JP4346574B2 - Servo motor control device - Google Patents

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Description

本発明は、サーボモータを駆動する制御装置に関し、特に、モータに発生するリラクタンストルクを有効に利用するサーボモータ制御装置に関する。   The present invention relates to a control device that drives a servo motor, and more particularly to a servo motor control device that effectively uses reluctance torque generated in the motor.

従来のサーボモータ制御システムのブロック図を図6に示す。このサーボモータ制御システム100は、速度指令値ω*に従って三相交流電圧U,V,Wにより、モータ115のモータ速度である実回転数ωと速度指令値ω*が一致するように制御するシステムである。サーボモータ制御システム100は、減算器101,104,106,108,110、PI制御器102,105,109、電流指令演算部103、非干渉制御器107、dq/3φ変換器117、電力変換器111、カウンタ112、3φ/dq変換器113、電流検出器114、サーボモータ115、及び速度検出器116を備えている。   A block diagram of a conventional servo motor control system is shown in FIG. The servo motor control system 100 is a system that controls the actual rotational speed ω that is the motor speed of the motor 115 and the speed command value ω * by the three-phase AC voltages U, V, and W according to the speed command value ω *. It is. Servo motor control system 100 includes subtracters 101, 104, 106, 108, 110, PI controllers 102, 105, 109, current command calculation unit 103, non-interference controller 107, dq / 3φ converter 117, and power converter. 111, a counter 112, a 3φ / dq converter 113, a current detector 114, a servo motor 115, and a speed detector 116.

以下、サーボモータ制御システム100の動作について説明する。
減算器101は、速度指令値ω*と、サーボモータ115の速度を検出する速度検出器116からの実回転数ωとの偏差を出力し、PI制御器102は、当該偏差を入力してPI演算を施し、トルク指令値τ*を出力する。電流指令演算部103は、トルク指令値τ*、実回転数ω、及び、3φ/dq変換器113からのトルク分電流フィードバックIqを入力し、電流指令演算を施し、トルク分電流指令値Iq*及び励磁電流指令値Id*を出力する。
Hereinafter, the operation of the servo motor control system 100 will be described.
The subtractor 101 outputs a deviation between the speed command value ω * and the actual rotational speed ω from the speed detector 116 that detects the speed of the servo motor 115, and the PI controller 102 inputs the deviation and performs PI. The calculation is performed and the torque command value τ * is output. The current command calculation unit 103 receives the torque command value τ *, the actual rotational speed ω, and the torque-sharing current feedback Iq from the 3φ / dq converter 113, performs current command calculation, and outputs the torque-sharing current command value Iq *. And the excitation current command value Id * is output.

dq/3φ変換器117は、q軸電圧指令値Vq*、d軸電圧指令値Vd*、及び、カウンタからの角度θを入力し、dq/3φ変換を行い、三相交流電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を出力する。ここで、q軸電圧指令値Vq*は、減算器104及びPI制御器105を介した信号と非干渉制御器107からのフィードフォワード補償電圧Vqyとの偏差である。d軸電圧指令値Vd*は、減算器108及びPI制御器109を介した信号と非干渉制御器107からのフィードフォワード補償電圧Vdyとの偏差である。また、角度θは、実回転数ωを入力したカウンタ112からの出力信号である。   The dq / 3φ converter 117 inputs the q-axis voltage command value Vq *, the d-axis voltage command value Vd *, and the angle θ from the counter, performs dq / 3φ conversion, and performs a three-phase AC voltage command value Vu *. , Vv *, Vw * are output. Here, the q-axis voltage command value Vq * is a deviation between the signal sent through the subtractor 104 and the PI controller 105 and the feedforward compensation voltage Vqy from the non-interference controller 107. The d-axis voltage command value Vd * is a deviation between the signal that has passed through the subtractor 108 and the PI controller 109 and the feedforward compensation voltage Vdy from the non-interference controller 107. Further, the angle θ is an output signal from the counter 112 to which the actual rotational speed ω is input.

電力変換器111は、三相交流電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を入力し、電力変換を行い増幅し、サーボモータ115に三相交流電圧U,V,Wを供給する。電流検出器114は、サーボモータ115に供給される三相交流電圧U,V,Wにおける三相交流電流値iu,ivを検出する。3φ/dq変換器113は、三相交流電流値iu,ivを入力し、3φ/dq変換を行い、励磁電流フィードバックIdを減算器108に出力し、トルク分電流フィードバックIqを減算器104及び電流指令演算部103に出力する。   The power converter 111 receives the three-phase AC voltage command values Vu *, Vv *, Vw *, performs power conversion, amplifies, and supplies the servomotor 115 with the three-phase AC voltages U, V, W. The current detector 114 detects the three-phase AC current values iu and iv in the three-phase AC voltages U, V, and W supplied to the servo motor 115. The 3φ / dq converter 113 receives the three-phase alternating current values iu and iv, performs 3φ / dq conversion, outputs the excitation current feedback Id to the subtractor 108, and outputs the torque current feedback Iq to the subtractor 104 and the current. Output to the command calculation unit 103.

この従来のサーボモータ制御システムにおいて、電流指令演算部103は、サーボモータ115の電流位相角が一定になるように励磁電流指令値Id*を演算すると共に、当該励磁電流指令値Id*、電気子錯交磁束、q軸インダクタンス、d軸インダクタンス及び実回転数ωを用いて、トルク分電流指令値Iq*を演算する(特許文献1を参照)。   In this conventional servo motor control system, the current command calculation unit 103 calculates the excitation current command value Id * so that the current phase angle of the servo motor 115 is constant, and the excitation current command value Id *, electric element Torque component current command value Iq * is calculated using the interlaced magnetic flux, the q-axis inductance, the d-axis inductance, and the actual rotational speed ω (see Patent Document 1).

特開2000−92884号公報(段落〔0009〕〜〔0013〕、図1〜4、図6)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-92984 (paragraphs [0009] to [0013], FIGS. 1 to 4 and FIG. 6)

しかしながら、従来は、所定のトルクを得るために、電流位相角を既知の値のパラメータとして予め設定しておく必要がある。このため、サーボモータの特性確認の負荷試験を行い、電流位相角を測定しておく必要があった。   However, conventionally, in order to obtain a predetermined torque, it is necessary to preset the current phase angle as a parameter having a known value. For this reason, it was necessary to perform a load test for confirming the characteristics of the servo motor and measure the current phase angle.

また、従来は、トルク分電流フィードバックIqに基づいてトルク分電流指令値Iq*を演算することにより、最大トルク位相制御を実現している。このため、トルク分電流指令値Iq*の演算に際し、測定誤差や検出遅れ等が生じる可能性があった。   Conventionally, the maximum torque phase control is realized by calculating the torque component current command value Iq * based on the torque component current feedback Iq. For this reason, there is a possibility that a measurement error, a detection delay, etc. may occur when calculating the torque current command value Iq *.

また、従来は、トルク分電流指令値Iq*の演算は、定格トルクにマグネットトルクのみを考慮して行われていた。一般に、定格トルクは、マグネットトルク及びリラクタンストルクの各要素から成るものである。このため、トルクの線形化を実現するためには、リラクタンストルクを有効に活用する必要があった。   Conventionally, the calculation of the torque component current command value Iq * has been performed in consideration of only the magnet torque as the rated torque. Generally, the rated torque is composed of elements of magnet torque and reluctance torque. For this reason, in order to realize the linearization of the torque, it is necessary to effectively use the reluctance torque.

また、従来は、励磁電流指令値Id*が、サーボモータへ供給される電圧を変換してフィードバックした実電圧に基づいて演算されていないため、サーボモータの端子電圧抑制制御を実現できなかった。このため、サーボモータ制御装置の状態によっては、三相交流電圧U,V,Wが、モータ定格電圧を超えてしまう可能性があった。   Further, conventionally, the excitation current command value Id * has not been calculated based on the actual voltage obtained by converting and feeding back the voltage supplied to the servomotor, so that the terminal voltage suppression control of the servomotor could not be realized. For this reason, depending on the state of the servo motor control device, the three-phase AC voltages U, V, and W may exceed the motor rated voltage.

