and the speed detector 91 detects the speed ω 1 of the motor 80.
The deviation between the speed command value ω * and the detected speed value ω 1 is calculated by the subtractor 16, and this deviation is amplified by the speed regulator 17 to calculate the torque command value τ * .

電圧制限値演算器22は、入力電圧Edcにほぼ比例して電圧制限値Valimを演算する。この電圧制限値Valimは、入力電圧Edcから決まる電力変換器70の最大出力電圧以下とする。
電流指令演算部18は、トルク指令値τ、電圧制限値Valim及び速度検出値ωから、電動機80の端子電圧が電力変換器70の最大出力電圧以下になる条件でトルク/電流が最大になり、かつ、所望のトルクを出力するd,q軸電流指令値i ,i を演算する。なお、電流指令演算部18の詳細については後述する。
The voltage limit value calculator 22 calculates the voltage limit value V align substantially in proportion to the input voltage E dc . The voltage limit value V align is set to be equal to or lower than the maximum output voltage of the power converter 70 determined from the input voltage E dc .
From the torque command value τ * , the voltage limit value V alim, and the speed detection value ω 1 , the current command calculation unit 18 maximizes the torque / current under the condition that the terminal voltage of the motor 80 is less than or equal to the maximum output voltage of the power converter 70. And d and q-axis current command values i d * and i q * for outputting a desired torque are calculated. Details of the current command calculation unit 18 will be described later.

電流座標変換器14は、u相電流検出器11u、w相電流検出器11wによりそれぞれ検出した相電流検出値i,iを、磁極位置検出値θに基づいてd,q軸電流検出値i,iに座標変換する。
d軸電流指令値i とd軸電流検出値iとの偏差を減算器19aにより演算し、この偏差をd軸電流調節器20aにより増幅してd軸電圧指令値v を演算する。一方、q軸電流指令値i とq軸電流検出値iとの偏差を減算器19bにより演算し、この偏差をq軸電流調節器20bにより増幅してq軸電圧指令値v を演算する。
d,q軸電圧指令値v ,v は、電圧座標変換器15によって磁極位置検出値θ1に基づき相電圧指令値v ,v ,v に変換される。
The current coordinate converter 14 detects the phase current detection values i u and i w detected by the u-phase current detector 11u and the w-phase current detector 11w, respectively, based on the magnetic pole position detection value θ 1 and detects the d and q-axis currents. The coordinates are converted into values i d and i q .
The deviation between the d-axis current command value i d * and the detected d-axis current value i d is calculated by the subtractor 19a, and this deviation is amplified by the d-axis current regulator 20a to calculate the d-axis voltage command value v d * . To do. On the other hand, a deviation between the q-axis current command value i q * and the q-axis current detection value i q is calculated by the subtractor 19b, and this deviation is amplified by the q-axis current regulator 20b to be q-axis voltage command value v q *. Is calculated.
The d and q axis voltage command values v d * and v q * are converted into phase voltage command values v u * , v v * , and v w * by the voltage coordinate converter 15 based on the magnetic pole position detection value θ 1 .

PWM回路13は、相電圧指令値v ,v ,v 及び前記入力電圧Edcからゲート信号を生成する。電力変換器70はこのゲート信号に基づいて内部の半導体スイッチング素子を制御することにより、永久磁石形同期電動機80の端子電圧を相電圧指令値v ,v ,v に制御する。 The PWM circuit 13 generates a gate signal from the phase voltage command values v u * , v v * , v w * and the input voltage E dc . The power converter 70 controls the internal semiconductor switching element based on the gate signal, thereby controlling the terminal voltage of the permanent magnet type synchronous motor 80 to the phase voltage command values v u * , v v * , v w * . .

