JP4641748B2 - 速度センサレス電動機制御装置 - Google Patents
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Description
電流検出器5は、電動機6に流れる電流ベクトルiを検出する。拾い上げ制御手段2は、電流検出器5で検出した電流ベクトルiを入力し、電動機6に流れる電流iを直流にする拾い上げ電圧指令v0を出力する。
電力変換器4は、電圧指令V*を増幅して電動機6に電力を供給する。
なお、トルク制御開始指令SWを立てるタイミングは、拾い上げ制御時間、初期速度ωm0と初期二次磁束φ20の状態から決める。
初期値推定器7では、拾い上げ電圧指令v0の動きから電動機6の初期速度ωm0と初期二次磁束φ20を推定する。図6は、初期値推定器7の一構成例である。9は実磁束推定器、10は実磁束メモリ、11は実磁束抽出器、12は初期速度推定器、13は初期磁束推定器、14は演算用タイマである。
次に、円の中心Rから見たφ(t00)とφ(t02)の角度θCを式(F)で求める。
電動機温度の変動等により一次抵抗R1に誤差があると、実磁束演算器9の出力値である演算磁束ベクトルφ2rの誤差が式(A)により積算されていく。結果、実磁束抽出器11の出力であるφ(tx0)、φ(tx1)、φ(tx2)に誤差が存在する。φ(tx0)、φ(tx1)、φ(tx2)を基に式(B)〜式(H)で推定する初期速度ωm0および初期二次磁束φ20に誤差が生じる。
図4において、21は同定用タイマ、22は磁束演算器、23は演算磁束メモリ、24は演算磁束抽出器、25はR1A同定器である。
ΔR=−E0A/E0B 式(P)
式(P)において、一次抵抗誤差ΔRを求めることが発明の主点であったが、
・式(P)の分母であるE0Bが0となる場合がある、
・起動時に残留磁束が存在したり電動機速度が高いとき、あるいは、φs(tx0)とφs(tx2)間の相対ベクトルが電流ベクトルiにほぼ平行の場合、E0A及びE0Bの大きさが小さくなる、
ことから、演算精度が著しく悪化することがある。このとき、初期速度ωm0および初期二次磁束φ20に誤差が生じる。
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものである。
1、電動機6に流れる電流ベクトルiを検知する電流検出器5
2、電流ベクトルiを入力し電動機6に直流電流を流す拾い上げ電圧指令v0を出力する拾い上げ制御手段2
3、電流ベクトルiと拾い上げ電圧指令v0と一次抵抗R1と拾い上げ制御開始指令STとを入力して初期速度ωm0と初期二次磁束φ20を出力する初期値推定器7
4、拾い上げ制御開始指令STで同定時間txをカウントアップする同定用タイマ21
5、電流ベクトルiと拾い上げ電圧指令v0と一次抵抗ノミナル値R1Cを入力し演算磁束ベクトルφ2sを出力する磁束演算器22
6、演算磁束ベクトルφ2sを電流軸方向θへ回転座標変換し回転磁束ベクトルφ2tを出力する回転座標変換器31
7、回転磁束ベクトルφ2tの電流軸直交成分F2tBが極値となったときの極値時間txb1及びtxb2を出力する極値時間推定器32
8、同定時間tx時点の回転磁束ベクトルφ2tを記憶する回転磁束メモリ35
9、回転磁束メモリ35から1点目が0または極値時間となり2点目が同定時間txとなり3点目が1点目と2点目の中間時間となる3時点の回転磁束ベクトルを抽出する極値磁束抽出器33
10、極値磁束抽出器33の出力と同定時間txと電流ベクトルiを入力し一次抵抗R1を出力するR1B同定器34
F2tA=F2sA・cosθ+F2sB・sinθ 式(Q)
F2tB=−F2sA・sinθ+F2sB・cosθ 式(R)
ここで、(F2sA、F2sB)、(F2tA、F2tB)は、各々、φ2s及びφ2tの各成分である。φ2sに式(L)を適用すると、
F2tA=F2rtA+ΔR・I・t 式(S)
F2tB=F2rtB 式(T)
となる。ここで、(F2rtA、F2rtB)は、実磁束推定ベクトルφ2rをθ方向へ回転座標変換したときの各成分である。回転座標変換器31を通すことにより、一次抵抗誤差ΔRの影響がF2tAのみとなり、F2tBには一次抵抗誤差ΔRの影響が無くなる。
以下、txb1≦txb2として説明する。
tx2は同定時間txと等しくする。
F2tB極値を1回も抽出していないtxb1=txb2=0の場合、式(AE)、式(AF)を用いて、tx00とtx11を計算する。
Tx00=0 式(AE)
tx11=(txb1+tx2)/2 式(AF)
同定時間txがtxb2と(txb1+3*txb2)/2の間にある場合、極値時間txb1及びtxb2から式(U)、式(V)を用いて、tx00とtx11を計算する。
tx00=txb1 式(U)
tx11=(txb1+tx2)/2 式(V)
同定時間txが (txb1+3*txb2)/2と(txb1+4*txb2)/2の間にある場合、極値時間txb1及びtxb2から式(W)、式(X)を用いて、tx00とtx11を計算する。
tx00=txb2 式(W)
tx11=(txb2+tx2)/2 式(X)
さて、同定時間txが(txb1+4*txb2)/2のとき、F2tBは極値地点となり、txb1とtxb2の値は更新される。今までのtxb2はtxb1に移り、txb2は現在の時間となる。このため、同定時間txはtxb2と(txb1+3*txb2)/2の間となり、式(U)、式(V)を用いて、tx00とtx11を計算することとなる。以降は、式(U)または式(W)によりtx00、式(V)または式(X)によりtx11を計算することとなる。
最後に、回転磁束メモリ35から時間tx00、tx11、tx2の回転磁束ベクトル値φt(tx00)、φt(tx11)、φt(tx2)を抽出する。
F11A=Fx11A−Fx00A、F11B=Fx11B−Fx00B 式(Y)
F22A=Fx22A−Fx00A、F22B=Fx22B−Fx00B 式(Z)
ΔR={F22A*(2*F11A−F22A)+F22B*(2*F11B−F22B)}/(2*F11A−F22A)/tx2/I 式(AA)
R1=R1C+ΔR 式(AB)
ここで、Fx00AとFx00Bはφt(tx00)の成分、Fx11AとFx110Bはφt(tx11)の成分、Fx22AとFx22Bはφt(tx2)の成分である。
図3は、従来と本発明における一次抵抗変動ΔRを推定する際に用いる式(AA)に相当する演算式の分母値状態を比較した図である。R1A同定器演算式分母は(2*FmA−FeA)の値をプロットしたもの、R1B同定器演算式分母は(2*F11A−F22A)の値をプロットしたものである。ここで、
FmA=F2tA(tx1)−F2tA(tx0) 式(AC)
FeA=F2tA(tx2)−F2tA(tx0) 式(AD)
である。F2tA(tx0)は時間tx0でのF2tA値、F2tA(tx1)は時間tx1でのF2tA値、F2tA(tx2)は時間tx2でのF2tA値である。
例えば、速度センサレス車両制御において、惰行走行状態からの再加速、惰行走行状態からのブレーキが可能となる。
2 拾い上げ制御手段
3 切替器
4 電力変換器
5 電流検出器
6 電動機
7 初期値推定器
8 電流制御手段
9 実磁束推定器
10 実磁束メモリ
11 実磁束抽出器
12 初期速度推定器
13 初期磁束推定器
14 演算用タイマ
21 同定用タイマ
22 磁束演算器
23 演算磁束メモリ
24 演算磁束抽出器
25 R1A同定器
31 回転座標変換器
32 極値時間推定器
33 極値磁束抽出器
34 R1B同定器
35 回転磁束メモリ
v0・・・・拾い上げ電圧指令
V1・・・・トルク制御電圧指令
V*・・・・電圧指令
i・・・・電流ベクトル
ωmr・・・・実速度
SW・・・・トルク制御開始指令
ST・・・・拾い上げ制御開始指令
R1・・・・一次抵抗
ωm0・・・・初期速度
φ20・・・・初期二次磁束
I・・・・直流電流指令
θ・・・・電流指令位相角
t0・・・・拾い上げ時間
φ(t0)・・・・t0時点の実磁束推定ベクトル
t00、t01、t02・・・・0以上t0以下の任意の値
φ(t00)・・・・t00時点の実磁束推定ベクトル
φ(t01)・・・・t01時点の実磁束推定ベクトル
φ(t02)・・・・t02時点の実磁束推定ベクトル
φ2r・・・・実磁束推定ベクトル
tx・・・・同定時間
φ2s・・・・演算磁束ベクトル
R1C・・・・一次抵抗ノミナル値
ΔR・・・・一次抵抗誤差
φs(tx)・・・・tx時点の演算磁束ベクトル
tx0、tx1、tx2・・・・0以上tx以下の任意の値
φs(tx0)・・・・tx0時点の演算磁束ベクトル
φs(tx1)・・・・tx1時点の演算磁束ベクトル
φs(tx2)・・・・tx2時点の演算磁束ベクトル
φ2t・・・・回転磁束ベクトル
φt(tx)・・・・tx時点のφ2t
F2tA・・・・回転磁束ベクトルのθ方向成分
F2tB・・・・回転磁束ベクトルのθ方向直交成分
txb1、txb2・・・・F2tBの極値時間
tx00、tx11・・・・R1同定用磁束抽出時間
φt(tx00)・・・・tx00時点の回転磁束ベクトル
φt(tx11)・・・・tx11時点の回転磁束ベクトル
φt(tx2)・・・・tx2時点の回転磁束ベクトル
Claims (1)
- 電動機に流れる電流ベクトルを検出する電流検出器と、前記電流ベクトルを入力し前記電動機に直流電流を流す拾い上げ電圧指令を出力する拾い上げ制御手段と、前記電流ベクトルと前記拾い上げ電圧指令と一次抵抗と拾い上げ制御開始指令とを入力して初期速度と初期二次磁束を出力する初期値推定器と、前記拾い上げ制御開始指令で同定時間txをカウントアップする同定用タイマと、前記電流ベクトルと前記拾い上げ電圧指令と一次抵抗ノミナル値を入力し演算磁束ベクトルを出力する磁束演算器を持つ速度センサレス電動機制御装置において、
前記演算磁束ベクトルを電流軸方向へ回転座標変換し回転磁束ベクトルを出力する回転座標変換器と、前記回転磁束ベクトルの電流軸直交成分が極値となったときの極値時間txb1及びtxb2を出力する極値時間推定器と、前記同定時間txにおける前記回転磁束ベクトルを記憶する回転磁束メモリと、前記回転磁束メモリから1点目が0または前記極値時間となり2点目が前記同定時間となり3点目が1点目と2点目の中間時間となる3時点の回転磁束ベクトルを抽出する極値磁束抽出器と、前記極値磁束抽出器の出力と前記同定時間txと前記電流ベクトルを入力し前記一次抵抗を出力するR1B同定器とを追加することを特徴とする速度センサレス電動機制御装置。
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- 2004-06-25 JP JP2004188052A patent/JP4641748B2/ja not_active Expired - Lifetime
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