JP2015154620A - 永久磁石形同期電動機の制御装置 - Google Patents
永久磁石形同期電動機の制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015154620A JP2015154620A JP2014027096A JP2014027096A JP2015154620A JP 2015154620 A JP2015154620 A JP 2015154620A JP 2014027096 A JP2014027096 A JP 2014027096A JP 2014027096 A JP2014027096 A JP 2014027096A JP 2015154620 A JP2015154620 A JP 2015154620A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- current
- axes
- motor
- magnetic pole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 21
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 238000006880 cross-coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
【解決手段】永久磁石形同期電動機80の電流及び端子電圧をベクトルとしてとらえ、電流及び端子電圧を、電動機の回転子磁極方向に平行な軸及びその直交軸であるd,q軸から推定したγ,δ軸上で制御する制御装置において、電動機に高周波交番電圧を印加する方向軸及びその直交軸であるx,y軸を推定し、x軸に高周波交番電圧を重畳する手段と、電動機の電流相当値からインダクタンスを演算する手段と、このインダクタンスからγ,δ軸とx,y軸との角度差を演算する手段と、γ軸電流、δ軸電流、及び前記角度差からy軸高周波電流振幅を検出する手段と、y軸高周波電流振幅から前記磁極位置を演算する手段と、を備える。
【選択図】図1
Description
例えば、特許文献1には、PMSMに高周波交番電圧を印加したときに流れる高周波電流を検出して磁極位置を演算する技術が開示されている。この従来技術では、PMSMに正弦波または方形波の高周波交番電圧を印加したときに流れる高周波電流を印加電圧と平行な成分と直交する成分とに分解し、両成分のうち少なくとも一方に基づいて印加電圧ベクトルと磁束軸との間の相差角を検出してこの相差角から直接または間接に磁極位置を検出している。
前記固定子巻線に前記高周波交番電圧を印加する方向軸及びその直交軸であるx,y軸を前記制御装置内に推定し、
前記x軸に高周波交番電圧を重畳する第1の手段と、
前記電動機の電流相当値(電流指令値または電流検出値)からインダクタンスを演算する第2の手段と、
前記インダクタンスから前記γ,δ軸と前記x,y軸との角度差を演算する第3の手段と、
前記電動機のγ軸電流、δ軸電流、及び前記角度差からy軸高周波電流振幅を検出する第4の手段と、
前記y軸高周波電流振幅から前記磁極位置を演算する第5の手段と、を備えたものである。
前記固定子巻線に前記高周波交番電圧を印加する方向軸及びその直交軸であるx,y軸を前記制御装置内に推定し、
前記x軸に高周波交番電圧を重畳する第1の手段と、
前記電動機の電流相当値から前記γ,δ軸と前記x,y軸との角度差を演算する第6の手段と、
前記電動機のγ軸電流、δ軸電流、及び前記角度差からy軸高周波電流振幅を検出する第4の手段と、
前記y軸高周波電流振幅から前記磁極位置を演算する第5の手段と、を備えたものである。
前記固定子巻線に前記高周波交番電圧を印加する方向軸及びその直交軸であるx,y軸を前記制御装置内に推定し、
前記x軸に高周波交番電圧を重畳する第1の手段と、
前記電動機のトルク相当値から前記γ,δ軸と前記x,y軸との角度差を演算する第7の手段と、
前記電動機のγ軸電流、δ軸電流、及び前記角度差からy軸高周波電流振幅を検出する第4の手段と、
前記y軸高周波電流振幅から前記磁極位置を演算する第5の手段と、を備えたものである。
請求項1〜3に係る発明によれば、非特許文献1のように位置演算誤差が非常に小さいという前提条件を不要として磁極位置を演算することができ、演算した磁極位置に基づいてPMSMを安定して運転することができる。
更に、請求項4に記載した発明は、請求項1〜3の何れか1項に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、前記電動機のd軸電流またはδ軸電流の下限値を制限する手段を備えたものである。
請求項4に係る発明によれば、重負荷時の安定性を改善することができる。
PMSMは、回転子に同期したd,q直交回転座標系で制御することにより、高性能なトルク制御や速度制御を実現可能としている。ここで、d軸は回転子の磁極のN極方向と定義され、q軸はd軸から90°進み方向と定義されるが、磁極位置検出器を用いないで運転するセンサレス制御の場合、d,q軸の位置を直接検出することができない。そこで、制御装置では、d,q軸に対応する直交回転座標系のγ,δ軸を推定し、このγ,δ軸上で制御演算を行っている。
ここで、高周波交番電圧を印加する方向をx軸、x軸から90°進み方向をy軸と定義し、x,y軸の角度θxyとγ,δ軸の角度θ1との差(x,y軸とγ,δ軸との角度差)をδxyとすると、数式2の関係が成り立つ。
図1において、減算器16は速度指令値ωr *と速度演算値ω1との偏差を演算し、速度調節器17は、前記偏差を零にするように動作してトルク指令値τ*を演算する。電流指令演算器18は、トルク指令値τ*及び速度演算値ω1に基づいて、電動機のトルクをトルク指令値τ*に制御するためのγ軸電流指令値iγ *及びδ軸電流指令値iδ *を演算する。
ノッチフィルタ21は、γ,δ軸電流iγ,iδから高周波成分を除去して前記γ,δ軸基本波電流iγf,iδfを演算する。
電力変換器70は、PWM回路13から送られるゲート信号に基づいて内部の半導体スイッチング素子を制御することで、PMSM80の端子電圧を相電圧指令値vu *,vv *,vw *に制御する。
このとき、数式13は、位置演算誤差θerrを零に近似できる場合、数式14のように近似することができる。
図1の補償値演算器31は、以下に説明する方法により、x,y軸とγ,δ軸との角度差δxyを演算する。
まず、γ,δ軸電流指令値iγ *,iδ *からインダクタンスLdd,Ldq,Lqd,Lqqを演算する。
ここでは、例えば、d,q軸磁束Φd,Φqを数式15によりモデル化する。
また、I0は等価磁化電流、φ0は磁束オフセットであり、q軸電流iqの大きさに関わらずd軸磁束Ψdがほぼ一定値をとる時のd軸電流を−I0とし、これに対応するd軸磁束をφ0とする。
まず、x軸高周波電圧振幅指令値をVxh *に制御し、y軸高周波電圧振幅指令値Vyh *を零に制御して座標変換器101に入力する。座標変換器101は、数式18に示すように、x,y軸高周波電圧振幅指令値Vxh *,Vyh *を角度差δxyだけ回転座標変換してγ,δ軸高周波電圧振幅指令値Vγh *,Vδh *を演算する。
図4は、γ軸高周波電圧vγh及びγ軸電流iγの波形を示している。図4より、γ軸高周波電流振幅Iγhは、γ軸高周波電圧vγhの立上りと立下りのγ軸電流iγの偏差から演算することができる。δ軸高周波電流振幅Iδhについても同様に、δ軸高周波電圧vδhの立上りと立下りのδ軸電流iδの偏差から演算することができる。
図5は、位置演算誤差演算器34の構成を示すブロック図である。
まず、数式19のように、γ,δ軸高周波電流振幅Iγh,Iδhを角度(−δxy)だけ回転座標変換してx,y軸高周波電流振幅Ixh,Iyhを演算する。
この位置演算誤差(−θerrest)の演算を数式により表現すると、数式20となる。
一方、前述した数式16より、インダクタンスLdqとLqdとは、γ軸電流iγ=−I0を境にして極性が急変するので、この動作点近傍で位置・速度演算値にショックが発生したり、位置・速度演算が不安定になったりする恐れがある。
そこで、電流指令演算器18では、図6に示すように、γ軸電流指令値iγ *の下限値を制限値Idminによって制限することが望ましい。ここで、制限値Idminは、−I0よりも正方向に大きい値に設定する。
この第2実施形態は、第1実施形態において補償値演算値(補償値演算器31)の演算を簡略化したものである。
補償値演算値は、数式17におけるx,y軸とγ,δ軸との角度差δxyを、数式25のように近似して演算する。
なお、上記の角度差δxyは、γ,δ軸電流指令値iγ *,iδ *の代わりに、γ,δ軸電流iγ,iδを用いて演算しても良い。
この第3実施形態は、本発明の第1実施形態において、補償値演算値(補償値演算器31)の演算をトルク指令値τ*に基づいて行うようにしたものである。
図7に、本発明の第3実施形態のブロック図を示す。
補償値演算器31以外の部分の動作は、本発明の第1実施形態と同じであるので、説明を省略する。
一般に、突極性を利用したセンサレス制御を実施する低速域では、γ,δ軸電流指令値iγ *,iδ *はトルク指令値τ*のみに依存して制御する。このため、x,y軸とγ,δ軸との角度差δxyは、トルク指令値τ*から直接決定することができる。
そこで、補償値演算器31は、トルク指令値τ*を入力とするテーブルからx,y軸とγ,δ軸との角度差δxyを演算する。
なお、x,y軸とγ,δ軸との角度差δxyは、トルク指令値τ*の代わりに、γ,δ軸電流iγ,iδから演算したトルク演算値を用いて演算しても良い。
以上のように、この実施形態によれば、x,y軸とγ,δ軸との角度差δxyの演算を簡略化することができる。
11w w相電流検出器
13 PWM回路
14,15 座標変換器
16 減算器
17 速度調節器
18 電流指令演算器
19a,19b 減算器
20a γ軸電流調節器
20b δ軸電流調節器
21 ノッチフィルタ
22a,22b 加算器
31 補償値演算器
32 高周波電圧演算器
33 バンドパスフィルタ
34 位置演算誤差演算器
35 速度演算器
36 積分器
50 三相交流電源
60 整流回路
70 電力変換器
80 永久磁石形同期電動機(PMSM)
101 座標変換器
102 矩形波発振器
103a,103b 乗算器
201 座標変換器
203 ゲイン乗算器
Claims (4)
- 永久磁石形同期電動機の固定子巻線に高周波交番電圧を印加したときの電流を検出して前記電動機の回転子の磁極位置を推定する機能を備えた制御装置であって、前記電動機の電流及び端子電圧をベクトルとしてとらえ、前記電流及び端子電圧を、前記電動機の回転子磁極方向に平行な軸及びその直交軸であるd,q軸から推定した直交回転座標系のγ,δ軸上で制御するようにした制御装置において、
前記固定子巻線に前記高周波交番電圧を印加する方向軸及びその直交軸であるx,y軸を前記制御装置内に推定し、
前記x軸に高周波交番電圧を重畳する第1の手段と、
前記電動機の電流相当値からインダクタンスを演算する第2の手段と、
前記インダクタンスから前記γ,δ軸と前記x,y軸との角度差を演算する第3の手段と、
前記電動機のγ軸電流、δ軸電流、及び前記角度差からy軸高周波電流振幅を検出する第4の手段と、
前記y軸高周波電流振幅から前記磁極位置を演算する第5の手段と、
を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 - 永久磁石形同期電動機の固定子巻線に高周波交番電圧を印加したときの電流を検出して前記電動機の回転子の磁極位置を推定する機能を備えた制御装置であって、前記電動機の電流及び端子電圧をベクトルとしてとらえ、前記電流及び端子電圧を、前記電動機の回転子磁極方向に平行な軸及びその直交軸であるd,q軸から推定した直交回転座標系のγ,δ軸上で制御するようにした制御装置において、
前記固定子巻線に前記高周波交番電圧を印加する方向軸及びその直交軸であるx,y軸を前記制御装置内に推定し、
前記x軸に高周波交番電圧を重畳する第1の手段と、
前記電動機の電流相当値から前記γ,δ軸と前記x,y軸との角度差を演算する第6の手段と、
前記電動機のγ軸電流、δ軸電流、及び前記角度差からy軸高周波電流振幅を検出する第4の手段と、
前記y軸高周波電流振幅から前記磁極位置を演算する第5の手段と、
を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 - 永久磁石形同期電動機の固定子巻線に高周波交番電圧を印加したときの電流を検出して前記電動機の回転子の磁極位置を推定する機能を備えた制御装置であって、前記電動機の電流及び端子電圧をベクトルとしてとらえ、前記電流及び端子電圧を、前記電動機の回転子磁極方向に平行な軸及びその直交軸であるd,q軸から推定した直交回転座標系のγ,δ軸上で制御するようにした制御装置において、
前記固定子巻線に前記高周波交番電圧を印加する方向軸及びその直交軸であるx,y軸を前記制御装置内に推定し、
前記x軸に高周波交番電圧を重畳する第1の手段と、
前記電動機のトルク相当値から前記γ,δ軸と前記x,y軸との角度差を演算する第7の手段と、
前記電動機のγ軸電流、δ軸電流、及び前記角度差からy軸高周波電流振幅を検出する第4の手段と、
前記y軸高周波電流振幅から前記磁極位置を演算する第5の手段と、
