JP2020202643A - Controller of rotary machine - Google Patents
Controller of rotary machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020202643A JP2020202643A JP2019107493A JP2019107493A JP2020202643A JP 2020202643 A JP2020202643 A JP 2020202643A JP 2019107493 A JP2019107493 A JP 2019107493A JP 2019107493 A JP2019107493 A JP 2019107493A JP 2020202643 A JP2020202643 A JP 2020202643A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- command
- electric angle
- rotating machine
- value
- 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
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 16
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 9
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
本発明は、回転機の駆動を制御する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device that controls the drive of a rotating machine.
近年、自動車及び航空機等の電動化に伴って、モータの大容量及び高出力化が求められている。一般的に、永久磁石モータなどのモータでは、回転子の回転位置によってトルクが変動するトルクリップルが生じる。 In recent years, with the electrification of automobiles, aircraft, and the like, it has been required to increase the capacity and output of motors. Generally, in a motor such as a permanent magnet motor, torque ripple occurs in which the torque fluctuates depending on the rotation position of the rotor.
これに対し、モータの実機のデータに基づいてテーブルデータ等を生成し、該テーブルデータ等を用いてトルクリップルを抑制する方法が提案されている。このようにトルクリップルを抑制する装置として、例えば特許文献1には、軸トルク検出値に基づいて、トルク脈動を抑制するためのトルク脈動補償電流を学習してテーブル化し、そのテーブルを用いてトルク脈動補償制御を行うトルク脈動抑制システムが開示されている。 On the other hand, a method of generating table data or the like based on the data of the actual motor and suppressing the torque ripple by using the table data or the like has been proposed. As a device for suppressing torque ripple in this way, for example, in Patent Document 1, a torque pulsation compensation current for suppressing torque pulsation is learned and tabulated based on a shaft torque detection value, and torque is created using the table. A torque pulsation suppression system that performs pulsation compensation control is disclosed.
詳しくは、前記トルク脈動抑制システムは、前記軸トルク検出値からトルク脈動周波数成分を抽出し、これを基にトルク脈動補償電流を学習してテーブル化するコントローラを有する。 Specifically, the torque pulsation suppression system has a controller that extracts a torque pulsation frequency component from the shaft torque detection value, learns a torque pulsation compensation current based on the extraction, and tabulates the torque pulsation compensation current.
ところで、上述の特許文献1に開示されている構成のように、コントローラが回転機のトルクリップルを抑制するためにトルク脈動補償電流を学習する場合、前記コントローラとして、学習機能を有する高性能なハードウェアが必要になる。また、回転機の実機においてトルクリップルを計測する必要があるため、前記回転機の実機の作製、トルクリップルの計測及び学習のためのシステム構築などが必要になる。 By the way, as in the configuration disclosed in Patent Document 1 described above, when the controller learns the torque pulsation compensation current in order to suppress the torque ripple of the rotating machine, the controller is a high-performance hardware having a learning function. Wear is required. Further, since it is necessary to measure the torque ripple in the actual rotating machine, it is necessary to manufacture the actual rotating machine and to construct a system for measuring and learning the torque ripple.
一般的に、回転機の電流制御として、PI制御が用いられている。PI制御では、現在の電流値と指令値との差分から電圧指令を算出し、前記差分がゼロになるように比例積分制御を行う。このようなPI制御では、前記電圧指令の算出や、前記電圧指令に対する電流値の検出タイミングの遅れなどにより、制御の応答遅れが生じる。 Generally, PI control is used as the current control of the rotating machine. In PI control, a voltage command is calculated from the difference between the current current value and the command value, and proportional integration control is performed so that the difference becomes zero. In such PI control, the response delay of the control occurs due to the calculation of the voltage command, the delay of the detection timing of the current value with respect to the voltage command, and the like.
そのため、PI制御によって得られた値を、回転機のトルクリップルを抑制する制御に用いた場合、トルクリップルをあまり抑制できない場合がある。 Therefore, when the value obtained by PI control is used for the control of suppressing the torque ripple of the rotating machine, the torque ripple may not be suppressed so much.
本発明の目的は、簡易な構成によって、回転機のトルクリップルを精度良く抑制可能な制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a control device capable of accurately suppressing torque ripple of a rotating machine by a simple configuration.
本発明の一実施形態に係る電力変換装置は、回転機の駆動を制御する制御装置である。この制御装置は、制御周期ごとに、次の制御周期で前記回転機に流れる電流の予測値を求める電流予測部と、前記制御周期ごとに、次の制御周期における前記回転機の電気角予測値を求める電気角予測部と、入力されるトルク指令、前記電流予測値及び前記電気角予測値を用いて、前記回転機のトルクリップルを低減する電流指令を生成する電流指令生成部と、を有する(第1の構成)。 The power conversion device according to the embodiment of the present invention is a control device that controls the drive of the rotating machine. This control device includes a current prediction unit that obtains a predicted value of the current flowing through the rotating machine in the next control cycle for each control cycle, and an electric angle predicted value of the rotating machine in the next control cycle for each control cycle. It has an electric angle prediction unit for obtaining an electric angle, and a current command generation unit that generates a current command for reducing the torque ripple of the rotating machine by using the input torque command, the current predicted value, and the electric angle predicted value. (First configuration).
