JP3676944B2 - Control device for synchronous motor - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は工作機械の主軸駆動などに利用される同期電動機の制御装置の改良に関するものであり、特にロータ鉄心の内部に永久磁石を埋め込んだ構造を持ち、磁石の起磁力によるトルクとロータ鉄心の回転角度に対する磁気抵抗変化によって発生するリラクタンストルクを併用する方式の埋め込み磁石型同期電動機の制御装置において出力トルクの線形性を改善した同期電動機の制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
工作機械の主軸を駆動する電動機としては、構造が堅牢で高速回転が可能な誘導電動機が広く用いられている。この誘導電動機はベクトル制御によってトルク、速度を自在に制御することが可能であり、工作機械に必要な加減速運転など様々な機能を実現している。
【0003】
図3に一般的な誘導電動機の断面構造図を示す。誘導電動機は図に示すようにロータにかご型二次導体1を持ち、この二次導体1に流れる電流とロータコア2に鎖交する磁束との間に回転トルクを発生する。このとき二次導体1に流れる電流によってロータに銅損が発生し、ステータに比べてロータは十分な冷却を行うことができないため、ロータの温度上昇が大きくなる。なおステータは鉄心内部に直接に冷却風を通したり、冷却液を通すなど十分な冷却を実現できる。逆にロータの温度上昇を適度な値に抑えるためには、十分な表面積を確保するためにロータの外形寸法を大きくする必要があり、結果としてロータイナーシャが増大して高速の加減速を実現できない。
さらにまた、近年の工作機械においては、機械の主軸に直接モータのロータを実装したビルトインモータという構造が普及しつつある。このような構造においてはロータの温度上昇によって機械精度の熱変位を発生させるという課題があり、誘導電動機に代わる電動機の採用が期待されている。
【0004】
これら課題の解決のために、最近ではロータに二次導体つまり発熱源を持たない同期電動機を工作機械の主軸駆動に採用するという従来技術がある。特に図4に示すような断面構造を持った埋め込み磁石型同期電動機は、ロータコア2の内部に永久磁石3を埋め込んだ方式であり、漏れインダクタンスが大きいため磁石3による速度誘起電圧をステータ巻線に通電する電流によって調整することができ、弱め界磁制御を容易に実現することができるので工作機械の主軸に要求される定出力特性を実現しやすい。また、ロータコア2の磁気抵抗が、磁石による磁束と同一方向(d軸方向)と磁石による磁束に直交する方向(q軸方向)とで大きく異なる性質を持つため、ステータ巻線に通電する電流によってリラクタンストルクが発生する。このリラクタンストルクと磁石3によるトルクを加算合成したトルクを出力できるため、少ない磁石体積で大きな出力トルクを得ることができる。以上の特質から、埋め込み磁石型同期電動機が工作機械の主軸駆動用として従来の誘導電動機に代わって採用され始めている。
【0005】
埋め込み磁石型同期電動機は、磁石の起磁力によるトルクとリラクタンストルクを併用することによって大きな出力トルクを実現している。これらの内、磁石の起磁力によるトルクTmは、極対数をP、誘起電圧定数をKem、磁束に直行するq軸電流成分をiqとして次式によって表される。
Tm=P・Kem・iq・・・(1)
すなわちTmはq軸電流に比例している。またリラクタンストルクTrは、ロータのd軸方向のインダクタンスをLd、q軸方向のインダクタンスをLq、d軸電流成分をidとして次式によって表される。
Tr=P(Lq−Ld)id・iq・・・(2)
従来の制御装置においては、idはiqに対して所定の比率αを用いて次式に基づいて制御することが一般的である。
id=α・iq・・・(3)
この結果、上記(2)式のリラクタンストルクTrは次式のように表され、q軸電流iqの振幅との関係は非線形となる。
Tr=P・α(Lq−Ld)iq2 ・・・(4)
埋め込み磁石型同期電動機の出力トルクは、前記TrとTmの合成トルクであるため、このようにリラクタンストルクTrが電流の振幅に対して非線形となる結果、合成トルクも非線形となる。このため、入力されたトルク指令に対して単純に電流振幅を決定する場合には、トルク指令値と出力トルクの関係が非線形となる。
【0006】
前記のようにトルク指令値と出力トルクの関係が非線形となるという問題に対して、特開平9−149700号公報や特開平10−243679号公報において、トルク指令値に対して出力トルクを線形にする電流指令値を算出する制御装置が提案されている。しかしながら、これらの従来技術においては、電流指令値の算出において平方根演算やメモリを用いた補正演算を必要としており、演算処理が複雑である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように埋め込み磁石型同期電動機においては、リラクタンストルクが電流振幅に対して非線形であるため、入力されたトルク指令値に対して単純に比例した電流指令値を生成していた従来の制御装置では、トルク指令値に対して線形な出力トルクを得ることができない。その結果、同期タップなど工作機械主軸に要求される高精度な位置制御を行う場合には動作中の位置精度が悪化し、加工精度を確保できないという課題がある。また、トルク指令値に対して線形な出力トルクを得るために複雑な演算処理を行うと、制御装置が高価なものとなるという課題がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明においては、ロータの鉄心内部に埋め込まれた磁石の起磁力によるトルクと、ロータ鉄心の回転角度に対する磁気抵抗変化を利用したリラクタンストルクを併用した同期電動機の制御装置において、
ステータ巻線に通電する3相交流電流の3相交流電流検出値とコミュテーション電気角指令値を入力とし、前記3相交流電流検出値のうち磁極位置に同期した磁束を発生する成分であるd軸電流検出値と磁極位置と90度の位相差を持った磁束を発生させる成分であるq軸電流検出値とを出力する3相2相変換器と、
d軸電流指令値と前記d軸電流検出値との偏差およびq軸電流指令値と前記q軸電流検出値との偏差に応じて前記ステータ巻線に通電する交流電流をフィードバック制御する電流制御手段と、
入力されたトルク指令値Tq*が所定値Trefよりも小さな場合には、
iq*=Kq1×Tq*
なる演算に基づき第1の係数Kq1と前記トルク指令値Tq*によって前記q軸電流指令値iq*を算出し、また前記トルク指令値Tq*が前記所定値Trefよりも大きな場合には、
iq*=Kq1×Tref
なる演算に基づいて前記q軸電流指令値iq*を算出するq軸電流指令算出部と、
入力された前記トルク指令値Tq*が所定値Trefよりも小さな場合には、
id*=0
なる演算に基づき、また前記トルク指令値Tq*が前記所定値Trefよりも大きな場合には、
id*=Kd1×(Tq*−Tref)
