JP2012223021A - Motor drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁力を変化させることのできる可変磁力磁石を用いたモータを駆動するモータドライブ装置に関する。 The present invention relates to a motor drive device that drives a motor using a variable magnetic force magnet that can change a magnetic force.
近年、次世代の鉄道や電気自動車向けのドライブ装置として、高効率化又は高速域の出力向上が期待される可変磁力メモリモータを使用するモータドライブ装置が提案されている。可変磁力メモリモータの回転子(ロータ)には、磁化することで、磁力を変えることのできる可変磁力磁石が埋め込まれている。可変磁力磁石の磁力は、モータを駆動するインバータから出力される磁化電流によって、制御される。モータドライブ装置は、低速域では、可変磁力磁石の磁力を大きく、高速域では、可変磁力磁石の磁力を小さくする。これにより、可変磁力メモリモータは、高効率でかつ高速域の出力向上が期待できる。 2. Description of the Related Art In recent years, a motor drive device using a variable magnetic memory motor, which is expected to be highly efficient or output in a high speed region, has been proposed as a drive device for next-generation railways and electric vehicles. The rotor (rotor) of the variable magnetic force memory motor is embedded with a variable magnetic force magnet that can change the magnetic force by being magnetized. The magnetic force of the variable magnetic magnet is controlled by a magnetizing current output from an inverter that drives the motor. The motor drive device increases the magnetic force of the variable magnetic magnet in the low speed region, and decreases the magnetic force of the variable magnetic magnet in the high speed region. As a result, the variable magnetic force memory motor can be expected to improve the output in a high efficiency and high speed range.
しかしながら、可変磁力磁石の磁化には、短時間で過大な磁化電流を印加する必要がある。過大な磁化電流を流すためには、この過大な磁化電流に相応する高いインバータ出力電圧が必要である。磁化電流に必要なインバータ出力電圧が確保できない場合、可変磁力磁石の磁力を変えることができない。このような場合、モータ効率の低下や必要なトルクの確保ができない、というような状況に陥る。 However, it is necessary to apply an excessive magnetization current in a short time for the magnetization of the variable magnetic force magnet. In order to flow an excessive magnetizing current, a high inverter output voltage corresponding to the excessive magnetizing current is required. If the inverter output voltage necessary for the magnetizing current cannot be secured, the magnetic force of the variable magnetic magnet cannot be changed. In such a case, the motor efficiency is lowered and the necessary torque cannot be secured.
そこで、本発明の実施形態の目的は、可変磁力磁石の磁力を変化させるための磁化電流を低減することのできるモータドライブ装置を提供することにある。 Accordingly, an object of an embodiment of the present invention is to provide a motor drive device capable of reducing a magnetizing current for changing the magnetic force of a variable magnetic magnet.
本発明の観点に従ったモータドライブ装置は、磁化して磁力を変化させ、磁化特性が変化する可変磁力磁石を備えた同期電動機と、前記可変磁力磁石の前記磁化特性を特定する磁化特性特定手段と、前記同期電動機の回転数に基づいて、磁化後の前記可変磁力磁石の磁束の目標値である磁束目標値を決定する磁束目標値決定手段と、前記磁化特性特定手段により特定された前記磁化特性及び前記磁束目標値決定手段により決定された前記磁束目標値に基づいて、前記可変磁力磁石を磁化するために流す磁化電流を決定する磁化電流決定手段と、前記磁化電流決定手段により決定された前記磁化電流を前記同期電動機に出力する磁化電流出力手段とを備えている。 A motor drive device according to an aspect of the present invention includes a synchronous motor including a variable magnetic magnet that is magnetized to change a magnetic force and change a magnetic characteristic, and a magnetization characteristic specifying unit that specifies the magnetization characteristic of the variable magnetic magnet And a magnetic flux target value determining means for determining a magnetic flux target value that is a target value of the magnetic flux of the variable magnetic magnet after magnetization based on the rotational speed of the synchronous motor, and the magnetization specified by the magnetization characteristic specifying means Based on the magnetic flux target value determined by the characteristics and the magnetic flux target value determining means, the magnetizing current determining means for determining the magnetizing current to flow to magnetize the variable magnetic force magnet, and the magnetizing current determining means Magnetizing current output means for outputting the magnetizing current to the synchronous motor.
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施形態)
図1は、本発明の実施形態に係る可変磁力メモリモータドライブ装置1の構成を示す構成図である。図2は、本実施形態に係る可変磁力メモリモータ2の回転子40の構造を示す断面図である。なお、各図において、同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複する説明を省略する。
(Embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a variable magnetic force memory
可変磁力メモリモータドライブ装置1は、可変磁力メモリモータ2と、ロータ位置検出器3と、インバータ4と、直流電源5と、平滑コンデンサ6と、直流電圧検出器7と、モータ電流検出器8U,8Wと、制御部9とを備えている。
The variable magnetic force memory
可変磁力メモリモータ2は、磁力を変化させることのできる永久磁石である可変磁力磁石41が回転子40に埋め込まれた永久磁石同期電動機である。可変磁力磁石41は、インバータ4から入力される磁化電流Imag(d軸電流Id)により磁化されることで、磁力が変化する。これにより、可変磁力メモリモータ2は、磁束が変化する。可変磁力メモリモータ2は、インバータ4から供給される交流電力により、駆動する。
The variable magnetic
ロータ位置検出器3は、可変磁力メモリモータ2の回転子(ロータ)40の回転位置を示すロータ位相θmを検出する。ロータ位置検出器3は、例えばレゾルバである。
The
インバータ4は、直流電源5から供給された直流電力を三相交流電力に変換する。インバータ4は、変換した交流電力を可変磁力メモリモータ2に供給する。インバータ4は、可変磁力メモリモータ2に交流電力を出力することで、可変磁力メモリモータ2を制御する。
The
直流電源5は、インバータ4の直流側(入力側)に接続されている。直流電源5は、インバータ4に直流電力を供給する。
The
平滑コンデンサ6は、インバータ4の直流側に接続されている。平滑コンデンサ6は、インバータ4に入力される直流電圧Vdcを平滑化する。
The smoothing
直流電圧検出器7は、インバータ4の直流側の電圧であるインバータ直流入力電圧Vdcを検出する。直流電圧検出器7は、検出したインバータ直流入力電圧Vdcを制御部9に出力する。
The DC voltage detector 7 detects an inverter DC input voltage Vdc that is a voltage on the DC side of the
交流電流検出器8U,8Wは、インバータ4から可変磁力メモリモータ2に流れるモータ電流Iu,Iwを検出する。交流電流検出器8Uは、モータU相電流Iuを検出する。交流電流検出器8Wは、モータW相電流Iwを検出する。交流電流検出器8U,8Wは、検出したモータ電流Iu,Iwを制御部9に出力する。
The AC
制御部9は、ロータ位置検出器3により検出されたロータ位相θm、直流電圧検出器7により検出されたインバータ直流入力電圧Vdc、及び交流電流検出器8U,8Wにより検出されたモータ電流Iu,Iwに基づいて、インバータ4を制御する。制御部9は、インバータ4から出力されるモータ電流Iu,Iwを制御することで、可変磁力メモリモータ2を制御する。
The controller 9 detects the rotor phase θm detected by the
図2を参照して、回転子40の構造について説明する。図2中の矢印は、各磁石41,42,43の磁力線の向きを示している。
The structure of the
回転子40は、回転子鉄心44に磁石41,42,43が埋め込まれた構造である。回転子40は、8つの磁石の磁極部45及び8つのリラクタンストルク発生の鉄の磁極部46を備えている。回転子40は、回転軸51を中心に回転する。軸受52は、回転軸51を支える。1つの磁石の磁極部45は、1つの可変磁力磁石41と、1つの固定磁力磁石42と、2つ固定磁力磁石43とを備える。
The
可変磁力磁石41は、磁力を変化させる磁石である。従って、可変磁力磁石41は、保磁力が低い材質の磁石である。一方、固定磁力磁石42,43は、磁力をほぼ固定させたまま使用する磁石である。従って、固定磁力磁石42は、保磁力が高い材質の磁石である。固定磁力磁石42は、可変磁力磁石41と直列に配置されている。固定磁力磁石42は、可変磁力磁石の磁力を補うために設けられている。
The variable
図3は、本実施形態に係る回転子40に使用する磁石41〜43の磁束密度Bと磁界Hとの相関関係を表す特性(BH特性)を示す特性図である。曲線Ccは、可変磁力磁石41のBH特性を示している。曲線Cvは、固定磁力磁石42,43のBH特性を示している。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a characteristic (BH characteristic) representing a correlation between the magnetic flux density B and the magnetic field H of the
可変磁力磁石41のBH特性は、磁束密度Bを上限から下限まで変化させるために必要な磁界Hの変化幅Scがインバータ4から流す磁化電流Imagにより変化する磁界Hの幅Siよりも狭い。可変磁力磁石41は、このように保磁力が低い材質でできている。これにより、可変磁力磁石41は、インバータ4から流す磁化電流Imagによる磁界Hにより、任意の磁束密度Bに変化させることができる。
The BH characteristic of the variable
一方、固定磁力磁石42,43のBH特性は、磁束密度Bを上限から下限まで変化させるために必要な磁界Hの変化幅がインバータ4から流す磁化電流Imagにより変化する磁界Hの幅Siよりも非常に広い。固定磁力磁石42,43は、このように保磁力が高い材質でできている。これにより、固定磁力磁石42,43は、インバータ4から流す磁化電流Imagによる磁界Hにより、磁化電流Imagの影響をほとんど受けず磁束密度Bをほぼ変化させないようにすることができる。
On the other hand, the BH characteristics of the fixed
図4は、本実施形態に係る可変磁力磁石41の磁束量と磁化電流の相関関係を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the correlation between the amount of magnetic flux and the magnetizing current of the variable
図4を参照して、可変磁力磁石41を磁化について説明する。
With reference to FIG. 4, the magnetization of the variable
可変磁力磁石41に、最大の増磁電流I5を流すと、可変磁力磁石41の磁束値は、最大磁束値φ1となる。この状態で、減磁電流I6を流すと、可変磁力磁石41の磁束値は、減磁して最大磁束値φ1よりも小さい磁束値φ2になる。この状態で、増磁電流I1を流すと、磁束量が最大となる位置にある増磁するパス(磁化特性)P1を通って、可変磁力磁石41の磁束値は、最大磁束値φ1になる。この状態で、最大の減磁電流I10を流した場合、可変磁力磁石41の磁束値は、最小磁束値φ6になる。しかし、この最小磁束値φ6の状態で、先程は増磁することができた増磁電流I1を流しても、可変磁力磁石41は、増磁しない。この場合の増磁は、磁束量が最小となる位置にあるパスP5を通って、可変磁力磁石41が磁化されるためである。従って、このように最小磁束値φ6になった後の状態では、最大の増磁電流I5を流すことにより、可変磁力磁石41の磁束値は、最大磁束値φ1になる。
When the maximum magnetizing current I5 is passed through the variable
ここでは、可変磁力磁石41の磁束値を磁束値φ2,φ6までそれぞれ減磁した後に増磁する場合に、それぞれパスP1,P5を通ることについて説明したが、パスP1とパスP5の間にある中間のパスP2〜P4を通る場合についても同様である。即ち、まず、可変磁力磁石41の磁束値φをそれぞれ磁束値φ3〜φ5まで減磁するには、それぞれ減磁電流I7〜I9を流す必要がある。次に、可変磁力磁石41の磁束値を磁束値φ3〜φ5まで減磁した後に、最大磁束値φ1まで増磁する場合には、それぞれ増磁電流I2〜I4を流す必要がある。このように、それぞれ増磁電流I2〜I4を流す場合には、それぞれパスP2〜P4を通るように、可変磁力磁石41は増磁される。
Here, it has been described that when the magnetic flux value of the variable
従って、可変磁力磁石41を磁束目標値φ*となるように磁化するためには、制御部9は、どのパス(磁化特性)P1〜P5で増磁されるのかを把握する必要がある。そこで、制御部9の磁束管理部21では、このような磁化特性を特定するための要素となる最小磁束値φminを管理している。
Therefore, in order to magnetize the variable
制御部9は、磁束管理部21と、通常時電流指令演算部22と、指令選択部23と、座標変換部24,26と、電流制御部25と、PWM回路27と、回転数演算部28と、磁化管理部29と、磁化時電流指令演算部30と、減算器33d,33qとを備えている。
The control unit 9 includes a magnetic
ここで、DQ軸座標について説明する。DQ軸上のD軸とは、磁石磁束方向の軸であり、磁気トルクに作用しない軸である。DQ軸上のQ軸とは、磁石磁束方向と直交する軸(D軸と直交する軸)であり、磁気トルクに作用する軸である。 Here, the DQ axis coordinates will be described. The D axis on the DQ axis is an axis in the magnet magnetic flux direction and is an axis that does not act on the magnetic torque. The Q axis on the DQ axis is an axis orthogonal to the magnet magnetic flux direction (axis orthogonal to the D axis) and is an axis that acts on the magnetic torque.
まず、主に通常時(磁化していない時)の制御部9の構成について説明する。 First, the configuration of the control unit 9 at normal time (when not magnetized) will be described.
磁束管理部21は、磁化管理部29から入力される磁束目標値φ*及び磁化モードMDに基づいて、様々な磁束に関する演算処理又は管理を行う。具体的には、磁束管理部21は、磁束目標値φ*、現在磁束値φn、及び最小磁束値φminを管理する。ここで、現在磁束値φnは、磁束管理部21で管理されている可変磁力磁石41の現在の磁束値である。磁束管理部21は、現在磁束値φnが運転中に低下した最小の磁束値を、最小磁束値φminとして記憶する。磁束管理部21は、管理している現在磁束値φnを通常時電流指令演算部22及び磁化時電流指令演算部30に出力する。磁束管理部21は、管理している磁束目標値φ*及び最小磁束値φminを磁化時電流指令演算部30に出力する。
The magnetic
通常時電流指令演算部22には、トルク指令Trq*、磁束管理部21により管理されている現在磁束値φnが入力される。通常時電流指令演算部22は、トルク指令Trq*及び現在磁束値φnに基づいて、通常時のD軸電流指令Id1*及び通常時のQ軸電流指令Iq1*を演算する。通常時電流指令演算部22は、演算した通常時のDQ軸電流指令Id1*,Iq1*を指令選択部23に出力する。通常時電流指令演算部22は、演算した通常時のD軸電流指令Id1*を磁化時電流指令演算部30の磁化電流指令演算部31に出力する。
The normal current
通常時のD軸電流指令Id1*は、通常時に可変磁力メモリモータ2に流すD軸電流(磁化電流)Idを制御するための指令である。通常時のQ軸電流指令Iq1*は、通常時に可変磁力メモリモータ2に流すQ軸電流(トルク電流)Iqを制御するための指令である。即ち、Q軸電流指令Iq1*は、可変磁力メモリモータ2のトルクを制御するための指令となる。
The normal D-axis current command Id1 * is a command for controlling the D-axis current (magnetization current) Id that flows to the variable magnetic
指令選択部23は、磁化管理部29から出力される磁化モードMDに基づいて、通常時と磁化時とで、電流指令Id*,Iq*を切り替える。磁化モードMDは、通常時では「0」であり、磁化時は「1」又は「2」である。指令選択部23は、磁化モードMDが「0」であれば、通常時のDQ軸電流指令Id1*,Iq1*を電流指令Id*,Iq*として選択し、磁化モードMDが「非0」であれば、磁化時のDQ軸電流指令Id2*,Iq2*を電流指令Id*,Iq*として選択する。ここでは、通常時であるため、指令選択部23は、通常時のDQ軸電流指令Id1*,Iq1*を選択する。指令選択部23は、選択した電流指令Id*,Iq*を減算器33d,33qに出力する。
The
座標変換部24は、交流電流検出器8U,8Wにより検出された相電流であるモータ電流Iu,Iwを、ロータ位置検出器3により検出されたロータ位相θmに基づいて、DQ軸座標系のDQ軸電流Id,Iqに変換する。なお、直接検出してないV相電流は、他の2つの相電流Iu,Iwから演算される。座標変換部24は、演算したDQ軸電流Id,Iqを減算器33d,33qに出力する。
The coordinate
減算器33dには、指令選択部23から出力されたD軸電流指令Id*及び座標変換部24により演算されたD軸電流Idが入力される。減算器33dは、D軸電流指令Id*からD軸電流Idを減算する。減算器33dは、減算したD軸電流の差分ΔIdを電流制御部25に出力する。
The D-axis current command Id * output from the
減算器33qには、指令選択部23から出力されたQ軸電流指令Iq*及び座標変換部24により演算されたQ軸電流Iqが入力される。減算器33qは、Q軸電流指令Iq*からQ軸電流Iqを減算する。減算器33qは、減算したQ軸電流の差分ΔIqを電流制御部25に出力する。
The Q-axis current command Iq * output from the
電流制御部25は、減算器33d,33qにより演算されたDQ軸電流の差分ΔId,ΔIqを、PI(proportional-plus-integral control)制御器などにより、零にするように、DQ軸電圧指令Vd*,Vq*を演算する。DQ軸電圧指令Vd*,Vq*は、インバータ4の出力電圧を制御するためのDQ軸座標系の電圧指令である。電流制御部25は、演算したDQ軸電圧指令Vd*,Vq*を座標変換部26に出力する。
The
座標変換部26は、電流制御部25により演算されたDQ軸電圧指令Vd*,Vq*を、ロータ位置検出器3により検出されたロータ位相θmに基づいて、三相交流の各相の電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に変換する。三相交流電圧指令Vu*,Vv*,Vw*は、インバータ4の出力電圧を制御するための三相交流の各相の電圧指令である。座標変換部26は、演算した三相交流電圧指令Vu*,Vv*,Vw*をPWM回路27に出力する。
The coordinate
PWM回路27は、座標変換部26により演算された三相交流電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に基づいて、インバータ4をPWM(Pulse Width Modulation)制御するためのゲート信号GSを生成する。例えば、PWM回路27は、三角波比較PWM又は同期PWMにより、ゲート信号GSを生成する。PWM回路27は、生成したゲート信号GSをインバータ4のゲート回路に出力する。これにより、三相交流電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に従って、インバータ4から三相交流電圧が出力される。これにより、制御部9は、可変磁力メモリモータ2の駆動を制御する。
The
次に、磁化時の制御部9の構成について説明する。 Next, the configuration of the control unit 9 during magnetization will be described.
回転数演算部28は、ロータ位置検出器3により検出されたロータ位相θmに基づいて、回転子40の回転数Nr[rpm]を演算する。回転数演算部28は、演算した回転数Nrを磁化管理部29に出力する。
The rotation
磁化管理部29には、トルク指令Trq*、直流電圧検出器7により検出されたインバータ直流入力電圧Vdc、磁化時電流指令演算部30の磁化電流指令演算部31により決定された可変磁力磁石41の磁化時の磁化特性Fimag、及び回転数演算部28により演算された回転数Nrが入力される。
The
ここで、磁化特性Fimagとは、図4に示すパスP1からパスP5のいずれの磁化特性であるかを示す関数である。この関数は、最小磁束値φminにより決定される。また、磁化時の磁化特性Fimagとは、可変磁力磁石41の磁化処理を実行するとき(磁化時のD軸電流指令(磁化電流指令)Id2*の演算時)に把握できる磁化特性Fimagのことである。
Here, the magnetization characteristic Fimg is a function indicating which of the path P1 to the path P5 shown in FIG. This function is determined by the minimum magnetic flux value φmin. Moreover, the magnetization characteristic Fimg at the time of magnetization is the magnetization characteristic Fimg that can be grasped when the magnetization process of the variable
磁化電流指令演算部31では、磁化電流指令(D軸電流指令)Id2*を演算するために、前述したように、可変磁力磁石41の磁化時の磁化特性Fimagを決定する必要がある。従って、磁化電流指令演算部31は、磁束管理部21で管理されている最小磁束値φminに基づいて、磁化特性Fimagを決定する。
In the magnetizing current
磁化管理部29は、可変磁力磁石41の磁化を実行する制御を管理する。具体的には、回転数Nr、トルク、インバータ直流入力電圧Vdc、又は磁化時の磁化特性Fimagなどに基づいて、可変磁力磁石41の磁化処理を実行するか否かを決定する。磁化管理部29は、磁化処理の実行を判断した場合は、可変磁力磁石41の磁化後の磁束の目標となる磁束目標値φ*を決定する。磁化管理部29は、磁化処理を実行するために、磁化処理の過程を表す磁化モードMDを生成する。磁化管理部29は、磁束目標値φ*及び磁化モードMDを磁束管理部21に出力する。磁化管理部29は、電流指令値Id*,Iq*を通常時のDQ軸電流指令Id1*,Iq1*から磁化時のDQ軸電流指令Id2*,Iq2*に切り替えるために、指令選択部23に磁化モードMDを出力する。
The
図5は、本実施形態に係る磁化管理部29の構成を示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing the configuration of the
磁化管理部29は、磁束目標値設定部51と、前回値記憶部52と、比較器53と、選択器54と、OR回路55と、磁束目標値記録部56と、磁化モードシーケンス処理部57と、磁束リセット処理部58とを備えている。
The
磁束目標値設定部51は、回転数Nr、磁化特性Fimag、及びインバータ直流入力電圧Vdcに基づいて、磁束目標値φ*の基礎の値となる磁束目標値φ0*を設定する。磁束目標値設定部51は、可変磁力メモリモータ2の運転効率及び出力が優位になるように、磁束目標値φ0*を設定する。磁束目標値設定部51は、設定した磁束目標値φ0*を、前回値記憶部52、比較器53、及び選択器54に出力する。
The magnetic flux target
図6を参照して、磁束目標値φ0*の設定方法について説明する。図6は、磁束目標値φ0*を決定するための回転数Nrと磁束目標値φ0*との相関関係を示すグラフ図である。 A method for setting the magnetic flux target value φ0 * will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a graph showing the correlation between the rotational speed Nr for determining the magnetic flux target value φ0 * and the magnetic flux target value φ0 *.
図6では、磁束目標値φ0*を、回転数Nrに応じて、3段階に切り替える例を示している。磁束目標値設定部51は、低回転域では磁束値φa、中回転域では磁束値φb、高回転域では磁束値φcに磁束目標値φ*を設定する。ここで、磁束値φa,φb,φcは、φa>φb>φcの関係にある。従って、磁束目標値設定部51は、高回転域ほど小さい磁束目標値φ0*に設定する。高回転ほど磁石磁束による逆起電圧が大きくなり、弱め界磁電流を流すことによる銅損が増加する場合があり、かつ、鉄損が生じる。このため、図6に示すように、高回転では可変磁力磁石41の磁束を低減した方が効率及び出力の点で優位になる。
FIG. 6 shows an example in which the magnetic flux target value φ0 * is switched in three stages according to the rotation speed Nr. The magnetic flux target
磁力を変化させる(即ち、磁化する)場合には、磁化電流Imagを可変磁力メモリモータ2に流し込むために、インバータ4の出力電圧が通常時の運転よりもより高い必要がある。また、この磁化時のインバータ4の出力電圧は、増磁する場合よりも、減磁する場合の方が小さくてよい。これは、減磁する場合は、マイナスのD軸電流Idを磁化電流Imagとして流すため、可変磁力磁石41の磁束を打ち消すような作用になるためである。
When the magnetic force is changed (that is, magnetized), the output voltage of the
このように、増磁をする場合と減磁をする場合のインバータ4の出力電圧への要求の違いから、図6に示すように、回転数Nrに対して設定する磁束目標値φ0*の関係がヒステリシス特性を有する。例えば、電気自動車(EV:electric vehicle)への適用を想定する場合は、減磁する回転数N4,N6を次のようになるように可変磁力メモリモータドライブ装置1を設計する。磁束値φaから磁束値φbに減磁する回転数N4は、市街地走行以上の回転数に設定する。また、φbからφcに減磁する回転数N6は、通常の高速走行以上の回転数に設定する。これにより、可変磁力メモリモータドライブ装置1の運転効率を向上することができる。このように設計された可変磁力メモリモータドライブ装置1では、一度、減磁したら増磁することが困難であり、かつ、磁束値が高いほど、運転効率が良い状態であることが考慮されている。
Thus, from the difference in demand for the output voltage of the
可変磁力磁石41の磁化特性Fimagは、前述したように、磁化を実行した履歴により変化する。従って、磁束目標値設定部51は、磁化時の磁化特性Fimagに従って、どの回転数Nrで増磁をすることができるかを決定する。即ち、図6では、磁束目標値φa,φb,φcは、磁化時の磁化特性Fimagに依存しないが、増磁する回転数N1,N2は、磁化時の磁化特性Fimag、インバータ直流入力電圧Vdc、及び回転数Nrに応じて決定される。
As described above, the magnetization characteristic Fimg of the variable
ここで、磁束目標値φaに増磁する場合について考える。磁化時の磁化特性Fimagに基づいて、磁化特性Fimagが示す関数の逆関数から磁束目標値φ*に増磁するための磁化電流Imagを計算することができる。ここで、回転数Nrに対応した電気角周波数をωとすると、次式のようにインバータ4の出力電圧として、DQ軸上の必要な電圧V1*が決定できる。
Here, consider the case where the magnetic flux is increased to the magnetic flux target value φa. Based on the magnetization characteristic Fimg at the time of magnetization, the magnetization current Imag for increasing the magnetic flux to the magnetic flux target value φ * can be calculated from the inverse function of the function indicated by the magnetization characteristic Fimag. Here, if the electrical angular frequency corresponding to the rotational speed Nr is ω, the required voltage V1 * on the DQ axis can be determined as the output voltage of the
Vd*=R×Id*−ω×Lq×Iq*+d/dt(Ld×Id*)
Vq*=R×Iq*+ω×Ld×Id*+ω×φ*+d/dt(Lq×Iq*)
V1*=√(Vd*×Vd*+Vq*×Vq*)
ここで、「Vd*」はD軸電圧指令、「Vq*」はQ軸電圧指令、「Id*」はD軸電流指令、「Iq*」はQ軸電流指令、「R」は抵抗、「Ld」はD軸インダクタンス、「Lq」はQ軸インダクタンス、をそれぞれ示している。
Vd * = R × Id * −ω × Lq × Iq * + d / dt (Ld × Id *)
Vq * = R × Iq * + ω × Ld × Id * + ω × φ * + d / dt (Lq × Iq *)
V1 * = √ (Vd * × Vd * + Vq * × Vq *)
Here, “Vd *” is a D-axis voltage command, “Vq *” is a Q-axis voltage command, “Id *” is a D-axis current command, “Iq *” is a Q-axis current command, “R” is a resistance, “Ld” indicates D-axis inductance, and “Lq” indicates Q-axis inductance.
一方、最大となる1パルスモードのDQ軸上のインバータ4の出力電圧は、インバータ直流入力電圧Vdcを用いて、次式のように表すことができる。
On the other hand, the maximum output voltage of the
Vmax=√6/π×Vdc
ここで、電流制御能力確保のための電圧の余裕分及びパラメータ誤差を考慮するための係数K(0<K<1)を設定する。DQ軸上の最大出力電圧V1*maxは、係数Kを用いて、以下のように決定する。
Vmax = √6 / π × Vdc
Here, a coefficient K (0 <K <1) for considering a voltage margin and a parameter error for securing the current control capability is set. The maximum output voltage V1 * max on the DQ axis is determined as follows using the coefficient K.
V1*max=K×Vmax
従って、V1*max>V1*を満たすことを条件にして、増磁するための電気角周波数ω(即ち、回転数Nr)を決定することができる。また、減磁する場合の特性についても同様に演算することができる。
V1 * max = K × Vmax
Therefore, it is possible to determine the electrical angular frequency ω (that is, the rotation speed Nr) for increasing the magnetization on condition that V1 * max> V1 * is satisfied. Also, the characteristics for demagnetization can be calculated in the same manner.
前回値記憶部52には、磁束目標値設定部51により設定された磁束目標値φ0*が入力される。前回値記憶部52は、前回磁化処理をしたときの磁束目標値φ0*が記憶されている。従って、前回値記憶部52は、磁化処理が開始(又は終了)すると、最新の磁束目標値φ0*を記憶する。前回値記憶部52は、記憶している前回の磁束目標値φ0*を比較器53に出力する。
The previous
比較器53には、磁束目標値設定部51により設定された最新の磁束目標値φ0*と前回値記憶部52に記憶された前回の磁束目標値φ0*が入力される。比較器53は、最新の磁束目標値φ0*が前回の磁束目標値φ0*と異なる場合は、選択器54及びOR回路55に「1」を出力する。即ち、比較器53は、磁束目標値φ0*が変化すると「1」を出力する。比較器53は、磁束目標値φ0*が変化していないときは、「0」を出力する。
The latest magnetic flux target value φ0 * set by the magnetic flux target
OR回路55は、磁束リセット処理部58又は比較器53から「1」を受信すると、「1」を磁束目標値記録部56及び磁化モードシーケンス処理部57に「1」を出力する。即ち、OR回路55は、磁束リセット処理部58及び比較器53からそれぞれ入力される信号の論理和を演算する。OR回路55が「1」を出力すると、磁化処理の開始の合図を示す磁化要求フラグFrqが「1」になる(磁化要求フラグFrqが立つ)。
When the
選択器54は、比較器53から「1」を受信すると、磁束目標値設定部51により設定された最新の磁束目標値φ0*を選択する。選択器54は、比較器53から「0」を受信すると、最大磁束値φ1を選択する。図6に示す特性では、最大磁束値φ1は、磁束値φaである。選択器54は、選択した磁束値を、最終的に決定された磁束目標値φ*として、磁束目標値記録部56に出力する。
Upon receiving “1” from the
磁束目標値記憶部56は、OR回路55から「1」が入力されると、選択器54から入力された磁束目標値φ*を記憶する。磁束目標値記憶部56は、磁束目標値φ*を磁束管理部21に出力する。従って、磁束目標値記憶部56は、OR回路55から「0」が入力されている場合は、磁束目標値φ*を記憶せずに出力する。
When “1” is input from the
磁化モードシーケンス処理部57は、OR回路55から「1」を受信する(磁化要求フラグFrqが「1」になる)と、磁化処理をするための磁化処理の過程を表す磁化モードMDを生成する。
When the magnetization mode
図7〜9を参照して、本実施形態に係る磁化処理について説明する。図7は、磁化処理における磁化モードMDの変移を示すグラフ図である。図8は、磁化処理におけるDQ軸電流指令Id*,Iq*の変化を示すグラフ図である。図9は、磁化処理における磁束量φ*,φr,φnの変化を示すグラフ図である。なお、ここでは、説明の便宜上、実際に可変磁力メモリモータ2流れるDQ軸電流Id,Iqは、DQ軸電流指令Id*,Iq*と変化が一致するものとする。
With reference to FIGS. 7-9, the magnetization process which concerns on this embodiment is demonstrated. FIG. 7 is a graph showing the transition of the magnetization mode MD in the magnetization process. FIG. 8 is a graph showing changes in the DQ axis current commands Id * and Iq * in the magnetization process. FIG. 9 is a graph showing changes in the magnetic flux amounts φ *, φr, and φn in the magnetization process. Here, for convenience of explanation, it is assumed that the DQ axis currents Id and Iq that actually flow through the variable magnetic
磁化モードMDは、磁化モード0を示す「0」、磁化モード1を示す「1」、及び磁化モード2を示す「2」のいずれかである。図7〜9では、時刻t1までは磁化モード0、時刻t1から時刻t2までは磁化モード1、時刻t2から時刻t3までは磁化モード2、時刻t3以降は磁化モード0を示している。
The magnetization mode MD is any one of “0” indicating the
磁化モード0は、磁化処理を開始していない状態を示している。即ち、可変磁力メモリモータドライブ装置1は、通常運転している状態である。磁化要求フラグFrqが「1」になると、磁化モードMDは、「0」から「1」に移行する。
The
磁化モード1は、D軸電流(磁化電流)指令Id*を目標値まで漸増させている状態である。磁化モード1は、D軸電流指令Id*を目標値まで増加させることで、可変磁力磁石41を磁束目標値φ*まで増磁させることができる。また、可変磁力磁石41を減磁する場合は、D軸電流指令Id*を目標値まで漸減させる。一方、Q軸電流(トルク電流)指令Iq*は、磁化中のトルク不連続を解消するため、又は磁化電流Imagの印加のためにインバータ出力電圧の電圧余裕を確保するための値に制御する。図8では、電圧余裕を確保するための制御を示している。D軸電流指令Id*が目標値に到達すると、磁化モードMDは、「1」から「2」に移行する。
The
磁化モード2は、通常時の運転に戻すモードである。磁化モード2では、DQ軸電流指令Id*,Iq*をそれぞれ通常時の電流指令値Id1*,Iq1*に漸近させる。通常時のQ軸電流(トルク電流)指令値Iq*は、磁化処理の前後では、可変磁力磁石41が増磁(又は減磁)した分、一定にする(トルクを変化させない)ように調整する。DQ軸電流指令Id*,Iq*を通常時の電流指令値Id1*,Iq1*に一致させると、磁化モードMDは、「2」から「0」に移行する。これにより、磁化処理が完了する。
The
磁束リセット処理部58には、回転数演算部28により演算された回転数Nrが入力される。磁束リセット処理部58は、回転数Nrなどの各種情報に基づいて、磁束リセット処理を行うか否かを判定する。磁束リセット処理部58は、磁束リセット処理を行うと判定した場合は、「1」をOR回路55に出力する。これにより、磁束リセット処理が実行される。ここで、磁束リセット処理とは、把握している磁化特性Fimagを正確にするための処理である。具体的には、制御部9は、最大の磁化電流Imag(図4では、増磁電流I5)を流して、可変磁力磁石41の磁力を最大磁束φ1にする。磁束リセット処理部58による磁化処理では、比較機53の出力が「0」のときに選択器54により選択されている最大磁束値φ1が磁束目標値φ*となる。
The rotation speed Nr calculated by the rotation
磁束リセット処理を実行する条件は、制御部9で把握している磁化特性Fimag(又は、磁束管理部21で管理されている最小磁束値φmin)の正確性が低下している可能性が高いと考えられる場合である。具体的には、磁束リセット処理を実行する条件は、次の条件のいずれかに該当する場合である。 The condition for executing the magnetic flux reset process is that there is a high possibility that the accuracy of the magnetization characteristic Fimg grasped by the control unit 9 (or the minimum magnetic flux value φmin managed by the magnetic flux management unit 21) is lowered. This is the case. Specifically, the condition for executing the magnetic flux reset process corresponds to one of the following conditions.
(a)回転数Nrが所定値(例えば、零近傍)より低下した場合
(b)回転数Nrが所定値より増加した場合
(c)磁束リセット処理をせずに、所定時間経過した場合
(d)磁束リセット処理をせずに、磁化処理を所定回数実行した場合
上記(c)の条件が成立しているか否かを判定するために、磁束リセット処理をしていない時間を計測してもよいし、所定時間間隔で磁束リセット処理を実行させてもよい。また、上記以外にも、ロータ温度及び磁石温度に基づいて判定してもよい。
(A) When the rotational speed Nr decreases from a predetermined value (for example, near zero) (b) When the rotational speed Nr increases from a predetermined value (c) When a predetermined time elapses without performing magnetic flux reset processing (d ) When the magnetization process is executed a predetermined number of times without performing the magnetic flux reset process In order to determine whether or not the condition (c) is satisfied, the time during which the magnetic flux reset process is not performed may be measured. Then, the magnetic flux reset process may be executed at predetermined time intervals. In addition to the above, the determination may be made based on the rotor temperature and the magnet temperature.
図10は、本実施形態に係る磁束管理部21の構成を示す構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram illustrating a configuration of the magnetic
磁束管理部21は、比較器61、現在磁束値記憶部62、及び最小磁束値演算部63を備えている。
The magnetic
磁束管理部21は、磁化管理部29から入力される磁束目標値φ*をそのまま出力する。
The magnetic
現在磁束値記憶部62には、磁束目標値φ*が入力される。比較器61は、磁化モードMDが「2」であるか否かを判定する。比較器61は、磁化モードMDが「2」になると、現在磁束値記憶部62に「1」を出力する。現在磁束値記憶部62には、磁束目標値φ*が入力される。現在磁束値記憶部62は、比較器61から「1」が入力されると、その時点で入力されている磁束目標値φ*を現在磁束値φnとして記憶(更新)する。磁化モードMDが「1」から「2」に移行する時とは、図9に示すように、可変磁力磁石41の磁束値φrが磁束目標値φ*に達した時(時刻t2)である。現在磁束値記憶部62は、記憶している現在磁束値φnを出力する。
The current magnetic flux
最小磁束値演算部63は、最小磁束値φminを管理する。最小磁束値演算部63は、最小値選択部64、比較器65、及び選択器66を備えている。
The minimum magnetic flux
最小値選択部64は、現在出力されている最小磁束値φminと現在磁束値記憶部62に記憶されている現在磁束値φnのうち小さい方を選択する。最小値選択部64は、選択した磁束値を選択器66に出力する。
The minimum
比較器65は、現在磁束値記憶部62に記憶されている現在磁束値φnと磁束設定値φs1を比較する。比較器65は、現在磁束値φnが磁束設定値φs1よりも大きい場合は、「1」を出力する。比較器65は、現在磁束値φnが磁束設定値φs1以下の場合は、「0」を出力する。ここで、磁束設定値φs1は、図4に示すように、最大磁束値φ1よりも少し小さい値の磁束値である。例えば、磁束設定値φs1は、最大磁束値φ1の95%の値である。
The
選択器66は、比較器65から「0」が入力されている場合は、最小値選択部64により選択された現在の最小磁束値φmin又は現在磁束値φnのいずれか一方の磁束値を最小磁束値φminとして出力する。選択器66は、比較器65から「1」が入力されている場合は、予め設定されている最大磁束値φ1を最小磁束値φminとして出力する。
When “0” is input from the
ここで、比較器65から「1」が入力されている場合に、選択器66が最大磁束値φ1を出力する理由は、最小磁束値φminの正確性を確保するためである。即ち、現在磁束値φnが最大磁束値φ1に限りなく近い磁束値(磁束設定値φs1以上の磁束値)の場合、最小磁束値φminを確実に最大磁束値φ1にするためである。
Here, the reason why the
磁化時電流指令演算部30は、磁化時のDQ軸電流指令Id2*,Iq2*を演算する。磁化時電流指令演算部30は、演算した磁化時のDQ軸電流指令Id2*,Iq2*を指令選択部23に出力する。
The magnetizing current
磁化時電流指令演算部30は、磁化電流指令演算部31及びトルク電流指令演算部32を備えている。
The magnetizing current
図11は、本実施形態に係る磁化電流指令演算部31の構成を示す構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram showing a configuration of the magnetizing current
磁化電流指令演算部31は、磁化特性設定部71及び内部磁化電流指令演算部72を備えている。
The magnetization current
磁化特性設定部71には、磁束管理部21で管理されている最小磁束値φminが入力される。磁化特性設定部71は、最小磁束値φminに基づいて、磁化特性Fimagを決定する。磁化特性設定部71は、決定した磁化特性Fimagを磁化電流指令演算部72及び磁化管理部29に出力する。
The minimum magnetic flux value φmin managed by the magnetic
ここで、磁化特性Fimagの決定方法について説明する。 Here, a method for determining the magnetization characteristic Fimg will be described.
磁化特性Fimagは、磁化電流(D軸電流)Imagと可変磁力磁石41の磁束φとの関数である。一般に、磁化特性Fimagは、φ=F(φmin,Imag)となる関数である。従って、最小磁束値φminが決定されることで、磁化電流Imagによって磁束φが求まる関数F(Imag)となる。この関数が磁化特性Fimagとなる。
The magnetization characteristic Fimg is a function of the magnetization current (D-axis current) Imag and the magnetic flux φ of the variable
なお、磁化特性Fimagは磁石温度に依存する。従って、磁化特性Fimagを特定する精度を上げるために、回転子40又は可変磁力磁石41の磁石温度を検出又は推定し、これらの温度に応じて磁化特性Fimagを決定してもよい。
In addition, the magnetization characteristic Fimg depends on the magnet temperature. Therefore, in order to increase the accuracy of specifying the magnetization characteristic Fimag, the magnet temperature of the
内部磁化電流指令演算部72には、磁化特性設定部71により決定された磁化特性Fimag、磁束管理部21により管理されている(磁化管理部29により決定された)磁束目標値φ*、磁束管理部21により管理されている現在磁束値φn、及び通常時電流指令演算部22により演算された通常時のD軸電流指令Id1*が入力される。
The internal magnetization current
内部磁化電流指令演算部72は、次のような演算をする。
The internal magnetization current
まず、内部磁化電流指令演算部72は、磁化特性設定部71により決定された磁化特性Fimag及び磁束管理部21により管理されている(磁化管理部29により決定された)磁束目標値φ*に基づいて、可変磁力磁石41を磁束目標値φ*に磁化するために必要な磁化電流指令(D軸電流指令)Id2*を演算する。内部磁化電流指令演算部72は、磁化特性Fimagを示す関数F(Imag)の逆関数により、磁化電流指令Id2*を演算する。
First, the internal magnetization current
この演算を実現する方法としては、例えば、次の通りである。内部磁化電流指令演算部72は、磁化特性Fimag毎に、磁束目標値φ*と磁化電流指令Id2*との対応関係を表すテーブル形式のデータが磁化特性設定部71に記憶されている。磁化特性設定部71は、決定された磁化特性Fimagのテーブルを参照して、磁化電流指令Id2*を決定する。又は、内部磁化電流指令演算部72には、予め記憶されている磁化特性Fimagの逆関数の演算手順が記憶されている。内部磁化電流指令演算部72は、この逆関数の演算手順に磁束目標値φ*を代入することにより、磁化電流指令Id2*を演算する。
A method for realizing this calculation is, for example, as follows. The internal magnetization current
次に、内部磁化電流指令演算部72は、上述したように演算した磁束目標値φ*にするために必要な磁化電流指令Id2*、磁束管理部21により管理されている現在磁束値φn、及び通常時電流指令演算部22により演算された通常時のD軸電流指令Id1*に基づいて、図8に示すような磁化処理の処理経過に応じた磁化電流指令Id2*の変化量を演算する。
Next, the internal magnetization current
内部磁化電流指令演算部72は、演算した磁化電流指令Id2*をトルク電流指令演算部32及び指令選択部23に出力する。
The internal magnetization current
トルク電流指令演算部32には、磁化電流指令演算部31により演算された磁化電流指令Id2*、トルク指令Trq*、及び磁束管理部21により管理されている現在磁束値φnが入力される。
The torque current
トルク電流指令演算部32は、磁化電流指令Id2*、トルク指令Trq*、及び現在磁束値φnに基づいて、図8に示すような磁化処理の処理経過に応じたトルク電流指令Iq2*を決定する。磁化処理におけるトルク電流指令Iq2*の決定方法は、トルク不連続を解消するため、又は、磁化電流Imag(D軸電流Id)の印加のためのインバータ出力電圧の電圧余裕を確保するためなどの目的で決定される。磁化電流Imagが小さい場合は、トルク電流指令Iq2*は、できるだけトルク不連続がなくなるように、次式のように決定する。
Based on the magnetization current command Id2 *, the torque command Trq *, and the current magnetic flux value φn, the torque current
Iq*2=T*/Pn/(Ld−Lq)/Id2*
ここで、Pnは極対数、LdはD軸インダクタンス、LqはQ軸インダクタンスである。
Iq * 2 = T * / Pn / (Ld−Lq) / Id2 *
Here, Pn is the number of pole pairs, Ld is a D-axis inductance, and Lq is a Q-axis inductance.
一方、高速域で磁化ができるようにするためには、インバータ出力電圧の余裕が必要である。このためには、Q軸電流指令Iq2*を零に近づけるように低減する。これにより、インバータ出力電圧の余裕を確保することができる。 On the other hand, in order to allow magnetization in a high speed region, a margin of the inverter output voltage is necessary. For this purpose, the Q-axis current command Iq2 * is reduced so as to approach zero. Thereby, the margin of an inverter output voltage is securable.
トルク電流指令演算部32は、これらの決定方法を用途及び目的等に応じて選択又は組み合わせることで、磁化時のトルク電流指令Iq2*を決定する。
The torque current
本実施形態によれば、図4に示すような部分的減磁をしたときに、磁化特性が変化するタイプ、特に、増磁側の磁化特性が変化するタイプ(磁化特性可変形の可変磁力磁石)を可変磁力磁石に適用した可変磁力メモリモータ2に対しても、所望の磁束目標値φ*に磁化する処理に適した磁化電流指令Id*を決定することができる。これにより、磁化特性可変形の可変磁力磁石を適用した可変磁力メモリモータ2に対しても、高い精度の磁力制御をすることができる。
According to the present embodiment, when partial demagnetization as shown in FIG. 4 is performed, the type in which the magnetization characteristic changes, in particular, the type in which the magnetization characteristic on the magnetizing side changes (magnetization characteristic variable type variable magnetic magnet). The magnetizing current command Id * suitable for the process of magnetizing to the desired magnetic flux target value φ * can also be determined for the variable magnetic
このように、磁化特性可変形の可変磁力磁石を適用した可変磁力メモリモータ2を高い精度で磁力制御することにより、磁化特性可変形でない可変磁力磁石を適用した可変磁力メモリモータよりも、部分減磁から増磁する場合の磁化電流Imagが低減できる。これにより、高速域でも増磁をすることができる。従って、可変磁力メモリモータ2のモータ効率の向上させることができる。
Thus, by controlling the magnetic force of the variable magnetic
例えば、電気自動車などに可変磁力メモリモータ2を適用した場合、磁力を最小化するのは、高速走行時である。一方、市街地走行などでは磁力を最小化する必要はない。よって、市街地走行の中で、可変磁力メモリモータ2の磁束を一旦部分減磁することで、その後に増磁する場合の磁化電流Imagを少なくすることができる。
For example, when the variable magnetic
また、磁化管理部29に磁束リセット処理部58を設けることで、所定条件の成立により、最大磁束値φ1に磁化する。磁化特性可変形の可変磁力磁石41、磁化の履歴によって磁化特性Fimagが変化することが特徴である。このため、最小磁束値φminを管理している。しかし、制御上の磁化電流精度又は磁石温度変化などにより、管理している最小磁束値φminが実際値とずれていく可能性がある。このような場合には、例えば、最高効率を狙って最適と考えられる磁力制御をしている場合、その最適性が崩れることで、効率の劣化又は必要トルクの不足という事態に陥る可能性がある。そこで、磁束リセット処理部58の磁束リセットの機能により磁力を最大化することで、不確かな可能性のある磁化特性Fimagを確実に最大の磁化特性Fimagにすることができる。これにより、可変磁力メモリモータドライブ装置1を高出力かつ高出力特性に維持することができる。
Also, by providing the magnetic flux
さらに、可変磁力磁石41の増磁のための磁化電流Imagを低減することで、増磁を行う図6に示す回転数N1,N2をより、高速回転側へシフトすることできる。また、インバータ出力電圧が確保できないことにより、可変磁力磁石41の増磁(又は減磁)ができないというような状況を減らすことができる。従って、磁化できないことによるモータ効率の低下又は必要トルクの不足などの事態を低減することができる。従って、可変磁力メモリモータドライブ装置1は、運転効率を向上させることができる。
Further, by reducing the magnetizing current Imag for magnetizing the variable
なお、可変磁力メモリモータ2の回転子40を図2に示す構造で説明したが、可変磁力メモリモータ2の構造は、この構造に限らない。永久磁石の磁力を変化させることで、モータの磁束を変えられる構造のモータであり、本実施形態の要旨に合うようなモータであれば、どのような構造でもよい。
Although the
また、本実施形態では、磁化特性Fimagを、図4では5段階として説明したが、これに限らない。磁化特性Fimagは、5段階より低段階、5段階より多段階、又は無段階のいずれでもよい。それぞれの磁化特性Fimagに対応する関数又はテーブルを予め制御部9に記憶させておくことで、これらのような段階数の磁化特性Fimagでも実現することができる。 Further, in the present embodiment, the magnetization characteristic Fimag has been described as five stages in FIG. 4, but is not limited thereto. The magnetization characteristic Fimag may be any one of steps lower than five steps, more than five steps, or stepless. By storing functions or tables corresponding to the respective magnetization characteristics Fimg in the control unit 9 in advance, it is possible to realize the magnetization characteristics Fimg having the number of stages as described above.
また、磁化管理部29の磁束リセット処理部58では、最大の増磁電流I5を流して、可変磁力磁石41の磁力を最大磁束φ1(図6では、磁束値φa)にリセットする場合について説明したが、最大の減磁電流I10を流して、最小磁束φ6(図6では、磁束値φc)にリセットしてもよい。
In addition, the case where the magnetic flux
さらに、本実施形態では、磁化モード1から磁化モード2への移行条件又は磁化モード2から磁化モード0への以降条件を、DQ軸電流指令Id*,Iq*(又はDQ軸電流Id,Iq)に基づいて決定していたが、時間に基づいて決定してもよい。即ち、DQ軸電流指令Id*,Iq*などが次の磁化モードに移行する条件となる目標値に達するまでの時間を予め決めておくことで、各磁化モードへの移行を時間管理で行うことができる。
Further, in the present embodiment, the transition condition from the
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 In addition, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…可変磁力メモリモータドライブ装置、2…可変磁力メモリモータ、3…ロータ位置検出器3、4…インバータ、5…直流電源、6…平滑コンデンサ、7…直流電圧検出器、8U,8W…モータ電流検出器、9…制御部、21…磁束管理部、22…通常時電流指令演算部、23…指令選択部、24,26…座標変換部、25…電流制御部、27…PWM回路、28…回転数演算部、29…磁化管理部、30…磁化時電流指令演算部、33d,33q…減算器。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記可変磁力磁石の前記磁化特性を特定する磁化特性特定手段と、
前記同期電動機の回転数に基づいて、磁化後の前記可変磁力磁石の磁束の目標値である磁束目標値を決定する磁束目標値決定手段と、
前記磁化特性特定手段により特定された前記磁化特性及び前記磁束目標値決定手段により決定された前記磁束目標値に基づいて、前記可変磁力磁石を磁化するために流す磁化電流を決定する磁化電流決定手段と、
前記磁化電流決定手段により決定された前記磁化電流を前記同期電動機に出力する磁化電流出力手段と
を備えたことを特徴とするモータドライブ装置。 A synchronous motor with a variable magnetic magnet that changes its magnetic properties by magnetizing it,
Magnetization characteristic specifying means for specifying the magnetization characteristic of the variable magnetic force magnet;
Magnetic flux target value determining means for determining a magnetic flux target value that is a target value of the magnetic flux of the variable magnetic magnet after magnetization based on the rotational speed of the synchronous motor;
Magnetization current determination means for determining a magnetization current to flow to magnetize the variable magnetic force magnet based on the magnetization characteristics specified by the magnetization characteristic specification means and the magnetic flux target value determined by the magnetic flux target value determination means When,
A motor drive device comprising magnetizing current output means for outputting the magnetizing current determined by the magnetizing current determining means to the synchronous motor.
前記磁化特性特定手段は、前記最小磁束値記憶手段に記憶された前記最小磁束値に基づいて、前記磁化特性を特定すること
を特徴とする請求項1に記載のモータドライブ装置。 Minimum magnetic flux value storage means for storing a minimum magnetic flux value that is the smallest magnetic flux value of the variable magnetic magnet magnetized within a predetermined time;
The motor drive apparatus according to claim 1, wherein the magnetization characteristic specifying unit specifies the magnetization characteristic based on the minimum magnetic flux value stored in the minimum magnetic flux value storage unit.
を備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のモータドライブ装置。 3. A magnetic flux reset means for performing magnetization for resetting the variable magnetic magnet to a maximum magnetic flux or a minimum magnetic flux in order to improve the specific accuracy of the magnetization characteristic. The motor drive device described in 1.
を特徴とする請求項3に記載のモータドライブ装置。 4. The motor drive device according to claim 3, wherein the magnetic flux resetting unit magnetizes the resetting when the rotational speed of the synchronous motor is lower than a predetermined value.
を特徴とする請求項3に記載のモータドライブ装置。 4. The motor drive device according to claim 3, wherein the magnetic flux resetting unit magnetizes the resetting when the rotational speed of the synchronous motor increases from a predetermined value.
を特徴とする請求項3に記載のモータドライブ装置。 4. The motor drive device according to claim 3, wherein the magnetic flux resetting unit performs the magnetization for resetting when the magnetization of the variable magnetic force magnet is executed a predetermined number of times.
を特徴とする請求項3に記載のモータドライブ装置。 4. The motor drive device according to claim 3, wherein the magnetic flux resetting unit performs the magnetization for resetting when the magnetization for resetting is not performed within a predetermined time. 5.
前記トルク電流決定手段により決定された前記トルク電流を前記同期電動機に出力するトルク電流出力手段と
を備えたことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のモータドライブ装置。 Torque current determining means for determining a torque current to flow so as to eliminate torque discontinuity of the synchronous motor, when outputting the magnetized current determined by the magnetized current determining means to the synchronous motor;
The motor drive device according to any one of claims 1 to 7, further comprising torque current output means for outputting the torque current determined by the torque current determination means to the synchronous motor. .
前記トルク電流決定手段により決定された前記トルク電流を前記同期電動機に出力するトルク電流出力手段と
を備えたことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のモータドライブ装置。 When outputting the magnetizing current determined by the magnetizing current determining means to the synchronous motor, torque current determining means for determining a torque current to flow so as to ensure a voltage margin to be output to the synchronous motor;
The motor drive device according to any one of claims 1 to 7, further comprising torque current output means for outputting the torque current determined by the torque current determination means to the synchronous motor. .
前記可変磁力磁石の前記磁化特性を特定する磁化特性特定手段と、
前記同期電動機の回転数に基づいて、磁化後の前記可変磁力磁石の磁束の目標値である磁束目標値を決定する磁束目標値決定手段と、
前記磁化特性特定手段により特定された前記磁化特性及び前記磁束目標値決定手段により決定された前記磁束目標値に基づいて、前記可変磁力磁石を磁化するために流す磁化電流を決定する磁化電流決定手段と、
前記磁化電流決定手段により決定された前記磁化電流を前記同期電動機に出力する制御をする磁化電流制御手段と
を備えたことを特徴とするインバータ制御装置。 An inverter control device that controls an inverter that supplies AC power to a synchronous motor that includes a variable magnetic magnet that is magnetized to change magnetic force and change in magnetization characteristics,
Magnetization characteristic specifying means for specifying the magnetization characteristic of the variable magnetic force magnet;
Magnetic flux target value determining means for determining a magnetic flux target value that is a target value of the magnetic flux of the variable magnetic magnet after magnetization based on the rotational speed of the synchronous motor;
Magnetization current determination means for determining a magnetization current to flow to magnetize the variable magnetic force magnet based on the magnetization characteristics specified by the magnetization characteristic specification means and the magnetic flux target value determined by the magnetic flux target value determination means When,
An inverter control apparatus comprising: a magnetizing current control unit that controls to output the magnetizing current determined by the magnetizing current determining unit to the synchronous motor.
前記可変磁力磁石の前記磁化特性を特定することと、
前記同期電動機の回転数に基づいて、磁化後の前記可変磁力磁石の磁束の目標値である磁束目標値を決定することと、
特定した前記磁化特性及び決定した前記磁束目標値に基づいて、前記可変磁力磁石を磁化するために流す磁化電流を決定することと、
決定した前記磁化電流を前記同期電動機に出力することと
を含むことを特徴とする同期電動機の制御方法。 A method for controlling a synchronous motor that controls a synchronous motor including a variable magnetic magnet that is magnetized to change a magnetic force and change a magnetization characteristic,
Identifying the magnetization characteristics of the variable magnetic magnet;
Determining a magnetic flux target value that is a target value of the magnetic flux of the variable magnetic magnet after magnetization based on the rotational speed of the synchronous motor;
Determining a magnetization current to flow to magnetize the variable magnetic magnet based on the identified magnetization characteristics and the determined magnetic flux target value;
Outputting the determined magnetizing current to the synchronous motor. A method for controlling a synchronous motor, comprising:
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