JP2015171302A - 電動機の制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
補正値出力部と、を有している。
する回転子機械角速度ωrm及び電源2の電源電圧Vdcが入力される。電流指令値演算部12は、トルク指令値T*、回転子機械角速度ωrm及び電源電圧Vdcに基づいて、
γ軸電流(磁束軸成分の電流)の指令値に相当するγ軸電流指令値iγs *と、δ軸電流
(トルク軸成分の電流)の指令値に相当するδ軸電流指令値iδs *とを算出する。電流
指令値演算部12は、予めメモリに記憶したマップデータ又は演算式を参照して、γ軸電流指令値iγs *とδ軸電流指令値iδs *とをそれぞれ算出する。
ントローラ(図示せず)から入力され、回転子機械角速度ωrmは、後述する角速度演算部25から入力される。また、電源電圧Vdcは、例えば電源2を管理するバッテリーコントローラ(図示せず)から入力される。
、γ軸電流指令値iγs *がγ軸電流iγsに対して定常偏差なく所望の応答性で追従す
るように、フィードバック演算によりγ軸電圧指令値(初期値)vγs **を算出する。磁束電流制御部13では、例えばPI制御を用いる。
4は、δ軸電流指令値iδs *がδ軸電流iδsに対して定常偏差なく所望の応答性で追
従するように、フィードバック演算によりδ軸電圧指令値(初期値)vδs **を算出する。磁束電流制御部13では、例えばPI制御を用いる。
に相当する非干渉電圧vγs * _dcplは、数2により算出される。
て算出されたδ軸電圧指令値(初期値)vδs **は、非干渉制御部15において算出された非干渉電圧vδs * _dcplにより補正され、これにより、最終的なδ軸電圧指令値vδs *が算出される。
圧指令値vδs *とが入力される。座標変換部16は、電源角周波数(電源角速度)ωで
回転する直交二軸の座標系(γδ軸)から、三相交流座標系(uvw軸)への変換を行なう。具体的には、座標変換部16は、電源角θと、γ軸電圧指令値vγs *及びδ軸電圧
指令値vδs *とに基づいて、数4に示す座標変換処理によりU相・V相・W相に係る三相の電圧指令値vu *、vv *、vw *を算出する。
vv *、vw *が入力される。PWM変換部17は、三相の電圧指令値vu *、vv *、vw *に応じて、インバータ11のスイッチング回路(IGBTなどのスイッチング素子を含
む)を駆動するための駆動信号Duu *,Dul *,Dvu *,Dvl *,Dwu *,Dwl *を生成する。
。座標変換部18は、三相交流座標系(uvw軸)から、直交二軸座標系(γδ軸)への変換を行なう。具体的には、座標変換部18は、電源角θと、u相電流ius、v相電流ivs及びw相電流iwsとに基づいて、数5に示す座標変換処理により、三相交流誘導モータ1におけるγ軸電流iγs及びδ軸電流iδsを算出する。
軸電流iδs、回転子電気角周波数ωre、電源角周波数ωなどが入力される。補正値演算部20は、これらのパラメータに基づいて、すべり角周波数を補正する補正値を演算し、これをすべり角周波数制御部19に出力する。
相電流iu、v相電流iv)を検出する。座標変換部18には、AD変換部23を通して
サンプリングしたu相電流ius及びv相電流ivsが入力される。
プラス演算子、pはモータ極対数である。
軸電流iδsと、補正値ΔRrとに基づいて、すべり角周波数ωseを算出する。ここで、補正値ΔRrは、回転子抵抗値の補正を通じてすべり角周波数ωseを補正するための補正値であり、本ケースでは、回転子温度変化に応じてノミナル値Rrから変化した回転子抵抗値の変化量として規定されている。数12に示すように、補正値ΔRrが回転子抵抗値のノミナル値Rrに加算されることで、回転子抵抗値を回転子温度に応じた変数として扱うことができる。
た変数として扱うことができる。
づいてδ軸成分の回転子磁束φδrを推定し、これに基づいて回転子抵抗値を推定する。そして、第1推定部20aは、この推定結果に基づいて、補正値、すなわち、ノミナル値Rrから変化した回転子抵抗値の変化量ΔRr_1を算出する。この変化量ΔRr_1は、補正値ΔRrの候補として補正値出力部20dに出力される。
Rr_2は、補正値ΔRrの候補として補正値出力部20dに出力される。
20cは、モータトルクの状態として、低トルク状態であるのか、それともこの低トルク状態よりも高いトルク状態である非トルク状態であるのかを判定するものである(判定部)。制御フラグ設定部20cは、トルク指令値T*が低トルク状態を規定する所定のトル
ク範囲に含まれている場合には、モータトルクの状態が低トルク状態であるとして制御フラグFlagを「オフ」に設定する。一方、制御フラグ設定部20cは、トルク指令値T*が上記の所定のトルク範囲から外れている場合には、モータトルクの状態が非低トルク
状態であるとして制御フラグFlagを「オン」に設定する。本実施形態では、図6に示すように、制御フラグFlagの設定には、2つの閾値th1,th2を用いてヒステリシスが設定されている。なお、低トルク状態に相当するトルク範囲は、すべり角周波数ωseの補正ができなくなるような状態を考慮して、実験やシミュレーションを通じて予め定められている。
第2推定部20bにおいて演算された変化量ΔRr_2と、制御フラグ設定部20cにお
いて設定された制御フラグFlagとが入力されている。補正値出力部20dは、制御フラグFlagがオンの場合には、補正値ΔRrとして第1推定部20aによる変化量ΔRr_1を出力する。一方、補正値出力部20dは、制御フラグFlagがオフの場合には
、補正値ΔRrとして第2推定部20bによる回転子抵抗値の変化量ΔRr_2を出力す
る。
づいて、δ軸成分の回転子磁束φδrを推定し、これに基づいて回転子抵抗値を推定する。そして、第1推定部20aは、この推定結果に基づいて、補正値、すなわち、ノミナル値Rrから変化した回転子抵抗値の変化量の比率K1を算出する。この比率K1は、補正値Kの候補として補正値出力部20dに出力される。
づいてδ軸成分の回転子磁束φδrを推定し、これに基づいて回転子抵抗値を推定する。そして、第1推定部20aは、この推定結果に基づいて、補正値、すなわち、ノミナル値Rrから変化した回転子抵抗値の比率K1’を推定する。この比率K1’は、補正値K’の候補として補正値出力部20dに出力される。
づいてδ軸成分の回転子磁束φδrを推定し、これに基づいて回転子抵抗値Rr_1 ^を
推定する。この回転子抵抗値Rr_1 ^は、補正値ΔR^の候補として補正値出力部20
dに出力される。
^と、第2推定部20bにおいて演算された回転子抵抗値Rr_2 ^と、制御フラグ設定
部20cにおいて設定された制御フラグFlagとが入力されている。補正値出力部20dは、制御フラグFlagがオンの場合には、補正値Rr ^として第1推定部20aによる回転子抵抗値Rr_1 ^を出力する。一方、補正値出力部20dは、制御フラグFla
gがオフの場合には、補正値Rr ^として第2推定部20bによる回転子抵抗値Rr_2
^を出力する。
に係る制御手法についてのシミュレーション結果を示す。同図に示すように、三相交流誘導モータ1の回転子抵抗値が変動した場合にも、これを補正することができる。また、モータトルクの状態に応じて、補正値を出力する第1推定部20aと第2推定部20bとを切り換えることで、動作領域に適合した適切な回転子抵抗値を制御に反映することができる。これにより、三相交流誘導モータ1の動作領域に関わらず、安定性や応答性の向上を図ることができる。
により第1推定部20aの出力ΔRr_1と、第2推定部20bの出力ΔRr_2とを切り換えている。しかしながら、補正値出力部20dは、数16に示すように、重み付け係数Wを通じて、第1推定部20aの出力ΔRr_1と、第2推定部20bの出力ΔRr_2とを切り換えてもよい。ここで、重み付け係数Wは、0乃至1までの値をとる変数であり、上述の制御フラグFlagに代えて制御フラグ設定部20cから出力される。この重み付け
係数Wの設定により、(1)第2推定部20bの出力ΔRr_2、(2)両出力ΔRr_1,ΔRr_2の組み合わせ、(3)第1推定部20aの出力ΔRr_1、からなる3つのパターンの出力を得ることができる。
以下、第2の実施形態に係る三相交流誘導モータ1の制御装置10について説明する。この制御装置10が第1の実施形態のそれと相違する点は、補正値演算部20における第2推定部20bの演算手法である。以下、第1の実施形態と重複する点については説明を省略し、相違点を中心に説明を行う。
以下、第3の実施形態に係る三相交流誘導モータ1の制御装置10について説明する。この制御装置10が第2の実施形態のそれと相違する点は、補正値演算部20における第2推定部20bの演算手法である。以下、第2の実施形態と重複する点については説明を省略し、相違点を中心に説明を行う。
以下、第4の実施形態に係る三相交流誘導モータ1の制御装置10について説明する。この制御装置10が第3の実施形態のそれと相違する点は、補正値演算部20における第2推定部20bの演算手法である。以下、第3の実施形態と重複する点については説明を
省略し、相違点を中心に説明を行う。
、すべり角周波数ωseのいずれか1つ以上を参照し、固定子温度Tsと回転子温度Trとの温度の相違である温度オフセットΔTを演算する。温度オフセットΔTは、マップ演算や、二次銅損の計算式に基づく演算を通じて取得することができる。そして、回転子温度推定部20b2は、温度オフセットΔTと、固定子温度Tsとを加算して、この加算値に基づいてロータ温度推定を行う。