なる演算に基づいて第2の係数Kd1と前記トルク指令値Tq*によって前記d軸電流指令値id*を算出するd軸電流指令算出部とを備えることを特長とする。
また本発明の別の実施態様においては、前記q軸電流指令算出部およびd軸電流指令算出部として、入力されたトルク指令値Tq*が所定値Trefよりも小さな場合でかつロータの回転速度Nが基底速度Nbよりも小さな場合には、
iq*=Kq1×Tq*
なる演算に基づいて第1の係数Kq1と前記トルク指令値Tq*によって前記q軸電流指令値iq*を算出し、また前記トルク指令値Tq*が前記所定値Trefよりも小さな場合でかつ前記回転速度Nが前記基底速度Nbよりも大きな場合には、
iq*=Kq1×Tq*×Nb÷N
なる演算に基づき、また前記トルク指令値Tq*が前記所定値Trefよりも大きな場合でかつ前記回転速度Nが前記基底速度Nbよりも小さな場合には、
iq*=Kq1×Tref
なる演算に基づき、また前記トルク指令値Tq*が前記所定値Trefよりも大きな場合でかつ前記回転速度Nが前記基底速度Nbよりも大きな場合には、
iq*=Kq1×Tref×Nb÷N
なる演算に基づいて前記q軸電流指令値iq*を算出するq軸電流指令算出部と、前記トルク指令値Tq*が前記所定値Trefよりも小さな場合でかつ前記回転速度Nが前記基底速度Nbよりも小さな場合には、
id*=0
なる演算に基づいて、また前記トルク指令値Tq*が前記所定値Trefよりも小さな場合でかつ前記回転速度Nが前記基底速度Nbよりも大きな場合には、
id*=Kd0×(N−Nb)
なる演算に基づき第2の係数Kd0と前記回転数N、前記基底速度Nbによって前記d軸電流指令値id*を算出し、また前記トルク指令値Tq*が前記所定値Trefよりも大きな場合でかつ前記回転速度Nが前記基底速度Nbよりも小さな場合には、
id*=Kd1×(Tq*−Tref)
なる演算に基づいて第3の係数Kd1と前記トルク指令値Tq*、前記所定値Trefによって前記d軸電流指令値id*を算出し、また前記トルク指令値Tq*が前記所定値Trefよりも大きな場合でかつ前記回転速度Nが前記基底速度Nbよりも大きな場合には、
id*=Kd0×(N−Nb)+Kd1×(Tq*−Tref)
なる演算に基づいて前記d軸電流指令値id*を算出するd軸電流指令算出部を備えることを特長とする。
さらに本発明の別の実施態様においては、前記d軸電流指令値および前記q軸電流指令値の算出方式を切り換えることによって前記電動機の出力を高精度モードに切り替える制御モード切換手段を備えて、また前記q軸電流指令算出部およびd軸電流指令算出部として、入力されたトルク指令値Tq*が所定値Trefよりも小さな場合でかつ前記制御モード切換手段が高精度モードである場合には、
iq*=Kq1×Tq*
なる演算に基づき第1の係数Kq1と前記トルク指令値Tq*によって前記q軸電流指令値iq*を算出し、また前記トルク指令値Tq*が前記所定値Trefよりも大きな場合でかつ前記制御モード切換手段が高精度モードである場合には、
iq*=Kq1×Tref
なる演算に基づいて前記q軸電流指令値iq*を算出し、また前記制御モード切換手段が高精度モードでない場合には、
iq*=Kq2×Tq*
なる演算に基づいて第2の係数Kq2と前記トルク指令値Tq*によって前記q軸電流指令値iq*を算出するq軸電流指令算出部と、
入力されたトルク指令値Tq*が所定値Trefよりも小さな場合でかつ前記制御モード切換手段が高精度モードである場合には、
id*=0
なる演算に基づき、また前記トルク指令値Tq*が前記所定値Trefよりも大きな場合でかつ前記制御モード切換手段が高精度モードである場合には、
id*=Kd1×(Tq*−Tref)
なる演算に基づいて第3の係数Kd1と前記トルク指令値Tq*によって前記d軸電流指令値id*を算出し、また前記制御モード切換手段が高精度モードでない場合には、
id*=Kd2×Tq*
なる演算に基づいて第4の係数Kd2と前記トルク指令値Tq*によって前記d軸電流指令値id*を算出するd軸電流指令算出部を備えることを特長とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係る同期電動機の制御装置の一実施形態を示すブロック図である。図中のモータ5は前述した埋め込み磁石型同期電動機であり、インバータ6によって可変電圧、可変周波数の3相交流電圧を印加して駆動している。なお、インバータ6は直流電源8を入力として3相電圧指令eu*、ev*、ew*に応じてモータ5に印加する電圧を制御している。
モータ5に流れる3相電流は電流検出器7によって検出されており、この検出値iu、iv、iwを入力として3相2相変換器9は次の演算を行って2相信号id、iqを出力する。
【数1】
id=iu・sinθ+iv・sin(θ−120°)+iw・sin(θ+120°)
【数2】
iq=iu・cosθ+iv・cos(θ−120°)+iw・cos(θ+120°)
ここでθはロータの回転角度に極対数(ポール数の1/2)を乗じた電気角であり、磁石によって発生する磁束の位置を0度としている。このようにして得られたidは、ステータ巻線に流れる交流電流のうち磁極位置に同期した磁束を発生する成分を表す直流量であり、d軸電流検出値と称する。またiqは磁極位置と90度の位相差を持った磁束を発生させる成分を表す直流量であり、q軸電流検出値と称する。
これらid、iqはdq軸電圧指令算出部10に入力され、それぞれの指令値であるid*、iq*との偏差に応じてd軸電圧指令ed*、eq*を演算している。さらにed*、eq*は2相3相変換器11において次の演算によって3相交流電圧指令eu*、ev*、ew*に変換される。
【数3】
eu*=ed*・sinθ+eq*・cosθ
【数4】
ev*=ed*・sin(θ−120°)+eq*・cos(θ−120°)
【数5】
ew*=ed*・sin(θ+120°)+eq*・cos(θ+120°)
このようにステータに通電される3相交流電流をd軸電流、q軸電流のそれぞれに分配してフィードバック制御することによって、モータの発生トルクはd軸電流指令値id*とq軸電流指令値iq*とによって任意に制御することが可能となる。
【0010】
図1の同期電動機の制御装置に対して外部からの入力指令としてはトルク指令Tq*が入力されている。このトルク指令Tq*を入力として第1の電流指令算出部12においては、所定のトルク指令しきい値TrefとTq*を比較し、その比較結果に基づいて以下のようにd軸電流指令値id*、q軸電流指令iq*を算出する。すなわち、トルク指令Tq*がTrefよりも小さな場合にはq軸電流定数をKq1として、
【数6】
iq*=Kq1×Tq*
【数7】
id*=0
と算出する。また、トルク指令Tq*がTrefよりも大きな場合には、d軸電流定数をKd1として、
【数8】
iq*=Kq1×Tref
【数9】
id*=Kd1×(Tq*−Tref)
と算出する。
【0011】
上記ようにd軸電流指令id*、q軸電流指令iq*を算出した場合の出力トルクTは以下のように表される。まずTq*≦Trefの場合は、数1、数2、数6、数7より、
【数10】

Figure 0003676944
となる。すなわち出力トルクTはトルク指令Tq*に比例する。次にTq*>Trefの場合は数1、数2、数8、数9より、
【数11】
Figure 0003676944
となる。すなわち、この場合においても出力トルクTはトルク指令Tq*に対して線形であるので、適切なTref、Kd1を選定すれば正確な出力トルクを得ることができる。
【0012】
次に本発明に基づく高精度なトルク制御方式において、定出力制御を行う方式について説明する。モータの回転速度をN、基底回転速度をNbとするとき、N≧NbかつTq*≦Trefの場合は、d軸界磁弱め電流定数をKd0として、
【数12】
iq*=Kq1×Tq*×Nb÷N
【数13】
id*=Kd0×(N−Nb)
なる演算によって電流指令を算出する。数13は磁石による磁束を打ち消すための界磁弱め電流である。またN≧NbかつTq*>Trefの場合は、
【数14】
iq*=Kq1×Tref×Nb÷N
【数15】
id*=Kd0×(N−Nb)+Kd1×(Tq*−Tref)
なる演算によって電流指令を算出する。
【0013】
上述した数6、数7、数8、数9に基づくd軸電流指令id*、q軸電流指令iq*によって出力トルクTを高精度に制御することができるが、その反面においてモータの端子電圧が比較的高くなり、限られたインバータ6の出力電圧範囲の中においては最大出力が確保できない場合がある。そこで図1の実施形態において、制御モード切換手段13は外部より指定されたモード信号に従って、当該モード信号が高精度モードである場合には第1の電流指令算出部12の算出したid*、iq*をdq軸電圧指令算出部10に対して出力し、また高精度モードでない場合には第2の電流指令算出部14が算出したid*、iq*をdq軸電圧指令算出部10に対して出力している。ここで第2の電流指令算出部14におけるid*、iq*の算出方法は従来の一般的な埋め込み磁石型同期電動機の制御装置と同様であり、q軸電流定数をKq2、d軸電流定数をKd2として次式によって算出する。これらKq2、Kd2は一般的に最も大きなトルクを発生するように算出された係数である。
【数16】
iq*=Kq2×Tq*
【数17】
id*=Kd2×Tq*
このように出力トルクの精度要求が比較的低い場合には、モード信号によってd軸電流指令id*、q軸電流指令iq*の演算方式を切り換えることによって、最も小さな電流値で効率よくトルクを出力できるため、モータの巻線抵抗によって発生する銅損を最小にすることができ、モータの発熱を低く抑えることができる。
【0014】
図1におけるそのほかの構成要素の動作を説明する。dq軸電圧指令算出部10では入力された電流指令id*、iq*および電流検出値id、iq、ロータ回転速度Nを元にd軸電圧指令値Ed*、q軸電圧指令値Eq*を算出しており、その内部構成を図2に示す。
減算器16はd軸電流指令id*とd軸電流検出値idとを減算してd軸電流誤差を算出している。Pi演算増幅器17はd軸電流誤差を比例積分演算によってd軸電圧指令値を算出しているが、その出力には加算器18および19によって電流指令id*およびiq*から算出したd軸電圧の予測値をフィードフォワード補償している。同様に減算器20ではq軸電流指令iq*とq軸電流検出値iqを減算してq軸電流誤差を求め、これをPi演算増幅器21によって増幅した結果に、加算器22、23および24においてq軸電圧の予測値をフィードフォワード補償している。なお、q軸電圧には磁石による速度誘起電圧成分も含まれているので乗算器25において誘起電圧定数Kemを回転速度Nに乗算して速度誘起電圧を予測演算している。これらフィードフォワード補償値のd軸成分をEdff、q軸成分をEqffとすると、これらの演算は巻線抵抗をR1、d軸電流に対する巻線インダクタンスをLd、q軸電流に対するインダクタンスをLqとして次式によって算出する。
【数18】
Edff=R1・id*+N・Lq・iq*
【数19】
Eqff=R1・iq*−N・Ld・id*+N・Kem
【発明の効果】
本発明による同期電動機の制御装置においては、入力されたトルク指令値に対してモータの出力トルクを線形に制御できるため、常に高精度なトルク制御が可能となり、かつ複雑な演算処理を必要としないため、安価で信頼性の高い制御装置を実現することができる。この結果、位置制御を行う場合に位置誤差の発生を極小にできるので、工作機械の主軸における同期タップなどの用途において加工精度を向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による同期電動機の一実施形態を示すブロック図である。
【図2】 dq軸電圧指令算出部の動作を示すブロック図である。
【図3】 従来の誘導電動機の断面構造図である。
【図4】 本発明の同期電動機の制御装置によって駆動される埋め込み磁石型同期電動機の断面構造図である。
【符号の説明】
1 二次導体、2 ロータコア、3 磁石、4 エンコーダ、5 モータ、6インバータ、7 電流検出器、8 直流電源、9 3相2相変換器、10 dq軸電圧指令算出部、11 2相3相変換器、12 第1の電流指令算出部、13 制御モード切換手段、14 第2の電流指令算出部、15 微分器、16 減算器、17 Pi演算増幅器、18 加算器、19 加算器、20 減算器、21 Pi演算増幅器、22 加算器、23 加算器、24 加算器、25 乗算器、26 乗算器、27 乗算器、28 乗算器、29 乗算器、30 乗算器、31 乗算器。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a control device for a synchronous motor used for driving a spindle of a machine tool, and in particular, has a structure in which a permanent magnet is embedded in a rotor core, and the torque generated by the magnetomotive force of the magnet and the rotor core The present invention relates to a control apparatus for a synchronous motor in which linearity of an output torque is improved in a control apparatus for an embedded magnet type synchronous motor using a reluctance torque generated by a change in magnetoresistance with respect to a rotation angle.
