JP4607691B2 - Control device for permanent magnet synchronous motor - Google Patents

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Description

本発明は、永久磁石同期電動機を安定に駆動する永久磁石同期電動機の制御装置に関し、特に永久磁石同期電動機を同期運転モードで起動する際の安定化に好適な永久磁石同期電動機の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a permanent magnet synchronous motor that stably drives a permanent magnet synchronous motor, and more particularly to a control device for a permanent magnet synchronous motor suitable for stabilization when the permanent magnet synchronous motor is started in a synchronous operation mode.

永久磁石同期電動機を安定に起動する方法として、例えば、特開2004−104978号公報(特許文献1)に記載の永久磁石同期電動機の制御装置がある。   As a method for stably starting a permanent magnet synchronous motor, for example, there is a control device for a permanent magnet synchronous motor described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-104978 (Patent Document 1).

上記特許文献1の従来技術では、d軸電流指令値と周波数指令値と実q軸電流とを入力してベクトル演算を行い、インバータの各素子のスイッチング信号を生成している。   In the prior art disclosed in Patent Document 1, a d-axis current command value, a frequency command value, and an actual q-axis current are input to perform vector calculation to generate a switching signal for each element of the inverter.

ベクトル演算では永久磁石同期電動機の誘起電圧定数を用いるが、この値は、永久磁石同期電動機の製造過程等によって多少のバラツキがある。このバラツキによってモータの安定性が低下してしまうため、d軸電流を検出して誘起電圧定数を調整している。   The vector calculation uses the induced voltage constant of the permanent magnet synchronous motor, but this value varies somewhat depending on the manufacturing process of the permanent magnet synchronous motor. Since the stability of the motor is reduced due to this variation, the induced voltage constant is adjusted by detecting the d-axis current.

一方、上記の様に永久磁石同期電動機を起動する方法のほかに、永久磁石同期電動機に印加する電圧と周波数とを単に比例として制御するV/f一定制御も行われている。V/f一定制御時の安定化については、例えば特開2000−236694号公報(特許文献1)に記載の方法がある。上記従来技術では、V/f一定制御時においてq軸電流の検出値の変動分を周波数指令値に帰還して安定性を向上させている。   On the other hand, in addition to the method of starting the permanent magnet synchronous motor as described above, V / f constant control is also performed in which the voltage applied to the permanent magnet synchronous motor and the frequency are simply controlled in proportion. As for stabilization at the time of constant V / f control, for example, there is a method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-236694 (Patent Document 1). In the above-described prior art, the stability is improved by feeding back the fluctuation of the detected value of the q-axis current to the frequency command value during the constant V / f control.

特開2004−104978号公報JP 2004-104978 A 特開2000−236694号公報JP 2000-236694 A

従来技術の誘起電圧定数を補正して同期運転を行う方法では、永久磁石同期電動機の誘起電圧定数のバラツキに起因する永久磁石同期電動機の安定性の低下に対して対策がなされているが、同期運転中の負荷変動への対策については記載されていない。
一方、従来技術のV/f一定制御では、q軸電流の検出値の変動分を周波数指令値に帰還して負荷変動に対する安定性を向上させているが、起動時のような低速の領域では永久磁石同期電動機の巻線抵抗の影響を受けやすくトルク特性が劣化する。
In the method of performing the synchronous operation by correcting the induced voltage constant of the prior art, a countermeasure is taken against a decrease in the stability of the permanent magnet synchronous motor due to variations in the induced voltage constant of the permanent magnet synchronous motor. There is no mention of measures against load fluctuations during operation.
On the other hand, in the V / f constant control of the prior art, the fluctuation amount of the detected value of the q-axis current is fed back to the frequency command value to improve the stability against the load fluctuation. The torque characteristics are likely to be affected by the winding resistance of the permanent magnet synchronous motor.

このように、低速時は同期運転による駆動の方がトルク特性が良く永久磁石同期電動機の起動には適しているが、負荷変動への対策をする必要がある。   Thus, at low speeds, driving by synchronous operation has better torque characteristics and is suitable for starting a permanent magnet synchronous motor, but it is necessary to take measures against load fluctuations.

本発明の目的は、永久磁石同期電動機を同期運転モードで起動する際に、負荷変動を効果的に抑制する制御装置を提供することにある。   The objective of this invention is providing the control apparatus which suppresses a load fluctuation effectively, when starting a permanent-magnet synchronous motor in synchronous operation mode.

本発明は、界磁として永久磁石を有する永久磁石同期電動機と、d軸電流指令値と、q軸電流指令値と、周波数指令値とに従って永久磁石同期電動機に印加する電圧指令値を求める電圧指令値作成器と、電圧指令値に従って永久磁石同期電動機に電圧を印加する電力変換回路とを備えた永久磁石同期電動機の制御装置において、永久磁石同期電動機の同期運転モードで起動する際に、永久磁石同期電動機のq軸電流を検出し、検出されたq軸電流値にゲインをかけ、その演算結果を周波数指令値から減算して周波数指令値を修正することを特徴とする。   The present invention relates to a permanent magnet synchronous motor having a permanent magnet as a field, a voltage command for obtaining a voltage command value to be applied to the permanent magnet synchronous motor according to a d-axis current command value, a q-axis current command value, and a frequency command value. In a permanent magnet synchronous motor control device comprising a value generator and a power conversion circuit for applying a voltage to a permanent magnet synchronous motor according to a voltage command value, the permanent magnet is activated when the permanent magnet synchronous motor is started in the synchronous operation mode. The q-axis current of the synchronous motor is detected, a gain is applied to the detected q-axis current value, and the calculation result is subtracted from the frequency command value to correct the frequency command value.

本発明によれば、永久磁石同期電動機の速度変動を抑制することが可能になる。   According to the present invention, it is possible to suppress the speed fluctuation of the permanent magnet synchronous motor.

図1は、本発明に係わる永久磁石同期電動機の制御装置の基本構成図である。   FIG. 1 is a basic configuration diagram of a controller for a permanent magnet synchronous motor according to the present invention.

図1において、永久磁石同期電動機の制御装置1は、大きく分け、永久磁石同期電動機に流れるq軸電流を求める電流検出手段12と、電流検出手段12で検出した電流を入力して最終的に永久磁石同期電動機6に印加する3相電圧指令値(Vu*、Vv*、Vw*)を出力する制御部2と、3相電圧指令値(Vu*、Vv*、Vw*)通りの電圧を永久磁石同期電動機6に印加する電力変換回路5とによって構成される。   In FIG. 1, the control device 1 for a permanent magnet synchronous motor is roughly divided into a current detection means 12 for obtaining a q-axis current flowing in the permanent magnet synchronous motor, and a current detected by the current detection means 12 and finally the permanent magnet synchronous motor. The controller 2 that outputs the three-phase voltage command values (Vu *, Vv *, Vw *) to be applied to the magnet synchronous motor 6 and the voltages according to the three-phase voltage command values (Vu *, Vv *, Vw *) are permanent. And a power conversion circuit 5 to be applied to the magnet synchronous motor 6.

電流検出手段12は、永久磁石同期電動機の電流を検出する電流検出手段(7a、7b)と、検出した電流を3相軸からd/q軸へ座標変換してIqおよびId電流を求める3φ/dq変換器8とによって構成される。永久磁石同期電動機の電流を検出する手段にはいくつか方法がある。具体的な方法については後に示す実施例にて説明する。   The current detection means 12 is a current detection means (7a, 7b) for detecting the current of the permanent magnet synchronous motor, and 3φ / Id to obtain Iq and Id currents by converting the detected current from the three-phase axis to the d / q axis. and a dq converter 8. There are several methods for detecting the current of the permanent magnet synchronous motor. A specific method will be described in an embodiment shown later.