このように、制御周期ごとに、次の制御周期における電流予測値及び電気角予測値を求め、トルク指令、前記電流予測値及び前記電気角予測値を用いて回転機のトルクリップルを低減する電流指令を生成することにより、前記トルクリップルを効果的に抑制することができる。すなわち、前記電流予測値及び前記電気角予測値は、PI制御で得られる電流値及び電気角のような遅れがないため、トルクリップルによってトルクが変動するタイミングに対してずれることなく、前記トルクリップルを低減する電流指令を生成することができる。 In this way, for each control cycle, the current predicted value and the electric angle predicted value in the next control cycle are obtained, and the torque command, the current predicted value, and the electric angle predicted value are used to reduce the torque ripple of the rotating machine. By generating a command, the torque ripple can be effectively suppressed. That is, since the current predicted value and the electric angle predicted value do not have a delay like the current value and the electric angle obtained by PI control, the torque ripple does not deviate from the timing when the torque fluctuates due to the torque ripple. Can generate current commands to reduce.
しかも、上述の構成により、トルクリップル抑制のための学習を行う必要がないため、学習機能を有する制御装置のように高性能なハードウェアが不要である。よって、学習制御を行う場合に比べて、簡易な構成によって、回転機のトルクリップルを抑制することができる。 Moreover, since it is not necessary to perform learning for suppressing torque ripple due to the above configuration, high-performance hardware such as a control device having a learning function is not required. Therefore, the torque ripple of the rotating machine can be suppressed by a simple configuration as compared with the case of performing learning control.
したがって、上述の簡易な構成によって、回転機のトルクリップルを精度良く抑制可能な制御装置が得られる。 Therefore, with the above-mentioned simple configuration, a control device capable of accurately suppressing the torque ripple of the rotating machine can be obtained.
前記第1の構成において、前記電流指令生成部は、前記トルク指令に、前記電流予測値及び前記電気角予測値を用いて生成される電流指令補正値を考慮することにより、前記電流指令を生成する(第2の構成)。 In the first configuration, the current command generation unit generates the current command by considering the current prediction value and the current command correction value generated by using the electric angle prediction value in the torque command. (Second configuration).
これにより、電流予測値及び電気角予測値を用いて生成される電流指令補正値によって、回転機のトルクリップルを抑制するような電流指令を生成して、該電流指令に基づいて回転機を駆動することができる。よって、前記回転機に対して、遅れのない電流制御を行うことができる。 As a result, a current command that suppresses the torque ripple of the rotating machine is generated by the current command correction value generated using the current predicted value and the electric angle predicted value, and the rotating machine is driven based on the current command. can do. Therefore, it is possible to perform current control without delay for the rotating machine.
前記第2の構成において、前記電流指令生成部は、前記回転機のモデルを用いたシミュレーションにより得られる、電気角とトルクとの関係から、前記電気角予測値を用いて電流補正信号を生成する補正信号生成部と、前記電流予測値を考慮して、前記電流補正信号からトルク指令を補正する前記電流指令補正値を生成する指令補正値生成部と、前記トルク指令に前記電流指令補正値を考慮することにより前記電流指令を生成する指令信号生成部と、を有する(第3の構成)。 In the second configuration, the current command generator generates a current correction signal using the predicted electric angle value from the relationship between the electric angle and the torque obtained by simulation using the model of the rotating machine. The correction signal generation unit, the command correction value generation unit that generates the current command correction value that corrects the torque command from the current correction signal in consideration of the current prediction value, and the current command correction value for the torque command. It has a command signal generation unit that generates the current command by considering it (third configuration).
これにより、回転機のモデルを用いたシミュレーションによって、予め電気角とトルクとの関係を求めて、その関係から電気角予測値を求めることができる。すなわち、制御装置とは別の装置によって前記関係を求めることができるので、前記制御装置を高性能なハードウェアによって構成する必要がない。よって、簡単な制御装置の構成によって、回転機のトルクリップルを抑制することができる。 As a result, the relationship between the electric angle and the torque can be obtained in advance by simulation using the model of the rotating machine, and the predicted electric angle value can be obtained from the relationship. That is, since the relationship can be obtained by a device different from the control device, it is not necessary to configure the control device with high-performance hardware. Therefore, the torque ripple of the rotating machine can be suppressed by the configuration of a simple control device.
