JP2011223718A - 永久磁石同期電動機の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御周期毎に永久磁石同期電動機を制御する制御装置において、電圧指令値を生成する際に永久磁石同期電動機の電圧方程式を利用し、t(n)時点から前記制御周期の期間に永久磁石同期電動機に印加される平均電圧と、前記t(n)時点の前記永久磁石同期電動機の入力電流と、前記t(n)時点の前記永久磁石同期電動機の電気角速度と、前記永久磁石同期電動機の定数(巻線抵抗値等)を用いて前記t(n)時点から1制御周期後のt(n+1)時点に流れる電流を予測する電流予測器と、前記t(n+1)時点に流れる電流の予測値と前記電気角速度と前記定数を用いて、前記t(n)時点から2制御周期後のt(n+2)時点の前記永久磁石同期電動機の入力電流がトルク指令から演算した電流指令に一致する様な電圧指令を生成する新電流制御器を具備する。
【選択図】図1
Description
電力変換器1は永久磁石同期電動機2に電力を供給する。位置検出器3は永久磁石同期電動機2の回転子の位置情報θを検出する。電流検出器4は永久磁石同期電動機2の入力電流iu、iv、iwを検出するものである。電流成分変換器5は前記入力電流iu、iv、iwと前記位置情報θから式1と式2を用いて電流成分の変換を行い、d軸成分のd軸電流idと直交するq軸成分のq軸電流iqに分けて出力する。
第1点は電圧指令を生成する際に制御周期毎に電流検出器から検出した電流値と電流指令値の偏差を求め、PI制御を行っているため無駄時間が発生し、この無駄時間により、例えば電流制御の応答を速くしようとした場合にPI制御のゲインを高く設定して電流制御を行うと電流制御が不安定となるため、PI制御のゲインを低く設定しなければならず、電流制御の応答を速くすることができない点である。上記第1点の問題点を解決するために前記制御周期を限りなく短くし、無駄時間を小さくすれば無駄時間による問題点は解決するが、各々の演算処理を考慮すると前記制御周期を限りなく短くするのは困難である。
第2点はPI制御には必ずオーバーシュートが発生してしまうという点である。
電圧指令値を生成する際にPI制御を用いずに式3に示す永久磁石同期電動機の電圧方程式を利用し、t(n)時点から前記制御周期の期間に前記永久磁石同期電動機に印加される平均電圧と、前記t(n)時点の前記電流検出器の出力と、前記t(n)時点の前記電気角速度演算器の出力と、前記永久磁石同期電動機の定数(例えば巻線抵抗値、インダクタンス値、永久磁石磁束等)を用いて前記t(n)から1制御周期後のt(n+1)時点に流れる電流を予測する電流予測器と、前記電流制御器の代わりに前記電流予測器の出力と、前記指令変換器の出力と、前記永久磁石同期電動機の前記定数を用いて前記t(n)時点から2制御周期後のt(n+2)時点の前記電流成分変換器の出力が前記指令変換器の出力と一致するような電圧指令を生成する新電流制御器と、前記電気角速度演算器の出力と前記制御周期から位置補正値を求める位置補正演算器と、前記位置検出器の出力と前記位置補正値とを加算して補正後位置検出値を求める加算器を持つことを特徴とする。
永久磁石同期電動機に電力を供給する電力変換器と、前記永久磁石同期電動機の入力電流を検出する電流検出器と、前記永久磁石同期電動機の回転子の位置情報を検出する位置検出器と、前記位置検出器の出力から電気角速度を演算する電気角速度演算器と、前記電流検出器の出力と前記位置検出器の出力から電流成分の変換を行う電流成分変換器と、トルク指令から電流指令を生成する指令変換器と、前記指令変換器の出力と前記電流成分変換器の出力から電圧指令を生成する電流制御器と、該電流制御器の出力と前記位置検出器の出力から電圧成分の変換を行う電圧成分変換器からなり、制御周期毎に前記電力変換器に電圧指令を与えて制御する永久磁石同期電動機の制御装置において、
t(n)時点から前記制御周期の期間に前記永久磁石同期電動機に印加される平均電圧と、前記t(n)時点の前記電流検出器の出力と、前記t(n)時点の前記電気角速度演算器の出力と、前記永久磁石同期電動機の定数(例えば巻線抵抗値、インダクタンス値、永久磁石磁束等)を用いて前記t(n)から1制御周期後のt(n+1)時点に流れる電流を予測する電流予測器と、
前記電流制御器の代わりに前記電流予測器の出力と、前記指令変換器の出力と、前記永久磁石同期電動機の前記定数とを用いて前記t(n)時点から2制御周期後のt(n+2)時点の前記電流成分変換器の出力が前記指令変換器の出力と一致するような電圧指令を生成する新電流制御器と、
前記電気角速度演算器の出力と前記制御周期から位置補正値を求める位置補正演算器と、前記位置検出器の出力と前記位置補正値とを加算して補正後位置検出値を求める加算器を持つことを特徴とする永久磁石同期電動機の制御装置。
t(n)時点から制御周期の期間に永久磁石同期電動機2に印加されるd軸電圧
およびq軸電圧の平均値
id(n)、iq(n):
t(n)時点に永久磁石同期電動機2に流れるd軸電流およびq軸電流
id(n+1)、iq(n+1):
t(n+1)時点に永久磁石同期電動機2に流れるd軸電流予測値およびq軸電
流予測値
Ts:制御周期
ω:電気角速度
R:巻線抵抗
Ld、Lq:d軸インダクタンスおよびq軸インダクタンス
φ:巻線に鎖交する永久磁石磁束
t(n+1)時点から前記制御周期の期間に永久磁石同期電動機2に印加されるd
軸電圧およびq軸電圧の平均値
id(n+2)、iq(n+2):
t(n+2)時点に永久磁石同期電動機2に流れるd軸電流予測値およびq軸電流
予測値
式10または式11で求めた前記d軸電圧指令vd*およびq軸電圧指令vq*は前記t(n+1)時点から前記制御周期の期間に永久磁石同期電動機2に印加される電圧の平均値であるため、電圧成分変換器8で電圧成分の変換をする際は前記t(n)時点の位置情報である位置検出器3の前記位置情報θに前記位置補正値θ1を加えた前記補正後位置情報θxで行う必要がある。
2 永久磁石同期電動機
3 位置検出器
4 電流検出器
5 電流成分変換器
6 指令変換器
7 電流制御器
71、72 PI制御器
8 電圧成分変換器
91、92 加減算器
10 電流予測器
11 新電流制御器
12 電気角速度演算器
13 位置補正値演算器
14 加算器
Claims (1)
- 永久磁石同期電動機に電力を供給する電力変換器と、前記永久磁石同期電動機の入力電流を検出する電流検出器と、前記永久磁石同期電動機の回転子の位置情報を検出する位置検出器と、前記位置検出器の出力から電気角速度を演算する電気角速度演算器と、前記電流検出器の出力と前記位置検出器の出力から電流成分の変換を行う電流成分変換器と、トルク指令から電流指令を生成する指令変換器と、前記指令変換器の出力と前記電流成分変換器の出力から電圧指令を生成する電流制御器と、該電流制御器の出力と前記位置検出器の出力から電圧成分の変換を行う電圧成分変換器からなり、制御周期毎に前記電力変換器に電圧指令を与えて制御する永久磁石同期電動機の制御装置において、
t(n)時点から前記制御周期の期間に前記永久磁石同期電動機に印加される平均電圧と、前記t(n)時点の前記電流検出器の出力と、前記t(n)時点の前記電気角速度演算器の出力と、前記永久磁石同期電動機の定数(例えば巻線抵抗値、インダクタンス値、永久磁石磁束等)を用いて前記t(n)から1制御周期後のt(n+1)時点に流れる電流を予測する電流予測器と、
前記電流制御器の代わりに前記電流予測器の出力と、前記指令変換器の出力と、前記永久磁石同期電動機の前記定数とを用いて前記t(n)時点から2制御周期後のt(n+2)時点の前記電流成分変換器の出力が前記指令変換器の出力と一致するような電圧指令を生成する新電流制御器と、
前記電気角速度演算器の出力と前記制御周期から位置補正値を求める位置補正演算器と、前記位置検出器の出力と前記位置補正値とを加算して補正後位置検出値を求める加算器を持つことを特徴とする永久磁石同期電動機の制御装置。
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- 2010-04-08 JP JP2010089352A patent/JP5550423B2/ja active Active
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