制御部2は、q軸電流の検出値Iqを入力し制御ゲインをかけて出力する変動抑制器10と、周波数指令値ω*から変動抑制器10の出力値を減算して第2の周波数指令値ω**を出力する減算器11aと、d軸およびq軸電流指令値(Id*およびIq*)と第2の周波数指令値ω**とを用いてベクトル演算を行いd軸およびq軸電圧指令値(Vd*およびVq*)を出力する電圧指令値作成器3と、d軸およびq軸電圧指令値(Vd*およびVq*)をd/q軸から3相軸へ座標変換して永久磁石同期電動機6に印加する3相電圧指令値(Vu*、Vv*、Vw*)を出力するdq/3φ変換器4と、周波数指令値ω*を積分して磁極位置θを出力する積分器9とで構成される。   The control unit 2 receives the detection value Iq of the q-axis current, outputs the fluctuation suppressor 10 by applying a control gain, and subtracts the output value of the fluctuation suppressor 10 from the frequency command value ω * to obtain the second frequency command. Subtractor 11a that outputs value ω **, d-axis and q-axis current command values (Id * and Iq *), and second frequency command value ω ** to perform vector operation Voltage command value generator 3 that outputs voltage command values (Vd * and Vq *), and coordinate conversion of d-axis and q-axis voltage command values (Vd * and Vq *) from d / q axis to three-phase axes A dq / 3φ converter 4 that outputs a three-phase voltage command value (Vu *, Vv *, Vw *) to be applied to the permanent magnet synchronous motor 6, and an integration that outputs the magnetic pole position θ by integrating the frequency command value ω *. And a container 9.

制御部2の多くは、マイコン(マイクロコンピュータ)やDSP(Digital Signal Processor)などの半導体集積回路(演算制御手段)によって構成され、演算処理はソフトウェアによって記述される。   Most of the control unit 2 is configured by a semiconductor integrated circuit (arithmetic control means) such as a microcomputer or a DSP (Digital Signal Processor), and the arithmetic processing is described by software.

電力変換回路5は、図2に示すように、スイッチング素子21、直流電圧源20、ドライバ回路23によって構成される。   As shown in FIG. 2, the power conversion circuit 5 includes a switching element 21, a DC voltage source 20, and a driver circuit 23.

スイッチング素子は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やパワーMOS FET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)などの半導体素子によって構成される。   The switching element is configured by a semiconductor element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a power MOS FET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).

スイッチング素子は、U相、V相、W相の上下アームを構成するように接続されており、それぞれの上下アームの接続点が永久磁石モータ6へ配線されている。スイッチング素子21は、ドライバ回路23が出力するパルス状のPWMパルス信号(22a、22b、22c)に応じてスイッチング動作をする。直流電圧源をスイッチングすることで、任意の周波数の交流電圧を永久磁石モータ6に印加してモータを駆動する。   The switching elements are connected so as to constitute U-phase, V-phase, and W-phase upper and lower arms, and the connection points of the upper and lower arms are wired to the permanent magnet motor 6. The switching element 21 performs a switching operation according to the pulsed PWM pulse signals (22a, 22b, 22c) output from the driver circuit 23. By switching the DC voltage source, an AC voltage having an arbitrary frequency is applied to the permanent magnet motor 6 to drive the motor.

〔実施例1〕
本発明に係わる永久磁石同期電動機の実施例1を説明する。
[Example 1]
Example 1 of a permanent magnet synchronous motor according to the present invention will be described.

まず、永久磁石同期電動機に流れるq軸電流を求める電流検出手段12について、図1を用いて説明する。   First, the current detection means 12 for obtaining the q-axis current flowing in the permanent magnet synchronous motor will be described with reference to FIG.

電流検出手段12は、3相交流電流を検出する検出手段と、3相軸からdq軸に変換してd軸およびq軸電流を求める手段とによって構成される。3相交流電流を検出する検出手段として、本実施形態では、永久磁石同期電動機に流れる3相の交流電流の内、U相およびW相を電流検出回路(7aおよび7b)を用いて検出している。   The current detection means 12 includes detection means for detecting a three-phase alternating current and means for obtaining a d-axis and q-axis current by converting the three-phase axis to the dq axis. As detection means for detecting a three-phase alternating current, in the present embodiment, the U-phase and the W-phase are detected using the current detection circuits (7a and 7b) among the three-phase alternating currents flowing through the permanent magnet synchronous motor. Yes.

永久磁石同期電動機6はY型結線であるため、永久磁石同期電動機に流れる交流電流は2相以上検出すればよい。また、検出する相の組み合わせは、どの組み合わせでもよい。電流検出手段は、例えば、CT(Current Transfar)、電流検出抵抗(シャント抵抗)、ホール素子を利用した電流センサなどを用いる事が可能である。   Since the permanent magnet synchronous motor 6 has a Y-type connection, the AC current flowing through the permanent magnet synchronous motor may be detected in two or more phases. The combination of phases to be detected may be any combination. As the current detection means, for example, a CT (Current Transfer), a current detection resistor (shunt resistor), a current sensor using a Hall element, or the like can be used.

3相軸からdq軸に変換してd軸およびq軸電流を求める手段として、本実施例では、3φ/dq変換器8を用いる構成とする。3φ/dq変換器8は、電流検出回路(7aおよび7b)で検出した2相の交流電流を、周波数指令値ω*を積分器9で積分して得られた磁極位置θにしたがってd軸電流およびq軸電流に座標変換し、q軸電流の検出値Iqを変動抑制器10へ出力する。   In this embodiment, a 3φ / dq converter 8 is used as means for obtaining the d-axis and q-axis currents by converting the three-phase axes to the dq axes. The 3φ / dq converter 8 is a d-axis current according to the magnetic pole position θ obtained by integrating the two-phase alternating current detected by the current detection circuit (7a and 7b) with the frequency command value ω * by the integrator 9. The coordinates are converted into the q-axis current and the detected value Iq of the q-axis current is output to the fluctuation suppressor 10.

次に、制御部2について図1を用いて説明する。制御部2は、入力したq軸電流の検出値Iqに制御ゲインをかけ、その演算結果を周波数指令値ω*から減算することで周波数指令値を修正し、新たに第2の周波数指令値ω**とする。予め与えられているd軸およびq軸電流指令値(Id*およびIq*)と第2の周波数指令値ω**を用いてベクトル演算を行い、d軸およびq軸電圧指令値(Vd*およびVq*)を算出することで、負荷変動による速度変動を抑制できる。   Next, the control unit 2 will be described with reference to FIG. The control unit 2 applies a control gain to the input detection value Iq of the q-axis current, corrects the frequency command value by subtracting the calculation result from the frequency command value ω *, and newly adds the second frequency command value ω. **. Vector calculation is performed using the d-axis and q-axis current command values (Id * and Iq *) given in advance and the second frequency command value ω **, and the d-axis and q-axis voltage command values (Vd * and By calculating (Vq *), speed fluctuation due to load fluctuation can be suppressed.

