JP2021125980A - Motor drive device - Google Patents

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Haruyuki Miyazaki
晴之 宮崎
章弘 京極
Akihiro Kyogoku
章弘 京極
貴史 福榮
Takashi Fukue
貴史 福榮
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Abstract

To provide a motor drive device capable of reducing a rotational frequency of a motor and an over shoot of a current flowing in a torque or the motor, and achieving a stable driving.SOLUTION: A motor drive device includes: a first mode that performs a PI operation of a difference between a command value of a current required for driving a motor 5 in a desired load state and a detection value from a current detection part 7, and generates a voltage command applied to the motor 5; and a second mode that uses the command value of the current required for driving the motor 5 in the desired load state, and generates the voltage command from a predetermined voltage command calculation formula. In a regeneration state that a power is supplied to any one of a capacitor 3, a rectification circuit 2, and an AC power supply 1 from the motor 5, the voltage command applied to the motor 5 is generated in the second mode.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電動機駆動装置に関する。 The present invention relates to a motor drive device.

特許文献1は、電動機駆動装置の小型化あるいは低コスト化を目的として、電動機駆動装置のコンデンサを小容量化する技術を開示している。 Patent Document 1 discloses a technique for reducing the capacity of a capacitor of a motor drive device for the purpose of miniaturization or cost reduction of the motor drive device.

特許文献2は、電動機駆動装置のコンデンサを小容量化した構成において、電動機の回転子が回転している速度や電動機に流れている電流を推定、あるいは、検出した値と、速度、あるいは、電流の指令値との偏差をPI演算(速度制御あるいは電流制御)し、電動機を所望の回転数やトルク等の負荷で駆動させるために要する電圧を、電動機へ印可する技術を開示している。 Patent Document 2 estimates or detects the speed at which the rotor of the motor is rotating and the current flowing through the motor in a configuration in which the capacitor of the motor drive device is reduced in capacity, and the speed or current. A technique is disclosed in which the deviation from the command value of is calculated by PI (speed control or current control), and the voltage required to drive the motor with a load such as a desired rotation speed or torque is applied to the motor.

特許文献3、特許文献4は、回生状態では、電動機を所望の回転数やトルク等の負荷で駆動させるために要する電圧指令を生成する過程で、速度制御系で偏差が拡大しないように、回生状態あるいは回生状態となる手前の段階から、前記偏差を加味しないようにして電動機を駆動する技術を開示している。 In the regenerative state, Patent Documents 3 and 4 regenerate so that the deviation does not increase in the speed control system in the process of generating the voltage command required to drive the motor with a load such as a desired rotation speed or torque. A technique for driving an electric motor without taking the deviation into consideration is disclosed from the stage before the state or the regenerative state is reached.

特開2002−51589号公報JP-A-2002-51589 特開2003−164179号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-164179 特開2007−159263号公報JP-A-2007-159263 特開2007―181335号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-181335

本開示は、電動機の回転数や、トルクや電動機に流れる電流のオーバーシュートを低減し、安定して駆動できる電動機駆動装置を提供する。 The present disclosure provides a motor drive device capable of stably driving by reducing the rotation speed of the motor, torque, and overshoot of current flowing through the motor.

本開示における電動機駆動装置は、交流電源と、前記交流電源からの交流電圧を検出する交流電圧検出部と、前記交流電源からの交流電力を入力として直流電力に変換する整流回路と、前記整流回路の出力電圧が、前記交流電源の略2倍の周波数で脈動するように容量を設定され、前記整流回路の出力側に並列接続されたコンデンサと、前記コンデンサに印可された電圧を入力として、所望の交流電圧に変換するインバータと、前記インバータの出力側に設けられた電動機と、前記コンデンサに印可された電圧を検出する直流電圧検出部と、前記電動機に流れる電流を検出する電流検出部と、前記交流電圧検出部、前記直流電圧検出部、前記電流検出部からの情報に基づいて、前記電動機を所望の負荷で駆動するために必要な情報を、前記インバータへ伝達する制御部と、を少なくとも備え、前記制御部は、前記電動機を所望の負荷状態で駆動するために要する電流の指令値と前記電流検出部からの検出値との差分をPI演算し、前記電動機へ印可する電圧指令を生成する第一のモードと、前記電動機を所望の負荷状態で駆動するために要する電流の指令値を用いて、所定の電圧指令算出式から電圧指令を生成する第二のモードと、を有し、前記電動機から、前記コンデンサ、前記整流回路、前記交流電源のうちのいずれかに電力が供給される回生状態の場合には、前記第二のモードで、前記電動機へ印可する電圧指令を生成する。 The electric motor drive device in the present disclosure includes an AC power supply, an AC voltage detection unit that detects an AC voltage from the AC power supply, a rectifying circuit that converts AC power from the AC power supply into DC power, and the rectifying circuit. The capacity is set so that the output voltage of the AC power supply pulsates at a frequency approximately twice that of the AC power supply, and a capacitor connected in parallel to the output side of the rectifier circuit and a voltage applied to the AC power supply are input as desired. An inverter that converts to AC voltage, an electric motor provided on the output side of the inverter, a DC voltage detector that detects the voltage applied to the capacitor, and a current detector that detects the current flowing through the electric motor. At least a control unit that transmits information necessary for driving the electric motor with a desired load based on information from the AC voltage detection unit, the DC voltage detection unit, and the current detection unit to the inverter. The control unit performs PI calculation of the difference between the command value of the current required to drive the electric motor under a desired load state and the detected value from the current detection unit, and generates a voltage command to be applied to the electric motor. The first mode is to generate a voltage command from a predetermined voltage command calculation formula by using the command value of the current required to drive the electric motor under a desired load state. In the regenerated state in which power is supplied from the electric motor to any one of the capacitor, the rectifying circuit, and the AC power supply, a voltage command to be applied to the electric motor is generated in the second mode.

本開示における電動機駆動装置は、電動機の回転数や、トルクや電動機に流れる電流のオーバーシュートを低減でき、安定して駆動できる。 The motor drive device in the present disclosure can reduce the rotation speed of the motor, the torque, and the overshoot of the current flowing through the motor, and can drive the motor stably.

実施の形態1における電動機駆動装置の構成図Configuration diagram of the motor drive device according to the first embodiment (a)実施の形態1における速度制御部での電流指令生成に関する図(b)実施の形態1における速度制御部の出力に相当するPI演算の出力を電流指令とした図(A) A diagram relating to current command generation by the speed control unit in the first embodiment (b) A diagram in which the output of PI calculation corresponding to the output of the speed control unit in the first embodiment is a current command. 実施の形態1における進角制御部での設定進角に関する図The figure regarding the set advance angle in the advance angle control unit in Embodiment 1. (a)実施の形態1における回生状態判定部の動作を説明する図(b)実施の形態1における回生状態判定部が回生状態と判断した場合の図(A) A diagram illustrating the operation of the regenerative state determination unit in the first embodiment (b) A diagram when the regenerative state determination unit in the first embodiment determines that the regenerative state is in a regenerative state.

(本開示の基礎となった知見等)
従来の構成においては、電動機駆動装置のコンデンサを小容量化した構成では、電源電圧からの交流電圧がゼロとなる位相近傍において、電動機側の電力が、整流回路あるいは交流電源側よりも高くなり、電動機からコンデンサ側へ電力が供給される回生状態となるため、電動機を所望の負荷で安定的に制御できなくなる。
(Knowledge, etc. that was the basis of this disclosure)
In the conventional configuration, in the configuration in which the capacitor of the motor drive device is reduced in capacity, the power on the motor side becomes higher than that on the rectifier circuit or the AC power supply side in the vicinity of the phase where the AC voltage from the power supply voltage becomes zero. Since the electric power is supplied from the electric motor to the capacitor side in a regenerated state, the electric motor cannot be stably controlled with a desired load.

このことから、回生状態では、電動機を所望の回転数やトルク等の負荷で駆動させるために要する電圧指令を生成する過程で、速度制御系あるいは電流制御系における指令値と検出値あるいは推定値との偏差が拡大し、回生状態終了後に各制御系において、前記偏差を解消しようと各制御系が急峻に働くため、電動機の回転数やトルクあるいは電動機に流れる電流にオーバーシュートが発生し、電動機を安定に駆動できない可能性が考えられる。 From this, in the regenerated state, in the process of generating the voltage command required to drive the motor with a load such as a desired rotation speed and torque, the command value and the detected value or the estimated value in the speed control system or the current control system are used. In each control system after the end of the regeneration state, each control system works steeply in an attempt to eliminate the deviation, so that overshoot occurs in the rotation speed and torque of the motor or the current flowing through the motor, causing the motor to operate. It is possible that it cannot be driven stably.

しかしながら、速度制御系のみの対策しか一般的に知られていないため、電流制御系では、速度制御系、あるいは、電流制御系における指令値と検出値、あるいは、指令値と推定値との偏差に対する対策がなされていなかった。 However, since only countermeasures for the speed control system are generally known, in the current control system, the deviation between the command value and the detected value in the speed control system or the current control system, or the command value and the estimated value is dealt with. No measures were taken.

そのため、回生状態終了後に電流制御系で指令と検出との偏差が拡大し、電動機に流れる電流、あるいは、トルクにオーバーシュートが発生し、電動機を安定して駆動できないという課題を有していた。 Therefore, there is a problem that the deviation between the command and the detection in the current control system increases after the end of the regenerative state, an overshoot occurs in the current or torque flowing through the motor, and the motor cannot be driven stably.

そこで、発明者らは、その課題を解決するために、本開示の主題を構成するに至った。 Therefore, the inventors have come to construct the subject matter of the present disclosure in order to solve the problem.

本開示は、電動機の回転数や、トルクや電動機に流れる電流のオーバーシュートを低減し、安定して駆動できる電動機駆動装置を提供する。 The present disclosure provides an electric motor drive device capable of stably driving by reducing the rotation speed of the electric motor, torque, and overshoot of current flowing through the electric motor.

以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, more detailed explanation than necessary may be omitted. For example, detailed explanations of already well-known matters or duplicate explanations for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid unnecessarily redundant explanations below and to facilitate the understanding of those skilled in the art.

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。 It should be noted that the accompanying drawings and the following description are provided for those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the subject matter described in the claims.

(実施の形態1)
以下、図1〜図4を用いて、実施の形態1を説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

[1−1.構成]
図1に示すように、実施の形態1における電動機駆動装置は、交流電源1と、交流電源1からの交流電圧を検出する交流電圧検出部10と、交流電源1に直列接続された交流電源からの交流電流を検出する交流電流検出部11と、交流電源1からの交流電力を入力として直流電力に変換する整流回路2と、整流回路2の出力電圧が交流電源1の略2倍の周波数で脈動するように容量を設定され前記整流回路の出力側に並列接続されたコンデンサ3と、コンデンサ3に印可された電圧を入力として所望の交流電圧に変換するインバータ4と、インバータ4の出力側に設けられた電動機5と、コンデンサ3に印可された電圧を検出する直流電圧検出部6と、電動機5に流れる電流を検出する電流検出部7と、前記交流電圧検出部10、前記直流電圧検出部6、前記電流検出部7からの情報に基づいて、電動機5を所望の負荷で駆動するために必要な情報をインバータ4へ伝達する制御部8と、を備える。
[1-1. composition]
As shown in FIG. 1, the electric motor drive device according to the first embodiment is composed of an AC power source 1, an AC voltage detection unit 10 for detecting an AC voltage from the AC power source 1, and an AC power source connected in series to the AC power source 1. The AC current detection unit 11 that detects the AC current, the rectifying circuit 2 that converts the AC power from the AC power supply 1 into DC power as an input, and the output voltage of the rectifying circuit 2 at a frequency that is approximately twice that of the AC power supply 1. A capacitor 3 whose capacitance is set so as to pulsate and connected in parallel to the output side of the rectifier circuit, an inverter 4 that converts the voltage applied to the capacitor 3 into a desired AC voltage as an input, and an inverter 4 on the output side of the inverter 4. An electric motor 5 provided, a DC voltage detection unit 6 for detecting the voltage applied to the capacitor 3, a current detection unit 7 for detecting the current flowing through the electric motor 5, an AC voltage detection unit 10, and the DC voltage detection unit 10. 6. A control unit 8 for transmitting information necessary for driving the electric motor 5 with a desired load to the inverter 4 based on the information from the current detection unit 7 is provided.

なお、コンデンサ3への充放電電流のピークを低減するために、交流電源1と整流回路2との間に直列にリアクタ9を設けてもよい。 In addition, in order to reduce the peak of the charge / discharge current to the capacitor 3, the reactor 9 may be provided in series between the AC power supply 1 and the rectifier circuit 2.

また、制御部8は、位置・速度推定部8aと、速度制御部8bと、進角制御部8cと、電流制御部8dと、二相/三相変換部8eと、PWM信号生成部8fと、三相/二相変調部8gと、ゼロクロス検出部8hと、交流電源位相・周期計測部8iと、回生状態判定部8jと、から構成される。 Further, the control unit 8 includes a position / speed estimation unit 8a, a speed control unit 8b, an advance angle control unit 8c, a current control unit 8d, a two-phase / three-phase conversion unit 8e, and a PWM signal generation unit 8f. , A three-phase / two-phase modulation unit 8g, a zero-cross detection unit 8h, an AC power supply phase / period measurement unit 8i, and a regeneration state determination unit 8j.

[1−2.動作]
次に、各々の動作について、以下に説明する。
[1-2. motion]
Next, each operation will be described below.

まず、交流電源位相・周期計測部8iでは、交流電源1からの交流電圧がゼロとなるタイミングを計測するゼロクロス検出部8hからの情報に基づいて、交流電源1からの交流電圧の周期及び位相を計測する。 First, the AC power supply phase / cycle measuring unit 8i determines the period and phase of the AC voltage from the AC power supply 1 based on the information from the zero cross detection unit 8h that measures the timing when the AC voltage from the AC power supply 1 becomes zero. measure.

位置・速度推定部8aでは、電流検出部7で検出された電動機5の各相に流れる電流と、PWM信号生成部8fからの電動機5の各相に印可されるPWM信号と、直流電圧検出部6からの直流電圧検出値と、からの情報に基づいて、電動機5の回転子磁極位置、及び、回転速度を推定する。 In the position / speed estimation unit 8a, the current flowing in each phase of the motor 5 detected by the current detection unit 7, the PWM signal applied to each phase of the motor 5 from the PWM signal generation unit 8f, and the DC voltage detection unit Based on the DC voltage detection value from 6 and the information from, the rotor magnetic pole position and the rotation speed of the motor 5 are estimated.

速度制御部8bでは、電動機5の回転子を駆動したい指示速度と位置・速度推定部8aで推定した電動機5の回転子の速度との差分をPI演算する。 The speed control unit 8b performs PI calculation on the difference between the indicated speed at which the rotor of the motor 5 is desired to be driven and the speed of the rotor of the motor 5 estimated by the position / speed estimation unit 8a.

なお、後述する回生状態判定部8jからの情報に基づいて、電動機5から交流電源1あるいは整流回路2あるいはコンデンサ3に電力が供給される回生状態の場合には、電動機5の回転子を駆動したい指示速度と、位置・速度推定部8aで推定した電動機5の回転子の速度との差分がない状態としてPI演算する。 In the case of a regenerative state in which power is supplied from the motor 5 to the AC power supply 1, the rectifier circuit 2, or the capacitor 3, based on the information from the regenerative state determination unit 8j described later, it is desired to drive the rotor of the motor 5. The PI calculation is performed assuming that there is no difference between the indicated speed and the speed of the rotor of the motor 5 estimated by the position / speed estimation unit 8a.

さらにPI演算後に、図2(a)に示すように、交流電源1あるいは整流回路2から電動機5へ有効的に電力を供給するために、交流電源位相・周期計測部8iからの情報に基づいて、交流電源1の半周期と同期した周期、かつ、交流電源1の半周期間におけるPI演算結果の面積と等価面積の正弦波となるように電流指令を生成する。 Further, after the PI calculation, as shown in FIG. 2A, in order to effectively supply power from the AC power supply 1 or the rectifier circuit 2 to the electric motor 5, based on the information from the AC power supply phase / period measurement unit 8i. , The current command is generated so that the cycle is synchronized with the half cycle of the AC power supply 1 and the area is equivalent to the area of the PI calculation result during the half cycle of the AC power supply 1.

なお、電動機5から交流電源1、あるいは、電動機5から整流回路2、あるいは、電動機5からコンデンサ3へ電力が供給される回生状態では、電流指令通りに電動機5のトルクを制御できないため、前述した面積計算から省いてもよい。 In the regenerated state in which electric power is supplied from the electric motor 5 to the AC power supply 1, the electric motor 5 to the rectifier circuit 2, or the electric motor 5 to the capacitor 3, the torque of the electric motor 5 cannot be controlled according to the current command. It may be omitted from the area calculation.

また、図2(a)のように電動機の電流指令を生成した場合には、交流電源1からの交流電圧がピークとなる位相近傍において、瞬間的に電動機に流れる電流が大きくなる。 Further, when the current command of the motor is generated as shown in FIG. 2A, the current flowing through the motor momentarily increases in the vicinity of the phase where the AC voltage from the AC power supply 1 peaks.

そのため、電動機駆動装置を構成する各部品の定格電流、あるいは、電動機5の減磁電流近傍となる負荷状態では、定格トルクに余裕がある状態でも、電動機5の回転数やトルクを制限する必要があると考えられる。 Therefore, in a load state near the rated current of each component constituting the motor drive device or the demagnetization current of the motor 5, it is necessary to limit the rotation speed and torque of the motor 5 even if the rated torque has a margin. It is believed that there is.

そこで、電動機5を駆動する負荷が電動機駆動装置を構成する各部品の定格電流、あるいは、電動機5の減磁電流近傍の場合には、図2(b)のように速度制御部8bの出力に相当するPI演算の出力を電流指令としてもよい。 Therefore, when the load for driving the motor 5 is near the rated current of each component constituting the motor drive device or the demagnetizing current of the motor 5, the output of the speed control unit 8b is as shown in FIG. 2 (b). The output of the corresponding PI operation may be used as a current command.

さらに、進角制御部8cからの進角値に基づいて、d軸及びq軸の電流指令に分配する。なお、進角値は、電動機5の速度、あるいは、トルク等の負荷に応じて、予め所定の値を設定しておく。 Further, based on the advance angle value from the advance angle control unit 8c, the current commands are distributed to the d-axis and the q-axis. The advance value is set to a predetermined value in advance according to the speed of the motor 5 or a load such as torque.

また、交流電源1からの電力を有効的に電動機5へ供給するには、電力が電動機5からインバータ4あるいは交流電源1に回生しやすい交流電源がゼロとなる位相近傍において、回生が生じる位相が短くなるように進角を設定するとともに、交流電圧がピークとなる位相近傍では、トルクを出力するのに要する電流が最小となるように進角を設定する方が望ましいため、図3に示すように電源半周期内で進角値を変更してもよい。 Further, in order to effectively supply the electric power from the AC power source 1 to the electric motor 5, the phase in which the electric power is regenerated is set in the vicinity of the phase where the AC power source in which the electric power is easily regenerated from the electric motor 5 to the inverter 4 or the AC power source 1 becomes zero. As shown in FIG. 3, it is desirable to set the advance angle so that it becomes shorter and to minimize the current required to output the torque in the vicinity of the phase where the AC voltage peaks. The advance value may be changed within half a cycle of the power supply.

電流制御部8dでは、速度制御部8bの出力に相当するd軸及びq軸に分配された各々の電流指令値と、電流検出部7で検出された電動機5の各相に流れる電流を三相/二相変換部8hで変換したd軸及びq軸の電流検出値との差分をPI演算し、d軸及びq軸の電圧指令を生成する第一のモードを有する。 In the current control unit 8d, the current command values distributed to the d-axis and the q-axis corresponding to the output of the speed control unit 8b and the current flowing in each phase of the motor 5 detected by the current detection unit 7 are three-phase. / It has a first mode in which the difference between the current detection values of the d-axis and the q-axis converted by the two-phase conversion unit 8h is calculated by PI, and the voltage commands of the d-axis and the q-axis are generated.

また、速度制御部8bの出力に相当するdq軸に分配された各々の電流指令値と、式(1)、式(2)を用いてd軸及びq軸の電圧指令を生成する第二のモードを有する。 Further, the second current command value distributed to the dq axis corresponding to the output of the speed control unit 8b and the voltage command of the d-axis and the q-axis are generated by using the equations (1) and (2). Has a mode.

式(1)及び式(2)の各変数の説明を以下に示す。 The explanation of each variable of the formula (1) and the formula (2) is shown below.

Figure 2021125980
Figure 2021125980

Figure 2021125980
ここで、Rは電動機の各相抵抗、Ldはd軸のインダクタンス、Lqはq軸のインダクタンス、Idrefはd軸の電流指令値、Iqrefはq軸の電流指令値、ωestは電動機の回転子の推定速度、φは電動機の起電力乗数である。
Figure 2021125980
Here, R is the resistance of each phase of the motor, Ld is the inductance of the d-axis, Lq is the inductance of the q-axis, Idref is the current command value of the d-axis, Iqref is the current command value of the q-axis, and ωest is the rotor of the motor. The estimated speed, φ, is the electromotive force multiplier of the motor.

回生状態判定部8jでは、電動機5からコンデンサ3、あるいは、電動機5から整流回路2、あるいは、電動機5から交流電源1へ電力が供給される回生状態であるか否かを判断するために、電流検出部7、あるいは、直流電圧検出部6、あるいは、交流電流検出部11からの情報、あるいは、位置・速度推定部8aで演算した電動機5の推定速度を用いる。 The regeneration state determination unit 8j determines whether or not the current is in a regeneration state in which power is supplied from the motor 5 to the condenser 3, the motor 5 to the rectifier circuit 2, or the motor 5 to the AC power supply 1. Information from the detection unit 7, the DC voltage detection unit 6, or the AC current detection unit 11, or the estimated speed of the motor 5 calculated by the position / speed estimation unit 8a is used.

例えば、電流検出部7で検出した電流がインバータ4からコンデンサ3へ電流が流れている場合、あるいは、位置・速度推定部8aで演算した電動機5の推定速度が指示速度に対して予め設定した値以上速度が低下している場合、あるいは、交流電流検出部11において交流電流が流れていない場合、あるいは、直流電圧検出部6において検出周期あたりの直流電圧の増加量が予め設定した値以上の場合に回生状態であると判定する。 For example, when the current detected by the current detection unit 7 is flowing from the inverter 4 to the capacitor 3, or the estimated speed of the electric motor 5 calculated by the position / speed estimation unit 8a is a value preset with respect to the indicated speed. When the speed is reduced by the above, or when the AC current is not flowing in the AC current detection unit 11, or when the increase amount of the DC voltage per detection cycle in the DC voltage detection unit 6 is equal to or more than a preset value. It is determined that the current state is regenerated.

図4(b)に示すように、回生状態と判断した場合には、電流制御部8dの第二のモードで算出したd軸及びq軸の電圧指令を出力し、回生状態ではないと判断した場合には、電流制御部8dの第一のモード、あるいは、第二のモードのいずれかで算出したd軸及びq軸の電圧指令を出力する。 As shown in FIG. 4B, when it is determined that the state is regenerative, the voltage commands of the d-axis and the q-axis calculated in the second mode of the current control unit 8d are output, and it is determined that the state is not regenerative. In this case, the d-axis and q-axis voltage commands calculated in either the first mode or the second mode of the current control unit 8d are output.

なお、回生状態と判断した場合に、第二のモードで電圧指令を生成する場合と同様の効果が得られる、速度制御部8bの出力に相当するd軸及びq軸に分配された各々の電流指令値と、電流検出部7で検出された電動機5の各相に流れる電流を三相/二相変換部8hで変換したd軸及びq軸の電流検出値との差分がないものとして、第一のモードで電圧指令を生成してもよい。 When it is determined that the current is in the regenerated state, the same effect as when the voltage command is generated in the second mode can be obtained. The currents distributed to the d-axis and the q-axis corresponding to the output of the speed control unit 8b are obtained. It is assumed that there is no difference between the command value and the d-axis and q-axis current detection values obtained by converting the current flowing through each phase of the motor 5 detected by the current detection unit 7 by the three-phase / two-phase conversion unit 8h. A voltage command may be generated in one mode.

二相/三相変換部8fでは、回生状態判定部8jからのd軸及びq軸の電圧指令と、位置・速度推定部8aからの推定位置とからの情報に基づいて、電動機5の各相(U、V、W相)の電圧指令を生成する。 In the two-phase / three-phase conversion unit 8f, each phase of the motor 5 is based on information from the d-axis and q-axis voltage commands from the regeneration state determination unit 8j and the estimated position from the position / velocity estimation unit 8a. Generates (U, V, W phase) voltage commands.

PWM信号生成部8gでは、二相/三相変換部8fからの電動機5の各相の電圧指令と、直流電圧検出部6からの直流電圧検出値とからの情報に基づいて、電動機5の各相のPWM信号を生成する。 In the PWM signal generation unit 8g, each of the motors 5 is based on the information from the voltage command of each phase of the motor 5 from the two-phase / three-phase conversion unit 8f and the DC voltage detection value from the DC voltage detection unit 6. Generates a phase PWM signal.

インバータ4の各スイッチング素子は、PWM信号生成部8gからのPWM信号に従いスイッチングを行うことで、電動機5を所望の回転数及びトルクで駆動できる。 Each switching element of the inverter 4 can drive the motor 5 at a desired rotation speed and torque by switching according to the PWM signal from the PWM signal generation unit 8g.

[1−3.効果等]
これにより、コンデンサを小容量化した電動機駆動装置において、電動機5の回転数に加え、トルクや電動機5に流れる電流のオーバーシュートを低減することで、電動機駆動装置をより安定に駆動できる。
[1-3. Effect, etc.]
As a result, in the motor drive device having a smaller capacity of the capacitor, the motor drive device can be driven more stably by reducing the overshoot of the torque and the current flowing through the motor 5 in addition to the rotation speed of the motor 5.

本開示の電動機駆動装置は、電動機の回転数や、トルクや電動機に流れる電流のオーバーシュートを低減でき、そのため、より安定して駆動できるため、空気調和機、冷蔵庫、掃除機、洗濯機等の電気機器の電動機を駆動する用途に適用できる。 The motor drive device of the present disclosure can reduce the overshoot of the motor speed, torque, and current flowing through the motor, and therefore can be driven more stably. Therefore, for air conditioners, refrigerators, vacuum cleaners, washing machines, etc. It can be applied to drive electric motors of electrical equipment.

1 交流電源
2 整流回路
3 コンデンサ
4 インバータ
5 電動機
6 直流電圧検出部
7 電流検出部
8 制御部
9 リアクタ
10 交流電圧検出部
11 交流電流検出部
1 AC power supply 2 Rectifier circuit 3 Condenser 4 Inverter 5 Motor 6 DC voltage detector 7 Current detector 8 Control unit 9 Reactor 10 AC voltage detector 11 AC current detector

Claims (2)

交流電源と、
前記交流電源からの交流電圧を検出する交流電圧検出部と、
前記交流電源からの交流電力を入力として直流電力に変換する整流回路と、
前記整流回路の出力電圧が、前記交流電源の略2倍の周波数で脈動するように容量を設定され、前記整流回路の出力側に並列接続されたコンデンサと、
前記コンデンサに印可された電圧を入力として、所望の交流電圧に変換するインバータと、
前記インバータの出力側に設けられた電動機と、
前記コンデンサに印可された電圧を検出する直流電圧検出部と、
前記電動機に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記交流電圧検出部、前記直流電圧検出部、前記電流検出部からの情報に基づいて、前記電動機を所望の負荷で駆動するために必要な情報を、前記インバータへ伝達する制御部と、を少なくとも備え、
前記制御部は、
前記電動機を所望の負荷状態で駆動するために要する電流の指令値と前記電流検出部からの検出値との差分をPI演算し、前記電動機へ印可する電圧指令を生成する第一のモードと、
前記電動機を所望の負荷状態で駆動するために要する電流の指令値を用いて、所定の電圧指令算出式から電圧指令を生成する第二のモードと、を有し、
前記電動機から、前記コンデンサ、前記整流回路、前記交流電源のうちのいずれかに電力が供給される回生状態の場合には、前記第二のモードで、前記電動機へ印可する電圧指令を生成する電動機駆動装置。
AC power supply and
An AC voltage detector that detects the AC voltage from the AC power supply,
A rectifier circuit that converts AC power from the AC power supply into DC power as an input,
A capacitor whose capacitance is set so that the output voltage of the rectifier circuit pulsates at a frequency approximately twice that of the AC power supply and is connected in parallel to the output side of the rectifier circuit.
An inverter that uses the voltage applied to the capacitor as an input and converts it to a desired AC voltage.
An electric motor provided on the output side of the inverter and
A DC voltage detector that detects the voltage applied to the capacitor,
A current detection unit that detects the current flowing through the motor, and
At least a control unit that transmits information necessary for driving the motor with a desired load to the inverter based on information from the AC voltage detection unit, the DC voltage detection unit, and the current detection unit. Prepare,
The control unit
A first mode in which the difference between the command value of the current required to drive the motor under a desired load state and the value detected from the current detection unit is calculated by PI to generate a voltage command to be applied to the motor.
It has a second mode in which a voltage command is generated from a predetermined voltage command calculation formula using a command value of a current required to drive the motor under a desired load state.
In the regenerative state in which electric power is supplied from the electric motor to any one of the capacitor, the rectifier circuit, and the AC power supply, the electric motor that generates a voltage command to be applied to the electric motor in the second mode. Drive device.
前記制御部では、交流電源からの交流電流を検出する交流電流検出部、前記電流検出部、前記直流電圧検出部のうちのいずれかからの情報、あるいは、前記制御部で演算した前記電動機の推定速度を用いて、前記回生状態か否かを判断するとともに、前記電動機から、前記コンデンサ、前記整流回路、前記交流電源のうちのいずれかに電流が流れている場合、前記制御部で演算した前記電動機の推定速度が指示速度に対して所定速度低下している場合、前記交流電流検出部において交流電流が流れていない場合、前記直流電圧検出部において直流電圧の増加量が所定値以上の場合のうちのいずれかの場合であるとき、前記回生状態であると判定する請求項1に記載の電動機駆動装置。 In the control unit, information from any one of an AC current detection unit that detects an AC current from an AC power source, the current detection unit, and the DC voltage detection unit, or estimation of the electric motor calculated by the control unit. The speed is used to determine whether or not the state is regenerated, and when a current is flowing from the electric motor to any one of the capacitor, the rectifier circuit, and the AC power supply, the control unit calculates the current. When the estimated speed of the electric motor is lower than the indicated speed by a predetermined speed, when no AC current is flowing in the AC current detection unit, or when the increase amount of the DC voltage in the DC voltage detection unit is equal to or more than a predetermined value. The electric motor drive device according to claim 1, wherein in any of the cases, the regenerative state is determined.
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