JP2011254681A - Position sensorless controller of synchronous machine - Google Patents

Position sensorless controller of synchronous machine Download PDF

Info

Publication number
JP2011254681A
JP2011254681A JP2010128720A JP2010128720A JP2011254681A JP 2011254681 A JP2011254681 A JP 2011254681A JP 2010128720 A JP2010128720 A JP 2010128720A JP 2010128720 A JP2010128720 A JP 2010128720A JP 2011254681 A JP2011254681 A JP 2011254681A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
estimated
inverter
speed
synchronous machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2010128720A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5527025B2 (en
Inventor
Yasuhiro Yamamoto
康弘 山本
Masashi Takiguchi
昌司 滝口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Meidensha Corp, Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Corp
Priority to JP2010128720A priority Critical patent/JP5527025B2/en
Priority to PCT/JP2011/062920 priority patent/WO2011152558A1/en
Priority to CN201180027513.6A priority patent/CN102934353B/en
Priority to KR1020127027942A priority patent/KR101339653B1/en
Publication of JP2011254681A publication Critical patent/JP2011254681A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5527025B2 publication Critical patent/JP5527025B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/18Estimation of position or speed
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/032Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/03Double rotor motors or generators, i.e. electromagnetic transmissions having double rotor with motor and generator functions, e.g. for electrical variable transmission

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To integrate phase estimation information of each inverter into one information even if unbalance exists in voltage and current information from multiplex winding, to make control elements common and to simplify communication of control information in an integration processing in position sensorless control of a synchronous machine constituted in multiplex winding.SOLUTION: One winding of the synchronous machine constituted in duplex winding is driven by a master inverter and remaining windings are driven by a slave inverter. Both the inverters calculate estimation phase angles Δφ^and Δφ^from a voltage command on a rotation coordinate, a current detection signal and a circuit constant and estimation speed of a motor. An average value operation portion 20 obtains an average value of the estimation phase angle, and a speed estimation portion 12 operates estimation speed ω^from the average value. A position integration portion 13 time-integrates estimation speed and calculates an estimation reference phase θ^. Average value calculation includes a structure performed after speed estimation or a structure performed after position integration.

Description

本発明は、永久磁石を界磁源とする同期機の制御装置に係り、特に多重巻線構成にした同期機の電圧や電流情報から磁極位相を推定してトルクや速度を制御する位置センサレス制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a synchronous machine using a permanent magnet as a field source, and in particular, position sensorless control for controlling torque and speed by estimating a magnetic pole phase from voltage and current information of a synchronous machine having a multiple winding configuration. Relates to the device.

永久磁石を界磁とする同期機には、位置センサとインバータを組み合わせてトルクや速度を制御する可変速制御が適用されている。これを更に拡張して、位置センサを使用しないでトルクや速度制御を実現する手法として、同期機の電圧や電流情報から磁極位相(界磁磁極の回転位相)を推定してトルクや速度を制御する位置センサレス制御方式がある。   A variable speed control that controls torque and speed by combining a position sensor and an inverter is applied to a synchronous machine using a permanent magnet as a field magnet. As a technique to further extend this and realize torque and speed control without using a position sensor, control the torque and speed by estimating the magnetic pole phase (rotation phase of the field magnetic pole) from the voltage and current information of the synchronous machine. There is a position sensorless control method.

このセンサレス制御方式には様々なものが存在するが、代表的な方法として文献1(非特許文献1)の方式がある。この方式は、他の方式に比べて、下記のような特徴がある。   There are various types of sensorless control methods, and a typical method is the method described in Document 1 (Non-Patent Document 1). This method has the following features compared to other methods.

(1)界磁をd軸としそれに対して電気角で90°進んだ位相をq軸とする2軸理論において、d軸とq軸のインダクタンス(Ld、Lq)が異なるという磁気的な突極性(Ld≠Lq)を有する場合においても適用できる。   (1) Magnetic saliency in which the inductance (Ld, Lq) of the d-axis and the q-axis is different in the 2-axis theory where the field axis is the d-axis and the phase advanced by 90 ° in terms of electrical angle is the q-axis. The present invention can also be applied when (Ld ≠ Lq).

(2)突極性がある同期機では、Ld、Lqを個別に設定する必要があるが、文献1の方式では、過渡応答性能を要求しない場合には、モータモデルのパラメータとしてLqのみ設定しても動作できる。そのため、調整が簡単である。   (2) In a synchronous machine with saliency, Ld and Lq need to be set individually. However, in the method of Document 1, when transient response performance is not required, only Lq is set as a motor model parameter. Can also work. Therefore, adjustment is easy.

(3)同一次元磁束オブザーバなどを使用する他の方法に比べて、制御の構成が簡単であり演算量も少ない。   (3) Compared with other methods using the same-dimensional magnetic flux observer, the control configuration is simple and the amount of calculation is small.

図4は、文献1で提案する制御ブロック図を示し、このブロック図は次の要素から構成されている。   FIG. 4 shows a control block diagram proposed in Document 1, and this block diagram is composed of the following elements.

速度制御部(Velocity Controller)1は、速度指令ω* reと速度推定部10の出力である推定速度ω^reとの偏差を比例積分(PI)などの演算によりモータトルク指令に相当する電流指令i*を出力する。 The speed controller 1 (Velocity Controller) 1 calculates a current command corresponding to a motor torque command by calculating a deviation between the speed command ω * re and the estimated speed ω ^ re output from the speed estimator 10 by proportional integration (PI). i * is output.

電流制御部(Current Controller)2は、速度制御部1の出力である電流指令i*と、インバータ4の出力電流検出器6の出力である電流検出信号iとの偏差を比例積分などの演算によりモータトルク指令に相当する電圧指令v*を出力する。 The current controller 2 (Current Controller) 2 calculates the deviation between the current command i * output from the speed controller 1 and the current detection signal i output from the output current detector 6 of the inverter 4 by an operation such as proportional integration. A voltage command v * corresponding to the motor torque command is output.

二相/三相交流座標変換部(γ−δ/uvw)3は、電流制御部2の出力である電圧指令を界磁の回転位相と同期した回転座標変換と二相/三相変換により三相交流の電圧指令に変換し、インバータ4に電圧指令を与える。ここで回転座標変換の基準位相には、位相推定部9の出力である推定位相θ^reを使用する。 The two-phase / three-phase AC coordinate conversion unit (γ-δ / uvw) 3 performs three-dimensional conversion by rotating coordinate conversion and two-phase / three-phase conversion in which the voltage command output from the current control unit 2 is synchronized with the rotation phase of the field. This is converted into a phase AC voltage command, and a voltage command is given to the inverter 4. Here, the estimated phase θ ^ re , which is the output of the phase estimation unit 9, is used as the reference phase for the rotation coordinate transformation.

インバータ(Inverter)4は、パルス幅変調(PWM)制御などを利用して、電圧指令と等価な電圧に増幅してモータに供給する。   The inverter 4 is amplified to a voltage equivalent to a voltage command using pulse width modulation (PWM) control or the like and supplied to the motor.

永久磁石同期電動機(IPMSM)とするモータ5は、インバータ4により可変速駆動される同期電動機である。なお、文献1では電動機と記載しているが、トルク指令の極性を換えるだけで発電機にも適用可能である。   A motor 5 serving as a permanent magnet synchronous motor (IPMSM) is a synchronous motor that is driven at a variable speed by an inverter 4. In addition, although it describes as an electric motor in the literature 1, it is applicable also to a generator only by changing the polarity of a torque command.

電流検出器(i検出)6は、インバータ4からモータ5に流れる電流を検出し、電流検出信号iを出力する。   A current detector (i detection) 6 detects a current flowing from the inverter 4 to the motor 5 and outputs a current detection signal i.

三相交流/二相座標変換部(γ−δ/uvw)7は、三相交流の電流検出成分を二軸成分に変換する三相/二相変換機能と界磁の回転位相と同期した電流成分に変換する回転座標変換機能を有する座標変換器である。ここで回転座標変換の基準位相には、位相推定部9の出力である推定位相θ^reを使用する。 The three-phase AC / two-phase coordinate conversion unit (γ-δ / uvw) 7 is a current synchronized with the three-phase / two-phase conversion function for converting the current detection component of the three-phase AC into a biaxial component and the rotational phase of the field. It is a coordinate converter which has the rotation coordinate conversion function converted into a component. Here, the estimated phase θ ^ re , which is the output of the phase estimation unit 9, is used as the reference phase for the rotation coordinate transformation.

外乱オブザーバ(Disturbance observer)8は、モータ5の拡張誘起電圧e^を推定する。図5は外乱オブザーバ8の演算ブロック図を示し、波線枠内が実際のモータ部であり、外乱オブザーバ8はモータに入力する電圧vと流れ込む電流iの検出成分を入力とし、モータの回路定数(R、Ld、Lq)と推定角速度ω^reおよび低域通過フィルタ(Filter)により拡張誘起電圧e^を推定する。この拡張誘起電圧は、永久磁石の発生磁束による無負荷誘起起電力成分に対して、振幅成分は異なるが、同じ負荷角を有するという特徴がある。 A disturbance observer 8 estimates the expansion induced voltage e ^ of the motor 5. FIG. 5 shows a calculation block diagram of the disturbance observer 8. The inside of the wavy line is the actual motor unit. The disturbance observer 8 receives the voltage v inputted to the motor and the detected component of the flowing current i as inputs, and the motor circuit constant ( R, Ld, Lq), the estimated angular velocity ω ^ re, and the low-pass filter (Filter) are used to estimate the extended induced voltage e ^. This extended induced voltage has a characteristic that it has the same load angle although the amplitude component is different from the no-load induced electromotive force component caused by the magnetic flux generated by the permanent magnet.

位相推定部(Position Estimation)9は、モータ5の拡張誘起電圧e^から、モータ5のロータ位相を推定する。   A phase estimation unit (Position Estimation) 9 estimates the rotor phase of the motor 5 from the expansion induced voltage e ^ of the motor 5.

図6は位相推定部9の演算ブロック図を示す。図6の入力部には外乱オブザーバ8で推定した拡張誘起電圧e^という二軸次成分から位相θreを抽出する機能の記載が省略されているが、実際にはこの位相演算を使用する。そして、この拡張誘起電圧e^の位相θreと三相交流/二相座標変換部7の座標変換に使用した位相情報θ^reとの誤差位相Δθreを計算し、それをさらにP(s)の1次遅れ関数とK(s)の2次の関数を経て、新たな推定位相θ^reを出力するようなフィードバック構成になっている。 FIG. 6 shows a calculation block diagram of the phase estimation unit 9. Although the description of the function of extracting the phase θ re from the biaxial component of the extended induced voltage e ^ estimated by the disturbance observer 8 is omitted in the input unit of FIG. 6, this phase calculation is actually used. Then, an error phase Δθ re between the phase θ re of the extended induced voltage e ^ and the phase information θ ^ re used for the coordinate transformation of the three-phase AC / two-phase coordinate transformation unit 7 is calculated, and is further calculated as P (s ) And a quadratic function of K (s), and a new estimated phase θ ^ re is output.

速度推定部(Velocity Estimation)10は、位相推定部9の位相推定結果などを時間微分して、推定速度ω^reを出力する。 A velocity estimation unit (Velocity Estimation) 10 time-differentiates the phase estimation result of the phase estimation unit 9 and outputs an estimated velocity ω ^ re .

上記の位相推定部9や速度推定部10については様々な方法が報告されており、ここでは一例として文献1の例を記載している。   Various methods have been reported for the phase estimator 9 and the velocity estimator 10 described above, and the example of Document 1 is described here as an example.

図4の制御ブロック図は位相推定部や速度推定部が複雑であるので、これを簡略化したものが図7である。これは、位相と速度の推定部分を変更したものであり、名称や表記は異なるが1〜9に関しては図4と同一の機能である。以下に、図4と比較して差異のある部分だけ説明する。   In the control block diagram of FIG. 4, the phase estimator and the speed estimator are complicated, and FIG. This is a modified version of the phase and velocity estimation parts, and although the names and notations are different, the functions 1 to 9 are the same as those in FIG. Below, only the part which is different compared with FIG. 4 is demonstrated.

tan-1関数演算部11は、拡張誘起電圧の推定e^の位相を計算し、これを回転方向に対して90°遅れた位相を推定磁束軸とみなし、この位相を位相角Δφ^e0として出力する。これは、図4における位相差(θre−θ^re)と同じ意味を有している。 The tan −1 function calculation unit 11 calculates the phase of the estimated e ^ of the expansion induced voltage, regards this as a phase that is delayed by 90 ° with respect to the rotation direction as the estimated magnetic flux axis, and sets this phase as the phase angle Δφ ^ e0. Output. This has the same meaning as the phase difference (θ re −θ ^ re ) in FIG.

速度推定部12は、位相角Δφ^e0は実速度と推定速度の誤差により発生したものと考え、この位相角を比例積分制御することにより推定速度ω^reを修正する。 The speed estimation unit 12 considers that the phase angle Δφ ^ e0 is generated due to an error between the actual speed and the estimated speed, and corrects the estimated speed ω ^ re by performing proportional integral control on this phase angle.

位置積分部13は、修正された推定速度ω^reを積分して回転座標変換の基準位相θ^(図4ではθre)を生成する。この基準位相θ^が実機の界磁位相と一致した場合には位相角Δφ^e0は零に収束する。 The position integration unit 13 integrates the corrected estimated speed ω ^ re to generate a reference phase θ ^ (θ re in FIG. 4) for rotational coordinate conversion. When this reference phase θ ^ coincides with the field phase of the actual machine, the phase angle Δφ ^ e0 converges to zero.

なお、電流指令変換部14は、電流制御系に回転座標変換を適用するため、速度制御部1からのトルク指令T*と、界磁指令φ*(または角周波数ω)からdq軸の電流指令i*(id *、iq *)に変換する。 Note that the current command conversion unit 14 applies the rotational coordinate conversion to the current control system, so that the torque command T * from the speed control unit 1 and the current command on the dq axis from the field command φ * (or angular frequency ω). Convert to i * ( id * , iq * ).

拡張誘起電圧モデルに基づく突極型永久磁石同期モータのセンサレス制御、市川真士 陳志謙 冨田光雄 道木慎二 大熊繁、電気学会論文誌D.2002/12. 122・D、12、1088−1096Sensorless control of salient-pole permanent magnet synchronous motor based on the extended induced voltage model, Shinji Ichikawa Kenshi Ishikawa Mitsuo Hamada Shinji Miki Shigeru Okuma, IEEJ Transactions 2002/12. 122 · D, 12, 1088-1096

近年では、永久磁石用の磁性材料の高性能化や、大きな寸法の磁石を製造する技術が発達したため、大容量の同期機においても永久磁石形を界磁源とする機器の製作が可能になった。しかし、大容量の同期機をインバータで可変速駆動する場合、インバータ単機の出力電流定格には制限があるため、同期機の巻線を分割した多相巻線(3相×多重巻線)構成としておき、各三相巻線を複数台のインバータで駆動する構成を採用することがある。   In recent years, the performance of magnetic materials for permanent magnets and the technology to manufacture large-sized magnets have been developed, making it possible to manufacture devices with permanent magnets as field sources even in large-capacity synchronous machines. It was. However, when a large-capacity synchronous machine is driven at a variable speed by an inverter, the output current rating of the single inverter is limited, so a multi-phase winding (3-phase x multiple winding) configuration with the synchronous machine winding divided In some cases, each three-phase winding is driven by a plurality of inverters.

この多重巻線の同期機を複数台のインバータで巻線別に個々に駆動するシステムにおいて、界磁磁極の回転位相を検出する位置センサを不要とした位置センサレス制御を実現するには、複数台のインバータの電圧や電流情報から磁極位相をそれぞれ推定するが、磁極位相が一致しないときがある。そのままでは、それぞれが異なる位相を推定することになる。しかし、実機の回転子は1個であり実回転位相は一つのみである。そこで、複数台のインバータにおいて個々の電圧と電流情報から演算で推定した位置情報を、どのようにして一つに統合するかが課題となる。   To achieve position sensorless control that eliminates the need for position sensors that detect the rotational phase of field magnetic poles in a system in which multiple winding synchronous machines are driven individually by multiple inverters for each winding, The magnetic pole phase is estimated from the voltage and current information of the inverter, but the magnetic pole phase may not match. As it is, each will estimate a different phase. However, the actual machine has one rotor and only one actual rotational phase. Therefore, how to integrate the position information estimated by calculation from individual voltage and current information in a plurality of inverters into one becomes a problem.

この電圧や電流のアンバランスの要因としては、鉄心の加工や組み立て誤差および回転子の軸が偏心した場合などの機械的なアンバランス要因や、電流検出センサの調整誤差などの電気的なアンバランス要因などが考えられる。これらは製造上避けることの出来ない要因であるため、この対策として、ある程度の差が生じても対応できるように、各インバータの位相推定情報を1つに統合する機能が必要になる。   The voltage and current imbalance factors include mechanical unbalance factors such as machining and assembly errors of the iron core and the eccentricity of the rotor shaft, and electrical imbalances such as adjustment errors of the current detection sensor. Factors are considered. Since these are factors that cannot be avoided in manufacturing, a function for integrating the phase estimation information of each inverter into one is necessary as a countermeasure to cope with even a certain difference.

本発明の目的は、多重巻線構成にした同期機を複数台のインバータで駆動し、オブザーバで磁極位相を推定する位置センサレス制御において、多重巻線からの電圧や電流情報にアンバランスが存在する場合にも各インバータの位相推定情報を1つに統合処理することができ、この統合処理に制御要素の共通化と制御情報の通信を簡略化できる位置センサレス制御装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide unbalanced voltage and current information from multiple windings in position sensorless control in which a synchronous machine having a multiple winding configuration is driven by a plurality of inverters and a magnetic pole phase is estimated by an observer. Even in this case, the phase estimation information of each inverter can be integrated into one, and a position sensorless control device that can simplify control element commonization and control information communication in this integration processing is provided.

本発明は、前記の課題を解決するため、多重巻線構成にした同期機の1つの巻線をマスターインバータで駆動し、残りの巻線を各スレーブインバータでそれぞれ駆動し、各インバータは回転座標上の電圧指令と電流検出信号およびモータの回路定数と推定速度から「界磁磁束によって発生する速度起電力の位相情報を含む電圧成分など」の推定位相角Δφ^eを演算する手段を備え、これらの推定位相角の平均値から推定速度ω^reを演算する構成、または推定速度の平均値から時間積分した推定位相を演算する構成、さらには推定速度を時間積分した推定位相の平均値から基準位相θ^を演算する構成とし、これら平均値演算と基準位相演算にはマスターインバータとスレーブインバータ間で推定速度、または推定位相の伝送と基準位相を伝送する構成とするもので、以下の装置を特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention drives one winding of a synchronous machine having a multi-winding configuration by a master inverter, and drives the remaining windings by respective slave inverters. A means for calculating an estimated phase angle Δφ ^ e of “a voltage component including phase information of a speed electromotive force generated by a field magnetic flux” from the above voltage command, current detection signal, motor circuit constant and estimated speed, A configuration that calculates the estimated speed ω ^ re from the average value of these estimated phase angles, a configuration that calculates an estimated phase that is time-integrated from the average value of the estimated speed, and an average value of the estimated phase that is time-integrated from the estimated speed It is configured to calculate the reference phase θ ^, and the average speed and reference phase calculation are transmitted between the master inverter and slave inverter with estimated speed or estimated phase and reference phase. The following apparatus is characterized.

(1)マスターインバータは界磁の回転位相と同期した電圧指令を多相交流に逆回転座標変換および電力増幅して多重巻線構成の同期機の1つの巻線に駆動電流を供給する構成とし、各スレーブインバータも同様に界磁の回転位相と同期した電圧指令を多相交流に逆回転座標変換および電力増幅して多重巻線構成の同期機の他の巻線にそれぞれ駆動電流を供給する構成とし、
前記マスターインバータと各スレーブインバータは、電圧指令を交流に変換した逆回転座標変換と逆位相の回転座標変換を適用して界磁の回転位相と同期した電流成分に変換する手段と、回転座標上の電圧指令と各巻線の電流検出信号および同期機の回路定数と推定速度から「界磁磁束によって発生する速度起電力の位相情報を含む電圧成分など」の推定位相角を演算する手段を備え、
前記推定位相角を基にして求める推定基準位相θ^を前記回転位相として使用する位相推定手段を備えた同期機の位置センサレス制御装置において、
マスターインバータが演算した推定位相角Δφ^e1と、スレーブインバータが演算した推定位相角Δφ^e2とを平均する平均演算手段と、この平均した推定位相角から推定速度ω^reを求める推定速度演算手段と、この推定速度を積分して前記基準推定位相θ^を求める積分演算手段と、これをマスターインバータとスレーブインバータの共通した界磁の回転位相とする手段とを備えたことを特徴とする。
(1) The master inverter is configured to supply a driving current to one winding of a synchronous machine having a multi-winding configuration by converting a voltage command synchronized with the rotational phase of the field into a multi-phase alternating current and converting the power to a multi-phase alternating current. Similarly, each slave inverter also supplies a drive current to the other windings of the synchronous machine of the multi-winding configuration by reversely converting the voltage command synchronized with the rotational phase of the field into multi-phase alternating current and power amplification. With configuration,
Each of the master inverter and each slave inverter includes means for applying a reverse rotation coordinate conversion obtained by converting a voltage command into an alternating current and a reverse phase rotation coordinate conversion to convert the current component in synchronization with the rotation phase of the field, Means for calculating an estimated phase angle of `` a voltage component including phase information of a speed electromotive force generated by a field magnetic flux '' from a voltage command of each winding, a current detection signal of each winding, a circuit constant of the synchronous machine, and an estimated speed,
In a position sensorless control device for a synchronous machine provided with phase estimation means that uses an estimated reference phase θ ^ obtained based on the estimated phase angle as the rotational phase,
And the estimated phase angle [Delta] [phi ^ e1 master inverter is calculated, and the average computing means for slave inverter to average the estimated phase angle [Delta] [phi ^ e2 computed, estimated speed operation for obtaining an estimated velocity omega ^ re from the averaged estimated phase angle Means for integrating the estimated speed to obtain the reference estimated phase θ ^, and means for making this a rotational phase of the field common to the master inverter and the slave inverter. .

(2)マスターインバータは界磁の回転位相と同期した電圧指令を多相交流に逆回転座標変換および電力増幅して多重巻線構成の同期機の1つの巻線に駆動電流を供給する構成とし、各スレーブインバータも同様に界磁の回転位相と同期した電圧指令を多相交流に逆回転座標変換および電力増幅して多重巻線構成の同期機の他の巻線にそれぞれ駆動電流を供給する構成とし、
前記マスターインバータと各スレーブインバータは、電圧指令を交流に変換した逆回転座標変換と逆位相の回転座標変換を適用して界磁の回転位相と同期した電流成分に変換する手段と、回転座標上の電圧指令と各巻線の電流検出信号および同期機の回路定数と推定速度から「界磁磁束によって発生する速度起電力の位相情報を含む電圧成分など」の推定位相角を演算する手段を備え、
前記推定位相角を基にして求める推定基準位相θ^を前記回転位相として使用する位相推定手段を備えた同期機の位置センサレス制御装置において、
マスターインバータが演算した推定位相角Δφ^e1から推定速度ω^1を求める推定速度演算手段と、スレーブインバータが演算した推定位相角Δφ^e2から推定速度ω^2を求める推定速度演算手段と、前記推定速度ω^1と推定速度ω^2を平均する平均演算手段と、この平均した推定速度ω^reを積分して前記基準推定位相θ^を求める積分演算手段と、これをマスターインバータとスレーブインバータの共通した界磁の回転位相とする手段を備えたことを特徴とする。
(2) The master inverter is configured to supply a drive current to one winding of a synchronous machine having a multi-winding configuration by performing reverse rotation coordinate conversion and power amplification of a voltage command synchronized with the rotation phase of the field into multi-phase AC. Similarly, each slave inverter also supplies a drive current to the other windings of the synchronous machine of the multi-winding configuration by reversely converting the voltage command synchronized with the rotational phase of the field into multi-phase alternating current and power amplification. With configuration,
Each of the master inverter and each slave inverter includes means for applying a reverse rotation coordinate conversion obtained by converting a voltage command into an alternating current and a reverse phase rotation coordinate conversion to convert the current component in synchronization with the rotation phase of the field, Means for calculating an estimated phase angle of `` a voltage component including phase information of a speed electromotive force generated by a field magnetic flux '' from a voltage command of each winding, a current detection signal of each winding, a circuit constant of the synchronous machine, and an estimated speed,
In a position sensorless control device for a synchronous machine provided with phase estimation means that uses an estimated reference phase θ ^ obtained based on the estimated phase angle as the rotational phase,
An estimated speed calculating means for obtaining an estimated speed ω ^ 1 from the estimated phase angle Δφ ^ e1 calculated by the master inverter; an estimated speed calculating means for determining an estimated speed ω ^ 2 from the estimated phase angle Δφ ^ e2 calculated by the slave inverter; Average calculating means for averaging the estimated speed ω ^ 1 and estimated speed ω ^ 2 , integrating calculating means for integrating the average estimated speed ω ^ re to obtain the reference estimated phase θ ^, Means is provided for setting the rotation phase of the field common to the slave inverters.