[0002]
[Prior art]
As an electric motor that drives a spindle of a machine tool, an induction motor that is robust in structure and capable of high-speed rotation is widely used. This induction motor can freely control torque and speed by vector control, and realizes various functions such as acceleration / deceleration operation necessary for machine tools.
[0003]
FIG. 3 shows a cross-sectional structure diagram of a general induction motor. As shown in the figure, the induction motor has a cage-type secondary conductor 1 in the rotor, and generates a rotational torque between the current flowing through the secondary conductor 1 and the magnetic flux interlinked with the rotor core 2. At this time, copper loss occurs in the rotor due to the current flowing through the secondary conductor 1, and the rotor cannot be sufficiently cooled as compared with the stator, so that the temperature rise of the rotor is increased. The stator can be sufficiently cooled by passing cooling air directly through the iron core or by passing a coolant. On the other hand, in order to suppress the temperature rise of the rotor to an appropriate value, it is necessary to increase the outer dimension of the rotor in order to secure a sufficient surface area. As a result, the rotor inertia increases and high-speed acceleration / deceleration cannot be realized. .
Furthermore, in recent machine tools, a built-in motor structure in which a motor rotor is directly mounted on the main spindle of the machine is becoming widespread. In such a structure, there is a problem that mechanical displacement is generated due to a rise in the temperature of the rotor, and it is expected to employ an electric motor instead of an induction motor.
[0004]
In order to solve these problems, recently, there is a conventional technique in which a synchronous motor having no secondary conductor, that is, a heat source, is used for driving a spindle of a machine tool. In particular, an embedded magnet type synchronous motor having a cross-sectional structure as shown in FIG. 4 is a system in which a permanent magnet 3 is embedded in the rotor core 2, and since the leakage inductance is large, the speed induced voltage by the magnet 3 is applied to the stator winding. It can be adjusted by the energized current, and field weakening control can be easily realized, so that it is easy to realize constant output characteristics required for the spindle of the machine tool. In addition, since the magnetic resistance of the rotor core 2 has a property that differs greatly in the same direction (d-axis direction) as the magnetic flux by the magnet and in the direction orthogonal to the magnetic flux (q-axis direction) by the magnet, Reluctance torque is generated. Since a torque obtained by adding and combining the reluctance torque and the torque generated by the magnet 3 can be output, a large output torque can be obtained with a small magnet volume. Due to these characteristics, embedded magnet type synchronous motors are beginning to be used in place of conventional induction motors for driving the spindle of machine tools.
[0005]
The embedded magnet type synchronous motor achieves a large output torque by using both the magnetomotive force of the magnet and the reluctance torque. Of these, the torque Tm due to the magnetomotive force of the magnet is expressed by the following equation, where P is the number of pole pairs, Kem is the induced voltage constant, and iq is the q-axis current component orthogonal to the magnetic flux.
Tm = P ・ Kem ・ iq (1)
That is, Tm is proportional to the q-axis current. The reluctance torque Tr is expressed by the following equation, where Ld is the inductance in the d-axis direction of the rotor, Lq is the inductance in the q-axis direction, and id is the d-axis current component.
Tr = P (Lq−Ld) id · iq (2)
In a conventional control device, id is generally controlled based on the following equation using a predetermined ratio α with respect to iq.
id = α · iq (3)
As a result, the reluctance torque Tr in the above equation (2) is expressed by the following equation, and the relationship with the amplitude of the q-axis current iq is nonlinear.
Tr = P · α (Lq−Ld) iq2 (4)
Since the output torque of the embedded magnet type synchronous motor is a combined torque of the Tr and the Tm, the reluctance torque Tr becomes non-linear with respect to the amplitude of the current in this way, so that the combined torque is also non-linear. For this reason, when the current amplitude is simply determined with respect to the input torque command, the relationship between the torque command value and the output torque becomes nonlinear.
[0006]
In order to solve the problem that the relationship between the torque command value and the output torque becomes nonlinear as described above, in Japanese Patent Laid-Open Nos. 9-149700 and 10-243679, the output torque is linearly set with respect to the torque command value. There has been proposed a control device that calculates a current command value to be performed. However, these conventional techniques require a square root calculation or a correction calculation using a memory in calculating the current command value, and the calculation process is complicated.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the embedded magnet type synchronous motor, since the reluctance torque is non-linear with respect to the current amplitude, a conventional control device that simply generates a current command value proportional to the input torque command value. Thus, it is not possible to obtain a linear output torque with respect to the torque command value. As a result, when performing highly accurate position control required for the machine tool spindle, such as a synchronous tap, there is a problem that the position accuracy during operation deteriorates and machining accuracy cannot be secured. In addition, if complicated calculation processing is performed to obtain a linear output torque with respect to the torque command value, there is a problem that the control device becomes expensive.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, in the present invention, synchronous motor control using a combination of a torque generated by a magnetomotive force of a magnet embedded in the rotor core and a reluctance torque using a change in magnetoresistance with respect to the rotation angle of the rotor core. In the device
The three-phase alternating current detection value and commutation electrical angle command value of the three-phase alternating current flowing through the stator winding are input, and d is a component that generates a magnetic flux synchronized with the magnetic pole position in the three-phase alternating current detection value. A three-phase to two-phase converter that outputs an axial current detection value and a q-axis current detection value that is a component that generates a magnetic flux having a phase difference of 90 degrees from the magnetic pole position;
Current control means for feedback-controlling an alternating current to be supplied to the stator winding according to a deviation between the d-axis current command value and the detected d-axis current value and a deviation between the q-axis current command value and the q-axis current detected value When,
When the input torque command value Tq * is smaller than the predetermined value Tref,
iq * = Kq1 × Tq *
When the q-axis current command value iq * is calculated from the first coefficient Kq1 and the torque command value Tq * based on the following calculation, and when the torque command value Tq * is larger than the predetermined value Tref,
iq * = Kq1 × Tref
A q-axis current command calculation unit for calculating the q-axis current command value iq * based on the following calculation:
When the input torque command value Tq * is smaller than the predetermined value Tref,
id * = 0
And when the torque command value Tq * is larger than the predetermined value Tref,
id * = Kd1 × (Tq * −Tref)
And a d-axis current command calculation unit that calculates the d-axis current command value id * based on the second coefficient Kd1 and the torque command value Tq *.
In another embodiment of the present invention, as the q-axis current command calculation unit and the d-axis current command calculation unit, when the input torque command value Tq * is smaller than a predetermined value Tref and the rotational speed N of the rotor Is smaller than the base velocity Nb,
iq * = Kq1 × Tq *
The q-axis current command value iq * is calculated from the first coefficient Kq1 and the torque command value Tq * based on the following calculation, and when the torque command value Tq * is smaller than the predetermined value Tref and the rotation When the speed N is larger than the base speed Nb,
iq * = Kq1 × Tq * × Nb ÷ N
When the torque command value Tq * is larger than the predetermined value Tref and the rotational speed N is smaller than the base speed Nb,
iq * = Kq1 × Tref
When the torque command value Tq * is larger than the predetermined value Tref and the rotational speed N is larger than the base speed Nb,
iq * = Kq1 × Tref × Nb ÷ N
A q-axis current command calculation unit that calculates the q-axis current command value iq * based on the calculation, and when the torque command value Tq * is smaller than the predetermined value Tref and the rotational speed N is the base speed Nb. If smaller than
id * = 0
And when the torque command value Tq * is smaller than the predetermined value Tref and the rotational speed N is larger than the base speed Nb,
id * = Kd0 × (N−Nb)
The d-axis current command value id * is calculated from the second coefficient Kd0, the rotation speed N, and the base speed Nb based on the following calculation, and the torque command value Tq * is larger than the predetermined value Tref and When the rotational speed N is smaller than the base speed Nb,
id * = Kd1 × (Tq * −Tref)
The d-axis current command value id * is calculated from the third coefficient Kd1, the torque command value Tq *, and the predetermined value Tref, and the torque command value Tq * is larger than the predetermined value Tref. If the rotational speed N is greater than the base speed Nb,
id * = Kd0 × (N−Nb) + Kd1 × (Tq * −Tref)
And a d-axis current command calculation unit that calculates the d-axis current command value id * based on the following calculation.
Furthermore, in another embodiment of the present invention, there is provided control mode switching means for switching the output of the motor to the high accuracy mode by switching the calculation method of the d-axis current command value and the q-axis current command value. As the q-axis current command calculation unit and the d-axis current command calculation unit, when the input torque command value Tq * is smaller than a predetermined value Tref and the control mode switching means is in the high accuracy mode,
iq * = Kq1 × Tq *
The q-axis current command value iq * is calculated from the first coefficient Kq1 and the torque command value Tq * based on the calculation, and when the torque command value Tq * is larger than the predetermined value Tref and the control mode When the switching means is in the high accuracy mode,
iq * = Kq1 × Tref
The q-axis current command value iq * is calculated based on the following calculation, and when the control mode switching means is not in the high accuracy mode,
iq * = Kq2 × Tq *
A q-axis current command calculating unit that calculates the q-axis current command value iq * based on the second coefficient Kq2 and the torque command value Tq * based on
When the input torque command value Tq * is smaller than the predetermined value Tref and the control mode switching means is in the high accuracy mode,
id * = 0
When the torque command value Tq * is larger than the predetermined value Tref and the control mode switching means is in the high accuracy mode,
id * = Kd1 × (Tq * −Tref)
When the d-axis current command value id * is calculated from the third coefficient Kd1 and the torque command value Tq * based on the following calculation, and when the control mode switching means is not in the high accuracy mode,
id * = Kd2 × Tq *
And a d-axis current command calculation unit that calculates the d-axis current command value id * based on the fourth coefficient Kd2 and the torque command value Tq *.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a control apparatus for a synchronous motor according to the present invention. The motor 5 in the figure is the above-described embedded magnet type synchronous motor, and is driven by applying a variable voltage and variable frequency three-phase AC voltage by an inverter 6. The inverter 6 controls the voltage applied to the motor 5 in accordance with the three-phase voltage commands eu *, ev * and ew * with the DC power supply 8 as an input.
The three-phase current flowing through the motor 5 is detected by the current detector 7, and the detected values iu, iv, and iw are input, and the three-phase to two-phase converter 9 performs the following calculation to obtain the two-phase signals id and iq. Output.
[Expression 1]
id = iu · sin θ + iv · sin (θ−120 °) + iw · sin (θ + 120 °)
[Expression 2]
iq = iu · cos θ + iv · cos (θ−120 °) + iw · cos (θ + 120 °)
Here, θ is an electrical angle obtained by multiplying the rotation angle of the rotor by the number of pole pairs (1/2 of the number of poles), and the position of the magnetic flux generated by the magnet is 0 degree. The id obtained in this way is a direct current amount representing a component that generates a magnetic flux synchronized with the magnetic pole position in the alternating current flowing through the stator winding, and is referred to as a d-axis current detection value. Iq is a direct current amount representing a component that generates a magnetic flux having a phase difference of 90 degrees from the magnetic pole position, and is referred to as a q-axis current detection value.
These id and iq are input to the dq-axis voltage command calculation unit 10, and the d-axis voltage commands ed * and eq * are calculated according to the deviation from the respective command values id * and iq *. Further, ed * and eq * are converted into three-phase AC voltage commands eu *, ev *, and ew * by the following calculation in the two-phase / three-phase converter 11.
[Equation 3]
eu * = ed * · sinθ + eq * · cosθ
[Expression 4]
ev * = ed * · sin (θ−120 °) + eq * · cos (θ−120 °)
[Equation 5]
ew * = ed * · sin (θ + 120 °) + eq * · cos (θ + 120 °)
By distributing the three-phase alternating current that is passed through the stator in this way to the d-axis current and the q-axis current and performing feedback control, the torque generated by the motor is determined by the d-axis current command value id * and the q-axis current command value. It becomes possible to arbitrarily control with iq *.
[0010]
A torque command Tq * is input as an external input command to the synchronous motor control device of FIG. In response to this torque command Tq *, the first current command calculation unit 12 compares a predetermined torque command threshold value Tref with Tq * and, based on the comparison result, the d-axis current command value id as follows. *, Q-axis current command iq * is calculated. That is, when the torque command Tq * is smaller than Tref, the q-axis current constant is set to Kq1,
[Formula 6]
iq * = Kq1 × Tq *
[Expression 7]
id * = 0
And calculate. When the torque command Tq * is larger than Tref, the d-axis current constant is Kd1,
[Equation 8]
iq * = Kq1 × Tref
[Equation 9]
id * = Kd1 × (Tq * −Tref)
And calculate.
[0011]
The output torque T when the d-axis current command id * and the q-axis current command iq * are calculated as described above is expressed as follows. First, in the case of Tq * ≦ Tref, from Equation 1, Equation 2, Equation 6, and Equation 7,
[Expression 10]
Figure 0003676944
It becomes. That is, the output torque T is proportional to the torque command Tq *. Next, when Tq *> Tref, from Equation 1, Equation 2, Equation 8, and Equation 9,
[Expression 11]
Figure 0003676944
It becomes. That is, even in this case, since the output torque T is linear with respect to the torque command Tq *, an accurate output torque can be obtained by selecting appropriate Tref and Kd1.
[0012]
Next, a method for performing constant output control in the highly accurate torque control method based on the present invention will be described. When the rotational speed of the motor is N and the base rotational speed is Nb, if N ≧ Nb and Tq * ≦ Tref, the d-axis field weakening current constant is Kd0,
[Expression 12]
iq * = Kq1 × Tq * × Nb ÷ N
[Formula 13]
id * = Kd0 × (N−Nb)
The current command is calculated by the following calculation. Equation 13 is a field weakening current for canceling the magnetic flux generated by the magnet. If N ≧ Nb and Tq *> Tref,
[Expression 14]
iq * = Kq1 × Tref × Nb ÷ N
[Expression 15]
id * = Kd0 × (N−Nb) + Kd1 × (Tq * −Tref)
The current command is calculated by the following calculation.
[0013]
Although the output torque T can be controlled with high accuracy by the d-axis current command id * and the q-axis current command iq * based on the above-described equations 6, 7, 8, and 9, the terminal voltage of the motor is on the other hand. In some cases, the maximum output cannot be secured within the limited output voltage range of the inverter 6. Therefore, in the embodiment of FIG. 1, the control mode switching means 13 follows the mode signal designated from the outside, and when the mode signal is in the high-accuracy mode, the id *, iq calculated by the first current command calculation unit 12 * Is output to the dq-axis voltage command calculation unit 10, and if not in the high-accuracy mode, id * and iq * calculated by the second current command calculation unit 14 are output to the dq-axis voltage command calculation unit 10. Output. Here, the calculation method of id * and iq * in the second current command calculation unit 14 is the same as that of a conventional general embedded magnet type synchronous motor control device, and the q-axis current constant is Kq2 and the d-axis current constant is Kd2 is calculated by the following equation. These Kq2 and Kd2 are generally coefficients calculated so as to generate the largest torque.
[Expression 16]
iq * = Kq2 × Tq *
[Expression 17]
id * = Kd2 × Tq *
When the output torque accuracy requirement is relatively low, the torque is efficiently output with the smallest current value by switching the calculation method of the d-axis current command id * and the q-axis current command iq * according to the mode signal. Therefore, the copper loss caused by the winding resistance of the motor can be minimized, and the heat generation of the motor can be kept low.
[0014]
The operation of the other components in FIG. 1 will be described. The dq-axis voltage command calculation unit 10 calculates the d-axis voltage command value Ed * and the q-axis voltage command value Eq * based on the input current commands id * and iq *, the current detection values id and iq, and the rotor rotational speed N. The internal structure is shown in FIG.
The subtractor 16 calculates a d-axis current error by subtracting the d-axis current command id * and the detected d-axis current value id. The Pi operational amplifier 17 calculates the d-axis voltage command value by proportional-integral calculation of the d-axis current error, but the output of the d-axis voltage calculated from the current commands id * and iq * by the adders 18 and 19 The predicted value is feedforward compensated. Similarly, the subtracter 20 subtracts the q-axis current command iq * and the q-axis current detection value iq to obtain a q-axis current error, which is amplified by the Pi operational amplifier 21, and is added to the adders 22, 23 and 24. The predicted value of the q-axis voltage is feedforward compensated. Since the q-axis voltage includes a speed-induced voltage component due to the magnet, the multiplier 25 multiplies the rotational speed N by the induced voltage constant Kem to predict the speed-induced voltage. Assuming that the d-axis component of these feedforward compensation values is Edff and the q-axis component is Eqff, these operations are expressed by the following equations, with the winding resistance being R1, the winding inductance for the d-axis current being Ld, and the inductance for the q-axis current being Lq. Calculated by
[Expression 18]
Edff = R1 ・ id * + N ・ Lq ・ iq *
[Equation 19]
Eqff = R1 ・ iq * −N ・ Ld ・ id * + N ・ Kem
【The invention's effect】
In the synchronous motor control apparatus according to the present invention, since the motor output torque can be controlled linearly with respect to the input torque command value, high-accuracy torque control is always possible, and complicated calculation processing is not required. Therefore, an inexpensive and highly reliable control device can be realized. As a result, the occurrence of a position error can be minimized when performing position control, and there is an effect that machining accuracy can be improved in applications such as a synchronous tap on the spindle of a machine tool.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a synchronous motor according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an operation of a dq-axis voltage command calculation unit.
FIG. 3 is a sectional structural view of a conventional induction motor.
FIG. 4 is a sectional structural view of an embedded magnet type synchronous motor driven by the synchronous motor control device of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Secondary conductor, 2 Rotor core, 3 Magnet, 4 Encoder, 5 Motor, 6 inverter, 7 Current detector, 8 DC power supply, 9 3 phase 2 phase converter, 10 dq axis voltage command calculation part, 11 2 phase 3 phase Converter, 12 First current command calculation unit, 13 Control mode switching means, 14 Second current command calculation unit, 15 Differentiator, 16 Subtractor, 17 Pi operational amplifier, 18 Adder, 19 Adder, 20 Subtraction 21 Pi operational amplifier, 22 adder, 23 adder, 24 adder, 25 multiplier, 26 multiplier, 27 multiplier, 28 multiplier, 29 multiplier, 30 multiplier, 31 multiplier.

Claims (3)

ロータの鉄心内部に埋め込まれた磁石の起磁力によるトルクと、ロータ鉄心の回転角度に対する磁気抵抗変化を利用したリラクタンストルクを併用した同期電動機の制御装置において、
ステータ巻線に通電する3相交流電流の3相交流電流検出値とコミュテーション電気角指令値を入力とし、前記3相交流電流検出値のうち磁極位置に同期した磁束を発生する成分であるd軸電流検出値と磁極位置と90度の位相差を持った磁束を発生させる成分であるq軸電流検出値とを出力する3相2相変換器と、
d軸電流指令値と前記d軸電流検出値との偏差およびq軸電流指令値と前記q軸電流検出値との偏差に応じて前記ステータ巻線に通電する交流電流をフィードバック制御する電流制御手段と、
入力されたトルク指令値Tq*が所定のトルク指令しきい値Trefよりも小さな場合には、
iq*=Kq1×Tq*
なる演算に基づき第1の係数Kq1と前記トルク指令値Tq*によって前記q軸電流指令値iq*を算出し、また前記トルク指令値Tq*が前記トルク指令しきい値Trefよりも大きな場合には、
iq*=Kq1×Tref
なる演算に基づいて前記q軸電流指令値iq*を算出するq軸電流指令算出部と、
入力された前記トルク指令値Tq*が所定のトルク指令しきい値Trefよりも小さな場合には、
id*=0
なる演算に基づき、また前記トルク指令値Tq*が前記トルク指令しきい値Trefよりも大きな場合には、
id*=Kd1×(Tq*−Tref)
なる演算に基づいて第2の係数Kd1と前記トルク指令値Tq*によって前記d軸電流指令値id*を算出するd軸電流指令算出部と
を備え
これにより、出力トルクの線形性を改善した同期電動機の制御装置。
In the control device for a synchronous motor using both the torque generated by the magnetomotive force of the magnet embedded in the rotor core and the reluctance torque using the change in magnetoresistance with respect to the rotation angle of the rotor core,
The three-phase alternating current detection value and commutation electrical angle command value of the three-phase alternating current to be passed through the stator winding are input, and d is a component that generates a magnetic flux synchronized with the magnetic pole position in the three-phase alternating current detection value. A three-phase to two-phase converter that outputs an axial current detection value and a q-axis current detection value that is a component that generates a magnetic flux having a phase difference of 90 degrees from the magnetic pole position;
Current control means for feedback-controlling an alternating current to be supplied to the stator winding according to a deviation between the d-axis current command value and the detected d-axis current value and a deviation between the q-axis current command value and the q-axis current detected value When,
If the input torque command value Tq * is smaller than the predetermined torque command threshold value Tref is
iq * = Kq1 × Tq *
Made to calculate the q-axis current command value iq * first coefficient Kq1 based on calculation and by the torque command value Tq *, also when the torque command value Tq * greater than the torque command threshold value Tref is ,
iq * = Kq1 × Tref
A q-axis current command calculation unit for calculating the q-axis current command value iq * based on the following calculation:
If the inputted torque command value Tq * is smaller than the predetermined torque command threshold value Tref is
id * = 0
Based on it becomes operational, and when the torque command value Tq * greater than the torque command threshold value Tref is
id * = Kd1 × (Tq * −Tref)
A d-axis current command calculation unit that calculates the d-axis current command value id * from the second coefficient Kd1 and the torque command value Tq * based on the following calculation :
Equipped with a,
Thereby, the control apparatus of the synchronous motor which improved the linearity of the output torque .
ロータの鉄心内部に埋め込まれた磁石の起磁力によるトルクと、ロータ鉄心の回転角度に対する磁気抵抗変化を利用したリラクタンストルクを併用した同期電動機の制御装置において、
ステータ巻線に通電する3相交流電流の3相交流電流検出値とコミュテーション電気角指令値を入力とし、前記3相交流電流検出値のうち磁極位置に同期した磁束を発生する成分であるd軸電流検出値と磁極位置と90度の位相差を持った磁束を発生させる成分であるq軸電流検出値とを出力する3相2相変換器と、
d軸電流指令値と前記d軸電流検出値との偏差およびq軸電流指令値と前記q軸電流検出値との偏差に応じて前記ステータ巻線に通電する交流電流をフィードバック制御する電流制御手段と、
入力されたトルク指令値Tq*が所定値Trefよりも小さな場合でかつロータの回転速度Nが基底速度Nbよりも小さな場合には、
iq*=Kq1×Tq*
なる演算に基づいて第1の係数Kq1と前記トルク指令値Tq*によって前記q軸電流指令値iq*を算出し、また前記トルク指令値Tq*が前記所定値Trefよりも小さな場合でかつ前記回転速度Nが前記基底速度Nbよりも大きな場合には、
iq*=Kq1×Tq*×Nb÷N
なる演算に基づき、また前記トルク指令値Tq*が前記所定値Trefよりも大きな場合でかつ前記回転速度Nが前記基底速度Nbよりも小さな場合には、
iq*=Kq1×Tref
なる演算に基づき、また前記トルク指令値Tq*が前記所定値Trefよりも大きな場合でかつ前記回転速度Nが前記基底速度Nbよりも大きな場合には、
iq*=Kq1×Tref×Nb÷N
なる演算に基づいて前記q軸電流指令値iq*を算出するq軸電流指令算出部と、
前記トルク指令値Tq*が前記所定値Trefよりも小さな場合でかつ前記回転速度Nが前記基底速度Nbよりも小さな場合には、
id*=0
なる演算に基づいて、また前記トルク指令値Tq*が前記所定値Trefよりも小さな場合でかつ前記回転速度Nが前記基底速度Nbよりも大きな場合には、
id*=Kd0×(N−Nb)
なる演算に基づき第2の係数Kd0と前記回転数N、前記基底速度Nbによって前記d軸電流指令値id*を算出し、また前記トルク指令値Tq*が前記所定値Trefよりも大きな場合でかつ前記回転速度Nが前記基底速度Nbよりも小さな場合には、
id*=Kd1×(Tq*−Tref)
なる演算に基づいて第3の係数Kd1と前記トルク指令値Tq*、前記所定値Trefによって前記d軸電流指令値id*を算出し、また前記トルク指令値Tq*が前記所定値Trefよりも大きな場合でかつ前記回転速度Nが前記基底速度Nbよりも大きな場合には、
id*=Kd0×(N−Nb)+Kd1×(Tq*−Tref)
なる演算に基づいて前記d軸電流指令値id*を算出するd軸電流指令算出部と
を備えた同期電動機の制御装置。
In the control device for a synchronous motor using both the torque generated by the magnetomotive force of the magnet embedded in the rotor core and the reluctance torque using the change in magnetoresistance with respect to the rotation angle of the rotor core,
The three-phase alternating current detection value and commutation electrical angle command value of the three-phase alternating current to be passed through the stator winding are input, and d is a component that generates a magnetic flux synchronized with the magnetic pole position in the three-phase alternating current detection value. A three-phase to two-phase converter that outputs an axial current detection value and a q-axis current detection value that is a component that generates a magnetic flux having a phase difference of 90 degrees from the magnetic pole position;
Current control means for feedback-controlling an alternating current to be supplied to the stator winding according to a deviation between the d-axis current command value and the detected d-axis current value and a deviation between the q-axis current command value and the q-axis current detected value When,
When the input torque command value Tq * is smaller than the predetermined value Tref and the rotational speed N of the rotor is smaller than the base speed Nb,
iq * = Kq1 × Tq *
The q-axis current command value iq * is calculated from the first coefficient Kq1 and the torque command value Tq * based on the following calculation, and when the torque command value Tq * is smaller than the predetermined value Tref and the rotation When the speed N is larger than the base speed Nb,
iq * = Kq1 × Tq * × Nb ÷ N
When the torque command value Tq * is larger than the predetermined value Tref and the rotational speed N is smaller than the base speed Nb,
iq * = Kq1 × Tref
When the torque command value Tq * is larger than the predetermined value Tref and the rotational speed N is larger than the base speed Nb,
iq * = Kq1 × Tref × Nb ÷ N
A q-axis current command calculation unit for calculating the q-axis current command value iq * based on the following calculation:
When the torque command value Tq * is smaller than the predetermined value Tref and the rotational speed N is smaller than the base speed Nb,
id * = 0
And when the torque command value Tq * is smaller than the predetermined value Tref and the rotational speed N is larger than the base speed Nb,
id * = Kd0 × (N−Nb)
The d-axis current command value id * is calculated from the second coefficient Kd0, the rotation speed N, and the base speed Nb based on the following calculation, and the torque command value Tq * is larger than the predetermined value Tref and When the rotational speed N is smaller than the base speed Nb,
id * = Kd1 × (Tq * −Tref)
The d-axis current command value id * is calculated from the third coefficient Kd1, the torque command value Tq *, and the predetermined value Tref, and the torque command value Tq * is larger than the predetermined value Tref. If the rotational speed N is greater than the base speed Nb,
id * = Kd0 × (N−Nb) + Kd1 × (Tq * −Tref)
And a d-axis current command calculation unit that calculates the d-axis current command value id * based on the following calculation.
ロータの鉄心内部に埋め込まれた磁石の起磁力によるトルクと、ロータ鉄心の回転角度に対する磁気抵抗変化を利用したリラクタンストルクを併用した同期電動機の制御装置において、
ステータ巻線に通電する3相交流電流の3相交流電流検出値とコミュテーション電気角指令値を入力とし、前記3相交流電流検出値のうち磁極位置に同期した磁束を発生する成分であるd軸電流検出値と磁極位置と90度の位相差を持った磁束を発生させる成分であるq軸電流検出値とを出力する3相2相変換器と、
d軸電流指令値と前記d軸電流検出値との偏差およびq軸電流指令値と前記q軸電流検出値との偏差に応じて前記ステータ巻線に通電する交流電流をフィードバック制御する電流制御手段と、
前記d軸電流指令値および前記q軸電流指令値の算出方式を切り換えることによって前記電動機の出力を高精度モードに切り替える制御モード切換手段と、
入力されたトルク指令値Tq*が所定値Trefよりも小さな場合でかつ前記制御モード切換手段が高精度モードである場合には、
iq*=Kq1×Tq*
なる演算に基づき第1の係数Kq1と前記トルク指令値Tq*によって前記q軸電流指令値iq*を算出し、また前記トルク指令値Tq*が前記所定値Trefよりも大きな場合でかつ前記制御モード切換手段が高精度モードである場合には、
iq*=Kq1×Tref
なる演算に基づいて前記q軸電流指令値iq*を算出し、また前記制御モード切換手段が高精度モードでない場合には、
iq*=Kq2×Tq*
なる演算に基づいて第2の係数Kq2と前記トルク指令値Tq*によって前記q軸電流指令値iq*を算出するq軸電流指令算出部と、
入力されたトルク指令値Tq*が所定値Trefよりも小さな場合でかつ前記制御モード切換手段が高精度モードである場合には、
id*=0
なる演算に基づき、また前記トルク指令値Tq*が前記所定値Trefよりも大きな場合でかつ前記制御モード切換手段が高精度モードである場合には、
id*=Kd1×(Tq*−Tref)
なる演算に基づいて第3の係数Kd1と前記トルク指令値Tq*によって前記d軸電流指令値id*を算出し、また前記制御モード切換手段が高精度モードでない場合には、
id*=Kd2×Tq*
なる演算に基づいて第4の係数Kd2と前記トルク指令値Tq*によって前記d軸電流指令値id*を算出するd軸電流指令算出部と
を備えた同期電動機の制御装置。
In the control device for a synchronous motor using both the torque generated by the magnetomotive force of the magnet embedded in the rotor core and the reluctance torque using the change in magnetoresistance with respect to the rotation angle of the rotor core,
The three-phase alternating current detection value and commutation electrical angle command value of the three-phase alternating current to be passed through the stator winding are input, and d is a component that generates a magnetic flux synchronized with the magnetic pole position in the three-phase alternating current detection value. A three-phase to two-phase converter that outputs an axial current detection value and a q-axis current detection value that is a component that generates a magnetic flux having a phase difference of 90 degrees from the magnetic pole position;
Current control means for feedback-controlling an alternating current to be supplied to the stator winding according to a deviation between the d-axis current command value and the detected d-axis current value and a deviation between the q-axis current command value and the q-axis current detected value When,
Control mode switching means for switching the output of the electric motor to a high-accuracy mode by switching the calculation method of the d-axis current command value and the q-axis current command value;
When the input torque command value Tq * is smaller than the predetermined value Tref and the control mode switching means is in the high accuracy mode,
iq * = Kq1 × Tq *
The q-axis current command value iq * is calculated from the first coefficient Kq1 and the torque command value Tq * based on the calculation, and when the torque command value Tq * is larger than the predetermined value Tref and the control mode When the switching means is in the high accuracy mode,
iq * = Kq1 × Tref
The q-axis current command value iq * is calculated based on the following calculation, and when the control mode switching means is not in the high accuracy mode,
iq * = Kq2 × Tq *
A q-axis current command calculating unit that calculates the q-axis current command value iq * based on the second coefficient Kq2 and the torque command value Tq * based on
When the input torque command value Tq * is smaller than the predetermined value Tref and the control mode switching means is in the high accuracy mode,
id * = 0
When the torque command value Tq * is larger than the predetermined value Tref and the control mode switching means is in the high accuracy mode,
id * = Kd1 × (Tq * −Tref)
When the d-axis current command value id * is calculated from the third coefficient Kd1 and the torque command value Tq * based on the following calculation, and when the control mode switching means is not in the high accuracy mode,
id * = Kd2 × Tq *
And a d-axis current command calculation unit that calculates the d-axis current command value id * from the fourth coefficient Kd2 and the torque command value Tq * based on the calculation.
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