JP3117880B2 - 同期モータのベクトル制御における弱め界磁制御方法 - Google Patents
同期モータのベクトル制御における弱め界磁制御方法Info
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- JP3117880B2 JP3117880B2 JP06222847A JP22284794A JP3117880B2 JP 3117880 B2 JP3117880 B2 JP 3117880B2 JP 06222847 A JP06222847 A JP 06222847A JP 22284794 A JP22284794 A JP 22284794A JP 3117880 B2 JP3117880 B2 JP 3117880B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば電気自動車の
動力源となる同期モータを制御する同期モータのベクト
ル制御における弱め界磁制御方法に関するものである。
動力源となる同期モータを制御する同期モータのベクト
ル制御における弱め界磁制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ベクトル制御理論の確立により、通常は
効率よく制御するために、ｄ軸電流（以下、Ｉd 電流と
記す）を零にする制御が一般的に用いられている。
効率よく制御するために、ｄ軸電流（以下、Ｉd 電流と
記す）を零にする制御が一般的に用いられている。
【０００３】最近は、同期モータの高速域回転制御を目
的として、Ｉd 電流を積極的に利用し、Ｉd 電流を流す
ことで、同期モータの有効磁束を弱め、高速域回転を可
能とする弱め界磁制御が、紹介され始めている。
的として、Ｉd 電流を積極的に利用し、Ｉd 電流を流す
ことで、同期モータの有効磁束を弱め、高速域回転を可
能とする弱め界磁制御が、紹介され始めている。
【０００４】本件発明者は、電気自動車の駆動モータと
して、同期モータを使用し、Ｉd 電流を積極的に流すこ
とで、同期モータの高速回転制御を行うことを提案し
た。
して、同期モータを使用し、Ｉd 電流を積極的に流すこ
とで、同期モータの高速回転制御を行うことを提案し
た。
【０００５】図１０に電気自動車の概略構成図を示す。
図１０において、５１は自動車の車体、５２は前輪、５
３は後輪、５４は同期モータ、５５はトランスミッショ
ン、５６はバッテリである。５７はコントローラでアク
セル信号とブレーキ信号が入力される。この電気自動車
は、バッテリ５６をエネルギー源として同期モータ５４
が運転され、同期モータ５４の駆動力がトランスミッシ
ョン５５を介して後輪５３に伝達される。同期モータ５
４の制御はコントローラ５７により行われる。
図１０において、５１は自動車の車体、５２は前輪、５
３は後輪、５４は同期モータ、５５はトランスミッショ
ン、５６はバッテリである。５７はコントローラでアク
セル信号とブレーキ信号が入力される。この電気自動車
は、バッテリ５６をエネルギー源として同期モータ５４
が運転され、同期モータ５４の駆動力がトランスミッシ
ョン５５を介して後輪５３に伝達される。同期モータ５
４の制御はコントローラ５７により行われる。
【０００６】電気自動車として、ｄ軸電流を制御するこ
とで得られる効果として、以下のようなことがあげられ
る。
とで得られる効果として、以下のようなことがあげられ
る。
【０００７】同期モータがある回転数までしか上がらな
いとする（例えば、５０００ｒｐｍ）。車速が高速にな
ると、同期モータの回転数も車輪に連動して高速にしな
ければならないが、同期モータの回転数が５０００ｒｐ
ｍに達すると、それ以上回転数が上がらないので、さら
に速度を高めるためには、トランスミッションを利用し
て増速させることで対応している。
いとする（例えば、５０００ｒｐｍ）。車速が高速にな
ると、同期モータの回転数も車輪に連動して高速にしな
ければならないが、同期モータの回転数が５０００ｒｐ
ｍに達すると、それ以上回転数が上がらないので、さら
に速度を高めるためには、トランスミッションを利用し
て増速させることで対応している。
【０００８】しかし、今回提案したｄ軸電流制御（弱め
界磁制御）を行うと、図１１に示すように、弱め界磁制
御しなければ５０００ｒｐｍまでしか回らない（実線Ａ
1 ）同期モータを、例えば弱め界磁制御することで１０
０００ｒｐｍまで回転可能となり（実線Ａ2 ）、電気自
動車として、トランスミッションなしの車を提供できる
ことが期待できる。なお、図１１において、ＴＴ1 ，Ｔ
Ｔ1 ／２はモータ停止時のトルクを示している。
界磁制御）を行うと、図１１に示すように、弱め界磁制
御しなければ５０００ｒｐｍまでしか回らない（実線Ａ
1 ）同期モータを、例えば弱め界磁制御することで１０
０００ｒｐｍまで回転可能となり（実線Ａ2 ）、電気自
動車として、トランスミッションなしの車を提供できる
ことが期待できる。なお、図１１において、ＴＴ1 ，Ｔ
Ｔ1 ／２はモータ停止時のトルクを示している。
【０００９】また、トランスミッションがなくなった
分、コストダウン、さらには重量軽減の効果が生じ、効
率が良くなるという効果が期待できる。
分、コストダウン、さらには重量軽減の効果が生じ、効
率が良くなるという効果が期待できる。
【００１０】そして、制御を適切に行えば、効率良く制
御でき、限られたエネルギー（バッテリー）で効率が良
いということで、航続距離が延びる等の効果が期待でき
る。
御でき、限られたエネルギー（バッテリー）で効率が良
いということで、航続距離が延びる等の効果が期待でき
る。
【００１１】なお、モータ特性として１００００ｒｐｍ
まで回転可能な同期モータを作ったとすれば、同期モー
タが大きくなり、重量も大きく増加することになり、こ
のような構成は電気自動車には採用できない。
まで回転可能な同期モータを作ったとすれば、同期モー
タが大きくなり、重量も大きく増加することになり、こ
のような構成は電気自動車には採用できない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、弱め界
磁制御を具体的に実現する手段についてはほとんど公表
されていない。
磁制御を具体的に実現する手段についてはほとんど公表
されていない。
【００１３】したがって、この発明の目的は、弱め界磁
を行って効率良く同期モータを制御することができる同
期モータのベクトル制御における弱め界磁制御方法を提
供することである。
を行って効率良く同期モータを制御することができる同
期モータのベクトル制御における弱め界磁制御方法を提
