JP2010098911A - 永久磁石同期モータの制御装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インバータ2に流れる電流値を検知する電流検知器4と、電流検知器4で検知された電流値を用いてモータ1に供給される電力値を推定する電力推定部9と、電流検知器4で検知された電流値を用いてモータ1のd軸電流値及びq軸電流値を推定する電流推定部11と、互いに異なる速度を示す複数の速度指令が出力されたそれぞれのときに、電力推定部9で推定され電力値、電流推定部11で推定されたd軸電流値及びq軸電流値を、予め定められた式に代入して、モータ1の誘起電圧係数を同定するKe同定演算部12bと、Ke同定演算部12bが同定した誘起電圧係数を用いて、インバータ2からモータ1に加える各相の電圧を求める出力電圧指令演算部15と、を備えている。
【選択図】図1
Description
永久磁石同期モータの特性を表すモータ定数のうち、少なくとも誘起電圧係数を用いて、
インバータから該永久磁石同期モータに印加される電圧を求め、該電圧の指令値を該インバータに送信する出力電圧指令手段を備えている永久磁石同期モータの制御装置において、
前記永久磁石同期モータに供給される電流値を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段で検知された電流値を用いて、前記永久磁石同期モータに供給される電力値を推定する電力推定手段と、
前記電流検知手段で検知された電流値を用いて、前記永久磁石同期モータのd軸電流値及びq軸電流値を推定する電流推定手段と、
前記出力電圧指令手段が互いに異なる速度を示す複数の速度指令を受けたそれぞれのときに、前記電力推定手段で推定され電力値と、前記電流推定手段で推定されたd軸電流値及びq軸電流値とを、予め定められた式に代入して、前記永久磁石同期モータの誘起電圧係数を同定する係数同定手段と、
を備え、
前記出力電圧指令手段は、前記インバータから前記永久磁石同期モータに加える前記電圧を求める際に、前記係数同定手段が同定した前記誘起電圧係数を用いる、
ことを特徴とする。
図1〜図8を用いて、本発明に係る永久磁石同期モータの駆動制御装置の第一の実施形態について説明する。
直流位置決め運転
ωr *=0の停止時に、モータ1にd軸電流Idを流し、モータ1の磁極位置を制御軸に引き付ける。
同期運転
ωr *=0から速度指令値ωr *を増加させ、モータ1の回転を加速させ、所定のd軸電流Idを流し(q軸電流は0)同期運転状態に移行する(低速領域の運転)。
通常運転(センサレス制御運転)
同期運転から、さらに、速度指令値ωr *を増加させると同時に、d軸電流Idを零に近づけ、代わりにq軸電流Iqを流して、通常運転に移行する(高速領域の運転)。
PDC推定部9のPDC演算部9bでは、以下の(数2)に示す式に、平均直流電流IDC-LF及び直流電圧VDCを代入して、直流電力PDCを求める。
(1)「通常運転モード」で、「直流位置決め運転」又は「同期運転」の場合
モータ1の磁極位置を制御軸に引き付けるため、Id*演算部13は、d軸電流指令Id*を正の値に設定する。
(2)「通常運転モード」で、「通常運転(センサレス制御運転)」の場合
Id*演算部13は、d軸電流指令Id*を正の所定値から0に変化させる。
(3)「試運転モード」の場合
Id*演算部13は、d軸電流指令Id*を0に設定する。
(1)「通常運転モード」で、「直流位置決め運転」又は「同期運転」の場合
Iq*演算部14は、q軸電流指令Iq*を0に設定する。つまり、以下の(数7)で示す指令値に設定する。
Iq*演算部14は、以下の(数8)により、自身が予め記憶しているq軸電流指令作成用のフィルタ時定数Tdと第2のq軸電流Iqc-DCとを用いて、q軸電流指令Iq*を定める。
また、「直流位置決め運転」時において、モータ1に対するトルク負荷が前述したように零であるとすると、(数16)に示す式が成り立つ。
そして、この(数18)に(数16)を代入し、前述の(数9)に同じく前述の(数7)を代入して、d軸電圧Vd及びd軸電圧指令Vd*に着目すると、以下の(数19)が得られる。
この「試運転モード」時、Idc-DC / Iqc-DC推定部10の切換部10cにより、PDC推定部9で推定された直流電力PDCは、Iqc-DC演算部10aに送られ、ここで、前述したように、(数4)により、q軸電流Iqc-DCが推定される。この電圧指令発生部7は、このq軸電流Iqc-DCに基づいてベクトル制御を実行する。
図9及び図10を用いて、本発明に係る永久磁石同期モータの駆動制御装置の第二の実施形態について説明する。
Claims (13)
- 永久磁石同期モータの特性を表すモータ定数のうち、少なくとも誘起電圧係数を用いて、インバータから該永久磁石同期モータに印加される電圧を求め、該電圧の指令値を該インバータに送信する出力電圧指令手段を備えている永久磁石同期モータの制御装置において、
前記永久磁石同期モータに流れる電流値を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段で検知された電流値を用いて、前記永久磁石同期モータに供給される電力値を推定する電力推定手段と、
前記電流検知手段で検知された電流値を用いて、前記永久磁石同期モータのd軸電流値及びq軸電流値を推定する電流推定手段と、
前記出力電圧指令手段が互いに異なる速度を示す複数の速度指令を受けたそれぞれのときに、前記電力推定手段で推定された電力値と、前記電流推定手段で推定されたd軸電流値及びq軸電流値とを、予め定められた式に代入して、前記永久磁石同期モータの誘起電圧係数を同定する係数同定手段と、
を備え、
前記出力電圧指令手段は、前記インバータから前記永久磁石同期モータに印加される前記電圧を求める際に、前記係数同定手段が同定した前記誘起電圧係数を用いる、
ことを特徴とする永久磁石同期モータの制御装置。 - 請求項1に記載の永久磁石同期モータの制御装置において、
前記電流検知手段は、前記インバータのシャント抵抗に流れる電流値を検知する手段である、
ことを特徴とする永久磁石同期モータの制御装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の永久磁石同期モータの制御装置において、
第一電流推定手段としての前記電流推定手段で推定されたd軸電流、又は別途も設けられた第二電流推定手段で推定されたd軸電流を、予め定められた式に代入して、前記永久磁石同期モータの抵抗値を同定する抵抗同定手段を備え、
前記出力電圧指令手段は、前記抵抗同定手段で同定された前記抵抗値をさらに用いて、前記インバータから前記永久磁石同期モータに加える電圧を求める、
ことを特徴とする永久磁石同期モータの制御装置。 - 請求項4及び5のいずれか一項に記載の永久磁石同期モータの制御装置において、
前記第二電流推定手段を備え、
前記第二電流推定手段は、前記出力電圧指令手段が直流位置決め用の速度の速度指令を受けたときに前記電力推定手段が推定して前記電力値を用いて、d軸電流値を推定し、
前記抵抗同定手段は、前記第二電流推定手段が推定したd軸電流値を用いて、前記抵抗値を同定する、
ことを特徴とする永久磁石同期モータの制御装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の永久磁石同期モータの制御装置において、
外部から指示に従って、試運転モードか通常運転モードかの指示を出力するモード発生手段と、
前記モード発生手段から前記試運転モードである旨の指示を受け付けると、前記誘起電圧係数の同定のために、前記出力電圧指令出力手段に、互いに異なる速度を示す前記複数の速度指令を異なる時刻に出力し、前記モード発生手段から前記通常運転モードである旨の指示を受けると、該出力電圧指令手段に、該通常運転モードで要求される速度を示す速度指令を出力する速度指令発生手段と、
を備えていることを特徴とする永久磁石同期モータの制御装置。 - 請求項6に記載の永久磁石同期モータの制御装置において、
外部から指示に従って、試運転モードか通常運転モードかの指示を出力するモード発生手段と、
前記モード発生手段から前記試運転モードである旨の指示を受け付けると、前記誘起電圧係数の同定のために、前記出力電圧指令出力手段に、互いに異なる速度を示す前記複数の速度指令を異なる時刻に出力し、前記モード発生手段から前記通常運転モードである旨の指示を受けると、該出力電圧指令手段に、該通常運転モードで要求される速度を示す速度指令を出力する速度指令発生手段と、
を備え、
前記速度指令発生手段は、前記通常運転モードで要求される速度の一つとして前記直流位置決め用の速度の速度指令を出力する、
ことを特徴とする永久磁石同期モータの制御装置。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の永久磁石同期モータの制御装置において、
前記電力推定手段は、
前記電流検知手段で検知された電流値を平均化するローパスフィルタと、
前記インバータに加える直流電圧の値と、前記ローパスフィルタから出力された平均電流値とを乗算して、前記電力値を求める乗算器と、
を有することを特徴とする永久磁石同期モータの制御装置。 - 請求項8に記載の永久磁石同期モータの制御装置において、
前記電力推定手段は、運転形態又は速度指令に応じて、前記ローパスフィルタの時定数を変える定数変更手段、
を有することを特徴とする永久磁石同期モータの制御装置。 - 請求項9に記載の永久磁石同期モータの制御装置において、
前記定数変更手段は、速度指令値が高速度を示す通常運転の運転形態のときの前記ローパスフィルタの時定数に対して、速度指令値が低速度を示す直流位置決め運転の運転形態のときの前記ローパスフィルタの時定数を大きくする、
ことを特徴とする永久磁石同期モータの制御装置。 - 請求項1から10のいずれか一項に記載の永久磁石同期モータの制御装置と、
前記インバータとしてのインバータICと、
を備えていることを特徴とする永久磁石同期モータの駆動制御装置。 - 永久磁石同期モータの特性を表すモータ定数のうち、少なくとも誘起電圧係数を用いて、インバータから該永久磁石同期モータに印加される電圧を求め、該電圧の指令値を該インバータに送信する永久磁石同期モータの制御方法において、
前記永久磁石同期モータに流れる電流値を検知する電流検知工程と、
前記電流検知工程で検知された電流値を用いて、前記永久磁石同期モータに供給される電力値を推定する電力推定工程と、
前記電流検知工程で検知された電流値を用いて、前記永久磁石同期モータのd軸電流値及びq軸電流値を推定する電流推定工程と、
互いに異なる速度を示す複数の速度指令を受けたそれぞれのときに、前記電力推定工程で推定され電力値と、前記電流推定工程で推定されたd軸電流値及びq軸電流値とを、予め定められた式に代入して、前記永久磁石同期モータの誘起電圧係数を同定する係数同定工程と、
を含み、
前記インバータから前記永久磁石同期モータに加える前記電圧を求める際には、前記係数同定手段が同定した前記誘起電圧係数を用いる、
ことを特徴とする永久磁石同期モータの制御方法。
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