そこで、上記課題を解決するため、本発明の目的は、
(1)電流位相角を予め測定する必要がなく、
(2)トルク分電流指令値Iq*の演算に際して測定誤差や検出遅れ等が生じることがなく、
(3)リラクタンストルクを有効に活用したトルク制御を実現し、
(4)サーボモータの端子電圧抑制制御を実現可能な、
サーボモータ制御装置を提供することにある。
Therefore, in order to solve the above problems, the object of the present invention is to
(1) There is no need to measure the current phase angle in advance,
(2) No measurement error or detection delay occurs when calculating the torque current command value Iq *,
(3) Realizing torque control that effectively utilizes reluctance torque,
(4) Servo motor terminal voltage suppression control can be realized.
The object is to provide a servo motor control device.

上記目的を達成するために、本発明によるサーボモータ制御装置は、トルク指令値及びサーボモータの回転速度である実回転数を入力し、励磁電流指令値及びトルク分電流指令値を演算する電流指令演算部を備え、該励磁電流指令値及びトルク分電流指令値によりサーボモータを制御するサーボモータ制御装置において、前記電流指令演算部が、前記サーボモータに供給される電圧を変換した実電圧を入力し、該実電圧及び予め設定された定格電圧に基づいて第1の指令値を演算する第1の演算手段と、該電流指令演算部により演算された励磁電流指令値及びトルク分電流指令値を入力し、該励磁電流指令値と、トルク分電流指令値と、予め設定されたd軸リアクタンス、q軸リアクタンス、前記定格電圧及び誘起電圧とに基づいて第2の指令値を演算する第2の演算手段と、前記第1の指令値及び第2の指令値に基づいて励磁電流指令値を演算する励磁電流指令値演算手段と、前記サーボモータの実回転数を入力し、該実回転数及び予め設定された基底回転数に基づいて第3の指令値を演算する第3の演算手段と、該電流指令演算部により演算された励磁電流指令値、及び前記トルク指令値を入力し、該励磁電流指令値と、トルク指令値と、基底回転数で定格トルクを出力するときの励磁電流指令値を表す定数と、d軸リアクタンス、q軸リアクタンス、定格電圧及び誘起電圧とに基づいて、前記定格トルクτ がマグネットトルク及びリラクタンストルクからなる場合の次式
τ =Pm×Φf×I ×(1−λ −1 ×Id0_)×√(1−Id0_
(ここで、Pmは極数、I は2相定格電流、Id0_は基底回転数で定格トルクを出力するときの励磁電流指令値を正規化した定数、Φf及びλ −1 はそれぞれ以下の式で表されるものとする。
Φf=E /(Pm×ω
λ −1 =(Xq−Xd)×(V /E
ここで、E は誘起電圧、ω は基底回転数、Xqはq軸リアクタンス、Xdはd軸リアクタンス、V は定格電圧とする。)
から導かれた次式
Iq1=τ*×(1−λ −1 ×Id0)×√(1−Id0 )/(1−λ −1 ×Id*)
(ここで、Iq1は第4の指令値、τ*はトルク指令値、Id*は励磁電流指令値とする。)
を用いて、第4の指令値を演算する第4の演算手段と、前記第3の指令値及び第4の指令値に基づいてトルク分電流指令値を演算するトルク分電流指令値演算手段と、を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a servo motor control device according to the present invention inputs a torque command value and an actual rotational speed that is the rotational speed of the servo motor, and calculates an excitation current command value and a torque component current command value. In a servo motor control device that includes a calculation unit and controls the servo motor based on the excitation current command value and the torque-divided current command value, the current command calculation unit inputs an actual voltage obtained by converting the voltage supplied to the servo motor. A first calculation means for calculating a first command value based on the actual voltage and a preset rated voltage, and an excitation current command value and a torque component current command value calculated by the current command calculation unit. And the second current based on the excitation current command value, the torque component current command value, and the preset d-axis reactance, q-axis reactance, the rated voltage, and the induced voltage. Second calculation means for calculating a value, excitation current command value calculation means for calculating an excitation current command value based on the first command value and the second command value, and an actual rotational speed of the servo motor are input. A third calculation means for calculating a third command value based on the actual rotation speed and a preset base rotation speed, an excitation current command value calculated by the current command calculation section, and the torque command Value, the excitation current command value, the torque command value, a constant representing the excitation current command value when the rated torque is output at the base rotational speed, the d-axis reactance, the q-axis reactance, the rated voltage, and the induced voltage. On the basis of the following formula , the rated torque τ 0 includes the magnet torque and the reluctance torque:
τ 0 = Pm × Φf × I 0 × (1-λ −1 × Id0_) × √ (1-Id0 — 2 )
(Where Pm is the number of poles, I 0 is the two-phase rated current, Id0_ is a constant obtained by normalizing the excitation current command value when the rated torque is output at the base rotational speed, and Φf and λ −1 are respectively It shall be represented by
Φf = E 0 / (Pm × ω 0 )
λ −1 = (Xq−Xd) × (V 0 / E 0 )
Here, E 0 is an induced voltage, ω 0 is a base rotational speed, Xq is a q-axis reactance, Xd is a d-axis reactance, and V 0 is a rated voltage. )
Derived from
Iq1 = τ * × (1-λ− 1 × Id0) × √ (1-Id0 2 ) / (1-λ− 1 × Id *)
(Here, Iq1 is the fourth command value, τ * is the torque command value, and Id * is the excitation current command value.)
And a fourth calculation means for calculating a fourth command value, a torque divided current command value calculation means for calculating a torque divided current command value based on the third command value and the fourth command value, and It is characterized by having .

また、本発明によるサーボモータ制御装置は、電流指令演算部が、さらに、d軸リアクタンスと励磁電流指令値との間の関係、及びq軸リアクタンスとトルク分電流指令値との間の関係が予め測定されて、これらのデータが格納されたテーブルを有し、前記第2の演算手段が、前記電流指令演算部により演算された励磁電流指令値及びトルク分電流指令値を入力し、前記励磁電流指令値に対応するd軸リアクタンス、及び前記トルク分電流指令値に対応するq軸リアクタンスを前記テーブルから読み出し、前記励磁電流指令値及びトルク分電流指令値と、前記読み出したd軸リアクタンス及びq軸リアクタンスと、前記定格電圧及び誘起電圧とに基づいて第2の指令値を演算することを特徴とする。 In the servo motor control device according to the present invention, the current command calculation unit further has a relationship between the d-axis reactance and the excitation current command value and a relationship between the q-axis reactance and the torque current command value in advance. A table in which these data are measured and stored, and the second calculation means inputs the excitation current command value and the torque current command value calculated by the current command calculation unit, and the excitation current The d-axis reactance corresponding to the command value and the q-axis reactance corresponding to the torque component current command value are read from the table, the excitation current command value and the torque component current command value, and the read d-axis reactance and q axis. The second command value is calculated based on the reactance, the rated voltage, and the induced voltage .

また、本発明によるサーボモータ制御装置は、第2の演算手段が、前記電流指令演算部により演算された励磁電流指令値及びトルク分電流指令値を入力し、前記励磁電流指令値に対応するd軸リアクタンス、及び前記トルク分電流指令値に対応するq軸リアクタンスを前記テーブルから読み出し、前記トルク指令値と、前記基底回転数で定格トルクを出力するときの励磁電流指令値を表す定数と、前記第3の演算手段により演算された第3の指令値と、前記読み出したd軸リアクタンス及びq軸リアクタンスと、前記定格電圧及び誘起電圧とに基づいて第2の指令値を演算することを特徴とする。 In the servo motor control device according to the present invention, the second calculation means inputs the excitation current command value and the torque component current command value calculated by the current command calculation unit, and d corresponding to the excitation current command value. The axis reactance and the q-axis reactance corresponding to the torque current command value are read from the table, the torque command value, and a constant representing the excitation current command value when the rated torque is output at the base rotational speed, The second command value is calculated based on the third command value calculated by the third calculation means, the read d-axis reactance and q-axis reactance, and the rated voltage and the induced voltage. To do.

以上説明したように、本発明によれば、電流位相角を用いることなく励磁電流指令値を演算するから、電流位相角を予め測定する必要がない。また、トルク分電流フィードバックを用いることなくトルク分電流指令値を演算するから、トルク分電流フィードバックによる測定誤差や検出遅れ等が生じることがない。   As described above, according to the present invention, since the excitation current command value is calculated without using the current phase angle, there is no need to measure the current phase angle in advance. Further, since the torque component current command value is calculated without using the torque component current feedback, no measurement error or detection delay due to the torque component current feedback occurs.

また、リラクタンストルクを考慮した線形化演算を施すことにより、トルク指令値に比例したトルク分電流指令値を得ることができるから、リラクタンストルクを有効に活用することができる。また、実電圧を用いて励磁電流指令値を演算するから、サーボモータの端子電圧抑制制御を実現することができる。   In addition, by performing a linearization calculation in consideration of the reluctance torque, it is possible to obtain a torque current command value proportional to the torque command value, so that the reluctance torque can be effectively utilized. Moreover, since the excitation current command value is calculated using the actual voltage, the terminal voltage suppression control of the servo motor can be realized.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明によるサーボモータ制御装置を含むサーボモータ制御システムを示すシステム構成図である。このサーボモータ制御システム1は、従来のサーボモータ制御システム100の構成に加えて電圧変換器3を備え、電指令演算部103の代わりに本発明による電圧指令演算部2を備えている点で、図6に示した従来のサーボモータ制御システムと相違する。以下、図1において、図6と共通する部分には図6と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system configuration diagram showing a servo motor control system including a servo motor control apparatus according to the present invention. The servo motor control system 1, in addition to the configuration of the conventional servo motor control system 100 includes a voltage converter 3 in that it includes a voltage command calculation unit 2 according to the present invention instead of the current command calculator 103 This is different from the conventional servo motor control system shown in FIG. In the following, in FIG. 1, the same reference numerals as those in FIG.

本発明によるサーボモータ制御装置は、サーボモータ制御システム1の構成のうちのサーボモータ115と速度検出器116を除いた部分が相当する。電圧変換器3は、サーボモータ115に供給される三相交流電圧U,V,Wを入力し、3φ/dq電圧変換を行い、励磁電圧フィードバック及びトルク分電圧フィードバックを生成し、実電圧V(励磁電圧フィードバック)を電流指令演算部2に出力する。電流指令演算部2は、トルク指令値τ*、モータ速度である実回転数ω、及び実電圧Vを入力し、d軸リアクタンスXd及びq軸リアクタンスXqを用いて、励磁電流指令値Id*及びトルク分電流指令値Iq*を演算することにより、モータ制御を実現する。以下に説明する第1の実施例では、d軸リアクタンスXd及びq軸リアクタンスXqとして、予め設定された固定の値を用いる。第2の実施例では、d軸リアクタンスXdと励磁電流指令値Id*との間の関係、及びq軸リアクタンスXqとトルク分電流指令値Iq*との間の関係を予め測定してテーブルに格納し、d軸リアクタンスXd及びq軸リアクタンスXqとして、前記テーブルの値を用いる。第3の実施例では、d軸リアクタンスXd及びq軸リアクタンスXqとして、第2の実施例と同様にテーブルの値を用い、さらに、スキャン遅れがないように励磁電流指令値Id*を演算する。以下、第1の実施例、第2の実施例及び第3の実施例について詳細に説明する。以下、記号*は指令値であることを示す。 The servo motor control apparatus according to the present invention corresponds to a portion of the configuration of the servo motor control system 1 excluding the servo motor 115 and the speed detector 116. The voltage converter 3 inputs three-phase AC voltages U, V, and W supplied to the servo motor 115, performs 3φ / dq voltage conversion, generates excitation voltage feedback and torque component voltage feedback, and generates an actual voltage V ( Excitation voltage feedback) is output to the current command calculation unit 2. The current command calculation unit 2 inputs the torque command value τ *, the actual rotational speed ω that is the motor speed, and the actual voltage V, and uses the d-axis reactance Xd and the q-axis reactance Xq, and the excitation current command value Id * and Motor control is realized by calculating the torque component current command value Iq *. In the first embodiment described below, fixed values set in advance are used as the d-axis reactance Xd and the q-axis reactance Xq. In the second embodiment, the relationship between the d-axis reactance Xd and the excitation current command value Id * and the relationship between the q-axis reactance Xq and the torque current command value Iq * are measured in advance and stored in a table. The values in the table are used as the d-axis reactance Xd and the q-axis reactance Xq. In the third embodiment, table values are used as the d-axis reactance Xd and the q-axis reactance Xq as in the second embodiment, and the excitation current command value Id * is calculated so that there is no scan delay. Hereinafter, the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment will be described in detail. Hereinafter, the symbol * indicates a command value.

まず、第1の実施例について説明する。
図2は、本発明によるサーボモータ制御装置に用いる電流指令演算部の第1の実施例を示すブロック図である。この電流指令演算部2−1は、I演算器11、Id1演算器12、加算器13、減算器14、リミット付PI制御器15、Iq1演算器16、乗算器17、絶対値変換器18、リミット付比例出力器19、及び除算器20を備えている。電流指令演算部2−1は、図1に示したPI制御器102からトルク指令値τ*を、速度検出器116から実回転数ωを、電圧変換器3から実電圧Vをそれぞれ入力し、予め設定された固定値であるd軸リアクタンスXd及びq軸リアクタンスXqを用いて演算したλ,λ−1により、励磁電流指令値Id*及びトルク分電流指令値Iq*を演算し、当該励磁電流指令値Id*を減算器104に、トルク分電流指令値Iq*を減算器108にそれぞれ出力する。この電流指令演算部2−1と図6に示した電流指令演算部103とを比較すると、電流指令演算部2−1が、トルク分電流フィードバックIqを入力しないで実電圧を入力する点で相違する。
First, the first embodiment will be described.
FIG. 2 is a block diagram showing a first embodiment of a current command calculation unit used in the servo motor control apparatus according to the present invention. The current command calculation unit 2-1 includes an I calculator 11, an Id 1 calculator 12, an adder 13, a subtractor 14, a PI controller 15 with limit, an Iq 1 calculator 16, a multiplier 17, an absolute value converter 18, A proportional output device 19 with a limit and a divider 20 are provided. The current command calculation unit 2-1 receives the torque command value τ * from the PI controller 102 shown in FIG. 1, the actual rotational speed ω from the speed detector 116, and the actual voltage V from the voltage converter 3, respectively. An excitation current command value Id * and a torque component current command value Iq * are calculated from λ and λ −1 calculated using the d-axis reactance Xd and the q-axis reactance Xq which are preset fixed values, and the excitation current The command value Id * is output to the subtractor 104, and the torque current command value Iq * is output to the subtractor 108. When this current command calculation unit 2-1 and the current command calculation unit 103 shown in FIG. 6 are compared, the difference is that the current command calculation unit 2-1 inputs the actual voltage without inputting the torque current feedback Iq. To do.

I演算器11は、加算器13から励磁電流指令値Id*を、乗算器17からトルク分電流指令値Iq*をそれぞれフィードバック入力し、以下の演算を行い、電流値Iを出力する。

Figure 0004346574
Id1演算器12は、I演算器11から電流値Iを入力し、以下の演算を行い、Id1を出力する。
Figure 0004346574
ここで、式(2)のλ,λ−2は、以下の式により演算された値である。この場合、d軸リアクタンスXd及びq軸リアクタンスXqは、予め設定された固定値である。
Figure 0004346574
ここで、Vは定格電圧、Eは誘起電圧であり、それぞれ予め設定された固定値である。 The I calculator 11 inputs the excitation current command value Id * from the adder 13 and the torque current command value Iq * from the multiplier 17, respectively, performs the following calculation, and outputs the current value I.
Figure 0004346574
The Id1 calculator 12 receives the current value I from the I calculator 11, performs the following calculation, and outputs Id1.
Figure 0004346574
Here, λ and λ −2 in equation (2) are values calculated by the following equation. In this case, the d-axis reactance Xd and the q-axis reactance Xq are preset fixed values.
Figure 0004346574
Here, V 0 is a rated voltage, and E 0 is an induced voltage, which are preset fixed values.

減算器14は、定格電圧V、及び電圧変換器3から実電圧Vを入力し、定格電圧Vから実電圧Vを減算し、その減算結果である偏差を出力する。リミット付PI制御器15は、減算器14から偏差を入力し、所定の設定範囲内になるように比例積分演算を行い、その結果Id2を出力する。 The subtractor 14 receives the rated voltage V 0 and the actual voltage V from the voltage converter 3, subtracts the actual voltage V from the rated voltage V 0 , and outputs a deviation that is a result of the subtraction. The PI controller 15 with a limit receives the deviation from the subtracter 14, performs a proportional-integral calculation so as to be within a predetermined setting range, and outputs the result Id2.

加算器13は、Id1演算器12からId1を、リミット付PI制御器15からId2をそれぞれ入力し、Id1とId2を加算し、その加算結果である励磁電流指令値Id*を出力する。   The adder 13 receives Id1 from the Id1 calculator 12 and Id2 from the PI controller 15 with limit, adds Id1 and Id2, and outputs an excitation current command value Id * that is the addition result.

一方、Iq1演算器16は、加算器13から励磁電流指令値Id*を、PI制御器102からトルク指令値τ*を、予め設定された固定値であるId0をそれぞれ入力し、以下の演算を行い、Iq1を出力する。

Figure 0004346574
ここで、Id0とは、基底回転数ωで定格トルクを出力するときの励磁電流指令値Id*であり、以下の式により予め設定された固定値である。また、λ−1は式(3)により演算される値である。
Figure 0004346574
ここで、λ,λ−2は式(3)により演算される値である。 On the other hand, the Iq1 calculator 16 receives the excitation current command value Id * from the adder 13, the torque command value τ * from the PI controller 102, and Id0 which is a preset fixed value, and performs the following calculation. And output Iq1.
Figure 0004346574
Here, Id0 is the excitation current command value Id * when the rated torque is output at the base rotational speed ω 0 , and is a fixed value set in advance by the following equation. Also, λ −1 is a value calculated by equation (3).
Figure 0004346574
Here, λ and λ −2 are values calculated by the equation (3).

絶対値変換器18は、速度検出器116から実回転数ωを入力し、絶対値変換を行い、実回転数ωの絶対値を出力する。リミット付比例出力器19は、絶対値変換器18から実回転数ωの絶対値を入力し、当該絶対値が所定の値よりも小さい場合は一定値を、所定の値以上の場合は当該絶対値に比例した値をそれぞれ出力する。除算器20は、リミット付比例出力器19からの出力を、予め設定された固定値である基底回転数ωをそれぞれ入力し、前記出力をωで除算し、その除算結果であるIq2を出力する。 The absolute value converter 18 receives the actual rotational speed ω from the speed detector 116, performs absolute value conversion, and outputs the absolute value of the actual rotational speed ω. The proportional output device 19 with a limit inputs the absolute value of the actual rotational speed ω from the absolute value converter 18, and when the absolute value is smaller than a predetermined value, a constant value is obtained. Outputs each value proportional to the value. The divider 20 receives the output from the limited proportional output device 19 as a base rotation speed ω 0 which is a preset fixed value, divides the output by ω 0 , and obtains Iq2 as a result of the division. Output.

乗算器17は、Iq1演算器16からIq1を、除算器20からIq2をそれぞれ入力し、Iq1とIq2を乗算し、その乗算結果であるトルク分電流指令値Iq*を出力する。   The multiplier 17 receives Iq1 from the Iq1 calculator 16 and Iq2 from the divider 20, multiplies Iq1 and Iq2, and outputs a torque current command value Iq * as a result of the multiplication.

ところで、前述のトルク分電流指令値Iq1を算出する式(4)は、定格トルクτにリラクタンストルクを考慮した式である。以下、式(4)について詳細に説明する。トルク分電流指令値Iq1(以下の説明ではIq*とする。)は、一般に、以下の式により算出される。尚、式(4)を導き出すまでの説明において、正規化されたデータに_(アンダーバー)を付ける。また、τ、Iq、Id、Ld及びLqは、正規化される前のトルク、トルク分電流指令値、励磁電流指令値、d軸インダクタンス及びq軸インダクタンスをそれぞれ示している。
Iq=τ/(((Ld−Lq)×Id+Φf)×Pm)
=τ/((Φf−(Lq−Ld)×Id)×Pm)
ここで、Lq,LdをI(2相定格電流)=(3/2)×I(3相定格電流)とV(定格電圧)で正規化し、
Lq=Lq_×V/I
Ld=Ld_×V/I
とする。また、Iq、IdをIで正規化し、
Iq=Iq_×I
Id=Id_×I
とする。また、τをτ(定格トルク)で正規化し、
τ=τ_×I×τ
とする。また、ΦfはE(誘起電圧(逆相起電圧))を用いると、
Φf=E/(Pm×ω
となり、
Iq_=τ_×(τ/I)/((E/(Pm×ω)−(Lq_−Ld_)×(V/I)×Id_×I)×Pm)
=τ_×(τ/I)/((E/ω)−(Lq_−Ld_)×V×Pm×Id_)
ここで、式(3)より、
λ−1=(Lq_−Ld_)×Pm×ω/(E/V
とすると、
Iq_=τ_×(τω/E)/(1−λ−1×Id_)
となり、(τω/E)が残ることになる。
By the way, the above-described equation (4) for calculating the torque component current command value Iq1 is an equation in which the reluctance torque is considered in the rated torque τ 0 . Hereinafter, Formula (4) will be described in detail. Torque component current command value Iq1 (in the following description, Iq *) is generally calculated by the following equation. In the description up to deriving Expression (4), _ (underscore) is added to the normalized data. Further, τ, Iq, Id, Ld, and Lq respectively indicate torque, torque component current command value, excitation current command value, d-axis inductance, and q-axis inductance before normalization.
Iq = τ / (((Ld−Lq) × Id + Φf) × Pm)
= Τ / ((Φf− (Lq−Ld) × Id) × Pm)
Here, Lq and Ld are normalized by I 0 (2-phase rated current) = (3/2) × I 1 (3-phase rated current) and V 0 (rated voltage),
Lq = Lq_ × V 0 / I 0
Ld = Ld_ × V 0 / I 0
And Further, Iq and Id are normalized by I 0 ,
Iq = Iq_ × I 0
Id = Id_ × I 0
And Also, normalize τ by τ 0 (rated torque),
τ = τ_ × I 0 × τ 0
And Moreover, when Φf uses E 0 (induced voltage (reverse phase electromotive voltage)),
Φf = E 0 / (Pm × ω 0 )
And
Iq_ = τ_ × (τ 0 / I 0 ) / ((E 0 / (Pm × ω 0 ) − (Lq_−Ld_) × (V 0 / I 0 ) × Id_ × I 0 ) × Pm)
= Τ_ × (τ 0 / I 0 ) / ((E 0 / ω 0 ) − (Lq_−Ld_) × V 0 × Pm × Id_)
Here, from equation (3),
λ −1 = (Lq_−Ld_) × Pm × ω 0 / (E 0 / V 0 )
Then,
Iq_ = τ_ × (τ 0 ω 0 / E 0 I 0 ) / (1-λ −1 × Id_)
0 ω 0 / E 0 I 0 ) remains.

定格トルクτをマグネットトルクのみとすると、τ=Pm×Φf×Iとなり、(τω/E)=1となる。トルク分電流指令値Iq*は、前述の背景技術で説明した図6の電流指令演算部103によって以下の式により算出される。
Iq_=τ_×(τω/E)/(1−λ−1×Id_)
すなわち、指令値を示す*を用いると、
Iq*=τ*×(τω/E)/(1−λ−1×Id*)
となる。
When the rated torque τ 0 is only the magnet torque, τ 0 = Pm × Φf × I 0 and (τ 0 ω 0 / E 0 I 0 ) = 1. The torque component current command value Iq * is calculated by the following formula by the current command calculation unit 103 of FIG. 6 described in the background art.
Iq_ = τ_ × (τ 0 ω 0 / E 0 I 0 ) / (1-λ −1 × Id_)
That is, using * indicating the command value,
Iq * = τ * × (τ 0 ω 0 / E 0 I 0 ) / (1-λ −1 × Id *)
It becomes.

一方、定格トルクτをマグネットトルク及びリラクタンストルクとすると、すなわち定格トルクτにリラクタンストルクを考慮すると、
τ=Pm×Φf×I×(1−λ−1×Id0_)×√(1−Id0_
となり、
(τω/E)=(1−λ−1×Id0_)×√(1−Id0_
となる。つまり、
Iq_=τ_×((1−λ−1×Id0_)/(1−λ−1×Id_))×√(1−Id0_
となる。ここで、指令値を示す*により、Iq_をIq*とし、τ_をτ*とし、Id_をId0とし、Id_をId*とすると、定格トルクτにリラクタンストルクを考慮した場合のトルク分電流指令値Iq*(Iq1)を算出する式は、前述の式(4)となる。これは、Iq1演算器16が、定格トルクτにリラクタンストルクを考慮してトルク分電流指令値Iq1を演算していることを意味する。
On the other hand, when the rated torque τ 0 is the magnet torque and the reluctance torque, that is, when the reluctance torque is considered in the rated torque τ 0 ,
τ 0 = Pm × Φf × I 0 × (1-λ -1 × Id0 _) × √ (1-Id0 _ 2)
And
(Τ 0 ω 0 / E 0 I 0) = (1-λ -1 × Id0 _) × √ (1-Id0 _ 2)
It becomes. In other words,
Iq_ = τ_ × ((1- λ -1 × Id0 _) / (1-λ -1 × Id _)) × √ (1-Id0 _ 2)
It becomes. Here, the * indicates a command value, the Iq_ and Iq *, the τ_ and tau *, and Id0 the id_, when a and Id * id_, the torque current command in consideration of the reluctance torque to the rated torque tau 0 The equation for calculating the value Iq * (Iq1) is the aforementioned equation (4). This means that the Iq1 calculator 16 calculates the torque current command value Iq1 in consideration of the reluctance torque in the rated torque τ 0 .

このように、本発明による第1の実施例によれば、サーボモータ制御装置の電流指令演算部2−1は、トルク指令値τ*、実回転数ω、及び実電圧Vをそれぞれ入力し、予め設定されたd軸リアクタンスXd及びq軸リアクタンスXqを用いて、励磁電流指令値Id*及びトルク分電流指令値Iq*を演算するようにした。このd軸リアクタンスXd及びq軸リアクタンスXqは、サーボモータ115の仕様の値であり、例えば、サーボモータ115の製造メーカから購入時に予め指定される値である。これにより、電流指令演算部2−1は、電流位相角を用いて演算しないから、電流位相角を予め設定する必要がない。つまり、電流位相角を測定するための特性確認の負荷試験を行う必要がないから、負荷試験を行う手間を省くことができる。 Thus, according to the first embodiment of the present invention, the current command calculation unit 2-1 of the servo motor control device inputs the torque command value τ *, the actual rotational speed ω, and the actual voltage V, The excitation current command value Id * and the torque current command value Iq * are calculated using the preset d-axis reactance Xd and q-axis reactance Xq. The d-axis reactance Xd and the q-axis reactance Xq are specification values of the servo motor 115, for example, values specified in advance from the manufacturer of the servo motor 115 at the time of purchase. Thus, the current command calculation unit 2-1 does not calculate using the current phase angle, so there is no need to set the current phase angle in advance. That is, since it is not necessary to perform a load test for characteristic confirmation for measuring the current phase angle, it is possible to save time and effort for performing the load test.

また、電流指令演算部2−1は、トルク分電流フィードバックIqを用いて演算しないから、トルク分電流フィードバックIqによる測定誤差や検出遅れ等が生じることがない。   Further, since the current command calculation unit 2-1 does not perform calculation using the torque component current feedback Iq, no measurement error or detection delay due to the torque component current feedback Iq occurs.

また、電流指令演算部2−1のIq1演算器16は、前述の式(4)によりIq1を演算するようにしたから、トルク指令値τ*に対して線形化演算を施すことができると共に、定格トルクτにリラクタンストルクを考慮した演算を施すことができる。したがって、リラクタンストルクを有効に活用することができる。この場合、サーボモータ115が小型の場合には、リラクタンストルクを有効に活用することにより、大きなトルクを得ることができるから、モータの急加減速を実現することができる。したがって、サーボモータ制御装置だけでなく、例えば、急加減速制御を必要とする自動車ミッション試験装置にも好適である。 In addition, since the Iq1 calculator 16 of the current command calculation unit 2-1 calculates Iq1 by the above-described formula (4), it can perform a linearization calculation on the torque command value τ *, A calculation considering the reluctance torque can be performed on the rated torque τ 0 . Therefore, the reluctance torque can be effectively utilized. In this case, when the servo motor 115 is small, a large torque can be obtained by effectively utilizing the reluctance torque, so that rapid acceleration / deceleration of the motor can be realized. Therefore, it is suitable not only for a servo motor control apparatus but also for an automobile mission test apparatus that requires rapid acceleration / deceleration control, for example.

また、電流指令演算部2−1は、実電圧Vに基づいて励磁電流指令値Id*を演算しているから、サーボモータ115の連続的な端子電圧抑制制御を実現することができる。すなわち、三相交流電圧U,V,Wがモータ定格電圧を超えてしまうことがない。   In addition, since the current command calculation unit 2-1 calculates the excitation current command value Id * based on the actual voltage V, continuous terminal voltage suppression control of the servo motor 115 can be realized. That is, the three-phase AC voltages U, V, and W do not exceed the motor rated voltage.

次に、第2の実施例について説明する。
前述の第1の実施例では、式(3)に示したd軸リアクタンスXd及びq軸リアクタンスXqは、予め設定された固定値である。これらの固定値は、サーボモータ115の製造メーカにより指定されるものであるが、製造メーカはこれらの値を必ずしも正確に把握できるとは限らないため、正確な値とは言えない。そこで、第2の実施例では、試運転モードにおいて、d軸リアクタンスXdと励磁電流指令値Id*との間の関係、及びq軸リアクタンスXqとトルク分電流指令値Iq*との間の関係を予め測定してテーブルに格納しておき、実運転モードにおいて、当該テーブルに格納されたd軸リアクタンスXd及びq軸リアクタンスXqを用いるようにした。
Next, a second embodiment will be described.
In the first embodiment described above, the d-axis reactance Xd and the q-axis reactance Xq shown in Expression (3) are preset fixed values. These fixed values are specified by the manufacturer of the servo motor 115, but the manufacturer cannot always grasp these values accurately, so it cannot be said to be an accurate value. Therefore, in the second embodiment, in the test operation mode, the relationship between the d-axis reactance Xd and the excitation current command value Id * and the relationship between the q-axis reactance Xq and the torque current command value Iq * are preliminarily determined. The measurement was stored in a table, and the d-axis reactance Xd and the q-axis reactance Xq stored in the table were used in the actual operation mode.

図3は、本発明によるサーボモータ制御装置に用いる電流指令演算部の第2の実施例を示すブロック図である。この電流指令演算部2−2は、図2に示した電流指令演算部2−1の構成に加えて、テーブル21及びλ演算器22を備えている。以下、図3において、図2と共通する部分には図2と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。   FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the current command calculation unit used in the servo motor control apparatus according to the present invention. The current command calculation unit 2-2 includes a table 21 and a λ calculator 22 in addition to the configuration of the current command calculation unit 2-1 illustrated in FIG. In FIG. 3, the same reference numerals as those in FIG. 2 are given to portions common to FIG. 2, and detailed description thereof is omitted.

まず、サーボモータ制御装置が試運転モードのときに、電流指令演算部2−2は、3φ/dq変換器113から励磁電流フィードバックId及びトルク分電流フィードバックIqを、電圧変換器3から励磁電圧フィードバックVd及びトルク分電圧フィードバックVqを、速度検出器116から実回転数ωをそれぞれ入力する(図示せず)。そして、電流指令演算部2−2の図示しない手段は、抵抗値r及びd軸リアクタンスXdを、無負荷運転またはサーボモータ115単体の運転により同定し、q軸リアクタンスXqを、前述の抵抗値r及びd軸リアクタンスXdを用いて、通常の負荷運転により同定する。すなわち、電流指令演算部2−2の図示しない手段は、逐次最小2乗法によるパラメータ同定により、以下の演算を行い、抵抗値r、d軸リアクタンスXd及びq軸リアクタンスXqを測定し、d軸リアクタンスXdと励磁電流指令値Id*との間の関係、及びq軸リアクタンスXqとトルク分電流指令値Iq*との間の関係を求め、テーブル21に格納する。

Figure 0004346574
ここで、Pは同定定数、cemfは誘起電圧Eである。このようにして、試運転モードのときにテーブル21が作成される。 First, when the servo motor control device is in the test operation mode, the current command calculation unit 2-2 receives the excitation current feedback Id and the torque component current feedback Iq from the 3φ / dq converter 113, and the excitation voltage feedback Vd from the voltage converter 3. And the actual voltage ω are input from the speed detector 116 (not shown). The means (not shown) of the current command calculation unit 2-2 identifies the resistance value r and the d-axis reactance Xd by no-load operation or the operation of the servo motor 115 alone, and determines the q-axis reactance Xq as the above-described resistance value r. And d-axis reactance Xd is used for identification by normal load operation. That is, the means (not shown) of the current command calculation unit 2-2 performs the following calculation by sequentially identifying parameters by the least square method, measures the resistance value r, the d-axis reactance Xd, and the q-axis reactance Xq, and the d-axis reactance. The relationship between Xd and the excitation current command value Id * and the relationship between the q-axis reactance Xq and the torque current command value Iq * are obtained and stored in the table 21.
Figure 0004346574
Here, P 0 is an identification constant, and cemf is an induced voltage E 0 . In this way, the table 21 is created in the trial operation mode.

図4は、d軸リアクタンスXdと励磁電流指令値Id*との間の関係、及びq軸リアクタンスXqとトルク分電流指令値Iq*との間の関係を示すグラフである。電流指令演算部2−2の図示しない手段は、図4に示すデータをテーブル21に格納する。図4において、励磁電流指令値Id*が変化するとd軸リアクタンスXdも変化し、トルク分電流指令値Iq*が変化するとq軸リアクタンスXqも変化する関係にあることがわかる。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the d-axis reactance Xd and the excitation current command value Id * and the relationship between the q-axis reactance Xq and the torque component current command value Iq *. The means (not shown) of the current command calculation unit 2-2 stores the data shown in FIG. In FIG. 4, it can be seen that the d-axis reactance Xd changes when the excitation current command value Id * changes, and the q-axis reactance Xq also changes when the torque current command value Iq * changes.

そして、サーボモータ制御装置が実運転モードのときに、図3に示す構成により、テーブル21に格納されたd軸リアクタンスXd及びq軸リアクタンスXqを用いて励磁電流指令値Id*及びトルク分電流指令値Iq*を演算する。以下、具体的に説明する。 When the servo motor control device is in the actual operation mode, the excitation current command value Id * and the torque component current command are used using the d-axis reactance Xd and the q-axis reactance Xq stored in the table 21 with the configuration shown in FIG. The value Iq * is calculated. This will be specifically described below.

図3に戻って、λ演算器22は、加算器13からの励磁電流指令値Id*に基づいて、テーブル21からd軸リアクタンスXdを読み出し、乗算器17からのトルク分電流指令値Iq*に基づいて、テーブル21からq軸リアクタンスXqを読み出す。そして、λ演算器22は、以下の演算を行い、λxを出力する。

Figure 0004346574
Returning to FIG. 3, the λ calculator 22 reads the d-axis reactance Xd from the table 21 on the basis of the excitation current command value Id * from the adder 13, and sets the torque component current command value Iq * from the multiplier 17. Based on this, the q-axis reactance Xq is read from the table 21. The λ calculator 22 performs the following calculation and outputs λx.
Figure 0004346574

Id1演算器12は、I演算器11から電流値Iを、λ演算器22からλxをそれぞれ入力し、以下の演算を行い、Id1を出力する。

Figure 0004346574
The Id1 calculator 12 receives the current value I from the I calculator 11 and λx from the λ calculator 22, performs the following calculation, and outputs Id1.
Figure 0004346574

加算器13は、Id1演算器12からId1を、リミット付PI制御器15からId2をそれぞれ入力し、Id1とId2を加算し、その加算結果である励磁電流指令値Id*を出力する。   The adder 13 receives Id1 from the Id1 calculator 12 and Id2 from the PI controller 15 with limit, adds Id1 and Id2, and outputs an excitation current command value Id * that is the addition result.

一方、Iq1演算器16は、加算器13から励磁電流指令値Id*を、PI制御器102からトルク指令値τ*を、予め設定された固定値であるId0を、λ演算器22からλxをそれぞれ入力し、以下の演算を行い、Iq1を出力する。

Figure 0004346574
尚、λ−1は、図示しない同定回路により式(3)により演算される固定値であり、最大位相制御における値である。 On the other hand, the Iq1 calculator 16 receives the excitation current command value Id * from the adder 13, the torque command value τ * from the PI controller 102, Id0 which is a preset fixed value, and λx from the λ calculator 22. Each is input, the following calculation is performed, and Iq1 is output.
Figure 0004346574
Note that λ −1 is a fixed value calculated by Expression (3) by an identification circuit (not shown), and is a value in the maximum phase control.

乗算器17は、Iq1演算器16からIq1を、除算器20からIq2をそれぞれ入力し、Iq1とIq2を乗算し、その乗算結果であるトルク分電流指令値Iq*を出力する。   The multiplier 17 receives Iq1 from the Iq1 calculator 16 and Iq2 from the divider 20, multiplies Iq1 and Iq2, and outputs a torque current command value Iq * as a result of the multiplication.

このように、本発明による第2の実施例によれば、サーボモータ制御装置の電流指令演算部2−2は、トルク指令値τ*、実回転数ω、実電圧Vをそれぞれ入力し、d軸リアクタンスXdと励磁電流指令値Id*との間の関係、及びq軸リアクタンスXqとトルク分電流指令値Iq*との間の関係を予め測定して格納したテーブル21から、励磁電流指令値Id*及びトルク分電流指令値Iq*に応じてd軸リアクタンスXd及びq軸リアクタンスXqを読み出し、これらの値を用いて励磁電流指令値Id*及びトルク分電流指令値Iq*を演算するようにした。これにより、例えば磁束飽和によるq軸リアクタンスXqの変動に対応することができるから、実施例1と同様の効果を奏することに加えて、より一層適切な励磁電流指令値Id*及びトルク分電流指令値Iq*を演算することができる。また、式(9)によるトルクの線形化を実現する場合に、より一層線形化の精度を高めることができる。 As described above, according to the second embodiment of the present invention, the current command calculation unit 2-2 of the servo motor control device receives the torque command value τ *, the actual rotational speed ω, and the actual voltage V, respectively, and d An excitation current command value Id is obtained from a table 21 in which the relationship between the shaft reactance Xd and the excitation current command value Id * and the relationship between the q-axis reactance Xq and the torque current command value Iq * are measured and stored in advance. The d-axis reactance Xd and the q-axis reactance Xq are read according to * and the torque current command value Iq *, and the excitation current command value Id * and the torque current command value Iq * are calculated using these values. . As a result, for example, it is possible to cope with fluctuations in the q-axis reactance Xq due to magnetic flux saturation. In addition to the same effects as in the first embodiment, a more appropriate excitation current command value Id * and torque component current command can be obtained. The value Iq * can be calculated. Further, when realizing the torque linearization according to the equation (9), the accuracy of the linearization can be further improved.

また、電流指令演算部2−1は、試運転モードにおいて、d軸リアクタンスXdと励磁電流指令値Id*との間の関係、及びq軸リアクタンスXqとトルク分電流指令値Iq*との間の関係を予め測定してテーブル21に格納するようにした。これにより、サーボモータ制御のために必要なd軸リアクタンスXd及びq軸リアクタンスXqをサーボモータ毎に測定することができ、適正な値を用いた制御を実現することができる。 Further, in the test operation mode, the current command calculation unit 2-1 has a relationship between the d-axis reactance Xd and the excitation current command value Id *, and a relationship between the q-axis reactance Xq and the torque current command value Iq *. Was measured in advance and stored in the table 21. Thereby, the d-axis reactance Xd and the q-axis reactance Xq necessary for servo motor control can be measured for each servo motor, and control using appropriate values can be realized.

