JP4542797B2 - Control device for synchronous machine - Google Patents

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本発明は、同期電動機、同期発電機などの同期機の制御装置に関し、特に、回転子位置検出器を用いることなく回転子の回転角度(回転子の磁極位置)を検出することができる同期機の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a synchronous machine such as a synchronous motor and a synchronous generator, and in particular, a synchronous machine capable of detecting a rotation angle (rotor magnetic pole position) of a rotor without using a rotor position detector. It relates to the control device.

同期機(同期電動機、同期発電機)の駆動制御を行うためには、回転子の回転角度を検出する検出器が必要である。しかし、検出器を用いた駆動装置には、以下に挙げるような問題点が存在する。第一に、検出器の存在が同期機の容積を増大することである。これにより同期機の出力を拡大する妨げとなる。第二に、検出器自体の保守点検作業が必要になることである。これにより保守点検効率が悪化する。第三には、検出器からの信号線にノイズ等が重畳することにより、検出値に擾乱が乗り、制御性能が悪化することである。第四に、検出器はそれを駆動するための電源を必要とするものがほとんどであり、同期機駆動とは別系統の電源を具備する必要があることである。これは電源設置空間、電力供給線、コスト等において負担増の要因となる。   In order to perform drive control of the synchronous machine (synchronous motor, synchronous generator), a detector for detecting the rotation angle of the rotor is necessary. However, the drive device using the detector has the following problems. First, the presence of the detector increases the volume of the synchronous machine. This hinders expansion of the output of the synchronous machine. Secondly, maintenance and inspection work for the detector itself is required. This deteriorates the maintenance inspection efficiency. Third, when noise or the like is superimposed on the signal line from the detector, the detected value is disturbed and the control performance is deteriorated. Fourthly, most detectors require a power source for driving the detector, and it is necessary to provide a power source of a different system from that for driving the synchronous machine. This becomes a factor of increasing the burden in the power supply installation space, the power supply line, the cost, and the like.

前記理由により、検出器を用いずに回転角度を推定し、推定された回転角度により駆動制御を行う方式が開発されている。これを「センサレス制御」と称する。現在までに公知となっているセンサレス制御の主要例として、誘起電圧利用方法と高周波電圧重畳方法がある(例えば特許文献1参照)。   For this reason, a method has been developed in which a rotation angle is estimated without using a detector, and drive control is performed based on the estimated rotation angle. This is referred to as “sensorless control”. Major examples of sensorless control that has been known so far include an induced voltage utilization method and a high-frequency voltage superposition method (see, for example, Patent Document 1).

前者は同期機の回転によって誘起される誘起電圧が同期機制御回転軸のq軸方向に観測されることを利用して回転角度を推定する手法であり、後者は同期機を制御するための電圧指令もしくは電流指令に高周波成分を能動的に重畳し、それに対応する周波数の応答を検出することにより同期機のインピーダンスを推定、若しくは評価関数を演算することにより回転角度を推定する手法である。   The former is a technique for estimating the rotation angle by utilizing the induced voltage induced by the rotation of the synchronous machine in the q-axis direction of the synchronous machine control rotary shaft, and the latter is a voltage for controlling the synchronous machine. This is a technique for actively superimposing a high frequency component on a command or current command and estimating the rotation angle by estimating the impedance of the synchronous machine by detecting the response of the corresponding frequency or calculating the evaluation function.

しかし、誘起電圧利用方法では同期機の低速回転域において誘起電圧が小さくなることにより推定性能が悪化する、若しくは推定不可能となることが判明している。この問題を解決する方法として後者の高周波電圧重畳方法があり、こちらは能動的に高周波電圧、若しくは高周波電流を重畳することにより低速回転域や零速度においても推定が可能となっている。しかし高周波電圧を重畳することによりスイッチング損失の増大や駆動電力の増大を招くといった問題が生じている。従って、通常速度の回転域においては誘起電圧利用方法が使用され、誘起電圧利用方法では推定が困難な低速回転域において、高周波電圧重畳方法に切り替えられて使用されている。   However, it has been found that in the method of using the induced voltage, the estimation performance deteriorates or cannot be estimated because the induced voltage decreases in the low speed rotation region of the synchronous machine. As a method for solving this problem, there is the latter high-frequency voltage superposition method, which can be estimated even in a low-speed rotation region or zero speed by actively superposing high-frequency voltage or high-frequency current. However, there is a problem that superposition of the high frequency voltage causes an increase in switching loss and an increase in driving power. Therefore, the induced voltage utilization method is used in the normal speed rotation region, and the high frequency voltage superposition method is used in the low speed rotation region that is difficult to estimate by the induced voltage utilization method.

また、PMW制御の各スイッチング区間におけるインバータの出力電流リプルの変化分及び出力電圧の時間積分値の変化分などを用いて磁極位置を検出することも行われている(例えば特許文献2参照)。
特開2001−339999号公報 特開平8−205578号公報
In addition, the magnetic pole position is also detected using the change in the output current ripple of the inverter and the change in the time integral value of the output voltage in each switching section of the PMW control (see, for example, Patent Document 2).
JP 2001-339999 A JP-A-8-205578

ところが、上述の特許文献1の高周波電圧重畳方法においては、例えば特許文献1の図1に示すように、高周波電流指令重畳手段11においてある高周波成分を重畳し、回転子位置推定手段15においてその高周波成分を通過させるバンドパスフィルタを用いて電圧
・電流を処理することが必要で、このようなバンドパスフィルタを複数個設ける必要がある。
However, in the above-described high frequency voltage superimposing method of Patent Document 1, for example, as shown in FIG. 1 of Patent Document 1, a high frequency component is superimposed on the high frequency current command superimposing means 11 and the high frequency current command superimposing means 15 performs high frequency It is necessary to process the voltage / current using a bandpass filter that passes the components, and it is necessary to provide a plurality of such bandpass filters.

また、特許文献2の出力電流リプルの変化分及び出力電圧の時間積分値の変化分を用いて検出する方法においては、スイッチング周波数と同じ周波数でサンプリングを行って検出しているので、スイッチング周期の途中でインバータへの直流電圧が変化した場合、誤差が生じることになる。   Further, in the method of detecting using the change in the output current ripple and the change in the time integral value of the output voltage in Patent Document 2, the detection is performed by sampling at the same frequency as the switching frequency. If the DC voltage to the inverter changes midway, an error will occur.

本発明は、従来のこのような点に鑑みて為されたもので、同期機のセンサレス制御において、簡単な装置構成で、スイッチング損失や駆動電力の極端な増大を招かず、また誤差を生じることなく、また低速域および停止時においても、磁極位置の推定が可能な同期機の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a conventional point, and in a sensorless control of a synchronous machine, a simple device configuration does not cause an excessive increase in switching loss and driving power, and an error occurs. It is another object of the present invention to provide a control device for a synchronous machine capable of estimating a magnetic pole position even in a low speed range and when stopped.

上記の目的を達成するため、本発明は、
直流電圧を交流電圧に、または交流電圧を直流電圧に変換する変換器によって駆動され、回転子に電気的突極性を有する同期機を制御する同期機の制御装置において、
同期機に印加する電圧と、同期機の固定子に導通される電流の両方を、変換器のスイッチング周波数よりも高いサンプリング周波数でPWM搬送波周期と非同期かつ、搬送波位相の一周期内に存在するある値に対応した時点に対して無関係となるようにサンプリング時点を決定し、検出する手段と、
この手段により検出した複数の電流値を元に検出サンプリング期間の差分値を演算し、電流差分値の演算と同期したサンプリング期間に検出した電圧値を用いて、電圧・電流方程式の高周波成分に基づいて前記同期機の磁極位置を推定する磁極位置推定手段と
を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
In a control device for a synchronous machine that is driven by a converter that converts a DC voltage into an AC voltage or an AC voltage into a DC voltage and controls a synchronous machine having an electric saliency on a rotor,
A voltage applied to the synchronous machine, both of current conducted to the stator of the synchronous machine, asynchronous and the PWM carrier wave period at a higher sampling frequency than the switching frequency of the converter, it is present within one cycle of the carrier phase Means for determining and detecting the sampling time point so as to be irrelevant to the time point corresponding to the value ;
Based on the high-frequency component of the voltage / current equation using the voltage value detected during the sampling period synchronized with the calculation of the current difference value, calculating the difference value of the detection sampling period based on the plurality of current values detected by this means Magnetic pole position estimating means for estimating the magnetic pole position of the synchronous machine.

また、本発明は、
上記発明の同期機の制御装置において、
極位置推定手段により推定した磁極位置に基づいて同期機の停止、または同期機の回転速度を検出し、あるいは、同期機に印加される電圧のPWM変調率を演算して所定の値よりも低いか否かを検出する手段と、
この手段により同期機の停止、または低速回転が検出されたとき、あるいは、変調率が所定の値より低い場合には、同期機の固定子に導通される電流を制御するために入力される電流指令に、サンプリング周波数よりも低い周波数成分の高周波電流指令を重畳し、あるいは、変換器から出力する電圧ベクトルとして、同一直線上にない複数の非ゼロ電圧ベクトルをサンプリング周波数よりも低い周波数で出力するように制御する手段と
備えたことを特徴とする。
The present invention also provides:
In the control device for the synchronous machine of the above invention,
Stop of the synchronous machine on the basis of the magnetic pole position estimated by the magnetic pole position estimation means, or detecting a rotational speed of the synchronous machine, or by calculating the PWM modulation rate of the voltage applied to the synchronous machine than a predetermined value Means for detecting whether it is low,
When a stoppage of the synchronous machine or low-speed rotation is detected by this means, or when the modulation rate is lower than a predetermined value, the current input to control the current conducted to the stator of the synchronous machine to command, by superimposing a high-frequency current command frequency component lower than the sampling frequency, or, as the voltage vector output from the converter, a plurality of non-zero voltage vector not collinear at a frequency lower than the sampling frequency characterized in that a means to control so as to output.

本発明の同期機の制御装置によれば、同期機のセンサレス制御において、簡単な装置構成で、スイッチング損失や駆動電力の極端な増大を招かず、また誤差を生じることなく、磁極位置の推定が可能となり、装置の小型化、低コスト化、ならびにメンテナンスの容易化を図ることが可能となる。   According to the control device for a synchronous machine of the present invention, in the sensorless control of the synchronous machine, the magnetic pole position can be estimated with a simple device configuration without causing an excessive increase in switching loss or driving power and without causing an error. This makes it possible to reduce the size and cost of the apparatus and facilitate maintenance.

また、同期機の低速回転時および停止時においても、磁極位置の推定が可能となる。   In addition, the magnetic pole position can be estimated even when the synchronous machine is rotating at low speed and when it is stopped.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明は、同期機の電圧および電流の高周波成分を高速に検出し、電圧・電流方程式に基づいて、回転子の位置センサなしに、回転子の位置を推定するものである。   The present invention detects high-frequency components of the voltage and current of a synchronous machine at high speed, and estimates the position of the rotor without a rotor position sensor based on the voltage / current equation.

以下、上記のような考え方に基づく本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention based on the above-described concept will be described in detail with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
図1は、本実施の形態による直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器によって駆動され、回転子に電気的突極性を有する同期機の制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration example of a control device for a synchronous machine that is driven by an inverse converter that converts a DC voltage into an AC voltage according to the present embodiment and that has an electrical saliency in a rotor.

すなわち、本実施の形態の同期機の制御装置は、図1に示すように、電流制御手段1と、電圧指令座標変換手段2と、電圧指令PWM変調手段3と、電流座標変換手段6と、電圧および電流の高速A/D変換手段8と、回転位相角推定手段7と、速度推定PLL手段9とから構成している。   That is, as shown in FIG. 1, the control device for the synchronous machine of the present embodiment includes a current control unit 1, a voltage command coordinate conversion unit 2, a voltage command PWM modulation unit 3, a current coordinate conversion unit 6, The high-speed A / D conversion means 8 for voltage and current, the rotational phase angle estimation means 7, and the speed estimation PLL means 9 are configured.

電流制御手段1は、電流座標変換手段6からの出力である同期機(モータ)5のd軸電流およびq軸電流の実際値が同電流制御手段1へ入力される電流指令値に追従するように、逆変換器(インバータ)4の出力であるd軸電圧指令およびq軸電圧指令を操作する。   The current control unit 1 causes the actual values of the d-axis current and the q-axis current of the synchronous machine (motor) 5, which are outputs from the current coordinate conversion unit 6, to follow the current command value input to the current control unit 1. In addition, the d-axis voltage command and the q-axis voltage command which are the outputs of the inverse converter (inverter) 4 are operated.

電圧指令座標変換手段2は、電流制御手段1からの出力であるd軸電圧指令およびq軸電圧指令と、回転位相角推定手段7からの出力である同期機回転子の位置推定値を用いて、逆変換器4の3相電圧指令に変換する。   The voltage command coordinate conversion means 2 uses the d-axis voltage command and the q-axis voltage command that are outputs from the current control means 1 and the position estimation value of the synchronous machine rotor that is the output from the rotation phase angle estimation means 7. , Converted into a three-phase voltage command of the inverse converter 4.

電流座標変換手段6は、同期機5の3相電流を、回転位相角推定手段7からの出力である同期機回転子の位置推定値を用いて、dq座標軸での値である上記d軸電流およびq軸電流の実際値に変換する。   The current coordinate conversion means 6 uses the position estimation value of the synchronous machine rotor, which is the output from the rotational phase angle estimation means 7, for the three-phase current of the synchronous machine 5, and the d-axis current is a value on the dq coordinate axis And the actual value of the q-axis current.

