JP4383830B2 - Speed sensorless vector controller - Google Patents
Speed sensorless vector controller Download PDFInfo
- Publication number
- JP4383830B2 JP4383830B2 JP2003380388A JP2003380388A JP4383830B2 JP 4383830 B2 JP4383830 B2 JP 4383830B2 JP 2003380388 A JP2003380388 A JP 2003380388A JP 2003380388 A JP2003380388 A JP 2003380388A JP 4383830 B2 JP4383830 B2 JP 4383830B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- command
- current
- axis current
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000013598 vector Substances 0.000 title claims description 113
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 83
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 76
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 63
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 58
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 24
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 description 35
- 230000006870 function Effects 0.000 description 23
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 10
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 6
- NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 3-morpholin-4-yl-1-oxa-3-azonia-2-azanidacyclopent-3-en-5-imine;hydrochloride Chemical compound Cl.[N-]1OC(=N)C=[N+]1N1CCOCC1 NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- MJFJKKXQDNNUJF-UHFFFAOYSA-N metixene Chemical compound C1N(C)CCCC1CC1C2=CC=CC=C2SC2=CC=CC=C21 MJFJKKXQDNNUJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
本発明は、モータ電流を検出し、トルク電流指令値とトルク電流検出値とを一致させるように回転子速度を推定する速度センサレスベクトル制御装置に関する。 The present invention relates to a speed sensorless vector control device that detects a motor current and estimates a rotor speed so that a torque current command value and a torque current detection value coincide with each other.
誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置にはいくつかの公知例が存在するが、そのアプローチには、速度センサ付ベクトル制御をセンサレス化しようとする方式と、V/f制御における低速領域の発生トルク、制御性能面での特性を改善しようとする方式とに分けられる。その他にも、高速な演算装置(プロセッサ)が安価に手に入るようになった近年では、モデル規範適応システム(MRAS)を適用するアプローチも見られるようになった。 There are several known examples of speed sensorless vector control devices for induction motors, and approaches include a method for making vector control with speed sensor sensorless, a torque generated in a low speed region in V / f control, It can be divided into methods that try to improve characteristics in terms of control performance. In addition, in recent years when high-speed arithmetic devices (processors) have become available at low cost, approaches using a model reference adaptive system (MRAS) have also been seen.
速度センサ付ベクトル制御を速度センサレス化しようというアプローチから開発された方式として、例えば非特許文献1に開示された制御法が挙げられる。この方式は、電動機電圧に現れる回転子スロット高調波電圧を利用したすべり周波数検出法に基づくすべり周波数形速度センサレスベクトル制御法である。
For example, a control method disclosed in Non-Patent
また、非特許文献2に開示された制御法も挙げられる。この制御法は、Q軸電流の指令値と推定値とが一致するように一次周波数を制御し、電動機の二次時定数に相当する時定数を持つ一次遅れ要素を用いた演算により誘起電圧推定値の積分を行い、初期値問題が解決された二次磁束の推定法を用いて、電動機パラメータ変動(一次抵抗)の影響を受けない励磁エネルギーによる磁束振幅演算により得られた二次磁束の大きさを用いて、磁束一定制御を行う。この制御は、実機試験により一次抵抗の変動の影響を受けにくいことが示されている。しかし、二次磁束の推定の入力として電圧検出値が用いられており、この電圧検出値を指令電圧値とすると、制御性能が劣化することが予想される。また、電圧検出部が必要であるため、電圧センサレスに比べてコスト高となる。
Moreover, the control method disclosed in Non-Patent
これに対し、V/f制御における低速領域の発生トルクや、速度、制御性能の面での特性を改善しようとするアプローチとしては、例えば非特許文献3に開示された制御法が挙げられる。この方式にて用いられる出力電圧指令値は、誘導電動機の電圧方程式に対し、「定常状態、二次磁束D軸成分が一定、二次磁束Q軸成分が0」という条件を付加した式から演算している。
On the other hand, as an approach for improving the characteristics in terms of the torque generated in the low speed region, the speed, and the control performance in the V / f control, for example, the control method disclosed in
出力される一次周波数は、Q軸電流指令値とQ軸電流検出値との偏差が一致するように一次周波数を得、Q軸電流から得られるすべり周波数を一次周波数から減算したものを速度推定値とし、速度制御系へのフィードバック量として用いている。当該文献の中で、電流調整器の特性が速度推定に影響しないことをシミュレーションにより確認し、速度制御系は実速度をフィードバックするシステムと同様に設計できることを示している。 The primary frequency to be output is obtained by obtaining the primary frequency so that the deviation between the Q-axis current command value and the detected Q-axis current value matches, and subtracting the slip frequency obtained from the Q-axis current from the primary frequency, and the estimated speed value And used as a feedback amount to the speed control system. In this document, it is confirmed by simulation that the characteristics of the current regulator do not affect the speed estimation, and it is shown that the speed control system can be designed in the same manner as a system that feeds back the actual speed.
さらにこの方式を基本にして、非特許文献4において、速度調整器を持たない簡略化された制御電圧源によるすべり周波数形の速度センサレスベクトル制御が提案され、V/f制御に比べて特性が改善されることが示されている。
さらに、非特許文献5においては、一次周波数を推定し一次電圧指令値にトルク電流検出値を用いる非特許文献3、4の方式に対し、回転子速度を推定し、一次電流指令値にQ軸電流指令値を用いる方式を提案している。両方式に対し安定性の解析を行い、高速運転域での安定性が向上することを示している。
Furthermore, based on this method, Non-Patent
Further, in
このように、速度センサ付ベクトル制御をセンサレス化する方式は種々提案されているが、スロット高調波を用いる方法は、その特性がモータの固体により大きく異なってしまうという問題がある。また、誘起電圧を用いて二次磁束の推定演算を行う方式では、制御信号が小さくなる極低速域において電圧指令値を用いると不安定になることから電圧検出器が必要になるなど、比較的コスト高となる。これに対して、V/f制御から発展した方式は、モータ検出電流のみを制御に用いて、誘導電動機の定常状態におけるベクトル制御理想状態の電圧値を指令として与える構成であるため、演算量も少なく比較的安価に構成できる。
上述したセンサレスベクトル制御法の中でも、比較的安価であって且つ高性能化が図れる方式として、モータ端子電圧の検出回路を有さず電流検出値のみを用いた制御方式で、トルク電流指令値とトルク電流検出値とを一致させるように回転子速度を推定し、その推定値にトルク電流検出値を用いて得られるすべり周波数を加算して一次周波数を得、定常状態の電圧方程式に基づいた一次電圧指令値の演算にトルク電流検出値のフィルタリング後の値を用いる方式が挙げられる。 Among the sensorless vector control methods described above, as a method that is relatively inexpensive and can achieve high performance, a control method that uses only a current detection value without a motor terminal voltage detection circuit, and a torque current command value and Estimate the rotor speed to match the detected torque current value, add the slip frequency obtained by using the detected torque current value to the estimated value to obtain the primary frequency, and obtain the primary frequency based on the steady-state voltage equation. A method of using the filtered value of the torque current detection value for the calculation of the voltage command value can be mentioned.
図13は、この方式によるセンサレスベクトル制御装置のブロック構成を示している。センサレスベクトル制御装置1は、3相の電圧型インバータ2とベクトル制御部3とから構成されており、インバータ2の直流入力端子間にはコンデンサ4が接続され、交流出力端子には3相の誘導電動機5(以下、モータ5と称す)が接続されている。ベクトル制御部3は、電流検出器6、7、座標変換部8、9、Q軸電流指令生成部10、速度演算部11、すべり周波数演算部12、加算器13、積分器14、電圧指令演算部15およびPWM発生回路16を備えて構成されている。
FIG. 13 shows a block configuration of a sensorless vector control apparatus according to this method. The sensorless
しかし、この方式は、一次抵抗の設定値や、インバータ2のスイッチングデバイスの短絡防止のために施すデッドタイムの補正(電圧検出のない補正の場合)の誤差、スイッチングデバイスのオンドロップ電圧の補正誤差等が存在すると、極低速時において所望の特性が得られないばかりか、運転不能状態を引き起こすことがある。その原因として、電圧指令値は、力行負荷が増加する場合には電圧指令の大きさが増加するので、誤差の出力電圧に占める割合は減少するが、回生領域においては、回生負荷の増加に伴い電圧指令の大きさは減少するため、先に述べた誤差要因が出力電圧に占める割合が大きくなり、出力電圧精度を保つことが難しくなる。このため、制御が不安定に陥ると考えられる。 However, in this method, the set value of the primary resistance, the error in correcting the dead time to prevent a short circuit of the switching device of the inverter 2 (in the case of correction without voltage detection), the correction error of the on-drop voltage of the switching device If such as exists, not only the desired characteristics cannot be obtained at extremely low speed, but also an inoperable state may be caused. The reason for this is that the voltage command value increases when the power running load increases, so the ratio of the error to the output voltage decreases.However, in the regenerative area, the regenerative load increases. Since the magnitude of the voltage command decreases, the ratio of the error factors described above to the output voltage increases, and it becomes difficult to maintain the output voltage accuracy. For this reason, it is thought that control falls into instability.
このような低速領域の安定性の確保、より広い速度制御範囲の要求から、モータパラメータの推定精度の改善とともに、モータパラメータの設定に対しロバストな制御系の実現が不可欠である。特に、一次抵抗の設定誤差が大きく影響する低速での特性改善が望まれる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、速度センサを用いずに誘導電動機を駆動するものであって、モータパラメータの設定誤差に対しロバストである速度センサレスベクトル制御装置を提供することにある。
In order to ensure stability in such a low speed region and to require a wider speed control range, it is indispensable to improve the estimation accuracy of the motor parameters and realize a control system that is robust to the setting of the motor parameters. In particular, it is desired to improve the characteristics at low speed, which is greatly affected by the setting error of the primary resistance.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to drive an induction motor without using a speed sensor, and to provide a speed sensorless vector control device that is robust against motor parameter setting errors. There is to do.