以下、第5の実施形態に係る三相交流誘導モータ1の制御装置10について説明する。この制御装置10が第4の実施形態のそれと相違する点は、補正値演算部20の構成である。以下、第4の実施形態と重複する点については説明を省略し、相違点を中心に説明を行う。
に基づいて、δ軸成分の回転子磁束φδrを推定する。このδ軸成分の回転子磁束φδrは、マップ演算等を用いて推定することができる。
力されている。補正値出力部20dは、制御フラグFlagがオンの場合には、PI制御
の制御ゲインKp,Kiとして予め定められたゲインKpin,Kiinを出力する。一方、補正値出力部20dは、制御フラグFlagがオフの場合には、PI制御の制御ゲインKp,Kiとしてゼロを出力するとともに、積分値の初期値Ki0としてΔRr_2 ^を出
力する。
2 電源
10 制御装置
11 インバータ
12 電流指令値演算部
13 磁束電流制御部
14 トルク電流制御部
15 非干渉制御部
16 座標変換部
17 PWM変換部
18 座標変換部
19 すべり角周波数制御部
20 補正値演算部
20a 第1推定部
20b 第2推定部
20b1 変換部(第1変換部)
20b2 回転子温度推定部
20b3 第2変換部
20b4 温度オフセット演算部
20c 制御フラグ設定部20c
20d 補正値出力部
21 電流センサ
22 磁極位置検出部
23 AD変換部
24 パルスカウンタ
25 角速度演算部
26 変換用角度部
Claims (5)
- 電動機の固定子に流す交流電流を電源角周波数に同期して回転する直交二軸座標系である磁束軸及びトルク軸に変換して調整することで電動機トルクを制御するベクトル制御を用いた電動機の制御装置において、
前記電動機の回転子磁束が磁束軸方向を向くように、すべり角周波数を演算するすべり角周波数制御部と、
前記すべり角周波数を補正する補正値を前記すべり角周波数制御部に出力する補正部と、を有し、
前記補正部は、
トルク軸成分の回転子磁束に基づいて回転子抵抗値を推定し、当該推定結果に基づいて前記補正値を出力する第1推定部と、
固定子温度に基づいて回転子抵抗値を推定し、当該推定結果に基づいて補正値を出力する第2推定部と、
前記電動機トルクの状態として、低トルク状態又は当該低トルク状態よりも高いトルク状態である非低トルク状態を判定する判定部と、
前記電動機トルクの状態が前記非低トルク状態である場合には、前記第1推定部による補正値を前記すべり角周波数制御部に出力し、前記電動機トルクの状態が前記低トルク状態である場合には、前記第2推定部による補正値を前記すべり角周波数制御部に出力する補正値出力部と、
を有することを特徴とする電動機の制御装置。 - 前記判定部は、トルク指令値、電流指令値及びすべり角周波数のうちいずれか一つ以上に基づいて前記電動機トルクの状態を判定することを特徴とする請求項1に記載された電動機の制御装置。
- 前記第2推定部は、
前記固定子温度から回転子温度を推定する回転子温度推定部と、
温度を前記回転子抵抗値へと変換する変換部と、を有し、
前記変換部は、前記回転子温度推定部により推定された前記回転子温度から前記回転子抵抗値を変換すること特徴とする請求項1又は2に記載された電動機の制御装置。 - 前記回転子温度推定部は、前記補正値出力部が前記補正値の出力を前記第1推定部から前記第2推定部へと切り換えた場合には、切換前に出力された前記補正値に基づいて推定される前記回転子温度を、前記回転子温度を推定するための初期値として推定演算を行うことを特徴とする請求項3に記載された電動機の制御装置。
- 前記第2推定部は、
トルク指令値、電流指令値及びすべり角周波数のうちいずれか一つ以上を利用して、前記固定子温度と前記回転子温度との温度の相違である温度オフセットを演算する温度オフセット演算部をさらに有し、
前記回転子温度推定部は、前記固定子温度と前記温度オフセットとに基づいて前記回転子温度を推定することを特徴とする請求項3又は4に記載された電動機の制御装置。
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JP2014047033A JP6241331B2 (ja) | 2014-03-11 | 2014-03-11 | 電動機の制御装置 |
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JP2014047033A JP6241331B2 (ja) | 2014-03-11 | 2014-03-11 | 電動機の制御装置 |
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- 2014-03-11 JP JP2014047033A patent/JP6241331B2/ja active Active
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