JP4644010B2 - 同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法及び同装置 - Google Patents
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(2)上里勝美、友利好克、島袋剛、千住智信:「リラクタンスモータの回転子位置センサレスベクトル制御法」、平成6年電気学会産業応用部門全国大会講演論文集、pp.59−64(1994−8)
(3)千住智信、新垣壮士、上里勝美:「速度外乱トルクオブザーバを用いたリラクタンスモータのセンサレスベクトル制御」、平成11年電気学会産業応用部門全国大会講演論文集、pp.5−8(1999−8)
(4)A.vagati,M.Pastorelli,and G.Franceschini:“High−Performance Control of Synchronous Reluctance Motors”,IEEE Trans.Industry Applications,33,4,pp.983−991(1997−7/8)
(5)E.Capecchi,P.Guglielmi,M.Pastorelle,and A.Vvagati:“Position Sensorless Control of Transverse−Laminated Synchronos Reluctance Motors”,Conference Record of the 2000 IEEE Industry Appliactions Conference(2000−10)
(6)チョンダルーホ:「同期リラクタンスモータの回転速度制御装置及びその方法」、特開2003−33096(2002−7−10出願)
(7)ウォンジュンヘー、他:「同期リラクタンスモータの磁束測定装置およびそのセンサレス制御システム」、特開2004−120993(2003−6−26出願)
(8)花本剛士、辻輝生、田中良明:「拡張磁束オブザーバを用いた同期リラクタンスモータのセンサレス制御」、平成12年電気学会産業応用部門大会講演論文集、pp.981−984(2000−8)
(9)ウォンジュンヒー、他:「モータの回転速度制御装置」、特開2003−18875(2002−1−25出願)
(10)陳志謙、冨田睦雄、道木慎二、大熊繁:「シンクロナスリラクタンスモータのセンサレス制御のための外乱オブザーバ」、平成12年電気学会産業応用部門大会講演論文集、pp.1107−1110(2000−8)
1)ゼロ速度を除くほぼ全速度領域で、すなわち回転子の回転を伴う広い速度領域で、センサレスベクトル制御が可能。
2)回転子位相推定のための演算量が小さい。最小演算量を追求した位相推定である。
3)回転子位相推定のための設計パラメータの選定が容易。
4)安定な回転子位相推定が可能、ひいては安定なシステム動作に大きく寄与できる。
5)位相検出器に加えて、速度検出器も必要としない。
6)回転子位相推定はノイズに強い。
7)回転dq座標系上の信号を用いた他の位相推定方法(高周波信号印加法等)との平易な併用が可能。
8)固定αβ座標系上の信号を用いた他の位相推定方法(高周波信号印加法等)との平易な併用が可能。
(11)新中新二:「同期リラクタンスモータの動的数学モデルに関する一考察、モデル特性の簡易統一的解析」、電気学会論文誌D、124、11、pp.1149−1154(2004−11)
収束することを意味している。(17)式の誤差方程式が明示しているように、オブザーバゲインGは回転子速度ω2nと積の形で、推定値の真値への収束効果を発揮するので、本発明の2次状態オブザーバによれば、ゼロ速度を除く全速度領域で、すなわち回転子の回転を伴う全速度領域で突極磁束推
は、本発明の実施形態例の記述に際し、詳しく説明する。
規化あるいは成分比の逆正接をとればよい。
出力している。これには、設計者が任意に選定できる一般γδ座標系を回転dq座標系に選定するようにすればよい。2次状態オブザーバは、回転dq座標系上の突極磁束の位相
と固定子電圧指令に加えて、回転dq座標系の回転速度ωと回転子速度(電気的速度)の
あり、突極磁束の推定値を真値に収束させることが可能である。
同期器は、次の文献(12)で提示公開された一般化積分形PLL法を忠実に実現したものである。一般化積分形PLL法は同文献に詳しく説明されているので、本明細書における本位相同期器のこれ以上の説明は省略する。
(12)新中新二:「永久磁石同期モータの最小次元D因子状態オブザーバとこれを用いたセンサレスベクトル制御法の提案」、電気学会論文誌D、123、12、pp.1446−1460(2003−12)
値に変換された後、回転dq座標系の位相を決定づけるベクトル回転器5a、5bの回転信号と
すなわち、図3、図6を用いて示した位相同期器10bは、回転dq座標系の位相の微分値を回転子速度の推定値とし、これを2次状態オブザーバに利用すべく、2次状態オブザーバに向け出力している。
器9へ送られている。
きる一般γδ座標系を固定αβ座標系に選定するようにすればよい。この場合は、当然、一般γδ座標系の回転速度はゼロ、すなわちω=0となる。2次状態オブザーバは、固定
座標系上で定義された固定子電流等の信号に加えて、回転子速度(電気的速度)の推定値
(電気的速度)に関して真値に代わって推定値を利用している点を除けば、(19)式、(22)式よるものに忠実に従って実現されている。ただし、一般γδ座標系の回転速度ωは、これを固定αβ座標系に帰着させるべく、ゼロω=0としている。
磁束の推定値を真値に収束できる特性も同様に確保される。
は、前述の文献(12)で提示公開された積分フィードバック形速度推定法を忠実に実現したものである。積分フィードバック形速度推定法は同文献に詳しく説明されているので、本明細書における本速度推定器のこれ以上の説明は省略する。
いて示した速度推定器は、回転dq座標系の位相の微分値を回転子速度の推定値とし、これを2次状態オブザーバに利用すべく、2次状態オブザーバに向け出力している。
2 電力変換器
3 電流検出器
4a 3相2相変換器
4b 2相3相変換器
5a ベクトル回転器
5b ベクトル回転器
6 余弦正弦信号発生器
7 電流制御器
8 指令変換器
9 速度制御器
10 位相決定器
10a 2次状態オブザーバ
10a−1 オブザーバゲイン
10a−4 初期位相決定器
10b 位相同期器
10b−1 安定器
10b−2 積分器
10c 速度推定器
10c−1 安定器
10c−2 積分器
Claims (8)
- トルク発生に寄与する固定子電流を、回転子の正突極あるいは負突極の位相を理想的なd軸位相とする直交d軸q軸で構成される回転dq座標系上のベクトル信号として捕らえ制御する電流制御工程と、回転dq座標系の位相を決定する位相決定工程とを有する同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法であって、
該位相決定工程が、固定子電流のみにより発生した固定子鎖交磁束の構成成分の中の回転子正突極位相あるいは回転子負突極位相と同相成分である突極磁束を推定対象とした、電動機駆動用の固定子電流と固定子電圧あるいはそれらの推定値を少なくとも入力信号とする2次状態オブザーバを有し、2次状態オブザーバを通じて得た突極磁束推定値を少なくとも用いて該回転dq座標系の位相を決定するようにしたことを特徴とする同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法。 - 該2次状態オブザーバを、回転子速度の推定値を利用して実現するようにしたことを特徴とする請求項1記載の同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法。
- 該回転dq座標系の位相の微分値あるいは近似微分値を、該2次状態オブザーバに利用する該回転子速度推定値としたことを特徴とする請求項1または請求項2記載の同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法。
- 該2次状態オブザーバを、回転子の同一方向回転に対しては一定のオブザーバゲイン用いて実現するようにしたことを特徴とする請求項1記載の同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法。
- 該2次状態オブザーバを、交代行列に対し乗法の交換特性をもつ構造のオブザーバゲインを用いて実現するようにしたことを特徴とする請求項1または請求項4記載の同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法。
- 該2次状態オブザーバの入力信号である電動機駆動用の固定子電流と固定子電圧あるいはそれらの推定値を、該回転dq座標系上で定義された信号とすることを特徴する請求項1記載の同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法。
- 該2次状態オブザーバの入力信号である電動機駆動用の固定子電流と固定子電圧あるいはそれらの推定値を、互いに直交しかつ固定のα軸とβ軸で構成される固定αβ座標系上で定義された信号とすることを特徴する請求項1記載の同期リラクタンス電動機のベクトル制御方法。
- トルク発生に寄与する固定子電流を、回転子の正突極あるいは負突極の位相を理想的なd軸位相とする直交d軸q軸で構成される回転dq座標系上のベクトル信号として捕らえ制御する電流制御手段と、回転dq座標系の位相を決定する位相決定手段とを有する同期リラクタンス電動機のベクトル制御装置であって、
該位相決定手段が、固定子電流のみにより発生した固定子鎖交磁束の構成成分の中の回転子正突極位相あるいは回転子負突極位相と同相成分である突極磁束を推定対象とした、電動機駆動用の固定子電流と固定子電圧あるいはそれらの推定値を少なくとも入力信号とする2次状態オブザーバを有し、2次状態オブザーバを通じて得た突極磁束推定値を少なくとも用いて該回転dq座標系の位相を決定するようにしたことを特徴とする同期リラクタンス電動機のベクトル制御装置。
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