請求項1ないし4記載の速度センサレスベクトル制御装置は、誘導電動機を駆動するインバータと、速度検出器を用いることなくD軸とQ軸とからなるDQ軸直交座標系上でD軸が前記誘導電動機の二次磁束軸に一致するように当該誘導電動機を駆動制御するセンサレスベクトル制御手段とを備えた速度センサレスベクトル制御装置において、
前記センサレスベクトル制御手段は、
前記誘導電動機の相電流を検出する電流検出手段と、
この電流検出手段により検出された相電流に基づいてD軸電流とQ軸電流とを演算するDQ軸電流演算手段と、
指令Q軸電流と前記DQ軸電流演算手段により演算されたQ軸電流とを一致させるように回転子速度を演算する回転子速度演算手段と、
指令D軸電流またはD軸電流、指令Q軸電流またはQ軸電流、および前記インバータの周波数に基づいて、指令D軸電圧と指令Q軸電圧を演算するDQ軸電圧指令演算手段と、
前記誘導電動機の二次磁束軸とD軸との誤差量を推定する軸ずれ量演算手段と、
この軸ずれ量演算手段により推定された前記誘導電動機の二次磁束とD軸との誤差量に基づいて、前記インバータの周波数または電圧指令位相を補正する軸ずれ補正演算手段と、
前記指令D軸電流、D軸電流、および指令Q軸電流またはQ軸電流を用いて、前記指令D軸電圧と指令Q軸電圧を補正する電圧指令補正手段とを具備したことを特徴とする。
5. The speed sensorless vector control device according to
The sensorless vector control means includes
Current detecting means for detecting the phase current of the induction motor;
DQ axis current calculation means for calculating the D axis current and the Q axis current based on the phase current detected by the current detection means;
Rotor speed calculating means for calculating the rotor speed so that the command Q-axis current and the Q-axis current calculated by the DQ-axis current calculating means match.
DQ axis voltage command calculation means for calculating the command D axis voltage and the command Q axis voltage based on the command D axis current or D axis current, the command Q axis current or Q axis current, and the frequency of the inverter;
An axis deviation amount calculating means for estimating an error amount between the secondary magnetic flux axis and the D axis of the induction motor;
Axis deviation correction calculation means for correcting the frequency or voltage command phase of the inverter based on the error amount between the secondary magnetic flux of the induction motor and the D axis estimated by the axis deviation amount calculation means;
Voltage command correction means for correcting the command D-axis voltage and the command Q-axis voltage using the command D-axis current, the D-axis current, and the command Q-axis current or the Q-axis current is provided.
この構成によれば、例えば制御対象である誘導電動機の一次抵抗設定値に誤差が存在した場合に、電圧指令補正手段は、一次抵抗の設定誤差の正負極性とD軸電流誤差(指令D軸電流とD軸電流との誤差)の正負極性との関係を求め、指令一次電流ベクトルの方向または検出一次電流ベクトルの方向に比例補償を行う。ただし、一次抵抗の設定誤差とD軸電流誤差との関係は、負荷トルクによって変化する(図2、図3参照)。負荷トルクを正確に得ることができれば、一次抵抗の設定誤差による電圧指令誤差を正確に演算することができるが、制御装置側で負荷トルクを正確に得ることは難しいため、D軸電流誤差量を利用した比例項のみの補償としている。 According to this configuration, for example, when there is an error in the primary resistance setting value of the induction motor that is the control target, the voltage command correction means detects the positive / negative polarity of the primary resistance setting error and the D-axis current error (command D-axis current). And a positive / negative polarity of the error of the D-axis current), and proportional compensation is performed in the direction of the command primary current vector or the direction of the detected primary current vector. However, the relationship between the primary resistance setting error and the D-axis current error varies depending on the load torque (see FIGS. 2 and 3). If the load torque can be obtained accurately, the voltage command error due to the setting error of the primary resistance can be accurately calculated. However, since it is difficult to obtain the load torque accurately on the control device side, the D-axis current error amount is reduced. Only the proportional term used is compensated.
従って、上記の電圧補正は完全な補正ではなく、指令D軸電流とD軸電流との間には誤差が残ることになる。そこで、さらに軸ずれ量演算手段と軸ずれ補正演算手段とを具備し、D軸電流誤差を用いて二次磁束軸とD軸との誤差量を推定し、その誤差量に基づいて逐次、位相または周波数の形で補正を施すことにより安定性を一層向上させることができる。 Therefore, the voltage correction described above is not a complete correction, and an error remains between the command D-axis current and the D-axis current. Therefore, an axis deviation amount calculation means and an axis deviation correction calculation means are further provided, and an error amount between the secondary magnetic flux axis and the D axis is estimated using the D axis current error, and the phase is sequentially determined based on the error amount. Alternatively, the stability can be further improved by performing correction in the form of frequency.
その結果、上記一次巻線抵抗値の設定誤差をはじめ、スイッチングデバイスの短絡防止のために施すデッドタイム分の補正電圧の誤差、オンドロップ分電圧の補正の誤差が存在しても、これまで問題となってきた低速時における制御特性を改善することができる。例えば、インバータ出力電圧不足による起動トルクの不足、回生時におけるトルク抜け、速度が振動的になるなどの不安定な現象が生じにくくなり、また、インバータ出力電圧過大による電流値の増加や過電流状態の発生を抑制できる。 As a result, even if there are errors in setting the primary winding resistance value, errors in correction voltage for dead time applied to prevent short-circuiting of switching devices, and errors in correction of on-drop voltage, there are problems until now. Thus, the control characteristics at low speed can be improved. For example, unstable phenomena such as insufficient starting torque due to insufficient inverter output voltage, torque loss during regeneration, and vibration in speed are less likely to occur, and current value increases and overcurrent conditions due to excessive inverter output voltage Can be suppressed.
請求項1、2記載の速度センサレスベクトル制御装置は、誘導電動機の二次磁束軸とD軸との誤差量を位相として推定し、その位相誤差量をインバータの出力電圧の位相の次元で補正するものである。
The speed sensorless vector control device according to
請求項1記載の速度センサレスベクトル制御装置においては、誘導電動機の二次磁束軸と制御側のD軸との位相誤差を表す式を幾何学的に求めた結果に基づいて、誤差量(位相)Δθを導出している。この誤差量の演算の特徴は、制御側で指令D軸電流、D軸電流、指令Q軸電流またはQ軸電流が得られた場合に、二次磁束の大きさが理想値から変化しないための実際の誘導電動機の理想二次磁束軸を逆算するところにある。本手段によれば、二次磁束を常にD軸に且つ理想の大きさに保持する効果があるので、安定性が一層向上する。
In the speed sensorless vector control device according to
請求項2記載の速度センサレスベクトル制御装置は、平均的な負荷状態としてQ軸電流が指令D軸電流と一致する状態を選定し、そのときに得られる位相誤差の式に一次のテーラー展開を施すことにより、補正演算式を簡易化している。簡易化した位相誤差の導出式を用いて出力電圧の位相を逐次補正することにより、センサレスベクトル制御手段としてのプロセッサの演算量を低減でき、演算処理時間の短縮化が図られる。
The speed sensorless vector control device according to
請求項3、4記載の速度センサレスベクトル制御装置は、誘導電動機の二次磁束軸とD軸との誤差量を周波数として推定し、その周波数誤差量をインバータの出力周波数の次元で補正するものである。
The speed sensorless vector control apparatus according to
請求項3記載の速度センサレスベクトル制御装置においては、実際の誘導電動機の二次磁束軸とそれに直交する座標軸上で、一次電流を磁束成分(D軸)電流とトルク成分(Q軸)電流に分解することで得られるすべり周波数と、制御側のD軸とそれに直交する座標軸上で、一次電流を磁束成分電流とトルク成分電流に分けることで得られるすべり周波数との誤差に、回転子速度推定誤差は等しいことに着目すると、位相誤差と回転子速度推定誤差との関係が得られる。この関係を表す式に基づいて一次周波数を補正すれば、二次磁束を常にD軸に且つ理想の大きさに保持する効果があるので、安定性が一層向上する。
4. The speed sensorless vector control device according to
請求項4記載の速度センサレスベクトル制御装置は、平均的な負荷状態としてQ軸電流が指令D軸電流と一致する状態を選定し、そのときに得られる位相誤差の式に一次のテーラー展開を施すことにより、補正演算式を簡易化している。簡易化した位相誤差の導出式を用いて出力電圧の位相を逐次補正することにより、センサレスベクトル制御手段としてのプロセッサの演算量を低減でき、演算処理時間の短縮化が図られる。
The speed sensorless vector control device according to
本発明の速度センサレスベクトル制御装置によれば、モータパラメータの設定誤差に対しロバストな制御系を構築でき、特に低速時における制御特性を改善することができる。 According to the speed sensorless vector control device of the present invention, it is possible to construct a control system that is robust against a motor parameter setting error, and to improve control characteristics particularly at low speeds.
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について図1ないし図8を参照しながら説明する。
以下の説明において、Rs、Rr(またはR2)、Ls、Lr(またはL2)、M、σは、それぞれモータの一次抵抗、二次抵抗、一次インダクタンス、二次インダクタンス、相互インダクタンス、漏れ係数を表しており、pは微分演算子を表している。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the following description, Rs, Rr (or R2), Ls, Lr (or L2), M, and σ represent the primary resistance, secondary resistance, primary inductance, secondary inductance, mutual inductance, and leakage coefficient of the motor, respectively. P represents a differential operator.
また、vsd、vsq、isd、isq、φrd、φrq、ωr、ωstat、ωslipは、それぞれ一次電圧のD軸成分、一次電圧のQ軸成分、一次電流のD軸成分(D軸電流)、一次電流のQ軸成分(Q軸電流)、二次磁束のD軸成分、二次磁束のQ軸成分、回転速度(以下、単に速度と称す)、一次周波数、すべり周波数を表している。なお、数式において推定値には当該推定値の表記記号の上に^を付して表しているが、以下の説明文では文字表記の都合上^を省略している。 Also, vsd, vsq, isd, isq, φrd, φrq, ωr, ωstat, and ωslip are the D-axis component of the primary voltage, the Q-axis component of the primary voltage, the D-axis component of the primary current (D-axis current), and the primary current, respectively. Q axis component (Q axis current), D axis component of secondary magnetic flux, Q axis component of secondary magnetic flux, rotational speed (hereinafter simply referred to as speed), primary frequency, and slip frequency. In addition, in the mathematical expression, the estimated value is represented by adding ^ on the notation symbol of the estimated value. However, in the following explanation, ^ is omitted for convenience of character notation.
図1は、速度センサレスベクトル制御装置の構成を機能ブロックにより示している。この図1において、従来構成を示す図13と同一構成部分には同一符号を付している。センサレスベクトル制御装置21は、インバータ2とベクトル制御部22(センサレスベクトル制御手段に相当)とから構成されている。このうちインバータ2は、IGBTなどのスイッチング素子(図示せず)が3相ブリッジ接続されてなる電圧型インバータである。
FIG. 1 shows the configuration of the speed sensorless vector control device by function blocks. In FIG. 1, the same components as those in FIG. 13 showing the conventional configuration are denoted by the same reference numerals. The sensorless vector control device 21 includes an
このインバータ2の交流出力端子と誘導電動機(モータ)5の端子との間には、任意の2相例えばU相とW相の相電流iu、iwを検出するホールCT等からなる電流検出器6、7(電流検出手段に相当)が設けられている。ベクトル制御部22のうち電流検出器6、7を除く部分は、DSPなどの高速演算可能なプロセッサを用いてソフトウェア処理されるようになっている。その制御プログラムは、予め不揮発性記憶手段(メモリ)に記憶されている。
Between the AC output terminal of the
図1に示す個々の機能ブロックについて説明する。
座標変換部8(DQ軸電流演算手段に相当)は、相電流iu、iwを入力として3相−2相変換と回転座標変換とを行い、D軸電流isdとQ軸電流isqを出力するようになっている。同様に、座標変換部9は、後述する指令D軸電圧vsdrefと指令Q軸電圧vsqrefを入力として回転座標変換と2相−3相変換とを行い、指令U相電圧vuref、指令V相電圧vvref、指令W相電圧vwrefを出力するようになっている。
The individual functional blocks shown in FIG. 1 will be described.
The coordinate conversion unit 8 (corresponding to DQ axis current calculation means) receives the phase currents iu and iw, performs three-phase to two-phase conversion and rotational coordinate conversion, and outputs the D-axis current isd and the Q-axis current isq. It has become. Similarly, the coordinate converter 9 receives a command D-axis voltage vsdref and a command Q-axis voltage vsqref, which will be described later, and performs rotational coordinate conversion and two-phase to three-phase conversion to generate a command U-phase voltage vuref and a command V-phase voltage vvref. The command W-phase voltage vwref is output.
PWM発生回路16は、座標変換部9から出力される上記指令電圧Vuref、Vvref、Vwrefに基づいて、例えば三角波比較PWM制御方式により、上記スイッチング素子に対するゲート信号を生成するようになっている。さらに、PWM発生回路16は、アーム短絡防止のためにデッドタイムを設定し、これによる出力電圧の低下を補償するためにデッドタイム補償を行うようになっている。
The
Q軸電流指令生成部10は、安定化フィルタ23と、指令速度ωrrefから安定化フィルタ23を通した推定速度ωrを減算する減算器24と、速度偏差を比例・積分演算して指令Q軸電流isqrefを出力するPI制御器25とから構成されている。また、速度演算部11(回転子速度演算手段に相当)は、指令Q軸電流isqrefからQ軸電流isqを減算する減算器26と、Q軸電流偏差を比例演算するP制御器27と、Q軸電流偏差を積分演算するI制御器28と、P制御器27とI制御器28の出力を加算して推定速度ωrを出力する加算器29とから構成されている。なお、上記安定化フィルタ23には、I制御器28の出力のみからなる推定速度ωrが入力されるようになっている。
The Q-axis current
すべり周波数演算部12は、後述する(3)式を用いてすべり周波数ωslipを推定演算するもので、加算器13は、すべり周波数ωslipと推定速度ωrとを加算して一次周波数ωstatを生成するようになっている。そして、積分器14は、この一次周波数ωstatを積分し、加算器30(軸ずれ補正演算手段、位相補正手段に相当)は、後述する(65)式に示すように、上記積分結果と後述する位相補正角Δθとを加算して軸ずれ補正を施した位相角θを生成するようになっている。
The slip
電圧指令演算部15(DQ軸電圧指令演算手段に相当)は、指令D軸電流isdrefとQ軸電流isqとを入力とし、後述する(13)式、(14)式を用いて指令D軸電圧vsdrefと指令Q軸電圧vsqrefとを出力するようになっている。また、加算器31は、上記指令D軸電圧vsdrefと後述するD軸補正電圧Δvsdとを加算して補正した指令D軸電圧vsdrefを生成し、加算器32は、上記指令Q軸電圧vsqrefと後述するQ軸補正電圧Δvsqとを加算して補正した指令Q軸電圧vsqrefを生成するようになっている。これら補正された指令D軸電圧vsdrefと指令Q軸電圧vsqrefは、上記座標変換部9に与えられる。
The voltage command calculation unit 15 (corresponding to the DQ axis voltage command calculation means) receives the command D axis current isdref and the Q axis current isq as inputs, and uses the following equations (13) and (14) to specify the command D axis voltage. vsdref and command Q-axis voltage vsqref are output. The
補正電圧生成部33は、指令D軸電流isdref、D軸電流isdおよびQ軸電流isqを入力とし、後述する(32)式を用いてD軸補正電圧ΔvsdとQ軸補正電圧Δvsqを演算するようになっている。この補正電圧生成部33と上記加算器31、32とにより、電圧指令補正部34(電圧指令補正手段に相当)が構成されている。また、位相誤差演算部35(軸ずれ量演算手段、位相誤差演算手段に相当)は、指令D軸電流isdref、D軸電流isdおよびQ軸電流isqを入力とし、後述する(64)式または(71)式を用いて位相補正角Δθを演算するようになっている。
The
以上の構成を簡単にまとめれば、フィードバック信号の入力手段としてモータ5の端子電圧検出器を有さず電流検出器6、7のみを具備した制御方式であって、速度演算部11は、トルク電流指令値(指令Q軸電流isqref)とトルク電流検出値(Q軸電流isq)とを一致させるように回転子速度ωrを推定し、すべり周波数演算部12は、トルク電流検出値(Q軸電流isq)を用いてすべり周波数ωslipを推定する。そして、これら推定速度ωrとすべり周波数ωslipとを加算して一次周波数ωstatを得る。
The above configuration can be simply summarized as a control method that does not have the terminal voltage detector of the
一方、電圧指令演算部15は、Q軸電流検出値のフィルタリング後の値を用いて、定常状態の電圧方程式に基づいた一次電圧指令値(指令D軸電圧vsdref、指令Q軸電圧vsqref)を演算し、電圧指令補正部34は、指令D軸電流(指令励磁電流)isdref、D軸電流(励磁電流)isdおよびQ軸電流(トルク電流)isqを用いて、指令D軸電圧vsdrefと指令Q軸電圧vsqrefを補正する。さらに、位相誤差演算部35は、モータ5の二次磁束軸とD軸との誤差量を推定演算し、加算器30は、二次磁束軸とD軸との誤差である軸ずれをインバータ2の出力電圧の位相の次元で補正する。
On the other hand, the voltage
次に、ベクトル制御部22の制御内容を図2ないし図8も参照しながら説明する。
はじめに、速度ωr、すべり周波数ωslip、一次周波数ωstat、指令D軸電圧vsdref、指令Q軸電圧vsqrefの演算について説明する。
制御対象である誘導電動機(モータ5)の電圧方程式は、以下に示す(1)式のようになる。
First, calculation of the speed ωr, the slip frequency ωslip, the primary frequency ωstat, the command D-axis voltage vsdref, and the command Q-axis voltage vsqref will be described.
The voltage equation of the induction motor (motor 5) to be controlled is as shown in the following equation (1).
速度演算部11は、次の(2)式に従って、指令Q軸電流isqrefと検出したQ軸電流isqとが一致するように推定速度ωrを演算する。ここで、Kpi、Kiiは、それぞれP制御器27の比例ゲイン、I制御器28の積分ゲインである。
すべり周波数演算部12は、次の(3)式に従って、Q軸電流isqを用いてすべり周波数ωslipを推定演算する。ここで、isdn、isqn、ωslipnは、それぞれノミナルD軸(励磁)電流、ノミナルQ軸(トルク)電流、ノミナルすべり周波数である。
一次周波数ωstatは、次の(4)式に示すように、加算器13による推定速度ωrと推定すべり周波数ωslipとの加算により得られる。
Q軸電流指令生成部10は、以下の(6)式に従って、指令速度ωrrefと推定速度ωrとの偏差を入力とするPI演算により指令Q軸電流isqrefを求める。フィードバックに用いられる推定速度ωrは、(5)式に示すように、安定化フィルタ23を通過した後の推定速度ωrfilである。この安定化フィルタ23の時定数Trestは、PI制御器25の比例ゲインKpsと積分ゲインKisに応じて決定される。
モータ5に与える指令D軸電圧vsdrefおよび指令Q軸電圧vsqrefは、上記(1)式おいて、定常状態、理想状態時の電圧方程式を用いて得られる。すなわち、(1)式において微分演算子pの項を0とし、ベクトル制御が理想的に行われているとしてφrq=0とすると、以下の(7)式が得られる。
ここで、(7)式の1行目と2行目を書き出すと、以下の(8)式となる。
(7)式の3行目は、以下の(9)式となる。
また、φrd=Misd+Lrirdであるので、上記(9)式を書き直すと次の(10)式が得られる。
(8)式に(10)式を適用すると、次の(11)式が得られる。
漏れ係数σを用いて整理すると、最終的に次の(12)式に示す電圧方程式が得られる。
なお、本実施形態では、次の(13)式、(14)式に示すように、D軸電流に指令値isdrefを用い、Q軸電流に検出値isqを用いる構成としている。
以上が、センサレスベクトル制御の基本的な制御方法である。
次に、一次抵抗設定値に誤差が存在する場合についての制御方法を導出する。まず、理想状態における各状態変数量にアスタリスクを付して表すと、(7)式に基づいて次の(15)式から(18)式が得られる。この理想状態において、(13)式、(14)式により得られる指令電圧は、(15)式、(16)式により得られる電圧と等しい。
Next, a control method for a case where an error exists in the primary resistance setting value is derived. First, when each state variable amount in the ideal state is represented with an asterisk, the following equations (15) to (18) are obtained based on the equation (7). In this ideal state, the command voltage obtained by equations (13) and (14) is equal to the voltage obtained by equations (15) and (16).
