JP2018191492A - 同期モータのベクトル制御を行うモータ制御装置 - Google Patents
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
第1実施形態において使用する主なパラメータは以下の通りである。これらは、3相の永久磁石同期モータのベクトル制御において使用されるパラメータである。
Id*,Iq*:d,q軸の電流指令
Id,Iq:d,q軸の検出電流
Iu,Iv,Iw:u,v,w相の検出電流
Gd,Gq:d,q軸の電流制御器の伝達関数
Kpd,Kpq:d,q軸の電流制御器の比例ゲイン(設定値)
Kid,Kiq:d,q軸の電流制御器の積分ゲイン(設定値)
Kr:モータの等価抵抗ゲイン(設定値)
Ld,Lq:d,q軸のインダクタンス(既知値)
Ra:電機子巻線抵抗(既知値)
s:ラプラス演算子
Vd*,Vq*:d,q軸の電圧指令
Vu*,Uv*,Vww:u,v,w相の電圧指令
Vu,Uv,Vw:u,v,w相の印加電圧
θ:検出電気角
ω:検出電気角速度
Ψ:永久磁石による磁束鎖交数(既知値)
Vd1*=(Id*−Id)Gd …(2a)
Vq1*=(Iq*−Iq)Gq …(2b)
伝達関数Gd,Gqは、PI制御を利用する場合には以下の通りである。
Gd=Kpd+Kid/s …(3a)
Gq=Kpq+Kiq/s …(3b)
Vd0*=−ωLqIq …(4a)
Vq0*=ωΨ+ωLdId …(4b)
ここで、(4a)式の右辺は、上記(1a)式の右辺第2項に相当する。また、(4b)式の右辺第1項は、上記(1b)式の右辺第3項に相当し、(4b)式の右辺第2項は、上記(1b)式の右辺第1項に相当する。
図5に示すように、第2実施形態のモータ制御装置400bは、第1コントローラ100bと、第2コントローラ200bと、PWMインバータ300と、を有している。第2実施形態は、以下の3点において第1実施形態と相違しており、他の構成は同一である。
(1)第1の座標変換器210を第1コントローラ100bに移動した点。
(2)2つの安定化制御器241,242を1つの安定化制御器240に置き換えた点。
(3)2つの減算器261,262を3つの減算器261〜263とし、更に、それらの位置を変更した点。
なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。これは、後述する他の実施形態も同様である。
図6に示すように、第3実施形態のモータ制御装置400cは、第1コントローラ100cと、第2コントローラ200cと、PWMインバータ300と、を有している。第3実施形態は、以下の2点において第1実施形態と相違しており、他の構成は同一である。
(1)第1の座標変換器210を第1コントローラ100cに移動した点。
(2)2つの安定化制御器241,242を1つの安定化制御器245に置き換えた点。
本発明は上述した実施形態やその変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
Claims (9)
- 多相の同期モータ(50)をベクトル制御するモータ制御装置(400a〜400c)であって、
d軸とq軸の2軸の検出電流(Id,Iq)を用いた電流フィードバックを行うことによって、2軸の電圧指令(Vd2*,Vq2*)を決定する第1制御を実行する第1コントローラ(100a〜100c)と、
予め設定された等価抵抗ゲイン(Kr)に相当する等価抵抗電圧成分を、前記2軸の電圧指令からそれぞれ減算するか、又は、前記2軸の電圧指令から変換された多相の電圧指令(Vu1*,Vv1*,Vw1*)からそれぞれ減算することによって、2軸又は多相の修正電圧指令(Vd*,Vq*;Vu*,Vv*,Vw*)を生成する第2制御を実行する第2コントローラ(200a〜200c)と、
を備え、
前記第2コントローラは、前記第1コントローラの前記第1制御の制御周期(T1)よりも短い制御周期(T2)で前記第2制御を実行する、モータ制御装置。 - 請求項1に記載のモータ制御装置(400a)において、
前記第2コントローラ(200a)は、
前記同期モータの多相の検出電流(Iu,Iv,Iw)を前記2軸の検出電流に変換する第1の座標変換器(210)と、
前記2軸の検出電流に前記等価抵抗ゲインそれぞれを乗じて2軸の等価抵抗電圧成分を求める安定化制御器(241,242)と、
