JP4383442B2 - モータ制御装置及びモータ駆動システム - Google Patents
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Description
θe及びωeは、推定された回転子位置及び推定された回転速度であり、
iu及びivは、検出されたU相電流及びV相電流であり、
iγ及びiδは、θe、iu及びivに基づくγ軸電流及びδ軸電流であり、
ω*は、モータ速度指令値であり、
iγ*及びiδ*は、γ軸電流指令値及びδ軸電流指令値であり、
vγ*及びvδ*は、γ軸電圧指令値及びδ軸電圧指令値であり、
vu *、vv *及びvw *は、θe、vγ*及びvδ*に基づく三相電圧指令値である。
モータ電流Iaのγ軸成分、δ軸成分、d軸成分、q軸成分、dm軸成分及びqm軸成分を、夫々、γ軸電流iγ、δ軸電流iδ、d軸電流id、q軸電流iq、dm軸電流idm及びqm軸電流iqmにて表す。
dm−qm軸の推定に関与する理論式の説明を行う。尚、dm軸及びqm軸に関する詳細な説明は、日本国特許出願番号2006−177646の明細書等に記載されていると共に、上記非特許文献1にも記載されている。
Φex=Eex/ω
であるとする。
本実施形態では、dm軸とγ軸との間の軸誤差Δθmを推定して制御軸(推定軸)であるγ軸をdm軸に収束させる(即ち、軸誤差Δθmをゼロに収束させる)。そして、モータ電流Iaをqm軸に平行なqm軸電流iqmとdm軸に平行なdm軸電流idmとに分解することによって、モータ1をベクトル制御する。
次に、上述の弱め磁束制御を実現するモータ駆動システムの具体的構成例を説明する。図4は、モータ制御装置3内を詳細に表した、モータ駆動システムのブロック図である。
上述の実施形態の変形例または注釈事項として、以下に、注釈1〜注釈7を記す。各注釈に記載した内容は、矛盾なき限り、任意に組み合わせることが可能である。
最大トルク制御(或いはそれに近似した制御)を実現することを前提とし、制御軸であるδ軸をqm軸に追従させる場合を例示したが、qm軸以外であって且つq軸と異なる回転軸にδ軸を追従させるベクトル制御を行うことも可能である。その場合でも、上述の各式は成り立ち、上述と同様のベクトル制御を行うことができる。但し、δ軸とqm軸がずれることになるため、式(B3)及び(E2)等の、Δθm≒0を前提とした式は成り立たない。
図4を参照して、センサレスベクトル制御を行う場合のモータ制御装置の例を示したが、上述の内容は、当然、位置センサ(不図示)を用いる場合にも適用可能である。この場合、位置センサは実回転子位置θを検出し、モータ制御装置の各部は実回転子位置θに基づいて動作することになるため、制御軸であるγ軸及びδ軸は、dm軸及びqm軸と一致することになる。
上述の各種の指令値(iγ*、iδ*、vγ*及びvδ*など)やその他の状態量(Φexm、Φexmγ、Eexm及びEexmγ等)を含む、導出されるべき全ての値の導出手法は任意である。即ち、例えば、それらを、モータ制御装置3内での演算によって導出するようにしてもよいし、予め設定しておいたテーブルデータから導出するようにしてもよい。
電流検出器11は、図4に示す如く、直接、モータ電流(電機子電流)を検出する構成にしてもいいし、それに代えて、電源側のDC電流の瞬時電流からモータ電流を再現し、それによってモータ電流を検出する構成にしてもよい。
モータ制御装置3の機能の一部または全部は、例えば汎用マイクロコンピュータ等に組み込まれたソフトウェア(プログラム)を用いて実現される。ソフトウェアを用いてモータ制御装置3を実現する場合、モータ制御装置3の各部の構成を示すブロック図は機能ブロック図を表すこととなる。勿論、ソフトウェア(プログラム)ではなく、ハードウェアのみによって、或いは、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって、モータ制御装置3を形成することも可能である。
図4のモータ制御装置3においては、推定器20がΦexm等を推定する推定手段として機能し、磁束制御部16がγ軸電流指令値iγ*を導出する電流指令値導出手段として機能する。
本明細書では、記述の簡略化上、記号(iγなど)のみの表記によって、その記号に対応する状態量などを表現している場合もある。即ち、本明細書では、例えば、「iγ」と「γ軸電流iγ」は同じものを指す。
2 PWMインバータ
3 モータ制御装置
16 磁束制御部
20 位置・速度推定器
Claims (9)
- モータの回転子に設けられた永久磁石が作る磁束に平行な軸をd軸、d軸から電気角で90度進んだ軸をq軸とし、且つ、前記d軸及び前記q軸に対応する制御軸を夫々γ軸及びδ軸とした場合、
前記モータに流れるモータ電流を前記γ軸上のγ軸電流と前記δ軸上のδ軸電流とに分解して前記モータのベクトル制御を行うモータ制御装置において、
前記モータの電機子巻線の鎖交磁束を推定磁束として推定するか、或いは、前記鎖交磁束と前記モータの回転とによって生じる誘起電圧を推定誘起電圧として推定する推定手段と、
前記推定磁束または前記推定誘起電圧を用いて、前記γ軸電流が追従すべきγ軸電流指令値を導出する電流指令値導出手段と、を備え、
前記q軸よりも進んだ位相の軸をqm軸とし、且つ、qm軸から電気角で90度遅れた軸をdm軸とし、前記dm軸と前記γ軸との間の軸誤差を推定して前記γ軸を前記dm軸に収束させる
ことを特徴とするモータ制御装置。 - 前記推定手段は、前記d軸上の鎖交磁束ベクトルを前記dm軸上の鎖交磁束ベクトルと前記qm軸上の鎖交磁束ベクトルに分解した場合における前記dm軸上の鎖交磁束ベクトルの大きさ又は前記dm軸上の鎖交磁束ベクトルのγ軸成分を、前記推定磁束として推定し、
前記電流指令値導出手段は、前記推定磁束を用いて前記γ軸電流指令値を導出する
ことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。 - 前記電流指令値導出手段は、前記推定磁束と、前記δ軸電流または前記δ軸電流が追従すべきδ軸電流指令値と、に基づいて前記γ軸電流指令値を導出する
ことを特徴とする請求項2に記載のモータ制御装置。 - 前記電流指令値導出手段は、前記推定磁束と、前記モータに対する印加電圧のγ軸成分と、に基づいて前記γ軸電流指令値を導出する
ことを特徴とする請求項2に記載のモータ制御装置。 - 前記推定手段は、前記モータに発生する前記q軸上の誘起電圧ベクトルを前記dm軸上の誘起電圧ベクトルと前記qm軸上の誘起電圧ベクトルに分解した場合における前記qm軸上の誘起電圧ベクトルの大きさ又は前記qm軸上の誘起電圧ベクトルのδ軸成分を、前記推定誘起電圧として推定し、
前記電流指令値導出手段は、前記推定誘起電圧を用いて前記γ軸電流指令値を導出することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。 - 前記電流指令値導出手段は、前記推定誘起電圧と、前記δ軸電流または前記δ軸電流が追従すべきδ軸電流指令値と、に基づいて前記γ軸電流指令値を導出する
ことを特徴とする請求項5に記載のモータ制御装置。 - 前記電流指令値導出手段は、前記推定誘起電圧と、前記モータに対する印加電圧のγ軸成分と、に基づいて前記γ軸電流指令値を導出する
ことを特徴とする請求項5に記載のモータ制御装置。 - 前記推定磁束または前記推定誘起電圧を用いて導出される前記γ軸電流指令値は、弱め磁束制御用のγ軸電流指令値である
ことを特徴とする請求項1〜請求項7の何れかに記載のモータ制御装置。 - モータと、
前記モータを駆動するインバータと、
前記インバータを制御することにより前記モータを制御する請求項1〜請求項8の何れかに記載のモータ制御装置と、を備えた
ことを特徴とするモータ駆動システム。
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