回転位相角推定手段7は、電圧指令PWM変調手段3からの出力である3相ゲート信号および同期機5に導通される電流の実際値を高速A/D変換手段8によって電圧指令PWM変調手段3の変調周期とは非同期もしくは無関係に高速検出し、得られた電圧指令および電流応答値とから当該同期機5の電圧・電流方程式の高周波項に該当する高周波成分を抽出し、得られた高周波電圧および高周波電流を元に当該同期機5のインピーダンス行列を演算し、インピーダンスに包含される位相角情報により当該同期機5の回転位相角を推定し、同期機回転子の位相角推定値として出力する。   The rotational phase angle estimation means 7 is a voltage command PWM modulation means 3 that uses a high-speed A / D conversion means 8 to convert a three-phase gate signal that is output from the voltage command PWM modulation means 3 and the actual value of the current conducted to the synchronous machine 5. The high-frequency component corresponding to the high-frequency term of the voltage / current equation of the synchronous machine 5 is extracted from the obtained voltage command and current response value asynchronously or independently of the modulation period of the obtained high-frequency voltage. Then, the impedance matrix of the synchronous machine 5 is calculated based on the high-frequency current, the rotational phase angle of the synchronous machine 5 is estimated from the phase angle information included in the impedance, and the phase angle estimated value of the synchronous machine rotor is output. .

次に、以上のように構成した本実施の形態による同期機の制御装置の作用について説明する。   Next, the operation of the synchronous machine control device according to the present embodiment configured as described above will be described.

電流制御手段1では、同電流制御手段1へ入力されるd軸電流指令IdRef、q軸電流指令IqRefと、電流座標変換手段6から出力されるd軸電流IdRes、q軸電流の実際値IqResとを入力として、比例積分制御により、d軸電圧指令VdRef、q軸電圧指令VqRefを求めて出力する。   In the current control unit 1, the d-axis current command IdRef and the q-axis current command IqRef input to the current control unit 1, the d-axis current IdRes output from the current coordinate conversion unit 6, and the actual q-axis current value IqRes Is input, and the d-axis voltage command VdRef and the q-axis voltage command VqRef are obtained and output by proportional-integral control.

電圧指令座標変換手段2では、電流制御手段1から出力されるd軸電圧指令VdRef、q軸電圧指令VqRefと、回転位相角推定手段7から出力される回転子位置推定値θdetとを入力として、座標回転変換および2相/3相変換により、3相電圧指令VuR
ef、VvRef、VwRefを求めて出力する。
In the voltage command coordinate conversion means 2, the d-axis voltage command VdRef and q-axis voltage command VqRef output from the current control means 1 and the estimated rotor position θdet output from the rotational phase angle estimation means 7 are input. 3-phase voltage command VuR by coordinate rotation conversion and 2-phase / 3-phase conversion
ef, VvRef, VwRef are obtained and output.

電流座標変換手段6では、同期機5の3相の電流検出値IuRes、IvRes、IwResと、回転位相角推定手段7から出力される回転子位置推定値θdetとを入力として、3相/2相変換および座標回転変換により、d軸電流の実際値IdRes、およびq軸電流の実際値IqResを求めて出力する。   In the current coordinate conversion means 6, the three-phase current detection values IuRes, IvRes, IwRes of the synchronous machine 5 and the rotor position estimation value θdet output from the rotation phase angle estimation means 7 are input, and three-phase / 2-phase The actual value IdRes of the d-axis current and the actual value IqRes of the q-axis current are obtained by conversion and coordinate rotation conversion and output.

電圧指令PWM変調手段3では、電圧指令座標変換手段2から出力される3相電圧指令をパルス幅変調(Pulse Width Modulation)により変調し、逆変換器4への入力である3相ゲート信号Pu、Pv、Pwを出力する。   In the voltage command PWM modulation means 3, the three-phase voltage command output from the voltage command coordinate conversion means 2 is modulated by pulse width modulation, and the three-phase gate signal Pu, which is an input to the inverse converter 4, Pv and Pw are output.

高速A/D変換手段8では、電圧指令PWM変調手段3から出力される3相ゲート信号Pu、Pv、Pwと、インバータの直流電圧と、同期機5に導通される電流応答値IuRes、IvRes、IwResを入力として、逆変換器4のスイッチング周波数と非同期もしくは無関係に、スイッチング周波数よりも高いサンプリング周波数にて検出して出力する。   In the high-speed A / D conversion means 8, the three-phase gate signals Pu, Pv, Pw output from the voltage command PWM modulation means 3, the DC voltage of the inverter, and the current response values IuRes, IvRes, Using IwRes as an input, it is detected and output at a sampling frequency higher than the switching frequency, either asynchronously or independently of the switching frequency of the inverse converter 4.

回転位相角推定手段7では、高速A/D変換手段8からの出力である電圧および電流検出値を入力として、複数サンプリング間の電流検出値の差分値、および同サンプリング間の電圧検出値を演算し、当該同期機の電圧・電流方程式の高周波成分として、かかる高周波成分に関するインピーダンス行列の各成分を演算する。このインピーダンス行列の各成分には当該同期機5の回転位相角情報が包含されているため、各成分を用いて位相角を演算することができ、回転位相角推定手段7から位相角推定値θdetとして出力される。   The rotational phase angle estimation means 7 calculates the difference value of the current detection values between a plurality of samplings and the voltage detection value between the samplings by using the voltage and current detection values output from the high-speed A / D conversion means 8 as inputs. Then, each component of the impedance matrix relating to the high frequency component is calculated as the high frequency component of the voltage / current equation of the synchronous machine. Since each component of the impedance matrix includes the rotational phase angle information of the synchronous machine 5, the phase angle can be calculated using each component, and the phase angle estimation value θdet can be calculated from the rotational phase angle estimation means 7. Is output as

以上のように構成した本実施の形態においては、PWM搬送波周期の間に生じる変数の変化をとらえることができ、例えば電流の非線形な変化や擾乱、電流の極性反転時の変化、および直流電圧の脈動等に対応することが可能となる利点が得られる。   In the present embodiment configured as described above, it is possible to capture a change in a variable that occurs during a PWM carrier cycle, for example, a non-linear change or disturbance of a current, a change at the time of polarity reversal, and a DC voltage change. An advantage of being able to cope with pulsation and the like is obtained.

従って、本実施の形態によれば、簡単な装置構成で、高精度の回転子位置推定値を得ることができる。   Therefore, according to the present embodiment, a highly accurate rotor position estimation value can be obtained with a simple device configuration.

特に、本実施の形態においては、高速A/D変換手段8において、スイッチング周波数よりも高いサンプリング周波数でサンプリングを行っているので、従来例のように誤差を生じることがなく、高精度の回転子位置推定値を得ることができる。   In particular, in the present embodiment, since the high-speed A / D conversion means 8 performs sampling at a sampling frequency higher than the switching frequency, an error does not occur as in the conventional example, and a high-precision rotor A position estimate can be obtained.

上述したように、本実施の形態による同期機の制御装置では、回転子位置センサを用いることなく同期機回転子の位置(磁極位置)を把握して、小型化、低コスト化、ならびにメンテナンスの容易化を図ることが可能となる。   As described above, the control device for a synchronous machine according to the present embodiment grasps the position (magnetic pole position) of the synchronous machine rotor without using the rotor position sensor, thereby reducing the size, cost, and maintenance. Simplification can be achieved.

なお、同期機5が発電機の場合は、逆変換器4は順変換器となる。   In addition, when the synchronous machine 5 is a generator, the reverse converter 4 becomes a forward converter.

(第2の実施の形態)
図2は、本実施の形態による直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器によって駆動され、回転子に電気的突極性を有する同期機の制御装置の構成例を示す機能ブロック図であり、図1と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。すなわち、本実施の形態の同期機の制御装置は、図2に示すように、図1の構成に、高周波電流指令重畳手段10と、停止状態検出手段11とを付加した構成としている。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a configuration example of a control device for a synchronous machine that is driven by an inverse converter that converts a DC voltage into an AC voltage according to the present embodiment and that has an electrical saliency in a rotor. The same reference numerals are given to the same elements as those in FIG. That is, as shown in FIG. 2, the synchronous machine control device of the present embodiment has a configuration in which a high-frequency current command superimposing unit 10 and a stop state detecting unit 11 are added to the configuration of FIG.

高周波電流重畳手段10は、同高周波電流重畳手段10への入力である信号により、電
流指令に高周波成分を重畳するか否かを判断し、重畳する場合には、電流制御手段1への入力である電流指令値に所定の振幅および周波数を持つ高周波電流指令を重畳するものである。
The high-frequency current superimposing means 10 determines whether or not a high-frequency component is superimposed on the current command based on a signal that is an input to the high-frequency current superimposing means 10. A high-frequency current command having a predetermined amplitude and frequency is superimposed on a certain current command value.

停止状態検出手段11は、位相角推定手段7からの出力である位相角推定値θdetを入力として、同期機の停止状態を検出し、停止状態であるか否かを示す信号を出力する。   The stop state detection means 11 receives the phase angle estimation value θdet output from the phase angle estimation means 7 as an input, detects the stop state of the synchronous machine, and outputs a signal indicating whether or not it is in the stop state.

次に、以上のように構成した本実施の形態による同期機の制御装置の作用について説明する。   Next, the operation of the synchronous machine control device according to the present embodiment configured as described above will be described.

高周波電流重畳手段10は、入力信号FlgHFにより、電流指令に高周波成分を重畳するか否かを判別する。例えばFlgHFが所定値の場合には重畳を行う、それ以外では重畳を行わないという動作を行う。重畳を行う場合、高周波電流重畳手段10への入力である電流指令IdRef1、IqRef1に高周波電流指令IdRefHF、IqRefHFを加算し、電流制御手段1への入力であるIdRef2、IqRef2を演算し出力する。高周波電流重畳手段10により重畳された電流指令によって同期機5が駆動されると、位相角推定手段7への入力である3相ゲート信号中に所定時間内において複数の非ゼロ電圧ベクトルが含まれるようになり、位相角推定手段7においてインピーダンス行列の各要素を有意に演算できるようになる。   The high frequency current superimposing means 10 determines whether or not a high frequency component is superimposed on the current command based on the input signal FlgHF. For example, when FlgHF is a predetermined value, superposition is performed, and otherwise, superposition is not performed. When superposition is performed, the high-frequency current commands IdRefHF and IqRefHF are added to the current commands IdRef1 and IqRef1 that are inputs to the high-frequency current superimposing unit 10, and IdRef2 and IqRef2 that are inputs to the current control unit 1 are calculated and output. When the synchronous machine 5 is driven by the current command superimposed by the high-frequency current superimposing means 10, a plurality of non-zero voltage vectors are included in the three-phase gate signal that is an input to the phase angle estimating means 7 within a predetermined time. Thus, each element of the impedance matrix can be significantly calculated in the phase angle estimation means 7.

停止状態検出手段11は、位相角推定手段7からの出力である位相角推定値θdetを入力として、同期機が回転状態にあるか停止状態にあるかを判別してFlgHFを出力する。その際、停止状態においては出力信号FlgHFは高周波電流重畳手段10において重畳を行う信号を、停止状態でない場合には重畳を行わない信号を出力する。停止状態の判別には、例えば一定時間内の位相角推定値θdetの変動幅が所定値以下の場合には停止状態と判断する。   The stop state detection means 11 receives the phase angle estimation value θdet output from the phase angle estimation means 7 as input, determines whether the synchronous machine is in a rotating state or a stopped state, and outputs FlgHF. At that time, in the stop state, the output signal FlgHF outputs a signal that is superposed in the high-frequency current superimposing means 10, and a signal that is not superposed if not in the stop state. For determining the stop state, for example, when the fluctuation range of the estimated phase angle value θdet within a predetermined time is equal to or less than a predetermined value, the stop state is determined.

以上のように構成した本実施の形態においては、同期機の停止時にも電流の高周波成分を発生させることができ、電圧・電流の高周波成分に基づく磁極位置の推定を正確に実施できるという利点を得ることができる。   In the present embodiment configured as described above, the high frequency component of the current can be generated even when the synchronous machine is stopped, and the magnetic pole position can be accurately estimated based on the high frequency component of the voltage / current. Obtainable.

なお、本実施の形態においては、基本波成分(同期機の固定子に導通される電流の電流ベクトルが回転している基本波成分)より高い周波数成分が、電圧指令PWM変調手段3の出力に含まれればよいので、重畳する信号は、ある程度周波数が高ければ、振幅も周波数も任意でよく、また位相角推定手段7において、従来例のようにバンドパスフィルタを設ける必要がない。   In the present embodiment, a higher frequency component than the fundamental wave component (fundamental wave component rotating the current vector of the current conducted to the stator of the synchronous machine) is output to the voltage command PWM modulation means 3. As long as the frequency of the superimposed signal is high to some extent, the amplitude and the frequency may be arbitrary, and it is not necessary to provide the band angle filter in the phase angle estimation means 7 as in the conventional example.

(第3の実施の形態)
図3は、本実施の形態による直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器によって駆動され、回転子に電気的突極性を有する同期機の制御装置の構成例を示す機能ブロック図であり、図2と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。すなわち、本実施の形態の同期機の制御装置は、図3に示すように、図2の停止状態検出手段11の代わりに、低速回転状態検出手段12を付加した構成としている。
(Third embodiment)
FIG. 3 is a functional block diagram illustrating a configuration example of a control device for a synchronous machine that is driven by an inverse converter that converts a DC voltage into an AC voltage according to the present embodiment and that has an electrical saliency in a rotor. The same elements as those in Fig. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. That is, as shown in FIG. 3, the synchronous machine control device of the present embodiment has a configuration in which a low-speed rotation state detection unit 12 is added instead of the stop state detection unit 11 of FIG.

低速回転状態検出手段12は、速度推定PLL手段9からの出力である回転速度推定値を入力として、同期機の低速回転状態を検出し、低速回転状態であるか否かを示す信号を出力する。   The low speed rotation state detection means 12 receives the rotation speed estimated value output from the speed estimation PLL means 9 as an input, detects the low speed rotation state of the synchronous machine, and outputs a signal indicating whether or not the low speed rotation state is present. .

次に、以上のように構成した本実施の形態による同期機の制御装置の作用について説明
する。
Next, the operation of the synchronous machine control device according to the present embodiment configured as described above will be described.

低速回転状態検出手段12は、速度推定PLL手段9からの出力である回転速度推定値ωdetを入力として、同期機5が所定の回転速度以下の低速回転状態にあるか否かを判別してFlgHFを出力する。その際、低速回転状態においては、出力信号FlgHFは高周波電流重畳手段10において重畳を行う信号を、低速回転状態でない場合には、重畳を行わない信号を出力する。低速回転状態の判別には、例えば回転速度推定値ωdetと予め設定された所定値とを比較して、所定値以下の場合には低速回転状態と判断する。   The low speed rotation state detection means 12 receives the rotation speed estimated value ωdet output from the speed estimation PLL means 9, and determines whether or not the synchronous machine 5 is in a low speed rotation state equal to or lower than a predetermined rotation speed. Is output. At this time, in the low speed rotation state, the output signal FlgHF outputs a signal that is superposed in the high-frequency current superimposing means 10, and when it is not in the low speed rotation state, a signal that is not superposed is output. In order to determine the low-speed rotation state, for example, the rotation speed estimated value ωdet is compared with a predetermined value set in advance, and if it is equal to or less than the predetermined value, it is determined that the rotation speed is low.

以上のように構成した本実施の形態においては、同期機の低速回転時にも電流の高周波成分を発生させることができ、電圧・電流の高周波成分に基づく磁極位置の推定を正確に実施できるという利点を得ることができる。   In the present embodiment configured as described above, it is possible to generate a high-frequency component of a current even when the synchronous machine rotates at a low speed, and it is possible to accurately perform the estimation of the magnetic pole position based on the high-frequency component of the voltage / current. Can be obtained.

(第4の実施の形態)
図4は、本実施の形態による直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器によって駆動され、回転子に電気的突極性を有する同期機の制御装置の構成例を示す機能ブロック図であり、図2と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。すなわち、本実施の形態の同期機の制御装置は、図4に示すように、図2の停止状態検出手段11の代わりに、低変調率検出手段13を付加した構成としている。
(Fourth embodiment)
FIG. 4 is a functional block diagram showing a configuration example of a control device of a synchronous machine driven by an inverse converter that converts a DC voltage into an AC voltage according to the present embodiment and having an electric saliency in a rotor. The same elements as those in Fig. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. That is, as shown in FIG. 4, the controller for the synchronous machine of the present embodiment has a configuration in which a low modulation rate detection means 13 is added instead of the stop state detection means 11 of FIG.

低変調率検出手段13は、電圧指令PWM変調手段3からの出力である変調率を入力として、同期機5の低変調率状態(換言すれば、同期機5の低速回転状態)を検出し、低変調率であるか否かを示す信号を出力する。   The low modulation rate detection unit 13 receives the modulation rate output from the voltage command PWM modulation unit 3 and detects the low modulation rate state of the synchronous machine 5 (in other words, the low speed rotation state of the synchronous machine 5). A signal indicating whether or not the modulation rate is low is output.

次に、以上のように構成した本実施の形態による同期機の制御装置の作用について説明する。   Next, the operation of the synchronous machine control device according to the present embodiment configured as described above will be described.

低変調率検出手段13は、電圧指令PWM変調手段3からの変調率PWMRateを入力として、同期機5が所定の変調率以下の状態にあるか否かを判別してFlgHFを出力する。その際、低変調率状態においては、出力信号FlgHFは高周波電流重畳手段10において重畳を行う信号を、低変調率状態でない場合には、重畳を行わない信号を出力する。低変調率状態の判別には、例えば電圧指令PWM変調手段3からの出力である変調率PWMRateと予め設定された所定値とを比較して、所定値以下の場合には低変調率状態と判断する。   The low modulation rate detection unit 13 receives the modulation rate PWMRate from the voltage command PWM modulation unit 3 and determines whether or not the synchronous machine 5 is in a state equal to or lower than the predetermined modulation rate and outputs FlgHF. At this time, in the low modulation rate state, the output signal FlgHF outputs a signal that is superimposed in the high-frequency current superimposing means 10, and when it is not in the low modulation rate state, a signal that is not superimposed is output. In order to determine the low modulation rate state, for example, the modulation rate PWMRate output from the voltage command PWM modulation means 3 is compared with a predetermined value, and if it is below the predetermined value, the low modulation rate state is determined. To do.

以上のように構成した本実施の形態においては、電圧指令PWM変調手段から出力される電圧の変調率が低い場合にも電流の高周波成分を発生させることができ、電圧・電流の高周波成分に基づく磁極位置の推定を正確に実施できるという利点を得ることができる。   In the present embodiment configured as described above, a high frequency component of current can be generated even when the modulation rate of the voltage output from the voltage command PWM modulation means is low, and based on the high frequency component of voltage / current. The advantage that the magnetic pole position can be estimated accurately can be obtained.

(第5の実施の形態)
図5は、本実施の形態による直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器によって駆動され、回転子に電気的突極性を有する同期機の制御装置の構成例を示す機能ブロック図であり、図1と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。すなわち、本実施の形態の同期機の制御装置は、図5に示すように、図1の構成に停止状態検出手段11を付加し、停止状態検出手段11の出力を電圧指令PWM変調手段3に入力した構成としている。
(Fifth embodiment)
FIG. 5 is a functional block diagram illustrating a configuration example of a control device for a synchronous machine that is driven by an inverse converter that converts a DC voltage into an AC voltage according to the present embodiment and that has an electrical saliency in a rotor. The same reference numerals are given to the same elements as those in FIG. That is, as shown in FIG. 5, the control device for the synchronous machine of the present embodiment adds the stop state detecting means 11 to the configuration of FIG. 1, and outputs the output of the stop state detecting means 11 to the voltage command PWM modulating means 3. The configuration is as entered.

電圧指令PWM変調手段3は、三角波比較PWM手段の他に、任意の電圧ベクトルを選択して出力する機能を有し、同電圧指令PWM変調手段3への入力である信号により、変調周期に対して複数の非ゼロ電圧ベクトルを出力する。   The voltage command PWM modulation means 3 has a function of selecting and outputting an arbitrary voltage vector in addition to the triangular wave comparison PWM means, and with respect to the modulation period by a signal input to the voltage command PWM modulation means 3 Output a plurality of non-zero voltage vectors.

停止状態検出手段11は、位相角推定手段7からの出力である位相角推定値θdetを入力として、同期機の停止状態を検出し、停止状態であるか否かを示す信号を出力する。   The stop state detection means 11 receives the phase angle estimation value θdet output from the phase angle estimation means 7 as an input, detects the stop state of the synchronous machine, and outputs a signal indicating whether or not it is in the stop state.

次に、以上のように構成した本実施の形態による同期機の制御装置の作用について説明する。   Next, the operation of the synchronous machine control device according to the present embodiment configured as described above will be described.