供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の同期モー
タのベクトル制御における弱め界磁制御方法は、制御対
象となる同期モータにおける速度−トルク特性を弱め電
流を流さない状態と１つのレベルまたは複数の異なるレ
ベルで弱め電流を流す状態とでそれぞれ求めるステップ
と、前記同期モータに対する速度指令と前記同期モータ
の現在の速度の偏差から第１のトルク指令電流を演算に
より求めるステップと、現在の速度で発生するトルクを
前記速度−トルク特性上で弱め電流を流さない状態と１
つのレベルまたは複数の異なるレベルで弱め電流を流す
状態とでそれぞれ求めるステップと、前ステップで求め
たトルクと前記各速度−トルク特性のトルク定数とから
前記各トルクに対応したトルク電流を算出するステップ
と、前記同期モータに対する速度指令と前記同期モータ
の現在の速度の偏差から求めた第１のトルク指令電流と
前記各トルクに対応したトルク電流とを比較し、前記第
１のトルク指令電流が前記各トルクに対応したトルク電
流のどの範囲にあるかに応じて第２のトルク指令電流お
よび弱め電流を決定し出力するステップとを含む。
タのベクトル制御における弱め界磁制御方法は、制御対
象となる同期モータにおける速度−トルク特性を弱め電
流を流さない状態と１つのレベルまたは複数の異なるレ
ベルで弱め電流を流す状態とでそれぞれ求めるステップ
と、前記同期モータに対する速度指令と前記同期モータ
の現在の速度の偏差から第１のトルク指令電流を演算に
より求めるステップと、現在の速度で発生するトルクを
前記速度−トルク特性上で弱め電流を流さない状態と１
つのレベルまたは複数の異なるレベルで弱め電流を流す
状態とでそれぞれ求めるステップと、前ステップで求め
たトルクと前記各速度−トルク特性のトルク定数とから
前記各トルクに対応したトルク電流を算出するステップ
と、前記同期モータに対する速度指令と前記同期モータ
の現在の速度の偏差から求めた第１のトルク指令電流と
前記各トルクに対応したトルク電流とを比較し、前記第
１のトルク指令電流が前記各トルクに対応したトルク電
流のどの範囲にあるかに応じて第２のトルク指令電流お
よび弱め電流を決定し出力するステップとを含む。
【００１５】請求項２記載の同期モータのベクトル制御
における弱め界磁制御方法は、制御対象となる同期モー
タに対する速度指令と前記同期モータの現在の速度の偏
差からトルク指令電流を演算により求めるステップと、
弱め電流を流さない状態で現在の速度で前記トルク指令
電流を設定したときに同期モータの各部の電圧ベクトル
の和が前記同期モータへの印加電圧で決まる制限円内に
入っているかどうかを判定するステップと、前記同期モ
ータの各部の電圧ベクトルの和が前記同期モータへの印
加電圧で決まる制限円内に入っていないときに、前記同
期モータの各部の電圧ベクトルの和が前記同期モータへ
の印加電圧で決まる制限円内に入り、かつトルク電流が
前記速度の偏差から求まる指令トルク電流に対し弱め率
を乗じた値に等しくなるようにするという条件で弱め率
を適宜変更しながら弱め電流とトルク電流とを決定する
ステップとを含む。
における弱め界磁制御方法は、制御対象となる同期モー
タに対する速度指令と前記同期モータの現在の速度の偏
差からトルク指令電流を演算により求めるステップと、
弱め電流を流さない状態で現在の速度で前記トルク指令
電流を設定したときに同期モータの各部の電圧ベクトル
の和が前記同期モータへの印加電圧で決まる制限円内に
入っているかどうかを判定するステップと、前記同期モ
ータの各部の電圧ベクトルの和が前記同期モータへの印
加電圧で決まる制限円内に入っていないときに、前記同
期モータの各部の電圧ベクトルの和が前記同期モータへ
の印加電圧で決まる制限円内に入り、かつトルク電流が
前記速度の偏差から求まる指令トルク電流に対し弱め率
を乗じた値に等しくなるようにするという条件で弱め率
を適宜変更しながら弱め電流とトルク電流とを決定する
ステップとを含む。
【００１６】請求項３記載の同期モータのベクトル制御
における弱め界磁制御方法は、請求項１または請求項２
の同期モータのベクトル制御における弱め界磁制御方法
において、回生制動力を制御する同期モータのベクトル
制御における弱め界磁制御方法であって、同期モータの
現在の速度ω m と同期モータの速度−トルク特性におけ
る無負荷回転数ω 1 より弱め率ｎを ｎ＝ω m ／ω 1 ，１＜ｎ にしたがって算出するステップと、 前記弱め率ｎと前記
同期モータの有効磁束を完全に打ち消すことができる弱
め電流値Ｉ dFW から弱め電流Ｉ d を Ｉ d ＝（１−１／ｎ）Ｉ dFW にしたがって算出するステップと、 前記弱め電流Ｉ d が
スイッチング素子の上限電流Ｉ max と等しいときにトル
ク電流Ｉ q を零とし、前記弱め電流Ｉ d がスイッチング
素子の上限電流Ｉ max より小さいときに前記スイッチン
グ素子の上限電流Ｉ max よりトルク電流Ｉ q の最大値Ｉ
qmax1 を Ｉ qmax1 ＝√（Ｉ max 2 −Ｉ d 2 ） で算出するステップと、 バッテリへの充電電流の最大値
をＩ Bmax としたときに、トルク電流Ｉ q の最大値Ｉ
qmax1 と前記充電電流の最大値Ｉ Bmax を比較し、トルク
電流Ｉ q の最大値Ｉ qmax を Ｉ qmax1 ≧Ｉ Bmax のときは、Ｉ qmax ＝Ｉ Bmax Ｉ qmax1 ＜Ｉ Bmax のときは、Ｉ qmax ＝Ｉ qmax1 にしたがって算出するステップと、 速度偏差からトルク
指令電流Ｉ * q0 を算出し、このトルク指令電流Ｉ * q0 と
前記弱め率ｎとでトルク電流Ｉ * q を Ｉ * q ＝ｎ×Ｉ * q0 にしたがって算出するステップと、 ｜Ｉ * q ｜≦Ｉ qmax
のときはトルク電流をＩ * q とし、｜Ｉ * q ｜＞Ｉ qmax
のときはトルク電流を−Ｉ qmax とし、トルク電流がＩ *
q または−Ｉ qmax で、弱め電流Ｉ d が Ｉ d ＝（１−１／ｎ）Ｉ dFW で過回生の状態が回避されるまで出力をする ステップと
を含む。
における弱め界磁制御方法は、請求項１または請求項２
の同期モータのベクトル制御における弱め界磁制御方法
において、回生制動力を制御する同期モータのベクトル
制御における弱め界磁制御方法であって、同期モータの
現在の速度ω m と同期モータの速度−トルク特性におけ
る無負荷回転数ω 1 より弱め率ｎを ｎ＝ω m ／ω 1 ，１＜ｎ にしたがって算出するステップと、 前記弱め率ｎと前記
同期モータの有効磁束を完全に打ち消すことができる弱
め電流値Ｉ dFW から弱め電流Ｉ d を Ｉ d ＝（１−１／ｎ）Ｉ dFW にしたがって算出するステップと、 前記弱め電流Ｉ d が
スイッチング素子の上限電流Ｉ max と等しいときにトル
ク電流Ｉ q を零とし、前記弱め電流Ｉ d がスイッチング
素子の上限電流Ｉ max より小さいときに前記スイッチン
グ素子の上限電流Ｉ max よりトルク電流Ｉ q の最大値Ｉ
qmax1 を Ｉ qmax1 ＝√（Ｉ max 2 −Ｉ d 2 ） で算出するステップと、 バッテリへの充電電流の最大値
をＩ Bmax としたときに、トルク電流Ｉ q の最大値Ｉ
qmax1 と前記充電電流の最大値Ｉ Bmax を比較し、トルク
電流Ｉ q の最大値Ｉ qmax を Ｉ qmax1 ≧Ｉ Bmax のときは、Ｉ qmax ＝Ｉ Bmax Ｉ qmax1 ＜Ｉ Bmax のときは、Ｉ qmax ＝Ｉ qmax1 にしたがって算出するステップと、 速度偏差からトルク
指令電流Ｉ * q0 を算出し、このトルク指令電流Ｉ * q0 と
前記弱め率ｎとでトルク電流Ｉ * q を Ｉ * q ＝ｎ×Ｉ * q0 にしたがって算出するステップと、 ｜Ｉ * q ｜≦Ｉ qmax
のときはトルク電流をＩ * q とし、｜Ｉ * q ｜＞Ｉ qmax
のときはトルク電流を−Ｉ qmax とし、トルク電流がＩ *
q または−Ｉ qmax で、弱め電流Ｉ d が Ｉ d ＝（１−１／ｎ）Ｉ dFW で過回生の状態が回避されるまで出力をする ステップと
を含む。
【００１７】
【作用】請求項１の構成によれば、予め１または複数種
弱め電流を設定しておき、同期モータに対する速度指令
と同期モータの現在の速度の偏差から求めた第１のトル
ク指令電流と各トルクに対応したトルク電流とを比較
し、第１のトルク指令電流が各トルクに対応したトルク
電流のどの範囲にあるかに応じて第２のトルク指令電流
および弱め電流を決定し出力する。この結果、簡単かつ
効率よく第２のトルク指令電流および弱め電流を決定す
ることができる。
弱め電流を設定しておき、同期モータに対する速度指令
と同期モータの現在の速度の偏差から求めた第１のトル
ク指令電流と各トルクに対応したトルク電流とを比較
し、第１のトルク指令電流が各トルクに対応したトルク
電流のどの範囲にあるかに応じて第２のトルク指令電流
および弱め電流を決定し出力する。この結果、簡単かつ
効率よく第２のトルク指令電流および弱め電流を決定す
ることができる。
【００１８】請求項２の構成によれば、同期モータの各
部の電圧ベクトルの和が同期モータへの印加電圧で決ま
る制限円内に入り、かつトルク電流が速度の偏差から求
まる指令トルク電流に対し弱め率を乗じた値に等しくな
るようにするという条件で弱め率を適宜変更しながら弱
め電流とトルク電流とを決定する。この結果、少ない弱
め電流で最大トルクを発生することができ、最大効率制
御が可能である。
部の電圧ベクトルの和が同期モータへの印加電圧で決ま
る制限円内に入り、かつトルク電流が速度の偏差から求
まる指令トルク電流に対し弱め率を乗じた値に等しくな
るようにするという条件で弱め率を適宜変更しながら弱
め電流とトルク電流とを決定する。この結果、少ない弱
め電流で最大トルクを発生することができ、最大効率制
御が可能である。
【００１９】 請求項３記載の構成によれば、同期モータ
が過回転状態になったときに、適正な弱め電流とトルク
電流を算出して同期モータを制御することで、過回転に
よる過回生が防がれる。
が過回転状態になったときに、適正な弱め電流とトルク
電流を算出して同期モータを制御することで、過回転に
よる過回生が防がれる。
【００２０】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照しなが
ら説明する。
ら説明する。
【００２１】〔第１の実施例〕 この発明の第１の実施例の同期モータのベクトル制御に
おける弱め界磁制御方法を図１および図２に基づいて説
明する。
おける弱め界磁制御方法を図１および図２に基づいて説
明する。
【００２２】図１は、この発明の第１の実施例の同期モ
ータのベクトル制御における弱め界磁制御方法における
同期モータの弱め電流（弱め界磁電流）を決定するアル
ゴリズムを説明するための速度−トルク特性図である。
図１において、１は弱め電流を流さないとき（Ｉd ＝
０）、つまりバッテリ電圧とモータ定数で決まる特性図
で、そのときの同期モータのトルク定数をＫT1、無負荷
回転数をω1 とする。２は弱め電流Ｉd1を流したとき
（Ｉd ＝Ｉd1）の特性図で、そのときの同期モータのト
ルク定数をＫT2、無負荷回転数をω2 とする。３は特性
図２と同様、弱め電流Ｉd2（Ｉd ＝Ｉd2）を流したとき
の特性図で、そのときのトルク定数をＫT3、無負荷回転
数をω3 とする。
ータのベクトル制御における弱め界磁制御方法における
同期モータの弱め電流（弱め界磁電流）を決定するアル
ゴリズムを説明するための速度−トルク特性図である。
図１において、１は弱め電流を流さないとき（Ｉd ＝
０）、つまりバッテリ電圧とモータ定数で決まる特性図
で、そのときの同期モータのトルク定数をＫT1、無負荷
回転数をω1 とする。２は弱め電流Ｉd1を流したとき
（Ｉd ＝Ｉd1）の特性図で、そのときの同期モータのト
ルク定数をＫT2、無負荷回転数をω2 とする。３は特性
図２と同様、弱め電流Ｉd2（Ｉd ＝Ｉd2）を流したとき
の特性図で、そのときのトルク定数をＫT3、無負荷回転
数をω3 とする。
【００２３】以下に、同期モータの弱め電流を決定する
アルゴリズムについて説明する。
アルゴリズムについて説明する。
【００２４】まず、速度指令ω* と現在の速度ωの偏差
から、トルク指令電流Ｉ* q0を演算により求める。
から、トルク指令電流Ｉ* q0を演算により求める。
【００２５】このトルク指令電流Ｉ* q0の大きさは、図
１中のｉ* q0となり、また図中の点線は、速度ゲインの
大きさで決まる傾きを有する。なお、図中では、説明を
わかりやすくするために、直線で近似している。
１中のｉ* q0となり、また図中の点線は、速度ゲインの
大きさで決まる傾きを有する。なお、図中では、説明を
わかりやすくするために、直線で近似している。
【００２６】つぎに、現在の速度で発生するトルクを特
性図１，２，３より求める。図１より、特性図１のとき
のトルクはＴ1 、特性図２のときのトルクはＴ2 、特性
図３のときのトルクはＴ3 となる。
性図１，２，３より求める。図１より、特性図１のとき
のトルクはＴ1 、特性図２のときのトルクはＴ2 、特性
図３のときのトルクはＴ3 となる。
【００２７】トルク定数Ｋt とトルクＴとトルク電流ｉ
との関係は、〔数１〕で与えられるので、各特性図１，
２，３のトルク定数ＫT1〜ＫT3とそのときのトルクＴ1
〜Ｔ3 とから、必要なトルク電流Ｉq1〜Ｉq3を〔数２〕
を用いて算出する。
との関係は、〔数１〕で与えられるので、各特性図１，
２，３のトルク定数ＫT1〜ＫT3とそのときのトルクＴ1
〜Ｔ3 とから、必要なトルク電流Ｉq1〜Ｉq3を〔数２〕
を用いて算出する。
【００２８】
【数１】
【００２９】
【数２】
【００３０】そして、上記速度の偏差から求められたト
ルク指令電流Ｉ* q0と、現在の速度で発生することので
きるトルク電流Ｉq1〜Ｉq3の大きさとを比較して下記の
条件に従って弱め電流Ｉ* d およびトルク指令電流Ｉ*
q を決定し、出力する。
ルク指令電流Ｉ* q0と、現在の速度で発生することので
きるトルク電流Ｉq1〜Ｉq3の大きさとを比較して下記の
条件に従って弱め電流Ｉ* d およびトルク指令電流Ｉ*
q を決定し、出力する。
【００３１】 Ｉ* q0≦Ｉq1 トルク指令電流：Ｉ* q ＝Ｉ* q0 弱め電流 ：Ｉ* d ＝０ Ｉq1＜Ｉ* q0≦Ｉq2 トルク指令電流：Ｉ* q ＝Ｉ* q0×（ω2 ／ω1 ） 弱め電流 ：Ｉ* d ＝Ｉd1 Ｉq2＜Ｉ* q0 トルク指令電流：Ｉ* q ＝Ｉ* q0×（ω3 ／ω1 ） 弱め電流 ：Ｉ* d ＝Ｉd2 なお、弱め電流Ｉd1，Ｉd2は、同期モータの定数および
弱め率より予め〔数３〕を用いて算出する。
弱め率より予め〔数３〕を用いて算出する。
【００３２】
【数３】
【００３３】ただし、ｎ0 ：弱め率（＝ω2 ／ω1 ） ｎ1 ：弱め率（＝ω3 ／ω1 ） Ｌ ：同期モータのインダクタンス ψ ：同期モータの有効磁束 また、速度の偏差より求められたトルク指令電流Ｉ* q0
と、現在の速度で発生するトルクを出すために必要なト
ルク電流Ｉq1，Ｉq2，Ｉq3との大小判定を行う際、トル
ク指令電流Ｉ* q および弱め電流Ｉ* d がチャタリング
するのを防止するために、電流Ｉq1，Ｉq2，Ｉq3にヒス
テリシスを設けることが好ましい。さらに、ヒステリシ
スの幅は、電流Ｉq1，Ｉq2，Ｉq3と個別に設定できるよ
うにするのがよい。
と、現在の速度で発生するトルクを出すために必要なト
ルク電流Ｉq1，Ｉq2，Ｉq3との大小判定を行う際、トル
ク指令電流Ｉ* q および弱め電流Ｉ* d がチャタリング
するのを防止するために、電流Ｉq1，Ｉq2，Ｉq3にヒス
テリシスを設けることが好ましい。さらに、ヒステリシ
スの幅は、電流Ｉq1，Ｉq2，Ｉq3と個別に設定できるよ
うにするのがよい。
【００３４】なお、上記説明では、弱め電流を２パター
ン流すことを前提に説明を進めたが、同期モータのスム
ーズな回転を得るために弱め電流値をさらに増やして
も、上記アルゴリズムで同様に制御できることはいうま
でもない。
ン流すことを前提に説明を進めたが、同期モータのスム
ーズな回転を得るために弱め電流値をさらに増やして
も、上記アルゴリズムで同様に制御できることはいうま
でもない。
【００３５】以上に述べたアルゴリズムで、弱め電流Ｉ
d （トルク電流Ｉq も）を決定する。
d （トルク電流Ｉq も）を決定する。
【００３６】つぎに、スイッチング素子により、同期モ
ータの最大電流値Ｉmax が制約されているため、トルク
電流Ｉq の上限が次式で制約される。つまり、
ータの最大電流値Ｉmax が制約されているため、トルク
電流Ｉq の上限が次式で制約される。つまり、
【００３７】
【数４】
【００３８】より、
【００３９】
【数５】
【００４０】となる。したがって、同期モータの速度−
トルク特性は、上記のトルク電流Ｉqの制限を付加する
と、図２に示すように階段状の特性となる。図２におい
て、Ｂ1 点はＩmax ＝Ｉq に対応したトルクの位置、Ｂ
2 点はＩmax 2 ＝Ｉd1 2 ＋Ｉq 2 を満たすＩq に対応し
たトルクの位置、Ｂ3 点はＩmax 2 ＝Ｉd2 2 ＋Ｉq 2 を
満たすＩq に対応したトルクの位置である。
トルク特性は、上記のトルク電流Ｉqの制限を付加する
と、図２に示すように階段状の特性となる。図２におい
て、Ｂ1 点はＩmax ＝Ｉq に対応したトルクの位置、Ｂ
2 点はＩmax 2 ＝Ｉd1 2 ＋Ｉq 2 を満たすＩq に対応し
たトルクの位置、Ｂ3 点はＩmax 2 ＝Ｉd2 2 ＋Ｉq 2 を
満たすＩq に対応したトルクの位置である。
【００４１】以上のアルゴリズムをフローチャートに示
すと、図３のようになる。
すと、図３のようになる。
【００４２】ここで、弱め電流のパターンが多くなるほ
ど、スムーズな回転が得られることは、図２より明らか
である。この実施例の同期モータのベクトル制御におけ
る弱め界磁制御方法によれば、簡易な方式で弱め電流を
決定でき、効率良く同期モータを制御できる。
ど、スムーズな回転が得られることは、図２より明らか
である。この実施例の同期モータのベクトル制御におけ
る弱め界磁制御方法によれば、簡易な方式で弱め電流を
決定でき、効率良く同期モータを制御できる。
【００４３】〔第２の実施例〕 この発明の第２の実施例の同期モータのベクトル制御に
おける弱め界磁制御方法を図４ないし図８に基づいて説
明する。
おける弱め界磁制御方法を図４ないし図８に基づいて説
明する。
【００４４】図４は、この発明の第２の実施例の同期モ
ータのベクトル制御における弱め界磁制御方法における
同期モータの弱め電流（弱め界磁電流）を決定するアル
ゴリズムを説明するためのベクトル図であり、トルク電
流Ｉq と弱め電流Ｉd を流して同期モータが回転してい
るときの同期モータの各部の電圧のベクトル図である。
図４において、Ｋt は同期モータのトルク定数、Ｌq は
同期モータのｑ軸インダクタンス、Ｌd は同期モータの
ｄ軸インダクタンス、Ｒは同期モータの抵抗、Ｐは極対
数、ωm は現在の速度、Ｖは同期モータへの印加電圧で
ある。
ータのベクトル制御における弱め界磁制御方法における
同期モータの弱め電流（弱め界磁電流）を決定するアル
ゴリズムを説明するためのベクトル図であり、トルク電
流Ｉq と弱め電流Ｉd を流して同期モータが回転してい
るときの同期モータの各部の電圧のベクトル図である。
図４において、Ｋt は同期モータのトルク定数、Ｌq は
同期モータのｑ軸インダクタンス、Ｌd は同期モータの
ｄ軸インダクタンス、Ｒは同期モータの抵抗、Ｐは極対
数、ωm は現在の速度、Ｖは同期モータへの印加電圧で
ある。
【００４５】また、同図において、Ｋt ・ωm は、ωm
の速度で回転しているときに同期モータが発生する誘起
電圧である。Ｉq ・Ｒは、トルク電流Ｉq が同期モータ
の抵抗分に流れたときに発生する電圧である。ωＬq ・
Ｉq は、ωm の速度で回転しているときにｑ軸インダク
タンスに発生する電圧である。Ｉd ・Ｒは、弱め電流Ｉ
d が同期モータの抵抗分に流れたときに発生する電圧で
ある。ωＬd ・Ｉd は、ωm の速度で回転しているとき
にｄ軸インダクタンスに発生する電圧である。
の速度で回転しているときに同期モータが発生する誘起
電圧である。Ｉq ・Ｒは、トルク電流Ｉq が同期モータ
の抵抗分に流れたときに発生する電圧である。ωＬq ・
Ｉq は、ωm の速度で回転しているときにｑ軸インダク
タンスに発生する電圧である。Ｉd ・Ｒは、弱め電流Ｉ
d が同期モータの抵抗分に流れたときに発生する電圧で
ある。ωＬd ・Ｉd は、ωm の速度で回転しているとき
にｄ軸インダクタンスに発生する電圧である。
【００４６】ここで、ｄ軸電流は、ｑ軸より９０°位相
を進ませている。
を進ませている。
【００４７】つぎに、弱め界磁制御について、図５を参
照しながら説明する。図５（ａ）に示すように、回転速
度ωを上げていくと、誘起電圧ωm ・ｋt が大きくな
り、ＲＩq やωＬq Ｉq とベクトル加算した電圧値が、
電圧制限円となると、それ以上回転速度を上げることは
できなくなる。
照しながら説明する。図５（ａ）に示すように、回転速
度ωを上げていくと、誘起電圧ωm ・ｋt が大きくな
り、ＲＩq やωＬq Ｉq とベクトル加算した電圧値が、
電圧制限円となると、それ以上回転速度を上げることは
できなくなる。
【００４８】そこで、図５（ｂ）に示すように、電圧制
限円の電圧に対し、電流Ｉd を流すことで、電圧制限円
に戻る方向の電圧ωＬd Ｉd を発生させ、電圧余裕を発
生させる。そして、図５（ｃ）に示すように、発生した
電圧余裕分だけ電動機の回転速度を上昇させたり、速度
が一定の場合は、電圧余裕分のトルク電流を流すことに
より、大きなトルクを発生することができる。
限円の電圧に対し、電流Ｉd を流すことで、電圧制限円
に戻る方向の電圧ωＬd Ｉd を発生させ、電圧余裕を発
生させる。そして、図５（ｃ）に示すように、発生した
電圧余裕分だけ電動機の回転速度を上昇させたり、速度
が一定の場合は、電圧余裕分のトルク電流を流すことに
より、大きなトルクを発生することができる。
【００４９】ここで、電圧余裕を発生させる電流Ｉ
d は、電圧制限円に戻る最小値でよい。これは、最小値
以上に電流Ｉd を与えると、電流Ｉd を流すことで発生
する銅損により効率が下がるからである。
d は、電圧制限円に戻る最小値でよい。これは、最小値
以上に電流Ｉd を与えると、電流Ｉd を流すことで発生
する銅損により効率が下がるからである。
【００５０】したがって、計算されたトルク指令電流と
回転速度とから、ベクトル加算した電圧値が電圧制限円
内にあるかチェックする。そして、電圧制限円内であれ
ば、電流Ｉd を流す必要がない（電圧余裕あり）。逆に
電圧制限円を超えておれば、電流Ｉd を流すことで、電
圧制限円内に戻さなければならない。
回転速度とから、ベクトル加算した電圧値が電圧制限円
内にあるかチェックする。そして、電圧制限円内であれ
ば、電流Ｉd を流す必要がない（電圧余裕あり）。逆に
電圧制限円を超えておれば、電流Ｉd を流すことで、電
圧制限円内に戻さなければならない。
【００５１】そのために、まず弱め率を設定し、電流Ｉ
d の大きさを決める。そして、電流Ｉd の大きさを制限
する（マグネット減磁防止）ため、弱め率ｎでリミット
することで、電流Ｉd を制限する。つぎに、計算された
電流Ｉd とＩq がスイッチングデバイスの電流上限値に
あるかチェックし、最後に電圧制限円内に戻っているか
をチェックすることで、電流Ｉd の大きさを決定する。
d の大きさを決める。そして、電流Ｉd の大きさを制限
する（マグネット減磁防止）ため、弱め率ｎでリミット
することで、電流Ｉd を制限する。つぎに、計算された
電流Ｉd とＩq がスイッチングデバイスの電流上限値に
あるかチェックし、最後に電圧制限円内に戻っているか
をチェックすることで、電流Ｉd の大きさを決定する。
【００５２】以下に、ｄ軸電流を求めるアルゴリズムに
ついて説明する。
ついて説明する。
【００５３】（Ａ） 今、トルク電流Ｉq ，弱め電流Ｉ
d で、回転速度ωm で同期モータが回転するためには、
図４において、前述した各発生電圧のベトクル和が同期
モータの印加電圧Ｖの制限円内になくてはならない。
d で、回転速度ωm で同期モータが回転するためには、
図４において、前述した各発生電圧のベトクル和が同期
モータの印加電圧Ｖの制限円内になくてはならない。
【００５４】（Ｂ） 指令速度ω* m と現在の速度ωm
の偏差から、トルク指令電流Ｉ* q0を算出する。
の偏差から、トルク指令電流Ｉ* q0を算出する。
【００５５】（Ｃ） 算出したトルク指令電流Ｉ* q0に
基づいて、弱め電流を流すかどうかを判定する。まず、
基づいて、弱め電流を流すかどうかを判定する。まず、
【００５６】
【数６】
【００５７】を満たすときは、弱め電流Ｉ* d ＝０と
し、トルク電流Ｉ* q ＝Ｉ* q0とする。また、
し、トルク電流Ｉ* q ＝Ｉ* q0とする。また、
【００５８】
【数７】
【００５９】を満たすときは、弱め電流を流す。
【００６０】（Ｄ） 弱め電流Ｉ* d およびトルク電流
Ｉ* q の決定は以下のようにして行う。
Ｉ* q の決定は以下のようにして行う。
【００６１】（Ｄ−１） まず、弱め電流Ｉ* d は、
【００６２】
【数８】
【００６３】で求める。ただし、ψは同期モータの有効
磁束（＝Ｋt ／Ｐ）であり、ｎは弱め率（ｎ＞１）であ
る。
磁束（＝Ｋt ／Ｐ）であり、ｎは弱め率（ｎ＞１）であ
る。
【００６４】（Ｄ−２） つぎに、トルク電流Ｉ
* q は、つぎのように求める。
* q は、つぎのように求める。
【００６５】モータ電流は、
【００６６】
【数９】
【００６７】で求まるが、スイッチング素子の上限よ
り、モータ電流をＩmax に制限する必要があるため、
り、モータ電流をＩmax に制限する必要があるため、
【００６８】
【数１０】
【００６９】の関係にあてはまることが必要となる。し
たがって、トルク電流Ｉ* q0は、上記の数式に適合する
値に変更し、同期モータに出力するトルク電流Ｉ* q の
値が〔数１１〕で算出される。
たがって、トルク電流Ｉ* q0は、上記の数式に適合する
値に変更し、同期モータに出力するトルク電流Ｉ* q の
値が〔数１１〕で算出される。
【００７０】
【数１１】
【００７１】で求める。
【００７２】（Ｄ−３） つぎに、電圧Ｖの制限円
（（Ａ）で説明）に入っているかどうかを〔数１２〕に
より判定する。
（（Ａ）で説明）に入っているかどうかを〔数１２〕に
より判定する。
【００７３】
【数１２】
【００７４】（Ｄ−４） 〔数１２〕を満足すれば、つ
ぎにトルク指令電流Ｉ* q0に相当する指令トルク値を確
保するかどうかを判定する。つまり、弱め電流を印加す
ることで、トルク定数が下がる。そこで、速度偏差によ
り求めた必要トルクを確保するためには、〔数１１〕で
求まったトルク電流Ｉ * q に対し、〔数１３〕を満足す
るかの判定を行う。
ぎにトルク指令電流Ｉ* q0に相当する指令トルク値を確
保するかどうかを判定する。つまり、弱め電流を印加す
ることで、トルク定数が下がる。そこで、速度偏差によ
り求めた必要トルクを確保するためには、〔数１１〕で
求まったトルク電流Ｉ * q に対し、〔数１３〕を満足す
るかの判定を行う。
【００７５】
【数１３】
【００７６】の処理を行い、条件を満たさないときは、
弱め率ｎを大きくしていき、全て条件を満たす弱め率ｎ
を決定し、その弱め率ｎに基づいてＩ* q ，Ｉ* d を決
定する。
弱め率ｎを大きくしていき、全て条件を満たす弱め率ｎ
を決定し、その弱め率ｎに基づいてＩ* q ，Ｉ* d を決
定する。
【００７７】以上のアルゴリズムをフローチャートで示
すと図８に示すようになる。
すと図８に示すようになる。
【００７８】すなわち、弱め率ｎを任意に与え、〔数
８〕、〔数１１〕、〔数１２〕、〔数１３〕を満足でき
る弱め率ｎを繰り返し計算して求める。
８〕、〔数１１〕、〔数１２〕、〔数１３〕を満足でき
る弱め率ｎを繰り返し計算して求める。
【００７９】（Ｄ−５）つぎに、弱め率ｎの可変方法に
ついて、何種類かの例を説明する。
ついて、何種類かの例を説明する。
【００８０】 ｎを１から順次大きくしていき、（Ｄ
−４）の〔数１３〕の条件を満たす弱め電流率ｎを採用
する。
−４）の〔数１３〕の条件を満たす弱め電流率ｎを採用
する。
【００８１】 図７に示すように、分類法で決めてい
く。
く。
【００８２】（例） ｎ＝２として、条件判定し、Ｙes
／Ｎo により、上図のようにｎの値を変えていき、条件
を満たす最適な弱め率ｎを決定する。
／Ｎo により、上図のようにｎの値を変えていき、条件
を満たす最適な弱め率ｎを決定する。
【００８３】 近似解を求め、その後ｎを可変してい
く（図６参照）。つぎの近似式
く（図６参照）。つぎの近似式
【００８４】
【数１４】
【００８５】これは、図６中のωＬd ・Ｉd に対応する
が、この近似式に基づいて、弱め電流Ｉd を求め、さら
に弱め率ｎを求める。弱め電流Ｉd は、〔数１５〕によ
り求めることができる。
が、この近似式に基づいて、弱め電流Ｉd を求め、さら
に弱め率ｎを求める。弱め電流Ｉd は、〔数１５〕によ
り求めることができる。
【００８６】
【数１５】
【００８７】また、弱め率ｎは、〔数８〕を変形して得
られる〔数１６〕により求めることができる。
られる〔数１６〕により求めることができる。
【００８８】
【数１６】
【００８９】そして、近似式より求まった弱め率ｎか
ら、順次大きくしていき、（Ｄ−４）の〔数１３〕の条
件を満たすｎを採用する。
ら、順次大きくしていき、（Ｄ−４）の〔数１３〕の条
件を満たすｎを採用する。
【００９０】（Ｅ） これまでの説明で、電圧Ｖの制限
円は一定として考えてきたが、バッテリーを電源とした
時に、バッテリーの内部抵抗により、モータ電流の大き
さによって同期モータへの印加電圧Ｖが変わってくる。
すなわち、電圧Ｖの制限円が動くということになり、そ
のときの電圧Ｖは〔数１７〕により規定される。
円は一定として考えてきたが、バッテリーを電源とした
時に、バッテリーの内部抵抗により、モータ電流の大き
さによって同期モータへの印加電圧Ｖが変わってくる。
すなわち、電圧Ｖの制限円が動くということになり、そ
のときの電圧Ｖは〔数１７〕により規定される。
【００９１】
【数１７】
【００９２】ただし、ＶBattはバッテリー電圧、ＲB は
バッテリー内部抵抗、Ｖdropはスイッチング素子による
電圧降下分、ηは効率である。
バッテリー内部抵抗、Ｖdropはスイッチング素子による
電圧降下分、ηは効率である。
【００９３】この実施例の同期モータのベクトル制御に
おける弱め界磁制御方法によれば、少ない（最適）弱め
電流で最大トルクを発生することができるため、最大効
率制御が可能となる。
おける弱め界磁制御方法によれば、少ない（最適）弱め
電流で最大トルクを発生することができるため、最大効
率制御が可能となる。
【００９４】〔第３の実施例〕 この発明の第３の実施例を図９に基づいて説明する。
【００９５】この実施例は、同期モータが過回転し、バ
ッテリーへの過回生を防ぐための方法（アルゴリズム）
を示す実施例であり、以下にそのアルゴリズムを図９を
参照しながら説明する。
ッテリーへの過回生を防ぐための方法（アルゴリズム）
を示す実施例であり、以下にそのアルゴリズムを図９を
参照しながら説明する。
【００９６】 現在の速度がωm 、弱め電流を流さ
ない無負荷回転数がω1 とすると、まず弱め率ｎを〔数
１８〕にしたがって算出する。
ない無負荷回転数がω1 とすると、まず弱め率ｎを〔数
１８〕にしたがって算出する。
【００９７】
【数１８】
【００９８】 つぎに、弱め電流Ｉd を〔数１９〕に
したがって算出する（図９の破線で示す特性図４参
照）。
したがって算出する（図９の破線で示す特性図４参
照）。
【００９９】
【数１９】
【０１００】ただし、ＩdFW は同期モータの有効磁束を
完全に打ち消すことができる弱め電流値である。
完全に打ち消すことができる弱め電流値である。
【０１０１】 弱め電流のリミット処理を行う。
【０１０２】スイッチング素子の上限電流Ｉmax から電
流値が〔数２０〕のように制約される。
流値が〔数２０〕のように制約される。
【０１０３】
【数２０】
【０１０４】 トルク電流Ｉq を算出する。
【０１０５】（４−１）Ｉd ＝Ｉmax のときはＩq ＝０
とする。
とする。
【０１０６】（４−２）Ｉd ＜Ｉmax のとき（Ａ） ス
イッチング素子の上限より、トルク電流Ｉq の最大値Ｉ
qmax1 を〔数２１〕にしたがって算出する。
イッチング素子の上限より、トルク電流Ｉq の最大値Ｉ
qmax1 を〔数２１〕にしたがって算出する。
【０１０７】
【数２１】
【０１０８】（Ｂ） バッテリーへの充電電流の最大値
をＩBmaxとすると、トルク電流Ｉqの最大値Ｉqmax1 と
充電電流の最大値ＩBmaxを比較し、トルク電流の最大値
Ｉqmax を算出する。ただし、Ｉqmax＞０，ＩBmax＞０
とする。
をＩBmaxとすると、トルク電流Ｉqの最大値Ｉqmax1 と
充電電流の最大値ＩBmaxを比較し、トルク電流の最大値
Ｉqmax を算出する。ただし、Ｉqmax＞０，ＩBmax＞０
とする。
【０１０９】Ｉqmax1 ≧ＩBmaxのときは、Ｉqmax＝Ｉ
Bmax Ｉqmax1 ＜ＩBmaxのときは、Ｉqmax＝Ｉqmax1 （Ｃ） 速度偏差から求まるトルク指令電流Ｉ* q0を算
出する。前記で算出した弱め率ｎで、トルク指令電流Ｉ
* q0を補正すると、〔数２２〕のようになる。
Bmax Ｉqmax1 ＜ＩBmaxのときは、Ｉqmax＝Ｉqmax1 （Ｃ） 速度偏差から求まるトルク指令電流Ｉ* q0を算
出する。前記で算出した弱め率ｎで、トルク指令電流Ｉ
* q0を補正すると、〔数２２〕のようになる。
【０１１０】
【数２２】
【０１１１】（Ｄ） トルク電流のリミット処理を行
う。
う。
【０１１２】｜Ｉ* q ｜≦Ｉqmaxのときは、トルク電流
をＩ* q とする。
をＩ* q とする。
【０１１３】｜Ｉ* q ｜＞Ｉqmaxのときは、トルク電流
を−Ｉqmaxとする。
を−Ｉqmaxとする。
【０１１４】（４−３）（４−２）で算出した出力電
流、つまり トルク電流Ｉ* q または−Ｉqmax 弱め電流 Ｉd ＝（１−１／ｎ）ＩdFW で、過回生の状態が回避されるまで出力しつづけ、回避
されると、通常の方法（実施例１，２参照）で出力電流
を決定する。
流、つまり トルク電流Ｉ* q または−Ｉqmax 弱め電流 Ｉd ＝（１−１／ｎ）ＩdFW で、過回生の状態が回避されるまで出力しつづけ、回避
されると、通常の方法（実施例１，２参照）で出力電流
を決定する。
【０１１５】この実施例によると、過回生（過充電）に
よるバッテリーを保護することが可能となる。（回生量
をコントロールする）つまり、回生量を抑えながら、同
期モータ回転を落としていくことが可能である。
よるバッテリーを保護することが可能となる。（回生量
をコントロールする）つまり、回生量を抑えながら、同
期モータ回転を落としていくことが可能である。
【０１１６】
【発明の効果】請求項１の同期モータのベクトル制御に
おける弱め界磁制御方法によれば、予め１または複数種
弱め電流を設定しておき、同期モータに対する速度指令
と同期モータの現在の速度の偏差から求めた第１のトル
ク指令電流と各トルクに対応したトルク電流とを比較
し、第１のトルク指令電流が各トルクに対応したトルク
電流のどの範囲にあるかに応じて第２のトルク指令電流
および弱め電流を決定し出力するので、簡単かつ効率よ
く第２のトルク指令電流および弱め電流を決定すること
ができる。
おける弱め界磁制御方法によれば、予め１または複数種
弱め電流を設定しておき、同期モータに対する速度指令
と同期モータの現在の速度の偏差から求めた第１のトル
ク指令電流と各トルクに対応したトルク電流とを比較
し、第１のトルク指令電流が各トルクに対応したトルク
電流のどの範囲にあるかに応じて第２のトルク指令電流
および弱め電流を決定し出力するので、簡単かつ効率よ
く第２のトルク指令電流および弱め電流を決定すること
ができる。
【０１１７】請求項２の同期モータのベクトル制御にお
ける弱め界磁制御方法によれば、同期モータの各部の電
圧ベクトルの和が同期モータへの印加電圧で決まる制限
円内に入り、かつトルク電流が速度の偏差から求まる指
令トルク電流に対し弱め率を乗じた値に等しくなるよう
にするという条件で弱め率を適宜変更しながら弱め電流
とトルク電流とを決定するので、少ない弱め電流で最大
トルクを発生することができ、最大効率制御が可能であ
る。
ける弱め界磁制御方法によれば、同期モータの各部の電
圧ベクトルの和が同期モータへの印加電圧で決まる制限
円内に入り、かつトルク電流が速度の偏差から求まる指
令トルク電流に対し弱め率を乗じた値に等しくなるよう
にするという条件で弱め率を適宜変更しながら弱め電流
とトルク電流とを決定するので、少ない弱め電流で最大
トルクを発生することができ、最大効率制御が可能であ
る。
【０１１８】 請求項３記載の構成によれば、同期モータ
が過回転状態になったときに、適正な弱め電流とトルク
電流を算出して同期モータを制御することで、過回転に
よる過回生を防止することができる。
が過回転状態になったときに、適正な弱め電流とトルク
電流を算出して同期モータを制御することで、過回転に
よる過回生を防止することができる。
【図１】この発明の第１の実施例の同期モータのベクト
ル制御における弱め界磁制御方法のアルゴリズムを示す
トルク−速度特性図である。
ル制御における弱め界磁制御方法のアルゴリズムを示す
トルク−速度特性図である。
【図２】同じくこの発明の第１の実施例の同期モータの
ベクトル制御における弱め界磁制御方法のアルゴリズム
を示すトルク−速度特性図である。
ベクトル制御における弱め界磁制御方法のアルゴリズム
を示すトルク−速度特性図である。
【図３】同じくこの発明の第１の実施例の同期モータの
ベクトル制御における弱め界磁制御方法のアルゴリズム
を示すフローチャートである。
ベクトル制御における弱め界磁制御方法のアルゴリズム
を示すフローチャートである。
【図４】この発明の第２の実施例の同期モータのベクト
ル制御における弱め界磁制御方法のアルゴリズムを示す
モータの各部の電圧ベクトル図である。
ル制御における弱め界磁制御方法のアルゴリズムを示す
モータの各部の電圧ベクトル図である。
【図５】同じくこの発明の第２の実施例の同期モータの
ベクトル制御における弱め界磁制御方法における弱め界
磁制御のベクトル図である。
ベクトル制御における弱め界磁制御方法における弱め界
磁制御のベクトル図である。
【図６】同じくこの発明の第２の実施例の同期モータの
ベクトル制御における弱め界磁制御方法のアルゴリズム
を示すモータの各部の電圧ベクトル図である。
ベクトル制御における弱め界磁制御方法のアルゴリズム
を示すモータの各部の電圧ベクトル図である。
【図７】弱め率の決定方法を示す概略図である。
【図８】同じくこの発明の第２の実施例の同期モータの
ベクトル制御における弱め界磁制御方法のアルゴリズム
を示すフローチャートである。
ベクトル制御における弱め界磁制御方法のアルゴリズム
を示すフローチャートである。
【図９】この発明の第３の実施例のモータの制御方法の
アルゴリズムを示すトルク−速度特性図である。
アルゴリズムを示すトルク−速度特性図である。
【図１０】電気自動車の概略構成図である。
【図１１】モータの弱め界磁制御の様子を示すトルク−
速度特性図である。
速度特性図である。
ω* 速度指令 ω 速度 Ｔ1 〜Ｔ3 トルク ＫT1〜ＫT3 トルク定数 Ｉq1〜Ｉq3 トルク電流
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−169291（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−46720（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−87780（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 21/00 H02P 5/408 - 5/412 H02P 7/628 - 7/632 B60L 1/00 - 15/42
Claims (3)
- 【請求項１】 制御対象となる同期モータにおける速度
−トルク特性を弱め電流を流さない状態と１つのレベル
または複数の異なるレベルで弱め電流を流す状態とでそ
れぞれ求めるステップと、 前記同期モータに対する速度指令と前記同期モータの現
在の速度の偏差から第１のトルク指令電流を演算により
求めるステップと、 現在の速度で発生するトルクを前記速度−トルク特性上
で弱め電流を流さない状態と１つのレベルまたは複数の
異なるレベルで弱め電流を流す状態とでそれぞれ求める
ステップと、 前ステップで求めたトルクと前記各速度−トルク特性の
トルク定数とから前記各トルクに対応したトルク電流を
算出するステップと、 前記同期モータに対する速度指令と前記同期モータの現
在の速度の偏差から求めた第１のトルク指令電流と前記
各トルクに対応したトルク電流とを比較し、前記第１の
トルク指令電流が前記各トルクに対応したトルク電流の
どの範囲にあるかに応じて第２のトルク指令電流および
弱め電流を決定し出力するステップとを含む同期モータ
のベクトル制御における弱め界磁制御方法。 - 【請求項２】 制御対象となる同期モータに対する速度
指令と前記同期モータの現在の速度の偏差からトルク指
令電流を演算により求めるステップと、 弱め電流を流さない状態で現在の速度で前記トルク指令
電流を設定したときに同期モータの各部の電圧ベクトル
の和が前記同期モータへの印加電圧で決まる制限円内に
入っているかどうかを判定するステップと、 前記同期モータの各部の電圧ベクトルの和が前記同期モ
ータへの印加電圧で決まる制限円内に入っていないとき
に、前記同期モータの各部の電圧ベクトルの和が前記同
期モータへの印加電圧で決まる制限円内に入り、かつト
ルク電流が前記速度の偏差から求まる指令トルク電流に
対し弱め率を乗じた値に等しくなるようにするという条
件で弱め率を適宜変更しながら弱め電流とトルク電流と
を決定するステップとを含む同期モータのベクトル制御
における弱め界磁制御方法。 - 【請求項３】 回生制動力を制御する同期モータのベク
トル制御における弱め界磁制御方法であって、同期モータの現在の速度ω m と同期モータの速度−トル
ク特性における無負荷回転数ω 1 より弱め率ｎを ｎ＝ω m ／ω 1 ，１＜ｎ にしたがって算出するステップと、 前記弱め率ｎと前記同期モータの有効磁束を完全に打ち
消すことができる弱め電流値Ｉ dFW から弱め電流Ｉ d を Ｉ d ＝（１−１／ｎ）Ｉ dFW にしたがって算出するステップと、 前記弱め電流Ｉ d がスイッチング素子の上限電流Ｉ max
と等しいときにトルク電流Ｉ q を零とし、前記弱め電流
Ｉ d がスイッチング素子の上限電流Ｉ max より小さいと
きに前記スイッチング素子の上限電流Ｉ max よりトルク
電流Ｉ q の最大値Ｉ qmax1 を Ｉ qmax1 ＝√（Ｉ max 2 −Ｉ d 2 ） で算出するステップと、 バッテリへの充電電流の最大値をＩ Bmax としたときに、
トルク電流Ｉ q の最大値Ｉ qmax1 と前記充電電流の最大
値Ｉ Bmax を比較し、トルク電流Ｉ q の最大値Ｉ qmax を Ｉ qmax1 ≧Ｉ Bmax のときは、Ｉ qmax ＝Ｉ Bmax Ｉ qmax1 ＜Ｉ Bmax のときは、Ｉ qmax ＝Ｉ qmax1 にしたがって算出するステップと、 速度偏差からトルク指令電流Ｉ * q0 を算出し、このトル
ク指令電流Ｉ * q0 と前記弱め率ｎとでトルク電流Ｉ * q
を Ｉ * q ＝ｎ×Ｉ * q0 にしたがって算出するステップと、 ｜Ｉ * q ｜≦Ｉ qmax のときはトルク電流をＩ * q とし、
｜Ｉ * q ｜＞Ｉ qmax のときはトルク電流を−Ｉ qmax と
し、トルク電流がＩ * q または−Ｉ qmax で、弱め電流Ｉ
d が Ｉ d ＝（１−１／ｎ）Ｉ dFW で過回生の状態が回避されるまで出力をする ステップと
を含む請求項１または請求項２記載の同期モータのベク
トル制御における弱め界磁制御方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06222847A JP3117880B2 (ja) | 1993-09-17 | 1994-09-19 | 同期モータのベクトル制御における弱め界磁制御方法 |
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|---|---|---|---|
| JP5-232080 | 1993-09-17 | ||
| JP23208093 | 1993-09-17 | ||
| JP06222847A JP3117880B2 (ja) | 1993-09-17 | 1994-09-19 | 同期モータのベクトル制御における弱め界磁制御方法 |
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|---|---|
| JPH07170800A JPH07170800A (ja) | 1995-07-04 |
| JP3117880B2 true JP3117880B2 (ja) | 2000-12-18 |
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ID=26525120
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP06222847A Expired - Fee Related JP3117880B2 (ja) | 1993-09-17 | 1994-09-19 | 同期モータのベクトル制御における弱め界磁制御方法 |
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-
1994
- 1994-09-19 JP JP06222847A patent/JP3117880B2/ja not_active Expired - Fee Related
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