前記2軸の等価抵抗電圧成分を前記2軸の電圧指令からそれぞれ減算することによって、前記2軸の修正電圧指令を生成する減算器(261,262)と、
前記2軸の修正電圧指令を前記多相の修正電圧指令に変換する第2の座標変換器(220)と、
を有する、モータ制御装置。 - 請求項1に記載のモータ制御装置(400b)において、
前記第2コントローラ(200b)は、
前記第1コントローラから出力された前記2軸の電圧指令を前記同期モータの多相の電圧指令(Vu1*,Vv1*,Vw1*)に変換する座標変換器(220)と、
前記同期モータの多相の検出電流(Iu,Iv,Iw)に前記等価抵抗ゲインをそれぞれ乗じて多相の等価抵抗電圧成分を求める安定化制御器(240)と、
前記多相の等価抵抗電圧成分を前記多相の電圧指令からそれぞれ減算することによって、前記多相の修正電圧指令を生成する減算器(261,262,263)と、
を有する、モータ制御装置。 - 請求項1に記載のモータ制御装置(400c)において、
前記第2コントローラ(200c)は、
前記同期モータの多相の検出電流(Iu,Iv,Iw)と前記同期モータの検出電気角(θ)から、d軸とq軸の検出電流に前記等価抵抗ゲインをそれぞれ乗じた値に相当する2軸の等価抵抗電圧成分を求める安定化制御器(245)と、
前記2軸の等価抵抗電圧成分を、前記第1コントローラから出力された前記2軸の電圧指令からそれぞれ減算することによって、前記2軸の修正電圧指令を生成する減算器(261,262)と、
前記2軸の修正電圧指令を前記多相の修正電圧指令に変換する座標変換器(220)と、
を有する、モータ制御装置。 - 請求項4に記載のモータ制御装置において、
前記安定化制御器は、前記多相の検出電流と前記同期モータの検出電気角とを入力とし、前記2軸の等価抵抗電圧成分を出力とするマップを含む、モータ制御装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
前記第1コントローラはマイクロプロセッサであり、前記第2コントローラはマイクロプロセッサでないハードウェア回路である、モータ制御装置。 - 請求項1に記載のモータ制御装置(400a)において、
前記第2コントローラ(200a)は、マイクロプロセッサと、プログラム命令とを含み、
前記プログラム命令は、
前記同期モータの多相の検出電流(Iu,Iv,Iw)を前記2軸の検出電流に変換するプログラム命令(210)と、
前記2軸の検出電流に前記等価抵抗ゲインそれぞれを乗じて2軸の等価抵抗電圧成分を求めるプログラム命令(241,242)と、
前記2軸の等価抵抗電圧成分を前記2軸の電圧指令からそれぞれ減算することによって、前記2軸の修正電圧指令を生成するプログラム命令(261,262)と、
前記2軸の修正電圧指令を前記多相の修正電圧指令に変換するプログラム命令(220)と、
を有する、モータ制御装置。 - 請求項1に記載のモータ制御装置(400b)において、
前記第2コントローラ(200b)は、マイクロプロセッサと、プログラム命令とを含み、
前記プログラム命令は、
前記第1コントローラから出力された前記2軸の電圧指令を前記同期モータの多相の電圧指令(Vu1*,Vv1*,Vw1*)に変換するプログラム命令(220)と、
前記同期モータの多相の検出電流(Iu,Iv,Iw)に前記等価抵抗ゲインをそれぞれ乗じて多相の等価抵抗電圧成分を求めるプログラム命令(240)と、
前記多相の等価抵抗電圧成分を前記多相の電圧指令からそれぞれ減算することによって、前記多相の修正電圧指令を生成するプログラム命令(261,262,263)と、
を有する、モータ制御装置。 - 請求項1に記載のモータ制御装置(400c)において、
前記第2コントローラ(200c)は、マイクロプロセッサと、プログラム命令とを含み、
前記プログラム命令は、
前記同期モータの多相の検出電流(Iu,Iv,Iw)と前記同期モータの検出電気角(θ)から、d軸とq軸の検出電流に前記等価抵抗ゲインをそれぞれ乗じた値に相当する2軸の等価抵抗電圧成分を求めるプログラム命令(245)と、
前記2軸の等価抵抗電圧成分を、前記第1コントローラから出力された前記2軸の電圧指令からそれぞれ減算することによって、前記2軸の修正電圧指令を生成するプログラム命令(261,262)と、
前記2軸の修正電圧指令を前記多相の修正電圧指令に変換するプログラム命令(220)と、
を有する、モータ制御装置。
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