電圧指令PWM変調手段3は、入力信号FlgVoutにより、電圧指令を変調して出力される3相ゲート信号Pu、Pv、Pwに対して、一変調周期に対して同一直線上にない複数の非ゼロ電圧ベクトルを、同期機の固定子に導通される電流の高周波成分を検出するサンプリング周波数より低い周波数で出力するような信号を付加する。電圧指令PWM変調手段3によって出力された3相ゲート信号によって同期機が駆動されると、位相角推定手段7においてインピーダンス行列の各要素を有意に演算できるようになる。   The voltage command PWM modulation means 3 modulates the voltage command with the input signal FlgVout and outputs a plurality of non-zeros that are not on the same straight line for one modulation period with respect to the three-phase gate signals Pu, Pv, Pw that are output. A signal that outputs a voltage vector at a frequency lower than a sampling frequency for detecting a high frequency component of a current conducted to the stator of the synchronous machine is added. When the synchronous machine is driven by the three-phase gate signal output by the voltage command PWM modulation means 3, the phase angle estimation means 7 can significantly calculate each element of the impedance matrix.

停止状態検出手段11は、位相角推定手段7からの出力である位相角推定値θdetを入力として、同期機5が回転状態にあるか停止状態にあるかを判別してFlgVoutを出力する。その際、停止状態においては、出力信号FlgVoutは電圧指令PWM変調手段3において同一直線上にない複数の非ゼロ電圧ベクトルを付加する信号を、停止状態でない場合には付加しない信号を出力する。停止状態の判別には、例えば一定時間内の位相角推定値の変動幅が所定値以下の場合には停止状態と判断する。   The stop state detection means 11 receives the phase angle estimated value θdet output from the phase angle estimation means 7 as an input, determines whether the synchronous machine 5 is in a rotating state or a stopped state, and outputs FlgVout. At this time, in the stop state, the output signal FlgVout outputs a signal that adds a plurality of non-zero voltage vectors that are not on the same straight line in the voltage command PWM modulation means 3, and a signal that is not added if not in the stop state. For determining the stop state, for example, when the fluctuation range of the estimated phase angle value within a predetermined time is equal to or less than a predetermined value, the stop state is determined.

以上のように構成した本実施の形態においては、同期機の停止時にも同一直線上にない複数の電圧ベクトルによる高周波成分を発生させることができ、電圧・電流の高周波成分に基づく磁極位置の推定を正確に実施できるという利点を得ることができる。   In the present embodiment configured as described above, it is possible to generate high-frequency components by a plurality of voltage vectors that are not on the same straight line even when the synchronous machine is stopped, and to estimate the magnetic pole position based on the high-frequency components of voltage and current It is possible to obtain the advantage that can be implemented accurately.

なお、上述の説明では、3相ゲート信号Pu、Pv、Pwに対して、一変調周期に対して同一直線上にない複数の非ゼロ電圧ベクトルを、同期機の固定子に導通される電流の高周波成分を検出するサンプリング周波数より低い周波数で出力するような信号を付加することを、電圧指令PWM変調手段3で行っているが、電圧指令PWM変調手段3で行う代わりに、停止状態検出手段11からの出力信号FlgVoutに基づいて、電流制御手段1へ入力されるd軸電流指令IdRef、q軸電流指令IqRefに対して、同期機の固定子に導通される電流の電流ベクトルが回転している基本波成分より高い周波数で変化する所定の電流指令補正信号を付加することにより、3相ゲート信号Pu、Pv、Pwに対して、一変調周期に対して同一直線上にない複数の非ゼロ電圧ベクトルを、同期機の固定子に導通される電流の高周波成分を検出するサンプリング周波数より低い周波数で出力するような信号が付加されることとなるような構成としてもよい。   In the above description, for the three-phase gate signals Pu, Pv, and Pw, a plurality of non-zero voltage vectors that are not collinear with respect to one modulation period are converted into currents conducted to the stator of the synchronous machine. The voltage command PWM modulation means 3 adds a signal that is output at a frequency lower than the sampling frequency for detecting the high frequency component. Instead of the voltage command PWM modulation means 3, the stop state detection means 11 is added. Based on the output signal FlgVout from, the current vector of the current conducted to the stator of the synchronous machine is rotated with respect to the d-axis current command IdRef and q-axis current command IqRef input to the current control means 1. By adding a predetermined current command correction signal that changes at a higher frequency than the fundamental wave component, the same for one modulation period with respect to the three-phase gate signals Pu, Pv, and Pw It is also possible to add a signal that outputs a plurality of non-zero voltage vectors not on the line at a frequency lower than the sampling frequency for detecting the high frequency component of the current conducted to the stator of the synchronous machine. Good.

(第6の実施の形態)
図6は、本実施の形態による直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器によって駆動され、回転子に電気的突極性を有する同期機の制御装置の構成例を示す機能ブロック図であり、図5と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。すなわち、本実施の形態の同期機の制御装置は、図6に示すように、図5の停止状態検出手段11の代わりに、低速回転状態検出手段12を付加した構成としている。
(Sixth embodiment)
FIG. 6 is a functional block diagram illustrating a configuration example of a control device for a synchronous machine that is driven by an inverse converter that converts a DC voltage into an AC voltage according to the present embodiment and that has an electrical saliency in a rotor. The same reference numerals are given to the same elements as those in FIG. That is, as shown in FIG. 6, the controller for the synchronous machine of the present embodiment has a configuration in which a low-speed rotation state detection unit 12 is added instead of the stop state detection unit 11 of FIG.

低速回転状態検出手段12は、速度推定PLL手段9からの出力である回転速度推定値を入力として、同期機の低速回転状態を検出し、低速回転状態であるか否かを示す信号を出力する。   The low speed rotation state detection means 12 receives the rotation speed estimated value output from the speed estimation PLL means 9 as an input, detects the low speed rotation state of the synchronous machine, and outputs a signal indicating whether or not the low speed rotation state is present. .

次に、以上のように構成した本実施の形態による同期機の制御装置の作用について説明
する。
Next, the operation of the synchronous machine control device according to the present embodiment configured as described above will be described.

低速回転状態検出手段12は、速度推定PLL手段9からの出力である回転速度推定値ωdetを入力として、同期機が所定の回転速度以下の低速回転状態にあるか否かを判別してFlgVoutを出力する。その際、低速回転状態においては、出力信号FlgVoutは電圧指令PWM変調手段3において同一直線上にない複数の非ゼロ電圧ベクトルを付加する信号を、低速回転状態でない場合には付加しない信号を出力する。低速回転状態の判別には、例えば回転速度推定値と予め設定された所定値とを比較して、所定値以下の場合には低速回転状態と判断する。   The low-speed rotation state detection means 12 receives the rotation speed estimated value ωdet output from the speed estimation PLL means 9, and determines whether or not the synchronous machine is in a low-speed rotation state equal to or lower than a predetermined rotation speed to obtain FlgVout. Output. At this time, in the low-speed rotation state, the output signal FlgVout outputs a signal that adds a plurality of non-zero voltage vectors that are not on the same straight line in the voltage command PWM modulation means 3, and a signal that is not added in the case of the low-speed rotation state. . In order to determine the low-speed rotation state, for example, the rotation speed estimated value is compared with a predetermined value set in advance, and if it is equal to or less than the predetermined value, it is determined that the low-speed rotation state.

以上のように構成した本実施の形態においては、同期機の低速回転時にも同一直線上にない複数の電圧ベクトルによる高周波成分を発生させることができ、電圧・電流の高周波成分に基づく磁極位置の推定を正確に実施できるという利点を得ることができる。   In the present embodiment configured as described above, it is possible to generate high-frequency components by a plurality of voltage vectors that are not on the same straight line even when the synchronous machine rotates at a low speed, and the magnetic pole position based on the high-frequency components of voltage and current can be generated. The advantage that the estimation can be performed accurately can be obtained.

なお、上述の説明では、低速回転状態検出手段12の出力信号FlgVoutに基づいて電圧指令PWM変調手段3において同一直線上にない複数の非ゼロ電圧ベクトルを付加することを行っているが、電圧指令PWM変調手段3で行う代わりに、低速回転状態検出手段12の出力信号FlgVoutに基づいて、電流制御手段1へ入力されるd軸電流指令IdRef、q軸電流指令IqRefに対して、所定の電流指令補正信号を付加することにより、電圧指令PWM変調手段3からの3相ゲート信号Pu、Pv、Pwに対して、同一直線上にない複数の非ゼロ電圧ベクトルが付加されることとなるような構成としてもよい。   In the above description, the voltage command PWM modulation unit 3 adds a plurality of non-zero voltage vectors that are not on the same straight line based on the output signal FlgVout of the low speed rotation state detection unit 12. Instead of using the PWM modulation means 3, a predetermined current command is supplied to the d-axis current command IdRef and the q-axis current command IqRef input to the current control means 1 based on the output signal FlgVout of the low-speed rotation state detection means 12. A configuration in which a plurality of non-zero voltage vectors that are not on the same straight line are added to the three-phase gate signals Pu, Pv, and Pw from the voltage command PWM modulation means 3 by adding a correction signal. It is good.

(第7の実施の形態)
図7は、本実施の形態による直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器によって駆動され、回転子に電気的突極性を有する同期機の制御装置の構成例を示す機能ブロック図であり、図5と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。すなわち、本実施の形態の同期機の制御装置は、図7に示すように、図5の停止状態検出手段11の代わりに、低変調率検出手段13を付加した構成としている。
(Seventh embodiment)
FIG. 7 is a functional block diagram illustrating a configuration example of a control device for a synchronous machine that is driven by an inverse converter that converts a DC voltage into an AC voltage according to the present embodiment and that has an electrical saliency in a rotor. The same reference numerals are given to the same elements as those in FIG. That is, as shown in FIG. 7, the controller for the synchronous machine of the present embodiment has a configuration in which a low modulation rate detection means 13 is added instead of the stop state detection means 11 of FIG.

低変調率検出手段13は、電圧指令PWM変調手段3からの出力である変調率を入力として、同期機5の低変調率状態を検出し、低変調率であるか否かを示す信号を出力する。   The low modulation rate detection means 13 receives the modulation rate output from the voltage command PWM modulation means 3 as an input, detects the low modulation rate state of the synchronous machine 5, and outputs a signal indicating whether the modulation rate is low or not. To do.

次に、以上のように構成した本実施の形態による同期機の制御装置の作用について説明する。   Next, the operation of the synchronous machine control device according to the present embodiment configured as described above will be described.

低変調率検出手段13は、電圧指令PWM変調手段3からの変調率を入力として、同期機が所定の変調率以下の状態にあるか否かを判別してFlgHFを出力する。その際、低変調率状態においては、出力信号FlgVoutは電圧指令PWM変調手段3において同一直線上にない複数の非ゼロ電圧ベクトルを付加する信号を、低変調率状態でない場合には付加しない信号を出力する。低変調率状態の判別には、例えば電圧指令PWM変調手段からの出力である変調率と予め設定された所定値とを比較して、所定値以下の場合には低変調率状態と判断する。   The low modulation rate detection means 13 receives the modulation rate from the voltage command PWM modulation means 3 as input, determines whether or not the synchronous machine is in a state equal to or lower than a predetermined modulation rate, and outputs FlgHF. At that time, in the low modulation rate state, the output signal FlgVout is a signal that adds a plurality of non-zero voltage vectors that are not on the same straight line in the voltage command PWM modulation means 3, and a signal that is not added if it is not in the low modulation rate state. Output. For determining the low modulation rate state, for example, the modulation rate output from the voltage command PWM modulation means is compared with a predetermined value set in advance, and if it is equal to or less than the predetermined value, it is determined that the low modulation rate state is set.

以上のように構成した本実施の形態においては、制御装置から出力される電圧の変調率が低い場合にも同一直線上にない複数の電圧ベクトルによる高周波成分を発生させることができ、電圧・電流の高周波成分に基づく磁極位置の推定を正確に実施できるという利点を得ることができる。   In the present embodiment configured as described above, even when the modulation rate of the voltage output from the control device is low, it is possible to generate high-frequency components due to a plurality of voltage vectors that are not on the same straight line. It is possible to obtain an advantage that the magnetic pole position can be accurately estimated based on the high-frequency component.

なお、上述の説明では、低変調率検出手段13の出力信号FlgVoutに基づいて電
圧指令PWM変調手段3において同一直線上にない複数の非ゼロ電圧ベクトルを付加することを行っているが、電圧指令PWM変調手段3で行う代わりに、低変調率検出手段13の出力信号FlgVoutに基づいて、電流制御手段1へ入力されるd軸電流指令IdRef、q軸電流指令IqRefに対して、所定の電流指令補正信号を付加することにより、電圧指令PWM変調手段3からの3相ゲート信号Pu、Pv、Pwに対して、同一直線上にない複数の非ゼロ電圧ベクトルが付加されることとなるような構成としてもよい。
In the above description, the voltage command PWM modulation means 3 adds a plurality of non-zero voltage vectors that are not on the same straight line based on the output signal FlgVout of the low modulation rate detection means 13. Instead of using the PWM modulation means 3, a predetermined current command is supplied to the d-axis current command IdRef and the q-axis current command IqRef input to the current control means 1 based on the output signal FlgVout of the low modulation factor detection means 13. A configuration in which a plurality of non-zero voltage vectors that are not on the same straight line are added to the three-phase gate signals Pu, Pv, and Pw from the voltage command PWM modulation means 3 by adding a correction signal. It is good.

本発明の第1の実施の形態に係る同期機の制御装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the control apparatus of the synchronous machine which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る同期機の制御装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the control apparatus of the synchronous machine which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る同期機の制御装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the control apparatus of the synchronous machine which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係る同期機の制御装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the control apparatus of the synchronous machine which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態に係る同期機の制御装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the control apparatus of the synchronous machine which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施の形態に係る同期機の制御装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the control apparatus of the synchronous machine which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施の形態に係る同期機の制御装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the control apparatus of the synchronous machine which concerns on the 7th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…電流制御手段
2…電圧指令座標変換手段
3…電圧指令PWM変調手段
4…逆変換器(または順変換器)
5…同期機(同期電動機・同期発電機)
6…電流座標変換手段
7…回転位相角推定手段
8…高速A/D変換手段
9…回転速度PLL演算手段
10…高周波電流指令重畳手段
11…停止状態検出手段
12…低速回転状態検出手段
13…低変調率検出手段

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Current control means 2 ... Voltage command coordinate conversion means 3 ... Voltage command PWM modulation means 4 ... Inverse converter (or forward converter)
5. Synchronous machine (synchronous motor / synchronous generator)
6 ... Current coordinate conversion means 7 ... Rotation phase angle estimation means 8 ... High speed A / D conversion means 9 ... Rotation speed PLL calculation means 10 ... High frequency current command superposition means 11 ... Stop state detection means 12 ... Low speed rotation state detection means 13 ... Low modulation rate detection means

Claims (7)

直流電圧を交流電圧に、または交流電圧を直流電圧に変換する変換器によって駆動され、回転子に電気的突極性を有する同期機を制御する同期機の制御装置において、
前記同期機に印加する電圧と、前記同期機の固定子に導通される電流の両方を、前記変換器のスイッチング周波数よりも高いサンプリング周波数でPWM搬送波周期と非同期かつ、搬送波位相の一周期内に存在するある値に対応した時点に対して無関係となるようにサンプリング時点を決定し、検出する手段と、
この手段により検出した複数の電流値を元に検出サンプリング期間の差分値を演算し、電流差分値の演算と同期したサンプリング期間に検出した電圧値を用いて、電圧・電流方程式の高周波成分に基づいて前記同期機の磁極位置を推定する磁極位置推定手段と
を備えたことを特徴とする同期機の制御装置。
In a control device for a synchronous machine that is driven by a converter that converts a DC voltage into an AC voltage or an AC voltage into a DC voltage and controls a synchronous machine having an electric saliency on a rotor,
A voltage applied to the synchronous machine, wherein both the current conducted to the stator of the synchronous machine, the transducer asynchronously and the PWM carrier wave period at a higher sampling frequency than the switching frequency, in one cycle of the carrier phase Means for determining and detecting a sampling time point so as to be irrelevant to a time point corresponding to an existing value ;
Based on the high-frequency component of the voltage / current equation using the voltage value detected during the sampling period synchronized with the calculation of the current difference value, calculating the difference value of the detection sampling period based on the plurality of current values detected by this means And a magnetic pole position estimating means for estimating the magnetic pole position of the synchronous machine.
請求項1に記載の同期機の制御装置において、
前記磁極位置推定手段により推定した磁極位置に基づいて前記同期機の停止を検出する手段と、
この手段により前記同期機の停止が検出されたときには、前記同期機の固定子に導通される電流を制御するために入力される電流指令に、前記サンプリング周波数よりも低い周波数成分の高周波電流指令を重畳する手段と
を備えたことを特徴とする同期機の制御装置。
In the control apparatus of the synchronous machine according to claim 1,
It means for detecting a stop of the synchronous machine on the basis of the magnetic pole position estimated by the magnetic pole position estimation means,
When the synchronous machine stop is detected by this means, the current command input to control the current conducted to the stator of the synchronous machine, before hexa sampling of frequency components lower than the frequency a high-frequency current A control device for a synchronous machine, comprising: means for superimposing instructions.
請求項1に記載の同期機の制御装置において、
前記磁極位置推定手段により推定した磁極位置に基づいて前記同期機の回転速度を検出する手段と、
この手段により前記同期機の低速回転が検出されたときには、前記同期機の固定子に導通される電流を制御するために入力される電流指令に、前記サンプリング周波数よりも低い周波数成分の高周波電流指令を重畳する手段と
を備えたことを特徴とする同期機の制御装置。
In the control apparatus of the synchronous machine according to claim 1,
It means for detecting a rotational speed of the synchronous machine on the basis of the magnetic pole position estimated by the magnetic pole position estimation means,
When the low-speed rotation of the synchronous machine is detected by this means, the current command input to control the current conducted to the stator of the synchronous machine, a high frequency of frequency components lower than the previous hexa sampling frequency A control device for a synchronous machine comprising: means for superimposing a current command.
請求項1に記載の同期機の制御装置において、
前記同期機に印加される電圧のPWM変調率を演算して所定の値よりも低いか否かを検出する手段と、
この手段により検出される前記変調率が所定の値よりも低い場合には、前記同期機の固定子に導通される電流を制御するために入力される電流指令に、前記サンプリング周波数よりも低い周波数成分の高周波電流指令を重畳する手段と
を備えたことを特徴とする同期機の制御装置。
In the control apparatus of the synchronous machine according to claim 1,
Means for calculating a PWM modulation rate of a voltage applied to the synchronous machine and detecting whether the voltage is lower than a predetermined value;
If the modulation rate to be detected is lower than a predetermined value by this means, the electrical current command input to control the current conducted to the stator of the synchronous machine, than before the hexa sampling frequency And a means for superposing a high-frequency current command of a low frequency component.
請求項1に記載の同期機の制御装置において、
前記磁極位置推定手段により推定した磁極位置に基づいて前記同期機の停止を検出する手段と、
この手段により前記同期機の停止が検出されたときには、前記変換器から出力する電圧ベクトルとして、同一直線上にない複数の非ゼロ電圧ベクトルを前記サンプリング周波数よりも低い周波数で出力するように制御する手段と
を備えたことを特徴とする同期機の制御装置。
In the control apparatus of the synchronous machine according to claim 1,
It means for detecting a stop of the synchronous machine on the basis of the magnetic pole position estimated by the magnetic pole position estimation means,
When the synchronous machine stop is detected by this means, as the voltage vector outputted from the converter, so as to output a plurality of non-zero voltage vector not collinear at a lower frequency than before hexa sampling frequency And a control device for a synchronous machine.
請求項1に記載の同期機の制御装置において、
前記磁極位置推定手段により推定した磁極位置に基づいて前記同期機の回転速度を検出する手段と、
この手段により前記同期機の低速回転が検出されたときには、前記変換器から出力する電圧ベクトルとして、同一直線上にない複数の非ゼロ電圧ベクトルを前記サンプリング周波数よりも低い周波数で出力するように制御する手段と
を備えたことを特徴とする同期機の制御装置。
In the control apparatus of the synchronous machine according to claim 1,
It means for detecting a rotational speed of the synchronous machine on the basis of the magnetic pole position estimated by the magnetic pole position estimation means,
When the low-speed rotation of the synchronous machine is detected by this means, as the voltage vector outputted from the converter, to output a plurality of non-zero voltage vector not collinear at a lower frequency than before hexa sampling frequency And a control device for a synchronous machine.
請求項1に記載の同期機の制御装置において、
前記同期機に印加される電圧のPWM変調率を演算して所定の値よりも低いか否かを検出する手段と、
この手段により検出される前記変調率が所定の値よりも低い場合には、前記変換器から出力する電圧ベクトルとして、同一直線上にない複数の非ゼロ電圧ベクトルを前記電流の高周波成分を検出するサンプリング周波数よりも低い周波数で出力するように制御する手段と
を備えたことを特徴とする同期機の制御装置。
In the control apparatus of the synchronous machine according to claim 1,
Means for calculating a PWM modulation rate of a voltage applied to the synchronous machine and detecting whether the voltage is lower than a predetermined value;
When the modulation factor detected by this means is lower than a predetermined value, a plurality of non-zero voltage vectors that are not on the same straight line are detected as high-frequency components of the current as voltage vectors output from the converter. Means for controlling to output at a frequency lower than the sampling frequency.
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