JP2013021913A - 電気機械の制御 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 時間的変動または位置的変動を呈する擾乱を出力に有する電気機械において、位置を表す信号および機械読取り可能なパラメータの値が使用されて電気機械のモデルを解き、それらの擾乱を最小化するために必要とされる相電流を計算する。モデルは、たとえば供給電圧または位置を表す信号内の誤差といった電気機械のいくつかの動作条件の制約の存在下において解を提供することができる。
【選択図】 図1
Description
たとえば、非常に正確なエンコーダまたはレゾルバを使用してロータ位置を測定することによって、ソースにおける角度誤差の低減を得ようとする方法がある。これらは、有効となり得るが、通常は非常に高価であり(トランスデューサのコストが、ときとして機械自体のコストに届く)、ロータに対する精密な整列を必要とする。大量製造デバイスについてこれらは、コスト効果的な解決手段ではない。これらのほかにもロータ位置センサがモータの回転にわたって誤差を呈することになり、たとえばパワーステアリング応用において要求されることのある低コスト製品の場合においては特にそれが当て嵌まる。
前記電気機械の出力を、相電流および前記静止部分に対して相対的な前記可動部分の検知された位置に関係付ける関数を定義するステップと、
前記電流プロファイルを調整して、前記出力と所望の出力の間における差、および前記出力の前記検知された位置における誤差に対する感度を同時に低減するステップであって、前記電流プロファイルの調整が、前記電流プロファイル内の電流が前記供給源によって供給可能であることを保証することを含む、ステップと、
前記電流プロファイルに従って前記1つまたは複数の相内の電流を制御する、または検知された位置によってアドレス可能な前記電流プロファイルを、前記電気機械を制御する際に使用する準備が整った機械読取り可能な記憶媒体に記憶するステップと、
を含むことを特徴とする方法である。
本発明において、該方法は、前記電流プロファイルを、前記出力と前記所望の出力の間における差、前記検知された位置における誤差に対する前記出力の感度、および前記供給源によって供給されることが可能な限界を超える電流にペナルティを課す関数を同時に低減するべく調整するステップを含むことを特徴とする。
前記電気機械の出力を、相電流および前記静止部分に対して相対的な前記可動部分の検知された位置に関係付ける関数を定義するための手段と、
前記出力と所望の出力の間における差、および前記出力の前記検知された位置における誤差に対する感度を同時に低減するべく前記電流プロファイルを調整するための手段であって、前記電流プロファイル内の電流が前記供給源によって供給可能であることを保証するための手段を含む、手段と、
前記電流プロファイルに従って前記1つまたは複数の相内の電流を制御するための手段と、
を含むことを特徴とするシステムである。
本発明において、前記出力はトルクであることを特徴とする。
以下の説明において使用される記号および量は、次に示すとおりの定義を有する。
TActual 電流および機械的角度の関数としての実際のモータのシャフトのトルク
Iαβ=[Ialpha;Ibeta] 所定の機械的角度θについてのαβ基準フレームにおける機械の電流
I=[I1;I2;…IN] 所定の機械的角度θについての任意の基準フレーム(関連した基準フレーム内において、成分n=1…N)における機械の電流
TDemand トルク需要
Vαβ=[Vα;Vβ] αβ基準フレーム内の機械(相)電圧
V=[V1;V2;…VN] 任意の基準フレーム内の機械(相)電圧
Vdc DCリンク電圧
δIαβ ニュートン反復ソルバの1ステップから結果として生じるアルファ−ベータ電流に対する反復変化
δI 任意の基準フレーム内における電流についての反復変化
Iαβ(new) ニュートン反復ソルバによって計算されるアルファ−ベータ電流についての新しい値
I(new) 任意の基準フレーム内における電流についての新しい値
Iαβ(old) ニュートン反復ソルバによって計算されるアルファ−ベータ電流についての古い値
I(old) 任意の基準フレーム内における電流についての古い値
W 3×3の重み付け行列
需要:
磁束 式(15)
電気 式(19)
トルク 式(25)
(g1,g2,…)
Ripple = (Tmax - Tmin) / Tmean …(14)
4 電流コントローラ
6 相電流プロファイル
8 DCリンク電圧
10 速度/トルクコントローラ
12 パラメータ評価器
14 電気モデル
16 電流プロファイル計算機
Claims (20)
- 供給源から電気機械の1つまたは複数の相を励磁するための電流プロファイルを導出し、前記電気機械から所望の出力を獲得する方法であって、前記電気機械は静止部分と前記静止部分に対して相対的に移動する可動部分とを備えて前記所望の出力を提供する、方法において、
前記電気機械の出力を、相電流および前記静止部分に対して相対的な前記可動部分の検知された位置に関係付ける関数を定義するステップと、
前記電流プロファイルを調整して、前記出力と所望の出力の間における差、および前記出力の前記検知された位置における誤差に対する感度を同時に低減するステップであって、前記電流プロファイルの調整が、前記電流プロファイル内の電流が前記供給源によって供給可能であることを保証することを含む、ステップと、
前記電流プロファイルに従って前記1つまたは複数の相内の電流を制御する、または検知された位置によってアドレス可能な前記電流プロファイルを、前記電気機械を制御する際に使用する準備が整った機械読取り可能な記憶媒体に記憶するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記出力はトルクであることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記電流プロファイルを、前記出力と前記所望の出力の間における差、前記検知された位置における誤差に対する前記出力の感度、および前記供給源によって供給されることが可能な限界を超える電流にペナルティを課す関数を同時に低減するべく調整するステップを含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- 前記関数は、前記1つまたは複数の相のための相電圧を含むベクトルの大きさが、前記供給源が前記電気機械に対して電流を供給するDCリンク電圧を超える場合に非ゼロになることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
- 前記DCリンク電圧は、公称DCリンク電圧であることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
- 前記DCリンク電圧は、検知されたDCリンク電圧であることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
- 前記電流プロファイルの調整は、関連付けされた式のセットを解くことを含み、前記セットは、前記出力と所望の出力を等しいとする第1の式、検知された位置における誤差に対する前記出力の感度の関数をゼロに等しいとする第2の式、および前記供給源によって供給されることが可能な限界を超える電流にペナルティを課す関数をゼロに等しいとする第3の式を含むことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記電気機械は、同期機械、永久磁石機械、平衡給電スイッチトリラクタンス機械、およびこれらのハイブリッドのうちの1つであることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記電流プロファイルを使用して前記電気機械を動作させるステップと、前記電気機械の動作の間に受信された信号に基づいて前記電流プロファイルを調整するステップとを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記電流プロファイルを使用して前記電気機械を動作させるステップと、前記電気機械の動作の間に受信された信号に応答して、前記電気機械の前記出力を、前記相電流および検知された位置に関係付ける関数のパラメータを調整するステップとを含むことを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 供給源から電気機械の1つまたは複数の相を励磁するための電流プロファイルを導出し、前記電気機械の所望の出力を獲得するためのシステムであって、前記電気機械が静止部分と前記静止部分に対して相対的に移動する可動部分とを備えて、前記所望の出力を提供する、システムにおいて、
前記電気機械の出力を、相電流および前記静止部分に対して相対的な前記可動部分の検知された位置に関係付ける関数を定義するための手段と、
前記出力と所望の出力の間における差、および前記出力の前記検知された位置における誤差に対する感度を同時に低減するべく前記電流プロファイルを調整するための手段であって、前記電流プロファイル内の電流が前記供給源によって供給可能であることを保証するための手段を含む、手段と、
前記電流プロファイルに従って前記1つまたは複数の相内の電流を制御するための手段と、
を含むことを特徴とするシステム。 - 前記出力はトルクであることを特徴とする、請求項11に記載のシステム。
- 前記電流プロファイルを、前記出力と前記所望の出力の間における差、前記検知された位置における誤差に対する前記出力の感度、および前記供給源によって供給されることが可能な限界を超える電流にペナルティを課す関数を同時に低減するべく調整するための手段を含むことを特徴とする、請求項11または12に記載のシステム。
- 前記関数は、前記1つまたは複数の相のための相電圧を含むベクトルの大きさが、前記供給源が前記電気機械に対して電流を供給するDCリンク電圧を超える場合に非ゼロになることを特徴とする、請求項13に記載のシステム。
- 前記DCリンク電圧は、公称DCリンク電圧であることを特徴とする、請求項14に記載のシステム。
- 前記DCリンク電圧は、検知されたDCリンク電圧であることを特徴とする、請求項14に記載のシステム。
- 前記電流プロファイルを調整するための手段は、関連付けされた式のセットを解くための手段を含み、前記セットは、前記出力と所望の出力を等しいとする第1の式、検知された位置における誤差に対する前記出力の感度の関数をゼロに等しいとする第2の式、および前記供給源によって供給されることが可能な限界を超える電流にペナルティを課す関数をゼロに等しいとする第3の式を含むことを特徴とする、請求項11〜16のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記電気機械は、永久磁石機械、平衡給電スイッチトリラクタンス機械、およびこれらのハイブリッドのうちの1つであることを特徴とする、請求項11〜17のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記電気機械の動作の間に受信された信号に基づいて前記電流プロファイルを調整するための手段を含むことを特徴とする、請求項11〜18のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記電気機械の動作の間に受信された信号に応答して、前記電気機械の前記出力を、前記相電流および検知された位置に関係付ける関数のパラメータを調整するための手段を含むことを特徴とする、請求項11〜19のいずれか1項に記載のシステム。
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