JP2015119565A - Inverter device and inverter control method - Google Patents

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峻 谷口
Shun Taniguchi
峻 谷口
和也 安井
Kazuya Yasui
和也 安井
結城 和明
Kazuaki Yuki
和明 結城
裕樹 有馬
Hiroki Arima
裕樹 有馬
幸樹 北岡
Koju Kitaoka
幸樹 北岡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inverter device that efficiently performs flux-weakening control, and an inverter control method.SOLUTION: An inverter device includes a torque command unit, a current command generation unit 12, a flux-weakening current command vector generation unit, a current control unit 16, and an inverter 19. The torque command unit generates a torque command indicating output torque of a permanent magnet motor 3. The current command generation unit generates a basic current command vector on the basis of the torque command generated by the torque command unit. The flux-weakening current command vector generation unit generates a flux-weakening current command vector for flux-weakening control that is orthogonal to a current phase angle of a current flowing through the permanent magnet motor. The current control unit determines a voltage command indicating a voltage applied to the permanent magnet motor on the basis of the basic current command vector and the flux-weakening current command vector. The inverter generates a voltage applied to the permanent magnet motor on the basis of the voltage command determined by the current control unit.

Description

本発明の実施形態は、インバータ装置、及び、インバータ制御方法に関連する。   Embodiments described herein relate generally to an inverter device and an inverter control method.

永久磁石によるマグネットトルクと磁気突極性によるリラクタンストルクとを発生する永久磁石リラクタンスモータの制御部は、モータ端子電圧がインバータの最大電圧以下になるように、弱め磁束制御を行うことがある。弱め磁束制御を行う場合、永久磁石リラクタンスモータの制御部は、等トルク曲線上に電流指令値ベクトルの目標点を設定する。しかしながら、等トルク曲線は、モータにより異なり、永久磁石リラクタンスモータの制御部は、等トルク曲線をモータごとに設定しなければならいという課題がある。   A control unit of a permanent magnet reluctance motor that generates a magnet torque by a permanent magnet and a reluctance torque by a magnetic saliency may perform magnetic flux weakening control so that the motor terminal voltage is equal to or lower than the maximum voltage of the inverter. When performing the flux weakening control, the control unit of the permanent magnet reluctance motor sets a target point of the current command value vector on the equal torque curve. However, the equal torque curve differs depending on the motor, and there is a problem that the controller of the permanent magnet reluctance motor must set the equal torque curve for each motor.

特許第4008724号Patent No. 4008724

上記の課題を解決するために、効率的に弱め磁束制御を行うインバータ装置、及び、インバータ制御方法を提供する。   In order to solve the above-described problems, an inverter device and an inverter control method that efficiently perform flux-weakening control are provided.

実施形態によれば、インバータ装置は、トルク指令部と、電流指令生成部と、弱め磁束電流指令ベクトル生成部と、電流制御部と、インバータと、を備える。トルク指令部は、前記永久磁石モータの出力トルクを示すトルク指令を生成する。電流指令生成部は、前記トルク指令部が生成した前記トルク指令に基づいて、基本電流指令ベクトルを生成する。弱め磁束電流指令ベクトル生成部は、前記永久磁石モータに流れる電流の電流位相角と直交する、弱め磁束制御のための弱め磁束電流指令ベクトルを生成する。電流制御部は、前記基本電流指令ベクトルと前記弱め磁束電流指令ベクトルとに基づいて、前記永久磁石モータに印加する電圧を示す電圧指令を決定する。インバータは、前記電流制御部が決定した前記電圧指令に基づいて、前記永久磁石モータに印加する電圧を発生させる。   According to the embodiment, the inverter device includes a torque command unit, a current command generation unit, a flux-weakening current command vector generation unit, a current control unit, and an inverter. The torque command unit generates a torque command indicating the output torque of the permanent magnet motor. The current command generation unit generates a basic current command vector based on the torque command generated by the torque command unit. The weak flux current command vector generation unit generates a weak flux current command vector for weak flux control that is orthogonal to the current phase angle of the current flowing through the permanent magnet motor. The current control unit determines a voltage command indicating a voltage to be applied to the permanent magnet motor based on the basic current command vector and the weak magnetic flux current command vector. The inverter generates a voltage to be applied to the permanent magnet motor based on the voltage command determined by the current control unit.

を備えるインバータ装置。   An inverter device comprising:

図1は、第1実施形態に係るモータ駆動システムの構成例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a motor drive system according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態に係る電流指令部が生成する電流指示ベクトルの例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a current instruction vector generated by the current command unit according to the first embodiment. 図3は、第1実施形態に係る弱め磁束制御部の構成例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the flux-weakening control unit according to the first embodiment. 図4は、第1実施携帯に係る弱め磁束制御の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of flux-weakening control according to the first embodiment. 図5は、第2実施形態に係るモータ駆動システムの構成例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of a motor drive system according to the second embodiment.

(第1実施形態)
以下、図面を参照しながら、詳細に説明する。
図1は、第1実施形態に係るモータ駆動システム1の構成例を示すブロック図である。
図1が示すように、モータ駆動システム1は、インバータ装置2、永久磁石リラクタンスモータ3及び位相角検出部4などを備える。
(First embodiment)
Hereinafter, it demonstrates in detail, referring drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a motor drive system 1 according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the motor drive system 1 includes an inverter device 2, a permanent magnet reluctance motor 3, a phase angle detector 4, and the like.

インバータ装置2は、永久磁石リラクタンスモータに3相交流電圧を供給し、永久磁石リラクタンスモータ3を駆動させる。インバータ装置2については、後に詳述する。   The inverter device 2 supplies a three-phase AC voltage to the permanent magnet reluctance motor to drive the permanent magnet reluctance motor 3. The inverter device 2 will be described in detail later.

永久磁石リラクタンスモータ3は、永久磁石によるマグネットトルクと磁気突極性によるリラクタンストルクとの合成トルクを発生する3相交流モータである。永久磁石リラクタンスモータ3は、インバータ装置2から3相交流電圧を供給されることによって、駆動する。永久磁石リラクタンスモータ3は、たとえば、回転子(ロータ)としての永久磁石と、固定子(ステータ)としての電磁石とを備える。永久磁石リラクタンスモータ3は、固定子に電流を流し磁場を発生させる。永久磁石リラクタンスモータ3の回転子は、発生した磁場によって、回転する。なお、永久磁石リラクタンスモータ3のモータ極対数は、特定の値に限定されるものではない。   The permanent magnet reluctance motor 3 is a three-phase AC motor that generates a combined torque of a magnet torque by a permanent magnet and a reluctance torque by magnetic saliency. The permanent magnet reluctance motor 3 is driven by being supplied with a three-phase AC voltage from the inverter device 2. The permanent magnet reluctance motor 3 includes, for example, a permanent magnet as a rotor (rotor) and an electromagnet as a stator (stator). The permanent magnet reluctance motor 3 generates a magnetic field by passing a current through the stator. The rotor of the permanent magnet reluctance motor 3 is rotated by the generated magnetic field. The number of motor pole pairs of the permanent magnet reluctance motor 3 is not limited to a specific value.

位相角検出部4は、永久磁石リラクタンスモータ3の回転子の回転位相角θ(磁石磁束方向)を検出する。位相角検出部4は、たとえば、レゾルバ又はエンコーダなどである。なお、インバータ装置2が回転位相角θを推測する手段を備えていれば、位相角検出部4は、なくともよい。位相角検出部4は、検出された回転位相角θをインバータ装置2へ送信する。   The phase angle detector 4 detects the rotational phase angle θ (magnet magnetic flux direction) of the rotor of the permanent magnet reluctance motor 3. The phase angle detector 4 is, for example, a resolver or an encoder. If the inverter device 2 includes means for estimating the rotational phase angle θ, the phase angle detection unit 4 may be omitted. The phase angle detector 4 transmits the detected rotational phase angle θ to the inverter device 2.