を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 - 請求項1〜3の何れか1項に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、
前記電動機のd軸電流またはδ軸電流の下限値を制限する手段を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014027096A JP6128330B2 (ja) | 2014-02-17 | 2014-02-17 | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014027096A JP6128330B2 (ja) | 2014-02-17 | 2014-02-17 | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015154620A true JP2015154620A (ja) | 2015-08-24 |
JP6128330B2 JP6128330B2 (ja) | 2017-05-17 |
Family
ID=53896352
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014027096A Active JP6128330B2 (ja) | 2014-02-17 | 2014-02-17 | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6128330B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107959445A (zh) * | 2017-12-05 | 2018-04-24 | 厦门华联电子股份有限公司 | 一种无刷直流电机抗饱和自适应相位补偿方法及控制装置 |
JP2020010477A (ja) * | 2018-07-05 | 2020-01-16 | 富士電機株式会社 | 同期電動機の制御装置 |
JP2020036440A (ja) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | 富士電機株式会社 | 同期リラクタンスモータの制御装置 |
US11971200B2 (en) | 2020-01-15 | 2024-04-30 | Mitsubishi Electric Corporation | Heat pump apparatus with compressor heating control |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003111499A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-11 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 同期機の制御装置 |
JP2005151640A (ja) * | 2003-11-12 | 2005-06-09 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 高周波電圧重畳電動機制御装置 |
JP2008206330A (ja) * | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Meidensha Corp | 同期電動機の磁極位置推定装置および磁極位置推定方法 |
JP2009118557A (ja) * | 2007-11-02 | 2009-05-28 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
US20090140674A1 (en) * | 2007-11-30 | 2009-06-04 | Junnosuke Nakatsugawa | Control apparatus for ac motor |
EP2424105A2 (en) * | 2010-08-31 | 2012-02-29 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. | Vector control apparatus and motor control system |
WO2013084461A1 (ja) * | 2011-12-09 | 2013-06-13 | パナソニック株式会社 | 電動機制御装置 |
JP5281339B2 (ja) * | 2008-09-01 | 2013-09-04 | 株式会社日立製作所 | 同期電動機の駆動システム、及びこれに用いる制御装置 |
-
2014
- 2014-02-17 JP JP2014027096A patent/JP6128330B2/ja active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003111499A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-11 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 同期機の制御装置 |
JP2005151640A (ja) * | 2003-11-12 | 2005-06-09 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 高周波電圧重畳電動機制御装置 |
JP2008206330A (ja) * | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Meidensha Corp | 同期電動機の磁極位置推定装置および磁極位置推定方法 |
JP2009118557A (ja) * | 2007-11-02 | 2009-05-28 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
US20090140674A1 (en) * | 2007-11-30 | 2009-06-04 | Junnosuke Nakatsugawa | Control apparatus for ac motor |
JP2009136085A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Hitachi Ltd | 交流モータの制御装置 |
JP5281339B2 (ja) * | 2008-09-01 | 2013-09-04 | 株式会社日立製作所 | 同期電動機の駆動システム、及びこれに用いる制御装置 |