次に、第3の実施例について説明する。
前述の第2の実施例では、I演算器11が励磁電流指令値Id*及びトルク分電流指令値Iq*をフィードバック入力し、Id1演算器12が励磁電流指令値Id1を演算しているため、その演算は1スキャン遅れてしまう。そこで、第3の実施例では、Id1演算器23が、励磁電流指令値Id*をフィードバックして演算するのではなく、フィードフォワードにより演算するようにした。
Next, a third embodiment will be described.
In the second embodiment described above, the I calculator 11 inputs the excitation current command value Id * and the torque component current command value Iq * as feedback, and the Id1 calculator 12 calculates the excitation current command value Id1. The calculation is delayed by one scan. Therefore, in the third embodiment, the Id1 calculator 23 does not feed back and calculates the excitation current command value Id *, but calculates it by feedforward.

図5は、本発明によるサーボモータ制御装置に用いる電流指令演算部の第3の実施例を示すブロック図である。この電流指令演算部2−3は、図3に示した電流指令演算部2−2のI演算器11及びId1演算器12の代わりにId1演算器23を備えている点で、図3に示した電流指令演算部2−2と相違する。以下、図5において、図3と共通する部分には図3と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。尚、試運転モードにおいて、d軸リアクタンスXdと励磁電流指令値Id*との間の関係、及びq軸リアクタンスXqとトルク分電流指令値Iq*との間の関係を予め測定してテーブル21に格納し、実運転モードにおいて、当該テーブル21に格納されたd軸リアクタンスXd及びq軸リアクタンスXqを用いる点は、図3に示した実施例2と同様である。 FIG. 5 is a block diagram showing a third embodiment of the current command calculation unit used in the servo motor control apparatus according to the present invention. This current command calculator 2-3 is shown in FIG. 3 in that it includes an Id1 calculator 23 instead of the I calculator 11 and the Id1 calculator 12 of the current command calculator 2-2 shown in FIG. The current command calculation unit 2-2 is different. In the following, in FIG. 5, the same reference numerals as those in FIG. In the test operation mode, the relationship between the d-axis reactance Xd and the excitation current command value Id * and the relationship between the q-axis reactance Xq and the torque current command value Iq * are measured in advance and stored in the table 21. In the actual operation mode, the point that the d-axis reactance Xd and the q-axis reactance Xq stored in the table 21 are used is the same as that of the second embodiment shown in FIG.

サーボモータ制御装置が実運転モードのときに、Id1演算器23は、PI制御器102からトルク指令値τ*を、予め設定された固定値のId0を、除算器20からIq2であるωBxを、λ演算器22からλxをそれぞれ入力する。ここで、ωBxは、絶対値変換器18、リミット付比例出力器19及び除算器20により、実回転数ωの絶対値をリミットした値を基底回転数ωで除算した値である。そして、Id1演算器23は、以下の演算を行ってId1を求め、当該Id1を出力する。

Figure 0004346574
尚、λ−1は、図示しない同定回路により式(3)により演算される固定値であり、最大位相制御における値である。 When the servo motor control device is in the actual operation mode, the Id1 calculator 23 receives the torque command value τ * from the PI controller 102, the preset fixed value Id0, and the divider 20 receives ω Bx that is Iq2. , Λx is input from the λ calculator 22. Here, ω Bx is a value obtained by dividing the value obtained by limiting the absolute value of the actual rotational speed ω by the base rotational speed ω 0 by the absolute value converter 18, the proportional proportional output unit 19 and the divider 20. The Id1 calculator 23 calculates Id1 by performing the following calculation, and outputs the Id1.
Figure 0004346574
Note that λ −1 is a fixed value calculated by Expression (3) by an identification circuit (not shown), and is a value in the maximum phase control.

加算器13は、Id1演算器23からId1を、リミット付PI制御器15からId2をそれぞれ入力し、Id1とId2を加算し、その加算結果である励磁電流指令値Id*を出力する。   The adder 13 receives Id1 from the Id1 calculator 23 and Id2 from the PI controller 15 with limit, adds Id1 and Id2, and outputs an excitation current command value Id * as the addition result.

このように、本発明による第3の実施例によれば、サーボモータ制御装置の電流指令演算部2−3は、トルク指令値τ*、実回転数ω、実電圧Vをそれぞれ入力し、テーブル21から励磁電流指令値Id*及びトルク分電流指令値Iq*に応じてd軸リアクタンスXd及びq軸リアクタンスXqを読み出し、これらの値を用いて励磁電流指令値Id*及びトルク分電流指令値Iq*を演算するようにした。この場合、Id1演算器23は、励磁電流指令値Id*及びトルク分電流指令値Iq*をフィードバック入力して励磁電流指令値Id1を演算するのではなく、トルク指令値τ*及びId0を直接入力してフィードフォワードにより演算するようにした。これにより、実施例2と同様の効果を奏することに加えて、スキャン遅れを生じることなくサーボモータ制御を実現することができる。 As described above, according to the third embodiment of the present invention, the current command calculation unit 2-3 of the servo motor control device receives the torque command value τ *, the actual rotational speed ω, and the actual voltage V, respectively. 21 reads out the d-axis reactance Xd and the q-axis reactance Xq in accordance with the excitation current command value Id * and the torque component current command value Iq *, and uses these values to determine the excitation current command value Id * and the torque component current command value Iq. * Was calculated. In this case, the Id1 calculator 23 does not calculate the excitation current command value Id1 by feedback input of the excitation current command value Id * and the torque current command value Iq *, but directly inputs the torque command values τ * and Id0. And calculated by feedforward. Thereby, in addition to the same effects as those of the second embodiment, servo motor control can be realized without causing a scan delay.

尚、サーボモータ制御装置は、CPU、RAM等の揮発性の記憶媒体、ROM等の不揮発性の記憶媒体等を備えたコンピュータ装置によって構成されるようにしてもよい。この場合、サーボモータ制御装置の電流指令演算部2−1,2−2,2−3に備えた演算器11、Id1演算器12,23、加算器13、減算器14、リミット付PI制御器15、Iq1演算器16、乗算器17、絶対値変換器18、リミット付比例出力器19、除算器20、テーブル21及びλ演算器22の各機能は、これらの機能を記述したプログラムをCPUに実行させることによりそれぞれ実現される。また、これらのプログラムは、磁気ディスク(フロッピィーディスク、ハードディスク等)、光ディスク(CD−ROM、DVD等)、半導体メモリ等の記憶媒体に格納して頒布することもできる。   The servo motor control device may be configured by a computer device including a volatile storage medium such as a CPU and a RAM, and a non-volatile storage medium such as a ROM. In this case, the arithmetic unit 11, Id1 arithmetic units 12 and 23, adder 13, subtractor 14, and PI controller with limits provided in the current command calculation units 2-1, 2-2, and 2-3 of the servo motor control device. 15, Iq1 computing unit 16, multiplier 17, absolute value converter 18, proportional output unit 19 with limit, divider 20, table 21, and λ computing unit 22, a program describing these functions is stored in the CPU. Each is realized by executing. These programs can also be stored and distributed in a storage medium such as a magnetic disk (floppy disk, hard disk, etc.), optical disk (CD-ROM, DVD, etc.), semiconductor memory, or the like.

本発明によるサーボモータ制御装置を含むサーボモータ制御システムを示すシステム構成図である。1 is a system configuration diagram showing a servo motor control system including a servo motor control device according to the present invention. 本発明によるサーボモータ制御装置に用いる電流指令演算部の第1の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 1st Example of the current command calculating part used for the servomotor control apparatus by this invention. 本発明によるサーボモータ制御装置に用いる電流指令演算部の第2の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 2nd Example of the current command calculating part used for the servomotor control apparatus by this invention. d軸リアクタンスXdと励磁電流指令値Id*との間の関係、及びq軸リアクタンスXqとトルク分電流指令値Iq*との間の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between d-axis reactance Xd and exciting current command value Id *, and the relationship between q-axis reactance Xq and torque component current command value Iq * . 本発明によるサーボモータ制御装置に用いる電流指令演算部の第3の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 3rd Example of the current command calculating part used for the servomotor control apparatus by this invention. 従来のサーボモータ制御システムを示すシステム構成図である。It is a system block diagram which shows the conventional servomotor control system.

1,100 サーボモータ制御システム
2,103 電流指令演算部
3 電圧変換器
11 I演算器
12,23 Id1演算器
13 加算器
14 減算器
15 リミット付PI制御器
16 Iq1演算器
17 乗算器
18 絶対値変換器
19 リミット付比例出力器
20 除算器
21 テーブル
22 λ演算器
101,104,106,108,110 減算器
102,105,109 PI制御器
107 非干渉制御器
117 dq/3φ変換器
111 電力変換器
112 カウンタ
113 3φ/dq変換器
114 電流検出器
115 サーボモータ
116 速度検出器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 Servo motor control system 2,103 Current command calculating part 3 Voltage converter 11 I calculator 12, 23 Id1 calculator 13 Adder 14 Subtracter 15 Limited PI controller 16 Iq1 calculator 17 Multiplier 18 Absolute value Converter 19 Proportional output device with limit 20 Divider 21 Table 22 λ calculator 101, 104, 106, 108, 110 Subtractor 102, 105, 109 PI controller 107 Non-interference controller 117 dq / 3φ converter 111 Power conversion 112 Counter 113 3φ / dq converter 114 Current detector 115 Servo motor 116 Speed detector

Claims (3)

トルク指令値及びサーボモータの回転速度である実回転数を入力し、励磁電流指令値及びトルク分電流指令値を演算する電流指令演算部を備え、該励磁電流指令値及びトルク分電流指令値によりサーボモータを制御するサーボモータ制御装置において、
前記電流指令演算部は、
前記サーボモータに供給される電圧を変換した実電圧を入力し、該実電圧及び予め設定された定格電圧に基づいて第1の指令値を演算する第1の演算手段と、
該電流指令演算部により演算された励磁電流指令値及びトルク分電流指令値を入力し、該励磁電流指令値と、トルク分電流指令値と、予め設定されたd軸リアクタンス、q軸リアクタンス、前記定格電圧及び誘起電圧とに基づいて第2の指令値を演算する第2の演算手段と、
前記第1の指令値及び第2の指令値に基づいて励磁電流指令値を演算する励磁電流指令値演算手段と、
前記サーボモータの実回転数を入力し、該実回転数及び予め設定された基底回転数に基づいて第3の指令値を演算する第3の演算手段と、
該電流指令演算部により演算された励磁電流指令値、及び前記トルク指令値を入力し、該励磁電流指令値と、トルク指令値と、基底回転数で定格トルクを出力するときの励磁電流指令値を表す定数と、d軸リアクタンス、q軸リアクタンス、定格電圧及び誘起電圧とに基づいて、前記定格トルクτ がマグネットトルク及びリラクタンストルクからなる場合の次式
τ =Pm×Φf×I ×(1−λ −1 ×Id0_)×√(1−Id0_
(ここで、Pmは極数、I は2相定格電流、Id0_は基底回転数で定格トルクを出力するときの励磁電流指令値を正規化した定数、Φf及びλ −1 はそれぞれ以下の式で表されるものとする。
Φf=E /(Pm×ω
λ −1 =(Xq−Xd)×(V /E
ここで、E は誘起電圧、ω は基底回転数、Xqはq軸リアクタンス、Xdはd軸リアクタンス、V は定格電圧とする。)
から導かれた次式
Iq1=τ*×(1−λ −1 ×Id0)×√(1−Id0 )/(1−λ −1 ×Id*)
(ここで、Iq1は第4の指令値、τ*はトルク指令値、Id*は励磁電流指令値とする。)
を用いて、第4の指令値を演算する第4の演算手段と、
前記第3の指令値及び第4の指令値に基づいてトルク分電流指令値を演算するトルク分電流指令値演算手段と、
を有することを特徴とするサーボモータ制御装置。
A torque command value and an actual rotational speed that is the rotation speed of the servo motor are input, and a current command calculation unit that calculates an excitation current command value and a torque-divided current command value is provided. In the servo motor control device that controls the servo motor,
The current command calculation unit is
A first calculation means for inputting a real voltage obtained by converting a voltage supplied to the servo motor and calculating a first command value based on the real voltage and a preset rated voltage;
The excitation current command value and the torque component current command value calculated by the current command calculation unit are input, the excitation current command value, the torque component current command value, preset d-axis reactance, q-axis reactance, Second computing means for computing a second command value based on the rated voltage and the induced voltage;
Excitation current command value calculating means for calculating an excitation current command value based on the first command value and the second command value;
Third calculation means for inputting a real rotation speed of the servo motor and calculating a third command value based on the real rotation speed and a preset base rotation speed;
The excitation current command value calculated by the current command calculation unit and the torque command value are input, and the excitation current command value, the torque command value, and the excitation current command value when the rated torque is output at the base rotational speed On the basis of the constant representing d, the d-axis reactance, the q-axis reactance, the rated voltage, and the induced voltage, the following equation when the rated torque τ 0 is composed of a magnet torque and a reluctance torque:
τ 0 = Pm × Φf × I 0 × (1-λ −1 × Id0_) × √ (1-Id0 — 2 )
(Where Pm is the number of poles, I 0 is the two-phase rated current, Id0_ is a constant obtained by normalizing the excitation current command value when the rated torque is output at the base rotational speed, and Φf and λ −1 are respectively It shall be represented by
Φf = E 0 / (Pm × ω 0 )
λ −1 = (Xq−Xd) × (V 0 / E 0 )
Here, E 0 is an induced voltage, ω 0 is a base rotational speed, Xq is a q-axis reactance, Xd is a d-axis reactance, and V 0 is a rated voltage. )
Derived from
Iq1 = τ * × (1-λ− 1 × Id0) × √ (1-Id0 2 ) / (1-λ− 1 × Id *)
(Here, Iq1 is the fourth command value, τ * is the torque command value, and Id * is the excitation current command value.)
A fourth computing means for computing a fourth command value using
Torque component current command value calculating means for calculating a torque component current command value based on the third command value and the fourth command value;
Servo motor control apparatus characterized by having a.
請求項1に記載のサーボモータ制御装置において、
前記電流指令演算部は、さらに、d軸リアクタンスと励磁電流指令値との間の関係、及びq軸リアクタンスとトルク分電流指令値との間の関係が予め測定されて、これらのデータが格納されたテーブルを有し、
前記第2の演算手段は、前記電流指令演算部により演算された励磁電流指令値及びトルク分電流指令値を入力し、前記励磁電流指令値に対応するd軸リアクタンス、及び前記トルク分電流指令値に対応するq軸リアクタンスを前記テーブルから読み出し、前記励磁電流指令値及びトルク分電流指令値と、前記読み出したd軸リアクタンス及びq軸リアクタンスと、前記定格電圧及び誘起電圧とに基づいて第2の指令値を演算することを特徴とするサーボモータ制御装置。
In the servo motor control device according to claim 1,
The current command calculation unit further measures in advance the relationship between the d-axis reactance and the excitation current command value and the relationship between the q-axis reactance and the torque component current command value, and stores these data. Have a table
The second calculation means inputs the excitation current command value and the torque component current command value calculated by the current command calculation unit, the d-axis reactance corresponding to the excitation current command value, and the torque component current command value The q-axis reactance corresponding to the second is read from the table, and based on the excitation current command value and torque component current command value, the read d-axis reactance and q-axis reactance, and the rated voltage and induced voltage, the second A servo motor control device that calculates a command value .
請求項に記載のサーボモータ制御装置において、
前記第2の演算手段は、前記電流指令演算部により演算された励磁電流指令値及びトルク分電流指令値を入力し、前記励磁電流指令値に対応するd軸リアクタンス、及び前記トルク分電流指令値に対応するq軸リアクタンスを前記テーブルから読み出し、前記トルク指令値と、前記基底回転数で定格トルクを出力するときの励磁電流指令値を表す定数と、前記第3の演算手段により演算された第3の指令値と、前記読み出したd軸リアクタンス及びq軸リアクタンスと、前記定格電圧及び誘起電圧とに基づいて第2の指令値を演算することを特徴とするサーボモータ制御装置。
In the servo motor control device according to claim 2 ,
The second calculation means inputs the excitation current command value and the torque component current command value calculated by the current command calculation unit, the d-axis reactance corresponding to the excitation current command value, and the torque component current command value The q-axis reactance corresponding to is read from the table, the torque command value, a constant representing the excitation current command value when the rated torque is output at the base rotational speed, and the third calculation means calculated by the third calculation means. 3. A servo motor control device that calculates a second command value based on the command value of 3, the read d-axis reactance and q-axis reactance, and the rated voltage and induced voltage .
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