次に、図1における電流指令演算部18の第1実施例を、図2に基づいて説明する。
図2において、磁束指令演算器111は、トルク指令値τから第1の磁束指令値Ψ を演算する。第1の磁束指令値Ψ は、トルク/電流が最大になる条件で演算するが、この演算をオンラインにより実行するのは困難である。そこで、磁束指令演算器111としては、トルク/電流が最大になる磁束指令値のテーブルを予め用意しておき、運転時には、このテーブルを利用することによりトルク指令値τから第1の磁束指令値Ψ を演算する。
磁束制限値演算器141は、電動機80の端子電圧を電力変換器70の最大出力電圧以下に制限するため、電圧制限値Valim及び速度検出値ωを用いて磁束制限値Ψlimを数式1により演算する。
Next, a first embodiment of the current command calculation unit 18 in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
In FIG. 2, a magnetic flux command calculator 111 calculates a first magnetic flux command value Ψ 0 * from a torque command value τ * . The first magnetic flux command value Ψ 0 * is calculated under the condition that the torque / current is maximized, but it is difficult to execute this calculation online. Therefore, as the magnetic flux command calculator 111, a table of magnetic flux command values at which torque / current is maximized is prepared in advance, and during operation, this table is used to obtain the first magnetic flux command from the torque command value τ * . The value Ψ 0 * is calculated.
The magnetic flux limit value calculator 141 limits the terminal voltage of the electric motor 80 to be equal to or lower than the maximum output voltage of the power converter 70, and uses the voltage limit value V alim and the speed detection value ω 1 to calculate the magnetic flux limit value Ψ lim as shown in Equation 1. It calculates by.

Figure 2009290929
Figure 2009290929

第2の磁束指令値Ψは、第1の磁束指令値Ψ の上限値を出力制限器142により磁束制限値Ψlimに制限して演算する。
負荷角指令演算器112は、トルク指令値τに基づき、負荷角指令値のフィードフォワード補償値δ を演算する。また、負荷角調節器132は、減算器131により演算したトルク指令値τとトルク演算値τcalcとの偏差を増幅して、負荷角指令値の補正値δPI を演算する。ここで、負荷角調節器132は比例積分増幅器により構成されている。
加算器135は、前記フィードフォワード補償値δ と補正値δPI とを加算して、負荷角指令値δを演算する。
The second magnetic flux command value Ψ * is calculated by limiting the upper limit value of the first magnetic flux command value Ψ 0 * to the magnetic flux limit value Ψ lim by the output limiter 142.
The load angle command calculator 112 calculates a feedforward compensation value δ 0 * of the load angle command value based on the torque command value τ * . Further, the load angle adjuster 132 amplifies the deviation between the torque command value τ * calculated by the subtractor 131 and the torque calculation value τ calc to calculate the correction value δ PI * of the load angle command value. Here, the load angle adjuster 132 is configured by a proportional integration amplifier.
The adder 135 calculates the load angle command value δ * by adding the feedforward compensation value δ 0 * and the correction value δ PI * .

なお、トルク演算値τcalcは、トルク演算器134により、第2のd,q軸電流指令値i ,i から数式2により演算する。 The torque calculation value τ calc is calculated by the torque calculator 134 from the second d, q-axis current command values i d * , i q * according to Equation 2.

Figure 2009290929
Figure 2009290929

電流指令演算器133は、第2の磁束指令値Ψと負荷角指令値δとからd,q軸磁束指令値Ψ ,Ψ を演算し、これらのd,q軸磁束指令値Ψ ,Ψ から第1の電流指令値id0 ,iq0 を演算する。演算式は、それぞれ数式3,数式4に示す通りである。 The current command calculator 133 calculates d and q-axis magnetic flux command values Ψ d * and Ψ q * from the second magnetic flux command value ψ * and the load angle command value δ *, and these d and q-axis magnetic flux commands. First current command values i d0 * and i q0 * are calculated from the values Ψ d * and Ψ q * . The arithmetic expressions are as shown in Expression 3 and Expression 4, respectively.

Figure 2009290929
Figure 2009290929

Figure 2009290929
Figure 2009290929

次いで、第1のd軸電流指令値id0 の上限値を、請求項1における上限値制限手段としての出力制限器151によってd軸電流上限値idmaxに制限することにより、第2のd軸電流指令値i を演算する。ここで、d軸電流上限値idmaxは、零以下の値(零または負の値)とする。
一方、第2のq軸電流指令値i には、第1のq軸電流指令値iq0 をそのまま設定する。
Next, by limiting the upper limit value of the first d-axis current command value i d0 * to the d-axis current upper limit value i dmax by the output limiter 151 as the upper limit value limiting means in claim 1, the second d The shaft current command value i d * is calculated. Here, the d-axis current upper limit value i dmax is a value equal to or less than zero (zero or negative value).
On the other hand, as the second q-axis current command value i q * , the first q-axis current command value i q0 * is set as it is.

