JP2010045914A - 同期モータ駆動制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御装置30は、非駆動時にモータパラメータを自動的に算出するモータパラメータ算出部31を備える。このモータパラメータ算出部31は、設定値(回転角速度ω、q軸電流Iq、d軸電流Id)を3つの条件に設定し、その際のq軸電圧Vq、d軸電圧Vdを測定する。これらの値を同期モータの一般式に代入することで、パラメータ(内部抵抗r、q軸インダクタンスLq、d軸インダクタンスLd、永久磁石の鎖交磁界φ)を算出する。
【選択図】図1
Description
前記同期モータの回転位置から回転角速度ωを算出する角速度算出手段と、
前記同期モータに供給される前記駆動信号の3相電流を、q軸電流Iqおよびd軸電流Idに変換する電流座標変換手段と、
前記同期モータに供給される前記駆動信号の3相電圧を、q軸電圧Vqおよびd軸電圧Vdに変換する電圧座標変換手段と、
同期モータ前記回転角速度ω、前記q軸電流Iq、および前記d軸電流Idの値について以下の条件1〜3に従って設定した際に検出されるq軸電圧Vqおよびd軸電圧Vdの検出値を、以下の数式(1)に代入することによって前記同期モータの内部抵抗r、q軸インダクタンスLq、d軸インダクタンスLd、および永久磁石の鎖交磁界φを算出するモータパラメータ算出手段と、を備えたことを特徴とする同期モータ駆動制御装置。
条件1:ω=0、Iq=0、Id=所定値
条件2:ω=所定値、Iq=所定値、Id=0
条件3:ω=所定値、Iq=所定値、Id=所定値
これにより、同期モータ駆動制御装置は、同期モータが同じ規格であっても固体毎に異なったモータパラメータの算出、或いは経時劣化等によるモータパラメータの算出が可能となり、同期モータの動作制御を正確に行うことができる。
条件1において、数式(1)のVd1=r・Id1の式から、
r=Vd1/Id1・・・(2)
但し、Id1:条件1において設定されたd軸電流の値
Vd1:条件1において検出されたd軸電圧の値
条件2において、数式(1)のVd2=−ω2Lq・Iq2の式から、
Lq=−Vd2/(ω2・Iq2)・・・(3)
但し、Iq2:条件2において設定されたq軸電流の値
ω2 :条件2において設定された回転角速度の値
Vd2:条件2において検出されたd軸電圧の値
さらに、数式(1)のVq2=r・Iq2+ω2φの式から、
φ=(Vq2−r・Iq2)/ω…(4)
但し、Vq2:条件2において検出されたq軸電圧の値
r :数式(2)により算出された値
条件3において、数(1)のVq3=r・Iq3+ω・Ld・Id3+ωφの式から、
Ld=(Vq3−ωφ−r・Iq3)/ω・Id3…(5)
但し、Iq3:条件3において設定されたq軸電流の値
Id3:条件3において設定されたd軸電流の値
ω3 :条件3において設定された回転角速度の値
Vd3:条件3において検出されたd軸電圧の値
r :数式(2)により算出された値
φ :数式(4)により算出された値
図1は、本実施形態のよる同期モータ駆動制御装置を示すブロック図である。
同期モータ駆動制御装置30(以下、「制御装置30」という)は、PWM制御されるインバータ10を備える。インバータ10は、図示しない直流電源に接続され、制御信号により動作制御されて、PMモータ101に3相の駆動信号を供給する。
このq軸指令電流生成部11qの後段には、偏差算出部12qを介して電流制御アンプ13qが接続され、Id指令は偏差算出部12dに入力され、この偏差算出部12dの後段には、電流制御アンプ13dが接続され、電流制御アンプ13q,13dは分離したq軸,d軸の制御信号を生成する。
さらに、電流制御アンプ13q,13dの後段には、制御信号を2相−3相変換する座標変換部14Aと、この座標変換部14Aからの3相制御信号を基準波によってPWM波形に変換するPWM波形生成部15と、が接続される。
電流制御アンプ13q,13dは、q軸電流,d軸電流の偏差分をそれぞれ比例積分(PI)演算する。
発明者は、同期モータを駆動するための一般式に着目し、回転角速度ω、q軸電流Iq、d軸電流Idを設定値、q軸電圧Vqおよびd軸電圧Vdを測定値として一定回転で計測することによって、同期モータの内部抵抗r、q軸インダクタンスLq、d軸インダクタンスLd、永久磁石の鎖交磁界φのモータパラメータが算出されることを知見した。
そこで、本実施形態の制御装置(同期モータ駆動制御装置)30は、一般式を利用してモータパラメータを算出する機能(モータパラメータ算出部31)を備える。
条件1において、数式(1)のVd1=r・Id1の式から、
r=Vd1/Id1・・・(2)
条件2において、数式(1)のVd2=−ω2Lq・Iq2の式から、
Lq=−Vd2/(ω2・Iq2)・・・(3)
さらに、数式(1)のVq2=r・Iq2+ω2φの式から、
φ=(Vq2−r・Iq2)/ω…(4)
但し、rは数式(2)により既知
条件3において、数(1)のVq3=r・Iq3+ω・Ld・Id3+ωφの式から、