EP2424105A2 (en) * | 2010-08-31 | 2012-02-29 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. | Vector control apparatus and motor control system |
JP2012055041A (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | ベクトル制御装置、及び電動機制御システム |
WO2013084461A1 (ja) * | 2011-12-09 | 2013-06-13 | パナソニック株式会社 | 電動機制御装置 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107959445A (zh) * | 2017-12-05 | 2018-04-24 | 厦门华联电子股份有限公司 | 一种无刷直流电机抗饱和自适应相位补偿方法及控制装置 |
JP2020010477A (ja) * | 2018-07-05 | 2020-01-16 | 富士電機株式会社 | 同期電動機の制御装置 |
JP7163641B2 (ja) | 2018-07-05 | 2022-11-01 | 富士電機株式会社 | 同期電動機の制御装置 |
JP2020036440A (ja) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | 富士電機株式会社 | 同期リラクタンスモータの制御装置 |
JP7196469B2 (ja) | 2018-08-29 | 2022-12-27 | 富士電機株式会社 | 同期リラクタンスモータの制御装置 |
US11971200B2 (en) | 2020-01-15 | 2024-04-30 | Mitsubishi Electric Corporation | Heat pump apparatus with compressor heating control |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6128330B2 (ja) | 2017-05-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5861819B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP2015136237A (ja) | 回転電機制御装置、回転電機制御方法、及び制御マップの作成方法 | |
JP5321792B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
WO2016121237A1 (ja) | インバータ制御装置及びモータ駆動システム | |
JP5428202B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP5120621B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP2014225993A (ja) | 同期機制御装置 | |
JP6128330B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP5757205B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP2015180130A (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP6248847B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP5109790B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP5104219B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
WO2012153794A1 (ja) | 永久磁石同期電動機の位置センサレス制御装置 | |
JP5396741B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP2010166638A (ja) | 回転電機の制御装置 | |
JP2008206330A (ja) | 同期電動機の磁極位置推定装置および磁極位置推定方法 | |
JP6626309B2 (ja) | 交流モータの鉄損を補償する制御装置 | |
JP5499594B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP2009278691A (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP5104213B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP5332305B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP6675579B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP6108114B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP4984057B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160315 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170125 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170127 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170307 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170315 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170328 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6128330 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |