JP2014180148A - Motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、交流モータの駆動を位置センサレスで制御するモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device that controls driving of an AC motor without a position sensor.
交流モータの回転子の位置をインバータの電流検出値などを用いて推定し、さらに推定した前記位置に基づいて交流モータの駆動を制御する位置センサレス制御が知られている。位置センサレス制御によって駆動される交流モータは耐環境性に優れ、特に圧縮機を駆動する場合に有用である。 Position sensorless control is known in which the position of the rotor of the AC motor is estimated using a current detection value of an inverter and the like, and the driving of the AC motor is controlled based on the estimated position. An AC motor driven by position sensorless control has excellent environmental resistance, and is particularly useful when driving a compressor.
ところで、交流モータを制御して圧縮機を駆動する場合、交流モータの負荷トルクは圧縮行程に同期して脈動する。したがって、負荷トルクの脈動を打ち消すように電流を流し、交流モータの速度変動を抑制する脈動トルク抑制制御を行うことが必要になる。 By the way, when the compressor is driven by controlling the AC motor, the load torque of the AC motor pulsates in synchronization with the compression stroke. Therefore, it is necessary to perform a pulsating torque suppression control that suppresses fluctuations in the speed of the AC motor by applying a current so as to cancel the pulsation of the load torque.
例えば、特許文献1には、制御装置内での演算で求めた軸誤差から、回転子位置に同期して発生する負荷トルクの脈動成分を検出する同期電動機の制御装置について記載されている。前記した制御装置は、脈動成分を補正する脈動トルク抑制電流を積分制御によって求め、これを平均トルク電流指令値に加えることで回転子の速度変動を抑制する。
For example,
また、特許文献2には、拡張誘起電圧の概念に基づき、交流モータの抵抗値・インダクタンス値、制御演算で求めた電圧指令値・周波数指令値、及び電流検出値を用いて軸誤差を推定する同期電動機の制御装置について記載されている。なお、前記した拡張誘起電圧については、本発明の実施形態の中で説明する。
また、特許文献2には、電流値の微分項を含んだ式を用いて高精度に軸誤差を算出する場合と、電流値の微分項を省略した式を用いて軸誤差をる場合と、について記載されている。
Further,
ところで、位置センサレス制御を行う場合、前記した軸誤差自体にも誤差が含まれている。特許文献1に記載の発明では、当該誤差の影響で過剰補正が加わってしまい、交流モータの振動や騒音を十分に低減できない可能性がある。
By the way, when the position sensorless control is performed, the above-described axis error itself includes an error. In the invention described in
また、前記した拡張誘起電圧の概念を用いる特許文献2に記載の発明でも、以下に示す課題がある。
すなわち、脈動トルク抑制制御中はモータ電流を意図的に変化させるため、インダクタンスLの微分値(L微分値)もアナログ的に常時変化するが、このL微分値を正確に算出することは困難である(微分項を含めた式における課題)。
また、L微分値を省略した場合、当該省略の影響によって軸誤差の演算結果に誤差が生じ、脈動トルク抑制制御の効果が低減する可能性がある(微分項を省略した式における課題)。
The invention described in
That is, since the motor current is intentionally changed during the pulsating torque suppression control, the differential value (L differential value) of the inductance L always changes in an analog manner, but it is difficult to accurately calculate the L differential value. Yes (problem in formula including differential term).
Further, when the L differential value is omitted, an error may occur in the calculation result of the axis error due to the effect of the omission, and the effect of the pulsating torque suppression control may be reduced (a problem in the equation in which the differential term is omitted).
そこで、本発明は、交流モータの脈動トルクを適切に抑制できるモータ制御装置を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the motor control apparatus which can suppress appropriately the pulsation torque of an AC motor.
前記課題を解決するために、本発明に係るモータ制御装置は、交流モータのdc軸電流及びqc軸電流を、電流検出手段によって検出される前記交流モータの電流値に基づいて算出する電流算出手段と、前記交流モータを駆動するインバータへの電圧指令に対応するdc軸電圧指令及びqc軸電圧指令を算出する電圧指令算出手段と、拡張誘起電圧の概念に基づき、前記交流モータの実軸と制御軸との軸誤差を推定する軸誤差推定手段と、前記軸誤差推定手段によって推定される前記軸誤差を打ち消すように補正電流指令を算出し、前記交流モータの脈動トルクを抑制する脈動トルク抑制制御手段と、前記交流モータのdc軸電流、qc軸電流、dc軸電圧指令、及びqc軸電圧指令のうち少なくとも一つの位相値及び/又は振幅値を補正する補正処理手段と、を備え、前記軸誤差推定手段は、前記補正処理手段によって補正された前記少なくとも一つを含むdc軸電流、qc軸電流、dc軸電圧指令、及びqc軸電圧指令に基づいて前記軸誤差を推定することを特徴とする。
なお、詳細については、発明を実施するための形態において説明する。
In order to solve the above problems, a motor control device according to the present invention includes a current calculation unit that calculates a dc axis current and a qc axis current of an AC motor based on a current value of the AC motor detected by a current detection unit. And a voltage command calculating means for calculating a dc-axis voltage command and a qc-axis voltage command corresponding to a voltage command to the inverter that drives the AC motor, and the actual axis and control of the AC motor based on the concept of the expansion induced voltage A shaft error estimating means for estimating a shaft error with respect to the shaft, and a pulsating torque suppression control for calculating a correction current command so as to cancel the shaft error estimated by the shaft error estimating means and suppressing the pulsating torque of the AC motor And at least one phase value and / or amplitude value of the dc axis current, qc axis current, dc axis voltage command, and qc axis voltage command of the AC motor is corrected. Correction means, and the axis error estimation means based on the dc-axis current, the qc-axis current, the dc-axis voltage command, and the qc-axis voltage command including the at least one corrected by the correction processing means. The axis error is estimated.
Details will be described in an embodiment for carrying out the invention.
本発明によれば、交流モータの脈動トルクを適切に抑制するモータ制御装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the motor control apparatus which suppresses appropriately the pulsation torque of an AC motor can be provided.
本発明を実施するための形態(以下、実施形態という)について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。 A mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
≪実施形態≫
<モータ制御装置の構成>
図1は、本実施形態に係るモータ制御装置を含む構成図である。図1に示すモータ制御システムSは、インバータ1の出力電圧を制御することで交流モータ5の回転子(図示せず)を回転させ、圧縮機6(例えば、ロータリ圧縮機)を駆動するシステムである。モータ制御システムSは、インバータ1と、電流センサ2と、モータ制御装置3と、を備えている。
<Embodiment>
<Configuration of motor control device>
FIG. 1 is a configuration diagram including a motor control device according to the present embodiment. The motor control system S shown in FIG. 1 is a system that rotates the rotor (not shown) of the
インバータ1は、直流電源4から入力される直流電圧V0を三相交流電圧に変換し、交流モータ5に出力する電力変換器である。ここで、直流電源4は、交流電源41から入力される交流電力を、整流回路42及び平滑コンデンサ43によって直流電力に変換したものである。
The
インバータ1は、複数のスイッチング素子(図示せず)を有し、PWM信号発生器318から入力されるPWM信号に従ってスイッチング素子のON/OFFを切り替えることで、直流電圧V0を三相交流電圧に変換する。このように、三相交流電圧を印加することによって交流モータ5で回転磁界を発生させ、前記した回転子(図示せず)を回転させる。なお、交流モータ5として、例えば、突極性を有する永久磁石同期モータ(Permanent Magnet Synchronous Motor:PMSM)を用いることができる。
The
電流センサ2(電流検出手段)は、インバータ1の母線Pに直列接続され、母線Pを通流する電流値Istを検出してモータ制御装置3に出力する。
The current sensor 2 (current detection means) is connected in series to the bus P of the
モータ制御装置3は、電流センサ2によって検出される電流値Istなどに基づいてPWM信号を生成し、当該PWM信号をインバータ1に出力する装置である。モータ制御装置3は、例えばマイコン(Microcomputer:図示せず)であり、ROM(Read Only Memory)に記憶されたプログラムを読み出してRAM(Random Access Memory)に展開し、CPU(Central Processing Unit)が各種処理を実行する。
The
以下の記載においてd軸とは、交流モータ5の磁束方向に対応する軸である。q軸は、d軸と直交する軸である。位置センサレス制御を行う場合、推定されるd軸としてのdc軸、及び、推定されるq軸としてのqc軸上で電流制御を行う。なお、d軸及びq軸を「実軸」と記し、dc軸及びqc軸を「制御軸」と記すことがあるものとする。
In the following description, the d-axis is an axis corresponding to the magnetic flux direction of the
モータ制御装置3は、主に、電流再現処理部301と、3相/2軸変換器302と、補正機能付き信号再現処理部303,304と、軸誤差推定器305と、脈動トルク抑制制御器306と、電圧指令演算器315と、2軸/3相変換器317と、PWM信号発生器318と、を備えている。
電流再現処理部301(電流算出手段)は、前記した電流値Istを用いて交流モータ5に流れる3相交流電流Iuc,Ivc,Iwcを再現し、3相/2軸変換器302に出力する。
The
The current reproduction processing unit 301 (current calculation means) reproduces the three-phase AC currents Iuc, Ivc, Iwc flowing through the
3相/2軸変換器302(電流算出手段)は、再現された3相交流電流Iuc,Ivc,Iwcと、積分器310から入力される位相推定値θdcと、に基づいて、制御系のdc軸電流Idc及びqc軸電流Iqcを算出する。3相/2軸変換器302は、算出したdc軸電流Idcを補正機能付き信号再現処理部304に出力し、qc軸電流Iqcを軸誤差推定器305に出力する。
The three-phase / two-axis converter 302 (current calculation means) is configured based on the reproduced three-phase AC currents Iuc, Ivc, Iwc and the phase estimation value θdc input from the
補正機能付き信号再現処理部303(補正処理手段)は、電圧指令演算器315から入力されるdc軸電圧指令Vdc*に関して位相値及び振幅値を補正し、dc軸補正電圧指令Vdc*fをアナログ信号として再現する。
補正機能付き信号再現処理部304(補正処理手段)は、3相/2軸変換器302から入力されるdc軸電流Idcに関して位相値及び振幅値を補正し、dc軸補正電流Idcfをアナログ信号として再現する。
dc軸電圧指令Vdc*及びdc軸電流Idcに関する位相補正処理については後記する。
The signal
The signal
The phase correction process regarding the dc axis voltage command Vdc * and the dc axis current Idc will be described later.
補正機能付き信号再現処理部303,304はそれぞれ、再現したdc軸補正電圧指令Vdc*f及びdc軸補正電流Idcfを軸誤差推定器305に出力する。
なお、図1では、dc軸補正電圧指令Vdc*fの信号線と、qc軸電圧指令Vqc*の信号線と、を途中から同一の信号線として記載しているが、実際にはそれぞれ別の信号として軸誤差推定器305に出力される(Idcf,Iqcも同様)。
The correction function-equipped signal
In FIG. 1, the signal line of the dc-axis correction voltage command Vdc * f and the signal line of the qc-axis voltage command Vqc * are shown as the same signal line from the middle. A signal is output to the axis error estimator 305 (the same applies to Idcf and Iqc).
軸誤差推定器305(軸誤差推定手段)は、交流モータ5の実軸と制御軸との軸誤差Δθcを、dc軸補正電圧指令Vdc*fと、qc軸電圧指令Vqc*と、dc軸補正電流Idcfと、qc軸電流Iqcと、電気角周波数ω1cと、に基づいて推定する。なお、当該推定処理の詳細については後記する。軸誤差推定器305は、推定した軸誤差Δθcを脈動トルク抑制制御器306及び符号反転器307に出力する。
The axis error estimator 305 (axis error estimating means) calculates the axis error Δθc between the real axis and the control axis of the
脈動トルク抑制制御器306(脈動トルク抑制制御手段)は、軸誤差推定器305から入力される軸誤差Δθcに基づいて脈動トルク抑制電流IqSIN*を算出し、加算器313に出力する。脈動トルク抑制電流IqSIN*は、交流モータ5にかかる負荷トルクの変動(つまり、脈動トルク)を打ち消すように、加算器313によってq軸電流指令Iqbに加算される。
The pulsation torque suppression controller 306 (pulsation torque suppression control means) calculates the pulsation torque suppression current IqSIN * based on the axis error Δθc input from the
符号反転器307は、軸誤差推定器305から入力される軸誤差Δθcの符号を反転させ(つまり、軸誤差指令値であるゼロから軸誤差Δθcを減算して)、PLL回路308に出力する。
PLL(Phase Locked Loop)回路308は、符号反転器307から入力される値(−Δθc)を用いてPI(Proportional Integral)制御を実行し、交流モータ5の角周波数補正値Δω1を算出して加算器309に出力する。
加算器309は、角周波数指令演算器314から入力される電気角周波数指令ω1*と、PLL回路308から入力される角周波数補正値Δω1と、を加算し、電気角周波数ω1cとして積分器310に出力する。
The
A PLL (Phase Locked Loop)
The
積分器310は、加算器309から入力される電気角周波数ω1cを積分して位相推定値θdcを算出し、3相/2軸変換器302及び2軸/3相変換器317に出力する。
d軸電流指令発生器311は、予め設定されたプログラムに従って平均トルクに対応するd軸電流指令Id*を算出し、電圧指令演算器315に出力する。
q軸電流指令発生器312は、3相/2軸変換器302から入力されるqc軸電流Iqcに基づいて、平均トルクに対応するq軸電流指令Iqbを算出し、加算器313に出力する。
The
The d-axis
The q-axis
加算器313は、脈動トルク抑制制御器306から入力される脈動トルク抑制電流IqSIN*を、前記したq軸電流指令Iqbに加算することによって新たなq軸電流指令Iq*を算出し、電圧指令演算器315に出力する。
角周波数指令演算器314は、角周波数指令発生器316(角周波数指令生成手段)から入力される角周波数指令ωr*に極対数(P/2)を乗算し、電気角周波数指令ω1*として加算器309及び電圧指令演算器315に出力する。
The
The angular
電圧指令演算器315(電圧指令算出手段)は、前記したd軸電流指令Id*と、q軸電流指令Iq*と、電気角周波数指令ω1*と、に基づいてdc軸電圧指令Vdc*及びqc軸電圧指令Vqc*を算出する。なお、dc軸電圧指令Vdc*及びqc軸電圧指令Vqc*は、交流モータ5を駆動するインバータ1への3相電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に対応している。
電圧指令演算器315は、算出したdc軸電圧指令Vdc*及びqc軸電圧指令Vqc*を、2軸/3相変換器317に出力する。また、電圧指令演算器315は、dc軸電圧指令Vdc*を補正機能付き信号再現処理部303に出力し、qc軸電圧指令Vqc*を軸誤差推定器305に出力する。
The voltage command calculator 315 (voltage command calculation means) is configured to use the dc axis voltage commands Vdc * and qc based on the d axis current command Id *, the q axis current command Iq *, and the electrical angular frequency command ω1 *. The shaft voltage command Vqc * is calculated. The dc-axis voltage command Vdc * and the qc-axis voltage command Vqc * correspond to the three-phase voltage commands Vu *, Vv *, and Vw * to the
The
2軸/3相変換器317は、電圧指令演算器315から入力されるdc軸電圧指令Vdc*及びqc軸電圧指令Vqc*と、積分器310から入力される位相推定値θdcと、に基づいて3相電圧指令Vu*,Vv*,Vw*を算出し、PWM信号発生器318に出力する。
PWM(Pulse Width Modulation)信号発生器318は、2軸/3相変換器317から入力される3相電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に応じてPWM信号を生成し、インバータ1のスイッチング素子に出力する。
The 2-axis / 3-
A PWM (Pulse Width Modulation)
(軸誤差Δθcについて)
交流モータ5の負荷トルクは、圧縮工程に同期して脈動する。このようなトルク脈動の影響で、軸誤差推定器305によって推定される軸誤差Δθcの大きさは、交流モータ5の回転子(図示せず)の機械角に応じて周期的に変動する。
(About axial error Δθc)
The load torque of the
図1に示す軸誤差推定器305は、拡張誘起電圧の概念に基づく算出式(後記する数式1,2)を用いて、軸誤差Δθcを所定時間ごとに算出する。
ここで、「拡張誘起電圧」とは、回転子の位置と電流値とに依存する突極機特有の項を、永久磁石磁束やリラクタンス磁束などによって誘起される電圧を表わす項としてまとめたものを意味している。
拡張誘起電圧は回転子と同期するように回転するベクトルとして表わされるため、拡張誘起電圧の位相情報に基づいて回転子(図示せず)の位置を求めることができる。
The
Here, the “extended induced voltage” is a term that summarizes the terms specific to the salient pole machine depending on the rotor position and current value as a term representing the voltage induced by the permanent magnet magnetic flux or the reluctance magnetic flux. I mean.
Since the extended induced voltage is expressed as a vector that rotates in synchronization with the rotor, the position of the rotor (not shown) can be obtained based on the phase information of the extended induced voltage.
例えば、軸誤差推定器305における軸誤差Δθcの演算として、以下に示す(数式1)を用いることができる。なお、(数式1)においてr:交流モータ5の抵抗値、s:微分演算子、Ld:d軸インダクタンス、Lq:q軸インダクタンス、ω1c:交流モータ5の電気角周波数である。なお、(数式1)では、添え字(dc,qcなど)を下付き文字で表わした(後記する(数式2)も同様)。(数式1)については、前記した特許文献2と同様の方法で導出できるため、詳細な説明を省略する。
For example, as the calculation of the axis error Δθc in the
ところで、脈動トルク抑制制御中はq軸電流指令Iq*を意図的に変化させる。これに伴ってd軸インダクタンスLの微分項sLdもアナログ的に常時変化するため、(数式1)を用いて軸誤差Δθcを正確に算出することは困難である。
本実施形態では(数式1)から微分項を省略し、以下に示す(数式2)を用いて軸誤差Δθcを算出することとした。
Incidentally, the q-axis current command Iq * is intentionally changed during the pulsating torque suppression control. Along with this, the differential term sLd of the d-axis inductance L also always changes in an analog manner, so that it is difficult to accurately calculate the axis error Δθc using (Equation 1).
In the present embodiment, the differential term is omitted from (Formula 1), and the axial error Δθc is calculated using (Formula 2) shown below.
以下で示す補正処理を行わずに(数式2)をそのまま用いると、微分項を省略した影響で軸誤差Δθcの演算結果に誤差が生じる可能性がある。
したがって、本実施形態では、(数式2)を用いて軸誤差Δθcを低減するように、補正機能付き信号再現処理部303,304でdc軸電圧指令Vdc*及びdc軸電流Idcの位相及び振幅を補正することとした。これによって、軸誤差Δθcを簡易かつ高速に算出しつつ軸誤差Δθc自体の誤差を低減し、脈動トルクを効果的に抑制できる。
If (Formula 2) is used as it is without performing the correction processing described below, an error may occur in the calculation result of the axis error Δθc due to the effect of omitting the differential term.
Therefore, in this embodiment, the phase and amplitude of the dc-axis voltage command Vdc * and the dc-axis current Idc are changed by the signal
(補正機能付き信号再現処理部)
図2は、dc軸電圧指令に関する補正機能付き信号再現処理部の構成図である。
補正機能付き信号再現処理部303は、主に、フーリエ順変換器303aと、一次遅れフィルタ303b,303c,303dと、フーリエ逆変換器303fと、を有している。
(Signal reproduction processing unit with correction function)
FIG. 2 is a configuration diagram of a signal reproduction processing unit with a correction function related to the dc-axis voltage command.
The signal
フーリエ順変換器303aは、電流センサ2で検出した時点での回転子(図示せず)の機械角位相値θrを用いて算出されるsinθr,cosθrと、電圧指令演算器315から入力されるdc軸電圧指令Vdc*と、をそれぞれ乗算し、一次遅れフィルタa2に出力する。
ちなみに、前記した機械角位相値θrは、積分器310(図1参照)によって算出される位相推定値θdcを交流モータ5の機械角に変換した値である。また、電気角周波数ω1cを積分することで位相推定値θdcを算出し、この位相推定値θdcを用いて回転子の機械角位相値θrを算出する「機械角位相値算出手段」は、積分器310と、補正機能付き信号再現処理部303,304と、を含んで構成される。
The
Incidentally, the mechanical angle phase value θr described above is a value obtained by converting the estimated phase value θdc calculated by the integrator 310 (see FIG. 1) into the mechanical angle of the
一次遅れフィルタ303b,303cはそれぞれ、フーリエ順変換器303aから入力される信号から高調波成分を除去し、dc軸電圧指令Vdc*の変動成分を抽出する。前記した変動成分とは、dc軸電圧指令Vdc*の時間的な平均値と、正弦波状に変動するdc軸電圧指令値Vdc*との差分を意味している。
一次遅れフィルタ303b,303cは、この変動成分のsin側スカラー値V1dcsin*及びcos側スカラー値V1dccos*をフーリエ逆変換器303fに出力する。なお、一次遅れフィルタ303b,303cの時定数T1は、高調波成分を除去しつつ変動成分を抽出可能な値として予め設定されている。
Each of the first-order lag filters 303b and 303c removes a harmonic component from the signal input from the
The first-order lag filters 303b and 303c output the sin-side scalar value V1dc sin * and the cos-side scalar value V1dc cos * of the fluctuation component to the
一次遅れフィルタ303dは、電圧指令演算器315から入力されるdc軸電圧指令Vdc*の所定時間内での平均値を求めるようにフィルタ処理を実行し、平均電圧指令Vdc_Base*として加算器303hに出力する。なお、一次遅れフィルタ303fの時定数T2は、dc軸電圧指令Vdc*の平均値を算出可能な値として予め設定されている。
The first-
加算器303eは、電流センサ2で検出した時点での回転子(図示せず)の機械角位相値θrと、位相補正値Δθcomと、を加算し、フーリエ逆変換器303fに出力する。なお、位相補正値Δθcomは、軸誤差Δθcの演算処理で(数式2)を用いることに伴う誤差を低減するように事前の実験に基づいて予め設定されている。
位相値(θr+Δθcom)に対応するdc軸補正電圧指令Vdc*を軸誤差Δθcの推定に用いることで、微分項が省略された(数式2)を用いることに伴う誤差を低減できる。
The
By using the dc axis correction voltage command Vdc * corresponding to the phase value (θr + Δθcom) for the estimation of the axis error Δθc, it is possible to reduce an error caused by using (Expression 2) in which the differential term is omitted.
また、交流モータ5の回転速度が大きいほど、(数式2)を用いることに伴う誤差が小さくなることが判明した。したがって、交流モータ5の回転速度が上昇するにつれて、位相補正値Δθcomを小さくする(つまり、回転速度と負の相関を持たせる)ことが好ましい。これによって、交流モータ5の回転速度に応じて、前記した誤差を小さくするように位相補正値Δθcomを調整できる。
なお、位相補正値Δθcomを、予め設定された固定値としてもよい。
It has also been found that the error associated with using (Equation 2) decreases as the rotational speed of the
The phase correction value Δθcom may be a fixed value set in advance.
フーリエ逆変換器303fは、一次遅れフィルタ303bから入力されるsin側スカラー値V1dcsin*と、一次遅れフィルタ303cから入力されるcos側スカラー値V1dccos*と、加算器303eから入力される位相値(θr+Δθcom)と、に基づいてフーリエ逆変換を行う。
つまり、フーリエ逆変換器303fは、sin側スカラー値V1dcsin*及びcos側スカラー値V1dccos*で特定されるベクトルの位相を、位相補正値Δθcom分だけシフトさせるようにフーリエ逆変換を行い、その結果を比例演算器303gに出力する。
The
That is, the Fourier
比例演算器303gは、フーリエ逆変換器303fから入力される値(回転子の機械角位相値θrを位相補正値Δθcom分だけシフトさせた正弦波に対応する。)に所定の比例ゲインKpを乗算し、加算器303hに出力する。
比例ゲインKpの大きさは、(数式2)を用いた場合の誤差を低減可能な値として、事前の実験に基づいて予め設定されている。
The size of the proportional gain K p as capable of reducing the value of the error in the case of using (Equation 2) is set in advance based on prior experiments.
加算器303hは、一次遅れフィルタ303dから入力される平均電圧指令Vdc_Base*に、比例演算器303gから入力される変動分を加算し、dc軸補正電圧指令Vdc*fとして軸誤差推定器305(図1参照)に出力する。
The
図3は、電圧指令演算器から出力されるdc軸電圧指令Vdc*と、補正機能付き信号再現処理部から出力されるdc軸補正電圧指令Vdc*fと、を示す波形図である。
図3に示すように、補正機能付き信号再現処理部303によって、dc軸電圧指令Vdc*の位相が位相補正値Δθcom分だけ進み、dc軸補正電圧指令Vdc*fに変換されている。なお、図3に示す例では、比例演算器303gで用いる比例ゲインKpを‘1’に設定している。
FIG. 3 is a waveform diagram showing the dc-axis voltage command Vdc * output from the voltage command calculator and the dc-axis correction voltage command Vdc * f output from the signal reproduction processing unit with a correction function.
As shown in FIG. 3, the phase of the dc-axis voltage command Vdc * is advanced by the phase correction value Δθcom by the signal reproduction processing unit with
図4は、dc軸電流に関する補正機能付き信号再現処理部の構成図である。
補正機能付き信号再現処理部304は、主に、フーリエ順変換器304aと、一次遅れフィルタ304b,304c,304dと、フーリエ逆変換器304fと、を有している。
なお、図4に示す各構成の処理内容は、dc軸電圧指令に関する補正機能付き信号再現処理部303(図2参照)の場合と同様であるから、説明を省略する。
FIG. 4 is a configuration diagram of a signal reproduction processing unit with a correction function related to the dc-axis current.
The signal reproduction processing unit with
4 is the same as that of the signal
<効果>
本実施形態に係るモータ制御装置3では、電流センサ2で検出した時点での機械角位相値θrを位相補正値Δθcom分だけシフトさせ、さらに振幅を適宜変更してdc軸補正電圧指令Vdc*f及びdc軸補正電流Idcfを算出する。
また、位相補正値Δθcom及び比例ゲインKpは、微分項を省略した(数式2)を用いることで生じ得る誤差(つまり、本実施形態を用いない場合に生じる誤差)を低減させるように、予め設定されている。
<Effect>
In the
Moreover, the phase correction value Δθcom and the proportional gain K p, as to reduce the error that may occur by using the omitted differential term (Equation 2) (that is, an error which occurs when not using the present embodiment), pre Is set.
このように微分項を省略した(数式2)を用いることによって、軸誤差Δθcを演算する際のモータ制御装置3の演算負荷を低減し、電流検出値Istを3相電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に反映させる際の応答性を高めることができる。
Thus, by using (Expression 2) in which the differential term is omitted, the calculation load of the
また、軸誤差推定器305は、補正機能付き信号再現処理部303,304によって位相・振幅が補正されたdc軸補正電圧指令Vdc*f及びdc軸補正電流指令Idcfに基づいて軸誤差Δθcを推定する。したがって、微分項を省略した(数式2)を用いることに伴う誤差を低減し、時々刻々と変化する軸誤差Δθcを正確に算出できる。
The
このように、軸誤差Δθcを高速かつ正確に算出することで、交流モータ5で生じる脈動トルクを効果的に抑制できる。その結果、周期的な外乱に起因する圧縮機6(図1参照)の振動や騒音を低減できる。
また、本実施形態でによれば、前記した軸誤差Δθcに基づいて脈動トルクを抑制するため、脈動トルクを打ち消すために要する電力を効率的に消費できる。したがって、交流モータ5を高効率で駆動させることができる。
Thus, the pulsation torque generated in the
Further, according to the present embodiment, since the pulsation torque is suppressed based on the above-described axis error Δθc, the electric power required to cancel the pulsation torque can be consumed efficiently. Therefore, the
≪変形例≫
以上、本発明に係るモータ制御装置3について前記実施形態により説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、前記実施形態では、補正機能付き信号再現処理部303,304がdc軸補正電流Idcf及びdc軸補正電圧指令Vdc*fを算出する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、交流モータ5のdc軸電流、qc軸電流、dc軸電圧指令、及びqc軸電圧指令のうち少なくとも一つに関して位相値補正処理及び振幅値補正処理を実行してもよい。
この場合でも、位相補正値θcom及び比例ゲインGpを適宜設定することで、軸誤差Δθcの演算に(数式2)を用いることに伴う誤差を低減できる。
≪Modification≫
As mentioned above, although the said embodiment demonstrated the
For example, in the above-described embodiment, the case where the signal
In this case, by setting the phase correction value θcom and proportional gain G p appropriately, it is possible to reduce the error associated with the use in the calculation of the axis error Δθc and (Equation 2).
また、前記実施形態では、補正機能付き信号再現処理部303,304が、位相値補正処理及び振幅値補正の両方を実行する場合について説明したが、いずれか一方を実行してもよい。
また、前記実施形態では、位相補正値θcom及び比例ゲインGpとして、dc軸電流Idc及びdc軸電圧指令Vdc*の補正処理で同一の値を用いる場合について説明したが、これに限らない。すなわち、dc軸電流Idcに関する補正処理と、dc軸電圧指令Vdc*に関する補正処理と、で位相補正値θcom及び比例ゲインGpを異なる値に設定してもよい。
In the above-described embodiment, the case where the signal
In the above embodiment, as the phase correction value θcom and proportional gain G p, descriptions have been given of the case using the same value dc-axis current Idc and the dc axis voltage command Vdc * of the correction process is not limited thereto. That is, the correction processing relating dc-axis current Idc, the correction processing relating dc axis voltage command Vdc *, in may be set phase correction value θcom and proportional gain G p different values.
また、前記実施形態では、補正後の機械角位相値(θr+Δθcom)を元の機械角位相値θrよりも進ませる(つまり、θcom>0)場合について説明したが、これに限らない。すなわち、補正後の機械角位相値(θr+Δθcom)を元の機械角位相値θrよりも遅らせてもよい(つまり、θcom<0)。
また、前記実施形態では、軸誤差推定器305によって軸誤差Δθcを推定する際に(数式2)を用いる場合について説明したが、これに限らない。すなわち、拡張誘起電圧に基づくものであれば、(数式2)以外の式を用いてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the corrected mechanical angle phase value (θr + Δθcom) is advanced from the original mechanical angle phase value θr (that is, θcom> 0) is described, but the present invention is not limited to this. That is, the corrected mechanical angle phase value (θr + Δθcom) may be delayed from the original mechanical angle phase value θr (that is, θcom <0).
In the above-described embodiment, the case where (Expression 2) is used when the axis error Δθc is estimated by the
また、前記実施形態では、圧縮機6としてロータリ圧縮機を用いる場合について説明したが、これに限らない。すなわち、圧縮機6としてレシプロ圧縮機など他の種類の圧縮機を用いてもよい。
また、前記実施形態では、インバータ1の直流側に接続される母線Pの電流値Istなどを用いて軸誤差Δθcを推定する場合について説明したが、これに限らない。例えば、インバータ1の交流側の電流値iu,iwを検出することで軸誤差Δθcを推定してもよい。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where a rotary compressor was used as the
Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where axial error (DELTA) (theta) c was estimated using the electric current value Ist etc. of the bus-bar P connected to the direct current | flow side of the
また、前記実施形態では、交流モータ5として同期モータを用いる場合について説明したが、これに限らない。すなわち、交流モータ5として誘導モータを用いても、前記実施形態と同様の方法で高精度な脈動トルク抑制制御を実行できる。
また、前記実施形態では、モータ制御装置3によって駆動される交流モータ5を圧縮機6に設置する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、位置センサレスで交流モータ5を駆動させるのであれば、あらゆる機器及びシステムに適用できる。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where a synchronous motor was used as the alternating
Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the
S モータ制御システム
1 インバータ
2 電流センサ(電流検出手段)
3 モータ制御装置
301 電流再現処理部(電流算出手段)
302 3相/2軸変換器(電流算出手段)
303,304 補正機能付き信号再現処理部(補正処理手段、機械角位相値算出手段)
305 軸誤差推定器(軸誤差推定手段)
306 脈動トルク抑制制御器(脈動トルク抑制制御手段)
310 積分器(機械角位相値算出手段)
315 電圧指令演算器(電圧指令算出手段)
316 角周波数指令発生器(角周波数指令生成手段)
317 2軸/3相変換器
318 PWM信号発生器
5 交流モータ
S
3
302 3-phase / 2-axis converter (current calculation means)
303, 304 Signal reproduction processing unit with correction function (correction processing means, mechanical angle phase value calculation means)
305 Axis error estimator (Axis error estimation means)
306 Pulsating torque suppression controller (Pulsating torque suppression control means)
310 integrator (mechanical angle phase value calculation means)
315 Voltage command calculator (voltage command calculation means)
316 Angular frequency command generator (angular frequency command generation means)
317 2-axis / 3-
Claims (4)
前記交流モータを駆動するインバータへの電圧指令に対応するdc軸電圧指令及びqc軸電圧指令を算出する電圧指令算出手段と、
拡張誘起電圧の概念に基づき、前記交流モータの実軸と制御軸との軸誤差を推定する軸誤差推定手段と、
前記軸誤差推定手段によって推定される前記軸誤差を打ち消すように補正電流指令を算出し、前記交流モータの脈動トルクを抑制する脈動トルク抑制制御手段と、
前記交流モータのdc軸電流、qc軸電流、dc軸電圧指令、及びqc軸電圧指令のうち少なくとも一つの位相値及び/又は振幅値を補正する補正処理手段と、を備え、
前記軸誤差推定手段は、前記補正処理手段によって補正された前記少なくとも一つを含むdc軸電流、qc軸電流、dc軸電圧指令、及びqc軸電圧指令に基づいて前記軸誤差を推定すること
を特徴とするモータ制御装置。 Current calculating means for calculating the dc axis current and the qc axis current of the AC motor based on the current value of the AC motor detected by the current detecting means;
Voltage command calculation means for calculating a dc-axis voltage command and a qc-axis voltage command corresponding to a voltage command to the inverter that drives the AC motor;
An axis error estimating means for estimating an axis error between the real axis and the control axis of the AC motor based on the concept of the extended induced voltage;
A pulsation torque suppression control unit that calculates a correction current command so as to cancel the axis error estimated by the axis error estimation unit and suppresses the pulsation torque of the AC motor;
Correction processing means for correcting at least one phase value and / or amplitude value among the dc axis current, qc axis current, dc axis voltage command, and qc axis voltage command of the AC motor,
The axis error estimation means estimates the axis error based on a dc axis current, a qc axis current, a dc axis voltage command, and a qc axis voltage command including the at least one corrected by the correction processing means. A motor control device.
前記補正処理手段は、
前記機械角位相値算出手段によって算出される前記機械角位相値に所定の補正位相値を加算することで、前記少なくとも一つの位相値を補正すること
を特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。 A mechanical angle phase value calculating means for calculating a mechanical angle phase value of a rotor of the AC motor using the phase estimated value by calculating a phase estimated value by integrating the electrical angular frequency of the AC motor;
The correction processing means includes
2. The motor control according to claim 1, wherein the at least one phase value is corrected by adding a predetermined correction phase value to the mechanical angle phase value calculated by the mechanical angle phase value calculating unit. apparatus.
前記少なくとも一つの振幅値に所定の比例ゲインを乗算することで、当該少なくとも一つの振幅値を補正すること
を特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。 The correction processing means includes
The motor control device according to claim 1, wherein the at least one amplitude value is corrected by multiplying the at least one amplitude value by a predetermined proportional gain.
以下に示す(数式2)を用いて前記軸誤差を推定すること
ただし、Vdc*:dc軸電圧指令、Vqc*:qc軸電圧指令、Idc:dc軸電流、Iqc:qc軸電流、r:交流モータの抵抗値、Lq:q軸インダクタンス、ω1c:交流モータの電気角周波数。 The axis error estimating means includes
Estimating the axis error using (Equation 2) shown below
However, Vdc *: dc axis voltage command, Vqc *: qc axis voltage command, Idc: dc axis current, Iqc: qc axis current, r: resistance value of AC motor, Lq: q axis inductance, ω1c: electricity of AC motor Angular frequency.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016082637A (en) * | 2014-10-14 | 2016-05-16 | 日立アプライアンス株式会社 | Motor controller, compressor, air-conditioner, and program |
JP2020031456A (en) * | 2018-08-20 | 2020-02-27 | 日本電産株式会社 | Motor controller and power steering device |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3024136A1 (en) * | 2014-11-18 | 2016-05-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Efficient damping of oscillations of an electrical machine |
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Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3972124B2 (en) * | 2002-07-10 | 2007-09-05 | 株式会社日立製作所 | Synchronous motor speed control device |
JP4221307B2 (en) * | 2004-01-07 | 2009-02-12 | 日立アプライアンス株式会社 | Synchronous motor control device, electrical equipment and module |
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JP4416764B2 (en) * | 2006-06-29 | 2010-02-17 | 株式会社日立製作所 | Vector controller and inverter module for permanent magnet motor |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016082637A (en) * | 2014-10-14 | 2016-05-16 | 日立アプライアンス株式会社 | Motor controller, compressor, air-conditioner, and program |
JP2020031456A (en) * | 2018-08-20 | 2020-02-27 | 日本電産株式会社 | Motor controller and power steering device |
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