速度変動の抑制について、図10のボード線図を用いて説明する。図10は、変動抑制器10がない場合の永久磁石同期電動機に印加するq軸電圧指令値Vq*からモータの回転速度ωrまでの伝達関数のボード線図である。   The suppression of speed fluctuation will be described with reference to the Bode diagram of FIG. FIG. 10 is a Bode diagram of a transfer function from the q-axis voltage command value Vq * applied to the permanent magnet synchronous motor without the fluctuation suppressor 10 to the motor rotational speed ωr.

図10より、永久磁石同期電動機のイナーシャが大きくなるにつれ、ゲインのピーク値が大きくなり振動的になる事が分かる。また、ゲインがピークとなる周波数は、イナーシャが大きくなるにつれ低くなることも分かる。   From FIG. 10, it can be seen that as the inertia of the permanent magnet synchronous motor becomes larger, the peak value of the gain becomes larger and becomes oscillating. It can also be seen that the frequency at which the gain reaches a peak decreases as the inertia increases.

したがって、イナーシャが大きいほど低周波で振動が大きくなる事が分かる。これに対し、変動抑制器10を付加した場合の永久磁石同期電動機に印加するq軸電圧指令値Vq*から永久磁石同期電動機の回転速度ωrまでの伝達関数のボード線図を図11に示す。   Therefore, it can be seen that the greater the inertia, the greater the vibration at low frequencies. On the other hand, FIG. 11 shows a Bode diagram of a transfer function from the q-axis voltage command value Vq * applied to the permanent magnet synchronous motor to the rotation speed ωr of the permanent magnet synchronous motor when the fluctuation suppressor 10 is added.

図11は、変動抑制器10の制御ゲインは、比例ゲインKdpを用いた場合のボード線図である。図11より、変動抑制器10を付加する事で、ゲインのピーク値が小さくなることが分かる。これにより、速度変動を抑制することができる。   FIG. 11 is a Bode diagram when the control gain of the fluctuation suppressor 10 uses a proportional gain Kdp. From FIG. 11, it can be seen that the peak value of the gain is reduced by adding the fluctuation suppressor 10. Thereby, speed fluctuations can be suppressed.

本実施例において、変動抑制器10の制御ゲインは、比例ゲインKdpを用いている。つまり、入力したq軸電流の検出値IqをKdp倍して減算器11aに出力する。減算器11aは、周波数指令値ω*から変動抑制器10の演算結果を減算し、周波数指令値を修正する。すなわち、本実施例においては第2の周波数指令値ω**を次の(1)数式によって求める。   In this embodiment, the proportional gain Kdp is used as the control gain of the fluctuation suppressor 10. That is, the input q-axis current detection value Iq is multiplied by Kdp and output to the subtractor 11a. The subtractor 11a subtracts the calculation result of the fluctuation suppressor 10 from the frequency command value ω * to correct the frequency command value. That is, in the present embodiment, the second frequency command value ω ** is obtained by the following equation (1).

Figure 0004607691
Figure 0004607691

比例ゲインKdpは、予め与えておいた一定値としても良いが、駆動する永久磁石同期電動機6や、負荷条件によって、適宜、値を変更する構成としてもよい。   The proportional gain Kdp may be a constant value given in advance, or may be configured to change the value as appropriate depending on the permanent magnet synchronous motor 6 to be driven and the load condition.

駆動する永久磁石同期電動機6に応じて比例ゲインKdpを変更する構成とした変動抑制器(タイプ2)36について、図3を用いて説明する。   A fluctuation suppressor (type 2) 36 configured to change the proportional gain Kdp in accordance with the driven permanent magnet synchronous motor 6 will be described with reference to FIG.

変動抑制器(タイプ2)36は、制御ゲインを選択または演算する制御ゲイン演算器31と、数種類の制御ゲインまたは制御ゲイン演算式を記憶しておくメモリ32と、入力されたq軸電流の検出値Iqと比例ゲインKdpを乗算する乗算器33によって構成されている。メモリ32は、変動抑制器(タイプ2)36の中にある必要は無く、永久磁石同期電動機の制御装置1のどこにあってもよい。   The fluctuation suppressor (type 2) 36 includes a control gain calculator 31 that selects or calculates a control gain, a memory 32 that stores several types of control gains or control gain calculation expressions, and detection of an input q-axis current. The multiplier 33 is configured to multiply the value Iq and the proportional gain Kdp. The memory 32 does not have to be in the fluctuation suppressor (type 2) 36, and may be anywhere in the controller 1 of the permanent magnet synchronous motor.

制御ゲイン演算器31は、入力された永久磁石同期電動機に関する情報(例えば、モータ定数、モータ型式、駆動条件、負荷特性など)を用いて、メモリ32に記憶されている数種類の比例ゲインの中から最適な比例ゲインKdpを選択して乗算器33に出力する。   The control gain calculator 31 uses information (for example, motor constant, motor type, driving conditions, load characteristics, etc.) regarding the inputted permanent magnet synchronous motor to select from several types of proportional gains stored in the memory 32. The optimum proportional gain Kdp is selected and output to the multiplier 33.

メモリ32には比例ゲインKdpだけでなく、他の制御ゲイン(微分ゲイン、不完全微分ゲイン)を記憶させておき、乗算器33に出力することもできる。メモリ32に制御ゲイン演算式が記憶されている場合には最適な比例ゲインKdpを算出して乗算器33に出力する。   Not only the proportional gain Kdp but also other control gains (differential gain, incomplete differential gain) can be stored in the memory 32 and output to the multiplier 33. When the control gain calculation formula is stored in the memory 32, the optimum proportional gain Kdp is calculated and output to the multiplier 33.

乗算器33は、入力されるq軸電流の検出値Iqと制御ゲインKdpを乗算し、演算結果を出力する。   The multiplier 33 multiplies the input detection value Iq of the q-axis current and the control gain Kdp, and outputs a calculation result.

さらに、変動抑制器10は通信手段を備えた構成することも可能である。変動抑制器(タイプ3)37は、図4に示すように、制御ゲイン通信手段34と、入力されたq軸電流の検出値Iqと比例ゲインKdpを乗算する乗算器35によって構成される。   Furthermore, the fluctuation suppressor 10 can be configured to include a communication means. As shown in FIG. 4, the fluctuation suppressor (type 3) 37 includes a control gain communication unit 34 and a multiplier 35 that multiplies the input q-axis current detection value Iq and the proportional gain Kdp.

制御ゲイン通信手段34は、適宜、比例ゲインKdpを受信し乗算器35に出力する。乗算器35は、入力されるq軸電流の検出値Iqと制御ゲインKdpを乗算し、演算結果を出力する。   The control gain communication means 34 receives the proportional gain Kdp as appropriate and outputs it to the multiplier 35. The multiplier 35 multiplies the input detection value Iq of the q-axis current and the control gain Kdp, and outputs a calculation result.

電圧指令値作成器3は、減算器11aの出力による第2の周波数指令値ω**と、d軸およびq軸電流指令値(Id*およびIq*)を基に、次の(2)式に従ってベクトル演算を行い、d軸およびq軸電圧指令値(Vd*およびVq*)を算出する。算出したd軸およびq軸電圧指令値(Vd*およびVq*)をdq/3φ変換器4に出力する。   Based on the second frequency command value ω ** output from the subtractor 11a and the d-axis and q-axis current command values (Id * and Iq *), the voltage command value generator 3 The vector operation is performed according to the above, and the d-axis and q-axis voltage command values (Vd * and Vq *) are calculated. The calculated d-axis and q-axis voltage command values (Vd * and Vq *) are output to the dq / 3φ converter 4.

Figure 0004607691
Figure 0004607691

ここで、Rは永久磁石同期電動機6の巻線抵抗、Ldはd軸インダクタンス、Lqはq軸インダクタンス、Keは誘起電圧定数である。   Here, R is a winding resistance of the permanent magnet synchronous motor 6, Ld is a d-axis inductance, Lq is a q-axis inductance, and Ke is an induced voltage constant.

dq/3φ変換器4においては、d軸およびq軸電圧指令値(Vd*およびVq*)を周波数指令値ω*を積分器9で積分して得られた磁極位置θにしたがって3相の電圧指令値(Vu*、Vv*、Vw*)を電力変換回路5に出力する。   In the dq / 3φ converter 4, the three-phase voltages according to the magnetic pole position θ obtained by integrating the d-axis and q-axis voltage command values (Vd * and Vq *) with the frequency command value ω * by the integrator 9. Command values (Vu *, Vv *, Vw *) are output to the power conversion circuit 5.

次に、電力変換回路5について、図2を用いて説明する。   Next, the power conversion circuit 5 will be described with reference to FIG.

電力変換回路5は、スイッチング素子21、直流電圧源20、ドライバ回路23によって構成されている。本実施形態では、スイッチング素子21は、IGBTを用いて構成している。   The power conversion circuit 5 includes a switching element 21, a DC voltage source 20, and a driver circuit 23. In the present embodiment, the switching element 21 is configured using an IGBT.

それぞれ、U相、V相、W相の上下アームを構成するようになっている。そして、それぞれ上下アームの接続点が永久磁石モータ6へ接続されている。この永久磁石同期電動機6は、例えば、ロータが永久磁石で構成され、このロータの周囲に交流次回を形成するための巻線が複数個配置され、各巻線がスイッチング素子21の上下アームの接続点に接続されている。   The upper and lower arms of the U phase, the V phase, and the W phase are configured, respectively. The connection points of the upper and lower arms are connected to the permanent magnet motor 6. In the permanent magnet synchronous motor 6, for example, the rotor is composed of a permanent magnet, a plurality of windings for forming an AC next time are arranged around the rotor, and each winding is a connection point of the upper and lower arms of the switching element 21. It is connected to the.

ドライバ回路23は、入力された3相の電圧指令値(Vu*、Vv*、Vw*)を増幅し、スイッチング素子21のそれぞれのスイッチング動作を制御するパルス状のPWMパルス信号(22a、22b、22c)を各スイッチング素子に出力する。   The driver circuit 23 amplifies the input three-phase voltage command values (Vu *, Vv *, Vw *) and controls pulsed PWM pulse signals (22a, 22b, 22c) is output to each switching element.

このように、q軸電流の検出値Iqに制御ゲイン(比例ゲインKdp)をかけ、その演算結果を周波数指令値ω*から減算することで周波数指令値を修正し、新たに第2の周波数指令値ω**を算出する構成とし、この第2の周波数指令値ω**と、予め与えられているd軸およびq軸電流指令値(Id*およびIq*)とを用いてベクトル演算を行い、d軸およびq軸電圧指令値(Vd*およびVq*)を算出することで、負荷変動による速度変動を抑制できる。   In this way, the control gain (proportional gain Kdp) is applied to the detected value Iq of the q-axis current, and the calculation result is subtracted from the frequency command value ω * to correct the frequency command value. The value ω ** is calculated, and vector calculation is performed using the second frequency command value ω ** and the d-axis and q-axis current command values (Id * and Iq *) given in advance. By calculating the d-axis and q-axis voltage command values (Vd * and Vq *), speed fluctuation due to load fluctuation can be suppressed.

〔実施例2〕
本発明に係わる永久磁石同期電動機の実施例2について図5〜8を用いて説明する。
[Example 2]
Second Embodiment A permanent magnet synchronous motor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

永久磁石同期電動機に流れるd軸およびq軸電流を検出する電流検出手段12aと、電流検出手段12aで検出した電流を入力して最終的に永久磁石同期電動機6に印加する3相電圧指令値(Vu*、Vv*、Vw*)を出力する制御部2aの構成が実施例1と異なる。本実施例においては、d軸およびq軸電流の検出値を用いて、最終的に3相の電圧指令値(Vu*、Vv*、Vw*)を求めている。   Current detection means 12a for detecting the d-axis and q-axis currents flowing through the permanent magnet synchronous motor, and a three-phase voltage command value (applying to the permanent magnet synchronous motor 6 finally applied to the current detected by the current detection means 12a) The configuration of the control unit 2a that outputs (Vu *, Vv *, Vw *) is different from that of the first embodiment. In the present embodiment, the three-phase voltage command values (Vu *, Vv *, Vw *) are finally obtained using the detected values of the d-axis and q-axis currents.

まず、モータに流れるd軸およびq軸電流を検出する電流検出手段12aについて説明する。   First, the current detection means 12a for detecting the d-axis and q-axis currents flowing through the motor will be described.

図6に示すように、電流検出手段12aは、電流検出回路7cと、電流検出回路7cで検出した直流電流IDCから3相交流電流(Iu、Iv、Iw)を再現する永久磁石同期電動機の電流再現演算器41と、3相軸からdq軸に変換してd軸およびq軸電流(IdおよびIq)を算出する3φ/dq変換器8aによって構成される。   As shown in FIG. 6, the current detection means 12a includes a current detection circuit 7c and a current of a permanent magnet synchronous motor that reproduces a three-phase AC current (Iu, Iv, Iw) from the DC current IDC detected by the current detection circuit 7c. The reproduction computing unit 41 and a 3φ / dq converter 8a that calculates the d-axis and q-axis currents (Id and Iq) by converting from the three-phase axis to the dq-axis are configured.

本実施例において、電力変換装置5aの直流電流IDCを検出する手段は、電流検出抵抗45を用いた構成となっている(図7)。   In the present embodiment, the means for detecting the direct current IDC of the power converter 5a has a configuration using a current detection resistor 45 (FIG. 7).

直流電流IDCを検出する電流検出回路46は、電流検出抵抗43の両端の電圧を演算増幅器44に入力して検出する。演算増幅器44は、例えば、オペアンプなどのIC(Integrated Circuit)によって構成される。   A current detection circuit 46 that detects the DC current IDC inputs the voltage across the current detection resistor 43 to the operational amplifier 44 and detects it. The operational amplifier 44 is configured by, for example, an IC (Integrated Circuit) such as an operational amplifier.

スイッチング素子21をIPM(Intelligent Power Module)などの6つのスイッチング素子が1つのパッケージに収められたモジュールによって構成すると、そのパッケージの中にスイッチング素子の保護用としてシャント抵抗が内蔵されている場合が多い。その場合は、新たに電流検出のための電流検出抵抗を付加する必要が無く、部品点数の削減や省スペース化が可能となる。   When the switching element 21 is configured by a module in which six switching elements such as IPM (Intelligent Power Module) are housed in one package, a shunt resistor is often built in the package for protecting the switching element. . In that case, it is not necessary to newly add a current detection resistor for current detection, and the number of parts can be reduced and the space can be saved.

次に、電流検出回路46で検出した直流電流IDCから3相交流電流(Iu、Iv、Iw)を再現する永久磁石同期電動機の電流再現演算器41aについて、図8を用いて説明する。   Next, a current reproduction calculator 41a of a permanent magnet synchronous motor that reproduces a three-phase alternating current (Iu, Iv, Iw) from the direct current IDC detected by the current detection circuit 46 will be described with reference to FIG.

図8には、基準三角波100、各相の電圧指令信号(101a、101b、101c)、各相のインバータ駆動信号となるPWMパルス信号(22a、22b、22c)と、各相の入力電流(102a〜d)と、電流検出抵抗43に流れる直流電流IDCを示す。   FIG. 8 shows a reference triangular wave 100, voltage command signals (101a, 101b, 101c) for each phase, PWM pulse signals (22a, 22b, 22c) serving as inverter drive signals for each phase, and input currents (102a for each phase). -D) and the direct current IDC which flows into the current detection resistor 43 are shown.

図8を見て分かるように、電力変換装置5aの直流電流IDCは、各相のIGBTのスイッチングの状態に応じて変化する。図8において、各相IGBTの駆動信号(22a、22b、22c)は、Highレベルの時に各相の上アームをオンしており、Lowレベルの時に各相の下アームをオンしているということを意味する。   As can be seen from FIG. 8, the DC current IDC of the power conversion device 5a varies depending on the switching state of the IGBT of each phase. In FIG. 8, the drive signals (22a, 22b, 22c) of the respective phase IGBTs turn on the upper arm of each phase when at the high level, and turn on the lower arm of each phase when at the low level. Means.

実際には、各相の上アームおよび下アームにそれぞれ独立のPWMパルス信号を与え、スイッチング動作を制御しているが、図8においては、簡易的に示している。また、図8においては、説明のためデッドタイムを設けていない図となっているが、実際には、各相の上下アームが短絡しないよう、デッドタイムを設けている。   Actually, independent PWM pulse signals are given to the upper arm and the lower arm of each phase to control the switching operation, but in FIG. Moreover, in FIG. 8, although it is a figure which does not provide the dead time for description, the dead time is actually provided so that the upper and lower arms of each phase may not be short-circuited.

図8において、W相のみ下アームがオンとなっていてU相とV相の上アームがオンしている区間AおよびDでは、逆極性のW相入力電流を観測することができる。また、V相とW相の下アームがオンしていてU相のみ上アームがオンしている区間BおよびCにおいては、同極性のU相入力電流を観測することができる。   In FIG. 8, in the sections A and D in which the lower arm is turned on only in the W phase and the upper arms of the U phase and the V phase are turned on, the W-phase input current having the reverse polarity can be observed. Further, in the sections B and C in which the lower arms of the V phase and the W phase are turned on and only the U phase is turned on, the U-phase input current having the same polarity can be observed.

永久磁石同期電動機の電流再現演算器41aにはサンプルホールド機能があり、図8の区間A〜Dを示すサンプルホールド信号Tsampに従って、電力変換装置5aの直流電流IDCをサンプルホールドし、各区間の電力変換装置5aの直流電流IDCを組み合わせることで、3相交流のモータ電流を出力する。   The current reproduction calculator 41a of the permanent magnet synchronous motor has a sample hold function, and samples and holds the DC current IDC of the power converter 5a according to the sample hold signal Tsamp indicating the sections A to D in FIG. A three-phase AC motor current is output by combining the DC current IDC of the converter 5a.

このように、各相のIGBTのスイッチングの状態に応じて変化する直流電流IDCをA〜D区間において観測し、各区間の電力変換装置5aの直流電流IDCを組み合わせることで、3相交流のモータ電流を再現することができる。   In this way, a three-phase AC motor is obtained by observing the DC current IDC that changes according to the switching state of the IGBT of each phase in the A to D sections and combining the DC current IDC of the power converter 5a in each section. The current can be reproduced.

なお、本実施例においては、電力変換装置5aの直流電流IDCを検出する手段として、電流検出抵抗43を用いた場合を図示しているが、この方法以外にも、CTやホール素子などを利用した電流センサなどによって検出することも可能であり、この際も同様に、図8にて示した区間A〜Dの電力変換装置5aの直流電流IDCを組み合わせることで、3相交流の永久磁石同期電動機の電流を再現することができる。   In the present embodiment, the case where the current detection resistor 43 is used as a means for detecting the DC current IDC of the power conversion device 5a is illustrated. However, in addition to this method, a CT or a Hall element is used. It is also possible to detect with a current sensor or the like, and in this case as well, by combining the DC current IDC of the power converter 5a in the sections A to D shown in FIG. The electric motor current can be reproduced.

次に、制御部2aについて図5を用いて説明する。   Next, the control unit 2a will be described with reference to FIG.

制御部2aは、d軸電流指令値Id*からd軸電流の検出値Idを減算する減算器11bと、減算器11bの演算結果を入力し制御ゲインをかけて第2のd軸電流指令値Id**を出力するd軸電流制御器42と、q軸電流指令値Iq*からq軸電流の検出値Iqを減算する減算器11cと、減算器11cの演算結果を入力し制御ゲインをかけて第2のq軸電流指令値Iq**出力するq軸電流制御器43と、第2のq軸電流指令値Iq**を入力し制御ゲインをかけて出力する変動抑制器40と、周波数指令値ω*から変動抑制器40の出力値を減算して第2の周波数指令値ω**を出力する減算器11dと、第2のd軸およびq軸電流指令値(Id**およびIq**)と第2の周波数指令値ω**とを用いてベクトル演算を行いd軸およびq軸電圧指令値(Vd*およびVq*)を出力する電圧指令値作成器3aと、d軸およびq軸電圧指令値(Vd*およびVq*)をd/q軸から3相軸へ座標変換して永久磁石同期電動機6に印加する3相電圧指令値(Vu*、Vv*、Vw*)を出力するdq/3φ変換器4と、周波数指令値ω*を積分して磁極位置θを出力する積分器9とで構成される。   The control unit 2a inputs a calculation result of the subtractor 11b and a subtractor 11b that subtracts the detected value Id of the d-axis current from the d-axis current command value Id *, and applies a control gain to the second d-axis current command value. The d-axis current controller 42 that outputs Id **, the subtractor 11c that subtracts the q-axis current detection value Iq from the q-axis current command value Iq *, and the calculation result of the subtractor 11c are input and the control gain is applied. A q-axis current controller 43 that outputs a second q-axis current command value Iq **, a fluctuation suppressor 40 that receives the second q-axis current command value Iq **, inputs a control gain, and outputs a frequency, A subtractor 11d that subtracts the output value of the fluctuation suppressor 40 from the command value ω * to output a second frequency command value ω **, and a second d-axis and q-axis current command value (Id ** and Iq **) and the second frequency command value ω ** to perform vector calculation and d-axis and Voltage command value generator 3a that outputs q-axis voltage command values (Vd * and Vq *), and coordinate conversion of d-axis and q-axis voltage command values (Vd * and Vq *) from d / q axis to three-phase axis The dq / 3φ converter 4 that outputs the three-phase voltage command values (Vu *, Vv *, Vw *) to be applied to the permanent magnet synchronous motor 6 and the frequency command value ω * are integrated to output the magnetic pole position θ. And an integrator 9 for

本実施例では、d軸およびq軸電流の検出値(IdおよびIq)をそれぞれの電流指令値(Id*およびIq*)から減算して、電流指令値通りに電流が流れるように電流指令値を修正し、第2のd軸およびq軸電流指令値(Id**およびIq**)を作成すると同時に、第2のq軸電流指令値Iq**に制御ゲインをかけその演算結果を周波数指令値ω*から減算することで周波数指令値を修正し、新たに第2の周波数指令値ω**とする。これら第2の電流指令値(Id**およびIq**)と第2の周波数指令値ω**を用いてベクトル演算を行い、d軸およびq軸電圧指令値(Vd*およびVq*)を算出することで、電流制御を行いつつ負荷変動による速度変動を抑制できる。   In this embodiment, the current command value is set so that the detected values (Id and Iq) of the d-axis and q-axis currents are subtracted from the respective current command values (Id * and Iq *) so that the current flows in accordance with the current command values. Is corrected, the second d-axis and q-axis current command values (Id ** and Iq **) are created, and at the same time, the control gain is applied to the second q-axis current command value Iq ** to calculate the frequency The frequency command value is corrected by subtracting from the command value ω *, and is newly set as the second frequency command value ω **. Vector calculation is performed using these second current command values (Id ** and Iq **) and second frequency command values ω **, and d-axis and q-axis voltage command values (Vd * and Vq *) are obtained. By calculating, it is possible to suppress speed fluctuation due to load fluctuation while performing current control.

本実施例において、d軸およびq軸電流制御器(42および43)の制御ゲインとして比例積分ゲインを用いている。すなわち、次の(3)および(4)式によって求める。   In this embodiment, a proportional integral gain is used as a control gain of the d-axis and q-axis current controllers (42 and 43). That is, it calculates | requires by following (3) and (4) Formula.

Figure 0004607691
Figure 0004607691

Figure 0004607691
Figure 0004607691

ここで、ΔIdは(Id*−Id)、ΔIqは、(Iq*−Iq)、sはラプラス演算子である。   Here, ΔId is (Id * −Id), ΔIq is (Iq * −Iq), and s is a Laplace operator.

変動抑制器40の制御ゲインは、不完全微分ゲイン(Kdp/(1+Tdp×s))を用いている。つまり、入力した第2のq軸電流指令値Iq**を不完全微分演算して減算器11dに出力する。減算器11dは、第2の周波数指令値ω**から変動抑制器40の演算結果を減算し、周波数指令値を修正する。すなわち、本実施例においては第2の周波数指令値ω**を次の(5)式によって求める。   The control gain of the fluctuation suppressor 40 is an incomplete differential gain (Kdp / (1 + Tdp × s)). That is, the input second q-axis current command value Iq ** is incompletely differentiated and output to the subtractor 11d. The subtractor 11d corrects the frequency command value by subtracting the calculation result of the fluctuation suppressor 40 from the second frequency command value ω **. That is, in the present embodiment, the second frequency command value ω ** is obtained by the following equation (5).

Figure 0004607691
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電圧指令値作成器3aは、減算器11dの出力による第2の周波数指令値ω**と、第2のd軸およびq軸電流指令値(Id**およびIq**)を基に、次の(6)式に従ってベクトル演算を行い、d軸およびq軸電圧指令値(Vd*およびVq*)を算出する。実施例1とは、演算に用いる電流指令値が異なっている。   Based on the second frequency command value ω ** output from the subtractor 11d and the second d-axis and q-axis current command values (Id ** and Iq **), the voltage command value generator 3a The vector calculation is performed according to the equation (6), and d-axis and q-axis voltage command values (Vd * and Vq *) are calculated. The current command value used for the calculation is different from the first embodiment.

Figure 0004607691
Figure 0004607691

算出したd軸およびq軸電圧指令値(Vd*およびVq*)をdq/3φ変換器4に出力する。   The calculated d-axis and q-axis voltage command values (Vd * and Vq *) are output to the dq / 3φ converter 4.

このように、本実施例においては、電力変換回路5aの直流電流IDCからd軸およびq軸電流を検出してそれぞれに電流制御を行うとともに、第2の電流指令値を使って周波数指令を修正することで、負荷変動による速度変動を抑制できる。   As described above, in this embodiment, the d-axis and q-axis currents are detected from the DC current IDC of the power conversion circuit 5a to control the currents respectively, and the frequency command is corrected using the second current command value. By doing so, speed fluctuation due to load fluctuation can be suppressed.

〔実施例3〕
本発明に係わる永久磁石同期電動機の制御装置の実施例3について図9を用いて説明する。
Example 3
A third embodiment of the controller for a permanent magnet synchronous motor according to the present invention will be described with reference to FIG.

図9は本発明による永久磁石同期電動機の制御装置201を洗濯機の駆動システムに適用した際の、洗濯機200の模式図である。   FIG. 9 is a schematic view of the washing machine 200 when the permanent magnet synchronous motor control device 201 according to the present invention is applied to a washing machine drive system.

洗濯機200は、水受け槽208の中に、洗濯槽206と攪拌翼(パルセータ)205がある構成となっており、洗濯槽206と攪拌翼205をモータ203で駆動する。洗濯槽206と攪拌翼205のどちらを駆動するかは、洗濯工程中にクラッチ部204によって切り替える。   The washing machine 200 includes a washing tub 206 and a stirring blade (pulsator) 205 in a water receiving tank 208, and the washing tub 206 and the stirring blade 205 are driven by a motor 203. Which of the washing tub 206 and the stirring blade 205 is driven is switched by the clutch unit 204 during the washing process.

なお、クラッチ部204は減速機構をつけた構成としてもよい。永久磁石同期電動機の制御装置201は、配線202を介して永久磁石同期電動機203に交流電圧を印加して駆動する。   The clutch unit 204 may be configured with a speed reduction mechanism. The permanent magnet synchronous motor control device 201 applies AC voltage to the permanent magnet synchronous motor 203 via the wiring 202 and drives it.

洗濯工程中の水受け槽208や洗濯槽206の振動抑制として、水受け槽208は、吊り棒(210aおよび210b)で外枠に吊っている構成となっているが、水受け槽208側に振動減衰機構(209aおよび209b)があり、洗濯工程中の振動を低減している。   As a vibration suppression of the water receiving tub 208 and the washing tub 206 during the washing process, the water receiving tub 208 is configured to be suspended from the outer frame by suspension bars (210a and 210b). There are vibration damping mechanisms (209a and 209b) to reduce vibration during the washing process.

さらに、洗濯槽207にはバランスリング207がついており、洗濯物のアンバランスによって生じる振動を低減する。これらに加え、洗濯機の駆動システムに本発明によるモータ制御装置を適用することで、速度変動などによる振動を抑制する事ができる。   Furthermore, the washing tub 207 is provided with a balance ring 207 to reduce vibrations caused by unbalanced laundry. In addition to these, by applying the motor control device according to the present invention to the drive system of the washing machine, it is possible to suppress vibration due to speed fluctuations.

上述した本発明の特徴を以下に挙げる。
(1).本発明は、界磁として永久磁石を有する永久磁石同期電動機と、d軸電流指令値と、q軸電流指令値と、周波数指令値とに従って永久磁石同期電動機に印加する電圧指令値を求める電圧指令値作成器と、電圧指令値に従って永久磁石同期電動機に電圧を印加する電力変換回路とを備えた永久磁石同期電動機の制御装置において、永久磁石同期電動機の同期運転モードで起動する際に、永久磁石同期電動機のq軸電流を検出し、検出されたq軸電流値にゲインをかけ、その演算結果を前記周波数指令値から減算して周波数指令値を修正することを特徴とする。
The features of the present invention described above are listed below.
(1). The present invention relates to a permanent magnet synchronous motor having a permanent magnet as a field, a voltage command for obtaining a voltage command value to be applied to the permanent magnet synchronous motor according to a d-axis current command value, a q-axis current command value, and a frequency command value. In a permanent magnet synchronous motor control device comprising a value generator and a power conversion circuit that applies a voltage to a permanent magnet synchronous motor according to a voltage command value, the permanent magnet is activated when the permanent magnet synchronous motor is started in the synchronous operation mode. The q-axis current of the synchronous motor is detected, a gain is applied to the detected q-axis current value, and the calculation result is subtracted from the frequency command value to correct the frequency command value.

この構成によれば、永久磁石同期電動機を同期運転モードで起動する際にq軸電流を検出することで、負荷変動分が検出できる。負荷変動分に当たるq軸電流の検出値にゲインをかけた値を周波数指令値から減算することで、負荷変動に応じて周波数指令を自動に調整し安定に駆動する事が可能になる。
(2).本発明は、d軸電流およびq軸電流を検出し、検知されたd軸電流値についてはd軸電流指令値との差分を、q軸電流値についてはq軸電流指令値との差分をとり、その差分がゼロになる第2d軸電流指令値および第2q軸電流指令値を求め、第2q軸電流指令値にゲインをかけ、その演算結果を周波数指令値から減算して周波数指令値を修正することを特徴とする。
According to this configuration, the load fluctuation can be detected by detecting the q-axis current when starting the permanent magnet synchronous motor in the synchronous operation mode. By subtracting a value obtained by multiplying the detected value of the q-axis current corresponding to the load fluctuation by a gain from the frequency command value, it becomes possible to automatically adjust the frequency command according to the load fluctuation and drive stably.
(2). The present invention detects a d-axis current and a q-axis current, takes a difference from the d-axis current command value for the detected d-axis current value, and takes a difference from the q-axis current command value for the q-axis current value. The second d-axis current command value and the second q-axis current command value are calculated so that the difference is zero, the gain is applied to the second q-axis current command value, and the calculation result is subtracted from the frequency command value to correct the frequency command value. It is characterized by doing.

この構成によれば、d軸およびq軸電流を検出し、それぞれの電流の検出値をd軸およびq軸電流指令値と差分をとり、その差分がゼロになる第2のd軸およびq軸の電流指令値を求め、それらを用いて電圧指令値を演算することで、所望どおりの電流をモータに流す事ができる。それに加え、第2のq軸電流指令値にゲインをかけ、その演算結果を周波数指令値から減算して周波数指令値を修正することによって負荷条件の変化にも対応が可能になる。
(3).本発明は、q軸電流の検出値にかけるゲインは、比例ゲインまたは微分ゲインまたは不完全微分ゲインのいずれかであることを特徴とする。
According to this configuration, the d-axis and q-axis currents are detected, the detected values of the respective currents are taken as differences from the d-axis and q-axis current command values, and the difference becomes zero. Current command values are calculated and the voltage command values are calculated using them to allow a desired current to flow through the motor. In addition, by applying a gain to the second q-axis current command value and subtracting the calculation result from the frequency command value to correct the frequency command value, it is possible to cope with a change in load condition.
(3). The present invention is characterized in that the gain applied to the detected value of the q-axis current is either a proportional gain, a differential gain, or an incomplete differential gain.

この構成によれば、q軸電流の検出値または第2のq軸電流指令値にかけるゲインを比例ゲインとすることで制御部への最小限の演算負荷で負荷変動抑制が可能になる。さらに、q軸電流の検出値または第2のq軸電流指令値にかけるゲインを、微分ゲインまたは不完全微分ゲインとすることで、速度偏差無く、負荷変動抑制が可能になる。
(4).本発明は、永久磁石同期電動機に流れる前記q軸電流は、電力変換装置の直流側に流れる電流から求めることを特徴とする。
According to this configuration, the load fluctuation can be suppressed with a minimum calculation load on the control unit by setting the gain applied to the detected value of the q-axis current or the second q-axis current command value as a proportional gain. Furthermore, by making the gain applied to the detected value of the q-axis current or the second q-axis current command value a differential gain or an incomplete differential gain, it is possible to suppress load fluctuations without a speed deviation.
(4). The present invention is characterized in that the q-axis current flowing in the permanent magnet synchronous motor is obtained from a current flowing on the DC side of the power converter.

この構成によれば、電力変換回路の直流電流からq軸電流を検出する構成とすると、モータ電流センサを省略する事ができ、モータ制御装置の省スペース化が可能になる。
(5).本発明は、q軸電流の検出値または第2のq軸電流指令値にかけるゲインは、駆動する永久磁石モータの情報を用いて決定する。具体的には、モータを特定する型式、モータの巻線抵抗、極数、誘起電圧定数、発電定数、イナーシャ、d軸電流指令値、q軸電流指令値である。これらの値の内、少なくとも1つの情報を記憶する記憶手段または情報を受け取る通信手段を備え、その記憶手段または通信手段によって得られた永久磁石モータに関する情報を用いてゲインを決定する構成とする。
According to this configuration, when the q-axis current is detected from the DC current of the power conversion circuit, the motor current sensor can be omitted, and the space for the motor control device can be saved.
(5). In the present invention, the gain applied to the detected value of the q-axis current or the second q-axis current command value is determined using information of the driven permanent magnet motor. Specifically, the motor type, motor winding resistance, number of poles, induced voltage constant, power generation constant, inertia, d-axis current command value, and q-axis current command value are specified. Among these values, a storage means for storing at least one information or a communication means for receiving information is provided, and the gain is determined using information on the permanent magnet motor obtained by the storage means or the communication means.

この構成によれば、q軸電流の検出値または第2のq軸電流指令値にかけるゲインを、駆動する永久磁石モータの情報を用いて決定する構成とすると、永久磁石モータにつながる負荷条件が変わった場合にも即座に対応し、負荷変動抑制効果を持続する事が可能になる。
(6).本発明は、攪拌翼または洗濯脱水槽を回転駆動する永久磁石同期電動機が備わる洗濯機において、上記の制御装置を用いて制御することを特徴とする。
According to this configuration, when the gain applied to the detected value of the q-axis current or the second q-axis current command value is determined using the information of the driving permanent magnet motor, the load condition connected to the permanent magnet motor is It is possible to respond immediately to changes and maintain the effect of suppressing load fluctuations.
(6). The present invention is characterized in that, in a washing machine equipped with a permanent magnet synchronous motor that rotationally drives a stirring blade or a washing and dewatering tub, control is performed using the above-described control device.

この構成によれば、洗いもしくは濯ぎもしくは脱水の全工程において負荷変動を抑制し脱調を防止し安定した洗濯工程の実現が可能になる。   According to this configuration, it is possible to suppress a load fluctuation in all the washing, rinsing, and dewatering processes, to prevent step-out, and to realize a stable washing process.

本発明に係わる永久磁石同期電動機の基本構成図である。It is a basic lineblock diagram of a permanent magnet synchronous motor concerning the present invention. 本発明の実施例1での電力変換回路の構成図である。It is a block diagram of the power converter circuit in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1での変動抑制器(タイプ2)の構成図である。It is a block diagram of the fluctuation suppressor (type 2) in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1での変動抑制器(タイプ3)の構成図である。It is a block diagram of the fluctuation suppressor (type 3) in Example 1 of this invention. 本発明の実施例2でのモータ制御装置の構成図である。It is a block diagram of the motor control apparatus in Example 2 of this invention. 本発明の実施例2での電流検出手段の構成図である。It is a block diagram of the electric current detection means in Example 2 of this invention. 本発明の実施例2での直流電流IDC検出手段の構成図である。It is a block diagram of the direct current IDC detection means in Example 2 of this invention. 直流電流からモータ電流を再現する方法を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for explaining a method of reproducing motor current from direct current. 本発明を洗濯機の駆動システムに適用したときの洗濯機の模式図である。It is a schematic diagram of a washing machine when this invention is applied to the drive system of a washing machine. 変動抑制器10がない場合のボード線図である。FIG. 6 is a Bode diagram when there is no fluctuation suppressor 10. 変動抑制器10がある場合のボード線図である。FIG. 6 is a Bode diagram when there is a fluctuation suppressor 10.

符号の説明Explanation of symbols

1…永久磁石同期電動機の制御装置、3…電圧指令値作成器、5…電力変換回路、6…永久磁石同期電動機、10…変動抑制器、12…電流検出手段、21…スイッチング素子、41…永久磁石同期電動機の電流再現演算器、46…電流検出回路、200…洗濯機、201…駆動用モータ(永久磁石同期電動機)、205…攪拌翼(パルセータ)、206…洗濯槽。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Control apparatus of permanent magnet synchronous motor, 3 ... Voltage command value preparation machine, 5 ... Power conversion circuit, 6 ... Permanent magnet synchronous motor, 10 ... Fluctuation suppressor, 12 ... Current detection means, 21 ... Switching element, 41 ... Permanent magnet synchronous motor current reproduction calculator, 46 ... current detection circuit, 200 ... washing machine, 201 ... driving motor (permanent magnet synchronous motor), 205 ... stirring blade (pulsator), 206 ... washing tub.

Claims (6)

界磁として永久磁石を有する永久磁石同期電動機と、
d軸電流指令値と、q軸電流指令値と、周波数指令値とに従って前記永久磁石同期電動機に印加する電圧指令値を求める電圧指令値作成器と、
前記電圧指令値に従って前記永久磁石同期電動機に電圧を印加する電力変換回路とを備えた永久磁石同期電動機の制御装置において、
前記永久磁石同期電動機の前記周波数指令値そのものを積分して得られた磁極位置に従って前記電圧指令値を前記電力変換回路に出力する同期運転モードで起動する際に、永久磁石同期電動機のq軸電流を検出し、検出されたq軸電流値にゲインをかけ、その演算結果を前記周波数指令値から減算して周波数指令値を修正することを特徴とする永久磁石同期電動機の制御装置。
A permanent magnet synchronous motor having a permanent magnet as a field,
a voltage command value generator for obtaining a voltage command value to be applied to the permanent magnet synchronous motor according to a d-axis current command value, a q-axis current command value, and a frequency command value;
In a control device for a permanent magnet synchronous motor comprising a power conversion circuit that applies a voltage to the permanent magnet synchronous motor according to the voltage command value,
When starting in the synchronous operation mode in which the voltage command value is output to the power conversion circuit according to the magnetic pole position obtained by integrating the frequency command value itself of the permanent magnet synchronous motor, the q-axis current of the permanent magnet synchronous motor is , A gain is applied to the detected q-axis current value, and the calculation result is subtracted from the frequency command value to correct the frequency command value.
界磁として永久磁石を有する永久磁石同期電動機と、
d軸電流指令値と、q軸電流指令値と、周波数指令値とに従って前記永久磁石同期電動機に印加する電圧指令値を求める電圧指令値作成器と、
前記電圧指令値に従って前記永久磁石同期電動機に電圧を印加する電力変換回路とを備えた永久磁石同期電動機の制御装置において、
前記永久磁石同期電動機の前記周波数指令値そのものを積分して得られた磁極位置に従って前記電圧指令値を前記電力変換回路に出力する同期運転モードで起動する際に、永久磁石同期電動機のd軸電流および前記q軸電流を検出し、検知されたd軸電流値については前記d軸電流指令値との差分を、q軸電流値については前記q軸電流指令値との差分をとり、その差分がゼロになる第2d軸電流指令値および第2q軸電流指令値を求め、前記第2q軸電流指令値にゲインをかけ、その演算結果を前記周波数指令値から減算して周波数指令値を修正することを特徴とする永久磁石同期電動機の制御装置。
A permanent magnet synchronous motor having a permanent magnet as a field,
a voltage command value generator for obtaining a voltage command value to be applied to the permanent magnet synchronous motor according to a d-axis current command value, a q-axis current command value, and a frequency command value;
In a control device for a permanent magnet synchronous motor comprising a power conversion circuit for applying a voltage to the permanent magnet synchronous motor according to the voltage command value,
When starting in the synchronous operation mode in which the voltage command value is output to the power conversion circuit according to the magnetic pole position obtained by integrating the frequency command value itself of the permanent magnet synchronous motor, the d-axis current of the permanent magnet synchronous motor is And the q-axis current is detected, the detected d-axis current value is taken as a difference from the d-axis current command value, and the q-axis current value is taken as a difference from the q-axis current command value. A second d-axis current command value and a second q-axis current command value that become zero are obtained, a gain is applied to the second q-axis current command value, and the calculation result is subtracted from the frequency command value to correct the frequency command value. A control device for a permanent magnet synchronous motor.
請求項1または2に記載された永久磁石同期電動機の制御装置において、
前記q軸電流の検出値にかけるゲインは、比例ゲインまたは微分ゲインまたは不完全微分ゲインのいずれかであることを特徴とする永久磁石同期電動機の制御装置。
In the control device for the permanent magnet synchronous motor according to claim 1 or 2,
The control device for a permanent magnet synchronous motor, wherein the gain applied to the detected value of the q-axis current is either a proportional gain, a differential gain, or an incomplete differential gain.
請求項1〜3のいずれかに記載された永久磁石同期電動機のモータ制御装置において、
前記永久磁石同期電動機に流れる前記q軸電流は、前記電力変換回路の直流側に流れる電流から求めることを特徴とする永久磁石同期電動機の制御装置。
In the motor controller for the permanent magnet synchronous motor according to any one of claims 1 to 3,
The controller for a permanent magnet synchronous motor, wherein the q-axis current flowing in the permanent magnet synchronous motor is obtained from a current flowing on a DC side of the power conversion circuit.
請求項1〜4のいずれかに記載にされた永久磁石同期電動機の制御装置において、
駆動する前記永久磁石同期電動機に関する情報のうち少なくとも1つを記憶する記憶手段または情報を受け取る通信手段を備え、前記記憶手段または前記通信手段によって得られた前記永久磁石同期電動機に関する情報を用いて、前記q軸電流の検出値にかけるゲインを決定することを特徴とする永久磁石同期電動機の制御装置。
In the control device for a permanent magnet synchronous motor according to any one of claims 1 to 4,
Storage means for storing at least one of the information on the permanent magnet synchronous motor to be driven or communication means for receiving the information is used, and the information on the permanent magnet synchronous motor obtained by the storage means or the communication means is used. A control device for a permanent magnet synchronous motor, wherein a gain applied to a detected value of the q-axis current is determined.
攪拌翼または洗濯脱水槽を回転駆動する永久磁石同期電動機が備わる洗濯機において、
前記永久磁石同期電動機の運転を請求項1〜5のいずれかに記載された永久磁石同期電動機の制御装置を用いて制御することを特徴とする洗濯機。
In a washing machine equipped with a permanent magnet synchronous motor that rotationally drives a stirring blade or a washing dewatering tank,
A washing machine, wherein operation of the permanent magnet synchronous motor is controlled using the control device for the permanent magnet synchronous motor described in any one of claims 1 to 5.
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