次に、インバータ装置2について説明する。
図1に示すように、インバータ装置2は、速度制御部11、電流指令部12、電流指令値加算部13a並びに13b、電流位相角演算部14、弱め磁束制御部15、電流制御部16、座標変換部17、PWM変調部18、インバータ19、電流検出部20a並びに20b、座標変換部21及び速度演算部22などを備える。
Next, the inverter device 2 will be described.
As shown in FIG. 1, the inverter device 2 includes a speed control unit 11, a current command unit 12, current command value addition units 13 a and 13 b, a current phase angle calculation unit 14, a flux weakening control unit 15, a current control unit 16, coordinates A conversion unit 17, a PWM modulation unit 18, an inverter 19, current detection units 20a and 20b, a coordinate conversion unit 21, a speed calculation unit 22, and the like are provided.

速度制御部11は、外部から指示される回転子の回転速度を示す指示回転速度ω*と永久磁石リラクタンスモータ3の回転子の回転速度ωとに基づいて、永久磁石リラクタンスモータ3に発生させるトルクを決定する。速度制御部11は、速度演算部22から永久磁石リラクタンスモータ3の回転子の回転速度ωを取得する。速度制御部11は、決定されたトルクを示すトルク指令値T*を電流指令部12へ送信する。たとえば、速度制御部11は、ω*>ωである場合、現在のトルクよりも大きいトルク指令値T*を電流指令部12へ送信してもよい。また、速度制御部11は、ω*<ωである場合、現在のトルクよりも小さいトルク指令値T*を電流指令部12へ送信してもよい。   The speed control unit 11 generates a torque to be generated in the permanent magnet reluctance motor 3 based on the indicated rotation speed ω * indicating the rotation speed of the rotor that is instructed from the outside and the rotation speed ω of the rotor of the permanent magnet reluctance motor 3. To decide. The speed controller 11 acquires the rotational speed ω of the rotor of the permanent magnet reluctance motor 3 from the speed calculator 22. The speed control unit 11 transmits a torque command value T * indicating the determined torque to the current command unit 12. For example, when ω *> ω, the speed control unit 11 may transmit a torque command value T * larger than the current torque to the current command unit 12. In addition, when ω * <ω, the speed control unit 11 may transmit a torque command value T * smaller than the current torque to the current command unit 12.

電流指令部12は、速度制御部11が送信するトルク指令値T*に基づいて、基本電流指令ベクトルを生成する。基本電流指令ベクトルは、基本電流指令値id0*及びiq0*を成分とするベクトルである。基本電流指令値id0*及びiq0*は、いずれも弱め磁束制御を行う前の電流値である。基本電流指令値id0*は、永久磁石リラクタンスモータ3の固定子のd軸方向に流れる電流値である。d軸は、回転子の磁極が作る磁束方向である。基本電流指令値iq0*は、永久磁石リラクタンスモータ3の固定子のq軸方向に流れる電流値である。q軸は、d軸と電気的及び磁気的に直交する軸である。   The current command unit 12 generates a basic current command vector based on the torque command value T * transmitted from the speed control unit 11. The basic current command vector is a vector having the basic current command values id0 * and iq0 * as components. The basic current command values id0 * and iq0 * are both current values before the flux-weakening control is performed. The basic current command value id0 * is a current value flowing in the d-axis direction of the stator of the permanent magnet reluctance motor 3. The d-axis is the direction of magnetic flux created by the magnetic poles of the rotor. The basic current command value iq0 * is a current value flowing in the q-axis direction of the stator of the permanent magnet reluctance motor 3. The q axis is an axis that is electrically and magnetically orthogonal to the d axis.

図2は、電流指令部12が生成する基本電流指令ベクトルの例を示す図である。
図2に示す座標は、x軸が固定子のd軸方向に流れる電流を示し、y軸が固定子のq軸方向に流れる電流を示す。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a basic current command vector generated by the current command unit 12.
In the coordinates shown in FIG. 2, the x-axis indicates the current flowing in the d-axis direction of the stator, and the y-axis indicates the current flowing in the q-axis direction of the stator.

基本電流指令ベクトル41は、d軸方向に流れる基本電流指令値及びq軸方向に流れる基本電流指令値を示す。即ち、基本電流指令ベクトル41の終点は、(id0*,iq0*)である。また、基本電流指令ベクトル41の角度は、βで表される。   The basic current command vector 41 indicates a basic current command value that flows in the d-axis direction and a basic current command value that flows in the q-axis direction. That is, the end point of the basic current command vector 41 is (id0 *, iq0 *). Further, the angle of the basic current command vector 41 is represented by β.

定電流円42は、固定子を流れる電流が一定となるid及びiqの組み合わせを示す。即ち、基本電流指令ベクトル41の終点が定電流円42上にあれば、いずれの点においても、基本電流指令値は一定である。   The constant current circle 42 indicates a combination of id and iq that makes the current flowing through the stator constant. That is, if the end point of the basic current command vector 41 is on the constant current circle 42, the basic current command value is constant at any point.

等トルク曲線43は、永久磁石リラクタンスモータ3のトルクが一定となるid及びiqの組み合わせを示す。即ち、基本電流指令ベクトル41の終点が等トルク曲線43上にあれば、いずれの点においても、基本電流指令値による永久磁石リラクタンスモータ3のトルクは一定となる。   The equal torque curve 43 shows a combination of id and iq that makes the torque of the permanent magnet reluctance motor 3 constant. That is, if the end point of the basic current command vector 41 is on the equal torque curve 43, the torque of the permanent magnet reluctance motor 3 based on the basic current command value is constant at any point.

電流指令部12は、固定子に流れる電流を少なくするため、等トルク曲線43と定電流円42とが接する点に基本電流指令ベクトル41を設定する。
電流指令部12は、たとえば、以下の式1乃至3に従って基本電流指令値id0*及びiq0*を演算する。

Figure 2015119565
The current command unit 12 sets a basic current command vector 41 at a point where the equal torque curve 43 and the constant current circle 42 are in contact with each other in order to reduce the current flowing through the stator.
The current command unit 12 calculates basic current command values id0 * and iq0 * according to the following formulas 1 to 3, for example.
Figure 2015119565

ここで、Φmは、磁石磁束、Ldは、d軸インダクタンス、Lqは、q軸インダクタンスを示す。またI*は、電流振幅を示し、トルク指令値T*に応じて決定される。   Here, Φm is a magnetic flux, Ld is a d-axis inductance, and Lq is a q-axis inductance. I * represents a current amplitude and is determined according to the torque command value T *.

電流指令部12は、基本電流指令値id0*及びiq0*をそれぞれ電流指令値加算部13a及び13bへ送信する。   The current command unit 12 transmits the basic current command values id0 * and iq0 * to the current command value adding units 13a and 13b, respectively.

電流指令値加算部13aは、基本電流指令値id0*と弱め磁束電流指令値idfw*とを加算して、電流指令値id*を演算する。電流指令値加算部13bは、基本電流指令値iq0*と弱め磁束電流指令値iqfw*とを加算して、電流指令値iq*を演算する。電流指令値加算部13a及び13bは、それぞれ電流指令値id*及びiq*を電流位相角演算部14及び電流制御部16へ送信する。ここでは、弱め磁束電流指令値idfw*と弱め磁束電流指令値iqfw*とを成分とするベクトルを弱め磁束電流指令ベクトルと呼ぶ。弱め磁束電流指令ベクトルについては、後に詳述する。   The current command value adding unit 13a calculates the current command value id * by adding the basic current command value id0 * and the weak magnetic flux current command value idfw *. The current command value adding unit 13b calculates the current command value iq * by adding the basic current command value iq0 * and the weak magnetic flux current command value iqfw *. The current command value adding units 13a and 13b transmit the current command values id * and iq * to the current phase angle calculating unit 14 and the current control unit 16, respectively. Here, a vector having the weak flux current command value idfw * and the weak flux current command value iqfw * as components is referred to as a weak flux current command vector. The flux weakening current command vector will be described in detail later.

電流位相角演算部14は、基本電流指令ベクトルと弱め磁束電流指令ベクトルとに基づいて、電流位相角βを演算する。即ち、電流位相角演算部14は、電流指令値加算部13a及び13bからそれぞれ受信される電流指令値id*及びiq*に基づいて、電流位相角βを演算する。電流位相角βは、電流指令値ベクトル((id*,iq*)で示されるベクトル)のd軸からの角度である。
電流位相角演算部14は、電流位相角βを演算すると、演算された電流位相角βを弱め磁束制御部15へ送信する。
The current phase angle calculation unit 14 calculates the current phase angle β based on the basic current command vector and the flux weakening current command vector. That is, the current phase angle calculation unit 14 calculates the current phase angle β based on the current command values id * and iq * received from the current command value addition units 13a and 13b, respectively. The current phase angle β is an angle from the d-axis of the current command value vector (vector indicated by (id *, iq *)).
When the current phase angle calculator 14 calculates the current phase angle β, the current phase angle β is weakened and transmitted to the magnetic flux controller 15.

弱め磁束制御部15は、電流位相角演算部14が送信する電流位相角βと電流制御部16が送信する電圧指令値vd*及びvq*とに基づいて、弱め磁束電流指令値idfw*及びiqfw*を生成する。弱め磁束制御部15については、後に詳述する。   The weakening magnetic flux control unit 15 is based on the current phase angle β transmitted by the current phase angle calculation unit 14 and the voltage command values vd * and vq * transmitted by the current control unit 16, and the weakening magnetic flux current command values idfw * and iqfw. * Is generated. The weakening magnetic flux control unit 15 will be described in detail later.

電流制御部16は、座標変換部21が送信する電流応答値id及びiqと電流指令値加算部13a及び13bが送信する電流指令値id*及びiq*とに基づいて、電圧指令値vd*及びvq*を生成する。電圧指令値vd*及びvq*は、それぞれ固定子のd軸及びq軸に印加される電圧を示す。また、電流応答値id及びiqは、それぞれ固定子のd軸及びq軸に流れている電流を示す。たとえば、電流制御部16は、電流応答値id及びiqと電流指令値id*及びiq*とを比較することによって、電圧指令値vd*及びvq*を生成しても良い。電流制御部は、生成された電流指令値id*及びiq*を弱め磁束制御部15及び座標変換部17へ送信する。   Based on the current response values id and iq transmitted by the coordinate conversion unit 21 and the current command values id * and iq * transmitted by the current command value adding units 13a and 13b, the current control unit 16 determines the voltage command value vd * and Generate vq *. Voltage command values vd * and vq * indicate voltages applied to the d-axis and q-axis of the stator, respectively. Current response values id and iq indicate currents flowing in the d-axis and q-axis of the stator, respectively. For example, the current control unit 16 may generate the voltage command values vd * and vq * by comparing the current response values id and iq with the current command values id * and iq *. The current controller transmits the generated current command values id * and iq * to the magnetic flux controller 15 and the coordinate converter 17.

座標変換部17は、電流制御部16が送信する電圧指令値vd*及びvq*と位相角検出部4が送信する回転位相角θとに基づいて、三相固定座標系における電圧指令値vu*、vv*及びvw*を生成する。たとえば、座標変換部17は、第1相に印加される電圧を示す電圧指令値として電圧指令値vu*、第2相に印加される電圧を示す電圧指令値として電圧指令値vv*、及び、第3相に印加される電圧を示す電圧指令値として電圧指令値vw*、を生成する。座標変換部17は、生成された電圧指令値vu*、vv*及びvw*をPWM変調部18へ送信する。   The coordinate conversion unit 17 determines the voltage command value vu * in the three-phase fixed coordinate system based on the voltage command values vd * and vq * transmitted by the current control unit 16 and the rotational phase angle θ transmitted by the phase angle detection unit 4. , Vv * and vw *. For example, the coordinate conversion unit 17 includes a voltage command value vu * as a voltage command value indicating a voltage applied to the first phase, a voltage command value vv * as a voltage command value indicating a voltage applied to the second phase, and A voltage command value vw * is generated as a voltage command value indicating a voltage applied to the third phase. The coordinate conversion unit 17 transmits the generated voltage command values vu *, vv *, and vw * to the PWM modulation unit 18.

PWM変調部18は、座標変換部17が送信する電圧指令値vu*、vv*及びvw*に基づいて、インバータ19の各相に対応するスイッチング素子のON/OFF指令を含むゲート指令を生成する。PWM変調部18は、生成されたゲート指令をインバータ19に送信する。   The PWM modulation unit 18 generates a gate command including ON / OFF commands for switching elements corresponding to the respective phases of the inverter 19 based on the voltage command values vu *, vv *, and vw * transmitted from the coordinate conversion unit 17. . The PWM modulation unit 18 transmits the generated gate command to the inverter 19.

インバータ19は、PWM変調部18が送信するゲート指令に基づいて、永久磁石リラクタンスモータ3の各相に印加する電圧を出力する。即ち、インバータ19は、基本電流指令ベクトルと磁束電流指令ベクトルとに基づいた電圧を永久磁石リラクタンスモータ3の各相に出力する。たとえば、インバータ19は、ゲート指令に基づいてインバータ19に内蔵されるスイッチング素子のON/OFFを切り替えることで、永久磁石リラクタンスモータ3の各相に印加する電圧を生成する。インバータ19は、たとえば、第1相に印加される電圧として電圧uを、第2相に印加される電圧として電圧vを、第3相に印加される電圧として電圧wを、発生する。インバータ19は、発生した電圧v、u及びwを永久磁石リラクタンスモータ3へ出力する。   The inverter 19 outputs a voltage to be applied to each phase of the permanent magnet reluctance motor 3 based on the gate command transmitted by the PWM modulation unit 18. That is, the inverter 19 outputs a voltage based on the basic current command vector and the magnetic flux current command vector to each phase of the permanent magnet reluctance motor 3. For example, the inverter 19 generates a voltage to be applied to each phase of the permanent magnet reluctance motor 3 by switching ON / OFF of a switching element built in the inverter 19 based on the gate command. For example, the inverter 19 generates a voltage u as a voltage applied to the first phase, a voltage v as a voltage applied to the second phase, and a voltage w as a voltage applied to the third phase. The inverter 19 outputs the generated voltages v, u, and w to the permanent magnet reluctance motor 3.

電流検出部20は、永久磁石リラクタンスモータ3に流れる3相交流電流の2相を流れる電流又はすべての電流を計測する。電流検出部20は、検出された電流を示す電流値を座標変換部21へ送信する。ここでは、電流検出部20は、電流検出部20a及び20bを備える。電流検出部20aは、電圧uを印加される相(たとえば、第1相)に流れる電流を検出する。電流検出部20aは、検出された電流を示す電流値iuを座標変換部21へ送信する。また、電流検出部20bは、電圧wを印可される相(たとえば、第3相)に流れる電流を検出する。電流検出部20bは、検出された電流を示す電流値iwを座標変換部21へ送信する。   The current detection unit 20 measures a current flowing through two phases of the three-phase AC current flowing through the permanent magnet reluctance motor 3 or all currents. The current detection unit 20 transmits a current value indicating the detected current to the coordinate conversion unit 21. Here, the current detection unit 20 includes current detection units 20a and 20b. The current detection unit 20a detects a current flowing in a phase (for example, the first phase) to which the voltage u is applied. The current detection unit 20 a transmits a current value iu indicating the detected current to the coordinate conversion unit 21. In addition, the current detection unit 20b detects a current flowing in a phase to which the voltage w is applied (for example, the third phase). The current detection unit 20 b transmits a current value iw indicating the detected current to the coordinate conversion unit 21.

座標変換部21は、電流検出部20が送信する電流値iu及びiwと位相角検出部4が送信する回転位相角θとに基づいて、電流応答値id及びiqを生成する。電流応答値id及びiqは、それぞれ固定子のd軸及びq軸に流れている電流を示す。座標変換部21は、生成された電流応答値id及びiqを電流制御部16へ送信する。   The coordinate conversion unit 21 generates current response values id and iq based on the current values iu and iw transmitted by the current detection unit 20 and the rotational phase angle θ transmitted by the phase angle detection unit 4. Current response values id and iq indicate currents flowing in the d-axis and q-axis of the stator, respectively. The coordinate conversion unit 21 transmits the generated current response values id and iq to the current control unit 16.

速度演算部22は、位相角検出部4が送信する回転位相角θに基づいて、回転子の回転速度ωを演算する。たとえば、速度演算部22は、回転位相角θを時間で微分することによって回転速度ωを演算する。速度演算部22は、演算された回転速度ωを速度制御部11へ送信する。   The speed calculation unit 22 calculates the rotational speed ω of the rotor based on the rotational phase angle θ transmitted by the phase angle detection unit 4. For example, the speed calculation unit 22 calculates the rotation speed ω by differentiating the rotation phase angle θ with respect to time. The speed calculation unit 22 transmits the calculated rotation speed ω to the speed control unit 11.

次に、弱め磁束制御部15について説明する。
弱め磁束制御部15は、前述の通り、弱め磁束制御を行う。弱め磁束制御とは、インバータ19が出力可能なリミット電圧値Vlimよりも、インバータ19の電圧振幅値Vが大きくならないようにする処理である。ここで、Vは、以下の式4乃至6で表される。

Figure 2015119565
Next, the flux weakening control unit 15 will be described.
The weakening magnetic flux control unit 15 performs the weakening magnetic flux control as described above. The flux weakening control is a process for preventing the voltage amplitude value V of the inverter 19 from becoming larger than the limit voltage value Vlim that the inverter 19 can output. Here, V is expressed by the following equations 4 to 6.
Figure 2015119565

ここで、Vdは、固定子のd軸方向に印加される電圧であり、Vqは、固定子のq軸方向に印加される電圧である。ただし、式5、6では簡単化のため、抵抗分を省略し、誘起電圧成分のみを示している。   Here, Vd is a voltage applied in the d-axis direction of the stator, and Vq is a voltage applied in the q-axis direction of the stator. However, in Equations 5 and 6, for the sake of simplicity, the resistance component is omitted and only the induced voltage component is shown.

弱め磁束制御部15は、磁束電流指令ベクトルを決定する。磁束電流指令ベクトルは、電圧振幅値Vをリミット電圧値Vlimよりも小さくするために、設定されるベクトルである。磁束電流指令ベクトルは、基本電流指令ベクトルに加算して生成される電流指令ベクトルに基づいて電圧指令値vd*及びvq*を生成すると、電圧振幅値Vがリミット電圧値Vlim以下となるように決定される。   The flux weakening control unit 15 determines a magnetic flux current command vector. The magnetic flux current command vector is a vector set in order to make the voltage amplitude value V smaller than the limit voltage value Vlim. The magnetic flux current command vector is determined so that the voltage amplitude value V is less than or equal to the limit voltage value Vlim when the voltage command values vd * and vq * are generated based on the current command vector generated by adding to the basic current command vector. Is done.

図3は、弱め磁束制御部15の構成例を示すブロック図である。
図3が示すように、弱め磁束制御部15は、振幅演算部31、電圧制御部32、弱め磁束方向演算部33及び弱め磁束電流指令生成部34などを備える。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the flux weakening control unit 15.
As shown in FIG. 3, the weak flux control unit 15 includes an amplitude calculation unit 31, a voltage control unit 32, a weak flux direction calculation unit 33, a weak flux current command generation unit 34, and the like.

振幅演算部31は、電流制御部16が送信するvd*及びvq*に基づいて、インバータ19が出力する電圧振幅値Vを演算する。たとえば、振幅演算部31は、式4に従って、インバータ19が出力する電圧振幅値Vを演算する。振幅演算部31は、演算された電圧振幅値Vを電圧制御部32へ送信する。   The amplitude calculator 31 calculates the voltage amplitude value V output from the inverter 19 based on vd * and vq * transmitted from the current controller 16. For example, the amplitude calculator 31 calculates the voltage amplitude value V output from the inverter 19 according to Equation 4. The amplitude calculation unit 31 transmits the calculated voltage amplitude value V to the voltage control unit 32.

電圧制御部32は、リミット電圧値Vlimと振幅演算部31が送信する電圧振幅値Vとに基づいて弱め深さdfwを決定する。弱め深さdfwとは、磁束電流指令ベクトルの長さである。電圧制御部32は、たとえば、電圧振幅値Vがリミット電圧値Vlim以下である場合には、弱め深さdfwを0と決定しても良い。また、電圧制御部32は、たとえば、電圧振幅値Vがリミット電圧値Vlimを超過すればするほど、弱め深さdfwをより大きな値に決定しても良い。   The voltage control unit 32 determines the weakening depth dfw based on the limit voltage value Vlim and the voltage amplitude value V transmitted by the amplitude calculation unit 31. The weakening depth dfw is the length of the magnetic flux current command vector. For example, when the voltage amplitude value V is equal to or less than the limit voltage value Vlim, the voltage control unit 32 may determine the weakening depth dfw as 0. In addition, for example, the voltage control unit 32 may determine the weakening depth dfw to a larger value as the voltage amplitude value V exceeds the limit voltage value Vlim.

電圧制御部32は、外部装置からリミット電圧値Vlimを取得しても良いし、内部メモリなどにリミット電圧値Vlimを格納しても良い。あるいはインバータ直流電圧から式7のように計算しても良い。

Figure 2015119565
The voltage control unit 32 may acquire the limit voltage value Vlim from an external device, or may store the limit voltage value Vlim in an internal memory or the like. Or you may calculate like Formula 7 from an inverter DC voltage.
Figure 2015119565

電圧制御部32は、決定された弱め深さdfwを弱め磁束電流指令生成部34へ送信する 。   The voltage control unit 32 transmits the determined weakening depth dfw to the weakening magnetic flux current command generation unit 34.

電圧制御部32は、たとえば、PI制御器などから構成される。   The voltage control unit 32 is composed of, for example, a PI controller.

弱め磁束方向演算部33は、電流位相角演算部14が送信する電流位相角βに基づいて、磁束電流指令ベクトルの方向(弱め磁束方向)θfwを決定する。具体的には、弱め磁束方向演算部33は、電流位相角βと直交する方向を弱め磁束方向θfwと決定する。   The weak magnetic flux direction calculator 33 determines the direction (weak magnetic flux direction) θfw of the magnetic flux current command vector based on the current phase angle β transmitted by the current phase angle calculator 14. Specifically, the magnetic flux weakening direction calculation unit 33 determines the direction perpendicular to the current phase angle β as the magnetic flux weakening direction θfw.

即ち、弱め磁束方向演算部33は、電流位相角βと直交する2方向のうち、電圧振幅値Vが減少する方向を、弱め磁束方向θfwと決定する。即ち、弱め磁束方向演算部33は、d軸方向に流れる電流が減少する方向(マイナスに増加する方向)を、弱め磁束方法θfwと決定する。   In other words, the magnetic flux weakening direction calculation unit 33 determines the direction in which the voltage amplitude value V decreases among the two directions orthogonal to the current phase angle β as the magnetic flux weakening direction θfw. That is, the magnetic flux weakening direction calculation unit 33 determines the direction in which the current flowing in the d-axis direction decreases (the direction in which the current flows negatively) as the magnetic flux weakening method θfw.

たとえば、弱め磁束方向演算部33は、電流位相角βに90度(π/2)を加算した角度を弱め磁束方向θfwと決定する。弱め磁束方向演算部33は、決定された弱め磁束方向θfwを弱め磁束電流指令生成部34へ送信する。   For example, the magnetic flux weakening direction calculation unit 33 determines the angle obtained by adding 90 degrees (π / 2) to the current phase angle β as the magnetic flux weakening direction θfw. The weakening magnetic flux direction calculation unit 33 transmits the determined weakening magnetic flux direction θfw to the weakening magnetic flux current command generation unit 34.

弱め磁束電流指令生成部34は、電圧制御部32が送信する弱め深さdfwと弱め磁束方向θfwとに基づいて、弱め磁束電流指令idfw*及びiqfw*を生成する。弱め磁束電流指令idfw*は、磁束電流指令ベクトルのx軸(d軸)成分である。また、弱め磁束電流指令iqfw*は、磁束電流指令ベクトルのy軸(q軸)成分である。   The weak flux current command generator 34 generates the weak flux current commands idfw * and iqfw * based on the weak depth dfw and the weak flux direction θfw transmitted by the voltage controller 32. The flux weakening current command idfw * is an x-axis (d-axis) component of the flux current command vector. Further, the weak flux current command iqfw * is a y-axis (q-axis) component of the flux current command vector.

弱め磁束電流指令生成部34は、余弦生成部51、正弦生成部52、及び、積算部53a並びに53bなどを備える。
余弦生成部51は、弱め磁束方向演算部33が送信する弱め磁束方向θfwから、弱め磁束方向θfwの余弦値を演算する。余弦生成部51は、演算された余弦値を積算部53aへ送信する。
The flux weakening current command generation unit 34 includes a cosine generation unit 51, a sine generation unit 52, and integration units 53a and 53b.
The cosine generator 51 calculates the cosine value of the weak magnetic flux direction θfw from the weak magnetic flux direction θfw transmitted by the weak magnetic flux direction calculator 33. The cosine generation unit 51 transmits the calculated cosine value to the integration unit 53a.

正弦生成部52は、弱め磁束方向演算部33が送信する弱め磁束方向θfwから、弱め磁束方向θfwの正弦値を演算する。正弦生成部52は、演算された正弦値を積算部53bへ送信する。   The sine generator 52 calculates the sine value of the weak magnetic flux direction θfw from the weak magnetic flux direction θfw transmitted by the weak magnetic flux direction calculator 33. The sine generation unit 52 transmits the calculated sine value to the integration unit 53b.

積算部53aは、電圧制御部32が送信する弱め深さdfwと余弦生成部51が送信する余弦値とに基づいて、弱め磁束電流指令値idfw*を演算する。積算部53aは、演算された弱め磁束電流指令値idfw*を電流指令値加算部13aへ送信する。
積算部53bは、電圧制御部32が送信する弱め深さdfwと正弦生成部52が送信する正弦値とに基づいて、弱め磁束電流指令値iqfw*を演算する。積算部53bは、演算された弱め磁束電流指令値iqfw*を電流指令値加算部13bへ送信する。
The accumulating unit 53a calculates a weak flux current command value idfw * based on the weakening depth dfw transmitted by the voltage control unit 32 and the cosine value transmitted by the cosine generating unit 51. The accumulating unit 53a transmits the calculated weak magnetic flux current command value idfw * to the current command value adding unit 13a.
Based on the weakening depth dfw transmitted by the voltage control unit 32 and the sine value transmitted by the sine generation unit 52, the integrating unit 53b calculates the weakening flux current command value iqfw *. Accumulation unit 53b transmits the calculated flux-weakening current command value iqfw * to current command value addition unit 13b.

図4は、弱め磁束制御部15が生成する磁束電流指令ベクトルの例を示す図である。図4は、図2に磁束電流指令ベクトル44を追記した図である。また、図4において、磁束電流指令ベクトル44は、基本電流指令ベクトル41の終点を始点として記載される。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a magnetic flux current command vector generated by the flux weakening control unit 15. FIG. 4 is a diagram in which the magnetic flux current command vector 44 is added to FIG. In FIG. 4, the magnetic flux current command vector 44 is described starting from the end point of the basic current command vector 41.

図4が示すように、磁束電流指令ベクトル44は、基本電流指令ベクトル41と直交する。また、磁束電流指令ベクトル44は、q軸方向に流れる電流を減少させ、d軸の磁石磁束を打ち消すマイナス方向にd軸電流を増加させるので、電圧振幅値Vを減少させる。
また、磁束電流指令ベクトル44の長さは、弱め深さdfwである。
電流制御部16に供給される電流指令値id*及びiq*を成分とする電流指令ベクトルは、磁束電流指令ベクトル44の終点を指し示すベクトルである。
As shown in FIG. 4, the magnetic flux current command vector 44 is orthogonal to the basic current command vector 41. Further, the magnetic flux current command vector 44 decreases the current flowing in the q-axis direction and increases the d-axis current in the minus direction that cancels the d-axis magnet magnetic flux, so that the voltage amplitude value V is decreased.
The length of the magnetic flux current command vector 44 is a weakening depth dfw.
The current command vector having the current command values id * and iq * supplied to the current control unit 16 as a component is a vector indicating the end point of the magnetic flux current command vector 44.

次に、モータ駆動システム1の動作例について説明する。
まず、インバータ装置2は、外部から指示回転速度ω*を受信する。インバータ装置2の速度制御部11は、指示回転速度ω*を取得する。指示回転速度ω*を取得すると、速度制御部11は、指示回転速度ω*及び回転速度ωとに基づいて、トルク指令値T*を生成する。トルク指令値T*を生成すると、速度制御部11は、生成されたトルク指令値T*を電流指令部12へ送信する。
Next, an operation example of the motor drive system 1 will be described.
First, the inverter device 2 receives an instruction rotational speed ω * from the outside. The speed control unit 11 of the inverter device 2 acquires the instruction rotational speed ω *. When the command rotation speed ω * is acquired, the speed control unit 11 generates a torque command value T * based on the command rotation speed ω * and the rotation speed ω. When the torque command value T * is generated, the speed control unit 11 transmits the generated torque command value T * to the current command unit 12.

電流指令部12は、速度制御部11からトルク指令値T*を受信する。トルク指令値T*を受信すると、電流指令部12は、受信されたトルク指令値T*に基づいて、基本電流指令値id0*及びiq0*を生成する。基本電流指令値id0*及びiq0*を生成すると、電流指令部12は、生成された基本電流指令値id0*及びiq0*をそれぞれ電流指令値加算部13a及び13bへ送信する。   The current command unit 12 receives the torque command value T * from the speed control unit 11. When receiving the torque command value T *, the current command unit 12 generates basic current command values id0 * and iq0 * based on the received torque command value T *. When the basic current command values id0 * and iq0 * are generated, the current command unit 12 transmits the generated basic current command values id0 * and iq0 * to the current command value adding units 13a and 13b, respectively.

電流指令値加算部13a及び13bは、それぞれ基本電流指令値id0*及びiq0*を受信する。それぞれ基本電流指令値id0*及びiq0*を受信すると、電流指令値加算部13a及び13bは、それぞれ基本電流指令値id0*及びiq0*と弱め磁束電流指令値idfw*及びiqfw*とを加算する。両者を加算することで、電流指令値加算部13a及び13bは、電流指令値id*及びiq*を得る。電流指令値id*及びiq*を得ると、電流指令値加算部13a及び13bは、得られた電流指令値id*及びiq*を電流位相角演算部14及び電流制御部16へ送信する。   Current command value addition units 13a and 13b receive basic current command values id0 * and iq0 *, respectively. When the basic current command values id0 * and iq0 * are received, the current command value adders 13a and 13b add the basic current command values id0 * and iq0 * and the weak flux current command values idfw * and iqfw *, respectively. By adding both, the current command value adding units 13a and 13b obtain current command values id * and iq *. When the current command values id * and iq * are obtained, the current command value addition units 13a and 13b transmit the obtained current command values id * and iq * to the current phase angle calculation unit 14 and the current control unit 16.

電流位相角演算部14は、電流指令値id*及びiq*を受信する。電流指令値id*及びiq*を受信すると、電流位相角演算部14は、電流位相角βを演算する。電流位相角βを演算すると、電流位相角演算部14は、演算された電流位相角βを弱め磁束制御部15へ送信する。   The current phase angle calculator 14 receives the current command values id * and iq *. When the current command values id * and iq * are received, the current phase angle calculation unit 14 calculates the current phase angle β. When the current phase angle β is calculated, the current phase angle calculation unit 14 weakens the calculated current phase angle β and transmits it to the magnetic flux control unit 15.

電流制御部16は、電流指令値id*及びiq*を受信する。電流指令値id*及びiq*を受信すると、電流制御部16は、電圧指令値vd*及びvq*を生成する。電圧指令値vd*及びvq*を生成すると、電流制御部16は、生成された電圧指令値vd*及びvq*を弱め磁束制御部15及び座標変換部17へ送信する。   The current control unit 16 receives the current command values id * and iq *. When receiving the current command values id * and iq *, the current control unit 16 generates the voltage command values vd * and vq *. When the voltage command values vd * and vq * are generated, the current control unit 16 transmits the generated voltage command values vd * and vq * to the magnetic flux control unit 15 and the coordinate conversion unit 17.

次に、弱め磁束制御部15の動作例について説明する。
弱め磁束制御部15は、電流位相角β及び電圧指令値vd*並びにvq*を受信する。弱め磁束制御部15の振幅演算部31は、電圧指令値vd*及びvq*を取得する。電圧指令値vd*及びvq*を取得すると、弱め磁束制御部15は、電圧振幅値Vを演算する。電圧振幅値Vを演算すると、振幅演算部31は、演算された電圧振幅値Vを電圧制御部32へ送信する。
Next, an operation example of the flux weakening control unit 15 will be described.
The flux weakening control unit 15 receives the current phase angle β and the voltage command values vd * and vq *. The amplitude calculation unit 31 of the flux weakening control unit 15 acquires the voltage command values vd * and vq *. When the voltage command values vd * and vq * are acquired, the flux weakening control unit 15 calculates the voltage amplitude value V. When the voltage amplitude value V is calculated, the amplitude calculation unit 31 transmits the calculated voltage amplitude value V to the voltage control unit 32.

電圧制御部32は、電圧振幅値Vを受信する。電圧振幅値Vを受信すると、電圧制御部32は、弱め深さdfwを決定する。弱め深さdfwを決定すると、電圧制御部32は、決定された弱め深さdfwを弱め磁束電流指令生成部34へ送信する。   The voltage control unit 32 receives the voltage amplitude value V. When receiving the voltage amplitude value V, the voltage control unit 32 determines the weakening depth dfw. When the weakening depth dfw is determined, the voltage control unit 32 transmits the determined weakening depth dfw to the weakening magnetic flux current command generation unit 34.

また、弱め磁束制御部15の弱め磁束方向演算部33は、電流位相角βを取得する。電流位相角βを取得すると、弱め磁束方向演算部33は、弱め磁束方向θfwを演算する。弱め磁束方向θfwを演算すると、弱め磁束方向演算部33は、演算された弱め磁束方向θfwを弱め磁束電流指令生成部34へ送信する。   Further, the magnetic flux weakening direction calculating unit 33 of the magnetic flux weakening control unit 15 acquires the current phase angle β. When the current phase angle β is acquired, the flux-weakening direction calculation unit 33 calculates the flux-weakening direction θfw. When the magnetic flux weakening direction θfw is calculated, the magnetic flux weakening direction calculating unit 33 transmits the calculated magnetic flux weakening direction θfw to the magnetic flux weakening current command generating unit 34.

弱め磁束電流指令生成部34は、弱め深さdfw及び弱め磁束方向θfwを受信する。弱め磁束電流指令生成部34の余弦生成部51及び正弦生成部52は、それぞれ弱め磁束方向θfwを取得する。弱め磁束方向θfwを取得すると、余弦生成部51及び正弦生成部52は、弱め磁束方向θfwの余弦値及び正弦値をそれぞれ演算する。余弦値及び正弦値をそれぞれ演算すると余弦生成部51及び正弦生成部52は、それぞれ余弦値及び正弦値を積算部53a及び53bへ送信する。   The weakening magnetic flux current command generation unit 34 receives the weakening depth dfw and the weakening magnetic flux direction θfw. The cosine generator 51 and the sine generator 52 of the flux-weakening current command generator 34 each acquire the flux-weakening direction θfw. When the flux weakening direction θfw is acquired, the cosine generator 51 and the sine generator 52 calculate the cosine value and the sine value of the flux weakening direction θfw, respectively. When the cosine value and the sine value are respectively calculated, the cosine generation unit 51 and the sine generation unit 52 transmit the cosine value and the sine value to the integration units 53a and 53b, respectively.

積算部53aは、弱め深さdfw及び余弦値を取得する。弱め深さdfw及び余弦値を取得すると、積算部53aは、弱め磁束電流指令値idfw*を生成する。弱め磁束電流指令値idfw*を生成すると、積算部53aは、生成された弱め磁束電流指令値idfw*を電流指令値加算部13aへ送信する。   The accumulating unit 53a acquires the weakening depth dfw and the cosine value. When acquiring the weakening depth dfw and the cosine value, the integrating unit 53a generates the weakening magnetic flux current command value idfw *. When the weak magnetic flux current command value idfw * is generated, the integrating unit 53a transmits the generated weak magnetic flux current command value idfw * to the current command value adding unit 13a.

同様に、積算部53bは、弱め深さdfw及び余弦値を取得する。弱め深さdfw及び正弦値を取得すると、積算部53bは、弱め磁束電流指令値iqfw*を生成する。弱め磁束電流指令値iqfw*を生成すると、積算部53bは、生成された弱め磁束電流指令値iqfw*を電流指令値加算部13bへ送信する。   Similarly, the integrating unit 53b acquires the weakening depth dfw and the cosine value. When obtaining the weakening depth dfw and the sine value, the integrating unit 53b generates the weakening magnetic flux current command value iqfw *. When weakening magnetic flux current command value iqfw * is generated, integrating unit 53b transmits generated weakening magnetic flux current command value iqfw * to current command value adding unit 13b.

積算部53a及び53bがそれぞれ弱め磁束電流指令値idfw*及びiqfw*を電流指令値加算部13a及び13bへ送信すると、弱め磁束制御部15は、動作を終了する。   When integrating units 53a and 53b transmit flux-weakening current command values idfw * and iqfw * to current command value adding units 13a and 13b, respectively, flux-weakening control unit 15 ends the operation.

電流指令値加算部13a及び13bは、それぞれ弱め磁束電流指令値idfw*及びiqfw*を基本電流指令値id0*及びiq0*に加算する。両者を加算すると、電流指令値加算部13a及び13bは、加算により得られた電流指令値id*及びiq*を電流制御部16へ送信する。   The current command value adding units 13a and 13b add the weak magnetic flux current command values idfw * and iqfw * to the basic current command values id0 * and iq0 *, respectively. When both are added, the current command value addition units 13 a and 13 b transmit the current command values id * and iq * obtained by the addition to the current control unit 16.

電流制御部16は、電流指令値id*及びiq*を受信すると、電圧指令値vd*及びvq*を弱め磁束制御部15及び座標変換部17へ送信する。
弱め磁束制御部15は、再度弱め磁束制御を行っても良い。
Upon receiving the current command values id * and iq *, the current control unit 16 weakens the voltage command values vd * and vq * and transmits them to the magnetic flux control unit 15 and the coordinate conversion unit 17.
The weakening magnetic flux control unit 15 may perform the weakening magnetic flux control again.

座標変換部17は、電圧指令値vd*及びvq*を受信する。電圧指令値vd*及びvq*を受信すると、座標変換部17は、電圧指令値vu*、vv*及びvw*を生成する。電圧指令値vu*、vv*及びvw*を生成すると、座標変換部17は、生成された電圧指令値vu*、vv*及びvw*をPWM変調部18へ送信する。   The coordinate conversion unit 17 receives the voltage command values vd * and vq *. When the voltage command values vd * and vq * are received, the coordinate conversion unit 17 generates the voltage command values vu *, vv *, and vw *. When the voltage command values vu *, vv *, and vw * are generated, the coordinate conversion unit 17 transmits the generated voltage command values vu *, vv *, and vw * to the PWM modulation unit 18.

PWM変調部18は、電圧指令値vu*、vv*及びvw*を受信する。電圧指令値vu*、vv*及びvw*を受信すると、PWM変調部18は、ゲート指令を生成する。ゲート指令を生成すると、PWM変調部18は、生成されたゲート指令をインバータ19へ送信する。   The PWM modulation unit 18 receives the voltage command values vu *, vv *, and vw *. When the voltage command values vu *, vv * and vw * are received, the PWM modulation unit 18 generates a gate command. When the gate command is generated, the PWM modulation unit 18 transmits the generated gate command to the inverter 19.

インバータ19は、ゲート指令を受信する。ゲート指令を受信すると、インバータ19は、電圧u、v及びwを永久磁石リラクタンスモータ3へ供給する。
永久磁石リラクタンスモータ3は、インバータ19が供給する電圧u、v及びwにより回転子を回転させる。位相角検出部4は、回転子の回転位相角θを検出する。
The inverter 19 receives a gate command. When receiving the gate command, the inverter 19 supplies the voltages u, v, and w to the permanent magnet reluctance motor 3.
The permanent magnet reluctance motor 3 rotates the rotor by the voltages u, v and w supplied from the inverter 19. The phase angle detector 4 detects the rotational phase angle θ of the rotor.

回転位相角θを検出すると、位相角検出部4は、検出された回転位相角θを座標変換部17、座標変換部21及び速度演算部22へ送信する。
また、電流検出部20は、電流応答値iu及びiwを検出する。電流応答値iu及びiwを検出すると、電流検出部20は、検出された電流応答値iu及びiwを座標変換部21へ送信する。
When the rotation phase angle θ is detected, the phase angle detection unit 4 transmits the detected rotation phase angle θ to the coordinate conversion unit 17, the coordinate conversion unit 21, and the speed calculation unit 22.
Further, the current detection unit 20 detects current response values iu and iw. When the current response values iu and iw are detected, the current detection unit 20 transmits the detected current response values iu and iw to the coordinate conversion unit 21.

座標変換部21は、電流応答値iu並びにiw、及び回転位相角θを受信する。電流応答値iu並びにiw、及び回転位相角θを受信すると、座標変換部21は、電流応答値id及びiqを生成する。電流応答値id及びiqを生成すると、座標変換部21は、生成された電流応答値id及びiqを電流制御部16へ送信する。   The coordinate conversion unit 21 receives the current response values iu and iw and the rotation phase angle θ. When the current response values iu and iw and the rotation phase angle θ are received, the coordinate conversion unit 21 generates current response values id and iq. When the current response values id and iq are generated, the coordinate conversion unit 21 transmits the generated current response values id and iq to the current control unit 16.

また、速度演算部22は、回転位相角θを取得する。回転位相角θを取得すると、速度演算部22は、回転速度ωを演算する。回転速度ωを演算すると、速度演算部22は、演算された回転速度ωを速度制御部11へ送信する。   Further, the speed calculation unit 22 acquires the rotation phase angle θ. When the rotational phase angle θ is acquired, the speed calculator 22 calculates the rotational speed ω. When the rotation speed ω is calculated, the speed calculation unit 22 transmits the calculated rotation speed ω to the speed control unit 11.

インバータ装置2は、以上の動作を繰り返して、永久磁石リラクタンスモータ3を駆動する。
なお、モータ駆動システム1は、永久磁石リラクタンスモータ3の代わりに、突極性のある他の永久磁石モータを備えても良い。
The inverter device 2 repeats the above operation to drive the permanent magnet reluctance motor 3.
The motor drive system 1 may include another permanent magnet motor having saliency instead of the permanent magnet reluctance motor 3.

また、インバータ装置2の各部は、ソフトウェアで実現されても良い。また、インバータ装置2の各部の一部又は全部は、ハードウェアで実現されても良い。   Moreover, each part of the inverter apparatus 2 may be implement | achieved by software. Moreover, a part or all of each part of the inverter apparatus 2 may be implement | achieved by hardware.

以上のように構成されるインバータ装置は、等トルク曲線に沿って磁束電流指令ベクトルを設定することができる。そのため、インバータ装置は、トルク指令値に対して追従性のよくトルクを出力しながら、安定かつ有効な弱め磁束制御を行うことができる。また、インバータ装置は、モータ及びトルクごとに等トルク曲線を設定する必要がない。そのため、インバータ装置は、汎用性が向上する。   The inverter device configured as described above can set the magnetic flux current command vector along the equal torque curve. Therefore, the inverter device can perform a stable and effective flux-weakening control while outputting a torque with good followability to the torque command value. Further, the inverter device does not need to set an equal torque curve for each motor and torque. Therefore, versatility is improved in the inverter device.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。
第2実施形態に係るモータ駆動システム1は、電流位相角演算部14がインバータ19と永久磁石リラクタンスモータ3との間に流れる電流に基づいて電流位相角βを演算する点で、第1実施形態に係るモータ駆動システム1と異なる。したがって、その他の点については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described.
The motor drive system 1 according to the second embodiment is that the current phase angle calculation unit 14 calculates the current phase angle β based on the current flowing between the inverter 19 and the permanent magnet reluctance motor 3. This is different from the motor drive system 1 according to the above. Therefore, about other points, the same numerals are attached and detailed explanation is omitted.

図5は、第2実施形態に係るモータ駆動システム1の構成例を示す。
座標変換部21は、生成された電流応答値id及びiqをさらに電流位相角演算部14へ送信する。
FIG. 5 shows a configuration example of the motor drive system 1 according to the second embodiment.
The coordinate conversion unit 21 further transmits the generated current response values id and iq to the current phase angle calculation unit 14.

電流位相角演算部14は、インバータ19と永久磁石リラクタンスモータ3との間に流れる電流に基づいて、電流位相角βを演算する。即ち、電流位相角演算部14は、座標変換部21から受信される電流応答値id及びiqに基づいて、電流位相角βを演算する。電流位相角演算部14は、演算された電流位相角βを弱め磁束制御部15へ送信する。   The current phase angle calculation unit 14 calculates the current phase angle β based on the current flowing between the inverter 19 and the permanent magnet reluctance motor 3. That is, the current phase angle calculation unit 14 calculates the current phase angle β based on the current response values id and iq received from the coordinate conversion unit 21. The current phase angle calculation unit 14 weakens the calculated current phase angle β and transmits it to the magnetic flux control unit 15.

以上のように構成されるインバータ装置は、電流制御による遅れが生じることなく電流位相角βを演算することができる。そのため、インバータ装置は、より追従性の良い弱め磁束制御を行うことができる。   The inverter device configured as described above can calculate the current phase angle β without causing a delay due to current control. Therefore, the inverter device can perform the weakening magnetic flux control with better followability.

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。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the 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・・・モータ駆動システム、2・・・インバータ装置、3・・・永久磁石リラクタンスモータ、12・・・電流指令部、14・・・電流位相角演算部、15・・・弱め磁束制御部、16・・・電流制御部、19・・・インバータ、31・・・振幅演算部、32・・・電圧制御部、33・・・弱め磁束方向演算部、34・・・弱め磁束電流指令生成部、41・・・基本電流指令ベクトル、44・・・磁束電流指令ベクトル。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Motor drive system, 2 ... Inverter device, 3 ... Permanent magnet reluctance motor, 12 ... Current command part, 14 ... Current phase angle calculating part, 15 ... Weak magnetic flux control part , 16 ... current control unit, 19 ... inverter, 31 ... amplitude calculation unit, 32 ... voltage control unit, 33 ... weakening magnetic flux direction calculation unit, 34 ... weakening magnetic flux current command generation Part, 41 ... basic current command vector, 44 ... magnetic flux current command vector.

Claims (8)

永久磁石モータを駆動させるインバータ装置において、
前記永久磁石モータの出力トルクを示すトルク指令を生成するトルク指令部と、
前記トルク指令部が生成した前記トルク指令に基づいて、基本電流指令ベクトルを生成する電流指令生成部と、
前記永久磁石モータに流れる電流の電流位相角と直交する、弱め磁束制御のための弱め磁束電流指令ベクトルを生成する弱め磁束電流指令ベクトル生成部と、
前記基本電流指令ベクトルと前記弱め磁束電流指令ベクトルとに基づいて、前記永久磁石モータに印加する電圧を示す電圧指令を決定する電流制御部と、
前記電流制御部が決定した前記電圧指令に基づいて、前記永久磁石モータに印加する電圧を発生させるインバータと、
を備えるインバータ装置。
In the inverter device for driving the permanent magnet motor,
A torque command unit that generates a torque command indicating an output torque of the permanent magnet motor;
A current command generating unit that generates a basic current command vector based on the torque command generated by the torque command unit;
A weak magnetic flux current command vector generating unit that generates a weak magnetic flux current command vector for weak magnetic flux control orthogonal to the current phase angle of the current flowing through the permanent magnet motor;
A current control unit that determines a voltage command indicating a voltage to be applied to the permanent magnet motor based on the basic current command vector and the flux-weakening current command vector;
Based on the voltage command determined by the current control unit, an inverter that generates a voltage to be applied to the permanent magnet motor;
An inverter device comprising:
前記弱め磁束電流指令ベクトル生成部は、
前記電流制御部が決定した前記電圧指令に基づいて、前記弱め磁束電流指令ベクトルの長さを決定する電圧制御部と、
前記電流位相角と直交する方向に、前記弱め磁束電流指令ベクトルの方向を設定する弱め磁束方向演算部と、
を備える、
前記請求項1に記載のインバータ装置。
The flux-weakening current command vector generation unit is
A voltage control unit that determines a length of the flux-weakening current command vector based on the voltage command determined by the current control unit;
A weak magnetic flux direction calculation unit that sets the direction of the weak magnetic flux current command vector in a direction orthogonal to the current phase angle;
Comprising
The inverter device according to claim 1.
前記電流指令生成部は、前記永久磁石モータの等トルク曲線と、定電流円と、が接する点に前記基本電流指令ベクトルを設定する、
前記請求項1又は2に記載のインバータ装置。
The current command generation unit sets the basic current command vector at a point where an equal torque curve of the permanent magnet motor and a constant current circle are in contact with each other.
The inverter device according to claim 1 or 2.
さらに、
前記基本電流指令ベクトルと前記弱め磁束電流指令ベクトルとに基づいて、前記電流位相角を演算する電流位相角演算部を備える、
前記請求項1乃至3の何れか1項に記載のインバータ装置。
further,
A current phase angle calculation unit for calculating the current phase angle based on the basic current command vector and the flux-weakening current command vector;
The inverter device according to any one of claims 1 to 3.
さらに、
前記インバータと前記永久磁石モータとの間に流れる電流に基づいて、前記電流位相角を演算する電流位相角演算部を備える、
前記請求項1乃至3の何れか1項にインバータ装置。
further,
A current phase angle calculation unit for calculating the current phase angle based on a current flowing between the inverter and the permanent magnet motor;
The inverter device according to any one of claims 1 to 3.
前記トルク指令部は、外部装置からの指示回転速度に基づいて、前記トルク指令を生成する、
前記請求項1乃至5の何れか1項に記載のインバータ装置。
The torque command unit generates the torque command based on an instruction rotational speed from an external device.
The inverter device according to any one of claims 1 to 5.
前記電圧制御部は、前記インバータの電圧振幅値が所定の値以下となるように、前記弱め磁束電流指令ベクトルの前記長さを決定し、
前記弱め磁束方向演算部は、前記インバータの電圧振幅値が減少する方向に、前記弱め磁束電流指令ベクトルの方向を設定する、
前記請求項1乃至6の何れか1項に記載のインバータ装置。
The voltage control unit determines the length of the flux-weakening current command vector so that a voltage amplitude value of the inverter is a predetermined value or less;
The weakening magnetic flux direction calculation unit sets the direction of the weakening magnetic flux current command vector in the direction in which the voltage amplitude value of the inverter decreases.
The inverter device according to any one of claims 1 to 6.
永久磁石モータに電力を供給するインバータ制御方法であって、
永久磁石モータの出力トルクを示すトルク指令を生成し、
前記トルク指令に基づいて、基本電流指令ベクトルを生成し、
前記永久磁石モータに流れる電流の電流位相角と直交する、弱め磁束制御のための弱め磁束電流指令ベクトルを生成し、
前記基本電流指令ベクトルと前記弱め磁束電流指令ベクトルとに基づいて、前記永久磁石モータに印加する電圧を示す電圧指令を決定し、
前記電圧指令に基づいて、前記永久磁石モータに印加する電圧を発生させる、
インバータ制御方法。
An inverter control method for supplying power to a permanent magnet motor,
Generate a torque command indicating the output torque of the permanent magnet motor,
A basic current command vector is generated based on the torque command,
Generating a flux-weakening current command vector for flux-weakening control orthogonal to the current phase angle of the current flowing through the permanent magnet motor;
Based on the basic current command vector and the flux weakening current command vector, determine a voltage command indicating a voltage to be applied to the permanent magnet motor,
Based on the voltage command, a voltage to be applied to the permanent magnet motor is generated.
Inverter control method.
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