JP2017143598A - Control device for ac motor, and control method for ac motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、交流電動機の制御装置および交流電動機の制御方法に関し、特に、交流電動機の1次抵抗値を演算する交流電動機の制御装置および交流電動機の制御方法に関する。 The present invention relates to an AC motor control device and an AC motor control method, and more particularly, to an AC motor control device and an AC motor control method for calculating a primary resistance value of the AC motor.
従来、交流電動機の1次抵抗値を演算する交流電動機の制御装置および交流電動機の制御方法が知られている(たとえば、特許文献1および2参照)。
Conventionally, an AC motor control device and an AC motor control method for calculating a primary resistance value of an AC motor are known (see, for example,
上記特許文献1には、交流電動機の1次抵抗値を演算する1次抵抗演算回路を備えた交流電動機の可変速制御装置が開示されている。この可変速制御装置では、1次抵抗演算回路は、電力変換回路から交流電動機に電圧を印加することにより生じるM軸成分の誘起電圧演算値を、積分または比例積分した値に基づいて、1次抵抗値を演算するように構成されている。そして、この可変速制御装置は、演算した1次抵抗値に基づいて、交流電動機の1次抵抗による電圧降下を補償しながら、交流電動機の駆動を制御するように構成されている。
上記特許文献2には、交流電動機の1次抵抗推定値を推定(演算)する交流電動機の制御装置が開示されている。この制御装置は、電力変換装置から交流電動機に電圧を印加して供給する電流の磁化電流指令値と、交流電動機に流れる磁化電流検出値との偏差を積分演算することにより、1次抵抗推定値を推定するように構成されている。そして、この制御装置は、推定した1次抵抗推定値に基づいて、交流電動機をベクトル制御するように構成されている。 Patent Document 2 discloses a control device for an AC motor that estimates (calculates) an estimated primary resistance value of the AC motor. This control device integrates the deviation between the magnetizing current command value of the current supplied by applying a voltage from the power converter to the AC motor and the magnetizing current detection value flowing through the AC motor, thereby calculating the primary resistance estimated value. Is configured to estimate. The control device is configured to vector-control the AC motor based on the estimated primary resistance estimation value.
上記特許文献1および2に記載された交流電動機の制御装置では、電力変換回路から交流電動機に電圧を印加して電流を流すことにより取得した電圧値または電流値に基づいて、交流電動機の1次抵抗値(1次抵抗推定値)を演算するように構成されている。たとえば、デットタイムやスイッチング素子の電圧降下分の影響により、電力変換回路(電力変換部)から印加される電圧の電圧値に誤差(ばらつき)が生じることがあり、この場合には、電圧値の誤差に起因して、1次抵抗値の演算値に誤差が生じると考えられる。このため、1次抵抗値の演算値に誤差が生じるのを抑制することが可能な交流電動機の制御装置および交流電動機の制御方法が望まれている。
In the control apparatus of the AC motor described in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、電力変換部から交流電動機に印加する電圧の電圧値の誤差に起因して、1次抵抗値の演算値に誤差が生じるのを抑制することが可能な交流電動機の制御装置および交流電動機の制御方法を提供することである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and one object of the present invention is due to an error in the voltage value of the voltage applied from the power converter to the AC motor. An object of the present invention is to provide an AC motor control device and an AC motor control method capable of suppressing the occurrence of an error in the calculated resistance value.
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面による交流電動機の制御装置は、電力変換部から、既知である基準実測1次抵抗値を有する基準抵抗器に、指令電圧値に基づいた直流電流を供給して基準抵抗器の基準演算1次抵抗値を演算する抵抗値演算部を備え、抵抗値演算部は、基準実測1次抵抗値と基準演算1次抵抗値とに基づいて、指令電圧値を補正するとともに、電力変換部から交流電動機に、補正された指令電圧値に基づいた直流電流を供給して、交流電動機の1次抵抗値を演算するように構成されている。なお、本願明細書では、「1次抵抗値」とは、交流電動機の1次巻線の抵抗値、電力変換部から交流電動機までの配線抵抗値、および、電力変換部の抵抗成分のうちの少なくとも交流電動機の1次巻線の抵抗値を含む概念として記載している。 In order to achieve the above object, a control device for an AC motor according to a first aspect of the present invention is based on a command voltage value from a power conversion unit to a reference resistor having a known reference measured primary resistance value. A resistance value calculation unit that supplies a direct current and calculates a reference calculation primary resistance value of the reference resistor is provided. The resistance value calculation unit is based on the reference actual measurement primary resistance value and the reference calculation primary resistance value. The command voltage value is corrected, and a direct current based on the corrected command voltage value is supplied from the power conversion unit to the AC motor to calculate a primary resistance value of the AC motor. In the present specification, “primary resistance value” means the resistance value of the primary winding of the AC motor, the wiring resistance value from the power conversion unit to the AC motor, and the resistance component of the power conversion unit. It is described as a concept including at least the resistance value of the primary winding of the AC motor.
この発明の第1の局面による交流電動機の制御装置では、上記のように、抵抗値演算部を、基準実測1次抵抗値と基準演算1次抵抗値とに基づいて、指令電圧値を補正するとともに、電力変換部から交流電動機に、補正された指令電圧値に基づいた直流電流を供給して、交流電動機の1次抵抗値を演算するように構成する。これにより、電力変換部から交流電動機に印加する電圧の電圧値に誤差が生じた場合でも、基準実測1次抵抗値と基準演算1次抵抗値とを比較することができるので、その比較結果に基づいて、指令電圧値を補正することができる。その結果、電力変換部から交流電動機に印加する電圧の電圧値の誤差に起因して、1次抵抗値の演算値に誤差が生じるのを抑制することができる。 In the control apparatus for an AC motor according to the first aspect of the present invention, as described above, the resistance value calculation unit corrects the command voltage value based on the reference measured primary resistance value and the reference calculation primary resistance value. At the same time, a DC current based on the corrected command voltage value is supplied from the power conversion unit to the AC motor, and the primary resistance value of the AC motor is calculated. Thereby, even when an error occurs in the voltage value of the voltage applied from the power conversion unit to the AC motor, the reference measured primary resistance value and the reference calculation primary resistance value can be compared. Based on this, the command voltage value can be corrected. As a result, it is possible to suppress the occurrence of an error in the calculated value of the primary resistance value due to the error in the voltage value of the voltage applied from the power conversion unit to the AC motor.
上記第1の局面による交流電動機の制御装置において、好ましくは、抵抗値演算部は、基準実測1次抵抗値と基準演算1次抵抗値との差分値と、直流電流の電流指令値との乗算値を、補正電圧値として設定するように構成されているとともに、指令電圧値に補正電圧値を加算することにより、指令電圧値を補正する加算器を含む。このように構成すれば、加算器により指令電圧値に補正電圧値を加算した電圧値を、補正された指令電圧値として用いることができるので、容易に、指令電圧値を補正することができる。 In the control apparatus for an AC motor according to the first aspect, preferably, the resistance value calculation unit multiplies a difference value between the reference actual measurement primary resistance value and the reference calculation primary resistance value and a DC current instruction value. A value is set as a correction voltage value, and an adder that corrects the command voltage value by adding the correction voltage value to the command voltage value is included. If comprised in this way, since the voltage value which added the correction voltage value to the command voltage value with the adder can be used as the corrected command voltage value, the command voltage value can be easily corrected.
この場合、好ましくは、抵抗値演算部は、補正電圧値を記憶する第1記憶部と、第1記憶部と加算器とが接続される状態と切断される状態とを切り替える切替部とを含み、切替部により、第1記憶部と加算器とが切断される状態にすることにより、基準抵抗器に、指令電圧値に基づいた直流電流を供給して、基準演算1次抵抗値を演算するとともに、切替部により、第1記憶部と加算器とが接続される状態にすることにより、交流電動機に、補正された指令電圧値に基づいた直流電流を供給して、交流電動機の1次抵抗値を演算するように構成されている。このように構成すれば、切替部により、基準演算1次抵抗値を演算する場合と、1次抵抗値を演算する場合とを、容易に切り替えることができる。 In this case, preferably, the resistance value calculation unit includes a first storage unit that stores the correction voltage value, and a switching unit that switches between a state in which the first storage unit and the adder are connected and a state in which the adder is disconnected. The switching unit disconnects the first storage unit and the adder, thereby supplying a DC current based on the command voltage value to the reference resistor to calculate a reference calculation primary resistance value. At the same time, the switching unit supplies the direct current based on the corrected command voltage value to the AC motor by connecting the first storage unit and the adder to the primary resistance of the AC motor. It is configured to calculate a value. If comprised in this way, the case where a reference | standard calculation primary resistance value is calculated and the case where a primary resistance value is calculated can be easily switched by the switch part.
上記第1の局面による交流電動機の制御装置において、好ましくは、基準抵抗器は、基準交流電動機を含む。このように構成すれば、基準交流電動機の構造を、交流電動機の構造と同様に構成することができるので、基準抵抗器を抵抗器のみから構成する場合に比べて、基準演算1次抵抗値を、より適切に演算することができる。その結果、基準演算1次抵抗値に基づいて、より精度良く、指令電圧値を補正することができる。 In the control apparatus for an AC motor according to the first aspect, preferably, the reference resistor includes a reference AC motor. If comprised in this way, since the structure of a reference | standard alternating current motor can be comprised similarly to the structure of an alternating current motor, compared with the case where a reference | standard resistor is comprised only from a resistor, a reference | standard calculation primary resistance value is set. Can be calculated more appropriately. As a result, the command voltage value can be corrected more accurately based on the reference calculation primary resistance value.
上記第1の局面による交流電動機の制御装置において、好ましくは、抵抗値演算部は、電力変換部から基準抵抗器に流れる電流の電流値を検出する電流値検出部と、基準演算1次抵抗値を記憶する第2記憶部とを含み、第2記憶部は、直流電流の電流指令値と、電流値検出部が検出した電流値との偏差が略0となる状態で、基準演算1次抵抗値を記憶するように構成されている。ここで、基準抵抗器に、直流電流の供給を開始した直後は、電流値検出部が検出する電流値は変動しやすく、検出される電流値の大きさに誤差が生じる場合があると考えられる。この場合、電流値の誤差に起因して、演算される基準演算1次抵抗値に誤差が生じると考えられる。そこで、本発明では、第2記憶部を、直流電流の電流指令値と、電流値検出部が検出した電流値との偏差が略0となる状態で、基準演算1次抵抗値を記憶するように構成することにより、第2記憶部は、電流値検出部が検出する電流値が収束され誤差が抑制された状態の基準演算1次抵抗値を記憶することができる。 In the control apparatus for an AC motor according to the first aspect, preferably, the resistance value calculation unit includes a current value detection unit that detects a current value of a current flowing from the power conversion unit to the reference resistor, and a reference calculation primary resistance value. The second storage unit stores the reference calculation primary resistance in a state in which the deviation between the current command value of the direct current and the current value detected by the current value detection unit is substantially zero. It is configured to store a value. Here, immediately after the supply of the direct current to the reference resistor is started, the current value detected by the current value detection unit is likely to fluctuate, and it is considered that an error may occur in the magnitude of the detected current value. . In this case, it is considered that an error occurs in the calculated reference primary resistance value due to an error in the current value. Therefore, in the present invention, the second storage unit stores the reference computation primary resistance value in a state where the deviation between the current command value of the direct current and the current value detected by the current value detection unit is substantially zero. With this configuration, the second storage unit can store the reference calculation primary resistance value in a state where the current value detected by the current value detection unit is converged and the error is suppressed.
この発明の第2の局面による交流電動機の制御方法は、電力変換部から、既知である基準実測1次抵抗値を有する基準抵抗器に、指令電圧値に基づいた直流電流を供給して基準抵抗器の基準演算1次抵抗値を演算し、その後、基準実測1次抵抗値と基準演算1次抵抗値とに基づいて、指令電圧値を補正し、その後、電力変換部から交流電動機に、補正された指令電圧値に基づいた直流電流を供給して、交流電動機の1次抵抗値を演算する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a control method for an AC motor by supplying a direct current based on a command voltage value to a reference resistor having a known reference measured primary resistance value from a power conversion unit. The reference calculation primary resistance value is calculated, then the command voltage value is corrected based on the reference actual measurement primary resistance value and the reference calculation primary resistance value, and then corrected from the power converter to the AC motor. A direct current based on the commanded voltage value is supplied to calculate a primary resistance value of the AC motor.
この発明の第2の局面による交流電動機の制御方法では、上記のように、基準実測1次抵抗値と基準演算1次抵抗値とに基づいて、指令電圧値を補正し、その後、電力変換部から交流電動機に、補正された指令電圧値に基づいた直流電流を供給して、交流電動機の1次抵抗値を演算する。これにより、基準実測1次抵抗値と基準演算1次抵抗値とに基づいて、指令電圧値を補正することができるので、電力変換部から交流電動機に印加する電圧の電圧値の誤差に起因して、1次抵抗値の演算値に誤差が生じるのを抑制することが可能な交流電動機の制御方法を提供することができる。 In the method for controlling an AC motor according to the second aspect of the present invention, as described above, the command voltage value is corrected based on the reference measured primary resistance value and the reference calculation primary resistance value, and then the power conversion unit. To the AC motor is supplied with a direct current based on the corrected command voltage value to calculate the primary resistance value of the AC motor. As a result, the command voltage value can be corrected based on the reference actually measured primary resistance value and the reference calculation primary resistance value, which is caused by an error in the voltage value of the voltage applied from the power conversion unit to the AC motor. Thus, it is possible to provide an AC motor control method capable of suppressing the occurrence of an error in the calculated value of the primary resistance value.
本発明によれば、上記のように、電力変換部から交流電動機に印加する電圧の電圧値の誤差に起因して、1次抵抗値の演算値に誤差が生じるのを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of an error in the calculated value of the primary resistance value due to the error in the voltage value of the voltage applied from the power conversion unit to the AC motor as described above.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1および図2を参照して、本実施形態による交流電動機の制御装置100(以下、制御装置100)の構成について説明する。 With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the structure of the control apparatus 100 (henceforth, control apparatus 100) of the alternating current motor by this embodiment is demonstrated.
[本実施形態の全体の構成]
図1および図2に示すように、制御装置100は、電力変換部101を介して、交流電動機102の駆動を制御するように構成されている。具体的には、制御装置100は、交流電動機102に流れる電流を、磁束に平行な磁化電流成分と、磁束に直交するトルク電流成分とをベクトルとして制御する、いわゆるベクトル制御を行うことにより、交流電動機102の駆動の速度(回転速度)を制御するように構成されている。すなわち、制御装置100と、電力変換部101と、交流電動機102とは、交流電動機102の駆動システムとして構成されている。
[Entire configuration of this embodiment]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
電力変換部101は、複数のスイッチング素子を含み、制御装置100からの指令(指令電圧V1 **またはV1 *)に基づいて、複数のスイッチング素子を駆動させて、交流電動機102または基準交流電動機103に電力(交流電流または直流電流)を供給するように構成されている。
The
交流電動機102は、たとえば、誘導電動機として構成されており、1次巻線(図示せず)を含む。ここで、制御装置100が、交流電動機102に対してベクトル制御を行うためには、交流電動機102の誘起電圧値を正確に演算(算出)する必要がある。たとえば、制御装置100は、交流電動機102の1次抵抗R1による電圧降下を演算することにより、交流電動機102の誘起電圧値を正確に推定することが可能である。したがって、制御装置100は、交流電動機102の1次抵抗R1の値(1次抵抗推定値R1 *)を演算(算出、取得)する必要がある。なお、本願明細書では、「1次抵抗R1の値」とは、交流電動機102の1次巻線(図示せず)の抵抗値、電力変換部101から交流電動機102までの配線抵抗値、および、電力変換部101の抵抗成分等を含む概念として記載している。
ここで、交流電動機102と基準交流電動機103とは、電力変換部101に対して付け替え可能に構成されている。すなわち、本実施形態は、図1に示すように、電力変換部101と基準交流電動機103とが配線104により接続される状態と、図2に示すように、電力変換部101と交流電動機102とが配線104により接続される状態とを有する。なお、基準交流電動機103は、特許請求の範囲の「基準抵抗器」の一例である。
Here, the
基準交流電動機103は、交流電動機102と同様に(誘導電動機として)構成されている。そして、基準交流電動機103の1次抵抗の抵抗値(基準実測1次抵抗値R1m)は、予め実測されている。そして、実測された値(真値)である基準実測1次抵抗値R1m(以下、「実測抵抗値R1m」)は、予め制御装置100に格納(記憶)されている。すなわち、制御装置100にとっては、実測抵抗値R1mは、既知の値である。
The
ここで、本実施形態では、図1に示すように、制御装置100は、電力変換部101から、既知である実測抵抗値R1mを有する基準交流電動機103に、指令電圧値V1d *に基づいた直流電流を供給して、基準交流電動機103の基準演算1次抵抗値R1 ♯(0)(以下、「演算抵抗値R1 ♯(0)」)を演算(算出、推定、取得)するように構成されている。
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the control device 100 applies a
そして、本実施形態では、図2に示すように、制御装置100は、抵抗値R1mと抵抗値R1 ♯(0)とに基づいて、指令電圧値V1d *を指令電圧値V1d **に補正するとともに、電力変換部101から交流電動機102に、補正された指令電圧値V1d **に基づいた直流電流を供給して、交流電動機102の1次抵抗値R1 ♯(1)を演算するように構成されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
そして、制御装置100は、演算された1次抵抗値R1 ♯(1)を用いて、1次抵抗R1の電圧降下分を補償しながら、交流電動機102をベクトル制御により制御するように構成されている。
The
[制御装置の各部の構成]
図1に示すように、制御装置100は、指令値発生部1と、電流パターン発生回路2と、加算器3aおよび3bと、増幅回路4と、調整回路5と、乗算器6と、記憶部7と、切替部8と、電圧電流制御回路9と、電流検出器10と、補正部20とを備える。なお、指令値発生部1と、電流パターン発生回路2と、加算器3aおよび3bと、増幅回路4と、調整回路5と、乗算器6と、記憶部7と、切替部8と、電圧電流制御回路9と、電流検出器10と、補正部20とは、特許請求の範囲の「抵抗値演算部」の一例である。また、電流検出器10は、特許請求の範囲の「電流値検出部」の一例である。
[Configuration of each part of control device]
As shown in FIG. 1, the
指令値発生部1は、交流電動機102を制御するための指令信号を発生(生成)するように構成されている。具体的には、指令値発生部1は、電流パターン発生回路2および補正部20に接続されており、電流指令値i1d *を伝達するように構成されている。また、指令値発生部1は、電圧電流制御回路9に接続されており、q軸(トルク)電圧指令値V1q *および位相指令値θ*を伝達するように構成されている。
The
電流パターン発生回路2は、指令値発生部1から取得した指令電流値i1d *と直流電流の供給開始時点からの経過時間とに基づいて、指令電圧値i1d **を発生(生成)するように構成されている。また、電流パターン発生回路2は、加算器3aおよび乗算器6に接続されている。
The current pattern generation circuit 2 generates (generates) a command voltage value i 1d ** based on the command current value i 1d * acquired from the command
ここで、交流電動機102が比較的大きな容量の交流電動機である場合には、2次時定数が比較的大きくなり、交流電動機102の誘導起電力の減衰時間が長くなる。そこで、電流パターン発生回路2は、たとえば、直流電流の供給開始の直後では、電流指令値i1d **を指令電流値i1d *よりも大きな値とし、所定の期間を経過した後には、電流指令値i1d **を指令電流値i1d *と同一の値にするように構成されている。これにより、直流電流の供給開始後の誘導起電力の影響を抑制することができるので、抵抗値R1 ♯の値が収束するまでの時間を短縮することが可能である。これにより、後述する演算抵抗値R1 ♯(0)を取得するための時間を短縮することが可能である。
Here, when the
加算器3aは、電流パターン発生回路2からの指令電流値i1d **と、電圧電流制御回路9からの検出電流値i1d(負の値)とを加算するように構成されている。すなわち、加算器3aは、指令電流値i1d **と、検出電流値i1dとの偏差(i1d **−i1d)を取得(演算)するように構成されている。また、加算器3aは、増幅回路4および調整回路5に接続されている。
The
増幅回路4は、加算器3aから取得した偏差(i1d **−i1d)を増幅するように構成されている。具体的には、増幅回路4は、偏差(i1d **−i1d)に比例ゲインKaを乗算するように構成されている。また、増幅回路4は、加算器3bに接続されている。
The amplifier circuit 4 is configured to amplify the deviation (i 1d ** − i 1d ) acquired from the
調整回路5は、積分演算回路または比例積分演算回路を含み、加算器3aから取得した偏差(i1d **−i1d)に基づいて、抵抗値R1 ♯を演算(算出)するように構成されている。具体的には、調整回路5は、比例積分演算回路の比例ゲインKp、および、積分演算回路(比例積分演算回路)の積分ゲインKiを用いて、たとえば、以下の式(1)または(2)に示す抵抗値R1 ♯を演算するように構成されている。なお、調整回路5に、積分演算回路が設けられている場合には、式(1)により抵抗値R1 ♯が演算され、調整回路5に、比例積分演算回路が設けられている場合には、式(2)により抵抗値R1 ♯が演算される。
ここで、本実施形態では、制御装置100は、直流電流の電流指令値i1d **と、電流値検出部10が検出した電流値i1dとの偏差が0(略0)となる状態で、演算抵抗値R1 ♯(0)を取得する(後述する補正部20の抵抗値記憶部21に記憶される)ように構成されている。すなわち、抵抗値R1 ♯の取得(演算)が開始され、抵抗値R1 ♯の収束値である演算抵抗値R1 ♯(0)が、後述する補正部20の抵抗値記憶部21に記憶される。
In the present embodiment, the
また、調整回路5は、乗算器6、電圧電流制御回路9、および、切替部8を介して記憶部7または抵抗値記憶部21に接続されている。
The
乗算器6は、調整回路5から取得した抵抗値R1 ♯と、電流パターン発生回路3から取得した指令電圧値i1d **とを乗算するように構成されている。また、乗算器6は、加算器3bに接続されている。
The
加算器3bは、増幅回路4から取得した乗算値Ka×(i1d **−i1d)と、乗算器6から取得した値(R1 ♯×i1d **)とを加算して、指令電圧値V1d *を演算するように構成されている。そして、加算器3bは、後述する補正用加算器25に接続されており、以下に示す式(3)の指令電圧値V1d *を、補正用加算器25に伝達する。
記憶部7は、切替部8を介して、調整回路5から取得した抵抗値R1 ♯(たとえば、1次抵抗値R1 ♯(1))を記憶するように構成されている。そして、記憶部7は、乗算器6および電圧電流制御回路9に接続されており、記憶した1次抵抗値R1 ♯(1)を、乗算器6および電圧電流制御回路9に伝達するように構成されている。
The storage unit 7 is configured to store the resistance value R 1 # (for example, the primary resistance value R 1 # (1)) acquired from the
切替部8は、スイッチとして構成されており、調整回路5と記憶部7とが接続される状態(図2参照)と、調整回路5と補正部20とが接続される状態(図1参照)とを切り替えるように構成されている。なお、切替部8は、制御装置100の指令により(自動で)切り替えられるように構成されていてもよいし、操作者により手動で切り替えられるように構成されていてもよい。
The switching unit 8 is configured as a switch, and a state where the
電圧電流制御回路9は、指令値発生部1の指令信号(指令電圧値V1d **およびV1q *、位相指令値θ*など)および調整回路5または記憶部7からの抵抗値R1 ♯(1次抵抗値R1 ♯(1))基づいて、電力変換部101の駆動を制御するように構成されている。具体的には、電圧電流制御回路9は、相変換器および電流ベクトル回転器を含み、相変換器および電流ベクトル回転器により、指令電圧値V1d **およびV1q *、位相指令値θ*と抵抗値R1 ♯とに基づいて、指令電圧V1 *を生成するように構成されている。そして、電圧電流制御回路9は、電力変換部101に接続されており、指令電圧V1 *を電力変換部101に伝達するように構成されている。
The voltage /
また、電圧電流制御回路9は、電流検出器10に接続されており、電流検出器10から交流電動機102に流れる電流値i1を取得するように構成されている。そして、電圧電流制御回路9は、電流値i1を、磁化電流検出値(検出電流値i1d)と、トルク電流検出値とに分解するように構成されている。また、電圧電流制御回路9は、加算器3aに接続されている。
The voltage /
電流検出器10は、配線104の近傍に配置され、電力変換部101と、交流電動機102または基準交流電動機103とを接続する配線104に流れる電流の電流値i1を検出するように構成されている。
The
(指令電圧値の補正に関する構成)
ここで、本実施形態では、図1に示すように、補正部20は、実測抵抗値R1mと演算抵抗値R1 ♯(0)との差分値(R1 ♯(0)−R1m)と、直流電流の電流指令値i1d *との乗算値を、補正電圧値ΔV1d *として設定するように構成されている。以下、具体的に説明する。
(Configuration for command voltage correction)
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
補正部20は、抵抗値記憶部21と、演算部22と、電圧値記憶部23と、補正用切替部24と、補正用加算器25とを含む。なお、抵抗値記憶部21は、特許請求の範囲の「第2記憶部」の一例である。また、電圧値記憶部23は、特許請求の範囲の「第1記憶部」の一例である。また、補正用切替部24は、特許請求の範囲の「切替部」の一例である。また、補正用加算器25は、特許請求の範囲の「指令電圧値を補正する加算器」の一例である。
The
抵抗値記憶部21は、切替部8を介して、調整回路5に接続されている。ここで、抵抗値記憶部21は、偏差(i1d **−i1d)が略0となる状態で、演算抵抗値R1 ♯(0)を記憶するように構成されている。言い換えると、抵抗値記憶部21は、調整回路5から抵抗値R1 ♯の収束値である演算抵抗値R1 ♯(0)を取得するように構成されている。また、抵抗値記憶部21には、基準交流電動機103の実測抵抗値R1mが、予め記憶されている。そして、抵抗値記憶部21は、演算部22に接続されており、演算抵抗値R1 ♯(0)と、実測抵抗値R1mとを、演算部22に伝達するように構成されている。
The resistance
演算部22は、以下の式(4)に示すように、抵抗値記憶部21から取得した演算抵抗値R1 ♯(0)および実測抵抗値R1mの差分値(R1 ♯(0)−R1m)を演算するとともに、差分値(R1 ♯(0)−R1m)に、指令値発生部1から取得した電流指令値i1d *を乗算して、補正電圧値ΔV1d *を演算するように構成されている。そして、演算部22は、電圧値記憶部23に接続されており、補正電圧値ΔV1d *を、電圧値記憶部23に伝達するように構成されている。
電圧値記憶部23は、演算部22から取得した補正電圧値ΔV1d *を記憶するように構成されている。そして、電圧値記憶部23は、補正用切替部24を介して、補正用加算器25に接続されている。
The voltage
ここで、本実施形態では、補正用切替部24は、電圧値記憶部23と補正用加算器25とが接続される状態(図2参照)と、切断される状態(図1参照)とを切り替えるように構成されている。詳細には、補正用切替部24は、スイッチとして構成されており、電圧値記憶部23と補正用加算器25とが接続される状態と、補正用加算器25と0Vを有する部分とが接続される状態とを切り替えるように構成されている。なお、補正用切替部24は、制御装置100の指令により(自動で)切り替えられるように構成されていてもよいし、操作者により手動で切り替えられるように構成されていてもよい。
Here, in the present embodiment, the
そして、図1に示すように、制御装置100は、補正用切替部24により、電圧値記憶部23と補正用加算器25とが切断される状態にすることにより、基準交流電動機103に、指令電圧値V1d *に基づいた直流電流を供給して、演算抵抗値R1 ♯(0)を演算するように構成されている。
As shown in FIG. 1, the
(1次抵抗値の演算に関する構成)
図2に示すように、制御装置100は、補正用切替部24により、電圧値記憶部23と補正用加算器25とが接続される状態にすることにより、交流電動機102に、補正された指令電圧値V1d **に基づいた直流電流を供給して、1次抵抗値R1 ♯(1)を演算するように構成されている。
(Configuration for primary resistance calculation)
As shown in FIG. 2, the
すなわち、本実施形態では、補正用加算器25は、加算器3bから伝達された指令電圧値V1d *に、ΔV1d *を加算することにより、指令電圧値V1d *を指令電圧値V1d **に補正するように構成されている。
That is, in this embodiment, the
そして、上記の状態で、記憶部7は、調整回路5により演算された抵抗値R1 ♯の収束値(偏差(i1d **−i1d)が略0となる状態の抵抗値R1 ♯)を1次抵抗値R1 ♯(1)として記憶するように構成されている。 Then, in the above state, the storage unit 7, adjusted calculated resistance value R 1 converged value of ♯ by circuit 5 (deviation (i 1d ** -i 1d) is the resistance value R 1 ♯ states becomes substantially 0 ) As the primary resistance value R 1 # (1).
[交流電動機の制御方法]
(指令電圧値を補正するための動作モード)
図1を参照して、本実施形態における制御装置100の指令電圧値V1d *を補正するための動作モードについて説明する。
[Control method of AC motor]
(Operation mode for correcting command voltage value)
With reference to FIG. 1, the operation mode for correcting the command voltage value V 1d * of the
本実施形態では、電力変換部101から、既知である実測抵抗値R1mを有する基準交流電動機103に、指令電圧値V1d *に基づいた直流電流が供給され、基準交流電動機103の演算抵抗値R1 ♯(0)が演算され、その後、演算抵抗値R1 ♯(0)と実測抵抗値R1mとに基づいて、指令電圧値V1d *が指令電圧値V1d **に補正される。以下、具体的に説明する。
In the present embodiment, a direct current based on the command voltage value V 1d * is supplied from the
まず、電力変換部101と基準交流電動機103とが、配線104により接続される。そして、補正用切替部24により、電圧値記憶部23と補正用加算器25とが切断された状態にされる。そして、切替部8により、調整回路5と抵抗値記憶部21とが接続された状態にされる。
First, the
その後、指令値発生部1から指令電流値i1d *が、電流パターン発生回路2および演算部22に伝達される。そして、電流パターン発生回路2から指令電流値i1d **が、加算器3aおよび乗算器6に伝達される。そして、加算器3aから、偏差(i1d **−i1d)が増幅回路4および調整回路5に伝達される。
Thereafter, command current value i 1d * is transmitted from command
そして、増幅回路4から、偏差(i1d **−i1d)に比例ゲインKaが乗算された値が、加算器3bに伝達される。そして、調整回路5から、抵抗値R1 ♯が、乗算器6と電圧電流制御回路9と抵抗値記憶部21とに伝達される。そして、乗算器6から抵抗値R1 ♯と指令電圧値i1d **との乗算値が、加算器3bに伝達される。
Then, from the amplifying circuit 4, a value proportional gain K a is multiplied by the deviation (i 1d ** -i 1d) is transmitted to the
そして、加算器3bにより、偏差(i1d **−i1d)に比例ゲインKaを乗算した値と、乗算器6からの値(R1 ♯×i1d **)とを加算され、指令電圧値V1d *が、加算器3bから補正用加算器25に伝達される。
Then, the
そして、補正用加算器25から電圧電流制御回路9に指令電圧値V1d *(0Vが加算された値)が伝達される。そして、電圧電流制御回路9から、指令電圧V1 *が電力変換部101に伝達される。そして、電力変換部101から指令電圧V1 *に基づいた(指令電圧値V1d *に基づいた)直流電流が基準交流電動機103に供給される。
Then, the command voltage value V 1d * (a value obtained by adding 0 V) is transmitted from the
そして、電流検出器10から電流値i1が電圧電流制御回路9に伝達される。そして、電圧電流制御回路9から、電流値i1の磁化電流検出値である検出電流値i1dが加算器3aに伝達される。
Then, the current value i 1 is transmitted from the
そして、一定の期間、上記の動作を継続することにより、電流指令値i1d **と電流値i1dとの偏差が略0(定常状態)となる。この時の抵抗値R1 ♯であり、かつ、抵抗値R1 ♯の収束値である演算抵抗値R1 ♯(0)が、調整回路5から乗算器6と電圧電流制御回路9と抵抗値記憶部21とに伝達される。そして、抵抗値記憶部21に、演算抵抗値R1 ♯(0)が記憶される。
Then, by continuing the above operation for a certain period, the deviation between the current command value i 1d ** and the current value i 1d becomes substantially 0 (steady state). The resistance value R 1 ♯ at this time, and the resistance value R 1 computed resistance value which is the convergence value ♯ R 1 ♯ is (0), the
そして、抵抗値記憶部21から、演算抵抗値R1 ♯(0)および実測抵抗値R1mが演算部22に伝達される。そして、演算部22により、補正電圧値ΔV1d *が演算される。そして、補正電圧値ΔV1d *が、演算部22から電圧値記憶部23に伝達されるとともに、電圧値記憶部23により記憶される。これにより、制御装置100によって、指令電圧値V1d *を補正するための補正電圧値ΔV1d *が取得され、制御装置100による指令電圧値V1d *を補正するための動作モードが終了される。
Then, the calculated resistance value R 1 # (0) and the actually measured resistance value R 1m are transmitted from the resistance
(1次抵抗値を演算するための動作モード)
次に、図2を参照して、本実施形態における制御装置100による交流電動機102の1次抵抗値R1 ♯(1)を演算するための動作モードについて説明する。
(Operation mode for calculating the primary resistance value)
Next, an operation mode for calculating the primary resistance value R 1 # (1) of the
本実施形態では、上記の指令電圧値V1d *を補正するための動作モードを実行した後に、電力変換部101から交流電動機102に、補正された指令電圧値V1d **に基づいた直流電流が供給され、交流電動機102の1次抵抗値R1 ♯(1)が演算される。以下、具体的に説明する。
In the present embodiment, after performing the operation mode for correcting the command voltage value V 1d *, the
まず、電力変換部101と交流電動機102とが、配線104により接続される。そして、補正用切替部24により、電圧値記憶部23と補正用加算器25とが接続された状態にされる。そして、切替部8により、調整回路5と記憶部7とが接続された状態にされる。
First, the
その後の指令値発生部1から指令電流値i1d *が、電流パターン発生回路2および演算部22に伝達されること以降、指令電圧値V1d *が、加算器3bから補正用加算器25に伝達されることまでは、上記の指令電圧値V1d *を補正するための動作モードと同様に動作される。
Thereafter, the command current value i 1d * is transmitted from the command
そして、1次抵抗値R1 ♯(1)を演算するための動作モードでは、補正用加算器25により、指令電圧値V1d *に補正電圧値ΔV1d *(0)が加算された指令電圧値V1d **(補正された指令電圧値V1d **)が、補正用加算器25から電圧電流制御回路9に伝達される。そして、電圧電流制御回路9から、補正された指令電圧V1 **が電力変換部101に伝達される。そして、電力変換部101から指令電圧V1 **に基づいた(指令電圧値V1d **に基づいた)直流電流が交流電動機102に供給される。
In the operation mode for calculating the primary resistance value R 1 # (1), the command voltage obtained by adding the correction voltage value ΔV 1d * (0) to the command voltage value V 1d * by the
そして、電流検出器10から電流値i1が電圧電流制御回路9に伝達される。そして、電圧電流制御回路9から、電流値i1の磁化電流検出値である検出電流値i1dが加算器3aに伝達される。
Then, the current value i 1 is transmitted from the
そして、一定の期間、上記の動作を継続することにより、電流指令値i1d **と電流値i1dとの偏差が略0(定常状態)となる。この時の抵抗値R1 ♯であり、かつ、抵抗値R1 ♯の収束値である1次抵抗値R1 ♯(1)が、調整回路5から記憶部7に伝達される。そして、記憶部7に、1次抵抗値R1 ♯(1)が記憶される。すなわち、本実施形態では、補正された指令電圧値V1d **に基づいた交流電動機102の1次抵抗値R1 ♯(1)が制御装置100により演算される。そして、制御装置100による1次抵抗値R1 ♯(1)を演算するための動作モードが終了される。
Then, by continuing the above operation for a certain period, the deviation between the current command value i 1d ** and the current value i 1d becomes substantially 0 (steady state). The resistance value R 1 ♯ at this time, and the resistance value R 1 converged value at which the primary resistance value R 1 ♯ of ♯ (1) is transferred from the
(ベクトル制御モード)
次に、本実施形態における制御装置100による交流電動機102に対するベクトル制御モードについて説明する。
(Vector control mode)
Next, a vector control mode for the
ベクトル制御モードは、上記の1次抵抗値R1 ♯(1)を演算するための動作モードを実行し、制御装置100が1次抵抗値R1 ♯(1)を取得(演算)した後に実行される。そして、制御装置100が1次抵抗値R1 ♯(1)を用いて、交流電動機102の1次抵抗による電圧降下分を補償しながら、交流電動機102がベクトル制御されて駆動される。
The vector control mode executes the operation mode for calculating the primary resistance value R 1 # (1) described above, and is executed after the
[本実施形態の効果]
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
[Effect of this embodiment]
In the present embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態では、上記のように、制御装置100を、実測抵抗値R1mと演算抵抗値R1 ♯(0)とに基づいて、指令電圧値V1d *を指令電圧値V1d **に補正するとともに、電力変換部101から交流電動機102に、補正された指令電圧値V1d **に基づいた直流電流を供給して、交流電動機102の1次抵抗値R1 ♯(1)を演算するように構成する。これにより、電力変換部101から交流電動機102に印加する電圧の電圧値V1 *に誤差が生じた場合でも、実測抵抗値R1mと演算抵抗値R1 ♯(0)とを比較する(差分値を取得する)ことができるので、その比較結果(差分値)に基づいて、指令電圧値V1d *を指令電圧値V1d **に補正することができる。その結果、電力変換部101から交流電動機102に印加する電圧の電圧値V1 *の誤差に起因して、1次抵抗値R1 ♯(1)に誤差が生じるのを抑制することができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、制御装置100を、実測抵抗値R1mと演算抵抗値R1 ♯(0)との差分値と、直流電流の電流指令値id *との乗算値を、補正電圧値ΔV1d *として設定する(上記の式(4)参照)ように構成する。また、補正部20に、指令電圧値V1d *に補正電圧値ΔV1d *を加算することにより、指令電圧値V1d *を補正する補正用加算器25を設ける。これにより、補正用加算器25により指令電圧値V1d *に補正電圧値ΔV1d *を加算した電圧値を、補正された指令電圧値V1d **として用いることができるので、容易に、指令電圧値V1d *を補正することができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、制御装置100を、補正電圧値ΔV1d *を記憶する電圧値記憶部23と、電圧値記憶部23と補正用加算器25とが接続される状態と切断される状態とを切り替える補正用切替部24とを含む。そして、制御装置100を、補正用切替部24により、電圧値記憶部23と補正用加算器25とが切断される状態にすることにより、基準交流電動機103に、指令電圧値V1d *に基づいた直流電流を供給して、演算抵抗値R1 ♯(0)を演算するとともに、補正用切替部24により、電圧値記憶部23と補正用加算器25とが接続される状態にすることにより、交流電動機102に、補正された指令電圧値V1d **に基づいた直流電流を供給して、交流電動機102の1次抵抗値R1 ♯(1)を演算するように構成する。これにより、補正用切替部24により、演算抵抗値R1 ♯(0)を演算する場合と、1次抵抗値R1 ♯(1)を演算する場合とを、容易に切り替えることができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、制御装置100を、基準交流電動機103の演算抵抗値R1 ♯(0)を演算するように構成する。これにより、基準交流電動機103の構造を、交流電動機102の構造と同様に構成することができるので、既知の実測抵抗値R1mを有する素子の演算抵抗値R1 ♯(0)を演算するように構成する場合に比べて、演算抵抗値R1 ♯(0)を、より適切に演算することができる。その結果、演算抵抗値R1 ♯(0)に基づいて、より精度良く、指令電圧値V1d *を補正することができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、制御装置100に、電力変換部101から基準交流電動機103に流れる電流の電流値i1を検出する電流検出器10と、演算抵抗値R1 ♯(0)を記憶する抵抗値記憶部21とを設ける。そして、抵抗値記憶部21を、直流電流の電流指令値i1d **と、電流検出器10が検出した電流値i1dとの偏差が略0となる状態で、演算抵抗値R1 ♯(0)を記憶するように構成する。ここで、基準交流電動機103に、直流電流の供給を開始した直後は、電流検出器10が検出する電流値i1は変動しやすく、検出される電流値i1の大きさに誤差が生じる場合があると考えられる。この場合、電流値i1の誤差に起因して、演算される演算抵抗値R1 ♯(0)に誤差が生じると考えられる。そこで、本実施形態では、抵抗値記憶部21を、直流電流の電流指令値i1d **と、電流検出器10が検出した電流値i1dとの偏差が略0となる状態で、演算抵抗値R1 ♯(0)を記憶するように構成することにより、抵抗値記憶部21は、電流検出器10が検出する電流値i1dが収束され誤差が抑制された状態の演算抵抗値R1 ♯(0)を記憶することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the
[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
[Modification]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiment but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記実施形態では、制御装置100を、既知である実測抵抗値R1mを有する基準交流電動機102の演算抵抗値R1 ♯を演算するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図3に示す変形例のように、制御装置200を、実測抵抗値R1mを有する抵抗器からなる基準抵抗素子203の演算抵抗値R1 ♯(0)を演算するように構成してもよい。この場合、基準交流電動機103を用いる場合に比べて、指令電圧値V1d *を補正するための構成が大型化するのを抑制することが可能になる。
For example, in the above-described embodiment, an example is shown in which the
また、上記実施形態では、制御装置100を、交流電動機102の1つの1次抵抗値R1 ♯(1)を演算するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、交流電動機102が3相交流電動機として構成されている場合には、相ごとに演算(測定)することにより、3つの1次抵抗値R1 ♯(1)を演算するように構成してもよい。この場合、1次抵抗値R1 ♯(1)は、3相の相ごとに別々の値を演算して記憶してもよいし、3相の相ごとの値の平均値を演算して記憶してもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、制御装置100に、補正用切替部24を設けるように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御装置100に、補正用切替部24を設けずに、電圧値記憶部23が0Vおよび補正用電圧値ΔV1d *を選択的に出力可能に構成してもよい。
Moreover, although the example which comprises the
また、上記実施形態では、制御装置100に、電流パターン発生回路2を設けるように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、制御装置100に、電流パターン発生回路2を設けずに、制御装置100を、指令値発生部1から直接、電流指令値i1d *を加算器3aおよび乗算器6に伝達するように構成してもよい。
Moreover, although the example which comprises the
また、上記実施形態では、抵抗値R1 ♯を上記式(1)または(2)を用いて演算するように制御装置100を構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、特許第3099681号公報に記載の方法により抵抗値R1 ♯を演算するように制御装置100を構成してもよい。すなわち、誘起電圧の磁束軸成分EMを積分するか(以下式(5))EMを比例積分する(以下式(6))ことにより、抵抗値R1 ♯を演算するように制御装置100を構成してもよい。
1 指令値発生部(抵抗値演算部)
2 電流パターン発生回路(抵抗値演算部)
3a、3b 加算器(抵抗値演算部)
4 増幅回路(抵抗値演算部)
5 調整回路(抵抗値演算部)
6 乗算器(抵抗値演算部)
7 記憶部(抵抗値演算部)
8 切替部(抵抗値演算部)
9 電圧電流制御回路(抵抗値演算部)
10 電流検出器(電流値検出部、抵抗値演算部)
20 補正部(抵抗値演算部)
21 抵抗値記憶部(第2記憶部)
23 電圧値記憶部(第1記憶部)
24 補正用切替部(切替部)
25 補正用加算器(指令電圧値を補正する加算器)
100、200 制御装置(交流電動機の制御装置)
101 電力変換装置
102 交流電動機
103 基準交流電動機(基準抵抗器)
203 基準抵抗素子(基準抵抗器)
1 Command value generator (resistance value calculator)
2 Current pattern generation circuit (resistance value calculation unit)
3a, 3b adder (resistance value calculation unit)
4 Amplifier circuit (resistance value calculator)
5 Adjustment circuit (resistance value calculation unit)
6 Multiplier (resistance value calculation unit)
7 Storage unit (resistance value calculation unit)
8 Switching section (resistance value calculation section)
9 Voltage / current control circuit (resistance value calculator)
10 Current detector (current value detector, resistance value calculator)
20 Correction unit (resistance value calculation unit)
21 Resistance value storage unit (second storage unit)
23 Voltage value storage unit (first storage unit)
24 Correction switching unit (switching unit)
25 Correction adder (adder for correcting command voltage value)
100, 200 Control device (AC motor control device)
101
203 Reference resistance element (reference resistor)
Claims (6)
前記抵抗値演算部は、前記基準実測1次抵抗値と前記基準演算1次抵抗値とに基づいて、前記指令電圧値を補正するとともに、前記電力変換部から交流電動機に、前記補正された指令電圧値に基づいた直流電流を供給して、前記交流電動機の1次抵抗値を演算するように構成されている、交流電動機の制御装置。 A resistance value calculation that calculates a reference calculation primary resistance value of the reference resistor by supplying a direct current based on a command voltage value to a reference resistor having a known reference measured primary resistance value from a power conversion unit Part
The resistance value calculation unit corrects the command voltage value based on the reference actual measurement primary resistance value and the reference calculation primary resistance value, and the corrected command from the power conversion unit to the AC motor. A control apparatus for an AC motor configured to supply a direct current based on a voltage value and calculate a primary resistance value of the AC motor.
前記第2記憶部は、前記直流電流の電流指令値と、前記電流値検出部が検出した電流値との偏差が略0となる状態で、前記基準演算1次抵抗値を記憶するように構成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の交流電動機の制御装置。 The resistance value calculation unit includes a current value detection unit that detects a current value of a current flowing from the power conversion unit to the reference resistor, and a second storage unit that stores the reference calculation primary resistance value,
The second storage unit is configured to store the reference calculation primary resistance value in a state where a deviation between a current command value of the direct current and a current value detected by the current value detection unit is substantially zero. The control apparatus of the alternating current motor of any one of Claims 1-4.
その後、前記基準実測1次抵抗値と前記基準演算1次抵抗値とに基づいて、前記指令電圧値を補正し、
その後、前記電力変換部から交流電動機に、前記補正された指令電圧値に基づいた直流電流を供給して、前記交流電動機の1次抵抗値を演算する、交流電動機の制御方法。 A power conversion unit supplies a direct current based on a command voltage value to a reference resistor having a known reference measured primary resistance value to calculate a reference calculation primary resistance value of the reference resistor,
Then, based on the reference actual measurement primary resistance value and the reference calculation primary resistance value, the command voltage value is corrected,
Thereafter, a control method for the AC motor is provided in which a direct current based on the corrected command voltage value is supplied from the power conversion unit to the AC motor to calculate a primary resistance value of the AC motor.
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