(3)マスターインバータは界磁の回転位相と同期した電圧指令を多相交流に逆回転座標変換および電力増幅して多重巻線構成の同期機の1つの巻線に駆動電流を供給する構成とし、各スレーブインバータも同様に界磁の回転位相と同期した電圧指令を多相交流に逆回転座標変換および電力増幅して多重巻線構成の同期機の他の巻線にそれぞれ駆動電流を供給する構成とし、
前記マスターインバータと各スレーブインバータは、電圧指令を交流に変換した逆回転座標変換と逆位相の回転座標変換を適用して界磁の回転位相と同期した電流成分に変換する手段と、回転座標上の電圧指令と各巻線の電流検出信号および同期機の回路定数と推定速度から「界磁磁束によって発生する速度起電力の位相情報を含む電圧成分など」の推定位相角を演算する手段を備え、
前記推定位相角を基にして求める推定基準位相θ^を前記回転位相として使用する位相推定手段を備えた同期機の位置センサレス制御装置において、
マスターインバータが演算した推定位相角Δφ^e1から推定速度ω^re1を求める推定速度演算手段と、この推定速度ω^re1を積分して推定位相θ^1を求める積分演算手段と、スレーブインバータが演算した推定位相角Δφ^e2から推定速度ω^re2を求める推定速度演算手段と、この推定速度ω^re2を積分して推定位相θ^2を求める積分演算手段と、前記推定位相θ^1と推定位相θ^2を平均して前記基準推定位相θ^を求める平均演算手段を備えたことを特徴とする。
(3) The master inverter is configured to supply a drive current to one winding of a synchronous machine having a multi-winding configuration by converting a voltage command synchronized with the rotational phase of the field into a multi-phase alternating current and reversely rotating coordinate conversion and power amplification. Similarly, each slave inverter also supplies a drive current to the other windings of the synchronous machine of the multi-winding configuration by reversely converting the voltage command synchronized with the rotational phase of the field into multi-phase alternating current and power amplification. With configuration,
Each of the master inverter and each slave inverter includes means for applying a reverse rotation coordinate conversion obtained by converting a voltage command into an alternating current and a reverse phase rotation coordinate conversion to convert the current component in synchronization with the rotation phase of the field, Means for calculating an estimated phase angle of `` a voltage component including phase information of a speed electromotive force generated by a field magnetic flux '' from a voltage command of each winding, a current detection signal of each winding, a circuit constant of the synchronous machine, and an estimated speed,
In a position sensorless control device for a synchronous machine provided with phase estimation means that uses an estimated reference phase θ ^ obtained based on the estimated phase angle as the rotational phase,
Estimated speed calculating means for obtaining an estimated velocity omega ^ re1 from the estimated phase angle [Delta] [phi ^ e1 master inverter is calculated, and the integral calculation means for obtaining an estimated phase theta ^ 1 by integrating the estimated speed omega ^ re1, the slave inverter estimated speed calculating means for obtaining an estimated velocity omega ^ re2 from the calculated estimated phase angle [Delta] [phi ^ e2, and integral calculation means for obtaining an estimated phase theta ^ 2 by integrating the estimated speed omega ^ re2, the estimated phase theta ^ 1 And an average calculating means for obtaining the reference estimated phase θ ^ by averaging the estimated phases θ ^ 2 .

(4)前記位相推定手段はマスターインバータに設け、スレーブインバータは演算した前記推定位相角または推定速度もしくは推定位相をマスターインバータに対して伝送する手段を設け、マスターインバータは演算した推定基準位相を共通データとして各スレーブインバータに伝送する手段を設けたことを特徴とする。   (4) The phase estimation means is provided in the master inverter, the slave inverter is provided with means for transmitting the calculated estimated phase angle or estimated speed or estimated phase to the master inverter, and the master inverter shares the calculated estimated reference phase. Means is provided for transmitting each slave inverter as data.

以上のとおり、本発明によれば、多重巻線構成にした同期機の1つの巻線をマスターインバータで駆動し、残りの巻線を各スレーブインバータでそれぞれ駆動し、各インバータは回転座標上の電圧指令と電流検出信号およびモータの回路定数と推定速度から「界磁磁束によって発生する速度起電力の位相情報を含む電圧成分など」の推定位相角Δφ^eを演算する手段を備え、これらの推定位相角の平均値から推定速度ω^reを演算する構成、または推定速度の平均値から時間積分した推定位相を演算する構成、さらには推定速度を時間積分した推定位相の平均値から基準位相θ^を演算する構成とし、これら平均値演算と基準位相演算にはマスターインバータとスレーブインバータ間で推定速度、または推定位相の伝送と基準位相を伝送する構成とするため、多重巻線からの電圧や電流情報にアンバランスが存在する場合にも各インバータの位相推定情報を1つに統合処理することができ、この統合処理に制御要素の共通化と制御情報の通信を簡略化できる。 As described above, according to the present invention, one winding of a synchronous machine having a multiple winding configuration is driven by a master inverter, and the remaining windings are respectively driven by slave inverters. Means for calculating an estimated phase angle Δφ ^ e of “voltage component including phase information of speed electromotive force generated by field magnetic flux” from voltage command, current detection signal, motor circuit constant and estimated speed, and A configuration that calculates the estimated speed ω ^ re from the average value of the estimated phase angle, a configuration that calculates an estimated phase that is time-integrated from the average value of the estimated speed, and a reference phase from the average value of the estimated phase that is time-integrated of the estimated speed It is configured to calculate θ ^, and these average value calculation and reference phase calculation are structures in which the estimated speed or estimated phase transmission and reference phase are transmitted between the master inverter and the slave inverter. Therefore, even when there is imbalance in the voltage and current information from the multiple windings, the phase estimation information of each inverter can be integrated into one, and the control elements can be shared with this integration process. Communication of control information can be simplified.

具体的には、マスターインバータおよびスレーブインバータには既存の制御系を流用でき、単機のインバータで駆動する場合と、複数台のインバータで駆動する場合を比較すると、同じ制御演算ソフトウェアや制御ゲインが利用でき、多くの部分が共通化できる。   Specifically, the existing control system can be used for the master inverter and slave inverter, and the same control calculation software and control gain are used when compared with the case of driving with a single inverter and the case of driving with multiple inverters. Yes, many parts can be shared.

また、インバータ間の伝送データは、スレーブインバータからのΔφ^e2と、マスターインバータからの推定基準位相θ^の2個で済み、電流や電圧成分などのような2軸成分または3相成分で表されるものを伝送する場合に比べて、これらの位相データはスカラー値であるので電圧や電流を伝送するよりも通信データ量も大幅に少なくできる。 In addition, the transmission data between the inverters is only Δφ ^ e2 from the slave inverter and the estimated reference phase θ ^ from the master inverter, and is expressed by two-axis components or three-phase components such as current and voltage components. Compared with the case of transmitting what is to be transmitted, since these phase data are scalar values, the amount of communication data can be greatly reduced compared to the transmission of voltage or current.

実施形態1における同期機の位置センサレス制御装置の制御ブロック図。1 is a control block diagram of a position sensorless control device for a synchronous machine in Embodiment 1. FIG. 実施形態2における同期機の位置センサレス制御装置の制御ブロック図。The control block diagram of the position sensorless control apparatus of the synchronous machine in Embodiment 2. FIG. 実施形態3における同期機の位置センサレス制御装置の制御ブロック図。The control block diagram of the position sensorless control apparatus of the synchronous machine in Embodiment 3. FIG. 従来の位置センサレス制御装置の制御ブロック図。The control block diagram of the conventional position sensorless control apparatus. 図4における外乱オブザーバの演算ブロック図。FIG. 5 is a calculation block diagram of a disturbance observer in FIG. 4. 図4における位相推定部9の演算ブロック図。FIG. 5 is a calculation block diagram of the phase estimation unit 9 in FIG. 4. 従来の位置センサレス制御装置の簡略化制御ブロック図。The simplified control block diagram of the conventional position sensorless control apparatus.