いま、一次抵抗Rsの設定値に次のような誤差が存在する場合を考える。
この一次抵抗Rsの設定値誤差により、各状態変数量に(19)式で示すような誤差が生じたと仮定する。
そこで、このような誤差が生じたモータ5に対して、指令D軸電圧vsdrefと指令Q軸電圧vsqrefを最適に補正する方法を検討する。補正電圧をΔvsd、Δvsqとすれば、以下の(20)式が成り立つようにΔvsd、Δvsqを与えればよい。この場合、D軸電流isdとQ軸電流isqは検出可能であるので、それぞれの検出値を用いて表す。また、二次磁束については観測できないので、理想状態からの偏差を含んだ量で表現する。指令電圧が(13)式、(14)式である場合、(7)式の電圧方程式は以下の(20)式となる。なお、一次抵抗以外のモータ定数について誤差はないものと仮定する。
二次磁束についての理想状態は以下のようになる。
これにより、次の(21)式、(22)式が得られる。
次に、電圧補正が正しく行われ、一次抵抗Rsの設定誤差がない指令電圧が与えられた時における、一次電流の理想値からの誤差と二次磁束の理想値からの誤差との関係を求め、(22)式に反映することとする。ここで、(15)式、(16)式で与えられる理想状態の指令電圧が印加されたものとする。
両辺を比較すると以下のようになる。
ここで、指令Q軸電流isqrefとQ軸電流isqとの偏差がなくなるように速度推定が行われており、Q軸電流には指令Q軸電流との誤差がないとすると、次の(24)式、(25)式が得られる。
このとき、(21)式、(22)式は、それぞれ次の(26)式、(27)式となる。
(26)式と(27)式とをまとめて表せば(28)式のようになる。
この(28)式により一次抵抗設定誤差による電圧誤差を補正できれば、制御を理想状態にすることができる。
それでは、(28)式に含まれる一次抵抗設定値の実際値に対する誤差をどのように検出するかを検討する。ベクトル制御部22で得られる情報は、一次電流すなわちD軸電流の検出値isdと、Q軸電流の検出値isqである。このうちQ軸電流isqについては指令Q軸電流isqrefとの偏差をPI演算して速度推定を行っているので、制御誤差として用いることのできる情報は、D軸電流isdの指令D軸電流isdrefに対する誤差である。
If the voltage error due to the primary resistance setting error can be corrected by the equation (28), the control can be brought into an ideal state.
Then, how to detect the error with respect to the actual value of the primary resistance setting value included in the equation (28) is examined. Information obtained by the vector control unit 22 includes a primary current, that is, a detected value isd of the D-axis current, and a detected value isq of the Q-axis current. Of these, for the Q-axis current isq, the speed is estimated by performing PI calculation on the deviation from the command Q-axis current isqref, so information that can be used as a control error is the D-axis current isd relative to the command D-axis current isdref. It is an error.
図2から図5は、以下に示す4種類の条件の下で計算した指令一次電流ベクトル、検出一次電流ベクトル、二次磁束ベクトルおよび一次電圧ベクトルを表している。
[図2]…条件1
一次抵抗設定値Rs-set=0.6Rs、負荷トルク 回生120%〜力行120%
[図3]…条件2
一次抵抗設定値Rs-set=1.4Rs、負荷トルク 回生120%〜力行120%
[図4]…条件3
負荷トルク 力行負荷100%、一次抵抗の設定値 0.6Rs〜1.4Rs
[図5]…条件4
負荷トルク 回生負荷100%、一次抵抗の設定値 0.6Rs〜1.4Rs
2 to 5 show a command primary current vector, a detected primary current vector, a secondary magnetic flux vector, and a primary voltage vector calculated under the following four types of conditions.
[Figure 2]
Primary resistance setting value Rs - set = 0.6Rs,
[FIG. 3]
Primary resistance setting value Rs - set = 1.4Rs,
[FIG. 4]
Load torque
[FIG. 5]
Load torque Regenerative load 100%, set value of primary resistance 0.6Rs ~ 1.4Rs
各図において、指令一次電流ベクトルは先端が+印により表されており、そのD軸成分は常にIsdref一定である。検出一次電流ベクトル(図中Isと表記)は先端が○印により表されており、そのQ軸成分であるQ軸電流isqは指令Q軸電流isqrefと等しくなるように制御されている。二次磁束ベクトル(図中φrと表記)は先端が○印により表されている。 In each figure, the command primary current vector is represented by a + sign at the tip, and its D-axis component is always Isdref constant. The detected primary current vector (indicated as Is in the figure) is indicated by a circle at the tip, and the Q-axis current isq that is the Q-axis component is controlled to be equal to the command Q-axis current isqref. The tip of the secondary magnetic flux vector (indicated as φr in the figure) is represented by a circle.
一次電圧ベクトル(図中vsと表記)は、先端が○印により表された3つのベクトルの合成により描かれている。すなわち、原点から二次磁束ベクトルに直交する向きに延びるベクトルは、励磁電圧ベクトルである。そして、その先端から検出一次電流ベクトルに平行に延びるベクトルは、一次抵抗Rsによる電圧降下分を示すベクトルで、さらにその先端から検出一次電流ベクトルに直行する向きに延びるベクトルは、一次インダクタンスによる電圧降下分を示すベクトルである。なお、図中のTLは、負荷トルク[%]を示している。 The primary voltage vector (denoted as vs in the figure) is drawn by the synthesis of three vectors whose tips are represented by ◯ marks. That is, a vector extending from the origin in a direction orthogonal to the secondary magnetic flux vector is an excitation voltage vector. A vector extending in parallel to the detected primary current vector from the tip is a vector indicating a voltage drop due to the primary resistance Rs, and a vector extending from the tip in a direction perpendicular to the detected primary current vector is a voltage drop due to the primary inductance. It is a vector indicating minutes. In addition, TL in a figure has shown load torque [%].
この結果から、一次抵抗設定値の誤差とD軸電流誤差(指令D軸電流isdrefとD軸電流isdとの誤差)との関係が以下の(29)式、(30)式のように導かれる。
力行時においては、
During powering,
回生時においては、
また、一次抵抗設定誤差(Rs−Rs-set)とD軸(励磁)電流誤差(isdref−isd)は、誤差が小さい場合においては比例関係であると近似できる。このことから、(29)式、(30)式は、まとめて次の(31)式のように表すことができる。なお、正規化のため、指令D軸電流isdrefおよび一次抵抗設定値Rs*(=Rs-set)で除している。
ここで、Kは、力行時は正、回生時は負のゲインである。この(31)式を用いると、(28)式は(32)式となる。
電圧指令補正部34は、この(32)式に従い指令D軸電圧vsdrefおよび指令Q軸電圧vsqrefを補正する。しかし、(32)式を用いて電圧補正を施したとしても、比例ゲインのみでの補償であることから、指令D軸電流isdrefとD軸電流isdとの偏差を完全に0にすることはできない。そこで、モータ5の二次磁束とD軸とのずれを推定し補償する方法を併用する。これが、位相誤差演算部35と加算器30すなわち軸ずれ量演算手段と軸ずれ補正演算手段である。そこで、以下において位相誤差演算部35の演算内容について説明する。
The voltage
まず、2つの座標軸を定義する。実際のモータ5の二次磁束の方向をM軸とし、M軸から90度進んだ軸をT軸と定義する。また、ベクトル制御部22において二次磁束方向と考えている軸をD軸、D軸から90度進んだ軸をQ軸と定義する。図6は、これらMT座標軸とDQ座標軸を示している。軸ずれとは、図6(b)に示すように、制御上のD軸と実際の二次磁束軸(M軸)とが一致しないことである。ここで、軸ずれ誤差Δθは、D軸から実際の二次磁束軸(M軸)までの位相とし、反時計方向を正と定義する(図6(b)は負の場合である)。
First, two coordinate axes are defined. The actual secondary magnetic flux direction of the
本願発明の特徴として、軸ずれΔθが生じている時、MT軸、DQ軸それぞれで認識されるすべり周波数の違いを補償に利用する。図6(b)の状態は力行時であり、MT軸上における実際のすべり周波数の方が、DQ軸におけるすべり周波数の認識より大きい。この状態は、実際のモータ5の二次磁束がDQ軸で認識している二次磁束よりも小さくなっており、実際のモータ5のすべり周波数が所望のすべり周波数よりも大きい状態である。その結果、推定速度ωrが、実際の速度ωrよりも大きくなっている。
As a feature of the present invention, when an axial deviation Δθ occurs, a difference in slip frequency recognized between the MT axis and the DQ axis is used for compensation. The state of FIG. 6B is during powering, and the actual slip frequency on the MT axis is greater than the recognition of the slip frequency on the DQ axis. In this state, the secondary magnetic flux of the
それでは、具体的に数式を用いて説明する。
以下に示す(33)式により実モータMT軸上の電流値にて演算されるすべり周波数(ωslip-MT)は、実際のモータ5におけるすべり周波数を表している。
The slip frequency (ωslip − MT) calculated from the current value on the actual motor MT axis according to the following equation (33) represents the slip frequency in the
一方、制御軸であるDQ軸上の電流値で表されるすべり周波数ωslip-DQは、次の(34)式により表せる。
また、ωslip-MTは実際のモータ5におけるすべり周波数であり、インバータ周波数をωINVとすると、実際の速度ωr(真値であるため^は付かない)は次の(35)式により得られる。
一方、制御軸であるDQ軸で観測されるすべり周波数はωslip-DQであるため、推定速度ωr(上述したように、文字表記の都合上^を省略している)は、次の(36)式で示す値に収束する。
従って、速度推定誤差ωr-errは次の(37)式のように表すことができる。
さて、この速度推定誤差ωr-errをDQ軸上での電流成分で表現することを考える。
そこで、まず図6(b)のような軸ずれが生じたときの[isd isq]Tと[ism ist]Tとの関係について説明する。上述した誤差要因により、[isd isq]Tと[ism ist]Tとが一致している図6(a)の状態から図6(b)の状態(Δθ<0)に軸ずれが生じたとき、電流の大きさの変化が微小であると仮定し、電流の変化を無視すると[isd isq]Tと[ism ist]Tは以下の(38)式のように表せる。
Therefore, first, the relationship between [isd isq] T and [ism ist] T when an axis deviation as shown in FIG. Due to the error factors described above, when an axis shift occurs from the state of FIG. 6A in which [isd isq] T and [ism ist] T coincide with each other to the state of FIG. 6B (Δθ <0). [Isd isq] T and [ism ist] T can be expressed as the following equation (38), assuming that the change in the magnitude of the current is minute and ignoring the change in the current.
(38)式を(33)式に代入すると、以下の(39)式および(40)式が得られる。
(40)式で求めた速度推定誤差ωr-errについて、Δθ=0を中心とする一次のテーラー展開を行う。そのために、一次の導関数を求めると(41)式のようになる。
一次のテーラー展開は、次の(42)式のようになる。
従って、速度推定誤差ωr-errは、軸ずれ位相Δθおよび制御軸上でのD軸電流isdとQ軸電流isqを用いて次の(43)式により求めることができる。
ここで、θIdqはD軸から一次電流I1までの位相角であり、次の(44)式で表される。
インバータ周波数ωINV(一次周波数ωstat)は推定速度ωrに演算したすべり周波数ωslipを加算することで得られ、(37)式より推定速度ωrに速度推定誤差ωr-errを加算すると実速度ωrになることから、次の(45)式に示すように一次周波数ωstatに速度推定誤差ωr-errを加算することにより軸ずれΔθを周波数の次元で補正できる。
次に、(43)式で用いられる二次磁束軸とD軸との誤差Δθの情報を、指令D軸電流isdrefとD軸電流isdとの偏差から推定する方法について説明する。最終的な(64)式を得るにあたり、力行状態と回生状態および指令D軸電流isdrefとD軸電流isdとの大小関係に応じて、以下の(1)から(4)の4つの場合に分けて説明する。 Next, a method for estimating the information of the error Δθ between the secondary magnetic flux axis and the D axis used in the equation (43) from the deviation between the command D axis current isdref and the D axis current isd will be described. In obtaining the final expression (64), the following four cases (1) to (4) are divided according to the power running state, the regenerative state, and the magnitude relationship between the command D-axis current isdref and the D-axis current isd. I will explain.
(1)力行状態で、指令D軸電流isdrefよりD軸電流isdが大きい場合について
ベクトルを示す図7(a)において、一次電流はベクトルOBである。このときの二次磁束の方向(M軸)は、仮にモータ5の二次磁束の大きさが変化しないとすれば、点Bから原点Oを中心とする半径isdref(指令D軸電流)の円に接線を引いたときの接点をFとしたとき、ベクトルOFの方向であると考察される。従って、二次磁束軸とD軸との誤差Δθは、図6(b)の定義に従うと負の値であることが分かる。
(1) When the D-axis current isd is larger than the command D-axis current isdref in the power running state In FIG. 7A showing the vector, the primary current is the vector OB. The direction of the secondary magnetic flux (M-axis) at this time is a circle having a radius isdref (command D-axis current) centered on the origin O from the point B if the magnitude of the secondary magnetic flux of the
では、図7(a)を使って、図中のΔθを具体的に求める。この時の条件は、次の(46)式のようにまとめられる。
線分OPは、以下の(47)式で表せる。
線分PAは、以下の(48)式で表せる。
(47)式の条件を用いると、線分PAは以下のようになる。
線分OA=isdであるので、以下の(49)式の関係が得られる。
これより、Δθについて解く。cosΔθをかけると、
0<α<π/2とするため、
(2)回生状態で、指令D軸電流isdrefよりD軸電流isdが大きい場合について
ベクトルを示す図7(b)において、一次電流はベクトルOBである。このときの二次磁束の方向(M軸)は、仮にモータ5の二次磁束の大きさが変化しないとすれば、点Bから原点Oを中心とする半径isdref(指令D軸電流)の円に接線を引いたときの接点をFとしたとき、ベクトルOFの方向であると考察される。従って、二次磁束軸とD軸との誤差Δθは、図6(b)の定義に従うと正の値であることが分かる。
(2) When the D-axis current isd is larger than the command D-axis current isdref in the regenerative state In FIG. 7B showing the vector, the primary current is the vector OB. The direction of the secondary magnetic flux (M-axis) at this time is a circle having a radius isdref (command D-axis current) centered on the origin O from the point B if the magnitude of the secondary magnetic flux of the
では、図7(b)を使って、図中のΔθを具体的に求める。この時の条件は、次の(50)式のようにまとめられる。
線分OPは、以下の(51)式で表せる。
線分PAは、以下の(52)式で表せる。
(50)式の条件を用いると、線分PAは以下のようになる。
線分OA=isdであるので、以下の(53)式の関係が得られる。
これより、Δθについて解く。cosΔθをかけると、
0<α<π/2とするため、
(3)力行状態で、指令D軸電流isdrefよりD軸電流isdが小さい場合について
ベクトルを示す図8(a)において、一次電流はベクトルOBである。このときの二次磁束の方向(M軸)は、仮にモータ5の二次磁束の大きさが変化しないとすれば、点Bから原点Oを中心とする半径isdref(指令D軸電流)の円に接線を引いたときの接点をFとしたとき、ベクトルOFの方向であると考察される。従って、二次磁束軸とD軸との誤差Δθは、図6(b)の定義に従うと正の値であることが分かる。
(3) When the D-axis current isd is smaller than the command D-axis current isdref in the power running state In FIG. 8A showing a vector, the primary current is a vector OB. The direction of the secondary magnetic flux (M-axis) at this time is a circle having a radius isdref (command D-axis current) centered on the origin O from the point B if the magnitude of the secondary magnetic flux of the
では、図8(a)を使って、図中のΔθを具体的に求める。この時の条件は、次の(54)式のようにまとめられる。
線分OPは、以下の(55)式で表せる。
線分PAは、以下の(56)式で表せる。
(54)式の条件を用いると、線分PAは以下のようになる。
線分OA=isdであるので、以下の(57)式の関係が得られる。
これより、Δθについて解く。cosΔθをかけると、
0<α<π/2とするため、
(4)回生状態で、指令D軸電流isdrefよりD軸電流isdが小さい場合について
ベクトルを示す図8(b)において、一次電流はベクトルOBである。このときの二次磁束の方向(M軸)は、仮にモータ5の二次磁束の大きさが変化しないとすれば、点Bから原点Oを中心とする半径isdref(指令D軸電流)の円に接線を引いたときの接点をFとしたとき、ベクトルOFの方向であると考察される。従って、二次磁束軸とD軸との誤差Δθは、図6(b)の定義に従うと負の値であることが分かる。
(4) When the D-axis current isd is smaller than the command D-axis current isdref in the regenerative state In FIG. 8B showing the vector, the primary current is the vector OB. The direction of the secondary magnetic flux (M-axis) at this time is a circle having a radius isdref (command D-axis current) centered on the origin O from the point B if the magnitude of the secondary magnetic flux of the
では、図8(b)を使って、図中のΔθを具体的に求める。この時の条件は、次の(58)式のようにまとめられる。
線分OPは、以下の(59)式で表せる。
線分PAは、以下の(60)式で表せる。
(58)式の条件を用いると、線分PAは以下のようになる。
線分OA=isdであるので、以下の(61)式の関係が得られる。
これより、Δθについて解く。cosΔθをかけると、
0<α<π/2とするため、
従って、上記(1)から(4)の場合、つまり
(1)力行状態で、指令D軸電流isdrefよりD軸電流isdが大きい場合
(2)回生状態で、指令D軸電流isdrefよりD軸電流isdが大きい場合
(3)力行状態で、指令D軸電流isdrefよりD軸電流isdが小さい場合
(ただし、図8(a)において|Is|>isdrefのときに限る)
(4)回生状態で、指令D軸電流isdrefよりD軸電流isdが小さい場合
(ただし、図8(b)において|Is|>isdrefのときに限る)
において、Δθの情報を制御軸(DQ座標軸)における状態量すなわち指令D軸電流isdref、D軸電流isdおよびQ軸電流isqから推定する方法は、以下の(62)式、(63)式のように求められる。
Therefore, in the above cases (1) to (4), that is, (1) in the power running state, when the D-axis current isd is larger than the command D-axis current isdref, (2) in the regeneration state, the D-axis current is larger than the command D-axis current isdref When isd is large (3) When the D-axis current isd is smaller than the command D-axis current isdref in the power running state (however, only when | Is |> isdref in FIG. 8A)
(4) When the D-axis current isd is smaller than the command D-axis current isdref in the regenerative state (however, only when | Is |> isdref in FIG. 8B)
The method of estimating the information of Δθ from the state quantity on the control axis (DQ coordinate axis), that is, the command D-axis current isdref, the D-axis current isd, and the Q-axis current isq is expressed by the following formulas (62) and (63): Is required.
力行時においては、
回生時においては、
これらは、次の(64)式のように表すことができる(厳密式)。
なお、上述したようにベクトル制御部22はDSPなどのプロセッサにより構成されているため、三角関数tan-1(X)、sin-1(X)の逆関数をテーブルを用いて計算する場合、逆関数の値域に関する問題が生ずる虞がある。(64)式は、実際に逆関数のテーブルおよび制御プログラムを作成する場合に誤った位相誤差Δθが出力されないように配慮されている。この点は実際に実施する上では非常に重要であるが、説明がやや詳細となり過ぎるため、本明細書の「発明を実施するための最良の形態」の最後に設けた「逆関数の取り扱いについて」の項において詳しく説明することとする。 As described above, since the vector control unit 22 is configured by a processor such as a DSP, the inverse function of the trigonometric functions tan −1 (X) and sin −1 (X) is calculated using a table. There may be problems with the range of the function. Equation (64) is designed so that an erroneous phase error Δθ is not output when an inverse function table and a control program are actually created. Although this point is very important in actual implementation, the description is a little too detailed. Therefore, “Handling of inverse function” provided at the end of “Best Mode for Carrying Out the Invention” in this specification is described. Will be described in detail in the section.
上記軸ずれ推定量を、次の(65)式に従って座標変換の位相の補正に直接使うことができる(図1に示す加算器30)。
(64)式の計算式は複雑であり、プロセッサでの演算に時間を要する。そこで、(64)式を簡単化するために、負荷状態の平均的な状態を|isq|=isdrefとし、isdref=isdを中心にテーラー展開することを考える。ここで、(66)式で示す関数F(isd)を定義する。
F(isd)のisdに対する導関数を求めると、次の(67)式のようになる。
isd=isdrefのときの導関数F'(isd)を求めると(68)式のようになる。
isd=isdrefのときのF(isd)を求めると(69)式のようになる。
これら(68)式と(69)式を用いると、(66)式のisd=isdrefにおけるisdに対する一次のテーラー展開は以下の(70)式のように求められる。
この(70)式を用いると、指令D軸電流isdref、D軸電流isdおよびQ軸電流isqからΔθの情報を推定した結果である(64)式は、平均的な負荷状態(|isq|=isdref)の条件下において、次の(71)式に示すように簡易化表現できる(簡易式)。
以上説明したように本実施形態によれば、ベクトル制御部22は、電流検出器6、7により検出したモータ電流に基づいて速度ωrを推定するので、電圧検出器を用いる必要がなく、比較的安価で且つ高性能なセンサレス駆動が可能となる。そして、例えばモータ5の一次抵抗設定値に誤差が存在した場合に、電圧指令補正部34は、一次抵抗の設定誤差の正負極性とD軸電流誤差(指令D軸電流isdrefとD軸電流isdとの誤差)の正負極性との関係に従って、指令一次電流ベクトルの方向または検出一次電流ベクトルの方向に比例補償を行うため((32)式参照)、発生トルク(起動トルク)の不足、過電流や加速不能状態の発生を防止することができ、安定した駆動を行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, the vector control unit 22 estimates the speed ωr based on the motor current detected by the
さらに、位相誤差演算部35と加算器30とを具備し、D軸電流誤差を用いて二次磁束軸とD軸との誤差量を推定し、その誤差量に基づいて逐次、位相の形で補正を施すことにより((64)式、(65)式、(71)式参照)、安定性を一層向上させることができる。その結果、上記一次巻線抵抗値の設定誤差をはじめ、インバータ2を構成するスイッチング素子のデッドタイム分の補正電圧の誤差、オンドロップ分電圧の補正の誤差が存在しても、低速時における制御特性を改善することができる。これにより、インバータ2の出力電圧不足による起動トルクの不足、回生時におけるトルク抜け、速度が振動的になるなどの不安定な現象が生じにくくなり、また、インバータ2の出力電圧過大による電流値の増加や過電流状態の発生を確実に抑制できる。
In addition, a phase
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について図9および図10を参照しながら説明する。
図9は、速度センサレスベクトル制御装置の構成を機能ブロックにより示したもので、図1と同一構成部分には同一符号を付して示している。この図9に示すセンサレスベクトル制御装置36のベクトル制御部37(センサレスベクトル制御手段に相当)は、図1に示すセンサレスベクトル制御装置21のベクトル制御部22と比較して、モータ5の二次磁束軸とD軸との誤差量を周波数ωcompとして推定し補正する点が異なっている。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 9 shows the configuration of the speed sensorless vector control device by functional blocks, and the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The vector control unit 37 (corresponding to sensorless vector control means) of the sensorless vector control device 36 shown in FIG. 9 is compared with the vector control unit 22 of the sensorless vector control device 21 shown in FIG. The difference is that the error amount between the axis and the D axis is estimated and corrected as the frequency ωcomp.
すなわち、周波数誤差演算部38(軸ずれ量演算手段、周波数誤差演算手段に相当)は、制御軸における状態量である指令D軸電流isdref、D軸電流isdおよびQ軸電流isqを入力とし、以下に示す(72)式(厳密式)または(81)式(簡易式)を用いて補正周波数ωcompを演算するようになっている。加算器39(軸ずれ補正演算手段、周波数補正手段)は、この(72)式または(81)式により得られた補正周波数ωcompを用いて(45)式に従って一次周波数ωstatを補正することにより、周波数の次元での軸ずれ補正を行うようになっている。 That is, the frequency error calculation unit 38 (corresponding to the axis deviation amount calculation means and the frequency error calculation means) receives the command D-axis current isdref, the D-axis current isd, and the Q-axis current isq that are state quantities in the control axis, and The correction frequency ωcomp is calculated using equation (72) (exact equation) or equation (81) (simplified equation) shown in FIG. The adder 39 (axis deviation correction calculating means, frequency correcting means) corrects the primary frequency ωstat according to the equation (45) using the correction frequency ωcomp obtained by the equation (72) or (81). Axis deviation correction in the frequency dimension is performed.
さて、上述した(64)式を(43)式に代入すると、以下の(72)式が導かれる。
(72)式の計算式は複雑であり、プロセッサでの演算に時間を要する。そこで、(72)式を簡単化するために、負荷状態の平均的な状態を|isq|=isdrefとし、isdref=isdを中心にテーラー展開することを考える。ここで、(73)式で示す関数F1(isd)を定義する。
isq2=isdref2を代入すると(74)式になる。
F1(isd)のisdに対する導関数を求めると、以下の(75)式のようになる。
ここで、
また、(67)式より、
従って、導関数は以下の(77)式のようになる。
isd=isdrefのときの導関数F1'(isd)を求めると(78)式のようになる。
isd=isdrefのときのF1(isd)を求めると(79)式のようになる。
これら(78)式と(79)式を用いると、(73)式のisd=isdrefにおけるisdに対する一次のテーラー展開は以下の(80)式のように求められる。
この(80)式を用いると、指令D軸電流isdref、D軸電流isdおよびQ軸電流isqから軸ずれの情報を推定した結果である(72)式は、平均的な負荷状態(|isq|=isdref)の条件下において、次の(81)式に示すように簡易化表現できる(簡易式)。
二次磁束軸とD軸との誤差を補正するために周波数の次元で補正を施す場合,補正する周波数をωcompとすると,一次周波数ωstatを以下の(82)式のように出力する。
次に、厳密式(72)式に対する簡易式(81)式の演算精度を検証するため、簡易化表現した(81)式に対応した評価用の関数として下記(83)式で示す関数Fd(isd)を定義する。
また、厳密式である(72)式に対応した評価用の関数として下記(84)式で示す関数Fdq(isd,isq)を定義する。
図10は、種々の負荷状態(Q軸電流isq)について上記(83)式、(84)式を計算した結果を示している。(a)は力行時を表し、(b)は回生時を表している。横軸はisd/isdrefを示しており、図中の「1」で示す実線が簡易式の評価関数Fd(isd)であり、図中の「2」から「5」で示す実線が厳密式の評価関数Fdq(isd,isq)である。力行時、回生時ともに、関数Fd(isd)は、isd=isdrefの近傍において種々のQ軸電流isqに対する関数Fdq(isd,isq)の平均的な傾きを示していることが分かる。なお、上述した第1の実施形態における厳密式(64)式と簡易式(71)式についても同様の結論を得られる。 FIG. 10 shows the results of calculating the above equations (83) and (84) for various load states (Q-axis current isq). (A) represents the time of power running, and (b) represents the time of regeneration. The horizontal axis indicates isd / isdref, the solid line indicated by “1” in the figure is a simple evaluation function Fd (isd), and the solid lines indicated by “2” to “5” in the figure are exact expressions. The evaluation function Fdq (isd, isq). It can be seen that the function Fd (isd) shows the average slope of the function Fdq (isd, isq) with respect to various Q-axis currentsqs near isd = isdref both during power running and regeneration. Similar conclusions can be obtained for the exact expression (64) and the simplified expression (71) in the first embodiment.
以上説明した本実施形態によれば、周波数誤差演算部38と加算器39とを具備し、D軸電流誤差を用いて二次磁束軸とD軸との誤差量を推定し、その誤差量に基づいて逐次、周波数の形で補正を施すことにより((72)式、(81)式、(82)式参照)、安定した駆動を実現することができる。その結果、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
According to the present embodiment described above, the frequency
(その他の実施形態)
なお、本発明は上記し且つ図面に示す各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
位相誤差演算部35は、指令D軸電流isdref、D軸電流isdおよび指令Q軸電流isqrefを入力とし、(64)式または(71)式のQ軸電流isqを指令Q軸電流isqrefに置き換えて補正位相Δθを演算し、軸ずれ補正を行うように構成してもよい。同様に、周波数誤差演算部38は、指令D軸電流isdref、D軸電流isdおよび指令Q軸電流isqrefを入力とし、(72)式または(81)式のQ軸電流isqを指令Q軸電流isqrefに置き換えて補正周波数ωcompを演算し、軸ずれ補正を行うように構成してもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be modified or expanded as follows, for example.
The
(逆関数の取り扱いについて)
図7(a)、(b)および図8(a)、(b)に示す各場合おいて、Q軸電流isq、Δθの符号にかかわりなく、どの条件下でも以下に示す(85)式の関係を導くことができる。
In each case shown in FIGS. 7A and 7B and FIGS. 8A and 8B, regardless of the sign of the Q-axis current isq and Δθ, Can lead a relationship.
この(85)式をΔθについて解くと(sinでまとめると)、以下の(86)式が得られる。
ここで、αは、図11に示すように定義される。この図11において、横軸はQ軸、縦軸はD軸である。ベクトル制御されているため、無負荷のときには通常時においてD軸電流isdは正となる。従って、αの値域は0<α<πとなる。π/2<αとなるのは、Q軸電流isqが負のときである。 Here, α is defined as shown in FIG. In FIG. 11, the horizontal axis is the Q axis, and the vertical axis is the D axis. Since the vector control is performed, the D-axis current isd is positive at normal times when there is no load. Therefore, the range of α is 0 <α <π. π / 2 <α is when the Q-axis current isq is negative.
