JP2012139030A - Motor controller - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the whirling of the motor shaft without requiring a significant burden in a motor controller having a plurality of units.SOLUTION: Translation movement components αp, βp and rotational movement components αr, βr of shaft displacement detection values are determined from shaft displacement detection values α1, β1, α2, β2. A low-pass filter LPF1 extracts only the signal of DC component synchronized with the rotational frequency of the shaft for the translation movement components αp, βp and rotational movement components αr, βr. Period disturbance observers 50a, 50b estimate the disturbance based on the signal of DC component, and operate translation movement components αp, βpand rotational movement components αr, βrof a shaft displacement command value for suppressing the estimated disturbance. A shaft support control unit 20 calculates the shaft displacement command value of each motor based on the translation movement components αp, βpand rotational movement components αr, βrof a shaft displacement command value.

Description

本発明は、電磁力によって軸支持を行うベアリングレスモータまたは磁気軸受モータに適用されるモータ制御装置に係り、特に、回転速度が変化しても振れ回りの少ない軸変位指令値で軸支持制御が可能なモータ制御装置に関する。   The present invention relates to a motor control device applied to a bearingless motor or a magnetic bearing motor that supports a shaft by electromagnetic force, and in particular, the shaft support control can be performed with a shaft displacement command value with less swinging even when the rotational speed changes. The present invention relates to a possible motor control device.

モータの軸を非接触で支持する技術として、磁気軸受やベアリングレスモータが知られている。図10に示すように一般的なベアリングレスモータ2の制御装置1aでは、軸支持制御部20において、フィードバックにより軸支持制御が行われる。    Magnetic bearings and bearingless motors are known as techniques for supporting the motor shaft in a non-contact manner. As shown in FIG. 10, in the control device 1 a for a general bearingless motor 2, the shaft support control unit 20 performs shaft support control by feedback.

まず、ベアリングレスモータ2の水平方向をα軸、鉛直方向をβ軸と定め、ベアリングレスモータ2の軸変位α、βをギャップセンサ21により検出する。軸変位指令値α*,β*と前記軸変位検出値α,βとを減算器22a,22bにおいて各々比較し、この比較で得られた偏差をPIDアンプ(比例・積分・微分制御器)23a,23bに入力し、軸支持力指令値Fα *,Fβ *を演算する。 First, the horizontal direction of the bearingless motor 2 is defined as the α axis and the vertical direction is defined as the β axis, and the shaft displacements α and β of the bearingless motor 2 are detected by the gap sensor 21. The shaft displacement command values α * , β * and the shaft displacement detection values α, β are respectively compared in the subtractors 22a, 22b, and the deviation obtained by the comparison is compared with a PID amplifier (proportional / integral / derivative controller) 23a. , 23b to calculate the shaft support force command values F α * , F β * .

軸支持変調器24により軸支持力指令値Fα *,Fβ *の変調演算を行い、軸支持電流指令値i *,i *を求め、ACR(電流制御器)により指令値通りの電流を出力することでベアリングレスモータ2の軸支持を行う。 Shaft supporting the modulator 24 by the shaft supporting force command value F alpha *, performs F beta * modulation operation, S.alpha shaft support current command value i *, obtains the i S [beta *, ACR command value as the (current controller) The shaft of the bearingless motor 2 is supported by outputting current.

しかし、回転するモータ軸にはジャイロ効果が発生する。   However, a gyro effect is generated on the rotating motor shaft.

例えば、2つのユニットを有するモータ制御装置において、ユニット1とユニット2におけるモータ軸の変位αが、各々のセンサ出力の誤差や制御誤差などにより不一致となり、α軸においてモータ軸に傾きが生じた場合を考える。モータ軸の重心位置がユニット1とユニット2の中点からずれているため、モータ軸回転によりユニット1側とユニット2側で異なる大きさや向きの遠心力が働くことが挙げられる。また、ユニット1側とユニット2側でアンバランスの程度が異なる原因は、軸の加工精度や芯出し精度、または、負荷と接続したことにより片側のアンバランスが増大した、等が考えられる。このように、α軸に傾きが生じた場合、ジャイロ効果によりβ軸方向に対して、モータ軸に傾きを生じさせる力が働く。すなわち、モータ軸に傾きがある場合、ジャイロ効果によって、α軸とβ軸の軸変位の関係に結びつきを生じさせる。 図10に示すように各ユニットで独立した制御を行う方法では、各々のユニットで変位抑制が独立しているため、ジャイロ効果による振れ回りを抑制できず、モータ軸の傾きを抑制することが不十分であった。特に、ジャイロ効果は、回転数が増加しモータ軸が太く短くなるほど大きくなるため、このような条件ではジャイロ効果を打ち消す必要がある。   For example, in a motor control device having two units, when the displacement α of the motor shaft in the unit 1 and the unit 2 is inconsistent due to an error in each sensor output, a control error, etc., and the inclination of the motor shaft occurs in the α axis think of. Since the position of the center of gravity of the motor shaft is deviated from the midpoint of the unit 1 and the unit 2, it is possible that centrifugal force having different sizes and directions acts on the unit 1 side and the unit 2 side due to rotation of the motor shaft. Further, the cause of the difference in the degree of unbalance between the unit 1 side and the unit 2 side may be due to shaft machining accuracy, centering accuracy, or increased imbalance on one side due to connection with a load. As described above, when the α axis is tilted, a force that causes the motor shaft to tilt with respect to the β axis direction acts due to the gyro effect. That is, when the motor shaft is tilted, the gyro effect causes a connection between the α axis and β axis displacements. As shown in FIG. 10, in the method in which each unit performs independent control, since displacement suppression is independent in each unit, it is not possible to suppress the whirling due to the gyro effect, and it is not possible to suppress the inclination of the motor shaft. It was enough. In particular, since the gyro effect increases as the rotational speed increases and the motor shaft becomes thicker and shorter, it is necessary to cancel the gyro effect under such conditions.

特開平09−126238号公報JP 09-126238 A

「Magnetic Bearings and Bearingless Drives」"Magnetic Bearings and Bearing Drivers"

非特許文献1(p94、図4.6)には、協調制御の例が開示されている。この協調制御では、モータ軸の変位検出信号を並進運動(モータ軸が制御中心に対して、α軸、β軸方向にどの程度変位するのか)と回転運動(モータ軸が水平状態からどの程度傾くのか)とに分離し、それぞれ異なるゲインGcp,Gcrを適用して、ジャイロ効果を打ち消している。     Non-Patent Document 1 (p94, FIG. 4.6) discloses an example of cooperative control. In this coordinated control, the displacement detection signal of the motor shaft is translated (how much the motor shaft is displaced in the α-axis and β-axis directions with respect to the control center) and rotational motion (how much the motor shaft is tilted from the horizontal state). And the different gains Gcp and Gcr are applied to cancel the gyro effect.

しかし、負荷を接続することで慣性モーメントが変化してしまうと、適切なゲインも変化してしまう。その結果、その度に手動でゲインを調整することや、負荷の慣性モー メントを測定するなどの作業が必要となり、調整に多くの時間を要していた。   However, if the moment of inertia changes by connecting a load, the appropriate gain also changes. As a result, it was necessary to manually adjust the gain each time and measure the inertia moment of the load, which required a lot of time for adjustment.

また、非特許文献1ではモータ軸のアンバランスに起因する振れ回りを抑制する効果はないため、別途、振れ回り抑制制御を適用する必要がある。   Further, in Non-Patent Document 1, since there is no effect of suppressing runout caused by motor shaft imbalance, it is necessary to separately apply runout suppression control.

特許文献1は、VSSオブザーバとVSCコントローラを使用して「モータ軸の振れ回り」と「ジャイロ効果」を抑制する技術である。しかし、この方式はVSSオブザーバの伝達関数を設計する必要がある。またVSCコントローラの設計にはシステム に対応した非線形関数が必要である。このため、事前の試運転やシミュレーションなどで伝達関数や非線形関数を求める必要 があり、複雑な演算でそれぞれの関数の次数や係数を推定しなければならない。さらに、負荷変動などで特性が変化した場合は設計をやり直す必要がある。    Patent Document 1 is a technology for suppressing “motor shaft runout” and “gyro effect” using a VSS observer and a VSC controller. However, this method needs to design the transfer function of the VSS observer. In addition, the design of the VSC controller requires a nonlinear function corresponding to the system. For this reason, it is necessary to obtain transfer functions and nonlinear functions by trial operation and simulation in advance, and the order and coefficients of each function must be estimated by complex calculations. Furthermore, if the characteristics change due to load fluctuations, etc., it is necessary to redesign.

以上示したようなことから、複数のユニットを有するモータ制御装置において、大きな負担を必要とせずに、モータ軸の振れ回りを抑制することが主な課題となる。   As described above, in the motor control apparatus having a plurality of units, it is a main problem to suppress the swing of the motor shaft without requiring a large burden.

本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、電磁力によって軸支持を行う複数のベアリングレスモータまたは磁気軸受モータを制御するモータ制御装置であって、前記モータの軸変位検出値と軸変位指令値との偏差に応じた軸支持力指令値に基づいて生成するゲート信号により、軸支持側インバータを制御する各モータの軸支持制御部と、前記軸変位検出値から、軸変位検出値の並進運動成分と回転運動成分とを求め、前記並進運動成分と回転運動成分のそれぞれについて、ローパスフィルタによって、軸の回転周波数に同期した直流成分の信号のみを抽出し、周期外乱オブザーバによって前記直流成分の信号に基づいて外乱を推定し、前記推定した外乱を抑制する軸変位指令値を演算する振れ回り抑制制御部と、を備え、前記軸支持制御部において、前記軸変位指令値の並進運動成分と回転運動成分に基づき、各モータの軸変位指令値を算出することを特徴とする。   The present invention has been devised in view of the conventional problems, and one aspect thereof is a motor control device that controls a plurality of bearingless motors or magnetic bearing motors that support shafts by electromagnetic force, A shaft support control unit for each motor that controls the shaft support-side inverter by a gate signal generated based on a shaft support force command value corresponding to a deviation between the shaft displacement detection value of the motor and the shaft displacement command value, and the shaft displacement From the detected value, the translational motion component and the rotational motion component of the shaft displacement detection value are obtained, and for each of the translational motion component and the rotational motion component, only a DC component signal synchronized with the rotational frequency of the shaft is extracted by a low-pass filter. A runout suppression control unit that estimates a disturbance based on the signal of the DC component by a periodic disturbance observer and calculates an axial displacement command value that suppresses the estimated disturbance; Provided, in the shaft support control unit, on the basis of the rotational movement component and the translational motion component of the axis displacement command value, and calculates the axial displacement command value of each motor.

また、その他の態様は、電磁力によって軸支持を行う複数のベアリングレスモータまたは磁気軸受モータを制御するモータ制御装置であって、前記モータの軸変位検出値と軸変位指令値との偏差に応じた軸支持力指令値に基づいて生成するゲート信号により、軸支持側インバータを制御する各モータの軸支持制御部と、前記軸支持力指令値から、軸支持力指令値の並進運動成分と回転運動成分とを求め、前記並進運動成分と回転運動成分のそれぞれについて、ローパスフィルタにより、軸の回転周波数に同期した直流成分の信号のみを抽出し、周期外乱オブザーバによって前記直流成分の信号に基づいて外乱を推定し、前記推定した外乱を抑制する軸変位指令値を演算する振れ回り抑制制御部と、を備え、前記軸支持制御部において、前記軸変位指令値の並進運動成分と回転運動成分に基づき、軸変位指令値を算出することを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided a motor control device for controlling a plurality of bearingless motors or magnetic bearing motors that support shafts by electromagnetic force, in accordance with a deviation between a detected shaft displacement value and a shaft displacement command value of the motor. The shaft support controller of each motor that controls the shaft support side inverter by the gate signal generated based on the shaft support force command value, and the translational motion component and rotation of the shaft support force command value from the shaft support force command value A motion component is obtained, and for each of the translational motion component and the rotational motion component, only a DC component signal synchronized with the rotational frequency of the shaft is extracted by a low pass filter, and based on the DC component signal by a periodic disturbance observer. A whirling suppression control unit that estimates a disturbance and calculates a shaft displacement command value that suppresses the estimated disturbance, and the shaft support control unit includes: Based on the rotational movement component and the translational motion component of the position command value, and calculates the axial displacement command value.

また、その他の態様は、電磁力によって軸支持を行う複数のベアリングレスモータまたは磁気軸受モータを制御するモータ制御装置であって、前記モータの軸変位検出値と軸変位指令値との偏差に応じた軸支持力指令値に基づいて生成するゲート信号により、軸支持側インバータを制御する各モータの軸支持制御部と、前記軸支持力指令値から、軸支持力指令値の並進運動成分と回転運動成分とを求め、前記並進運動成分と回転運動成分のそれぞれについて、ローパスフィルタにより、軸の回転周波数に同期した直流成分の信号のみを抽出し、周期外乱オブザーバによって前記直流成分の信号に基づいて外乱を推定し、前記推定した外乱を抑制する軸支持力指令値を演算する振れ回り抑制制御部と、を備え、前記軸支持制御部において、前記軸支持力指令値の並進運動成分と回転運動成分に基づき、軸支持力指令値を補正することを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided a motor control device for controlling a plurality of bearingless motors or magnetic bearing motors that support shafts by electromagnetic force, in accordance with a deviation between a detected shaft displacement value and a shaft displacement command value of the motor. The shaft support controller of each motor that controls the shaft support side inverter by the gate signal generated based on the shaft support force command value, and the translational motion component and rotation of the shaft support force command value from the shaft support force command value A motion component is obtained, and for each of the translational motion component and the rotational motion component, only a DC component signal synchronized with the rotational frequency of the shaft is extracted by a low pass filter, and based on the DC component signal by a periodic disturbance observer. A swing suppression control unit that estimates a disturbance and calculates a shaft support force command value that suppresses the estimated disturbance, and in the shaft support control unit, Based on the rotational movement component and the translational motion component of the supporting force command value, and correcting the axial supporting force command value.

また、その他の態様は、電磁力によって軸支持を行う複数のベアリングレスモータまたは磁気軸受モータを制御するモータ制御装置であって、前記モータの軸変位検出値と軸変位指令値との偏差に応じた軸支持力指令値に基づいて生成するゲート信号により、軸支持側インバータを制御する各モータの軸支持制御部と、スイッチにおいて、軸変位検出値または軸支持力指令値のうち一方を入力し、前記軸変位指令値または軸支持力指令値から、軸変位指令値または軸支持力指令値の並進運動成分と回転運動成分とを求め、前記並進運動成分と回転運動成分のそれぞれについて、ローパスフィルタにより、軸の回転周波数に同期した直流成分の信号のみを抽出し、周期外乱オブザーバによって前記直流成分の信号に基づいて外乱を推定し、前記推定した外乱を抑制する軸変位指令値を演算する振れ回り抑制制御部と、を備え、前記軸支持制御部において、前記軸変位指令値の並進運動成分と回転運動成分に基づき、軸変位指令値を算出することを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided a motor control device for controlling a plurality of bearingless motors or magnetic bearing motors that support shafts by electromagnetic force, in accordance with a deviation between a detected shaft displacement value and a shaft displacement command value of the motor. One of the shaft displacement detection value and the shaft support force command value is input to the shaft support control unit of each motor that controls the shaft support side inverter and the switch by the gate signal generated based on the shaft support force command value. A translational motion component and a rotational motion component of the shaft displacement command value or the shaft support force command value are obtained from the shaft displacement command value or the shaft support force command value, and a low-pass filter is used for each of the translational motion component and the rotational motion component. By extracting only the DC component signal synchronized with the rotational frequency of the shaft, the disturbance is estimated based on the DC component signal by the periodic disturbance observer, A swing suppression control unit that calculates a shaft displacement command value that suppresses a specified disturbance, and the shaft support control unit includes a shaft displacement command value based on a translational motion component and a rotational motion component of the shaft displacement command value. Is calculated.

また、前記振れ回り抑制制御部を複数並列に接続し、各々で算出された指令値の並進運動成分と回転運動成分をそれぞれ加算しても良い。   Further, a plurality of the whirling suppression control units may be connected in parallel, and the translational motion component and the rotational motion component of the command value calculated by each may be added.

また、前記周期外乱オブザーバは、システム同定によって複素数で表現された実システムの伝達特性の逆関数を前記直流成分の信号に積算して、実システムの伝達特性が打ち消された値を算出し、この実システムの伝達特性が打ち消された値から、軸変位指令値が実システムを通過せず検出遅延だけを付加した値を減算して、外乱を推定しても良い。   The periodic disturbance observer integrates an inverse function of the transfer characteristic of the real system expressed by a complex number by system identification with the signal of the DC component, and calculates a value in which the transfer characteristic of the real system is canceled. The disturbance may be estimated by subtracting the value obtained by adding only the detection delay without passing through the actual system from the value obtained by canceling the transfer characteristic of the actual system.

本発明によれば、複数のユニットを有するモータ制御装置において、大きな負担を必要とせずに、モータ軸の振れ回りを抑制することが可能となる。   According to the present invention, in a motor control device having a plurality of units, it is possible to suppress the whirling of the motor shaft without requiring a large burden.

実施形態1におけるモータ制御装置の駆動制御部,軸支持制御部を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a drive control unit and a shaft support control unit of the motor control device according to the first embodiment. 実施形態1におけるモータ制御装置の振れ回り抑制制御部を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a whirling suppression control unit of the motor control device according to the first embodiment. 係数Qam,Qbm測定時の振れ回り抑制制御部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whirling suppression control part at the time of coefficient Qam and Qbm measurement. 実施形態2におけるモータ制御装置の駆動制御部,軸支持制御部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the drive control part of the motor control apparatus in Embodiment 2, and a shaft support control part. 実施形態2におけるモータ制御装置の振れ回り抑制制御部を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a swing control unit of a motor control device according to a second embodiment. 実施形態3におけるモータ制御装置の駆動制御部,軸支持制御部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the drive control part of the motor control apparatus in Embodiment 3, and a shaft support control part. 実施形態3におけるモータ制御装置の振れ回り抑制制御部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whirling suppression control part of the motor control apparatus in Embodiment 3. 実施形態4におけるモータ制御装置の振れ回り抑制制御部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whirling suppression control part of the motor control apparatus in Embodiment 4. 実施形態5におけるモータ制御装置の振れ回り抑制制御部を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating a swing suppression control unit of a motor control device according to a fifth embodiment. 従来のモータ制御装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conventional motor control apparatus.

[実施形態1]
本実施形態1におけるモータ制御装置1bのブロック図を図1,図2に示す。本実施形態1におけるモータ制御装置1bは、図1,図2に示すように、2つのユニットを有し、軸を回転駆動させる駆動制御部10a,10bと、軸変位を検出して軸支持力を発生させる軸支持制御部20a,20bと、外乱およびジャイロ効果を抑制する軸変位指令値の並進運動成分と回転運動成分を出力する振れ回り抑制制御部30a,30bと、を有する。
[Embodiment 1]
A block diagram of the motor control device 1b according to the first embodiment is shown in FIGS. As shown in FIGS. 1 and 2, the motor control device 1b according to the first embodiment includes two units, drive control units 10a and 10b that rotate the shaft, and a shaft support force by detecting the shaft displacement. Shaft support control units 20a and 20b that generate sway, and swing control units 30a and 30b that output translational motion components and rotational motion components of shaft displacement command values that suppress disturbances and gyro effects.

駆動制御部10a,10bは、ロータリーエンコーダ11によりベアリングレスモータ2a,2bの軸の回転角度θを検出し、この回転角度θに基づいて速度検出器12a,12bにより軸の回転角速度ωを検出する。次に、減算部13a,13bにより、前記検出した軸の回転角速度ωと角速度指令値ω*とを比較して角速度偏差Δωを求め、この角速度偏差ΔωをPIアンプ14a,14bに入力し、q軸のトルク電流指令値imq1 *,imq2 *を算出する。また、d軸の励磁電流指令値imd1 *,imd2 *は零で固定されている。 The drive control units 10a and 10b detect the rotation angle θ of the shafts of the bearingless motors 2a and 2b with the rotary encoder 11, and detect the rotation angular velocity ω of the shafts with the speed detectors 12a and 12b based on the rotation angle θ. . Next, the subtracting units 13a and 13b compare the detected rotational angular velocity ω of the shaft with the angular velocity command value ω * to obtain an angular velocity deviation Δω, and input this angular velocity deviation Δω to the PI amplifiers 14a and 14b. Calculate shaft torque current command values i mq1 * and i mq2 * . The d-axis excitation current command values i md1 * and i md2 * are fixed to zero.

電流検出器CT1,CT3により検出されたインバータ出力電流検出値を、dq変換器15a,15bにおいてdq変換することにより、実際のq軸のトルク電流検出値imq1,imq2とd軸の励磁電流検出値imd1,imd2に変換する。この実際のトルク電流検出値imq1,imq2,励磁電流検出値imd1,imd2と前記トルク電流指令値imq1 *,imq2 *,励磁電流指令値imd1 *,imd2 *とを、減算器16a〜16dによりそれぞれ比較して電流偏差Δimq1,Δimq2,Δimd1,Δimd2を求め、この電流偏差Δimq1,Δimq2,Δimd1,ΔImd2から電流制御器ACRによりインバータ電圧指令値Vq1 *,Vd1 *,Vq2 *,Vd2 *を算出する。 The inverter output current detection values detected by the current detectors CT1 and CT3 are dq converted by the dq converters 15a and 15b, so that the actual q-axis torque current detection values i mq1 and i mq2 and the d-axis excitation current are detected. The detection values i md1 and i md2 are converted. The actual torque current detection values i mq1 and i mq2 , the excitation current detection values i md1 and i md2 , the torque current command values i mq1 * and imq2 * , and the excitation current command values i md1 * and i md2 * The current deviations Δi mq1 , Δi mq2 , Δi md1 and Δi md2 are obtained by comparison by the subtractors 16a to 16d, respectively, and the inverter voltage command value is obtained from the current deviations Δi mq1 , Δi mq2 , Δi md1 and ΔI md2 by the current controller ACR. Vq 1 * , Vd 1 * , Vq 2 * , and Vd 2 * are calculated.

このインバータ電圧指令値Vq1 *,Vd1 *,Vq2 *,Vd2 *をdq逆変換器17a,17bにより固定座標上のインバータ電圧指令値に変換する。前記固定座標上のインバータ電圧指令値はPWM変調器18a,18bによりON/OFFのゲート信号に変換され、このゲート信号に基づいてインバータINV1a,INV1bからベアリングレスモータ(または、磁気軸受モータ)2a,2bに電圧を出力する。 The inverter voltage command values Vq 1 * , Vd 1 * , Vq 2 * , and Vd 2 * are converted into inverter voltage command values on fixed coordinates by dq inverse converters 17a and 17b. The inverter voltage command value on the fixed coordinates is converted into an ON / OFF gate signal by the PWM modulators 18a and 18b, and based on this gate signal, the inverters INV1a and INV1b convert the bearingless motor (or magnetic bearing motor) 2a, The voltage is output to 2b.

軸支持制御部20a,20bは、ギャップセンサ21a,21bによりベアリングレスモータ(または、磁気軸受モータ)2a,2bの軸変位α1,α2,β1,β2を検出する。軸変位指令値の並進運動成分αp*,βp*と回転運動成分αr*,βr*とを加算器22a,22bにより加算し、ユニット1のモータ軸変位指令値α1 *,β1 *を求める。また、軸変位指令値の並進運動成分αp*,βp*から回転運動成分αr*,βr*を減算器22c,22dにより減算し、ユニット2の軸変位指令値α2*,β2*を求める。 The shaft support controllers 20a and 20b detect the shaft displacements α1, α2, β1, and β2 of the bearingless motors (or magnetic bearing motors) 2a and 2b by the gap sensors 21a and 21b. Translation component of axial displacement command value .alpha.p *, .beta.p * a rotational motion component .alpha.r *, .beta.r * and the adder 22a, and added by 22b, the motor shaft displacement command value alpha 1 unit 1 *, obtaining the beta 1 * . Further, the rotational motion components αr * and βr * are subtracted from the translational motion components αp * and βp * of the axial displacement command value by the subtractors 22c and 22d to obtain the axial displacement command values α2 * and β2 * of the unit 2.

軸変位検出値α1,β1,α2,β2と前記軸変位指令値α1*,β1*,α2*,β2*とを減算器23a〜23dによりそれぞれ比較して軸変位偏差Δα1,Δβ1,Δα2,Δβ2を求め、この軸変位偏差Δα1,Δβ1,Δα2,Δβ2からPIDアンプ24a〜24dにより軸支持力指令値Fα1 *,Fβ1 *,Fα2 *,Fβ2 *を演算する。この軸支持力指令値Fα1 *,Fβ1 *,Fα2 *,Fβ2 *は、トルク電流により発生する磁界との干渉を考慮し、軸支持変調器25a,25bにより軸支持電流指令値iSα1 *,iSβ1 *Sα2 *,iSβ2 *に変換される。 The shaft displacement detection values α1, β1, α2, β2 and the shaft displacement command values α1 * , β1 * , α2 * , β2 * are respectively compared by subtractors 23a to 23d to compare shaft displacement deviations Δα1, Δβ1, Δα2, Δβ2. And shaft support force command values F α1 * , F β1 * , F α2 * , F β2 * are calculated from the shaft displacement deviations Δα1, Δβ1, Δα2, Δβ2 by the PID amplifiers 24a to 24d. The shaft support force command values F α1 * , F β1 * , F α2 * , and F β2 * take into account the interference with the magnetic field generated by the torque current, and the shaft support current command values i by the shaft support modulators 25a and 25b. It is converted into Sα1 * , i Sβ1 * i Sα2 * , i Sβ2 * .

電流検出器CT2,CT4により検出された軸支持側インバータINV2a,INV2bのインバータ出力電流検出値を、3相2相変換器26a,26bによりαβ座標上の軸支持電流検出値iSα1,iSβ1,iSα2,iSβ2に変換する。 Inverter output current detection values of the shaft support side inverters INV2a and INV2b detected by the current detectors CT2 and CT4 are converted into shaft support current detection values i Sα1 and i Sβ1 on the αβ coordinates by the three-phase two-phase converters 26a and 26b. Convert to i Sα2 and i Sβ2 .

この軸支持電流検出値iSα1,iSβ1,iSα2,iSβ2と軸支持電流指令値iSα1 *,iSβ1 *,iSα2 *,iSβ2 *とを減算器27a〜27dによりそれぞれ比較して電流偏差ΔiSα1,ΔiSβ1,ΔiSα1,ΔiSβ2を求め、この電流偏差ΔiSα1,ΔiSβ1,ΔiSα2,ΔiSβ2から、電流制御器ACRによりインバータ電圧指令値VSα1 *,VSβ1 *,VSα2 *,VSβ2 *を求める。電流制御器ACRから出力されたαβ座標上のインバータ電圧指令値VSα1 *,VSβ1 *,VSα2 *,VSβ2 *は、2相3相変換器28a,28bにより、3相の電圧指令値VU1 *,Vv1 *,Vw1 *,Vu2 *,Vv2 *,Vw2 *に変換され、この3相の電圧指令値VU1 *,Vv1 *,Vw1 *,Vu2 *,Vv2 *,Vw2 *をPWM変調器29a,29bにおいてON/OFFのゲート信号に変換し、このゲート信号に基づいて軸支持側インバータINV2a,INV2bからベアリングレスモータ(または、磁気軸受モータ)2a,2bに電圧を出力する。 The shaft support current detection values i Sα1 , i Sβ1 , i Sα2 , i Sβ2 and shaft support current command values i Sα1 * , i Sβ1 * , i Sα2 * , i Sβ2 * are compared by subtracters 27a to 27d, respectively. Current deviations Δi Sα1 , Δi Sβ1 , Δi Sα1 , Δi Sβ2 are obtained, and from these current deviations Δi Sα1 , Δi Sβ1 , Δi Sα2 , Δi Sβ2 , inverter voltage command values V Sα1 * , V Sβ1 * , Vs Sα2 * and V Sβ2 * are obtained. The inverter voltage command values V Sα1 * , V Sβ1 * , V Sα2 * , and V Sβ2 * on the αβ coordinate output from the current controller ACR are converted into three-phase voltage command values by the two-phase three-phase converters 28a and 28b. V U1 * , V v1 * , V w1 * , V u2 * , V v2 * , V w2 * , and these three-phase voltage command values V U1 * , V v1 * , V w1 * , V u2 * , V v2 * and V w2 * are converted into ON / OFF gate signals by the PWM modulators 29a and 29b, and the bearing-less motor (or magnetic bearing motor) 2a is converted from the shaft support side inverters INV2a and INV2b based on the gate signals. , 2b.

図2に基づいて、本実施形態1における振れ回り抑制制御部(並進側)30a,(回転側)30bについて説明する。   Based on FIG. 2, the swing control unit (translation side) 30 a and (rotation side) 30 b in the first embodiment will be described.

まず、ユニット1側の軸変位検出値α1,β1とユニット2側の軸変位検出値α2,β2とを加算器31a,31bによりそれぞれ加算し、軸変位検出値の並進運動成分αp,βpを求める。また、前記軸変位検出値α1,β1から軸変位検出値α2,β2を減算器31c,31dによりそれぞれ減算し、軸変位検出値の回転運動成分αr,βrを求める。この加算後の並進運動成分αp,βp、および減算後の回転運動成分αr,βrを、dq変換器32a,32bにおいてdq変換し、軸の回転に同期したdq座標上の軸変位(振れ回り)dp,qp,dr,qrに変換する。次に、ローパスフィルタLPF1において、軸変位dp,qp,dr,qrから軸の回転に同期した軸変位(振れ回り)を示す直流成分の信号のみを抽出する。                    First, the axial displacement detection values α1 and β1 on the unit 1 side and the axial displacement detection values α2 and β2 on the unit 2 side are added by adders 31a and 31b, respectively, to obtain translational motion components αp and βp of the axial displacement detection values. . Further, the subtractors 31c and 31d subtract the shaft displacement detection values α2 and β2 from the shaft displacement detection values α1 and β1, respectively, to obtain the rotational motion components αr and βr of the shaft displacement detection values. The translational motion components αp and βp after the addition and the rotational motion components αr and βr after the subtraction are dq-transformed by the dq converters 32a and 32b, and the shaft displacement (swinging) on the dq coordinate synchronized with the shaft rotation. Convert to dp, qp, dr, qr. Next, the low-pass filter LPF1 extracts only a DC component signal indicating the shaft displacement (swing) synchronized with the shaft rotation from the shaft displacements dp, qp, dr, qr.

その後、抽出した軸変位(振れ回り)信号を周期外乱オブザーバ50a,50bに入力することで、軸変位指令値の並進運動成分dp*,qp*,回転運動成分dr*,qr*を得る。 Thereafter, the extracted shaft displacement (swing) signals are input to the periodic disturbance observers 50a and 50b to obtain the translational motion components dp * and qp * and the rotational motion components dr * and qr * of the shaft displacement command value.

最後に、dq逆変換器38a,38bにおいて、dq座標上の軸変位指令値dp*,qp*,dr*,qr*をdq逆変換し、固定座標上における軸変位指令値の並進運動成分αp*,βp*,回転運動成分dr*,qr*に変換する。この軸変位指令値の並進運動成分αp*,βp*と回転運動成分αr*,βr*を加算してユニット1の軸変位指令値α1*,β1*を求め、軸変位指令値の並進運動成分αp*,βp*から回転運動成分αr*,βr*を減算してユニット2の軸変位指令値α2*,β2*を求める。以上の動作により、軸変位指令値α1*,β1*,α2*,β2* を出力することで,軸変位(振れ回り)およびジャイロ効果を抑制する。 Finally, in the dq inverse converters 38a and 38b, the axial displacement command values dp * , qp * , dr * , and qr * on the dq coordinate are inversely transformed by dq, and the translational motion component αp of the axial displacement command value on the fixed coordinate is obtained. * , Βp * , and rotational motion components dr * , qr * . Translation component of the axial displacement command value .alpha.p *, .beta.p * a rotational motion component .alpha.r *, .beta.r * axis displacement command value [alpha] 1 * of the unit 1 by adding, seeking .beta.1 *, translational motion component of the axial displacement command value The rotational displacement components αr * and βr * are subtracted from αp * and βp * to obtain unit 2 axial displacement command values α2 * and β2 * . With the above operation, the shaft displacement command values α1 * , β1 * , α2 * , β2 * are output, thereby suppressing the shaft displacement (running around) and the gyro effect.

次に、周期外乱オブザーバ50a,50bの動作について説明する。   Next, the operation of the periodic disturbance observers 50a and 50b will be described.

まず、積算器33a〜33hにおいて、ローパスフィルタLPF1から出力された信号と、係数Qap,Qbp,Qar,Qbrとの積を取り、減算器34a,34c,加算器34b,34dにおいて減算・加算し、実システムの伝達特性を打ち消した信号ddnp,qdnp,ddnr,qdnrを出力する。係数Qap,Qbp,Qar,Qbrは固定座標上の軸変位指令値αp*,βp*,αr*,βr*から実際の軸変位検出値αp,βp,αr,βrまでの伝達特性の逆関数であり、あらかじめ求めた値を用いる。本実施形態1では、テーブル35a〜35dに角速度指令値ω*を入力し、角速度指令値ω*に対応した軸変位指令値αp*,βp*,αr*,βr*から軸変位検出値αp,βp,αr,βrまでの伝達特性の逆関数となる係数Qap,Qbp,Qar,Qbrを出力する。この係数Qap,Qbp,Qar,Qbrにより、位相遅れなどの伝達特性を打ち消すことができる。 First, the integrators 33a to 33h take the product of the signal output from the low-pass filter LPF1 and the coefficients Qap, Qbp, Qar, and Qbr, and subtract and add in the subtractors 34a and 34c and adders 34b and 34d, Signals ddnp, qdnp, ddnr, qdnr that cancel the transfer characteristics of the actual system are output. The coefficients Qap, Qbp, Qar, Qbr are inverse functions of transfer characteristics from the axial displacement command values αp * , βp * , αr * , βr * on the fixed coordinates to the actual detected axial displacement values αp, βp, αr, βr. Yes, use the value obtained in advance. In the first embodiment, the angular velocity command value ω * is input to the tables 35a to 35d, and the detected axial displacement value αp, from the axial displacement command values αp * , βp * , αr * , βr * corresponding to the angular velocity command value ω * . Coefficients Qap, Qbp, Qar, Qbr which are inverse functions of the transfer characteristics up to βp, αr, βr are output. With these coefficients Qap, Qbp, Qar, Qbr, transfer characteristics such as phase delay can be canceled.

次に、外乱の推定を行う。外乱は、減算器36a〜36dにより、次の2つの信号の偏差をとることで求める。
(1)dq座標上の軸変位指令値dp*,qp*,dr*,qr*が、軸支持制御部20a,20bやベアリングレスモータ(または、磁気軸受モータ)2a,2bを含む実システムを通り、係数Qap,Qbp,Qar,Qbrとの積により実システムの伝達特性を打ち消した信号ddnp,qdnp,ddnr,qdnr
(2)dq座標上の軸変位指令値dp*,qp*,dr*,qr*が実システムを通らず、検出用ローパスフィルタLPF2だけを適用した信号dLPFp,qLPFp,dLPFr,qLPFr
(1)は軸変位指令値dp*,qp*,dr*,qr*に実システム上の外乱が重畳した信号、(2)は軸変位指令値dp*,qp*,dr*,qr*に検出用LPF2を適用しただけであり外乱を含まない信号である。この2つの差分をとることで、外乱を求めることができる。
Next, disturbance is estimated. The disturbance is obtained by taking a deviation between the following two signals by the subtractors 36a to 36d.
(1) An actual system in which shaft displacement command values dp * , qp * , dr * , qr * on dq coordinates include shaft support control units 20a, 20b and bearingless motors (or magnetic bearing motors) 2a, 2b. As described above, signals ddnp, qdnp, ddnr, qdnr in which the transfer characteristics of the real system are canceled by the products of the coefficients Qap, Qbp, Qar, Qbr
(2) Axial displacement command values dp * , qp * , dr * , qr * on the dq coordinate do not pass through the actual system, and signals dLPFp, qLPFp, dLPFr, qLPFr to which only the detection low-pass filter LPF2 is applied.
(1) axis displacement command value dp * is, qp *, dr *, qr * to the signal disturbance in the real system is superimposed, (2) the axial displacement command value dp *, qp *, dr * , the qr * It is a signal that does not include disturbances, only applying the detection LPF 2. Disturbance can be obtained by taking the difference between the two.

前記検出用ローパスフィルタLPF2は、振れ回り抑制のためのdq座標上の軸変位指令値dp*,qp*,dr*,qr*を入力とし、軸の回転に同期した振動を抽出するために使用したローパスフィルタLPF1と同じ特性を持たせることで軸変位指令値dp*,qp*,dr*,qr*に検出遅延だけを付加する。 The detection low-pass filter LPF2 receives shaft displacement command values dp * , qp * , dr * , qr * on the dq coordinates for suppressing swinging and is used to extract vibrations synchronized with shaft rotation. Only the detection delay is added to the shaft displacement command values dp * , qp * , dr * , qr * by giving the same characteristics as the low-pass filter LPF1.

本実施形態1では、積算器33a〜33hの積算結果を減算器34a,34c,加算器34b,34dにおいて減算・加算した信号ddnp,qdnp,ddnr,qdnrから検出用ローパスフィルタLPF2から出力された信号dLPFp,qLPFp,dLPFr,qLPFrを減算器36a〜36dにおいて、減算することで外乱を抽出する。   In the first embodiment, signals output from the detection low-pass filter LPF2 from the signals dnpnp, qdnp, ddnnr, and qdnr obtained by subtracting and adding the integration results of the integrators 33a to 33h in the subtractors 34a and 34c and the adders 34b and 34d. Disturbances are extracted by subtracting dLPFp, qLPFp, dLPFr, and qLPFr in subtractors 36a to 36d.

次に、減算器37a〜37dにより、推定した外乱と外乱指令値Zとの外乱偏差を取る。基本的には、外乱指令値Zは零で固定である。この演算により抽出した外乱の符号を反転し,外乱を打ち消すようなdq座標上の軸変位指令値dq*,qp*,dr*,qr*を求める。また、dq座標上の軸変位指令値dp*,qp*dr*,qr*は検出用ローパスフィルタLPF2によりLPF処理を行い、dLPFp,qLPFp,dLPFr,qLPFrを求め,dq座標上の軸変位指令値dp*,qp*,dr*,qr*が実システムを通渦した信号ddnp,qdnp,ddnr,qdnrと比較し外乱の推定に使用する。 Next, a disturbance deviation between the estimated disturbance and the disturbance command value Z is obtained by the subtractors 37a to 37d. Basically, the disturbance command value Z is zero and fixed. The sign of the disturbance extracted by this calculation is inverted, and the axial displacement command values dq * , qp * , dr * , qr * on the dq coordinates that cancel the disturbance are obtained. Also, the axial displacement command values dp * , qp * dr * , qr * on the dq coordinate are subjected to LPF processing by the low pass filter LPF2 for detection to obtain dLPFp, qLPFp, dLPFr, qLPFr, and the axial displacement command value on the dq coordinate. dp * , qp * , dr * , qr * are used for estimation of disturbance compared with the signals ddnp, qdnp, ddnr, qdnr vortexed through the actual system.

本実施形態1における並進側,回転側の振れ回り抑制制御部30a,30bを動作させるためには、係数Qap,Qbp,Qar,Qbrをあらかじめ求める必要がある。係数Qap,Qbp,Qar,Qbrの測定方法は、ガウス性ノイズ信号を入力し入出力のパワースペクトル密度の比から求めるなど、様々な方法がある。ここでは最も単純なシステム同定による方 法を説明する。   In order to operate the translation side and rotation side swing suppression control units 30a and 30b in the first embodiment, it is necessary to obtain the coefficients Qap, Qbp, Qar, and Qbr in advance. There are various methods for measuring the coefficients Qap, Qbp, Qar, and Qbr, such as obtaining a ratio of input and output power spectral densities by inputting a Gaussian noise signal. Here, the simplest system identification method is explained.

まず、d軸を実部、q軸を虚部と定義する。これにより伝達特性である振幅変化と位相変化を複素数で表現する。   First, the d-axis is defined as the real part and the q-axis is defined as the imaginary part. As a result, the amplitude change and phase change, which are transfer characteristics, are expressed in complex numbers.

次に、図3に示すように並進側,回転側の振れ回り抑制制御部30a,30bを開ループに変更する。d軸q軸変位指令値を零に設定しベアリングレスモータ(または、磁気軸受モータ)2a,2bを動作させ、そのとき測定したd軸q軸の軸変位検出値dp,qp,dr,qrをそれぞれdout0p,qout0p,dout0r,qout0rとする。dout0p,qout0p,dout0r,qout0rの測定後、スイッチS1,S2,S3をすべて上側に切り替え、d軸変位指令値をd1p*,d1r*に変更し、d軸q軸の軸変位検出値dp,qp,dr,qrを測定しdout1p,qout1p,dout1r,qout1rとする。以上の測定より、軸支持側インバータINV2a,INV2bの軸支持電流指令値iSα1 *,iSβ1 *,iSα2 *,iSβ2 *から軸支持電流検出値iSα1,iSβ1,iSα2,iSβ2までの伝達特性Pam+jPbmは下記(1),(2)式で表すことができる。 Next, as shown in FIG. 3, the translation side and rotation side swing suppression control units 30a and 30b are changed to an open loop. The d-axis q-axis displacement command value is set to zero and the bearingless motors (or magnetic bearing motors) 2a and 2b are operated, and the measured axial displacement detection values dp, qp, dr and qr of the d-axis and q-axis are measured. Let dout0p , qout0p , dout0r , and qout0r , respectively. After measurement of d out0 p, q out0 p, d out0 r, q out0 r, switches S1, S2, S3 are all switched upward, the d-axis displacement command value is changed to d1p * , d1r * , and d-axis q-axis axis displacement detection value dp of and qp, dr, measured qr d out1 p, q out1 p , d out1 r, and q out1 r. From the above measurement, the shaft support current detected values i Sα1 , i Sβ1 , i Sα2 , i Sβ2 are calculated from the shaft support current command values i Sα1 * , i Sβ1 * , i Sα2 * , i Sβ2 * of the shaft support side inverters INV2a, INV2b. The transfer characteristics P am + jP bm up to can be expressed by the following equations (1) and (2).

Figure 2012139030
Figure 2012139030

Pap,Parは入力指令値に対して同位相の出力を、Pbp,Pbrは入力指令値に対して90deg位相進みの出力を表している。逆特性Qap+jQbp,Qar+jQbrは、伝達特性Pap+jPbp,Par+jPbrの逆数になり、下記(3),(4)式で表すことができる。        Pap and Par represent outputs of the same phase with respect to the input command value, and Pbp and Pbr represent outputs of 90 deg phase advance with respect to the input command value. Inverse characteristics Qap + jQbp, Qar + jQbr are reciprocals of transfer characteristics Pap + jPbp, Par + jPbr, and can be expressed by the following equations (3) and (4).

Figure 2012139030
Figure 2012139030

軸変位の検出値がdoutp,qoutp,doutr,qoutrのとき、下記(5),(6)式(積算器33a〜33h,減算器34a,34c,加算器34b,34d)の演算により伝達特性を打ち消すことができる。 When the detected value of the shaft displacement is d out p, q out p, d out r, q out r, the following equations (5) and (6) (accumulators 33a to 33h, subtractors 34a and 34c, adders 34b, The transfer characteristic can be canceled by the calculation of 34d).

Figure 2012139030
Figure 2012139030

本実施形態1により、以下の効果が得られる。   According to the first embodiment, the following effects can be obtained.

ベアリングレスモータ(または、磁気軸受モータ)2a,2bの軸変位(振れ回り)を抑制し、軸の回転を幾何学的中心にあわせることができる。また、適切な軸位置指令値α1*,β1*,α2*,β2*を求めるのに大きな負担を必要としない。 It is possible to suppress the shaft displacement (swinging) of the bearingless motors (or magnetic bearing motors) 2a and 2b and to adjust the shaft rotation to the geometric center. Further, a large burden is not required for obtaining appropriate axis position command values α1 * , β1 * , α2 * , β2 * .

さらに、軸に共振点が多数ある場合やシミュレーションのモデル化が困難な場合でも、試運転による係数Qap,QbpおよびQar,Qbrの測定を行うことにより軸変位(振れ回り)抑制が可能となる。   Furthermore, even when there are many resonance points on the shaft or when simulation modeling is difficult, it is possible to suppress shaft displacement (run-out) by measuring the coefficients Qap, Qbp and Qar, Qbr by trial operation.

また、従来のベアリングレスモータ(または、磁気軸受モータ)2a,2bは回転数が増加すると制御遅延による位相遅れの影響も大きくなり制御が不安定になりやすい。しかし、本実施形態1では、制御遅延の補償が係数Qap,QbpおよびQar,Qbrに含まれるため、高速回転時でも安定したモータ軸変位(振れ回り)抑制が可能となる。   Further, in the conventional bearingless motors (or magnetic bearing motors) 2a and 2b, when the rotational speed increases, the influence of the phase delay due to the control delay increases, and the control tends to become unstable. However, in the first embodiment, compensation for control delay is included in the coefficients Qap, Qbp and Qar, Qbr, so that stable motor shaft displacement (swinging) can be suppressed even during high-speed rotation.

さらに、この制御には、外乱オブザーバ補償部50a,50bがあるため、係数Qap,QbpおよびQar,Qbrは高い精度を必要としない。外乱オブザーバ補償部50a,50bにより、係数Qap,Qbp,Qar,Qbrの誤差を外乱として扱うことができ誤差による影響は外乱オブザーバ補償部50a,50b内の偏差として表れ、補償される。   Furthermore, since the control includes the disturbance observer compensation units 50a and 50b, the coefficients Qap and Qbp and Qar and Qbr do not need high accuracy. The disturbance observer compensators 50a and 50b can handle the errors of the coefficients Qap, Qbp, Qar, and Qbr as disturbances, and the influence of the errors appears as deviations in the disturbance observer compensators 50a and 50b and is compensated.

そのため、負荷条件に生じた変動が小さければ、係数Qap,QbpおよびQar,Qbrを変更する必要が無く、安定したモータ軸変位(振れ回り)抑制を持続することができる。   For this reason, if the fluctuation caused in the load condition is small, it is not necessary to change the coefficients Qap, Qbp and Qar, Qbr, and stable motor shaft displacement (running) suppression can be maintained.

また、負荷変更などで条件に大きな変動が生じた場合も、試運転をやり直し係数Qap,QbpおよびQar,Qbrを再測定するだけで対応可能となる。   In addition, even when a large change in conditions occurs due to a load change or the like, it is possible to cope with the problem by simply performing a trial run and re-measuring the coefficients Qap, Qbp and Qar, Qbr.

通常は制御フィードバックの位相遅れが180degに達するとポジティブフィードバックとなり、制御により軸振動を拡大させてしまう。しかし、本実施形態1における制御法は、前記(1)〜(6)式の演算により位相遅れを打ち消すことができるため、どのような条件であっても安定した軸変位(振れ回り)抑制が可能となる。   Normally, when the phase delay of the control feedback reaches 180 deg, the feedback becomes positive, and the shaft vibration is expanded by the control. However, since the control method in the first embodiment can cancel the phase lag by the calculation of the above equations (1) to (6), stable axial displacement (swinging) can be suppressed under any conditions. It becomes possible.

また、本実施形態1では、係数Qap,Qbp,Qar,Qbrをモータ2a,2bの回転数に応じて変化させている。これには、特定の回転数における軸変位(振れ回り)による伝達特性の大きな変化に対応させるため、モータ2a,2bの回転数増加による制御遅延の影響の増加を打ち消すため、という2つの理由がある。   In the first embodiment, the coefficients Qap, Qbp, Qar, Qbr are changed according to the rotation speeds of the motors 2a, 2b. There are two reasons for this, in order to counteract the increase in the influence of the control delay due to the increase in the number of rotations of the motors 2a and 2b in order to cope with a large change in the transmission characteristics due to the shaft displacement (swinging) at a specific number of rotations. is there.

このため、係数Qap,Qbp,Qar,Qbrは回転数ごとに測定する必要がある。しかし、前述の通り係数Qap,Qbp,Qar,Qbrは高い精度を必要としない。よって、例えば、1000min-1毎など係数Qap,Qbp,Qar,Qbrを粗い間隔で測定し、間の回転数に対応した係数Qap,Qbp,Qar,Qbrは線形補間により求めても、軸変位(振れ回り)の抑制が可能である。 For this reason, it is necessary to measure the coefficients Qap, Qbp, Qar, Qbr for each rotation speed. However, as described above, the coefficients Qap, Qbp, Qar, and Qbr do not require high accuracy. Therefore, for example, the coefficients Qap, Qbp, Qar, Qbr are measured at rough intervals such as every 1000 min −1, and the coefficients Qap, Qbp, Qar, Qbr corresponding to the rotation speed between them are obtained by linear interpolation, but the axial displacement ( (Swinging) can be suppressed.

また、図2から並進運動成分と回転運動成分の軸変位αp,αrを以下の(7),(8)式で表すことができる。   Further, from FIG. 2, the axial displacements αp and αr of the translational motion component and the rotational motion component can be expressed by the following equations (7) and (8).

並進運動成分の軸変位αp=α1+α2・・・(7)
回転運動成分の軸変位αr=α1−α2・・・(8)
図2の振れ回り抑制制御部30a,30bの出力αp*,αr*は、並進運動成分と回転運動成分の軸変位指令値であるが、これらも同様に各ユニットの軸変位指令値α1*,α2*の加算・減算として下記(9),(10)式で表すことができる。
Translational component axial displacement αp = α1 + α2 (7)
Axial displacement αr = α1-α2 of the rotational motion component (8)
The outputs αp * and αr * of the swing suppression control units 30a and 30b in FIG. 2 are the axial displacement command values of the translational motion component and the rotational motion component, and these are similarly the axial displacement command values α1 * , The addition / subtraction of α2 * can be expressed by the following equations (9) and (10).

並進運動成分の軸変位指令値αp*=α1*+α2*・・・(9)
回転運動成分の軸変位指令値αr*=α1*−α2*・・・(10)
そのため、並進運動成分αp*や回転運動成分αr*から各ユニットの変位指令値α1*,α2*は以下の(11),(12)式で求めることができる。
Axial displacement command value for translational motion component αp * = α1 * + α2 * (9)
Axial displacement command value αr * = α1 * −α2 * (10) of the rotational motion component
Therefore, the translational motion component .alpha.p * and rotational motion component .alpha.r * displacement command value of each unit from the [alpha] 1 *, [alpha] 2 * the following (11), can be obtained by the equation (12).

ユニット1の軸変位指令値α1*=(αp*+αr*)/2・・・(11)
ユニット2の軸変位指令値α2*=(αp*−αr*)/2・・・(12)
このため、ユニット1,2の軸支持制御部20a,20bにおいて、並進側と回転側の軸変位指令値αp*,βp*,αr*,βr*を加算・減算することにより、各ユニットの軸変位指令値α1*,β1*,α2*,β2*を求め、それに従い制御することで振れ回りを抑制することができる。正しくは、上記(11),(12)式に示すように、2で除算する必要があるが、2で除算しなくとも係数Qap,Qbp,Qar,Qbrが半分の大きさで測定されるため、制御動作上は問題ない。
Unit 1 axial displacement command value α1 * = (αp * + αr * ) / 2 (11)
Unit 2 shaft displacement command value α2 * = (αp * −αr * ) / 2 (12)
For this reason, in the shaft support control units 20a and 20b of the units 1 and 2, the axis displacement command values αp * , βp * , αr * , and βr * on the translation side and the rotation side are added and subtracted, so that By determining the displacement command values α1 * , β1 * , α2 * , β2 * and performing control according to the values, it is possible to suppress the swinging. Correctly, as shown in the above equations (11) and (12), it is necessary to divide by 2, but the coefficients Qap, Qbp, Qar, and Qbr are measured at half the size without being divided by 2. There is no problem in the control operation.

そのため、モータ軸の変位検出値α1,β1,α2,β2を並進運動成分αp,βpと回転運動成分αr,βrに分離し、それぞれ異なる係数Qap,QbpおよびQar,Qbrを適用することにより、ジャイロ効果を係数Qar,Qbrに組み込むことができる。このように、本実施形態1では、ジャイロ効果の影響を受けない並進運動成分と、影響を受ける回転運動成分に分離するため、軸の傾きに依存しない係数を得られる。   Therefore, by detecting the displacement detection values α1, β1, α2, and β2 of the motor shaft into translational motion components αp and βp and rotational motion components αr and βr and applying different coefficients Qap and Qbp and Qar and Qbr, respectively, The effect can be incorporated into the coefficients Qar and Qbr. As described above, in the first embodiment, the translational motion component that is not affected by the gyro effect and the rotational motion component that is affected are separated, so that a coefficient that does not depend on the inclination of the shaft can be obtained.

また、非特許文献1の方法では、並進運動と回転運動で異なるゲインを手動調整する必要がある。しかし、本実施形態1では簡単な試験によりジャイロ効果を係数Qar,Qbrとして評価でき、調整に必要な時間を短縮することが可能となる。   In the method of Non-Patent Document 1, it is necessary to manually adjust different gains for translational motion and rotational motion. However, in the first embodiment, the gyro effect can be evaluated as the coefficients Qar and Qbr by a simple test, and the time required for adjustment can be shortened.

[実施形態2]
本実施形態2におけるモータ制御装置1cのブロック図を図4,図5に示す。本実施形態2において、駆動制御部10a,10b,軸支持制御部20a,20bは実施形態1と同様に構成されている。一方、振れ回り抑制制御部30a,30bは実施形態1と比較して以下の点で相違する。
[Embodiment 2]
4 and 5 show block diagrams of the motor control device 1c according to the second embodiment. In the second embodiment, the drive control units 10a and 10b and the shaft support control units 20a and 20b are configured similarly to the first embodiment. On the other hand, the swing suppression control units 30a and 30b differ from the first embodiment in the following points.

振れ回り抑制制御部30a,30bの入力を軸変位検出値α1,β1,α2,β2から軸支持力指令値Fα1 *,Fβ1 *,Fα2 *,Fβ2 *に変更する。 The input to the swing suppression control units 30a, 30b is changed from the shaft displacement detection values α1, β1, α2, β2 to shaft support force command values F α1 * , F β1 * , F α2 * , F β2 * .

また、伝達特性の逆関数となる係数Qap,Qbp,Qar,Qbrも実施形態1とは異なる値にする必要がある。   Also, coefficients Qap, Qbp, Qar, Qbr, which are inverse functions of the transfer characteristics, need to be different from those in the first embodiment.

振れ回り抑制制御部30a,30bの変更箇所における作用について説明する。まず、並進側(30a)では軸支持力指令値Fα1 *とFα2 *、Fβ1 *とFβ2 *を加算し、軸支持力指令値の並進運動成分FαP *,FβP *を演算し、回転側(30b)では、軸支持力指令値Fα1 *からFα2 *、Fβ1 *からFβ2 *を減算し、軸支持力指令値の回転運動成分FαR *,FβR *を演算する。演算した軸支持力指令値の並進運動成分FαP *,FβP *と回転運動成分FαR *,FβR *をdq変換し、軸の回転に同期した軸変位指令値の並進運動成分dp,qpと回転運動成分dr,qrに変換する。次に、ローパスフィルタLPF1において、軸の回転に同期した直流成分の信号のみを抽出する。 The effect | action in the change location of the whirling suppression control part 30a, 30b is demonstrated. First, on the translation side (30a), shaft support force command values F α1 * and F α2 * , F β1 * and F β2 * are added to calculate the translational motion components F αP * and F βP * of the shaft support force command values. and, in the rotating side (30b), F α2 * from shaft supporting force command value F [alpha] 1 *, subtracted from F β1 * F β2 *, rotational movement component of the axial supporting force command value F [alpha] R *, the F [beta] R * Calculate. The translational motion components F αP * and F βP * of the calculated shaft support force command value and the rotational motion components F αR * and F βR * are dq transformed, and the translational motion component dp of the shaft displacement command value synchronized with the rotation of the shaft. qp and rotational motion components dr and qr are converted. Next, in the low-pass filter LPF1, only a DC component signal synchronized with the rotation of the shaft is extracted.

次に、周期外乱オブザーバ50a,50bでは,軸支持力指令値Fαp *,Fβp *,Fαr *,Fβr *のうち軸の回転に同期した成分(向心力)を零にするような軸変位指令値dp*,qp*,dr*,qr*が得られる。この軸変位指令値dp*,qp*,dr*,qr*に従い軸支持を行うことで,軸支持制御部20a,20bは遠心力が発生しなくなるように軸の振れ回りを促す。よって,軸の回転運動の中心を幾何学的中心から重心へと変化させることができる。 Next, in the periodic disturbance observers 50a and 50b, shafts that make the component (centripetal force) synchronized with the rotation of the shaft among the shaft support force command values F αp * , F βp * , F αr * , and F βr * zero. Displacement command values dp * , qp * , dr * , qr * are obtained. By supporting the shaft according to the shaft displacement command values dp * , qp * , dr * , qr * , the shaft support control units 20a, 20b urge the shaft to swing so that no centrifugal force is generated. Therefore, the center of the rotational movement of the shaft can be changed from the geometric center to the center of gravity.

実施形態2で使用する係数Qap,QbpおよびQar,Qbrは軸支持力指令値Fαp *,Fβp *およびFαr *,Fβr *から軸変位指令値αp*,βp*およびαr*,βr*までの伝達特性の逆関数係数であるため,実施形態1のものとは異なる値になる。しかし,実施形態1と同様の方法で測定が可能になる。 The coefficients Qap, Qbp, Qar, and Qbr used in the second embodiment are calculated based on the shaft support force command values F αp * , F βp *, F αr * , F βr *, and the shaft displacement command values αp * , βp *, αr * , βr Since it is an inverse function coefficient of the transfer characteristic up to * , the value is different from that of the first embodiment. However, measurement can be performed by the same method as in the first embodiment.

また、本実施形態2では実施形態1の効果に加えて以下の効果を奏する。     In addition to the effects of the first embodiment, the second embodiment has the following effects.

実施形態1では、軸の回転を幾何学的中心に合わせていたが、本実施形態2では、軸の回転を重心に合わせることが可能となり、軸変位(振れ回り)を抑制する。   In the first embodiment, the rotation of the shaft is adjusted to the geometric center. However, in the second embodiment, the rotation of the shaft can be adjusted to the center of gravity, and the shaft displacement (swinging) is suppressed.

あわせてモータフレームの振動や軸支持電流を低減することができる。   In addition, motor frame vibration and shaft support current can be reduced.

また、トラッキングフィルタ(非特許文献1の図3.26参照)を用いる方式とは異なり、低速回転時においても適用することができる。   Further, unlike the method using a tracking filter (see FIG. 3.26 of Non-Patent Document 1), the method can be applied even at low-speed rotation.

[実施形態3]
本実施形態3におけるモータ制御装置1dのブロック図を図6,7に示す。本実施形態3において、駆動制御部10a,10bは実施形態2と同様に構成されている。一方、軸支持制御部20a,20b,振れ回り抑制制御部30a,30bは実施形態2と比較して以下の点で相違する。
[Embodiment 3]
6 and 7 are block diagrams of the motor control device 1d according to the third embodiment. In the third embodiment, the drive control units 10a and 10b are configured similarly to the second embodiment. On the other hand, the shaft support control units 20a and 20b and the run-out suppression control units 30a and 30b differ from the second embodiment in the following points.

振れ回り抑制制御部30a,30bの出力を軸変位指令値αp*,βp*,αr*,βr*から軸支持力指令値の並進運動成分FαO*,FβO*と回転運動成分Fαo*,Fβo*に変更する。また、軸支持制御部20a,20bでは、軸変位指令値α1*,β1*,α2*,β2*から軸変位検出値α1,β1,α2,β2を減算器23a〜23dにおいて減算し、軸変位偏差Δα1,Δβ1,Δα2,Δβ2を算出する。この軸変位偏差Δα1,Δβ1,Δα2,Δβ2からPIDアンプ24a〜24dにより軸支持力指令値を演算する。加算器40a〜40dにおいて、この軸支持力指令値に並進運動成分の軸支持力指令値FαO*,FβO*をそれぞれ加算する。次に、加算器41a,41b,減算器41c,41dにおいて、回転運動成分の軸支持力指令値FαO*,FβO*を加算・減算して補正し、軸支持力指令値Fα1 *,Fβ1 *,Fα2 *,Fβ2 *を演算する。 The outputs of the swing suppression control units 30a and 30b are converted from the axial displacement command values αp * , βp * , αr * and βr * to the translational motion components F αO p * and F βO p * and the rotational motion component F of the shaft support force command value. Change to αo r * , F βo r * . Further, the shaft support control units 20a and 20b subtract the shaft displacement detection values α1, β1, α2, and β2 from the shaft displacement command values α1 * , β1 * , α2 * , and β2 * in the subtractors 23a to 23d, respectively. Deviations Δα1, Δβ1, Δα2, and Δβ2 are calculated. Based on the shaft displacement deviations Δα1, Δβ1, Δα2, and Δβ2, the shaft support force command values are calculated by the PID amplifiers 24a to 24d. In the adders 40a to 40d, the shaft support force command values F αO p * and F βO p * of the translational motion component are added to the shaft support force command values, respectively. Next, in the adders 41a and 41b and the subtractors 41c and 41d, the shaft support force command values F αO r * and F βO r * of the rotational motion components are added and subtracted to be corrected, and the shaft support force command value F α1 is corrected. * , F β1 * , F α2 * , F β2 * are calculated.

その結果、実施形態2と同様に軸の振れ回り運動の中心を幾何学的中心から重心へと変化させる効果が得られる。加えて実施形態2に比べ以下の効果を奏する。   As a result, as in the second embodiment, an effect of changing the center of the shaft swinging motion from the geometric center to the center of gravity can be obtained. In addition, the following effects are achieved as compared with the second embodiment.

振れ回り抑制制御部30a,30bからの出力の加算点がPIDアンプ24a〜24dの後段になるため、PIDアンプ24a〜24dでの演算遅延がなくなり安定性の向上が期待できる。   Since the addition point of the outputs from the swing suppression control units 30a and 30b is the subsequent stage of the PID amplifiers 24a to 24d, there is no calculation delay in the PID amplifiers 24a to 24d, and an improvement in stability can be expected.

また、振れ回り抑制制御部30a,30bの入力が10-6単位の軸変位検出値αp*,βp*,αr*,βr*ではないため、係数Qap,Qbp,Qar,Qbrは極端に大きな値にならず制御のデジタル化において桁あふれや桁落ちの心配がなくなる。 In addition, since the inputs of the swing suppression control units 30a and 30b are not the axial displacement detection values αp * , βp * , αr * , and βr * in units of 10 −6 , the coefficients Qap, Qbp, Qar, and Qbr are extremely large values. This eliminates the danger of digit overflow and digit loss in control digitization.

さらに、PIDアンプ24a〜24d後段にある振れ回り抑制制御器30a,30bの入力と出力の順序を入れ替えることにより、実施形態1と同様に軸の回転を幾何学的中心にあわせる効果が得られる。ただし、構成を変化させると係数Qap,Qbp,Qar,Qbrの適切な値も変化する。   Further, by switching the order of the inputs and outputs of the swing suppression controllers 30a and 30b in the subsequent stage of the PID amplifiers 24a to 24d, the effect of adjusting the rotation of the shaft to the geometric center can be obtained as in the first embodiment. However, when the configuration is changed, appropriate values of the coefficients Qap, Qbp, Qar, and Qbr also change.

[ 実施形態4]
本実施形態4におけるモータ制御装置1eの振れ回り抑制制御部30a,30bのブロック図を図8に示す。本実施形態4において、駆動制御部10a,10b,軸支持制御部20a,20bは実施形態1と同様に構成されている。また、振れ回り抑制制御部30a,30bは複数並列に接続し、各々で算出された値を加算器39a〜39dにおいて加算し、軸変位指令値αp*,βp*,αr*,βr*を算出する。
[Embodiment 4]
FIG. 8 shows a block diagram of the whirling suppression control units 30a and 30b of the motor control device 1e according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, the drive control units 10a and 10b and the shaft support control units 20a and 20b are configured in the same manner as in the first embodiment. Further, the swirl suppression control units 30a and 30b are connected in parallel, and adder values 39a to 39d are added to calculate the shaft displacement command values αp * , βp * , αr * , βr * . To do.

なお、振れ回り抑制制御部30a,30bに入力する位相信号θをn倍する。nは振れ回り抑制制御部30によって異なる値を用いる。   Note that the phase signal θ input to the whirling suppression control units 30a and 30b is multiplied by n. n varies depending on the swing suppression control unit 30.

本実施形態4により 、実施形態1に加え以下の効果が得られる。   According to the fourth embodiment, the following effects can be obtained in addition to the first embodiment.

軸の振れ回りは、一般的に軸の幾何学的中心と重心にずれがあることに起因して発生し、軸の回転と同じ周波数の振動が最も大きくなる。しかし、負荷の共振やトルクリプルなどの外乱によって軸が振動することもあり、この場合は軸の振動周波数 が回転数の整数倍となる。本実施形態4では、このような軸振動も 抑制することが可能となる。   Shaking of the shaft generally occurs due to a deviation between the geometric center and the center of gravity of the shaft, and the vibration having the same frequency as the rotation of the shaft is the largest. However, the shaft may vibrate due to disturbances such as resonance of the load and torque ripple. In this case, the vibration frequency of the shaft is an integral multiple of the rotational speed. In the fourth embodiment, it is possible to suppress such shaft vibration.

また、加算器39a〜39dにおいて、振れ回り抑制制御部30a,30bの出力を足し合わせることにより、複数の周波数の軸振動を抑制することができる。図8では2個並列であるが、並列数を増加させることも可能である。    Further, in the adders 39a to 39d, axial vibrations having a plurality of frequencies can be suppressed by adding the outputs of the swing suppression control units 30a and 30b. In FIG. 8, two are parallel, but the number of parallels can be increased.

さらに、入力を軸支持力指令値Fα1 *,Fα2 *,Fβ1 *,Fβ2 *に変更することで実施形態2と組み合わせ、複数の周波数のモータフレーム振動を抑制することも可能となる。 Further, by changing the input to the shaft support force command values F α1 * , F α2 * , F β1 * , F β2 * , it is possible to suppress the vibration of the motor frame having a plurality of frequencies in combination with the second embodiment. .

[ 実施形態5]
実施形態5におけるモータ制御装置1fのブロック図を図9に示す。本実施形態5において、駆動制御部10a,10b,軸支持制御部20a,20bは実施形態1と同様に構成されている。実施形態1との相違点は、振れ回り抑制制御部30a,30bの入力をスイッチS4により軸変位検出値α1,β1と軸支持力指令値Fα1 *,Fβ1 *とで切替可能にし、スイッチS5において、軸変位検出値α2,β2と軸支持力指令値Fα2 *,Fβ2 *とで切替可能にしたことである。また、係数Qap,Qbp,Qar,QbrもスイッチS6,S7により入力に合わせて切り替え可能に変更する。
[Embodiment 5]
FIG. 9 shows a block diagram of the motor control device 1f according to the fifth embodiment. In the fifth embodiment, the drive control units 10a and 10b and the shaft support control units 20a and 20b are configured similarly to the first embodiment. The difference from the first embodiment is that the inputs of the swing suppression control units 30a and 30b can be switched between the shaft displacement detection values α1 and β1 and the shaft support force command values F α1 * and F β1 * by the switch S4. In S5, it is possible to switch between the shaft displacement detection values α2 and β2 and the shaft support force command values F α2 * and F β2 * . Further, the coefficients Qap, Qbp, Qar, Qbr are also changed so as to be switchable according to the input by the switches S6, S7.

本実施形態5は、実施形態1と実施形態2を組み合わせ、軸を幾何学的中心で回転させる制御と軸を重心で回転させる制御を切り替えられるようにした方式である。          The fifth embodiment is a method in which the first embodiment and the second embodiment are combined so that the control for rotating the shaft at the geometric center and the control for rotating the shaft at the center of gravity can be switched.

これにより、運転目的に合わせて制御を簡単に変更できる。   Thereby, control can be easily changed according to the driving purpose.

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。        Although the present invention has been described in detail only for the specific examples described above, it is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. Such variations and modifications are naturally within the scope of the claims.

例えば、実施形態1〜5では駆動制御部を有するモータ制御装置について説明したが、駆動制御部がなくモータを回転する機能を持たず、モータ軸の磁気浮上だけを行う装置にも本願発明は適用可能である。      For example, in the first to fifth embodiments, the motor control device having the drive control unit has been described. However, the present invention is also applied to a device that does not have a drive control unit and does not have a function of rotating the motor, and only performs magnetic levitation of the motor shaft. Is possible.

1a〜1f…モータ制御装置
2…ベアリングレスモータ
10…駆動制御部
20…軸支持制御部
30…振れ回り抑制制御部
50…周期外乱オブザーバ
INV1a,INV1b…駆動側インバータ
INV2a,INV2b…軸支持側オブザーバ
LPF1…ローパスフィルタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a-1f ... Motor control apparatus 2 ... Bearingless motor 10 ... Drive control part 20 ... Shaft support control part 30 ... Swing suppression control part 50 ... Periodic disturbance observer INV1a, INV1b ... Drive side inverter INV2a, INV2b ... Shaft support side observer LPF1 ... Low-pass filter

Claims (6)

電磁力によって軸支持を行う複数のベアリングレスモータまたは磁気軸受モータを制御するモータ制御装置であって、
前記モータの軸変位検出値と軸変位指令値との偏差に応じた軸支持力指令値に基づいて生成するゲート信号により、軸支持側インバータを制御する各モータの軸支持制御部と、
前記軸変位検出値から、軸変位検出値の並進運動成分と回転運動成分とを求め、前記並進運動成分と回転運動成分のそれぞれについて、ローパスフィルタによって、軸の回転周波数に同期した直流成分の信号のみを抽出し、周期外乱オブザーバによって前記直流成分の信号に基づいて外乱を推定し、前記推定した外乱を抑制する軸変位指令値を演算する振れ回り抑制制御部と、を備え、
前記軸支持制御部において、前記軸変位指令値の並進運動成分と回転運動成分に基づき、各モータの軸変位指令値を算出することを特徴とするモータ制御装置。
A motor control device that controls a plurality of bearingless motors or magnetic bearing motors that support shafts by electromagnetic force,
A shaft support control unit for each motor that controls the shaft support-side inverter by a gate signal generated based on a shaft support force command value corresponding to a deviation between the shaft displacement detection value and the shaft displacement command value of the motor;
From the detected axial displacement value, a translational motion component and a rotational motion component of the detected axial displacement value are obtained, and a DC component signal synchronized with the rotational frequency of the shaft by a low-pass filter for each of the translational motion component and the rotational motion component. And a runout suppression control unit that calculates a shaft displacement command value that suppresses the estimated disturbance by estimating a disturbance based on the signal of the DC component by a periodic disturbance observer.
The motor control apparatus according to claim 1, wherein the shaft support controller calculates a shaft displacement command value of each motor based on a translational motion component and a rotational motion component of the shaft displacement command value.
電磁力によって軸支持を行う複数のベアリングレスモータまたは磁気軸受モータを制御するモータ制御装置であって、
前記モータの軸変位検出値と軸変位指令値との偏差に応じた軸支持力指令値に基づいて生成するゲート信号により、軸支持側インバータを制御する各モータの軸支持制御部と、
前記軸支持力指令値から、軸支持力指令値の並進運動成分と回転運動成分とを求め、前記並進運動成分と回転運動成分のそれぞれについて、ローパスフィルタにより、軸の回転周波数に同期した直流成分の信号のみを抽出し、周期外乱オブザーバによって前記直流成分の信号に基づいて外乱を推定し、前記推定した外乱を抑制する軸変位指令値を演算する振れ回り抑制制御部と、を備え、
前記軸支持制御部において、前記軸変位指令値の並進運動成分と回転運動成分に基づき、軸変位指令値を算出することを特徴とするモータ制御装置。
A motor control device that controls a plurality of bearingless motors or magnetic bearing motors that support shafts by electromagnetic force,
A shaft support control unit for each motor that controls the shaft support-side inverter by a gate signal generated based on a shaft support force command value corresponding to a deviation between the shaft displacement detection value and the shaft displacement command value of the motor;
From the shaft support force command value, a translational motion component and a rotational motion component of the shaft support force command value are obtained, and each of the translational motion component and the rotational motion component is synchronized with the rotational frequency of the shaft by a low-pass filter. And a whirling suppression control unit that calculates a shaft displacement command value that suppresses the estimated disturbance by estimating a disturbance based on the signal of the DC component by a periodic disturbance observer.
In the shaft support control unit, a shaft displacement command value is calculated based on a translational motion component and a rotational motion component of the shaft displacement command value.
電磁力によって軸支持を行う複数のベアリングレスモータまたは磁気軸受モータを制御するモータ制御装置であって、
前記モータの軸変位検出値と軸変位指令値との偏差に応じた軸支持力指令値に基づいて生成するゲート信号により、軸支持側インバータを制御する各モータの軸支持制御部と、
前記軸支持力指令値から、軸支持力指令値の並進運動成分と回転運動成分とを求め、前記並進運動成分と回転運動成分のそれぞれについて、ローパスフィルタにより、軸の回転周波数に同期した直流成分の信号のみを抽出し、周期外乱オブザーバによって前記直流成分の信号に基づいて外乱を推定し、前記推定した外乱を抑制する軸支持力指令値を演算する振れ回り抑制制御部と、を備え、
前記軸支持制御部において、前記軸支持力指令値の並進運動成分と回転運動成分に基づき、軸支持力指令値を補正することを特徴とするモータ制御装置。
A motor control device that controls a plurality of bearingless motors or magnetic bearing motors that support shafts by electromagnetic force,
A shaft support control unit for each motor that controls the shaft support-side inverter by a gate signal generated based on a shaft support force command value corresponding to a deviation between the shaft displacement detection value and the shaft displacement command value of the motor;
From the shaft support force command value, a translational motion component and a rotational motion component of the shaft support force command value are obtained, and each of the translational motion component and the rotational motion component is synchronized with the rotational frequency of the shaft by a low-pass filter. And a whirling suppression control unit that calculates a shaft support force command value that suppresses the estimated disturbance by estimating a disturbance based on the signal of the DC component by a periodic disturbance observer.
In the shaft support control unit, the shaft support force command value is corrected based on a translational motion component and a rotational motion component of the shaft support force command value.
電磁力によって軸支持を行う複数のベアリングレスモータまたは磁気軸受モータを制御するモータ制御装置であって、
前記モータの軸変位検出値と軸変位指令値との偏差に応じた軸支持力指令値に基づいて生成するゲート信号により、軸支持側インバータを制御する各モータの軸支持制御部と、
スイッチにおいて、軸変位検出値または軸支持力指令値のうち一方を入力し、前記軸変位指令値または軸支持力指令値から、軸変位指令値または軸支持力指令値の並進運動成分と回転運動成分とを求め、前記並進運動成分と回転運動成分のそれぞれについて、ローパスフィルタにより、軸の回転周波数に同期した直流成分の信号のみを抽出し、周期外乱オブザーバによって前記直流成分の信号に基づいて外乱を推定し、前記推定した外乱を抑制する軸変位指令値を演算する振れ回り抑制制御部と、を備え、
前記軸支持制御部において、前記軸変位指令値の並進運動成分と回転運動成分に基づき、軸変位指令値を算出することを特徴とするモータ制御装置。
A motor control device that controls a plurality of bearingless motors or magnetic bearing motors that support shafts by electromagnetic force,
A shaft support control unit for each motor that controls the shaft support-side inverter by a gate signal generated based on a shaft support force command value corresponding to a deviation between the shaft displacement detection value and the shaft displacement command value of the motor;
One of the shaft displacement detection value and the shaft support force command value is input to the switch, and the translational motion component and the rotational motion of the shaft displacement command value or the shaft support force command value are converted from the shaft displacement command value or the shaft support force command value. For each of the translational motion component and the rotational motion component, only a DC component signal synchronized with the rotational frequency of the shaft is extracted for each of the translational motion component and the rotational motion component, and the disturbance is based on the DC component signal by a periodic disturbance observer. And a whirling suppression control unit that calculates an axial displacement command value that suppresses the estimated disturbance, and
In the shaft support control unit, a shaft displacement command value is calculated based on a translational motion component and a rotational motion component of the shaft displacement command value.
前記振れ回り抑制制御部を複数並列に接続し、各々で算出された指令値の並進運動成分と回転運動成分をそれぞれ加算することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のモータ制御装置。     The plurality of swing suppression control units are connected in parallel, and the translational motion component and the rotational motion component of the command value calculated by each are added, respectively. Motor control device. 前記周期外乱オブザーバは、
システム同定によって複素数で表現された実システムの伝達特性の逆関数を前記直流成分の信号に積算して、実システムの伝達特性が打ち消された値を算出し、この実システムの伝達特性が打ち消された値から、軸変位指令値が実システムを通過せず検出遅延だけを付加した値を減算して、外乱を推定することを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載のモータ制御装置。
The periodic disturbance observer is
The inverse function of the transfer characteristic of the real system expressed as a complex number by system identification is added to the signal of the DC component to calculate a value in which the transfer characteristic of the real system is canceled, and the transfer characteristic of the real system is canceled. 6. The motor according to claim 1, wherein the disturbance is estimated by subtracting a value obtained by adding only a detection delay without passing the actual system from the actual system. Control device.
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