(実施形態1)
図1は、本実施形態における同期機の位置センサレス制御装置の制御ブロック図であり、二重巻線の同期機5を2台のインバータ4,4aで巻線別に個々に駆動する場合である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a control block diagram of a position sensorless control device for a synchronous machine according to the present embodiment, in which a double-winding synchronous machine 5 is individually driven for each winding by two inverters 4 and 4a.

図1中の回路要素1〜8および11〜14は図7と同等のものであり、図7に相当する部分を説明すると、速度制御系と回転座標変換を適用した電流制御系により、界磁の回転位相と同期した座標の電圧指令v1 *を出力し、この電圧指令を推定基準位相θ^に基づいて多相交流に逆回転座標変換した電圧指令v* uvw1を得、さらにPWM変調制御などによりインバータ4で電力増幅して同期機5の1つの巻線の電流を制御する。そして、同期機5の巻線に流れる交流電流成分を電流検出器6で検出し、この電流成分を逆回転座標変換とは逆位相の回転座標変換をして界磁の回転位相と同期した電流成分i1に変換する。 Circuit elements 1 to 8 and 11 to 14 in FIG. 1 are the same as those in FIG. 7, and the portion corresponding to FIG. 7 will be described. A field control is performed by a speed control system and a current control system to which rotational coordinate transformation is applied. Voltage command v 1 * of coordinates synchronized with the rotation phase of the output voltage is obtained, and the voltage command v * uvw1 obtained by inversely rotating the voltage command to multi-phase alternating current based on the estimated reference phase θ ^ is obtained, and further PWM modulation control is performed. The current of one winding of the synchronous machine 5 is controlled by amplifying the power by the inverter 4 by means of the above. Then, an alternating current component flowing in the winding of the synchronous machine 5 is detected by the current detector 6, and the current component is subjected to rotational coordinate conversion opposite to the reverse rotational coordinate conversion and synchronized with the rotational phase of the field. Convert to component i 1 .

一方、外乱オブザーバ8とtan-1関数演算部11などにより、インバータの回転座標上の電圧指令v1 *と電流検出信号i1および同期機の回路定数と推定速度ω^reから「界磁磁束によって発生する速度起電力の位相情報を含む電圧成分など」の位相角Δφ^e1を求め、この位相角を用いて推定速度ω^reを修正し、この修正された推定速度を位置積分部13によって時間積分して推定基準位相θ^を生成することで、位置センサレス制御を可能にする。 On the other hand, the disturbance observer 8 and the tan −1 function calculation unit 11 etc. determine the “field magnetic flux” from the voltage command v 1 * on the inverter rotation coordinate, the current detection signal i 1 , the circuit constant of the synchronous machine, and the estimated speed ω ^ re. The phase angle Δφ ^ e1 of “the voltage component including the phase information of the speed electromotive force generated by” is obtained, the estimated speed ω ^ re is corrected using the phase angle, and the corrected estimated speed is used as the position integration unit 13 The position sensorless control is made possible by integrating the time to generate the estimated reference phase θ ^.

ここで、本実施形態では、二重巻線の同期機5を2台のインバータで巻線別に個々に駆動する装置構成に拡張して、図1中の回路要素1〜8および11〜14による構成をマスターインバータとし、このマスターインバータの回路要素2〜4、6〜8、11に対応する回路要素2a〜4a、6a〜8a、11aによる構成を追加してスレーブインバータとする。このスレーブインバータではマスターインバータと共通の電流指令i*として同期機5の他方の巻線の電流制御を行うと共に、外乱オブザーバ8aによる拡張誘起電圧推定と、tan-1関数演算部11aによる拡張誘起電圧位相角Δφ^e2を求める。 Here, in this embodiment, the double-winding synchronous machine 5 is expanded to a device configuration in which each inverter is individually driven by two inverters, and the circuit elements 1 to 8 and 11 to 14 in FIG. The configuration is a master inverter, and the configuration by the circuit elements 2a to 4a, 6a to 8a, and 11a corresponding to the circuit elements 2 to 4, 6 to 8, and 11 of the master inverter is added to form a slave inverter. In this slave inverter, the current control of the other winding of the synchronous machine 5 is performed as a current command i * common to the master inverter, the expansion induced voltage is estimated by the disturbance observer 8a, and the expansion induced voltage by the tan −1 function calculation unit 11a. Find the phase angle Δφ ^ e2 .

さらに、スレーブインバータで演算した推定位相角Δφ^e2をマスターインバータに対して伝送、逆に、マスターインバータで求めた推定位相θ^をスレーブインバータに共通データとして伝送する。 Further, the estimated phase angle Δφ ^ e2 calculated by the slave inverter is transmitted to the master inverter, and conversely, the estimated phase θ ^ determined by the master inverter is transmitted to the slave inverter as common data.

そして、マスターインバータでは、スレーブインバータから伝送された推定位相角Δφ^e2と自分が演算した推定位相角Δφ^e1を位相角平均演算部20で平均演算し、この平均位相情報を用いて速度推定部12が速度推定を行い、この推定速度を両インバータの共通の推定角速度ω^reとすると共に、位置積分部13が積分して両インバータの共通の推定基準位相θ^とする。この推定基準位相θ^は、マスターインバータでは内部で次段に転送し、スレーブインバータには伝送により同様に次段処理を行う。 In the master inverter, the estimated phase angle Δφ ^ e2 transmitted from the slave inverter and the estimated phase angle Δφ ^ e1 calculated by itself are averaged by the phase angle average calculating unit 20, and speed estimation is performed using this average phase information. The unit 12 performs speed estimation, and this estimated speed is set as a common estimated angular speed ω ^ re of both inverters, and the position integrating unit 13 integrates to obtain a common estimated reference phase θ ^ of both inverters. This estimated reference phase θ ^ is transferred to the next stage internally in the master inverter, and the next stage processing is similarly performed by transmission to the slave inverter.

したがって、マスターインバータとスレーブインバータは、多重巻線からの異なる電圧や電流検出情報から推定する拡張誘起電圧の位相角に差が発生するが、両インバータの位相推定情報の平均化によって1つに統合処理することができ、この統合処理した推定基準位相θ^による回転座標変換に適用することにより、速度推定以降はあたかも1台のインバータのように動作させ、多重巻線の同期機5の位置センサレス制御ができる。   Therefore, there is a difference in the phase angle of the expansion induced voltage estimated from the different voltage and current detection information from the multiple windings, but the master inverter and the slave inverter are integrated into one by averaging the phase estimation information of both inverters. By applying it to the rotational coordinate transformation by the integrated estimated reference phase θ ^ that has been processed, it is possible to operate as if it were one inverter after the speed estimation, and position sensorless of the synchronous machine 5 with multiple windings. Can control.

しかも、統合処理において、制御要素の共通化と制御情報の通信を簡略化できる。すなわち、位置センサレス制御装置としては、既存の制御系を流用でき、単機のインバータで駆動する場合と、複数台のインバータで駆動する場合を比較すると、同じ制御演算ソフトウェアや制御ゲインが利用でき、多くの部分が共通化できる。また、インバータ間の伝送データは、位相角Δφ^e2と基準位相θ^の2個で済み、これらのデータはスカラー値であるため、一般に電流や電圧成分については2軸成分または3相成分で表されてその伝送をするよりも通信データ量を大幅に少なくできる。 In addition, in the integration process, common control elements and communication of control information can be simplified. In other words, as a position sensorless control device, the existing control system can be diverted, and the same control calculation software and control gain can be used when compared with the case of driving with a single inverter and the case of driving with multiple inverters. Can be shared. In addition, the transmission data between the inverters is only two pieces of phase angle Δφ ^ e2 and reference phase θ ^, and these data are scalar values. Therefore, generally, the current and voltage components are two-axis components or three-phase components. The amount of communication data can be greatly reduced as compared with the case where the data is transmitted.

なお、図1では二重巻線の同期機の例を示したが、更に多重数の大きな同期機に対しても平均化する位相数を増やせば容易に拡張することができる。   Although FIG. 1 shows an example of a double-winding synchronous machine, it can be easily expanded by increasing the number of phases to be averaged even for a synchronous machine having a large multiplex number.

(実施形態2)
図2は、本実施形態における同期機の位置センサレス制御装置の制御ブロック図であり、実施形態1に対して、2台のインバータから取得する推定位相角Δφ^e1と推定位相角Δφ^e2に代えて、推定速度ω^1、ω^2に変更したものである。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a control block diagram of the position sensorless control device for the synchronous machine in the present embodiment. Compared to the first embodiment, the estimated phase angle Δφ ^ e1 and the estimated phase angle Δφ ^ e2 acquired from two inverters are shown in FIG. Instead, the estimated speeds ω ^ 1 and ω ^ 2 are changed.

図2において、マスターインバータおよびスレーブインバータには、推定位相角Δφ^e1と推定位相角Δφ^e2の変化からそれぞれ速度を推定する速度推定部12および12aを設け、さらに速度平均演算部21は速度推定部12,12aからの“推定速度ω^1、ω^2”を平均化し、その平均推定速度を両インバータの共通の推定角速度ω^reとすると共に、位置積分部13が積分して両インバータの共通の推定基準位相θ^とする。この推定基準位相θ^は、マスターインバータでは内部で転送し、スレーブインバータには伝送する。 In FIG. 2, the master inverter and the slave inverter are provided with speed estimation units 12 and 12a for estimating the speed from changes in the estimated phase angle Δφ ^ e1 and the estimated phase angle Δφ ^ e2 , respectively. The “estimated speeds ω ^ 1 , ω ^ 2 ” from the estimators 12 , 12 a are averaged, and the average estimated speed is set as a common estimated angular speed ω ^ re for both inverters. The common estimated reference phase θ ^ of the inverters. This estimated reference phase θ ^ is transferred internally in the master inverter and transmitted to the slave inverter.

したがって、本実施形態では、実施形態1と同様に、マスターインバータとスレーブインバータは、多重巻線からの異なる電圧や電流情報から推定する拡張誘起電圧の位相角に差が発生するが、両インバータの位相推定情報の平均化によって1つに統合処理することができ、この統合処理した推定基準位相θ^による回転座標変換を適用することにより、速度推定以降はあたかも1台のインバータのように動作させ、多重巻線の同期機5の位置センサレス制御ができる。また、統合処理に制御要素の共通化と制御情報の通信を簡略化できる。   Therefore, in the present embodiment, as in the first embodiment, the master inverter and the slave inverter have a difference in the phase angle of the extended induced voltage estimated from different voltages and current information from the multiple windings. By integrating the phase estimation information, it can be integrated into one, and by applying the rotation coordinate transformation by this integrated processing estimated reference phase θ ^, after the speed estimation, it is operated as if it were one inverter. Position sensorless control of the synchronous machine 5 with multiple windings can be performed. Further, it is possible to simplify the sharing of control elements and the communication of control information in the integration process.

なお、図2において、速度推定部12および12aは、位相角Δφ^e1と位相角Δφ^e2をそれぞれ比例積分制御することにより推定速度ω^reを得るため、異なる入力からの積分によって、時間経過により積分値が徐々に大きな差になる可能性があるように思われる。しかしながら、実際にはこの推定速度を図5のように磁束オブザーバの拡張誘起電圧の演算に使用しているので、これを経由したフィードバックが掛かるため、実際には2台のインバータ間では、推定速度はある程度の差に抑制され異常な速度差になることはない。 In FIG. 2, the speed estimators 12 and 12a obtain the estimated speed ω ^ re by performing proportional integral control on the phase angle Δφ ^ e1 and the phase angle Δφ ^ e2 , respectively. There seems to be a possibility that the integrated value gradually becomes a big difference with the passage of time. However, since this estimated speed is actually used for the calculation of the expansion induced voltage of the magnetic flux observer as shown in FIG. 5, feedback via this is applied, so the estimated speed is actually between the two inverters. Is suppressed to a certain degree and does not cause an abnormal speed difference.

また、図2では二重巻線の同期機の例を示したが、更に多重数の大きな同期機に対しても平均化する位相数を増やせば容易に拡張することができる。   Although FIG. 2 shows an example of a double-winding synchronous machine, it can be easily expanded by increasing the number of phases to be averaged even for a synchronous machine having a large multiplex number.

(実施形態3)
図3は、本実施形態における同期機の位置センサレス制御装置の制御ブロック図であり、実施形態2に対して、2台のインバータから取得する推定速度ω^reに代えて、推定位相θ^1、θ^2に変更したものである。
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a control block diagram of the position sensorless control apparatus for a synchronous machine in the present embodiment. In contrast to the second embodiment, the estimated phase θ ^ 1 instead of the estimated speed ω ^ re obtained from two inverters. , Θ ^ 2 is changed.

図3において、マスターインバータおよびスレーブインバータには、速度推定部12および12aからの推定速度の積分演算でそれぞれ基準位相(基準位置)を推定する位置積分部13および13aを設け、さらに位相平均演算部22は位置積分部13および13aからの推定位相θ^1、θ^2を平均化し、その平均推定位相を両インバータの共通の平均推定基準位相θ^とする。微分演算部23は平均推定基準位相θ^を微分することで、推定速度ω^re 'を求める。これら推定角速度ω^re’および推定基準位相θ^は、マスターインバータでは内部で転送し、推定基準位相θ^はスレーブインバータに伝送する。 In FIG. 3, the master inverter and the slave inverter are provided with position integration units 13 and 13a for estimating the reference phase (reference position) by the integration calculation of the estimated speeds from the speed estimation units 12 and 12a, respectively, and the phase average calculation unit 22 averages the estimated phases θ ^ 1 and θ ^ 2 from the position integrators 13 and 13a, and sets the average estimated phase as an average estimated reference phase θ ^ common to both inverters. The differentiation calculation unit 23 obtains the estimated speed ω ^ re by differentiating the average estimated reference phase θ ^. These estimated angular velocities ω ^ re ′ and estimated reference phase θ ^ are transferred internally in the master inverter, and the estimated reference phase θ ^ is transmitted to the slave inverter.

したがって、本実施形態では、実施形態1や2と同様に、マスターインバータとスレーブインバータは、多重巻線からの異なる電圧や電流情報から推定する拡張誘起電圧の位相角に差が発生するが、両インバータの位相推定情報の平均化によって1つに統合処理することができ、この統合処理した推定基準位相θ^による回転座標変換を適用することにより、位相推定以降はあたかも1台のインバータのように動作させ、多重巻線の同期機5の位置センサレス制御ができる。また、統合処理に制御要素の共通化と制御情報の通信を簡略化できる。   Therefore, in this embodiment, as in the first and second embodiments, the master inverter and the slave inverter have a difference in the phase angle of the extended induced voltage estimated from different voltages and current information from the multiple windings. By integrating the phase estimation information of the inverters, they can be integrated into one, and by applying the rotation coordinate transformation based on the estimated estimation reference phase θ ^ that has been integrated, the phase estimation is as if it were one inverter. The position sensorless control of the multiple winding synchronous machine 5 can be performed. Further, it is possible to simplify the sharing of control elements and the communication of control information in the integration process.

なお、図3において、速度推定部12および12aでの速度推定のための積分項と、位置積分部13および13aでの位相推定のための積分項が存在するため、これら積分器の値が時間経過により徐々に差が生じる可能性があるように思われる。しかしながら、実際には両インバータの回転座標変換部に適用する基準位相は共通であるため、両インバータ間に推定位相の偏差が発生した場合でも、回転座標変換された拡張誘起起電力の位相に差が現れて、各推定位相の偏差が拡大することを抑制するようなフィードバックが掛かる。そのため、本実施形態でも実施形態2と同様に、速度推定や位相推定が異常な偏差にまで発散することはない。   In FIG. 3, since there are an integral term for speed estimation in the speed estimation units 12 and 12a and an integral term for phase estimation in the position integration units 13 and 13a, the values of these integrators are time. There appears to be a gradual difference over time. However, since the reference phase applied to the rotating coordinate converter of both inverters is actually the same, even if an estimated phase deviation occurs between both inverters, there is a difference in the phase of the expanded induced electromotive force that has been converted to rotating coordinates. Appears, and feedback is applied to suppress the deviation of each estimated phase from expanding. Therefore, in this embodiment as well as the second embodiment, speed estimation and phase estimation do not diverge to an abnormal deviation.

また、図2では二重巻線の同期機の例を示したが、更に多重数の大きな同期機に対しても平均化する位相数を増やせば容易に拡張することができる。   Although FIG. 2 shows an example of a double-winding synchronous machine, it can be easily expanded by increasing the number of phases to be averaged even for a synchronous machine having a large multiplex number.

3、3a、7,7a 座標変換部
4,4a インバータ
5 モータ
8,8a 外乱オブザーバ
10、12、12a 速度推定部
11、11a tan−1関数演算部
13,13a 位置積分部
20 位相角平均演算部
21 速度平均演算部
22 位相平均演算部
23 微分演算部
3, 3a, 7, 7a Coordinate conversion unit 4, 4a Inverter 5 Motor 8, 8a Disturbance observer 10, 12, 12a Speed estimation unit 11, 11a Tan-1 function calculation unit 13, 13a Position integration unit 20 Phase angle average calculation unit 21 Speed average calculation unit 22 Phase average calculation unit 23 Differentiation calculation unit

Claims (4)

マスターインバータは界磁の回転位相と同期した電圧指令を多相交流に逆回転座標変換および電力増幅して多重巻線構成の同期機の1つの巻線に駆動電流を供給する構成とし、各スレーブインバータも同様に界磁の回転位相と同期した電圧指令を多相交流に逆回転座標変換および電力増幅して多重巻線構成の同期機の他の巻線にそれぞれ駆動電流を供給する構成とし、
前記マスターインバータと各スレーブインバータは、電圧指令を交流に変換した逆回転座標変換と逆位相の回転座標変換を適用して界磁の回転位相と同期した電流成分に変換する手段と、回転座標上の電圧指令と各巻線の電流検出信号および同期機の回路定数と推定速度から「界磁磁束によって発生する速度起電力の位相情報を含む電圧成分など」の推定位相角を演算する手段を備え、
前記推定位相角を基にして求める推定基準位相θ^を前記回転位相として使用する位相推定手段を備えた同期機の位置センサレス制御装置において、
マスターインバータが演算した推定位相角Δφ^e1と、スレーブインバータが演算した推定位相角Δφ^e2とを平均する平均演算手段と、この平均した推定位相角から推定速度ω^reを求める推定速度演算手段と、この推定速度を積分して前記基準推定位相θ^を求める積分演算手段と、これをマスターインバータとスレーブインバータの共通した界磁の回転位相とする手段とを備えたことを特徴とする同期機の位置センサレス制御装置。
The master inverter is configured to supply a drive current to one winding of a multi-winding synchronous machine by performing reverse rotation coordinate conversion and power amplification of a voltage command synchronized with the rotational phase of the field to multiphase AC. Similarly, the inverter is configured to supply a driving current to each of the other windings of the synchronous machine of the multi-winding configuration by performing reverse rotation coordinate conversion and power amplification of the voltage command synchronized with the rotational phase of the field to multiphase AC,
Each of the master inverter and each slave inverter includes means for applying a reverse rotation coordinate conversion obtained by converting a voltage command into an alternating current and a reverse phase rotation coordinate conversion to convert the current component in synchronization with the rotation phase of the field, Means for calculating an estimated phase angle of `` a voltage component including phase information of a speed electromotive force generated by a field magnetic flux '' from a voltage command of each winding, a current detection signal of each winding, a circuit constant of the synchronous machine, and an estimated speed,
In a position sensorless control device for a synchronous machine provided with phase estimation means that uses an estimated reference phase θ ^ obtained based on the estimated phase angle as the rotational phase,
And the estimated phase angle [Delta] [phi ^ e1 master inverter is calculated, and the average computing means for slave inverter to average the estimated phase angle [Delta] [phi ^ e2 computed, estimated speed operation for obtaining an estimated velocity omega ^ re from the averaged estimated phase angle Means for integrating the estimated speed to obtain the reference estimated phase θ ^, and means for making this a rotational phase of the field common to the master inverter and the slave inverter. Position sensorless control device for synchronous machine.
マスターインバータは界磁の回転位相と同期した電圧指令を多相交流に逆回転座標変換および電力増幅して多重巻線構成の同期機の1つの巻線に駆動電流を供給する構成とし、各スレーブインバータも同様に界磁の回転位相と同期した電圧指令を多相交流に逆回転座標変換および電力増幅して多重巻線構成の同期機の他の巻線にそれぞれ駆動電流を供給する構成とし、
前記マスターインバータと各スレーブインバータは、電圧指令を交流に変換した逆回転座標変換と逆位相の回転座標変換を適用して界磁の回転位相と同期した電流成分に変換する手段と、回転座標上の電圧指令と各巻線の電流検出信号および同期機の回路定数と推定速度から「界磁磁束によって発生する速度起電力の位相情報を含む電圧成分など」の推定位相角を演算する手段を備え、
前記推定位相角を基にして求める推定基準位相θ^を前記回転位相として使用する位相推定手段を備えた同期機の位置センサレス制御装置において、
マスターインバータが演算した推定位相角Δφ^e1から推定速度ω^1を求める推定速度演算手段と、スレーブインバータが演算した推定位相角Δφ^e2から推定速度ω^2を求める推定速度演算手段と、前記推定速度ω^1と推定速度ω^2を平均する平均演算手段と、この平均した推定速度ω^reを積分して前記基準推定位相θ^を求める積分演算手段と、これをマスターインバータとスレーブインバータの共通した界磁の回転位相とする手段とを備えたことを特徴とする同期機の位置センサレス制御装置。
The master inverter is configured to supply a drive current to one winding of a multi-winding synchronous machine by performing reverse rotation coordinate conversion and power amplification of a voltage command synchronized with the rotational phase of the field to multiphase AC. Similarly, the inverter is configured to supply a driving current to each of the other windings of the synchronous machine of the multi-winding configuration by performing reverse rotation coordinate conversion and power amplification of the voltage command synchronized with the rotational phase of the field to multiphase AC,
Each of the master inverter and each slave inverter includes means for applying a reverse rotation coordinate conversion obtained by converting a voltage command into an alternating current and a reverse phase rotation coordinate conversion to convert the current component in synchronization with the rotation phase of the field, Means for calculating an estimated phase angle of `` a voltage component including phase information of a speed electromotive force generated by a field magnetic flux '' from a voltage command of each winding, a current detection signal of each winding, a circuit constant of the synchronous machine, and an estimated speed,
In a position sensorless control device for a synchronous machine provided with phase estimation means that uses an estimated reference phase θ ^ obtained based on the estimated phase angle as the rotational phase,
An estimated speed calculating means for obtaining an estimated speed ω ^ 1 from the estimated phase angle Δφ ^ e1 calculated by the master inverter; an estimated speed calculating means for determining an estimated speed ω ^ 2 from the estimated phase angle Δφ ^ e2 calculated by the slave inverter; Average calculating means for averaging the estimated speed ω ^ 1 and estimated speed ω ^ 2 , integrating calculating means for integrating the average estimated speed ω ^ re to obtain the reference estimated phase θ ^, A position sensorless control device for a synchronous machine, comprising means for setting a rotational phase of a field common to slave inverters.
マスターインバータは界磁の回転位相と同期した電圧指令を多相交流に逆回転座標変換および電力増幅して多重巻線構成の同期機の1つの巻線に駆動電流を供給する構成とし、各スレーブインバータも同様に界磁の回転位相と同期した電圧指令を多相交流に逆回転座標変換および電力増幅して多重巻線構成の同期機の他の巻線にそれぞれ駆動電流を供給する構成とし、
前記マスターインバータと各スレーブインバータは、電圧指令を交流に変換した逆回転座標変換と逆位相の回転座標変換を適用して界磁の回転位相と同期した電流成分に変換する手段と、回転座標上の電圧指令と各巻線の電流検出信号および同期機の回路定数と推定速度から「界磁磁束によって発生する速度起電力の位相情報を含む電圧成分など」の推定位相角を演算する手段を備え、
前記推定位相角を基にして求める推定基準位相θ^を前記回転位相として使用する位相推定手段を備えた同期機の位置センサレス制御装置において、
マスターインバータが演算した推定位相角Δφ^e1から推定速度ω^re1を求める推定速度演算手段と、この推定速度ω^re1を積分して推定位相θ^1を求める積分演算手段と、スレーブインバータが演算した推定位相角Δφ^e2から推定速度ω^re2を求める推定速度演算手段と、この推定速度ω^re2を積分して推定位相θ^2を求める積分演算手段と、前記推定位相θ^1と推定位相θ^2を平均して前記基準推定位相θ^を求める平均演算手段を備えたことを特徴とする同期機の位置センサレス制御装置。
The master inverter is configured to supply a drive current to one winding of a multi-winding synchronous machine by performing reverse rotation coordinate conversion and power amplification of a voltage command synchronized with the rotational phase of the field to multiphase AC. Similarly, the inverter is configured to supply a driving current to each of the other windings of the synchronous machine of the multi-winding configuration by performing reverse rotation coordinate conversion and power amplification of the voltage command synchronized with the rotational phase of the field to multiphase AC,
Each of the master inverter and each slave inverter includes means for applying a reverse rotation coordinate conversion obtained by converting a voltage command into an alternating current and a reverse phase rotation coordinate conversion to convert the current component in synchronization with the rotation phase of the field, Means for calculating an estimated phase angle of `` a voltage component including phase information of a speed electromotive force generated by a field magnetic flux '' from a voltage command of each winding, a current detection signal of each winding, a circuit constant of the synchronous machine, and an estimated speed,
In a position sensorless control device for a synchronous machine provided with phase estimation means that uses an estimated reference phase θ ^ obtained based on the estimated phase angle as the rotational phase,
Estimated speed calculating means for obtaining an estimated velocity omega ^ re1 from the estimated phase angle [Delta] [phi ^ e1 master inverter is calculated, and the integral calculation means for obtaining an estimated phase theta ^ 1 by integrating the estimated speed omega ^ re1, the slave inverter estimated speed calculating means for obtaining an estimated velocity omega ^ re2 from the calculated estimated phase angle [Delta] [phi ^ e2, and integral calculation means for obtaining an estimated phase theta ^ 2 by integrating the estimated speed omega ^ re2, the estimated phase theta ^ 1 A position sensorless control device for a synchronous machine, further comprising an average calculating means for obtaining the reference estimated phase θ ^ by averaging the estimated phase θ ^ 2 .
前記位相推定手段はマスターインバータに設け、スレーブインバータは演算した前記推定位相角または推定速度もしくは推定位相をマスターインバータに対して伝送する手段を設け、マスターインバータは演算した推定基準位相を共通データとして各スレーブインバータに伝送する手段を設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の同期機の位置センサレス制御装置。   The phase estimation means is provided in the master inverter, the slave inverter is provided with means for transmitting the calculated estimated phase angle or estimated speed or estimated phase to the master inverter, and the master inverter uses the calculated estimated reference phase as common data. The position sensorless control device for a synchronous machine according to any one of claims 1 to 3, further comprising means for transmitting to the slave inverter.
JP2010128720A 2010-06-04 2010-06-04 Position sensorless control device for synchronous machine Expired - Fee Related JP5527025B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010128720A JP5527025B2 (en) 2010-06-04 2010-06-04 Position sensorless control device for synchronous machine
PCT/JP2011/062920 WO2011152558A1 (en) 2010-06-04 2011-06-06 Synchronous machine control device without position sensors
CN201180027513.6A CN102934353B (en) 2010-06-04 2011-06-06 Synchronous machine control device without position sensors
KR1020127027942A KR101339653B1 (en) 2010-06-04 2011-06-06 Synchronous machine control device without position sensors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010128720A JP5527025B2 (en) 2010-06-04 2010-06-04 Position sensorless control device for synchronous machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011254681A true JP2011254681A (en) 2011-12-15
JP5527025B2 JP5527025B2 (en) 2014-06-18