前記第1から第3の構成のうちいずれか一つの構成において、前記電流予測部は、前記制御周期ごとに、前記回転機で検出される電流値と、前記回転機に対する電圧指令と、前記回転機の電気角とに基づいて、前記電流予測値を求める(第4の構成)。これにより、次の制御周期の電流予測値を精度良く求めることができる。 In any one of the first to third configurations, the current prediction unit determines the current value detected by the rotating machine, the voltage command to the rotating machine, and the rotation for each control cycle. The current predicted value is obtained based on the electric angle of the machine (fourth configuration). As a result, the current predicted value of the next control cycle can be obtained with high accuracy.
本発明の一実施形態に係る回転機の制御装置によれば、トルク指令と、次の制御周期において回転機に流れる電流予測値と、次の制御周期における電気角予測値とを用いて、トルクリップルを低減する電流指令を生成する。これにより、簡単な構成によって、回転機のトルクリップルを精度良く抑制可能な制御装置が得られる。 According to the controller of the rotating machine according to the embodiment of the present invention, the torque is used by using the torque command, the predicted value of the current flowing through the rotating machine in the next control cycle, and the predicted value of the electric angle in the next control cycle. Generate a current command to reduce ripple. As a result, a control device capable of accurately suppressing the torque ripple of the rotating machine can be obtained with a simple configuration.
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are designated by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated.
(全体構成)
図1は、本発明の実施形態に係る制御装置1の概略構成を示す図である。この制御装置1は、モータ2(回転機)の駆動を制御する装置である。本実施形態の制御装置1は、モータ2に生じるトルクリップルを抑制するように、モータ2の駆動を制御する。制御装置1は、トルク指令、モータ2の機械角θMから算出された電気角θE及び3相の電流Iu、Iv、Iwに基づいて電圧指令を生成し、該電圧指令を、モータ2を駆動させる主回路3に出力する。
(overall structure)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a control device 1 according to an embodiment of the present invention. The control device 1 is a device that controls the drive of the motor 2 (rotating machine). The control device 1 of the present embodiment controls the drive of the
モータ2は、例えば、永久磁石モータである。特に図示しないが、モータ2は、永久磁石を有する回転子と、ステータコアのティースに巻線された3相のコイルを有する固定子とを有する。モータ2の構成は、一般的なモータの構成と同様であるため、詳しい説明を省略する。なお、制御装置1の制御対象は、トルクリップルが生じる回転機であれば、モータ以外の回転機であってもよい。
The
モータ2の機械角θMは、エンコーダ等の回転角検出器2aによって検出される。回転角検出器2aによって検出された機械角θMは、制御装置1の後述する電流制御部11に入力される。
The mechanical angle θ M of the
主回路3は、複数のスイッチング素子を有し、該複数のスイッチング素子の駆動によって、モータ2の3相のコイルに入力する3相の電流Iu、Iv、Iwを制御する。主回路3は、例えばインバータ回路を含む。主回路3の構成も、一般的な主回路の構成と同様であるため、詳しい説明を省略する。
The
主回路3からモータ2に流れる3相の電流Iu、Iv、Iwは、電流センサ2bによって検出される。電流センサ2bによって検出された3相の電流Iu、Iv、Iwは、制御装置1の後述する電流制御部11に入力される。なお、電流センサ2bは、3相の電流Iu、Iv、Iwのうち、2相の電流のみを検出してもよい。この場合には、残りの1相の電流は、検出した2相の電流から求められる。
The three-phase currents Iu, Iv, and Iw flowing from the
制御装置1は、入力されるトルク指令、モータ2の機械角θMから算出された電気角θE及び3相の電流Iu、Iv、Iwに基づいて、モータ2のトルクリップルを抑制するような電圧指令を生成して主回路3に出力する。
The control device 1 suppresses the torque ripple of the
具体的には、制御装置1は、電流制御部11と、電流指令生成部15と、角度演算部16とを有する。
Specifically, the control device 1 includes a
角度演算部16は、回転角検出器2aによって検出された機械角θMから電気角θEを演算する。角度演算部15で得られた電気角θEは、電流制御部11に入力される。
The
電流制御部11は、モータ2の電気角θE及び3相の電流Iu、Iv、Iwに基づいて電流予測値Iaを算出するとともに、電流予測値Ia及び電気角予測値θaを考慮した電流指令を用いて電圧指令を生成する。電流制御部11は、制御周期Tc及び電気角θEの角速度ωを用いて、電気角予測値θaを生成する。
The
図2に、電流制御部11の概略構成をブロック図で示す。電流制御部11は、電流予測部21と、電気角予測部22と、電圧指令生成部23と、3相2相変換部24と、2相3相変換部25とを有する。