次に、図2の構成により演算される第2の電流指令値i ,i のベクトル図を、図3に示す。
速度が低い場合(おおむね、基底速度以下)、第1の電流指令値id0 ,iq0 は、図3の(a)トルク/電流最大条件である曲線上に制御される。一方、速度が高い場合(おおむね、基底速度以上)、第1の電流指令値id0 ,iq0 は、磁束を磁束制限値Ψlimに制御するため、図3の(b)磁束一定条件の楕円上に制御され、いわゆる弱め磁束制御を実施する。何れの場合も、第1の電流指令値id0 ,iq0 は、トルク指令値が零の場合、q軸電流が零であるd軸上に制御され、トルク指令値の増加と共にq軸電流が増加していって矢印の方向に制御される。
Next, FIG. 3 shows a vector diagram of the second current command values i d * and i q * calculated by the configuration of FIG.
When the speed is low (generally, below the base speed), the first current command values i d0 * and i q0 * are controlled on the curve that is the torque / current maximum condition in FIG. On the other hand, when the speed is high (generally, above the base speed), the first current command values i d0 * and i q0 * control the magnetic flux to the magnetic flux limit value Ψ lim, and therefore (b) constant magnetic flux condition in FIG. The so-called flux-weakening control is performed on the ellipse. In any case, when the torque command value is zero, the first current command values i d0 * and i q0 * are controlled on the d-axis where the q-axis current is zero, and the q-axis increases as the torque command value increases. The current increases and is controlled in the direction of the arrow.

ここで、第1の電流指令値id0 の上限値をd軸電流上限値idmaxによって制限することで、第2の電流指令値i ,i は、d軸電流iがd軸電流上限値idmaxに等しい条件を示す図3の直線151Lよりも左側の領域に制限される。この結果、d軸電流が微小な低速軽負荷時には第2の電流指令値i ,i が制限され、一方、d軸電流が微小でない重負荷時や高速時には制限されることがない。 Here, by the upper limit value of the first current command value i d0 * to limit the d-axis current upper limit value i dmax, the second current command value i d *, i q * is the d-axis current i d It is limited to the left side region of the straight line 151L in Fig. 3 showing the conditions equivalent to the d-axis current upper limit value i dmax. As a result, the second current command values i d * and i q * are limited when the d-axis current is low and the load is low, and the second current command values i d * and i q * are not limited. .

以上のように、本実施例によれば、簡単な構成により軽負荷時に電流が零になるのを防止することができる。また、本実施例は、弱め磁束制御のように、軽負荷時にd軸電流を積極的に通流する場合にも簡単に適応でき、d軸電流が必要以上に増加することがない。
更に、第2の電流指令値i ,i から演算したトルク演算値τcalcをフィードバック制御していることから、第2の電流指令値i ,i は所望のトルクを出力する値に自動制御されることになり、電流指令値を制限したことに起因するトルク制御誤差も発生しない。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to prevent the current from becoming zero at a light load with a simple configuration. In addition, the present embodiment can be easily adapted to the case where the d-axis current is actively passed at the time of light load as in the magnetic flux weakening control, and the d-axis current does not increase more than necessary.
Furthermore, the second current command value i d *, the calculated torque tau calc computed from the fact that feedback control from i q *, the second current command value i d *, i q * is the desired torque The output value is automatically controlled, and there is no torque control error caused by limiting the current command value.

次に、図1における電流指令演算部18の第2実施例を、図4に基づいて説明する。
この第2実施例は、第2の電流指令値i ,i のベクトル和の下限値を制限することで、軽負荷時にも電流が微小にならないようにしたものである。具体的には、第1実施例におけるd軸電流上限値idmaxを、第1のq軸電流指令値iq0 を用いて第2の電流指令値i ,i のベクトル和が所定の下限値よりも大きくなるように演算する。
Next, a second embodiment of the current command calculation unit 18 in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
In the second embodiment, the lower limit value of the vector sum of the second current command values i d * and i q * is limited so that the current does not become minute even at a light load. Specifically, the d-axis current upper limit value i dmax in the first embodiment is used as the vector sum of the second current command values i d * and i q * using the first q-axis current command value i q0 *. Calculation is performed so as to be larger than a predetermined lower limit value.

以下、図4に基づいて第1実施例と異なる箇所を中心に説明する。
図4において、d軸電流上限値演算器152は、d軸電流上限値idmaxを数式5により演算して負の値または零とする。
Hereinafter, a description will be given centering on the points different from the first embodiment, based on FIG.
In FIG. 4, the d-axis current upper limit calculator 152 calculates a d-axis current upper limit value i dmax by Equation 5 to obtain a negative value or zero.

Figure 2009290929
Figure 2009290929

図4の構成により演算される第2のd,q軸電流指令値i ,i のベクトル図を、図5に示す。
d軸電流上限値idmaxを数式5により演算し、このd軸電流上限値idmaxを用いて出力制限器151により第1の電流指令値id0 の上限値を制限することで、第2の電流指令値i ,i は、図5に示すように原点からの距離が電流ベクトル和下限値iaminに等しい円、及び、q軸よりも左側の領域に制限される。この結果、第1実施例と同様に、d軸電流が微小な低速軽負荷時には第2の電流指令値i ,i が制限され、d軸電流が微小でない重負荷時や高速時には制限されることがない。
なお、上記構成において、d軸電流上限値演算器152及び出力制限器151は、請求項2,3における下限値制限手段を構成している。
この第2実施例においても第1実施例と同様の効果を得ることができ、特に、軽負荷時の電流を第1実施例よりも低減することができる。
FIG. 5 shows a vector diagram of the second d and q-axis current command values i d * and i q * calculated by the configuration of FIG.
The d-axis current upper limit value i dmax is calculated by Equation 5, and the upper limit value of the first current command value i d0 * is limited by the output limiter 151 using the d-axis current upper limit value i dmax . Current command values i d * and i q * are limited to a circle whose distance from the origin is equal to the current vector sum lower limit value i amin and a region on the left side of the q axis, as shown in FIG. As a result, as in the first embodiment, the second current command values i d * and i q * are limited when the d-axis current is small and the load is low, and the second current command values i d * and i q * are limited. There is no limit.
In the above configuration, the d-axis current upper limit calculator 152 and the output limiter 151 constitute the lower limit limiting means in claims 2 and 3.
In the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and in particular, the current at the time of light load can be reduced as compared with the first embodiment.

以上の説明では永久磁石形同期電動機80の磁極位置及び速度を検出器によりそれぞれ検出する例を示したが、本発明は、電動機の電流及び端子電圧から磁極位置及び速度を推定演算する、いわゆるセンサレス制御を行う場合にも適用可能である。   In the above description, an example in which the magnetic pole position and speed of the permanent magnet type synchronous motor 80 are respectively detected by the detector has been shown. However, the present invention estimates the magnetic pole position and speed from the electric current and terminal voltage of the motor. The present invention can also be applied when performing control.

本発明の実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows embodiment of this invention. 図1における電流指令演算部の第1実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 1st Example of the current command calculating part in FIG. 図2に示した電流指令演算部の動作を説明するためのベクトル図である。It is a vector diagram for demonstrating operation | movement of the electric current command calculating part shown in FIG. 図1における電流指令演算部の第2実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 2nd Example of the current command calculating part in FIG. 図4に示した電流指令演算部の動作を説明するためのベクトル図である。It is a vector diagram for demonstrating operation | movement of the electric current command calculating part shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

11u u相電流検出回路
11w w相電流検出回路
12 入力電圧検出回路
13 PWM回路
14 電流座標変換器
15 電圧座標変換器
16 減算器
17 速度調節器
18 電流指令演算部
19a 減算器
19b 減算器
20a d軸電流調節器
20b q軸電流調節器
22 電圧制限値演算器
50 三相交流電源
60 整流回路
70 電力変換器
80 永久磁石形同期電動機
90 磁極位置検出器
91 速度検出器
111 磁束指令演算器
112 負荷角指令演算器
131 減算器
132 負荷角調節器
133 電流指令演算器
134 トルク演算器
135 加算器
141 磁束制限値演算器
142 出力制限器
151 出力制限器
152 d軸電流上限値演算器
11u u-phase current detection circuit 11w w-phase current detection circuit 12 input voltage detection circuit 13 PWM circuit 14 current coordinate converter 15 voltage coordinate converter 16 subtractor 17 speed regulator 18 current command calculation unit 19a subtractor 19b subtractor 20a d Axis current regulator 20b q-axis current regulator 22 Voltage limit value calculator 50 Three-phase AC power supply 60 Rectifier circuit 70 Power converter 80 Permanent magnet synchronous motor 90 Magnetic pole position detector 91 Speed detector 111 Magnetic flux command calculator 112 Load Angle command calculator 131 Subtractor 132 Load angle controller 133 Current command calculator 134 Torque calculator 135 Adder 141 Magnetic flux limit value calculator 142 Output limiter 151 Output limiter 152 d-axis current upper limit value calculator

Claims (4)

永久磁石形同期電動機の回転子の永久磁石の磁極と平行方向の電流であるd軸電流と、前記磁極と直交方向の電流であるq軸電流とを制御することにより、前記電動機のトルクまたは速度を制御する制御装置において、
d軸電流指令値の上限値を零または負の値に制限する上限値制限手段を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
By controlling a d-axis current that is a current parallel to the magnetic pole of the permanent magnet of the rotor of the permanent magnet type synchronous motor and a q-axis current that is a current orthogonal to the magnetic pole, the torque or speed of the motor is controlled. In a control device for controlling
A control device for a permanent magnet type synchronous motor, comprising upper limit value limiting means for limiting an upper limit value of a d-axis current command value to zero or a negative value.
永久磁石形同期電動機の回転子の永久磁石の磁極と平行方向の電流であるd軸電流と、前記磁極と直交方向の電流であるq軸電流とを制御することにより、前記電動機のトルクまたは速度を制御する制御装置において、
d軸電流指令値とq軸電流指令値とのベクトル和の下限値を制限する下限値制限手段を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
By controlling a d-axis current that is a current parallel to the magnetic pole of the permanent magnet of the rotor of the permanent magnet type synchronous motor and a q-axis current that is a current orthogonal to the magnetic pole, the torque or speed of the motor is controlled. In a control device for controlling
A control device for a permanent magnet type synchronous motor, comprising lower limit value limiting means for limiting a lower limit value of a vector sum of a d-axis current command value and a q-axis current command value.
請求項2に記載した制御装置において、
前記下限値制限手段は、
前記q軸電流指令値からd軸電流上限値を演算する手段と、
前記d軸電流指令値の上限値を前記d軸電流上限値により制限する手段とを備え、
前記d軸電流上限値を零または負の値にしたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
The control device according to claim 2,
The lower limit limiting means is
Means for calculating a d-axis current upper limit value from the q-axis current command value;
Means for limiting the upper limit value of the d-axis current command value by the d-axis current upper limit value,
A control device for a permanent magnet type synchronous motor, wherein the d-axis current upper limit value is set to zero or a negative value.
請求項1〜3の何れか1項に記載した制御装置において、
前記d軸電流指令値と前記q軸電流指令値とからトルクを演算する手段と、
トルク指令値とトルク演算値との偏差が零になるように前記d軸電流指令値と前記q軸電流指令値とを演算する手段と、
を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
In the control device according to any one of claims 1 to 3,
Means for calculating torque from the d-axis current command value and the q-axis current command value;
Means for calculating the d-axis current command value and the q-axis current command value so that a deviation between the torque command value and the torque calculation value becomes zero;
A control device for a permanent magnet type synchronous motor.
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