Ld=(Vq3−ωφ−r・Iq3)/ω・Id3…(5)
但し、φは数式(4)により既知、rは数式(2)により既知
が得られる。
なお、各条件において、PMモータ101に対して印加される電流および回転数は一定となるため、微分演算子pの項は、「0」となる。
図3はモータパラメータ算出部31の処理動作を示す流れ図である。
この処理は、PMモータ101の接続(設置)時、ユーザが所定スイッチを操作した際、或いは定期的に実行される。
PMモータ101の接続時に本処理を実行させるためには、PMモータ101を当該制御装置30に接続したことを検知するセンサを設けておけばよい。また、定期的にこの処理を実行させるためには、稼動時間等を計測し、この時間が所定稼動時間になったらこの処理を実行させるようにすればよい。
r=Vd1/Id1・・・(2)
この数式(2)に設定値および測定値を代入して、内部抵抗rを演算する。そして、この内部抵抗rはステップS1〜4の間繰り返されて、平均値した内部抵抗rがRAM35に記憶される。
Lq=−Vd2/(ω2・Iq2)・・・(3)
この数式(3)に設定値および測定値を代入して、インダクタンスLqを演算する。そして、このインダクタンスLqを平均した値をRAM35に記憶する。
φ=(Vq2−r・Iq2)/ω…(4)
この数式(4)のrにRAM35に記憶された内部抵抗rを代入して、鎖交磁界φを演算する。この鎖交磁界φにおいても平均した値をRAM35に記憶する。
Ld=(Vq3−ωφ−r・Iq3)/ω・Id3…(5)
この数式(5)に設定値および測定値を代入して、インダクタンスLdを演算する。そして、このインダクタンスLdを平均した値をRAM35に記憶する。
Claims (4)
- ベクトル制御のための制御信号に基づいて、永久磁石式同期モータに3相の駆動信号を出力するインバータを備えた同期モータの駆動制御装置であって、
前記同期モータの回転位置から回転角速度ωを算出する角速度算出手段と、
前記同期モータに供給される前記駆動信号の3相電流を、q軸電流Iqおよびd軸電流Idに変換する電流座標変換手段と、
前記同期モータに供給される前記駆動信号の3相電圧を、q軸電圧Vqおよびd軸電圧Vdに変換する電圧座標変換手段と、
同期モータ前記回転角速度ω、前記q軸電流Iq、および前記d軸電流Idの値について以下の条件1〜3に従って設定した際に検出されるq軸電圧Vqおよびd軸電圧Vdの検出値を、以下の数式(1)に代入することによって前記同期モータの内部抵抗r、q軸インダクタンスLq、d軸インダクタンスLd、および永久磁石の鎖交磁界φを算出するモータパラメータ算出手段と、を備えた
ことを特徴とする同期モータ駆動制御装置。
条件1:ω=0、Iq=0、Id=所定値
条件2:ω=所定値、Iq=所定値、Id=0
条件3:ω=所定値、Iq=所定値、Id=所定値
- 請求項1記載の同期モータ駆動制御装置において、
前記モータパラメータ算出手段は、前記条件1〜3において、以下の数式(2)〜(5)により同期モータの内部抵抗r、q軸インダクタンスLq、d軸インダクタンスLd、永久磁石の鎖交磁界φが演算させる
ことを特徴とする同期モータ駆動制御装置。
条件1において、数式(1)のVd1=r・Id1の式から、
r=Vd1/Id1・・・(2)
但し、Id1:条件1において設定されたd軸電流の値
Vd1:条件1において検出されたd軸電圧の値
条件2において、数式(1)のVd2=−ω2Lq・Iq2の式から、
Lq=−Vd2/(ω2・Iq2)・・・(3)
但し、Iq2:条件2において設定されたq軸電流の値
ω2 :条件2において設定された回転角速度の値
Vd2:条件2において検出されたd軸電圧の値
さらに、数式(1)のVq2=r・Iq2+ω2φの式から、
φ=(Vq2−r・Iq2)/ω…(4)
但し、Vq2:条件2において検出されたq軸電圧の値
r :数式(2)により算出された値
条件3において、数(1)のVq3=r・Iq3+ω・Ld・Id3+ωφの式から、
Ld=(Vq3−ωφ−r・Iq3)/ω・Id3…(5)
但し、Iq3:条件3において設定されたq軸電流の値
Id3:条件3において設定されたd軸電流の値
ω3 :条件3において設定された回転角速度の値
Vd3:条件3において検出されたd軸電圧の値
r :数式(2)により算出された値
φ :数式(4)により算出された値 - 請求項1または2記載の同期モータ駆動制御装置において、
前記モータパラメータ算出手段は、前記条件1〜3における演算を複数回行って、その平均値を同期モータの内部抵抗r、q軸インダクタンスLq、d軸インダクタンスLd、永久磁石の鎖交磁界φとする
ことを特徴とする同期モータ駆動制御装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1に記載の同期モータ駆動制御装置において、
前記モータパラメータ算出手段は、同期モータ接続時、ユーザの所定スイッチ操作時或いは定期的に実行される
ことを特徴とする同期モータ駆動制御装置。
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