Family

ID=45066911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010128720A Expired - Fee Related JP5527025B2 (en) 2010-06-04 2010-06-04 Position sensorless control device for synchronous machine

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP5527025B2 (en)
KR (1) KR101339653B1 (en)
CN (1) CN102934353B (en)
WO (1) WO2011152558A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014138530A (en) * 2013-01-18 2014-07-28 Toyota Motor Corp Electric power steering device
CN107124128A (en) * 2017-04-28 2017-09-01 荣信汇科电气技术有限责任公司 A kind of control method of the double winding heavy-duty motor drive system based on IEGT
JP2017208901A (en) * 2016-05-17 2017-11-24 株式会社デンソー Control device for rotary machine
CN112583313A (en) * 2020-11-18 2021-03-30 上海航天控制技术研究所 Double-winding motor prediction control method based on master-slave regulation

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6476374B2 (en) * 2016-07-20 2019-03-06 日本精工株式会社 Electric power steering device
CN109478865B (en) 2016-08-02 2022-02-22 三菱电机株式会社 Motor drive device, refrigerator, and air conditioner
JP6678777B2 (en) * 2017-01-23 2020-04-08 東芝三菱電機産業システム株式会社 Control device for synchronous motor
CN108347203B (en) * 2018-02-24 2020-06-30 易事特集团股份有限公司 Control method, device and system for brushless dual-feeder
EP3806320B1 (en) * 2018-05-30 2024-09-25 Mitsubishi Electric Corporation Permanent-magnet synchronous motor and ventilation blower
CN113162501B (en) * 2021-01-28 2022-07-29 清华大学 Synchronous control method and device for double-winding permanent magnet synchronous motor

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2733724B2 (en) * 1992-03-12 1998-03-30 株式会社日立製作所 Current control device for multi-winding AC motor
CN2684460Y (en) * 2004-02-01 2005-03-09 丁振荣 High voltage frequency conversion system based on AC motor having multiple branch windings
JP4867307B2 (en) * 2005-11-21 2012-02-01 株式会社明電舎 Inverter dead time compensation device
JP4749852B2 (en) * 2005-11-30 2011-08-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 Motor drive device and automobile using the same
JP2007295647A (en) * 2006-04-21 2007-11-08 Meidensha Corp Synchronously operating method of inverter
JP2008104266A (en) * 2006-10-18 2008-05-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd Motor driving unit, and motor driving unit for washing dryer
JP2009296788A (en) * 2008-06-05 2009-12-17 Denso Corp Rotational angle of rotating machine estimating device
GB2465379A (en) * 2008-11-17 2010-05-19 Technelec Ltd Controller for electrical machines

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014138530A (en) * 2013-01-18 2014-07-28 Toyota Motor Corp Electric power steering device
JP2017208901A (en) * 2016-05-17 2017-11-24 株式会社デンソー Control device for rotary machine
CN107124128A (en) * 2017-04-28 2017-09-01 荣信汇科电气技术有限责任公司 A kind of control method of the double winding heavy-duty motor drive system based on IEGT
CN107124128B (en) * 2017-04-28 2019-04-16 荣信汇科电气技术有限责任公司 A kind of control method of the double winding heavy-duty motor drive system based on IEGT
CN112583313A (en) * 2020-11-18 2021-03-30 上海航天控制技术研究所 Double-winding motor prediction control method based on master-slave regulation

Also Published As

Publication number Publication date
CN102934353B (en) 2015-06-03
KR20130025387A (en) 2013-03-11
WO2011152558A1 (en) 2011-12-08
CN102934353A (en) 2013-02-13
JP5527025B2 (en) 2014-06-18
KR101339653B1 (en) 2013-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5527025B2 (en) Position sensorless control device for synchronous machine
KR101046802B1 (en) Control device of AC rotor and electric constant measurement method of AC rotor using this controller
CN104052361B (en) Electric machine control system to compensate torque pulsation
JP2019533409A (en) System and method for starting a synchronous motor
WO2016121237A1 (en) Inverter control device and motor drive system
EP2779414A2 (en) Motor control system having bandwidth compensation
JP2007097263A (en) Method of estimating magnetic pole position of synchronous motor
JP2011147287A (en) Estimation device of magnetic pole position of motor
JP2012055041A (en) Vector controller and motor control system
WO2020105204A1 (en) Power conversion device
WO2018043501A1 (en) Inverter control device and electric motor driving system
JP2006197712A (en) System and method for driving synchronous motor
JP2010035352A (en) Device for estimating rotor position of synchronous electric motor
Sim et al. A simple strategy for sensorless speed control for an IPMSM during startup and over wide speed range
JP2011217505A (en) Controller of synchronous motor and control method of synchronous motor
Hassan et al. Sensorless sliding mode torque control of an IPMSM drive based on active flux concept
JP4924115B2 (en) Permanent magnet synchronous motor drive control device
JP5082216B2 (en) Rotation detection device for turbocharger with electric motor and rotation detection method for turbocharger with electric motor
JP5106295B2 (en) Rotor position estimation device for synchronous motor
JP5744151B2 (en) Electric motor driving apparatus and electric motor driving method
WO2017199334A1 (en) Control device for synchronous rotary machine and control method for synchronous rotary machine
Kato et al. Position and velocity sensorless control of synchronous reluctance motor at low speed using disturbance observer for high-frequency extended EMF
JP5807832B1 (en) Phase generator for induction motor
JP6422796B2 (en) Synchronous machine control device and drive system
JP7302140B2 (en) Drive for synchronous reluctance motor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130328

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140318

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140331

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5527025

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees