JP2013183620A - モータ駆動用インバータ回路の制御回路、および、当該制御回路を備えたインバータ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御回路6'において、三相の電流信号をα軸電流信号とβ軸電流信号に変換する三相/二相変換部61と、α軸電流信号と目標値との偏差信号を第1の伝達関数で信号処理して第1の補正値信号を生成するα軸電流コントローラ62’aと、β軸電流信号と目標値との偏差信号を第1の伝達関数で信号処理して第2の補正値信号を生成するβ軸電流コントローラ62’bと、第1および第2の補正値信号を3つの補正値信号に変換する二相/三相変換部63と、3つの補正値信号に基づいてPWM信号を生成するPWM信号生成部64とを備えた。所定の制御処理を表す伝達関数をF(s)とした場合、第1の伝達関数は、G(s)=[F(s+jω0)+F(s−jω0)}/2である。
【選択図】図9
Description
GF(s)=T・ω0/{(T・s+1)2+(T・ω0)2} ・・・ (37)
ω0 :回転速度検出回路5が算出した角周波数
T :時定数
2,2’ インバータ回路
3,3’ モータ
4 電流センサ
5 回転速度検出回路
6,6’,6”,7,7’,7”,9,9’ 制御回路
61 三相/二相変換部(二相変換手段)
62,62” 電流コントローラ(制御手段)
62’a α軸電流コントローラ(制御手段)
62’b β軸電流コントローラ(制御手段)
63 二相/三相変換部
64,64’ PWM信号生成部
65 位相遅延部(二相変換手段)
8,8’ 高調波補償コントローラ
8” トルクリプル補償コントローラ
81,81’ 5次高調波補償部
82,82’ 7次高調波補償部
83,83’ 11次高調波補償部
Claims (22)
- モータを駆動するためのインバータ回路の制御回路であって、
前記インバータ回路の出力に基づく信号を第1の信号と第2の信号に変換する二相変換手段と、
前記第1の信号および前記第2の信号とそれぞれの目標値との偏差である第1の偏差信号および第2の偏差信号を生成する偏差信号生成手段と、
前記第1の偏差信号および前記第2の偏差信号にそれぞれ含まれる基本波成分をそれぞれゼロに制御するための第1の補正値信号および第2の補正値信号を生成する制御手段と、
前記第1の補正値信号または前記第2の補正値信号に基づいてPWM信号を生成するPWM信号生成手段と、
を備えており、
前記制御手段は、
前記第1の偏差信号を第1の伝達関数によって信号処理することで前記第1の補正値信号を生成し、
前記第2の偏差信号を前記第1の伝達関数によって信号処理することで前記第2の補正値信号を生成し、
前記第1の伝達関数は、所定の制御処理を表す伝達関数をF(s)とし、前記モータの回転速度に応じた角周波数をω0、虚数単位をjとした場合、
ことを特徴とする制御回路。 - モータを駆動するためのインバータ回路の制御回路であって、
前記インバータ回路の出力に基づく信号とそれぞれの目標値との偏差である偏差信号を生成する偏差信号生成手段と、
前記偏差信号を第1の偏差信号および第2の偏差信号に変換する二相変換手段と、
前記第1の偏差信号および前記第2の偏差信号にそれぞれ含まれる基本波成分をそれぞれゼロに制御するための第1の補正値信号および第2の補正値信号を生成する制御手段と、
前記第1の補正値信号または前記第2の補正値信号に基づいてPWM信号を生成するPWM信号生成手段と、
を備えており、
前記制御手段は、
前記第1の偏差信号を第1の伝達関数によって信号処理することで前記第1の補正値信号を生成し、
前記第2の偏差信号を前記第1の伝達関数によって信号処理することで前記第2の補正値信号を生成し、
前記第1の伝達関数は、所定の制御処理を表す伝達関数をF(s)とし、前記モータの回転速度に応じた角周波数をω0、虚数単位をjとした場合、
ことを特徴とする制御回路。 - 前記制御手段は、
前記第1の偏差信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の偏差信号を第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第1の補正値信号を生成し、
前記第1の偏差信号を第3の伝達関数によって信号処理し、前記第2の偏差信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第2の補正値信号を生成し、
前記第2の伝達関数および前記第3の伝達関数は、それぞれ、
請求項1または2に記載の制御回路。 - 前記インバータ回路は三相インバータを備えており、
前記二相変換手段は、前記インバータ回路の三相の出力に基づく3つの信号を前記第1の信号と前記第2の信号に変換するものであり、
前記第1の補正値信号と前記第2の補正値信号とを3つの補正値信号に変換する二相三相変換手段をさらに備え、
前記PWM信号生成手段は、前記3つの補正値信号に基づいて前記PWM信号を生成する、
請求項1ないし3のいずれかに記載の制御回路。 - 前記インバータ回路は単相インバータを備えており、
前記二相変換手段は、前記インバータ回路の単相の出力に基づく信号を前記第1の信号とし、前記第1の信号の位相を90度遅らせた信号を前記第2の信号として生成する、
請求項1ないし3のいずれかに記載の制御回路。 - モータを駆動するためのインバータ回路の制御回路であって、
前記インバータ回路の三相の出力に基づく3つの信号とそれぞれの目標値との偏差である第1の偏差信号、第2の偏差信号、および第3の偏差信号にそれぞれ含まれる基本波成分をそれぞれゼロに制御するための第1の補正値信号、第2の補正値信号、および第3の補正値信号を生成する制御手段と、
前記3つの補正値信号に基づいてPWM信号を生成するPWM信号生成手段と、
を備えており、
前記制御手段は、
前記第1の偏差信号を第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の偏差信号を第2の伝達関数によって信号処理し、前記第3の偏差信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第1の補正値信号を生成し、
前記第1の偏差信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の偏差信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第3の偏差信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第2の補正値信号を生成し、
前記第1の偏差信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の偏差信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第3の偏差信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第3の補正値信号を生成し、
前記第1の伝達関数および前記第2の伝達関数は、所定の制御処理を表す伝達関数をF(s)とし、前記モータの回転速度に応じた角周波数をω0、虚数単位をjとした場合、それぞれ、
ことを特徴とする制御回路。 - モータを駆動するためのインバータ回路の制御回路であって、
前記インバータ回路の三相の出力に基づく3つの信号とそれぞれの目標値との偏差である第1の偏差信号、第2の偏差信号、および第3の偏差信号にそれぞれ含まれる基本波成分をそれぞれゼロに制御するための第1の補正値信号、第2の補正値信号、および第3の補正値信号を生成する制御手段と、
前記3つの補正値信号に基づいてPWM信号を生成するPWM信号生成手段と、
を備えており、
前記制御手段は、
前記第1の偏差信号を第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の偏差信号を第2の伝達関数によって信号処理し、前記第3の偏差信号を第3の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第1の補正値信号を生成し、
前記第1の偏差信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、前記第2の偏差信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第3の偏差信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第2の補正値信号を生成し、
前記第1の偏差信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の偏差信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、前記第3の偏差信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第3の補正値信号を生成し、
前記第1ないし第3の伝達関数は、所定の制御処理を表す伝達関数をF(s)とし、前記モータの回転速度に応じた角周波数をω0、虚数単位をjとした場合、それぞれ、
ことを特徴とする制御回路。 - モータを駆動するためのインバータ回路の制御回路であって、
前記インバータ回路の単相の出力に基づく信号と目標値との偏差である偏差信号を生成する偏差信号生成手段と、
前記偏差信号に含まれる基本波成分をゼロに制御するための補正値信号を生成する制御手段と、
前記補正値信号に基づいてPWM信号を生成するPWM信号生成手段と、
を備えており、
前記制御手段は、
前記偏差信号を第1の伝達関数によって信号処理することで前記補正値信号を生成し、
前記第1の伝達関数は、所定の制御処理を表す伝達関数をF(s)とし、前記モータの回転速度に応じた角周波数をω0、虚数単位をjとした場合、
ことを特徴とする制御回路。 - 前記所定の制御処理を表す伝達関数が、F(s)=KI/s(但し、KIは積分ゲイン)である、請求項1ないし8のいずれかに記載の制御回路。
- 前記所定の制御処理を表す伝達関数が、F(s)=KP+KI/s(但し、KPおよびKIは、それぞれ比例ゲインおよび積分ゲイン)である、請求項1ないし8のいずれかに記載の制御回路。
- 前記所定の制御処理を表す伝達関数が、F(s)=KP+KI/s+KD・s(但し、KP、KIおよびKDは、それぞれ比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲイン)である、請求項1ないし8のいずれかに記載の制御回路。
- 前記第1の信号および前記第2の信号にそれぞれ含まれる所定の高調波成分を抑制する制御を行って、第1の高調波補償信号および第2の高調波補償信号を生成し、前記第1の高調波補償信号および前記第2の高調波補償信号をそれぞれ前記第1の補正値信号および前記第2の補正値信号に加算する高調波補償手段をさらに備え、
前記高調波補償手段は、
前記第1の信号を第4の伝達関数によって信号処理することで前記第1の高調波補償信号を生成し、
前記第2の信号を前記第4の伝達関数によって信号処理することで、前記第2の高調波補償信号を生成し、
前記第4の伝達関数は、所定の制御処理を表す伝達関数をF’(s)、前記モータの回転速度に応じた角周波数をω0、虚数単位をjとし、n次高調波を抑制する場合、
請求項1に記載の制御回路。 - 前記高調波補償手段は、
前記第1の信号を前記第4の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を第5の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第1の高調波補償信号を生成し、
前記第1の信号を第6の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第4の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第2の高調波補償信号を生成し、
前記第5の伝達関数および前記第6の伝達関数は、
n次高調波(n=3k+1:k=1,2,…)を抑制する場合、それぞれ、
n次高調波(n=3k+2:k=0,1,2,…)を抑制する場合、それぞれ、
請求項12に記載の制御回路。 - 前記3つの信号である第1の信号、第2の信号、および第3の信号にそれぞれ含まれる所定の高調波成分を抑制する制御を行って、第1の高調波補償信号、第2の高調波補償信号、および第3の高調波補償信号を生成し、前記第1の高調波補償信号ないし前記第3の高調波補償信号をそれぞれ前記第1の補正値信号ないし前記第3の補正値信号に加算する高調波補償手段をさらに備えており、
前記高調波補償手段は、
前記第1の信号を第4の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を第5の伝達関数によって信号処理し、前記第3の信号を前記第5の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第1の高調波補償信号を生成し、
前記第1の信号を前記第5の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第4の伝達関数によって信号処理し、前記第3の信号を前記第5の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第2の高調波補償信号を生成し、
前記第1の信号を前記第5の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第5の伝達関数によって信号処理し、前記第3の信号を前記第4の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第3の高調波補償信号を生成し、
前記第4の伝達関数および前記第5の伝達関数は、所定の制御処理を表す伝達関数をF’(s)、前記モータの回転速度に応じた角周波数をω0、虚数単位をjとし、n次高調波を抑制する場合、それぞれ、
請求項6または7に記載の制御回路。 - 前記3つの信号である第1の信号、第2の信号、および第3の信号にそれぞれ含まれる所定の高調波成分を抑制する制御を行って、第1の高調波補償信号、第2の高調波補償信号、および第3の高調波補償信号を生成し、前記第1の高調波補償信号ないし前記第3の高調波補償信号をそれぞれ前記第1の補正値信号ないし前記第3の補正値信号に加算する高調波補償手段をさらに備えており、
前記高調波補償手段は、
前記第1の信号を第4の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を第5の伝達関数によって信号処理し、前記第3の信号を第6の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第1の高調波補償信号を生成し、
前記第1の信号を前記第6の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第4の伝達関数によって信号処理し、前記第3の信号を前記第5の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第2の高調波補償信号を生成し、
前記第1の信号を前記第5の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第6の伝達関数によって信号処理し、前記第3の信号を前記第4の伝達関数によって信号処理し、これらを加算して位相の調整処理を行うことで、前記第3の高調波補償信号を生成し、
前記第4の伝達関数ないし前記第6の伝達関数は、所定の制御処理を表す伝達関数をF’(s)、前記モータの回転速度に応じた角周波数をω0、虚数単位をjとし、
n次高調波(n=3k+1:k=1,2,…)を抑制する場合、それぞれ、
n次高調波(n=3k+2:k=0,1,2,…)を抑制する場合、それぞれ、
請求項6または7に記載の制御回路。 - 前記高調波補償手段は、前記第1の信号および前記第2の信号に代えて、前記第1の偏差信号および前記第2の偏差信号を用いる、請求項12または13に記載の制御回路。
- 前記高調波補償手段は、前記第1の信号ないし前記第3の信号に代えて、前記第1の偏差信号ないし前記第3の偏差信号を用いる、請求項14または15に記載の制御回路。
- 前記出力に基づく信号は、出力電流を検出した信号である、請求項1ないし17のいずれかに記載の制御回路。
- 前記出力に基づく信号は、出力電圧を検出した信号である、請求項1ないし17のいずれかに記載の制御回路。
- 制御系の設計が、ロバスト制御設計を用いて行われている、請求項1ないし19のいずれかに記載の制御回路。
- 制御系の設計が、H∞ループ整形法を用いて行われている、請求項20に記載の制御回路。
- インバータ回路と、請求項1ないし21のいずれかに記載の制御回路とを備えていることを特徴とするインバータ装置。
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