JP2015233372A - Control method of multi-coil ac motor - Google Patents

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耕太郎 中野
Kotaro Nakano
耕太郎 中野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control method of a multi-coil motor which prevents a current from being varied between coils.SOLUTION: First and second coils (3 and 4) of a multi-coil AC motor (1) include first and second inverter circuits (22 and 30) and first and second currents in dq coordinates are detected in the coils. When a voltage command in the dq coordinates is given, the voltage command is converted into phase voltages of phases of an AC voltage, such that the first inverter circuit (22) is controlled. On the other hand, the second inverter circuit (30) is controlled in such a manner that the current of the second coil is matched with the first current. Namely, a deviation of the second current relative to the first current is obtained, a compensation voltage in the dq coordinates is calculated from the deviation and added to the voltage command, thereby obtaining a compensated voltage command. The compensated voltage command is converted into the phase voltages of the phases of the AC voltage, thereby controlling the second inverter circuit (30).

Description

本発明は、複数の巻線を備えた多巻線交流モータの制御方法に関するものである。   The present invention relates to a method for controlling a multi-winding AC motor having a plurality of windings.

交流モータ、例えば三相交流モータは、固定ステータにU相、V相、W相のコイルが設けられている。U相、V相、W相からなるコイルは3個を1組として、それぞれの巻線が結線され、互いに120度の角度で配置されている。容量の大きい交流モータの場合には、このようなコイルの組が複数組設けられている。例えば、6スロットの三相交流モータの場合には、U相、V相、W相からなる1組のコイルが2組設けられ、9スロットの三相交流モータの場合には3組設けられている。1組のコイルには1組の巻線が設けられているので、6スロット、9スロットの三相交流モータには2組、3組の巻線が設けられている。このような交流モータを複数巻線交流モータ、あるいは多巻線交流モータと呼んでいる。   In an AC motor, for example, a three-phase AC motor, U-phase, V-phase, and W-phase coils are provided in a fixed stator. The coils composed of the U phase, V phase, and W phase are grouped into three, and the respective windings are connected and arranged at an angle of 120 degrees. In the case of an AC motor having a large capacity, a plurality of sets of such coils are provided. For example, in the case of a six-slot three-phase AC motor, two sets of one set of coils consisting of U-phase, V-phase, and W-phase are provided, and in the case of a nine-slot three-phase AC motor, three sets are provided. Yes. Since one set of windings is provided for one set of coils, two sets and three sets of windings are provided for a 6-slot and 9-slot three-phase AC motor. Such an AC motor is called a multi-winding AC motor or a multi-winding AC motor.

多巻線交流モータは、巻線の個数と同数のインバータ回路によって駆動されるようになっており、複数のインバータ回路を制御して交流電圧を供給するようにしている。図2には、多巻線交流モータの制御装置の従来例が示されている。この従来例では、多巻線交流モータ51は、第1、2の巻線52、53の2組の巻線から構成され、それぞれの巻線はY結線されている。これら第1、2の巻線52、53に対して、第1、2のインバータ回路55、56が設けられ、U相、V相、W相からなる三相交流電圧を供給し、多巻線交流モータ51を駆動するようになっている。このような第1、2のインバータ回路55、56は、色々な制御方法で制御することができるが、図2に示されている制御装置58は、比較的シンプルな制御方法で制御する装置である。制御装置58は、第1のインバータ回路55を含み、これを制御するマスター制御部60と、第2のインバータ回路56を含み、これを制御するスレーブ制御部61とからなる。外部から要求される多巻線交流モータ51の回転速度の目標値、つまり速度指令はマスター制御部60に与えられるようになっている。マスター制御部60において、速度指令は速度制御器63で処理され、これを実現するのに必要となる電流指令が計算される。ところで多巻線モータ51にはエンコーダ64が設けられ、このエンコーダ64で回転速度の実測値つまり実速度も測定されている。速度制御器63にはこの実速度も入力されている。従って速度制御器63では、速度指令と実速度の偏差が小さくなるように電流指令を計算する。なお、この電流指令はdq座標における電流指令であり、トルクを発生させるためのq軸電流と磁束を発生させるためのd軸電流とを計算することになる。このようにして計算された電流指令は電流制御器65に入力される。ところで、第1のインバータ回路55から出力される3相の電圧線には、少なくとも2相において電流センサ66が設けられ、U相、V相、W相の相電流が検出されるようになっている。これらは第1の巻線52の相電流である。これらの相電流はマスター制御部60の電流検出器67において、エンコーダ64の回転位置に基づいてdq座標における電流に変換される。つまり第1の巻線52の電流である。このような電流も電流制御器65に入力される。電流制御器65は、与えられた電流指令を実現するように、かつ電流指令と電流の偏差が小さくなるように、dq座標における電圧指令を計算し、PWM生成器68に送る。PWM生成器68では、dq座標における電圧指令をU相、V相、W相における相電圧に変換し、PWM変換してPWM制御信号を得る。このPWM制御信号によって第1のインバータ回路55を制御する。第1のインバータ回路55によって三相交流電圧が生成され、これが第1の巻線52に供給される。一方、マスター制御部60の電流制御器65が生成する電圧指令は、スレーブ制御部61のPWM生成器70にも送られる。PWM生成器70は、dq座標における電圧指令をU相、V相、W相における相電圧に変換し、PWM変換してPWM制御信号を得る。このPWM制御信号によって第2のインバータ回路56を制御する。第2のインバータ回路56によって三相交流電圧が生成され、第2の巻線53に供給される。   The multi-winding AC motor is driven by the same number of inverter circuits as the number of windings, and the AC voltage is supplied by controlling a plurality of inverter circuits. FIG. 2 shows a conventional example of a control device for a multi-winding AC motor. In this conventional example, the multi-winding AC motor 51 is composed of two sets of windings of first and second windings 52 and 53, and each winding is Y-connected. For these first and second windings 52 and 53, first and second inverter circuits 55 and 56 are provided to supply a three-phase AC voltage comprising a U phase, a V phase and a W phase. The AC motor 51 is driven. Although the first and second inverter circuits 55 and 56 can be controlled by various control methods, the control device 58 shown in FIG. 2 is a device that is controlled by a relatively simple control method. is there. The control device 58 includes a first inverter circuit 55 and includes a master control unit 60 that controls the first inverter circuit 55 and a slave control unit 61 that includes and controls the second inverter circuit 56. A target value of the rotational speed of the multi-winding AC motor 51 required from the outside, that is, a speed command is given to the master control unit 60. In the master control unit 60, the speed command is processed by the speed controller 63, and a current command required to realize this is calculated. By the way, the multi-winding motor 51 is provided with an encoder 64, and the encoder 64 measures an actual value of the rotational speed, that is, an actual speed. This actual speed is also input to the speed controller 63. Accordingly, the speed controller 63 calculates the current command so that the deviation between the speed command and the actual speed becomes small. This current command is a current command in the dq coordinate, and a q-axis current for generating torque and a d-axis current for generating magnetic flux are calculated. The current command calculated in this way is input to the current controller 65. By the way, the current sensor 66 is provided in at least two phases on the three-phase voltage line output from the first inverter circuit 55 so that the U-phase, V-phase, and W-phase currents are detected. Yes. These are the phase currents of the first winding 52. These phase currents are converted into currents in the dq coordinate based on the rotational position of the encoder 64 in the current detector 67 of the master control unit 60. That is, it is the current of the first winding 52. Such a current is also input to the current controller 65. The current controller 65 calculates the voltage command in the dq coordinate so as to realize the given current command and reduce the deviation between the current command and the current, and sends the voltage command to the PWM generator 68. The PWM generator 68 converts the voltage command in the dq coordinate into phase voltages in the U phase, V phase, and W phase, and performs PWM conversion to obtain a PWM control signal. The first inverter circuit 55 is controlled by this PWM control signal. A three-phase AC voltage is generated by the first inverter circuit 55 and is supplied to the first winding 52. On the other hand, the voltage command generated by the current controller 65 of the master control unit 60 is also sent to the PWM generator 70 of the slave control unit 61. The PWM generator 70 converts the voltage command in the dq coordinate into phase voltages in the U phase, the V phase, and the W phase, and performs PWM conversion to obtain a PWM control signal. The second inverter circuit 56 is controlled by this PWM control signal. A three-phase AC voltage is generated by the second inverter circuit 56 and supplied to the second winding 53.

特開2007−244009号公報JP 2007-244209 A

多巻線交流モータを他の制御方法で制御する制御装置が特許文献1において提案されている。特許文献1に記載の制御装置も、マスター制御部と、スレーブ制御部とから構成されており、マスター制御部とスレーブ制御部のそれぞれのインバータ回路で生成した交流電圧が、多巻線交流モータの第1、2の巻線に供給されるようになっている。この文献の制御装置においては、PWM制御信号を載せるPWMキャリアを、マスター制御部とスレーブ制御部とで同期させるようになている。これによってマスター制御部とスレーブ制御部のそれぞれのインバータ回路に与えられるPWM制御信号は、実質的に完全に同期させることができる。   Patent Document 1 proposes a control device for controlling a multi-winding AC motor by another control method. The control device described in Patent Document 1 is also composed of a master control unit and a slave control unit, and an AC voltage generated by each inverter circuit of the master control unit and the slave control unit is a multi-winding AC motor. The first and second windings are supplied. In the control device of this document, the PWM carrier carrying the PWM control signal is synchronized by the master control unit and the slave control unit. As a result, the PWM control signals applied to the inverter circuits of the master control unit and the slave control unit can be substantially completely synchronized.

多巻線交流モータを制御するとき、図2において説明した、比較的シンプルな従来の制御装置によって制御することもできるし、特許文献1に記載の制御装置によって制御することもできる。しかしながら、解決すべき問題も見受けられる。具体的には、巻線間で電流の不均衡が発生して特定の巻線において劣化が進行し易い、または性能が得られないという問題がある。これを説明する。多巻線交流モータのそれぞれの巻線は、電気的および磁気的な特性がほぼ同等になるように製造されているが、必ずしもこれらの特性は等しくはない。例えば抵抗にわずかな違いが生じている。またこのような巻線のそれぞれに交流電圧を供給するインバータ回路も、スイッチング素子の性能等にわずかな違いがあるので、全てのインバータ回路はわずかに性能が相違している。ところで、多巻線交流モータでは、それぞれの巻線のコイルは互いに磁気的に結合しているので、相互に干渉する。つまり干渉インダクタンスが働く。そうすると所定の巻線に対する制御が、他の巻線に対する制御に影響を与えてしまう。前記したように各巻線において電気的、磁気的な特性にはわずかに違いがあり、インバータ回路の性能にもわずかに違いがあるので、仮に全てのインバータ回路を完全に同期させて同じような制御をしても、多巻線交流モータの各巻線の電流はわずかに相違してしまう。ところが実際には干渉インダクタンスによる影響によって、全てのインバータ回路は同等に制御するのは難しいので、巻線間の電流の相違は無視できない大きさになる。つまり、巻線間における電流のバラツキが必然的に発生する。そうすると特定の巻線において劣化が早期に進行したり、多巻線交流モータが故障し易くなってしまう。また期待した性能が得られないことになる。そこで、例えば干渉インダクタンスによる影響を評価して、この影響を相殺するように交流電圧を制御することも考えられる。そうすると電流のバラツキの拡大を抑制でき、このような問題が概ね解消するからである。ところでこのような干渉インダクタンスによる影響を相殺する制御方法は、色々と提案されている。しかしながらいずれの方法も、干渉インダクタンスを正確に測定する必要があったり、複雑な計算が必要であったりして、制御装置が高価になってしまう。つまり干渉インダクタンスによる影響を相殺する制御方法は採用が難しい。さて、巻線間の電流のバラツキについて詳細に検討すると、高周波数で多巻線交流モータを駆動しているときには、干渉インダクタンスの影響は大きいが、電流のバラツキの状態は高速に変化するので長時間累積した状態では巻線間における電流のバラツキは無視することができる。つまり劣化の進行が特定の巻線に集中する問題はほとんどないし、多巻線交流モータにおいて期待した性能は得られる。一方低周波数で多巻線交流モータを駆動しているときには、干渉インダクタンスの影響は相対的に小さいが、電流のバラツキの状態が比較的長い時間継続してしまう。そうすると劣化の進行が特定の巻線に集中してしまう。そして期待した性能が得られない。   When the multi-winding AC motor is controlled, it can be controlled by the relatively simple conventional control device described in FIG. 2 or can be controlled by the control device described in Patent Document 1. However, there are also problems to be solved. Specifically, there is a problem that current imbalance occurs between the windings and deterioration tends to proceed in a specific winding, or performance cannot be obtained. This will be explained. Each winding of a multi-winding AC motor is manufactured so that the electrical and magnetic characteristics are almost equal, but these characteristics are not necessarily equal. For example, there is a slight difference in resistance. In addition, since the inverter circuit that supplies an AC voltage to each of such windings has a slight difference in the performance of the switching element, the performance of all the inverter circuits is slightly different. By the way, in the multi-winding AC motor, the coils of the respective windings are magnetically coupled to each other and interfere with each other. That is, interference inductance works. Then, the control for the predetermined winding affects the control for the other windings. As described above, there is a slight difference in the electrical and magnetic characteristics of each winding, and there is also a slight difference in the performance of the inverter circuit. However, the current of each winding of the multi-winding AC motor is slightly different. However, in practice, it is difficult to control all inverter circuits equally due to the influence of the interference inductance, so that the difference in current between the windings cannot be ignored. That is, current variation between the windings inevitably occurs. If it does so, deterioration will advance early in a specific coil | winding, and it will become easy to break down a multiwinding AC motor. Also, the expected performance cannot be obtained. Therefore, for example, it is conceivable to evaluate the influence of the interference inductance and control the AC voltage so as to cancel this influence. This is because an increase in current variation can be suppressed, and such a problem is almost solved. By the way, various control methods for canceling the influence of such interference inductance have been proposed. However, in either method, it is necessary to accurately measure the interference inductance or complicated calculation is required, and the control device becomes expensive. That is, it is difficult to adopt a control method that cancels the influence of interference inductance. Now, considering the current variation between windings in detail, when driving a multi-winding AC motor at a high frequency, the influence of the interference inductance is large, but the current variation state changes at a high speed, so it is long. In the time accumulated state, the current variation between the windings can be ignored. That is, there is almost no problem that the progress of deterioration concentrates on a specific winding, and the expected performance can be obtained in a multi-winding AC motor. On the other hand, when the multi-winding AC motor is driven at a low frequency, the influence of the interference inductance is relatively small, but the state of current variation continues for a relatively long time. Then, the progress of deterioration is concentrated on a specific winding. And the expected performance cannot be obtained.

本発明は、上記したような問題点を解決した、多巻線交流モータの制御方法をを提供することを目的としており、具体的には、特に低周波数で多巻線交流モータを駆動するときに、特定の巻線に劣化の進行が集中することがなく多巻線交流モータが故障しにくく、そして期待した性能が得られる、多巻線交流モータの制御方法を提供することを目的としている。   An object of the present invention is to provide a control method for a multi-winding AC motor that solves the above-described problems, and specifically, when driving a multi-winding AC motor at a low frequency. Another object of the present invention is to provide a control method for a multi-winding AC motor in which the progress of deterioration does not concentrate on a specific winding, the multi-winding AC motor is less likely to fail, and the expected performance can be obtained. .

本発明は、多巻線交流モータの制御方法として構成し、多巻線交流モータの第1〜nの巻線のそれぞれに、第1〜nのインバータ回路を設ける。そして、第1〜nの巻線のそれぞれについてdq座標における電流である第1〜nの電流を検出するようにする。dq座標における電圧指令が与えられたとき、第1のインバータ回路については、この電圧指令を交流電圧の各相の相電圧に変換し、これをPWM変換して得たPWM制御信号によって制御する。一方、他のインバータ回路、つまり第2〜nのインバータ回路については、電圧の供給対象の巻線の電流が、第1の電流と一致するように制御する。具体的には、次のようにする。mを2〜nの任意の数とするとき、第mのインバータ回路については、第1の電流に対する第mの電流の偏差を得、該偏差からdq座標における補償電圧を演算し、電圧指令に該補償電圧を加算して補償後電圧指令を得、該補償後電圧指令を交流電圧の各相の相電圧に変換し、これをPWM変換して得られたPWM制御信号によって制御する。   The present invention is configured as a control method for a multi-winding AC motor, and first to n-th inverter circuits are provided in each of the first to n-th windings of the multi-winding AC motor. The first to n currents, which are currents in the dq coordinate, are detected for each of the first to n windings. When a voltage command in the dq coordinate is given, the first inverter circuit is controlled by a PWM control signal obtained by converting the voltage command into a phase voltage of each phase of the AC voltage and performing PWM conversion. On the other hand, the other inverter circuits, that is, the second to n-th inverter circuits are controlled so that the current of the winding to be supplied with the voltage coincides with the first current. Specifically: When m is an arbitrary number from 2 to n, the m-th inverter circuit obtains a deviation of the m-th current from the first current, calculates a compensation voltage in the dq coordinate from the deviation, The compensated voltage command is added to obtain a compensated voltage command, the compensated voltage command is converted into a phase voltage of each phase of the AC voltage, and this is controlled by a PWM control signal obtained by PWM conversion.

すなわち、請求項1に記載の発明は、上記目的を達成するために、dq座標における電圧指令に基づいて第1〜nのインバータ回路を制御し、多巻線交流モータの第1〜nの巻線のそれぞれに交流電圧を供給して該多巻線交流モータを駆動するとき、前記第1〜nの巻線のそれぞれについてdq座標における電流である第1〜nの電流を検出し、前記第1のインバータ回路については、前記電圧指令を交流電圧の各相の相電圧に変換し、これをPWM変換して得られたPWM制御信号によって制御するようにし、mを2〜nの任意の数とするとき、前記第mのインバータ回路については、前記第1の電流に対する前記第mの電流の偏差を得、該偏差からdq座標における補償電圧を演算し、前記電圧指令に該補償電圧を加算して補償後電圧指令を得、該補償後電圧指令を交流電圧の各相の相電圧に変換し、これをPWM変換して得られたPWM制御信号によって制御するようにすることを特徴とする、多巻線交流モータの制御方法として構成される。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の制御方法において、外部から与えられる速度指令と前記多巻線交流モータにおいて検出される回転速度とからdq座標における電流指令を計算し、該電流指令と前記第1の電流とから前記電流指令を計算するようにすることを特徴とする、多巻線交流モータの制御方法として構成される。
That is, in order to achieve the above object, the first aspect of the invention controls the first to n inverter circuits based on the voltage command in the dq coordinate, and the first to n windings of the multi-winding AC motor. When the AC voltage is supplied to each of the wires to drive the multi-winding AC motor, the first to n currents in the dq coordinate are detected for each of the first to n windings, and the first For the inverter circuit 1, the voltage command is converted into a phase voltage of each phase of the AC voltage, and this is controlled by a PWM control signal obtained by PWM conversion, and m is an arbitrary number from 2 to n. For the m-th inverter circuit, a deviation of the m-th current with respect to the first current is obtained, a compensation voltage in the dq coordinate is calculated from the deviation, and the compensation voltage is added to the voltage command. Then compensate the voltage finger And converting the compensated voltage command into a phase voltage of each phase of an AC voltage, and controlling this by a PWM control signal obtained by PWM conversion. It is configured as a control method.
According to a second aspect of the present invention, in the control method of the first aspect, a current command in a dq coordinate is calculated from a speed command given from outside and a rotational speed detected in the multi-winding AC motor, The current command is calculated from a current command and the first current, and is configured as a control method for a multi-winding AC motor.

以上のように、本発明によると、dq座標における電圧指令に基づいて第1〜nのインバータ回路を制御し、多巻線交流モータの第1〜nの巻線のそれぞれに交流電圧を供給して該多巻線交流モータを駆動する、多巻線交流モータの制御方法として構成されている。そして、第1〜nの巻線のそれぞれについてdq座標における電流である第1〜nの電流を検出する。また第1のインバータ回路については、電圧指令を交流電圧の各相の相電圧に変換し、これをPWM変換して得られたPWM制御信号によって制御する。従って、少なくとも第1のインバータ回路の制御に関しては一般的な多巻線交流モータの制御と同じである。しかしながら本発明によると、mを2〜nの任意の数とするとき、第mのインバータ回路については、第1の電流に対する第mの電流の偏差を得、該偏差からdq座標における補償電圧を演算し、電圧指令に該補償電圧を加算して補償後電圧指令を得、該補償後電圧指令を交流電圧の各相の相電圧に変換し、これをPWM変換して得られたPWM制御信号によって制御するように構成されている。つまり第2〜nのインバータ回路の制御は、本発明に特有の制御を実施することになる。このように制御すると、結果的に第2〜nの巻線の電流が第1の巻線の電流に等しくなる。つまり巻線間の電流のバラツキが抑制され、特定の巻線に劣化の進行が集中することを防止でき、多巻線交流モータが故障しにくくなる。そして多巻線交流モータは期待した性能が得られる。   As described above, according to the present invention, the first to n inverter circuits are controlled based on the voltage command in the dq coordinate, and the AC voltage is supplied to each of the first to n windings of the multi-winding AC motor. The multi-winding AC motor is driven by the control method of the multi-winding AC motor. Then, the first to n currents which are currents in the dq coordinate are detected for each of the first to n windings. In addition, the first inverter circuit is controlled by a PWM control signal obtained by converting the voltage command into a phase voltage of each phase of the AC voltage and performing PWM conversion. Therefore, at least the control of the first inverter circuit is the same as the control of a general multi-winding AC motor. However, according to the present invention, when m is an arbitrary number from 2 to n, the m-th inverter circuit obtains the deviation of the m-th current from the first current, and the compensation voltage in the dq coordinate is obtained from the deviation. Calculate and add the compensation voltage to the voltage command to obtain a post-compensation voltage command, convert the post-compensation voltage command to a phase voltage of each phase of the AC voltage, and obtain a PWM control signal obtained by PWM conversion It is configured to be controlled by. That is, the control of the second to n-th inverter circuits implements control specific to the present invention. This control results in the currents in the second to nth windings being equal to the current in the first winding. That is, variation in current between windings is suppressed, and it is possible to prevent the progress of deterioration from concentrating on a specific winding, thereby making it difficult for a multi-winding AC motor to fail. The multi-winding AC motor has the expected performance.

本発明の実施の形態に係る多巻線交流モータの制御方法を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control method of the multiwinding AC motor which concerns on embodiment of this invention. 従来の多巻線交流モータの制御方法を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control method of the conventional multiwinding AC motor.

以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係る多巻線交流モータの制御方法は、2組あるいはそれ以上の複数組の巻線を備えた多巻線交流モータを対象としているが、以下では、2組の巻線を備えた多巻線交流モータを対象として説明する。   Embodiments of the present invention will be described below. The control method for a multi-winding AC motor according to the present embodiment is intended for a multi-winding AC motor having two or more sets of windings. The multi-winding AC motor provided will be described as an object.

本実施の形態に係る多巻線交流モータ1は、三相交流電圧で駆動される交流モータであり、図1に示されているように、第1、2の巻線3、4を備えている。つまり多巻線交流モータ1は、ステータにU相、V相、W相からなるコイルの組が2組設けられた6スロットのモータになっており、それぞれの組のコイルに第1、2の巻線3、4が設けられている。多巻線交流モータ1には、エンコーダ6が設けられ、回転角度が検出されるようになっている。また、第1の巻線3を構成しているU相、V相、W相の電圧線には、少なくとも2相の電圧線に電流センサ16が設けられている。これによって少なくとも2相については相電流が検出でき、U相、V相、W相の3相はY結線されているので、残りの1相の相電流についても他相の相電流から簡単に計算できる。つまり実質的に相電流が検出できる。また第2の巻線4を構成しているU相、V相、W相の電圧線にも、同様に少なくとも2相の電圧線に電流センサ17が設けられ、これによって各相の相電流が検出できるようになっている。なお、電流センサ16、17は、3相全てに設けられていてもよい。   A multi-winding AC motor 1 according to the present embodiment is an AC motor driven by a three-phase AC voltage, and includes first and second windings 3 and 4 as shown in FIG. Yes. In other words, the multi-winding AC motor 1 is a 6-slot motor in which two sets of U-phase, V-phase, and W-phase coils are provided on the stator. Windings 3 and 4 are provided. The multi-winding AC motor 1 is provided with an encoder 6 so that the rotation angle is detected. The U-phase, V-phase, and W-phase voltage lines constituting the first winding 3 are provided with current sensors 16 on at least two-phase voltage lines. As a result, phase currents can be detected for at least two phases, and the U, V, and W phases are Y-connected, so the remaining one phase current can be calculated easily from the phase currents of the other phases. it can. That is, the phase current can be detected substantially. Similarly, the U, V, and W phase voltage lines constituting the second winding 4 are also provided with current sensors 17 in at least two phase voltage lines, whereby the phase current of each phase is It can be detected. The current sensors 16 and 17 may be provided for all three phases.

このような本実施の形態に係る多巻線交流モータ1は、本実施の形態に係る制御装置8によって駆動されるようになっている。制御装置8は、第1の巻線3に供給する三相交流電圧を制御するマスター制御部10と、第2の巻線4に供給する三相交流電圧を制御するスレーブ制御部11とからなる。多巻線交流モータ1の目標回転速度つまり速度指令は、図には示されていないコントローラ等の外部の装置から制御装置8に入力され、マスター制御部10に入力される。具体的には、マスター制御部10には速度制御器13が設けられ、この速度制御器13に入力されるようになっている。速度制御器13にはエンコーダ6で検出される多巻線交流モータ1の回転速度つまり実速度も入力されるようになっている。速度制御器13は、目標回転速度である速度指令を達成できるように目標電流つまり電流指令を計算するが、速度指令と実速度の偏差が小さくなるようにフィードバック制御により電流指令を補正する。このようにして計算される電流指令は、dq座標におけるd軸電流とq軸電流の目標電流からなる。つまりトルクを発生させるためのq軸電流と磁束を発生させるためのd軸電流からなる指令になっている。マスター制御部10の電流制御器15は、このような電流指令の入力を受ける。また、電流制御器15は、電流検出器19から第1の電流の入力も受ける。第1の電流は第1の巻線3を流れる電流であり、電流センサ16で検出されるU相、V相、W相の相電流とエンコーダ6で検出される回転角度とから、電流検出器19においてdq座標の電流に変換されたものである。つまり第1の電流は、第1の巻線3を流れる実測電流であってdq座標で表わされた電流ということができる。電流制御器15は、入力された電流指令が実現されるようにdq座標における電圧指令を計算するが、電流指令に対する第1の電流の偏差が小さくなるようにフィードバック制御により電圧指令を補正する。このようにして計算された電圧指令はPWM生成器21に入力される。PWM生成器21は、dq座標で表された電圧指令を変換してU相、V相、W相の各相の相電圧を得、これらをPWM変換してPMW制御信号を得る。得られたPWM制御信号によって、マスター制御部10の第1のインバータ回路22を制御する。そうすると第1のインバータ回路20から三相交流電圧が生成されて第1の巻線3に供給される。   Such a multi-winding AC motor 1 according to the present embodiment is driven by the control device 8 according to the present embodiment. The control device 8 includes a master control unit 10 that controls the three-phase AC voltage supplied to the first winding 3 and a slave control unit 11 that controls the three-phase AC voltage supplied to the second winding 4. . A target rotational speed of the multi-winding AC motor 1, that is, a speed command, is input to the control device 8 from an external device such as a controller (not shown) and input to the master control unit 10. Specifically, the master controller 10 is provided with a speed controller 13 and is input to the speed controller 13. The speed controller 13 is also supplied with the rotational speed of the multi-winding AC motor 1 detected by the encoder 6, that is, the actual speed. The speed controller 13 calculates a target current, that is, a current command so that a speed command that is the target rotation speed can be achieved, but corrects the current command by feedback control so that a deviation between the speed command and the actual speed becomes small. The current command calculated in this way is composed of the d-axis current in the dq coordinate and the target current of the q-axis current. That is, the command is composed of a q-axis current for generating torque and a d-axis current for generating magnetic flux. The current controller 15 of the master control unit 10 receives such a current command input. The current controller 15 also receives a first current input from the current detector 19. The first current is a current flowing through the first winding 3, and the current detector is based on the U-phase, V-phase, and W-phase phase currents detected by the current sensor 16 and the rotation angle detected by the encoder 6. 19 is converted into dq coordinate current. That is, the first current is an actually measured current flowing through the first winding 3 and can be said to be a current represented by dq coordinates. The current controller 15 calculates the voltage command in the dq coordinate so that the input current command is realized, but corrects the voltage command by feedback control so that the deviation of the first current with respect to the current command becomes small. The voltage command calculated in this way is input to the PWM generator 21. The PWM generator 21 converts the voltage command represented by the dq coordinates to obtain phase voltages of the U phase, V phase, and W phase, and PWM converts them to obtain a PMW control signal. The first inverter circuit 22 of the master control unit 10 is controlled by the obtained PWM control signal. Then, a three-phase AC voltage is generated from the first inverter circuit 20 and supplied to the first winding 3.

本実施の形態に係る制御装置8では、マスター制御部10の電流制御器15において計算されたdq座標の電圧指令は、スレーブ制御部11にも送られ、スレーブ制御部11もこの電圧指令に基づいて、第2の巻線4に供給する交流電圧を制御する。ただし、スレーブ制御部11においては、第2の巻線4に流れる電流が第1の巻線3に流れる電流に等しくなるように制御する。具体的には補償電圧を、電圧指令に加算して、補正後の指令によって制御をするようにするが、最初に補償電圧について説明する。補償電圧は、第1の巻線3の電流つまり第1の電流に対して、第2の巻線4の電流つまり第2の電流が一致するようにすることを目的として、電圧指令に加算してこれを調整する電圧であり、dq座標によって表される電圧である。この補償電圧はスレーブ制御部11の電流偏差補償演算器25において演算されるが、演算に先立って電流偏差補償演算器25は、第1、2の電流の入力を受ける。第1の電流については既に説明したようにマスター制御部10の電流検出器19で計算されているので、この入力を受ける。一方第2の電流は、スレーブ制御部11の電流検出器27で計算される。つまり電流検出器27は、電流センサ17から第2の巻線4の三相の相電流を読み取り、エンコーダ6から得られる回転角度に基づいてdq座標における電流に変換し、第2の電流を得る。電流偏差補償演算器25は、入力された第1、2の電流について偏差を計算する。つまりd軸の電流の偏差、q軸の電流の偏差を計算する。次いでこの偏差に基づいて補償電圧を計算する。例えば第1、2の電流の偏差に対して所定の定数を乗じて補償電圧を得るようにしてもよいし、第1、2の電流の偏差を時間積分し、この積分値に所定の定数を乗じて補償電圧を得るようにしてもよい。マスター制御部10の電流制御器15からの電圧指令と、電流偏差補償演算器25からの補償電圧との入力を受けて加算器24においてこれらを加算して補償後電圧指令を得る。スレーブ制御部11では、PWM生成器28においてこの補償後電圧指令を変換してU相、V相、W相の各相の相電圧を得、これらをPWM変換してPMW制御信号を得る。得られたPWM制御信号によって、スレーブ制御部11の第2のインバータ回路30を制御する。そうすると第2のインバータ回路30から三相交流電圧が生成されて第2の巻線4に供給される。スレーブ制御部11はこのように制御するので、第2の巻線4に流れる第2の電流が、第1の巻線3に流れる第1の電流に一致するように制御されることになる。つまり巻線間3、4における電流のバラツキは抑制される。   In the control device 8 according to the present embodiment, the voltage command of the dq coordinate calculated by the current controller 15 of the master control unit 10 is also sent to the slave control unit 11, and the slave control unit 11 is also based on this voltage command. Thus, the AC voltage supplied to the second winding 4 is controlled. However, the slave control unit 11 performs control so that the current flowing through the second winding 4 is equal to the current flowing through the first winding 3. Specifically, the compensation voltage is added to the voltage command, and control is performed according to the corrected command. First, the compensation voltage will be described. The compensation voltage is added to the voltage command for the purpose of making the current of the second winding 4, ie, the second current, coincide with the current of the first winding 3, ie, the first current. This is a voltage for adjusting this, and is a voltage represented by dq coordinates. This compensation voltage is calculated in the current deviation compensation calculator 25 of the slave control unit 11. Prior to the calculation, the current deviation compensation calculator 25 receives the first and second currents. Since the first current is calculated by the current detector 19 of the master control unit 10 as already described, this input is received. On the other hand, the second current is calculated by the current detector 27 of the slave control unit 11. That is, the current detector 27 reads the three-phase current of the second winding 4 from the current sensor 17 and converts the current into the current in the dq coordinate based on the rotation angle obtained from the encoder 6 to obtain the second current. . The current deviation compensation calculator 25 calculates a deviation for the input first and second currents. That is, the deviation of the d-axis current and the deviation of the q-axis current are calculated. A compensation voltage is then calculated based on this deviation. For example, the compensation voltage may be obtained by multiplying the deviation of the first and second currents by a predetermined constant, or the time difference of the deviation of the first and second currents is integrated, and the predetermined constant is added to the integrated value. The compensation voltage may be obtained by multiplication. In response to the input of the voltage command from the current controller 15 of the master controller 10 and the compensation voltage from the current deviation compensation calculator 25, the adder 24 adds these to obtain a compensated voltage command. In the slave control unit 11, the PWM generator 28 converts the post-compensation voltage command to obtain phase voltages of the U-phase, V-phase, and W-phase, and PWM converts them to obtain a PMW control signal. The second inverter circuit 30 of the slave control unit 11 is controlled by the obtained PWM control signal. Then, a three-phase AC voltage is generated from the second inverter circuit 30 and supplied to the second winding 4. Since the slave control unit 11 performs the control as described above, the second current flowing through the second winding 4 is controlled so as to coincide with the first current flowing through the first winding 3. That is, the variation in current between the windings 3 and 4 is suppressed.

上では2組の巻線3、4から構成されている多巻線交流モータ1を例として説明したが、3組以上の巻線を備えた多巻線交流モータであっても同様に制御することができる。3組以上の巻線を備えている場合には、第1の巻線に対してはマスター制御部10によって制御し、それ以外の巻線、つまり第2、3、…の巻線に対してはスレーブ制御部11によって制御するようにする。このようにすれば、当業者であれば容易に理解できるように、第2、3、…の巻線の電流である第2、3、…の電流は、第1の巻線の電流である第1の電流に一致するように制御される。   In the above description, the multi-winding AC motor 1 composed of two sets of windings 3 and 4 has been described as an example. However, even a multi-winding AC motor having three or more sets of windings is controlled similarly. be able to. When three or more windings are provided, the first winding is controlled by the master control unit 10, and the other windings, that is, the second, third,... Windings are controlled. Is controlled by the slave control unit 11. In this way, as can be easily understood by those skilled in the art, the second, third,... Currents that are the currents of the second, third,... Windings are the currents of the first winding. Control is made to match the first current.

1 多巻線交流モータ 3 第1の巻線
4 第2の巻線 6 エンコーダ
8 制御装置 10 マスター制御部
11 スレーブ制御部 13 速度制御器
15 電流制御器 16 電流センサ
17 電流センサ 19 電流検出器
21 PWM生成器 22 第1のインバータ回路
24 加算器 25 電流偏差補償演算器
27 電流検出器 28 PWM生成器
30 第2のインバータ回路
1 Multiwinding AC Motor 3 First Winding 4 Second Winding 6 Encoder 8 Control Device 10 Master Control Unit 11 Slave Control Unit 13 Speed Controller 15 Current Controller 16 Current Sensor 17 Current Sensor 19 Current Detector 21 PWM generator 22 first inverter circuit 24 adder 25 current deviation compensation calculator 27 current detector 28 PWM generator 30 second inverter circuit

Claims (2)

dq座標における電圧指令に基づいて第1〜nのインバータ回路を制御し、多巻線交流モータの第1〜nの巻線のそれぞれに交流電圧を供給して該多巻線交流モータを駆動するとき、
前記第1〜nの巻線のそれぞれについてdq座標における電流である第1〜nの電流を検出し、
前記第1のインバータ回路については、前記電圧指令を交流電圧の各相の相電圧に変換し、これをPWM変換して得られたPWM制御信号によって制御するようにし、
mを2〜nの任意の数とするとき、前記第mのインバータ回路については、前記第1の電流に対する前記第mの電流の偏差を得、該偏差からdq座標における補償電圧を演算し、前記電圧指令に該補償電圧を加算して補償後電圧指令を得、該補償後電圧指令を交流電圧の各相の相電圧に変換し、これをPWM変換して得られたPWM制御信号によって制御するようにすることを特徴とする、多巻線交流モータの制御方法。
The first to n inverter circuits are controlled based on the voltage command in the dq coordinate, and an AC voltage is supplied to each of the first to n windings of the multi-winding AC motor to drive the multi-winding AC motor. When
Detecting first to n currents which are currents in dq coordinates for each of the first to n windings;
For the first inverter circuit, the voltage command is converted into a phase voltage of each phase of the AC voltage, and this is controlled by a PWM control signal obtained by PWM conversion.
When m is an arbitrary number from 2 to n, for the m-th inverter circuit, a deviation of the m-th current from the first current is obtained, and a compensation voltage in a dq coordinate is calculated from the deviation, The compensated voltage command is obtained by adding the compensation voltage to the voltage command, the compensated voltage command is converted into a phase voltage of each phase of the AC voltage, and this is controlled by a PWM control signal obtained by PWM conversion. A control method for a multi-winding AC motor, characterized in that:
請求項1に記載の制御方法において、外部から与えられる速度指令と前記多巻線交流モータにおいて検出される回転速度とからdq座標における電流指令を計算し、該電流指令と前記第1の電流とから前記電流指令を計算するようにすることを特徴とする、多巻線交流モータの制御方法。   2. The control method according to claim 1, wherein a current command in a dq coordinate is calculated from a speed command given from outside and a rotational speed detected in the multi-winding AC motor, and the current command and the first current are calculated. The method for controlling a multi-winding AC motor is characterized in that the current command is calculated from
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