実際にこの三角関数の逆関数を計算するときには以下のことが問題となる。すなわち、プロセッサで逆関数の計算を行う場合には、tan-1(X)のテーブルは−π/2<tan-1(X)<π/2を値域としていることが多く、sin-1(X)のテーブルも−π/2<sin-1(X)<π/2を値域としていることが多い。このような条件の下で(86)式をそのまま計算すると、以下に示すようなことが生じる。 When actually calculating the inverse function of this trigonometric function, the following becomes a problem. That is, in the case of performing the calculation of the inverse function processor, often the table of tan -1 (X) that is to -π / 2 <tan -1 (X ) <π / 2 the range, sin -1 ( The table of X) often has a range of −π / 2 <sin −1 (X) <π / 2. If the equation (86) is calculated as it is under such conditions, the following occurs.
isq<0の場合(図11(b)の場合)、tan-1(X)の定義が−π/2<tan-1(X)<π/2であると、プロセッサは、(86)式の第2項について以下の値を出力する。
このとき、軸ずれがなくisdref=isdであるとき、sin-1(X)の定義が−π/2<sin-1(X)<π/2であると、プロセッサは、(86)式の第1項について以下の値を出力する。
その結果、
これら(87)式、(88)式をまとめて書くことにより上述した(64)式が得られる。
また、(85)式についてcosでまとめることによりΔθについて解けば、以下の(89)式が得られる。
ここで、αは、図12に示すように定義される。この図12において、横軸はD軸、縦軸はQ軸であり、D軸電流isdは正である。従って、この場合には、αの値域は−π/2<α<π/2となる。これは、一般的なtan-1(X)の値域と一致するので、上述したような不適合は生じない。しかし、cos-1(X)は、0<cos-1(X)<πが値域になるので、X>0のときは必ずcos-1(X)も正の値になる。その結果、以下に示すようなことが生じる。
Here, α is defined as shown in FIG. In FIG. 12, the horizontal axis is the D axis, the vertical axis is the Q axis, and the D axis current isd is positive. Therefore, in this case, the range of α is −π / 2 <α <π / 2. This coincides with the general range of tan −1 (X), so the above-mentioned incompatibility does not occur. However, since cos −1 (X) is in the
isq<0のとき(図12(b)の場合)、tan-1(X)の定義が−π/2<tan-1(X)<π/2であると、プロセッサは、(89)式の第2項について以下の値を出力する。
このとき、軸ずれがなくisdref=isdであるとき、cos-1(X)の定義が0<cos-1(X)<πであると、プロセッサは、(89)式の第1項について以下の値を出力する。
その結果、
なお、ここでは(64)式に示すΔθについて述べたが、(72)式に示すωcompについても同様であって、上述同様の検討の下でcos-1(X)の関数を用いても表すことができる。 Note that Δθ shown in equation (64) is described here, but the same applies to ωcomp shown in equation (72), and it is also expressed using the function of cos −1 (X) under the same examination as described above. be able to.
2はインバータ、5はモータ(誘導電動機)、6、7は電流検出器(電流検出手段)、8は座標変換部(DQ軸電流演算手段)、11は速度演算部(回転子速度演算手段)、15は電圧指令演算部(DQ軸電圧指令演算手段)、21、36はセンサレスベクトル制御装置(速度センサレスベクトル制御装置)、22、37はベクトル制御部(センサレスベクトル制御手段)、30は加算器(軸ずれ補正演算手段、位相補正手段)、34は電圧指令補正部(電圧指令補正手段)、35は位相誤差演算部(軸ずれ量演算手段、位相誤差演算手段)、38は周波数誤差演算部(軸ずれ量演算手段、周波数誤差演算手段)、39は加算器(軸ずれ補正演算手段、周波数補正手段)である。
2 is an inverter, 5 is a motor (induction motor), 6 and 7 are current detectors (current detection means), 8 is a coordinate converter (DQ axis current calculation means), and 11 is a speed calculation section (rotor speed calculation means). , 15 is a voltage command calculator (DQ axis voltage command calculator), 21 and 36 are sensorless vector controllers (speed sensorless vector controller), 22 and 37 are vector controllers (sensorless vector controller), and 30 is an adder. (Axis deviation correction calculation means, phase correction means) 34 is a voltage command correction section (voltage command correction means), 35 is a phase error calculation section (axis deviation amount calculation means, phase error calculation means), and 38 is a frequency error calculation section. (Axis deviation amount calculation means, frequency error calculation means) 39 is an adder (axis deviation correction calculation means, frequency correction means).
Claims (4)
前記センサレスベクトル制御手段は、
前記誘導電動機の相電流を検出する電流検出手段と、
この電流検出手段により検出された相電流に基づいてD軸電流とQ軸電流とを演算するDQ軸電流演算手段と、
指令Q軸電流と前記DQ軸電流演算手段により演算されたQ軸電流とを一致させるように回転子速度を演算する回転子速度演算手段と、
指令D軸電流またはD軸電流、指令Q軸電流またはQ軸電流、および前記インバータの周波数に基づいて、指令D軸電圧と指令Q軸電圧を演算するDQ軸電圧指令演算手段と、
前記誘導電動機の二次磁束軸とD軸との誤差量を推定する軸ずれ量演算手段と、
この軸ずれ量演算手段により推定された前記誘導電動機の二次磁束とD軸との誤差量に基づいて、前記インバータの電圧指令位相を補正する軸ずれ補正演算手段と、
前記指令D軸電流、D軸電流、および指令Q軸電流またはQ軸電流を用いて、前記指令D軸電圧と指令Q軸電圧を補正する電圧指令補正手段とを具備し、
前記軸ずれ量演算手段は、指令D軸電流をisdref、D軸電流をisd、指令Q軸電流またはQ軸電流をisqとして、
前記軸ずれ補正演算手段は、前記位相誤差演算手段により得られた前記誘導電動機の二次磁束軸とD軸との位相誤差量を前記インバータの出力電圧の位相の次元で補正する位相補正手段からなることを特徴とする速度センサレスベクトル制御装置。 The induction motor is driven so that the D axis coincides with the secondary magnetic flux axis of the induction motor on the DQ axis orthogonal coordinate system composed of the D axis and the Q axis without using an inverter that drives the induction motor. In a speed sensorless vector control device comprising sensorless vector control means for driving control,
The sensorless vector control means includes
Current detecting means for detecting the phase current of the induction motor;
DQ axis current calculation means for calculating the D axis current and the Q axis current based on the phase current detected by the current detection means;
Rotor speed calculating means for calculating the rotor speed so that the command Q-axis current and the Q-axis current calculated by the DQ-axis current calculating means match.
DQ axis voltage command calculation means for calculating the command D axis voltage and the command Q axis voltage based on the command D axis current or D axis current, the command Q axis current or Q axis current, and the frequency of the inverter;
An axis deviation amount calculating means for estimating an error amount between the secondary magnetic flux axis and the D axis of the induction motor;
Based on the error amount of the secondary flux and the D-axis of the induction motor estimated by the axial misalignment amount calculating means, and the axis deviation correction calculation means for correcting the voltage command phase of the inverter,
Voltage command correction means for correcting the command D axis voltage and the command Q axis voltage using the command D axis current, the D axis current, and the command Q axis current or the Q axis current ;
The axis deviation amount calculation means has a command D-axis current isdref, a D-axis current isd, a command Q-axis current or a Q-axis current isq
The axis deviation correction calculation means includes a phase correction means for correcting the phase error amount between the secondary magnetic flux axis and the D axis of the induction motor obtained by the phase error calculation means in the dimension of the phase of the output voltage of the inverter. speed sensorless vector control apparatus characterized by comprising.
前記センサレスベクトル制御手段は、
前記誘導電動機の相電流を検出する電流検出手段と、
この電流検出手段により検出された相電流に基づいてD軸電流とQ軸電流とを演算するDQ軸電流演算手段と、
指令Q軸電流と前記DQ軸電流演算手段により演算されたQ軸電流とを一致させるように回転子速度を演算する回転子速度演算手段と、
指令D軸電流またはD軸電流、指令Q軸電流またはQ軸電流、および前記インバータの周波数に基づいて、指令D軸電圧と指令Q軸電圧を演算するDQ軸電圧指令演算手段と、
前記誘導電動機の二次磁束軸とD軸との誤差量を推定する軸ずれ量演算手段と、
この軸ずれ量演算手段により推定された前記誘導電動機の二次磁束とD軸との誤差量に基づいて、前記インバータの電圧指令位相を補正する軸ずれ補正演算手段と、
前記指令D軸電流、D軸電流、および指令Q軸電流またはQ軸電流を用いて、前記指令D軸電圧と指令Q軸電圧を補正する電圧指令補正手段とを具備し、
前記軸ずれ量演算手段は、指令D軸電流をisdref、D軸電流をisd、指令Q軸電流またはQ軸電流をisqとして、
前記軸ずれ補正演算手段は、前記位相誤差演算手段により得られた前記誘導電動機の二次磁束軸とD軸との位相誤差量を前記インバータの出力電圧の位相の次元で補正する位相補正手段からなることを特徴とする速度センサレスベクトル制御装置。 The induction motor is driven so that the D axis coincides with the secondary magnetic flux axis of the induction motor on the DQ axis orthogonal coordinate system composed of the D axis and the Q axis without using an inverter that drives the induction motor. In a speed sensorless vector control device comprising sensorless vector control means for driving control,
The sensorless vector control means includes
Current detecting means for detecting the phase current of the induction motor;
DQ axis current calculation means for calculating the D axis current and the Q axis current based on the phase current detected by the current detection means;
Rotor speed calculating means for calculating the rotor speed so that the command Q-axis current and the Q-axis current calculated by the DQ-axis current calculating means match.