FIG. 2 shows a schematic configuration of the
3相2相変換部24は、3相の電流Iu、Iv、Iwをd軸電流Id及びq軸電流Iqに変換する。3相2相変換部24の構成は、従来の3相2相変換部の構成と同様である。よって、3相2相変換部24の詳しい構成については、説明を省略する。
The three-phase two-
電流予測部21は、後述の電圧指令生成部23で生成される電圧指令、モータ2の電気角θE及び3相の電流Iu、Iv、Iwに基づいて、電流予測値Iaを算出する。具体的には、電流予測部21は、現在の電圧指令Vd、Vqと、3相2相変換部24によって3相の電流Iu、Iv、Iwから求められる電流値Id、Iqと、モータ2の電気角θEとに基づいて、次の制御周期で流れる電流の予測値(以下、電流予測値という)Ide(n+1)、Iqe(n+1)を予測する。なお、Vdはd軸電圧指令を意味し、Vqはq軸電圧指令を意味する。
The
電流予測部21は、電流値Id、Iqと、現在の電圧指令Vd、Vqと、モータ2の電気角θEとを用いて、以下の(1)式及び(2)式から電流予測値Ide(n+1)、Iqe(n+1)を求める。(1)式及び(2)式は、永久磁石モータの一般的な電圧方程式と前進差分法とから導き出される式である。
The
(1)式及び(2)式において、Vd及びVqは、現在の制御周期におけるd軸電圧指令及びq軸電圧指令である。Id(n)及びIq(n)は、現在の制御周期におけるd軸電流及びq軸電流である。Ide(n+1)及びIqe(n+1)は、電流予測部21によって次の制御周期で流れると予測されたd軸電流予測値及びq軸電流予測値である。Tcは制御周期、Ldはd軸インダクタンス、Lqはq軸インダクタンス、Rは電機子抵抗、ωは電気角速度、φは電機子鎖交磁束である。
In equations (1) and (2), Vd and Vq are the d-axis voltage command and the q-axis voltage command in the current control cycle. Id (n) and Iq (n) are the d-axis current and the q-axis current in the current control cycle. Ide (n + 1) and Iqe (n + 1) are d-axis current prediction values and q-axis current prediction values predicted to flow in the next control cycle by the
このように、電流値Id、Iqと、現在の電圧指令Vd、Vqと、モータ2の電気角θEとを用いることにより、次の制御周期における電流予測値を精度良く求めることができる。
In this way, by using the current values Id and Iq, the current voltage commands Vd and Vq, and the electric angle θ E of the
電流予測部21で求められたd軸電流予測値Ide(n+1)及びq軸電流予測値Iqe(n+1)は、後述する電流指令生成部15に入力されて、電流指令の生成に用いられる。
The d-axis current predicted value Ide (n + 1) and the q-axis current predicted value Iqe (n + 1) obtained by the
電気角予測部22は、次の制御周期におけるモータ2の電気角(以下、電気角予測値という)θaを予測する。具体的には、本実施形態の電気角予測部22は、モータ2の電気角θEの角速度ωが大きく変化しない点、電流指令から生成される電圧指令が主回路3に出力されるのが制御周期で1周期先であり、平均すると1.5周期先である点などを考慮して、以下の(3)式によって、次の制御周期における電気角θaを予測する。
θa=θE+ΔθE=θE+ω×1.5Tc (3)
The electric
θa = θ E + Δθ E = θ E + ω × 1.5Tc (3)
(3)式において、ΔθEは、モータ2の電気角の進角である。
In the equation (3), Δθ E is the advance angle of the electric angle of the
電気角予測部22で求められた電気角予測値θaは、後述する電流指令生成部15に入力されて、電流指令の生成に用いられる。
The electric angle prediction value θa obtained by the electric
電圧指令生成部23は、後述する電流指令生成部15で生成された電流指令を用いて、電圧指令を生成する。この電流指令から電圧指令を生成する方法は、従来と同様であるため、詳しい説明を省略する。電圧指令生成部23から出力された電圧指令は、2相3相変換部25で3相の電圧指令に変換された後に、主回路3に出力されるとともに、電流予測部21で次の制御周期の電流予測値を求める際に用いられる。なお、2相3相変換部25の構成も従来の構成と同様なので、2相3相変換部25の詳しい構成の説明を省略する。
The voltage
電流指令生成部15は、トルク指令、電流制御部11から出力される電流予測値Ia及び電気角予測値θaを用いて、電流指令を生成する。具体的には、電流指令生成部15は、補正信号生成部12と、補償器13(指令補正値生成部)と、指令変換部14と、加算部15a(指令信号生成部)とを有する。
The current
補正信号生成部12は、電流制御部11から出力された電気角予測値θaを用いて、電流補正信号を生成する。詳しくは、補正信号生成部12は、電気角と電流との関係が規定された補正テーブルを有する。補正信号生成部12は、前記補正テーブルを用いて、入力された電気角予測値θaに対し、モータ2のトルクリップルを抑制するように電流指令を補正する電流補正信号を生成する。
The correction
前記補正テーブルは、制御装置1以外のコンピュータによって、オフラインで予め生成されたテーブルデータである。前記コンピュータでは、シミュレーションによって、モータ2のモデルを用いてモータ2のトルクリップルを含むトルクを算出し、該トルクから求められる電流とそのときのモータ2の電気角との関係を、前記補正テーブルとして求める。
The correction table is table data generated in advance offline by a computer other than the control device 1. In the computer, the torque including the torque ripple of the
前記補正テーブルを生成する際に、モータ2のモデルとして、例えば、FEMモデルから作成されたメッシュデータに物性等の条件を入力することにより得られるシミュレーション用のモデルが用いられる。このシミュレーション用のモデルを、解析ソフトで、インバータ制御のシミュレーションを行うことにより、モータ2のトルクを算出することができる。
When generating the correction table, as the model of the
図3は、シミュレーションによって求められるモータ2のトルクリップルを含むトルクの算出結果の一例を示す図である。図4は、モータ2のトルクリップルを抑制するq軸電流の電流補正値の一例を示す図である。図4に示すq軸電流の電流補正値は、図3に示すトルクリップルを打ち消すようなトルクを発生させる電流値に設定される。そのため、q軸電流の電流補正値は、電気角において、モータ2のトルクリップルとは逆位相で変化する。前記補正テーブルは、例えば、図4に示すようなデータである。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the calculation result of the torque including the torque ripple of the
なお、補正信号生成部12は、上述のような補正テーブルではなく、式を用いて、電流補正信号を生成してもよい。演算時間短縮の観点から、補正信号生成部12は、上述の補正テーブルを用いるのが好ましい。
The correction
本実施形態では、前記補正テーブルは、オフラインで制御装置1以外のコンピュータで生成される。しかしながら、前記補正テーブルは、制御装置1がオフラインの時に生成されてもよいし、オンラインで制御装置1により生成されてもよい。 In the present embodiment, the correction table is generated offline by a computer other than the control device 1. However, the correction table may be generated when the control device 1 is offline, or may be generated by the control device 1 online.
補償器13は、電流制御部11から出力された電流予測値Iaを用いて、電流補正信号を修正することにより、電流指令補正値を生成して出力する。電気角とトルクとの関係は、モータ2に流れる電流によって変わる。よって、補償器13は、前記補正テーブルから求められる電気角予測値と電流補正値との関係を、モータ2の電流予測値Iaによって修正する。
The
指令変換部14は、制御装置1に入力されるトルク指令を電流に変換する。加算部15aは、電流に変換されたトルク指令に、補償器13から出力される電流指令補正値を考慮することにより、電流指令を生成する。生成された電流指令は、電流制御部11に入力される。既述のように、電流制御部11では、電圧指令生成部23が、入力された電流指令に基づいて電圧指令を生成して、該電圧指令を主回路3に出力する。
The
図5に、モータ2のトルクリップルの一例を示す。図6に、上述の構成を有する制御装置1によってモータ2を駆動制御した場合のモータ2のトルクの一例を示す。
FIG. 5 shows an example of torque ripple of the
図5及び図6に示すように、本実施形態の制御装置1によってモータ2を駆動制御することにより、例えば、モータ2に生じるトルクリップルの値を半分以下にすることができる。よって、本実施形態の制御装置1の構成により、モータ2のトルクリップルを効果的に低減できる。
As shown in FIGS. 5 and 6, by driving and controlling the
本実施形態では、制御装置1は、制御周期ごとに、次の制御周期においてモータ2に流れる電流の予測値を求める電流予測部21と、前記制御周期ごとに、次の制御周期におけるモータ2の電気角予測値を求める電気角予測部22と、入力されるトルク指令、前記電流予測値及び前記電気角予測値を用いて、モータ2のトルクリップルを低減する電流指令を生成する電流指令生成部15と、を有する。
In the present embodiment, the control device 1 includes a
このように、制御周期ごとに、次の制御周期における電流予測値及び電気角予測値を求め、トルク指令、前記電流予測値及び前記電気角予測値を用いてモータ2のトルクリップルを低減する電流指令を生成することにより、前記トルクリップルを効果的に抑制することができる。すなわち、前記電流予測値及び前記電気角予測値は、PI制御で得られる電流値及び電気角のような遅れがないため、トルクリップルによってトルクが変動するタイミングに対してずれることなく、前記トルクリップルを低減する電流指令を生成することができる。
In this way, for each control cycle, the current predicted value and the electric angle predicted value in the next control cycle are obtained, and the torque command, the current predicted value, and the electric angle predicted value are used to reduce the torque ripple of the
しかも、上述の構成により、トルクリップル抑制のための学習を行う必要がないため、学習機能を有する制御装置のように高性能なハードウェアが不要である。よって、学習制御を行う場合に比べて、簡易な構成によって、モータ2のトルクリップルを抑制することができる。
Moreover, since it is not necessary to perform learning for suppressing torque ripple due to the above configuration, high-performance hardware such as a control device having a learning function is not required. Therefore, the torque ripple of the
したがって、簡易な構成によって、モータ2のトルクリップルを精度良く抑制可能な制御装置が得られる。
Therefore, a control device capable of accurately suppressing the torque ripple of the
また、制御装置1は、モータ2の次の制御周期における電気角予測値θa及び電流予測値Iaを用いて、モータ2のトルクリップルを抑制可能な電流指令を生成する際に、補正信号生成部12で予め求められた補正テーブルを用いる。
Further, the control device 1 uses the electric angle predicted value θa and the current predicted value Ia in the next control cycle of the
これにより、モータ2のトルクリップルを抑制可能な電流指令を求めるために、従来の学習制御等のようにリアルタイムで電流指令の補正値を演算で求める必要がない。よって、モータ2のトルクリップルを抑制可能な電流指令を求める制御装置1を、従来のように高性能なハードウェアによって構成する必要がない。
As a result, in order to obtain a current command capable of suppressing the torque ripple of the
しかも、上述のように、モータ2のトルクリップルを抑制可能な電流指令を、電気角予測値θa及び電流予測値Iaを用いて求めることにより、モータ2の制御において、遅れの少ない電流制御を実現できる。
Moreover, as described above, by obtaining the current command capable of suppressing the torque ripple of the
(その他の実施形態)
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
Although the embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the embodiment is not limited to the above-described embodiment, and the above-described embodiment can be appropriately modified and implemented within a range that does not deviate from the gist thereof.
前記実施形態では、電流制御部11の電流予測部21は、(1)式及び(2)式を用いて、次の制御周期における電流予測値Ide(n+1)、Iqe(n+1)を求める。しかしながら、電流制御部は、次の制御周期における電流予測値を求めることができる構成であれば、どのような構成を有していてもよい。
In the above embodiment, the
前記実施形態では、補正信号生成部12の補正テーブルは、電気角と電流との関係を含むテーブルデータである。しかしながら、前記補正テーブルは、モータ回転数及びモータ温度の少なくとも一方によって、電気角と電流との関係が変化するテーブルデータを含んでいてもよい。
In the above embodiment, the correction table of the correction
前記実施形態では、電流制御部11から出力される電流予測値Iaを用いて、補償器13によって、電流補正信号から電流指令補正値を求める。しかしながら、補正信号生成部で、電気角予測値及び電流予測値を用いて、前記電流指令補正値を求めてもよい。すなわち、補正信号生成部が有する補正テーブルは、電気角とトルクとの関係が電流によって変化することを考慮して、電気角、トルク及び電流の3次元の関係を含むテーブルデータであってもよい。この場合には、電流指令生成部の補償器は不要である。
In the above embodiment, the current command correction value is obtained from the current correction signal by the
前記実施形態では、電気角予測部22は、モータ2の電気角θEの角速度ωが大きく変化しない点、電流指令から求めた電圧指令が主回路3に出力されるのが制御周期で1周期先であり、平均すると1.5周期先である点を考慮して、既述の(3)式によって、次の制御周期における電気角θaを予測する。
In the above embodiment, the electric
しかしながら、電気角予測部は、電流予測値を用いてトルクTを計算し、このトルクと供試体であるモータ2を含む軸系全体の慣性量Jとによって求められる加速度α(=T/J)から、電気角を予測してもよい。
However, the electric angle prediction unit calculates the torque T using the current prediction value, and the acceleration α (= T / J) obtained by this torque and the inertial amount J of the entire shaft system including the
この場合、電気角予測部は、電流指令から求めた電圧指令が主回路3に出力されるのが制御周期で1周期先であり、平均すると1.5周期先である点を考慮して、1.5周期先の角速度ω2(=α×1.5Tc)と、現在の角速度ω1とを用いて、平均角速度ωave(=(ω2−ω1)/2)を求める。これにより、次の制御周期における電気角予測値θaは、以下の(4)式によって求められる。
θa=θE+ΔθE=θE+(ωave×1.5Tc) (4)
In this case, the electric angle predictor considers that the voltage command obtained from the current command is output to the
θa = θ E + Δθ E = θ E + (ωave × 1.5Tc) (4)
また、電気角予測部は、モータのトルクの差分と加速度の変化とから、電気角を予測してもよい。具体的には、電気角予測部は、現在の制御周期におけるトルクTn及び1つ前の制御周期におけるトルクTn−1と、現在の制御周期における加速度αn及び1つ前の制御周期における加速度αn−1との相対的な関係から、Tnに対する次の制御周期におけるトルクTnの変化分に対し、αnに対する次の制御周期における加速度αn+1の変化を予測する。 Further, the electric angle prediction unit may predict the electric angle from the difference in the torque of the motor and the change in the acceleration. Specifically, the electric angle prediction unit includes torque Tn in the current control cycle, torque Tn-1 in the previous control cycle, acceleration αn in the current control cycle, and acceleration αn− in the previous control cycle. From the relative relationship with 1, the change in acceleration αn + 1 in the next control cycle with respect to αn is predicted with respect to the change in torque Tn in the next control cycle with respect to Tn.
この場合、電気角予測部は、以下の(5)式によってαn+1を推測して、推測したαn+1及び現在の加速度αnから平均加速度αaveを求める。前記電気角予測部は、求めたαave及び(6)式から、電気角予測値θaを求めることができる。
θa=θE+αave×(1.5Tc)2 (6)
In this case, the electric angle prediction unit estimates αn + 1 by the following equation (5), and obtains the average acceleration αave from the estimated αn + 1 and the current acceleration αn. The electric angle prediction unit can obtain the electric angle prediction value θa from the obtained αave and the equation (6).
θa = θ E + αave × (1.5Tc) 2 (6)
前記実施形態では、3相のモータ2の駆動を制御する制御装置1の構成について説明したが、この限りではなく、3相以外の複数相のモータを駆動させる制御装置に適用してもよい。
In the above embodiment, the configuration of the control device 1 that controls the drive of the three-
本発明は、モータの駆動を制御する制御装置に利用可能である。 The present invention can be used in a control device that controls the drive of a motor.
1 制御装置
2 モータ
2a 回転角検出器
2b 電流センサ
3 主回路
11 電流制御部
12 補正信号生成部
13 補償器(指令補正値生成部)
14 指令変換部
15 電流指令生成部
15a 加算部(指令信号生成部)
16 角度演算部
21 電流予測部
22 電気角予測部
23 電圧指令生成部
24 3相2相変換部
25 2相3相変換部
Ia 電流予測値
θa 電気角予測値
θE 電気角
θM 機械角
I 電流
1
14
16
Claims (4)
制御周期ごとに、次の制御周期で前記回転機に流れる電流の予測値を求める電流予測部と、
前記制御周期ごとに、次の制御周期における前記回転機の電気角予測値を求める電気角予測部と、
入力されるトルク指令、前記電流予測値及び前記電気角予測値を用いて、前記回転機のトルクリップルを低減する電流指令を生成する電流指令生成部と、
を有する、回転機の制御装置。 A control device that controls the drive of a rotating machine.
A current prediction unit that obtains a predicted value of the current flowing through the rotating machine in the next control cycle for each control cycle.
For each control cycle, an electric angle prediction unit that obtains an electric angle prediction value of the rotating machine in the next control cycle,
A current command generator that generates a current command that reduces the torque ripple of the rotating machine by using the input torque command, the current predicted value, and the electric angle predicted value.
A controller for a rotating machine.
前記電流指令生成部は、前記トルク指令に、前記電流予測値及び前記電気角予測値を用いて生成される電流指令補正値を考慮することにより、前記電流指令を生成する、回転機の制御装置。 In the control device for the rotating machine according to claim 1,
The current command generator generates the current command by considering the current predicted value and the current command correction value generated by using the electric angle predicted value in the torque command, and is a control device for the rotating machine. ..
前記電流指令生成部は、
前記回転機のモデルを用いたシミュレーションにより得られる、電気角とトルクとの関係から、前記電気角予測値を用いて電流補正信号を生成する補正信号生成部と、
前記電流予測値を考慮して、前記電流補正信号からトルク指令を補正する前記電流指令補正値を生成する指令補正値生成部と、
前記トルク指令に前記電流指令補正値を考慮することにより前記電流指令を生成する指令信号生成部と、
を有する、回転機の制御装置。 In the control device for the rotating machine according to claim 2.
The current command generator
A correction signal generator that generates a current correction signal using the predicted electric angle value from the relationship between the electric angle and torque obtained by simulation using the rotating machine model.
A command correction value generator that generates the current command correction value that corrects the torque command from the current correction signal in consideration of the current prediction value, and a command correction value generation unit.
A command signal generation unit that generates the current command by considering the current command correction value in the torque command, and
A controller for a rotating machine.
前記電流予測部は、前記制御周期ごとに、前記回転機で検出される電流値と、前記回転機に対する電圧指令と、前記回転機の電気角とに基づいて、前記電流予測値を求める、回転機の制御装置。
In the control device for the rotating machine according to any one of claims 1 to 3.
The current prediction unit obtains the current prediction value based on the current value detected by the rotating machine, the voltage command for the rotating machine, and the electric angle of the rotating machine for each control cycle. Machine control device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019107493A JP7311759B2 (en) | 2019-06-07 | 2019-06-07 | Rotating machine control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019107493A JP7311759B2 (en) | 2019-06-07 | 2019-06-07 | Rotating machine control device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020202643A true JP2020202643A (en) | 2020-12-17 |
JP7311759B2 JP7311759B2 (en) | 2023-07-20 |
Family
ID=73744076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019107493A Active JP7311759B2 (en) | 2019-06-07 | 2019-06-07 | Rotating machine control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7311759B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114421840A (en) * | 2021-12-30 | 2022-04-29 | 中联重科建筑起重机械有限责任公司 | Control method and device for tower crane, controller, tower crane and storage medium |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002186298A (en) * | 2000-12-14 | 2002-06-28 | Nissan Motor Co Ltd | Digital control method of three-phase ac motor |
JP2010035352A (en) * | 2008-07-29 | 2010-02-12 | Honda Motor Co Ltd | Device for estimating rotor position of synchronous electric motor |
JP2010130751A (en) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Honda Motor Co Ltd | Phase current estimation device of motor and magnetic pole position estimation device of motor |
JP2010200498A (en) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Nissan Motor Co Ltd | Motor control apparatus |
JP2011050118A (en) * | 2009-08-25 | 2011-03-10 | Meidensha Corp | System for suppressing torque ripple of electric motor |
JP2011223718A (en) * | 2010-04-08 | 2011-11-04 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Controller for permanent magnet synchronous motor |
JP2011244638A (en) * | 2010-05-20 | 2011-12-01 | Denso Corp | Control device for rotary machine |
JP2018057084A (en) * | 2016-09-26 | 2018-04-05 | 株式会社ジェイテクト | Motor control device |
JP2019083673A (en) * | 2017-11-01 | 2019-05-30 | 株式会社明電舎 | Inverter and motor drive control method |
-
2019
- 2019-06-07 JP JP2019107493A patent/JP7311759B2/en active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002186298A (en) * | 2000-12-14 | 2002-06-28 | Nissan Motor Co Ltd | Digital control method of three-phase ac motor |
JP2010035352A (en) * | 2008-07-29 | 2010-02-12 | Honda Motor Co Ltd | Device for estimating rotor position of synchronous electric motor |
JP2010130751A (en) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Honda Motor Co Ltd | Phase current estimation device of motor and magnetic pole position estimation device of motor |
JP2010200498A (en) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Nissan Motor Co Ltd | Motor control apparatus |
JP2011050118A (en) * | 2009-08-25 | 2011-03-10 | Meidensha Corp | System for suppressing torque ripple of electric motor |
JP2011223718A (en) * | 2010-04-08 | 2011-11-04 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Controller for permanent magnet synchronous motor |
JP2011244638A (en) * | 2010-05-20 | 2011-12-01 | Denso Corp | Control device for rotary machine |
JP2018057084A (en) * | 2016-09-26 | 2018-04-05 | 株式会社ジェイテクト | Motor control device |
JP2019083673A (en) * | 2017-11-01 | 2019-05-30 | 株式会社明電舎 | Inverter and motor drive control method |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114421840A (en) * | 2021-12-30 | 2022-04-29 | 中联重科建筑起重机械有限责任公司 | Control method and device for tower crane, controller, tower crane and storage medium |
CN114421840B (en) * | 2021-12-30 | 2024-03-26 | 中联重科建筑起重机械有限责任公司 | Control method and device for tower crane, controller, tower crane and storage medium |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7311759B2 (en) | 2023-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5781235B2 (en) | Synchronous machine controller | |
JP5693652B2 (en) | Synchronous machine controller | |
JP4879649B2 (en) | Electric motor control device | |
EP2020743B1 (en) | Sensorless controlling apparatus for controlling a brushless motor | |
JPWO2018230141A1 (en) | Impact power tools | |
JPWO2014192467A1 (en) | Magnetic pole position detection device for permanent magnet type synchronous motor | |
JP5936770B2 (en) | Rotating machine control device | |
JP4522273B2 (en) | Motor control device and motor drive system having the same | |
JP5509167B2 (en) | Synchronous motor control system | |
JP6809958B2 (en) | Electric motor control device | |
JP2004032907A (en) | Controller for permanent magnet type synchronous motor | |
JP2019083672A (en) | Inverter, and drive control method for motor | |
JP5074318B2 (en) | Rotor position estimation device for synchronous motor | |
JP6197655B2 (en) | Control device for permanent magnet synchronous motor | |
JP7311759B2 (en) | Rotating machine control device | |
JP2010035352A (en) | Device for estimating rotor position of synchronous electric motor | |
JP5550423B2 (en) | Control device for permanent magnet synchronous motor | |
JP2009290962A (en) | Controller of permanent magnet type synchronous motor | |
JP5106295B2 (en) | Rotor position estimation device for synchronous motor | |
JP2006197718A (en) | Controller for motor | |
JP5996485B2 (en) | Motor drive control device | |
JP2000324879A (en) | Motor controller | |
JP5228435B2 (en) | Inverter control device and control method thereof | |
JP2014204489A (en) | Rotary machine control device | |
JP2000217384A (en) | Controller of position-sensorless motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220412 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230216 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230404 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230526 |
|
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: 20230606 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230619 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7311759 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |