JP2936762B2 - 電流制御系のオフセット補償方法 - Google Patents
電流制御系のオフセット補償方法Info
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- JP2936762B2 JP2936762B2 JP3055820A JP5582091A JP2936762B2 JP 2936762 B2 JP2936762 B2 JP 2936762B2 JP 3055820 A JP3055820 A JP 3055820A JP 5582091 A JP5582091 A JP 5582091A JP 2936762 B2 JP2936762 B2 JP 2936762B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電流制御系のオフセット
補償方法に関し、主としてインバータにより駆動される
同期機や誘導機等の３相交流電動機の速度制御装置にお
いて、インバータの電流制御系に存在するオフセット電
流を除去するためのオフセット補償方法に関する。
補償方法に関し、主としてインバータにより駆動される
同期機や誘導機等の３相交流電動機の速度制御装置にお
いて、インバータの電流制御系に存在するオフセット電
流を除去するためのオフセット補償方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】上述したような速度制御装置において、
電流検出器をはじめとした電流制御系のアナログ回路に
はオフセットが存在することが知られている。このオフ
セットは電動機のトルクリプルの原因になるため、従来
から種々のオフセット補償方法が提案されている。例え
ば、論文「ＤＳＰによる同期機形ＤＤモータの高精度ト
ルク制御」（電気学会論文集Ｄ，１１０巻２号，Ｐ．１
１７〜１２４，神谷他，平成２年）には、電動機の電圧
方程式に基づいてオフセット電流を検出し、このオフセ
ットをＤＳＰ（ディジタル・シグナル・プロセッサ）の
ソフトウェア制御により補償する方法が示されている。
電流検出器をはじめとした電流制御系のアナログ回路に
はオフセットが存在することが知られている。このオフ
セットは電動機のトルクリプルの原因になるため、従来
から種々のオフセット補償方法が提案されている。例え
ば、論文「ＤＳＰによる同期機形ＤＤモータの高精度ト
ルク制御」（電気学会論文集Ｄ，１１０巻２号，Ｐ．１
１７〜１２４，神谷他，平成２年）には、電動機の電圧
方程式に基づいてオフセット電流を検出し、このオフセ
ットをＤＳＰ（ディジタル・シグナル・プロセッサ）の
ソフトウェア制御により補償する方法が示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、電動機の電
圧方程式からオフセットを検出するには非常に高速で複
雑な演算処理が必要であり、高速かつ高価な演算処理装
置（ＣＰＵ）が必要であってコスト高になるという問題
があった。本発明は上記問題点を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、高速かつ高価な演
算処理装置を用いることなくオフセットを補償可能とし
て装置コストの低減を図った電流制御系のオフセット補
償方法を提供することにある。
圧方程式からオフセットを検出するには非常に高速で複
雑な演算処理が必要であり、高速かつ高価な演算処理装
置（ＣＰＵ）が必要であってコスト高になるという問題
があった。本発明は上記問題点を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、高速かつ高価な演
算処理装置を用いることなくオフセットを補償可能とし
て装置コストの低減を図った電流制御系のオフセット補
償方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明は、３相交流電動機の速度制御装置内の
電流制御系に存在するオフセットを補償するためのオフ
セット補償方法において、前記電動機の速度がほぼ一定
の状態で電動機のトルク相当量を電気角の一周期内にお
いて複数個サンプリングし、これらのトルク相当量の電
源周波数と同一周波数成分を、オフセット補償する２相
を除いた残りの１相に対しほぼ平行となる直交座標上で
抽出し、各座標軸上のトルク相当量成分の極性に応じて
一定の微小量をディジタル値である電流検出器に各々加
算することにより実電流に対してオフセットを補償する
ものである。
め、第１の発明は、３相交流電動機の速度制御装置内の
電流制御系に存在するオフセットを補償するためのオフ
セット補償方法において、前記電動機の速度がほぼ一定
の状態で電動機のトルク相当量を電気角の一周期内にお
いて複数個サンプリングし、これらのトルク相当量の電
源周波数と同一周波数成分を、オフセット補償する２相
を除いた残りの１相に対しほぼ平行となる直交座標上で
抽出し、各座標軸上のトルク相当量成分の極性に応じて
一定の微小量をディジタル値である電流検出器に各々加
算することにより実電流に対してオフセットを補償する
ものである。
【０００５】第２の発明は、上記第１の発明において、
電気角の一周期内におけるトルク相当量のサンプリング
数を４としたものである。
電気角の一周期内におけるトルク相当量のサンプリング
数を４としたものである。
【０００６】
【作用】電流制御系にオフセットがあると、電動機の電
源周波数（インバータの出力周波数）と同一周波数のト
ルクリプルを生じることが知られている。従って、この
トルクリプルにおいて、電源周波数と同一周波数成分
（基本波成分）の振幅及び位相情報から、どの相にどれ
だけのオフセットが存在するかを知ることができる。
電動機がほぼ一定速度で回転している状態では、電動機
の発生するトルクリプルがトルク指令値に逆極性で反映
されるため、第１の発明では、リプルを含むトルク相当
量としてトルク指令値の基本波成分を、オフセット補償
する２相を除いた残りの１相に対しほぼ平行となる直交
座標上で抽出すると共に、各座標軸上のトルク指令値成
分の極性のみに着目し、これらの極性に応じて所定の微
小量を電流検出値に加算することにより、オフセットを
補償する。
源周波数（インバータの出力周波数）と同一周波数のト
ルクリプルを生じることが知られている。従って、この
トルクリプルにおいて、電源周波数と同一周波数成分
（基本波成分）の振幅及び位相情報から、どの相にどれ
だけのオフセットが存在するかを知ることができる。
電動機がほぼ一定速度で回転している状態では、電動機
の発生するトルクリプルがトルク指令値に逆極性で反映
されるため、第１の発明では、リプルを含むトルク相当
量としてトルク指令値の基本波成分を、オフセット補償
する２相を除いた残りの１相に対しほぼ平行となる直交
座標上で抽出すると共に、各座標軸上のトルク指令値成
分の極性のみに着目し、これらの極性に応じて所定の微
小量を電流検出値に加算することにより、オフセットを
補償する。
【０００７】なお、トルク相当量としてのトルク指令値
のサンプリング数は精度上、多いほど良いが、演算量を
少なくする観点から、第２の発明では、電気角の一周期
内で９０°間隔の４個のデータを用いることとした。
のサンプリング数は精度上、多いほど良いが、演算量を
少なくする観点から、第２の発明では、電気角の一周期
内で９０°間隔の４個のデータを用いることとした。
【０００８】
【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明す
る。まず、始めに、本発明におけるオフセット補償の原
理を説明する。中性点引出しのない電動機では、３相の
自由度は２である。従って、電流制御系内のオフセット
は３相のうちの何れか２相分に換算することができる。
ここでは、オフセットを３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相とする）の
うちＵ相及びＷ相に換算して補償するものとし、これら
のオフセットをそれぞれｉUoff，ｉWoffとする。また、
３相各相の実電流をｉU，ｉV，ｉWとし、電流制御系内
のオフセットをすべて電流検出器等の検出系に換算した
ときの電流検出値をそれぞれｉUD，ｉVD，ｉWDとしたと
き、各々の関係が次の数式１、数式２、数式３によって
表されるとする。
る。まず、始めに、本発明におけるオフセット補償の原
理を説明する。中性点引出しのない電動機では、３相の
自由度は２である。従って、電流制御系内のオフセット
は３相のうちの何れか２相分に換算することができる。
ここでは、オフセットを３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相とする）の
うちＵ相及びＷ相に換算して補償するものとし、これら
のオフセットをそれぞれｉUoff，ｉWoffとする。また、
３相各相の実電流をｉU，ｉV，ｉWとし、電流制御系内
のオフセットをすべて電流検出器等の検出系に換算した
ときの電流検出値をそれぞれｉUD，ｉVD，ｉWDとしたと
き、各々の関係が次の数式１、数式２、数式３によって
表されるとする。
【０００９】
【数１】ｉUD＝ｉU−ｉUoff
【００１０】
【数２】ｉVD＝ｉV＋（ｉUoff＋ｉWoff）
【００１１】
【数３】ｉWD＝ｉW−ｉWoff
【００１２】このとき、図１に示すように、ｉUoffによ
ってベクトルｉ1で示されるオフセット電流が、また、
ｉWoffによってベクトルｉ2で示されるオフセット電流
がそれぞれ流れ、結果としてｉ1，ｉ2の合成ベクトルで
あるｉ0が流れる。このオフセット電流ｉ0により、電動
機の電源周波数と同一周波数のトルクリプルが発生す
る。このトルクリプルは、電動機の速度制御系が追従で
きる周波数までは、トルク相当量としてのトルク指令値
に対して逆符号にて反映されることになる。
ってベクトルｉ1で示されるオフセット電流が、また、
ｉWoffによってベクトルｉ2で示されるオフセット電流
がそれぞれ流れ、結果としてｉ1，ｉ2の合成ベクトルで
あるｉ0が流れる。このオフセット電流ｉ0により、電動
機の電源周波数と同一周波数のトルクリプルが発生す
る。このトルクリプルは、電動機の速度制御系が追従で
きる周波数までは、トルク相当量としてのトルク指令値
に対して逆符号にて反映されることになる。
【００１３】ここで、オフセットにより発生する実際の
トルクリプルは測定が困難であるから、本発明では、実
際のトルクリプルが逆極性にて反映されているトルク相
当量として、トルク指令値に着目することとした。すな
わち、電動機がほぼ一定速度で回転している状態におい
て、電気角の一周期内でトルク指令値を複数個サンプリ
ングし、これらのトルク指令値を図２に示すような直交
座標系を用いてとらえることにより、電源周波数と同一
周波数であるトルク指令値のＲ軸成分ＴR及びＩ軸成分
ＴIを抽出する。これらのＴR，ＴIを用いれば、次の数
式４及び数式５によってＷ相及びＵ相に換算したオフセ
ット量ｉWoff，ｉUoffをそれぞれ求めることができる。
トルクリプルは測定が困難であるから、本発明では、実
際のトルクリプルが逆極性にて反映されているトルク相
当量として、トルク指令値に着目することとした。すな
わち、電動機がほぼ一定速度で回転している状態におい
て、電気角の一周期内でトルク指令値を複数個サンプリ
ングし、これらのトルク指令値を図２に示すような直交
座標系を用いてとらえることにより、電源周波数と同一
周波数であるトルク指令値のＲ軸成分ＴR及びＩ軸成分
ＴIを抽出する。これらのＴR，ＴIを用いれば、次の数
式４及び数式５によってＷ相及びＵ相に換算したオフセ
ット量ｉWoff，ｉUoffをそれぞれ求めることができる。
【００１４】
【数４】ｉWoff＝ＴI／（２×ｓｉｎ６０°）
【００１５】
【数５】ｉUoff＝ＴR／２−ｉWoff×ｃｏｓ６０°
【００１６】従って、上記数式４、数式５により求めた
オフセット量ｉWoff，ｉUoffをｉWD，ｉUDに各々加算す
ることにより、前記数式１、数式３から実電流ｉW，ｉU
に対してオフセットを補償することができる。
オフセット量ｉWoff，ｉUoffをｉWD，ｉUDに各々加算す
ることにより、前記数式１、数式３から実電流ｉW，ｉU
に対してオフセットを補償することができる。
【００１７】ここで、本実施例では、トルク相当量とし
てのトルク指令値に含まれるリプルを、図３に示すよう
にオフセット補償する２相（Ｕ相、Ｗ相）を除いた残り
の１相（Ｖ相）に対しほぼ平行となる直交座標上で抽出
する。更に、トルク指令値のＲ軸成分ＴR及びＩ軸成分
ＴIの極性のみに着目し、以下の表１に示すように、こ
れらの極性（「＋」，「−」）に応じて一定の微小量
（ここでは、ディジタル量の＋１ビットまたは−１ビッ
トとする）をディジタル値である電流検出値ｉUD，ｉWD
に各々加算することにより、前記数式１、数式３から実
電流ｉU，ｉWに対してオフセットを補償する。
てのトルク指令値に含まれるリプルを、図３に示すよう
にオフセット補償する２相（Ｕ相、Ｗ相）を除いた残り
の１相（Ｖ相）に対しほぼ平行となる直交座標上で抽出
する。更に、トルク指令値のＲ軸成分ＴR及びＩ軸成分
ＴIの極性のみに着目し、以下の表１に示すように、こ
れらの極性（「＋」，「−」）に応じて一定の微小量
（ここでは、ディジタル量の＋１ビットまたは−１ビッ
トとする）をディジタル値である電流検出値ｉUD，ｉWD
に各々加算することにより、前記数式１、数式３から実
電流ｉU，ｉWに対してオフセットを補償する。
【００１８】
【表１】
【００１９】ここで、トルク指令値に含まれるリプルの
基本波成分の抽出に当たっては、前記同様に電気角の一
周期内でトルク指令値を複数回サンプリングすることを
前提としている。このサンプリング回数は多いほど精度
がよくなるが、その反面、演算処理装置による演算量が
増加してしまうことから、本実施例では４とした。例え
ば、Ｕ相及びＷ相に対する電流指令値を次の数式６及び
数式７のように与えるとき、式中のθ＝９０°でＵ相電
流によるトルクが最大になること、図３の直交座標系に
おいてＲ軸はＵ相に対して６０°位相が進んでいるこ
と、及び、トルク指令値に含まれるリプルとトルク指令
値とが逆極性であることにより、θ＝２１０°，３００
°，３０°，１２０°といった９０°間隔で４個のデー
タをサンプリングすればよい。
基本波成分の抽出に当たっては、前記同様に電気角の一
周期内でトルク指令値を複数回サンプリングすることを
前提としている。このサンプリング回数は多いほど精度
がよくなるが、その反面、演算処理装置による演算量が
増加してしまうことから、本実施例では４とした。例え
ば、Ｕ相及びＷ相に対する電流指令値を次の数式６及び
数式７のように与えるとき、式中のθ＝９０°でＵ相電
流によるトルクが最大になること、図３の直交座標系に
おいてＲ軸はＵ相に対して６０°位相が進んでいるこ
と、及び、トルク指令値に含まれるリプルとトルク指令
値とが逆極性であることにより、θ＝２１０°，３００
°，３０°，１２０°といった９０°間隔で４個のデー
タをサンプリングすればよい。
【００２０】
【数６】ｉU *＝Ｉｓｉｎθ
【００２１】
【数７】ｉW *＝Ｉｓｉｎ（θ＋１２０°）
【００２２】上記サンプリングによる４個のデータをそ
れぞれＴ(0)，Ｔ(1)，Ｔ(2)，Ｔ(3)とし、次の数式８及
び数式９で示される演算を行うと数式８のＴRがＲ軸成
分、数式９のＴIがＩ軸成分となる。なお、これらの数
式８、数式９は４ポイントのＦＦＴ（高速フーリエ変
換）演算に他ならないが、サンプリングを４点としたた
め加減算のみで済むことになり、演算量を少なくするこ
とができる。
れぞれＴ(0)，Ｔ(1)，Ｔ(2)，Ｔ(3)とし、次の数式８及
び数式９で示される演算を行うと数式８のＴRがＲ軸成
分、数式９のＴIがＩ軸成分となる。なお、これらの数
式８、数式９は４ポイントのＦＦＴ（高速フーリエ変
換）演算に他ならないが、サンプリングを４点としたた
め加減算のみで済むことになり、演算量を少なくするこ
とができる。
【００２３】
【数８】ＴR＝Ｔ(0)−Ｔ(2)
【００２４】
【数９】ＴI＝Ｔ(3)−Ｔ(1)
【００２５】このようにして求めたＲ軸成分ＴR及びＩ
軸成分ＴIの極性に応じ、前記表１に基づきディジタル
量の＋１ビットまたは−１ビットを電流検出値ｉWD，ｉ
UDに各々加算し、積算して電流制御系のオフセットを補
償する。
軸成分ＴIの極性に応じ、前記表１に基づきディジタル
量の＋１ビットまたは−１ビットを電流検出値ｉWD，ｉ
UDに各々加算し、積算して電流制御系のオフセットを補
償する。
【００２６】
【発明の効果】以上のように第１または第２の発明は、
トルク指令値などのトルク相当量に含まれるリプルの基
本波成分を直交座標軸上で抽出し、これらに基づいて電
流制御系のオフセットを補償するものである。このオフ
セット補償に要する演算処理は前述のように極めて簡単
かつ少量であり、電流制御系の駆動中に補償するべきオ
フセットは主として温度によるドリフト分であって比較
的ゆっくり補償すればよいこと等を考え合わせると、本
発明ではある程度の時間をかけて簡単かつ少量の演算を
行えばよいことになり、従来の技術に対し低速かつ安価
なＣＰＵ等を用いた場合にも確実にオフセットが補償で
きるという効果がある。
トルク指令値などのトルク相当量に含まれるリプルの基
本波成分を直交座標軸上で抽出し、これらに基づいて電
流制御系のオフセットを補償するものである。このオフ
セット補償に要する演算処理は前述のように極めて簡単
かつ少量であり、電流制御系の駆動中に補償するべきオ
フセットは主として温度によるドリフト分であって比較
的ゆっくり補償すればよいこと等を考え合わせると、本
発明ではある程度の時間をかけて簡単かつ少量の演算を
行えばよいことになり、従来の技術に対し低速かつ安価
なＣＰＵ等を用いた場合にも確実にオフセットが補償で
きるという効果がある。
【図１】オフセット電流のベクトル図である。
【図２】トルク指令値の基本波成分抽出のための直交座
標系の説明図である。
標系の説明図である。
【図３】トルク指令値の基本波成分抽出のための直交座
標系の説明図である。
標系の説明図である。
ｉ0，ｉ1，ｉ2 オフセット電流（ベクトル）
Claims (2)
- 【請求項１】 ３相交流電動機の速度制御装置内の電流
制御系に存在するオフセットを補償するためのオフセッ
ト補償方法において、 前記電動機の速度がほぼ一定の状態で電動機のトルク相
当量を電気角の一周期内において複数個サンプリング
し、これらのトルク相当量の電源周波数と同一周波数成
分を、オフセット補償する２相を除いた残りの１相に対
しほぼ平行となる直交座標上で抽出し、各座標軸上のト
ルク相当量成分の極性に応じて一定の微小量をディジタ
ル値である電流検出器に各々加算することにより実電流
に対してオフセットを補償することを特徴とする電流制
御系のオフセット補償方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の電流制御系のオフセット
補償方法において、 電気角の一周期内におけるトルク相当量のサンプリング
数を４としたことを特徴とする電流制御系のオフセット
補償方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3055820A JP2936762B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 電流制御系のオフセット補償方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3055820A JP2936762B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 電流制御系のオフセット補償方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04271298A JPH04271298A (ja) | 1992-09-28 |
| JP2936762B2 true JP2936762B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=13009588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3055820A Expired - Lifetime JP2936762B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 電流制御系のオフセット補償方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2936762B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5278723B2 (ja) * | 2007-06-25 | 2013-09-04 | アイシン精機株式会社 | モータの制御装置及びモータの制御方法 |
-
1991
- 1991-02-26 JP JP3055820A patent/JP2936762B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04271298A (ja) | 1992-09-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990511 |