DQ axis voltage command calculation means for calculating the command D axis voltage and the command Q axis voltage based on the command D axis current or D axis current, the command Q axis current or Q axis current, and the frequency of the inverter;
An axis deviation amount calculating means for estimating an error amount between the secondary magnetic flux axis and the D axis of the induction motor;
Axis deviation correction calculation means for correcting the voltage command phase of the inverter based on the error amount between the secondary magnetic flux of the induction motor and the D axis estimated by the axis deviation amount calculation means;
Voltage command correction means for correcting the command D axis voltage and the command Q axis voltage using the command D axis current, the D axis current, and the command Q axis current or the Q axis current;
The axis deviation amount calculation means has a command D-axis current isdref, a D-axis current isd, a command Q-axis current or a Q-axis current isq,
The axis deviation correction calculation means includes a phase correction means for correcting the phase error amount between the secondary magnetic flux axis and the D axis of the induction motor obtained by the phase error calculation means in the dimension of the phase of the output voltage of the inverter. velocity sensorless vector control apparatus characterized by comprising.
前記センサレスベクトル制御手段は、
前記誘導電動機の相電流を検出する電流検出手段と、
この電流検出手段により検出された相電流に基づいてD軸電流とQ軸電流とを演算するDQ軸電流演算手段と、
指令Q軸電流と前記DQ軸電流演算手段により演算されたQ軸電流とを一致させるように回転子速度を演算する回転子速度演算手段と、
指令D軸電流またはD軸電流、指令Q軸電流またはQ軸電流、および前記インバータの周波数に基づいて、指令D軸電圧と指令Q軸電圧を演算するDQ軸電圧指令演算手段と、
前記誘導電動機の二次磁束軸とD軸との誤差量を推定する軸ずれ量演算手段と、
この軸ずれ量演算手段により推定された前記誘導電動機の二次磁束とD軸との誤差量に基づいて、前記インバータの周波数を補正する軸ずれ補正演算手段と、
前記指令D軸電流、D軸電流、および指令Q軸電流またはQ軸電流を用いて、前記指令D軸電圧と指令Q軸電圧を補正する電圧指令補正手段とを具備し、
前記軸ずれ量演算手段は、指令D軸電流をisdref、D軸電流をisd、指令Q軸電流またはQ軸電流をisq、前記誘導電動機の二次抵抗をR2、二次インダクタンスをL2、D軸と一次電流ベクトル[isd isq] T との位相角をθIdqとして、
前記軸ずれ補正演算手段は、前記周波数誤差演算手段により得られた誘導電動機の二次磁束軸とD軸との周波数誤差量をインバータ出力電圧の周波数の次元で補正する周波数補正手段からなることを特徴とする速度センサレスベクトル制御装置。 The induction motor is driven so that the D axis coincides with the secondary magnetic flux axis of the induction motor on the DQ axis orthogonal coordinate system composed of the D axis and the Q axis without using an inverter that drives the induction motor. In a speed sensorless vector control device comprising sensorless vector control means for driving control,
The sensorless vector control means includes
Current detecting means for detecting the phase current of the induction motor;
DQ axis current calculation means for calculating the D axis current and the Q axis current based on the phase current detected by the current detection means;
Rotor speed calculating means for calculating the rotor speed so that the command Q-axis current and the Q-axis current calculated by the DQ-axis current calculating means match.
DQ axis voltage command calculation means for calculating the command D axis voltage and the command Q axis voltage based on the command D axis current or D axis current, the command Q axis current or Q axis current, and the frequency of the inverter;
An axis deviation amount calculating means for estimating an error amount between the secondary magnetic flux axis and the D axis of the induction motor;
Axis deviation correction calculation means for correcting the frequency of the inverter based on the error amount between the secondary magnetic flux of the induction motor and the D axis estimated by the axis deviation amount calculation means;
Voltage command correction means for correcting the command D axis voltage and the command Q axis voltage using the command D axis current, the D axis current, and the command Q axis current or the Q axis current;
The axis deviation amount calculating means is a command D-axis current isdref, a D-axis current isd, a command Q-axis current or a Q-axis current isq, a secondary resistance of the induction motor is R2, a secondary inductance is L2, and a D-axis And the primary current vector [isd isq] T as θIdq,
The axis deviation correction calculating means comprises frequency correcting means for correcting the frequency error amount between the secondary magnetic flux axis and the D axis of the induction motor obtained by the frequency error calculating means in the frequency dimension of the inverter output voltage. A speed sensorless vector control device.
前記センサレスベクトル制御手段は、
前記誘導電動機の相電流を検出する電流検出手段と、
この電流検出手段により検出された相電流に基づいてD軸電流とQ軸電流とを演算するDQ軸電流演算手段と、
指令Q軸電流と前記DQ軸電流演算手段により演算されたQ軸電流とを一致させるように回転子速度を演算する回転子速度演算手段と、
指令D軸電流またはD軸電流、指令Q軸電流またはQ軸電流、および前記インバータの周波数に基づいて、指令D軸電圧と指令Q軸電圧を演算するDQ軸電圧指令演算手段と、
前記誘導電動機の二次磁束軸とD軸との誤差量を推定する軸ずれ量演算手段と、
この軸ずれ量演算手段により推定された前記誘導電動機の二次磁束とD軸との誤差量に基づいて、前記インバータの周波数を補正する軸ずれ補正演算手段と、
前記指令D軸電流、D軸電流、および指令Q軸電流またはQ軸電流を用いて、前記指令D軸電圧と指令Q軸電圧を補正する電圧指令補正手段とを具備し、
前記軸ずれ量演算手段は、指令D軸電流をisdref、D軸電流をisd、指令Q軸電流またはQ軸電流をisq、前記誘導電動機の二次抵抗をR2、二次インダクタンスをL2として、
前記軸ずれ補正演算手段は、前記周波数誤差演算手段により得られた誘導電動機の二次磁束軸とD軸との周波数誤差量をインバータ出力電圧の周波数の次元で補正する周波数補正手段からなることを特徴とする速度センサレスベクトル制御装置。 The induction motor is driven so that the D axis coincides with the secondary magnetic flux axis of the induction motor on the DQ axis orthogonal coordinate system composed of the D axis and the Q axis without using an inverter that drives the induction motor. In a speed sensorless vector control device comprising sensorless vector control means for driving control,
The sensorless vector control means includes
Current detecting means for detecting the phase current of the induction motor;
DQ axis current calculation means for calculating the D axis current and the Q axis current based on the phase current detected by the current detection means;
Rotor speed calculating means for calculating the rotor speed so that the command Q-axis current and the Q-axis current calculated by the DQ-axis current calculating means match.
DQ axis voltage command calculation means for calculating the command D axis voltage and the command Q axis voltage based on the command D axis current or D axis current, the command Q axis current or Q axis current, and the frequency of the inverter;
An axis deviation amount calculating means for estimating an error amount between the secondary magnetic flux axis and the D axis of the induction motor;
Axis deviation correction calculation means for correcting the frequency of the inverter based on the error amount between the secondary magnetic flux of the induction motor and the D axis estimated by the axis deviation amount calculation means;
Voltage command correction means for correcting the command D axis voltage and the command Q axis voltage using the command D axis current, the D axis current, and the command Q axis current or the Q axis current;
The axis deviation amount calculation means has a command D-axis current isdref, a D-axis current isd, a command Q-axis current or a Q-axis current isq, a secondary resistance of the induction motor is R2, and a secondary inductance is L2.
The axis deviation correction calculating means comprises frequency correcting means for correcting the frequency error amount between the secondary magnetic flux axis and the D axis of the induction motor obtained by the frequency error calculating means in the frequency dimension of the inverter output voltage. A speed sensorless vector control device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003380388A JP4383830B2 (en) | 2003-11-10 | 2003-11-10 | Speed sensorless vector controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003380388A JP4383830B2 (en) | 2003-11-10 | 2003-11-10 | Speed sensorless vector controller |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009130883A Division JP4834129B2 (en) | 2009-05-29 | 2009-05-29 | Speed sensorless vector controller |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005143278A JP2005143278A (en) | 2005-06-02 |
JP4383830B2 true JP4383830B2 (en) | 2009-12-16 |
Family
ID=34690128
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003380388A Expired - Fee Related JP4383830B2 (en) | 2003-11-10 | 2003-11-10 | Speed sensorless vector controller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4383830B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4429338B2 (en) * | 2006-09-11 | 2010-03-10 | 三洋電機株式会社 | Motor control device, current detection unit |
CN115378340B (en) * | 2022-08-24 | 2023-04-07 | 威胜能源技术股份有限公司 | VF control method based on rotor flux linkage orientation |
-
2003
- 2003-11-10 JP JP2003380388A patent/JP4383830B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005143278A (en) | 2005-06-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4834129B2 (en) | Speed sensorless vector controller | |
JP4198162B2 (en) | Motor control device | |
JP4383442B2 (en) | Motor control device and motor drive system | |
JP4502734B2 (en) | Origin offset amount calculation method for motor rotational position detection device and motor control device using this calculation method | |
JP5073063B2 (en) | Control device for permanent magnet synchronous motor | |
WO2017033508A1 (en) | Drive system and inverter device | |
US20170264227A1 (en) | Inverter control device and motor drive system | |
JP2013090552A (en) | Rotary electric machine control device | |
JP2014050172A (en) | Motor controller | |
JP5709932B2 (en) | Synchronous machine controller | |
JP5120621B2 (en) | Control device for permanent magnet type synchronous motor | |
JP2011050178A (en) | Motor control device and generator control device | |
JP5104219B2 (en) | Control device for permanent magnet type synchronous motor | |
JP2008220169A (en) | Motor controller | |
JP5791848B2 (en) | Control device for permanent magnet motor | |
US9374031B2 (en) | AC motor control apparatus | |
JP2012130183A (en) | Motor control device, and vehicle | |
JP7304891B2 (en) | Rotating machine control device and electric vehicle control device | |
JP4383830B2 (en) | Speed sensorless vector controller | |
JP2012130184A (en) | Motor control device, and vehicle | |
JP3702188B2 (en) | Speed sensorless vector controller | |
JP4023280B2 (en) | Motor control device | |
JP2009284557A (en) | Controller for permanent magnet type synchronous motor | |
WO2023238219A1 (en) | Control device for rotary machine | |
JP5862691B2 (en) | Control device for motor drive device and motor drive system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060111 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060829 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090326 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090331 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090529 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090901 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090924 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121002 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4383830 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121002 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131002 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |