JP4680701B2 - Control method of permanent magnet synchronous motor - Google Patents

Control method of permanent magnet synchronous motor Download PDF

Info

Publication number
JP4680701B2
JP4680701B2 JP2005200077A JP2005200077A JP4680701B2 JP 4680701 B2 JP4680701 B2 JP 4680701B2 JP 2005200077 A JP2005200077 A JP 2005200077A JP 2005200077 A JP2005200077 A JP 2005200077A JP 4680701 B2 JP4680701 B2 JP 4680701B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carrier frequency
current
permanent magnet
synchronous motor
switching element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2005200077A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007020324A (en
Inventor
義行 田口
正浩 佐野
智文 大久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd filed Critical Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority to JP2005200077A priority Critical patent/JP4680701B2/en
Publication of JP2007020324A publication Critical patent/JP2007020324A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4680701B2 publication Critical patent/JP4680701B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

本発明は、界磁に永久磁石を用いた永久磁石同期電動機の制御方法に係り、特に、PWMインバータを用いた永久磁石同期電動機の制御方法に関する。   The present invention relates to a method for controlling a permanent magnet synchronous motor using a permanent magnet as a field, and more particularly to a method for controlling a permanent magnet synchronous motor using a PWM inverter.

同期電動機の一種に、回転子(ロータ)に永久磁石を用いた回転界磁形の同期電動機があり、給電用のブラシが不要なことから直流ブラシレスモータなどと呼ばれ、励磁電力が不要なので効率が良く、従って、比較的小型のモータとして有利であり、このため、近年、例えばエアコンなどに多用されるようになっている。   One type of synchronous motor is a rotating field type synchronous motor that uses a permanent magnet for the rotor (rotor), and is called a DC brushless motor because it does not require a brush for power supply. Therefore, it is advantageous as a relatively small motor, and for this reason, in recent years, it has been frequently used in, for example, air conditioners.

この回転界磁形の永久磁石同期電動機では、回転検出器又は磁極位置検出器を用い、回転子の磁極位置を検出して電機子電流を切換えることにより回転磁界を生成させ、回転子にトルクを発生させるのであるが、このとき、近年は、PWM(パルス幅変調)インバータにより電機子電流を切換えるようにした、いわゆるPWMインバータ駆動方式の永久磁石同期電動機が一般的である。   In this rotating field type permanent magnet synchronous motor, a rotation detector or a magnetic pole position detector is used to detect the magnetic pole position of the rotor and switch the armature current to generate a rotating magnetic field, thereby generating torque to the rotor. At this time, in recent years, a so-called PWM inverter driven permanent magnet synchronous motor in which the armature current is switched by a PWM (pulse width modulation) inverter is generally used.

ところで、このような永久磁石同期電動機の場合、起動時、又は起動直後に回転子軸がロックしたとすると、回転検出器又は磁極位置検出器による信号が変化しなくなってしまうので、電動機駆動用インバータのPWM信号発生部における出力電圧位相も変化せず、ロックしてしまうことになる。そしてこのようにインバータの出力電圧位相がロックすると、当該インバータの出力電圧は直流電圧となってしまうので、インバータの特定のスイッチング素子に直流電流が流れ続けることになる。   By the way, in the case of such a permanent magnet synchronous motor, if the rotor shaft is locked at the time of start-up or immediately after start-up, the signal from the rotation detector or the magnetic pole position detector will not change. The output voltage phase in the PWM signal generation section of this will not change and will be locked. When the output voltage phase of the inverter is locked in this way, the output voltage of the inverter becomes a DC voltage, and thus a DC current continues to flow through a specific switching element of the inverter.

ここで、電動機が回転している場合、出力電圧位相はロックせず電動機の回転に同期した周波数に応じて変化するため、特定のスイッチング素子に直流電流が流れ続けることはなく、この場合、スイッチング素子には交流電流が流れるため、熱の蓄積と放出が短時間に交互に行われることによりスイッチング素子が急激に発熱する虞はない。   Here, when the motor is rotating, the output voltage phase does not lock and changes according to the frequency synchronized with the rotation of the motor, so that a direct current does not continue to flow through a specific switching element. Since an alternating current flows through the element, there is no possibility that the switching element suddenly generates heat by alternately storing and releasing heat in a short time.

このとき、スイッチング素子の定格電流値は、一般に直流電流を連続的に流せる値として定義されているが、PWMインバータの場合は、スイッチング素子が、商用交流電源の周波数に比較してかなり高い数KHz(キロヘルツ)の周波数のキャリア(搬送波信号)でスイッチングされるので、スイッチング素子のオン抵抗などによる定常的な損失の他に、スイッチング動作による過渡的な損失が加わるので、スイッチング素子の発熱が更に大きくなる。   At this time, the rated current value of the switching element is generally defined as a value that allows a direct current to flow continuously. However, in the case of a PWM inverter, the switching element is several KHz higher than the frequency of the commercial AC power supply. Since switching is performed with a carrier (carrier wave signal) of (kilohertz) frequency, transient loss due to switching operation is added in addition to steady loss due to on-resistance of the switching element, etc. Become.

このため、スイッチング素子がPWM制御されている場合は、ロックして直流電流状態になると、このときの平均電流値が、たとえスイッチング素子の定格電流値以内の値であっても、急激にスイッチング素子の温度が上昇してしまう虞がある。   For this reason, when the switching element is controlled by PWM, when the DC current state is locked, the switching element suddenly even if the average current value at this time is a value within the rated current value of the switching element. There is a risk that the temperature of the will rise.

ところで、このような場合の保護としては、従来から、インバータの出力電流が所定の値を超えたら過電流保護装置により出力を遮断する方法や、電動機の保護用として制御装置に搭載される電子サーマル保護装置を利用し、運転周波数が低周波の場合には、保護動作が敏感になるような特性に設定することにより保護動作を早く働かせ保護する方法などか適用されている。   By the way, as protection in such a case, conventionally, when the output current of the inverter exceeds a predetermined value, a method of shutting off the output by the overcurrent protection device, or an electronic thermal mounted on the control device for protection of the motor When a protection device is used and the operation frequency is low, a method for protecting the protection operation quickly by setting the characteristic so that the protection operation becomes sensitive is applied.

また、更には、電流抑制機能により設定電流値を定格電流以下に設定することにより大きな電流をスイッチング素子に流さないようにして保護する方法なども従来から知られており(例えば、特許文献1参照。)、このときインバータのキャリア周波数を低減させるようにした方法も従来から知られている(例えば、特許文献2参照。)。
特開平9−140154号公報 特開平9−70195号公報
Furthermore, a method of protecting a large current from flowing through the switching element by setting the set current value to be equal to or lower than the rated current by a current suppression function has been conventionally known (for example, see Patent Document 1). In this case, a method of reducing the carrier frequency of the inverter at this time is also conventionally known (see, for example, Patent Document 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 9-140154 JP-A-9-70195

上記従来技術は、スイッチング素子にキャリア周波数でスイッチングされた電流が通流されている点に配慮がされておらず、電動機のロックに際して特定のスイッチング素子に発熱が集中してしまうという問題があった。   The above prior art does not consider the fact that a current switched at the carrier frequency is passed through the switching element, and there is a problem that heat is concentrated on a specific switching element when the motor is locked. .

上記したように、電動機の回転子軸がロックされた状態で起動した場合、旗は起動直後に回転子軸がロックした場合には、PWMインバータの特定のスイッチング素子に直流状態の電流が流れ続けるが、このときスイッチング素子に通流される電流がキャリア周波数でスイッチングされているため、スイッチング素子の損失が大きくなり、熱蓄積によるスイッチング素子の熱破壊の虞が生じてしまうのである。   As described above, when starting with the rotor shaft of the motor locked, if the rotor shaft is locked immediately after starting the flag, a DC current continues to flow through a specific switching element of the PWM inverter. However, since the current passed through the switching element at this time is switched at the carrier frequency, the loss of the switching element increases, and there is a risk of thermal destruction of the switching element due to heat accumulation.

このとき、特許文献1に開示の従来技術でも、回転子軸にロックが生じた場合の対応については、何も記載していないものであり、特許文献2に開示の従来技術では、キャリア周波数を低減する条件に電流指令値を使用している。   At this time, even in the conventional technique disclosed in Patent Document 1, nothing is described as a countermeasure when the rotor shaft is locked. In the conventional technique disclosed in Patent Document 2, the carrier frequency is not set. The current command value is used for the condition to reduce.

本発明の目的は、PWMインバータのスイッチング素子の保護が、電動機回転子軸のロックに際しても確実に得られるようにした永久磁石同期電動機の制御方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a control method for a permanent magnet synchronous motor in which protection of a switching element of a PWM inverter can be reliably obtained even when a motor rotor shaft is locked.

上記目的は、永久磁石形同期電動機の回転子磁極位置を検出し、PWMインバータを制御して電機子電流を切換える方式の永久磁石形同期電動機の制御方法において、前記永久磁石形同期電動機のロックを検出し、ロック時に前記PWMインバータのキャリア周波数を通常運転時用の周波数から低減させ前記ロック時でのキャリア周波数の低減量が、前記PWMインバータのスイッチング素子の出力電流の大きさと通電時間の長さから算出されるようにして達成される。
The above object is to provide a permanent magnet synchronous motor control method that detects the rotor magnetic pole position of the permanent magnet synchronous motor and controls the PWM inverter to switch the armature current. detecting the carrier frequency of the PWM inverter at the time of locking is reduced from the frequency for ordinary operation, reducing the amount of the carrier frequency at the time of the lock, the length size and the energization time of the output current of the switching elements of the PWM inverter It is achieved at the so that calculated from the.

ここで、前記キャリア周波数の低減が実行されたとき、当該キャリア周波数の低減量に応じて電流抑制機能の設定電流値が増加されるようにしてもよい。 Here, when the carrier frequency is reduced, the set current value of the current suppression function may be increased according to the reduction amount of the carrier frequency.

上記手段では、電動機の起動時において、回転子軸がロックした場合に、前記制御装置にて出力電流がキャリア周波数低減開始電流値を超えた場合にはPWM信号を発生する基準となるキャリア周波数を起動時に設定していたキャリア周波数よりも低減させるものとする。   In the above means, when the rotor shaft is locked at the time of starting the motor, if the output current exceeds the carrier frequency reduction start current value in the control device, the carrier frequency serving as a reference for generating the PWM signal is set. It shall be reduced below the carrier frequency set at startup.

この場合、前記キャリア周波数低減処理後、変更したキャリア周波数によりキャリア周波数低減開始電流値を再度求め検出した出力電流値と比較する。検出した直流電流がキャリア周波数低減開始電流値よりも出力電流が大きい場合には再度キャリア周波数を低減する。   In this case, after the carrier frequency reduction process, the carrier frequency reduction start current value is obtained again by the changed carrier frequency and compared with the detected output current value. When the detected direct current is larger in output current than the carrier frequency reduction start current value, the carrier frequency is reduced again.

前記のように求めたキャリア周波数低減開始電流値よりも検出した出力電流が大きい場合にはキャリア周波数を低減する。キャリア周波数低減下限値は使用環境および制御装置の機器構成によって決めることができる。   When the detected output current is larger than the carrier frequency reduction start current value obtained as described above, the carrier frequency is reduced. The lower limit value of the carrier frequency can be determined by the use environment and the device configuration of the control device.

キャリア周波数低減下限値までキャリア周波数を低減させても、出力電流が前記キャリア周波数低減開始電流値を超えている場合には、スイッチング素子のジャンクション温度、定常損失、スイッチング素子、制御装置の冷却能力および出力電流値とキャリア周波数の関係からからスイッチングによる直流電流を連続して流せる時間を求め、通電時間を監視することにより前記求めた連続通電時間以上継続して出力電流が流れたら出力を遮断する。   If the output current exceeds the carrier frequency reduction start current value even if the carrier frequency is reduced to the carrier frequency reduction lower limit value, the switching element junction temperature, steady loss, switching element, cooling capacity of the control device, and Based on the relationship between the output current value and the carrier frequency, a time during which a direct current due to switching can be continuously flowed is obtained, and the current is monitored.

この結果、速度検出器または磁極位置検出器を有する永久磁石動機電動機を前記検出器の信号を用いて駆動する制御装置において、起動時に回転子軸がロックし出力電流が直流となり特定のスイッチング素子に流れるような場合においても、スイッチング素子が熱破壊に至る前に出力を遮断することによりスイッチング素子を保護することがきる。   As a result, in a control device that drives a permanent magnet motor having a speed detector or a magnetic pole position detector using the signal of the detector, the rotor shaft is locked at startup and the output current becomes DC and becomes a specific switching element. Even in the case of flowing, the switching element can be protected by shutting off the output before the switching element reaches thermal destruction.

本発明によれば、PWMスイッチングによる損失を考慮したスイッチング素子の保護が得られるので、従来技術に比較して、より一層、高い信頼性を保持させることができる。   According to the present invention, since protection of the switching element in consideration of loss due to PWM switching can be obtained, it is possible to maintain higher reliability as compared with the prior art.

以下、本発明による永久磁石同期電動機の制御方法について、図示の実施の形態により詳細に説明する。   Hereinafter, a method for controlling a permanent magnet synchronous motor according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.

図3は、本発明の一実施形態が適用された永久磁石同期電動機制御装置の一例で、図示のように、この実施形態では、まず、商用電源100から供給された交流電力を順変換部110に入力し、ここで直流に変換後、平滑部120により平滑化した上で逆変換部130に供給し、ここでPWM制御し、回転界磁形永久磁石同期電動機の駆動に必要な駆動電力に変換し、この駆動電力をモータM、すなわち回転界磁形永久磁石同期電動機140に供給するようになっている。   FIG. 3 is an example of a permanent magnet synchronous motor control device to which an embodiment of the present invention is applied. As shown in the figure, in this embodiment, first, AC power supplied from the commercial power supply 100 is converted to the forward conversion unit 110. Is converted into direct current and then smoothed by the smoothing unit 120 and then supplied to the inverse conversion unit 130, where PWM control is performed to obtain the drive power necessary for driving the rotating field permanent magnet synchronous motor. The drive power is converted and supplied to the motor M, that is, the rotating field permanent magnet synchronous motor 140.

このとき、永久磁石同期電動機140には、その回転子の回転位置を検出するセンサとして磁極位置検出器150が設けてあり、これにより検出されてくる回転子位置信号Rが制御部160に入力されている。このとき制御部160にはPWM信号発生部180とキャリア信号発生部170が設けてあり、これらは制御部160の制御のもとで動作する。   At this time, the permanent magnet synchronous motor 140 is provided with a magnetic pole position detector 150 as a sensor for detecting the rotational position of the rotor, and the rotor position signal R detected thereby is input to the controller 160. ing. At this time, the controller 160 is provided with a PWM signal generator 180 and a carrier signal generator 170, which operate under the control of the controller 160.

そこで、制御部160は、これらキャリア信号発生部170とPWM信号発生部180を、回転子位置信号Rに基づいて制御し、これによりキャリア信号発生部170はキャリア周波数をPWM信号発生部180に供給し、PWM信号発生部180は、キャリア周波数からPWM信号を生成して逆変換部130のスイッチング素子に供給し、永久磁石同期電動機140に駆動電力が供給されるようにする。   Therefore, the control unit 160 controls the carrier signal generation unit 170 and the PWM signal generation unit 180 based on the rotor position signal R, whereby the carrier signal generation unit 170 supplies the carrier frequency to the PWM signal generation unit 180. The PWM signal generator 180 generates a PWM signal from the carrier frequency and supplies the PWM signal to the switching element of the inverse converter 130 so that the driving power is supplied to the permanent magnet synchronous motor 140.

このとき、逆変換部130と永久磁石同期電動機140の間には、例えばCT(電流トランス)などの電流検出器190が設けてあり、これにより逆変換部130の出力電流が検出されるようになっていて、ここで検出した出力電流信号Cも制御部160に入力されるようになっている。   At this time, a current detector 190 such as a CT (current transformer) is provided between the reverse conversion unit 130 and the permanent magnet synchronous motor 140 so that the output current of the reverse conversion unit 130 is detected. The output current signal C detected here is also input to the controller 160.

そして、制御部160は、上記したように、回転子位置信号Rに基づいて永久磁石同期電動機140の回転制御を実行するだけではなく、回転子軸のロックや出力電流の検出などの処理も併せて実行するようになっており、このため所定のプログラムが搭載されたマイコン(マイクロコンピュータ)で構成されている。   Then, as described above, the control unit 160 not only executes rotation control of the permanent magnet synchronous motor 140 based on the rotor position signal R, but also performs processing such as locking of the rotor shaft and detection of output current. For this reason, it is composed of a microcomputer (microcomputer) on which a predetermined program is mounted.

次に、図4も、本発明の一実施形態が適用された永久磁石同期電動機制御装置の一例であるが、これは、出力電流をPWMインバータ主回路側で検出するようにした場合の一例で、このため、例えばシャント抵抗などの電流検出器190aを平滑部120と逆変換部130の間に設け、これにより検出た出力電流信号Cを制御部160に入力するようになっている。   Next, FIG. 4 is also an example of a permanent magnet synchronous motor control device to which an embodiment of the present invention is applied. This is an example of the case where the output current is detected on the PWM inverter main circuit side. For this reason, for example, a current detector 190 a such as a shunt resistor is provided between the smoothing unit 120 and the inverse conversion unit 130, and the output current signal C detected thereby is input to the control unit 160.

次に、これら図3と図4の永久磁石同期電動機制御装置による本発明の実施形態の動作について、フローチャートにより説明する。まず、図1は、本発明の第1の実施形態に係る制御方法に必要な処理を示したもので、この処理は、制御部160のマイコンにより実行され、図示のように、電動機(永久磁石同期電動機140)を起動・スタートさせたとき開始され、以後、所定の一定時間毎に、例えば10ミリ秒毎に実行されるものである。   Next, the operation of the embodiment of the present invention by the permanent magnet synchronous motor control device of FIGS. 3 and 4 will be described with reference to flowcharts. First, FIG. 1 shows processing necessary for the control method according to the first embodiment of the present invention. This processing is executed by the microcomputer of the control unit 160, and as shown in FIG. This is started when the synchronous motor 140) is started and started, and thereafter executed every predetermined time, for example, every 10 milliseconds.

そして、まず、予め設定されている通常運転時キャリア周波数f0 により、特定のスイッチング素子をスイッチングした場合、当該スイッチング素子に連続して通流することができる直流電流の最大値を算出してキャリア周波数低減開始電流I0 とする(ステップ200)。 First, when a specific switching element is switched with a preset normal operation carrier frequency f 0 , the maximum value of the direct current that can be continuously passed through the switching element is calculated and the carrier is calculated. The frequency reduction start current I 0 is set (step 200).

ここで、このキャリア周波数低減開始電流I0 は、スイッチング素子のジャンクション温度、定常損失、スイッチング損失、及び逆変換部130が備えている冷却能力から、既知の物理的法則に従って制御部160のマイコンにより計算することができる。このときの通常運転時キャリア周波数f0 は、運転条件や運転環境によって決まるものであるが、通常、8KHz程度の周波数が設定される(f0 =8KHz)。 Here, the carrier frequency reduction start current I 0 is determined by the microcomputer of the control unit 160 according to a known physical law from the junction temperature of the switching element, the steady loss, the switching loss, and the cooling capability of the inverse conversion unit 130. Can be calculated. The normal operation carrier frequency f 0 at this time is determined by the operation conditions and the operation environment, but is normally set to a frequency of about 8 KHz (f 0 = 8 KHz).

次に、ロックの検出を行ない、ロック検出か否かを判定する(ステップ210)。ここで回転子軸がロックしていた場合、起動したのにもかかわらず回転子位置信号Rが変化しない。そこで、この場合、ロックと判定され、結果はYESとなる。そして、ロックと判定されなかった場合、結果はNOとなる。   Next, lock detection is performed and it is determined whether or not lock detection is detected (step 210). Here, when the rotor shaft is locked, the rotor position signal R does not change even though the rotor is activated. Therefore, in this case, it is determined to be locked, and the result is YES. If the lock is not determined, the result is NO.

そして、まず、結果がNOのときはキャリア周波数を通常運転時キャリア周波数f0 としたままにする(ステップ220)。 First, when the result is NO, the carrier frequency is kept at the carrier frequency f 0 during normal operation (step 220).

一方、ロックと判定された場合、結果はYESになるので、次に、通常運転時キャリア周波数f0 でスイッチングした直流電流を連続して流せる時間の最大値、すなわち許容最大連続直流通電時間Tm を求める(ステップ230)。 On the other hand, if it is determined to be locked, the result is YES. Next, the maximum value of the time during which DC current switched at the carrier frequency f 0 during normal operation can be continuously flowed, that is, the allowable maximum continuous DC energization time T m is obtained. Is obtained (step 230).

この許容最大連続直流通電時間Tm は、電流検出器190又は電流検出器190aの出力電流信号Cによる電流値と現在のキャリア周波数、スイッチング素子の定常損失、スイッチング損失、ジャンクション温度、及び逆変換部130が備えている冷却能力から、既知の物理的法則に従って制御部160のマイコンにより計算することができる。 This allowable maximum continuous DC energization time Tm is the current value by the output current signal C of the current detector 190 or the current detector 190a and the current carrier frequency, the steady loss of the switching element, the switching loss, the junction temperature, and the inverse conversion unit. It can be calculated from the cooling capacity of 130 by the microcomputer of the control unit 160 according to a known physical law.

次に、検出した電流値を積分することにより通電時間Tを計算し(ステップ240)、計算した通電時間Tを許容最大連続直流通電時間Tm と比較して出力遮断判定を行う(ステップ250)。そして、結果がNO、つまり通電時間Tが許容最大連続直流通電時間Tm 以上の場合(T≧Tm)、制御部160は逆変換部130を出力遮断し、運転を停止させる(ステップ290)。 Next, the energization time T is calculated by integrating the detected current value (step 240), and the calculated energization time T is compared with the allowable maximum continuous DC energization time Tm to determine the output cutoff (step 250). . If the result is NO, that is, if the energization time T is equal to or greater than the allowable maximum continuous DC energization time T m (T ≧ T m ), the control unit 160 shuts off the output of the inverse conversion unit 130 and stops the operation (step 290). .

一方、結果がYES、つまり通電時間Tが許容最大連続直流通電時間Tm 未満の場合(T<Tm)には、続いてステップ260とステップ270を実行し、キャリア周波数低減判定を行う。 On the other hand, when the result is YES, that is, when the energization time T is less than the allowable maximum continuous DC energization time T m (T <T m ), subsequently, Step 260 and Step 270 are executed to determine the carrier frequency reduction.

まず、ステップ260で判定結果がYESになった場合、つまり電流検出器190又は電流検出器190aにより検出した電流Iがキャリア周波数低減開始電流I0 以上の場合(I0 ≦I)で、且つ、ステップ270の判定結果もYESになった場合、つまり現在のキャリア周波数fがキャリア周波数下限値fL を下回っていない場合(fL <f)には、キャリア周波数を低減する(ステップ280)。 First, when the determination result in step 260 is YES, that is, when the current I detected by the current detector 190 or the current detector 190a is equal to or greater than the carrier frequency reduction start current I 0 (I 0 ≦ I), and If the determination result in step 270 is also YES, that is, if the current carrier frequency f is not lower than the carrier frequency lower limit value f L (f L <f), the carrier frequency is reduced (step 280).

このときのキャリア周波数低減下限値fL は、この装置の具体的な構成や使用環境によって決まるものであるが、通常、1KHz程度の値が設定される。他方、ステップ280におけるキャリア周波数の低減は、例えば1回当り0.5KHz程度に設定してやればよい。なお、この場合、ステップ280によるキャリア周波数の低減処理回数の最大値は、f0=8000で、fL=1000なので、7000(8000−1000)÷500=14となる。 The carrier frequency reduction lower limit value f L at this time is determined by the specific configuration and use environment of this apparatus, but is normally set to a value of about 1 KHz. On the other hand, the reduction of the carrier frequency in step 280 may be set to about 0.5 KHz per time, for example. In this case, the maximum value of the carrier frequency reduction processing count in step 280 is f 0 = 8000 and f L = 1000, so 7000 (8000−1000) ÷ 500 = 14.

一方、ステップ260の判定結果がNOになった場合、つまり検出電流Iがキャリア周波数低減開始電流I0 未満の場合(I0 >I)と、ステップ270の判定結果がNOになった場合、つまり現在のキャリア周波数fがキャリア周波数下限値fL を越えていた場合(fL <f)は、ステップ280によるキャリア周波数低減処理は行わず、この場合はステップ230、ステップ240、ステップ250による許容最大連続直流通電時間を求める処理と、通電時間を監視する処理により保護が与えられることになる。 On the other hand, when the determination result of step 260 is NO, that is, when the detection current I is less than the carrier frequency reduction start current I 0 (I 0 > I), when the determination result of step 270 is NO, that is, If the current carrier frequency f exceeds the carrier frequency lower limit value f L (f L <f), the carrier frequency reduction process in step 280 is not performed, and in this case, the maximum allowable value in steps 230, 240, and 250 is performed. Protection is provided by the process of obtaining the continuous DC energization time and the process of monitoring the energization time.

ここで、この図1の処理は、上記したように、ある決められた一定時間毎に実行され、従って、この実施形態によれば、起動時、永久磁石同期電動機140の回転子軸にロックが生じ、逆変換部130のスイッチング素子に直流電流が通流して当該スイッチング素子に熱破壊の虞が生じたときには、キャリア周波数の低減によるスイッチング損失の抑制が働くことになり、この結果、通流されている電流値を低下させることなくスイッチング素子の発熱を抑えることができる。   Here, as described above, the process of FIG. 1 is executed at predetermined time intervals. Therefore, according to this embodiment, the rotor shaft of the permanent magnet synchronous motor 140 is locked at the time of startup. As a result, when a direct current flows through the switching element of the reverse conversion unit 130 and there is a risk of thermal destruction in the switching element, the switching loss is suppressed by reducing the carrier frequency, and as a result, the switching element is passed. Heat generation of the switching element can be suppressed without reducing the current value.

ここで、この図1の処理において、ステップ260以降のキャリア周波数低減処理の前にステップ250による許容最大連続直流通電時間と通電時間による出力遮断判定を行っている理由は、キャリア周波数低減させている状態でスイッチング素子の熱破壊限界レベルに到達した場合の保護を考慮したためであり、これにより更に確実な保護を得ることができる。   Here, in the process of FIG. 1, the reason why the output cutoff determination based on the allowable maximum continuous DC energization time and the energization time in step 250 is performed before the carrier frequency reduction process in and after step 260 is to reduce the carrier frequency. This is because the protection when the thermal destruction limit level of the switching element is reached in the state is taken into consideration, and thus more reliable protection can be obtained.

次に、図2は、本発明の第2の実施形態に係る制御方法に必要な処理を示したもので、これは、制御部160に電流抑制機能を持たせるようにした場合の本発明の一実施形態であり、ここで電流抑制機能とは、電動機の運転中に出力電流が、予め設定してある電流値(設定電流値)を超えた場合、逆変換部のPWMによるデューティ(通流率)を制御して、出力電流が設定電流値を超えないようにする機能のことである。   Next, FIG. 2 shows the processing necessary for the control method according to the second embodiment of the present invention, which is the control of the present invention when the control unit 160 has a current suppression function. In this embodiment, the current suppression function refers to a duty ratio (current flow) by PWM of the reverse conversion unit when the output current exceeds a preset current value (set current value) during operation of the motor. Rate) to prevent the output current from exceeding the set current value.

ところで、このときの設定電流値としては、制御装置自体に固有の値が固定値として設定されるのが一般的であるが、ここで、この第2の実施形態では、この電流抑制機能における設定電流値を、固定値ではなく可変値にしたものである。   By the way, as the set current value at this time, a value unique to the control device itself is generally set as a fixed value. Here, in the second embodiment, setting in the current suppression function is performed. The current value is a variable value instead of a fixed value.

既に説明したように、本発明は、電動機がロックしたとき、キャリア周波数を下げ、スイッチング損失を低減させるようにしたものであるが、このときのキャリア周波数の引下げによるスイッチング損失の低減は、見方を変えれば、その分だけスイッチング素子に通流可能な電流値が相対的に多くできることを意味している。   As described above, the present invention is designed to reduce the carrier frequency and reduce the switching loss when the motor is locked, but the reduction of the switching loss due to the reduction of the carrier frequency at this time should be viewed. In other words, it means that the current value that can be passed through the switching element can be relatively increased accordingly.

そこで、この第2の実施形態では、このことを利用し、電動機の起動時、更に大きな起動トルクを発生されることができるようにしたもので、このため、図2に示すように、第1の実施形態による処理(図1)におけるキャリア周波数低減処理ステップ280の後にステップ300を設けたものであり、その他の構成は、図1の実施形態の場合と同じである。   Therefore, in the second embodiment, this is utilized so that a larger starting torque can be generated when the electric motor is started. For this reason, as shown in FIG. Step 300 is provided after the carrier frequency reduction processing step 280 in the processing according to the embodiment (FIG. 1), and other configurations are the same as those in the embodiment of FIG.

このとき、ステップ300では、ステップ280でキャリア周波数を引下げたことにより低減されたスイッチング素子のステップ損失分に見合う電流値の増加量を演算し、この増加量を前記電流抑制機能の設定値に加算する処理を実行する。   At this time, in step 300, an increase amount of the current value corresponding to the step loss of the switching element reduced by lowering the carrier frequency in step 280 is calculated, and this increase amount is added to the set value of the current suppression function. Execute the process.

既に説明したように、ステップ280の処理と、この後のステップ300の処理が実行されるのは、回転子軸がロックした場合であり、従って、この図2の実施形態によれば、回転子軸がロックした場合には自動的にキャリア周波数が低減されると共に電流抑制機能の設定電流値が増加させられることになり、この結果、永久磁石同期電動機140の起動トルクが大きくなり、起動特性の向上が得られることになる。   As already described, the process of step 280 and the subsequent process of step 300 are executed when the rotor shaft is locked. Therefore, according to the embodiment of FIG. When the shaft is locked, the carrier frequency is automatically reduced and the set current value of the current suppressing function is increased. As a result, the starting torque of the permanent magnet synchronous motor 140 is increased, and the starting characteristic is increased. Improvement will be obtained.

ここで、以上の実施形態による作用効果を列挙すれば、以下の通りである。 ます、キャリア周波数の低減により、スイッチング素子に流れるPWM信号のスイッチング周波数を低減させ、スイッチング素子での電流損失による発熱を小さくすることができ、このように発熱が低減できるようになれば、スイッチング素子の熱破壊に関する問題も改善され得る。   Here, it is as follows if the effect by the above embodiment is enumerated. First, by reducing the carrier frequency, the switching frequency of the PWM signal flowing through the switching element can be reduced, and the heat generation due to current loss in the switching element can be reduced, and if the heat generation can be reduced in this way, the switching element Problems related to thermal breakdown of can also be improved.

次に、キャリア周波数の低減によりスイッチング素子の損失を低減しているので、スイッチング素子に通流する電流値を変えなくても運転時間を長くすることができ、その結果、ロックした場合でも、ロック状態から抜け出す可能性が増加する。   Next, since the loss of the switching element is reduced by reducing the carrier frequency, the operation time can be lengthened without changing the current value flowing through the switching element. Increases the chance of getting out of the state.

また、スイッチング素子のキャリア周波数を低減して、電流損失を低減させるということは、その分だけ、通流可能な電流値を増加させることが可能になることを意味する。よって、キャリア周波数を低減させつつ、スイッチング素子の許容範囲内で、それに通流される電流値を増加することができ、これにより電動機の起動時において、起動トルクを大きくすることも可能とすることができる。   Further, reducing the carrier frequency of the switching element to reduce the current loss means that the current value that can be passed can be increased by that amount. Therefore, while reducing the carrier frequency, the current value passed through the switching element can be increased within the allowable range of the switching element, and thus the starting torque can be increased when starting the motor. it can.

このとき、電動機起動直後に制御部において、ある特定のスイッチング素子をスイッチングした場合、スイッチング素子に、連続で流すことのできる直流電流の最大値であるキャリア周波数低減開始電流値を求める。このときのキャリア周波数低減開始電流値は、制御部において、スイッチング素子のジャンクション温度、定常損失、スイッチング損失、及び前記制御装置の冷却能力よって求めることができる。   At this time, when a specific switching element is switched in the control unit immediately after the motor is started, a carrier frequency reduction start current value which is the maximum value of the direct current that can be continuously passed through the switching element is obtained. The carrier frequency reduction start current value at this time can be obtained by the control unit based on the junction temperature of the switching element, the steady loss, the switching loss, and the cooling capacity of the control device.

本発明による永久磁石同期電動機の制御方法の一実施形態による動作を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining an operation according to an embodiment of a method for controlling a permanent magnet synchronous motor according to the present invention. 本発明による永久磁石同期電動機の制御方法の他の一実施形態による動作を説明するためのフローチャートである。6 is a flowchart for explaining an operation according to another embodiment of the method for controlling a permanent magnet synchronous motor according to the present invention. 本発明による永久磁石同期電動機の制御方法の一実施形態が適用された永久磁石同期電動機制御装置の一例を示すブロック構成図てある。It is a block block diagram which shows an example of the permanent magnet synchronous motor control apparatus with which one Embodiment of the control method of the permanent magnet synchronous motor by this invention was applied. 本発明による永久磁石同期電動機の制御方法の一実施形態が適用された永久磁石同期電動機制御装置の他の一例を示すブロック構成図てある。It is a block block diagram which shows another example of the permanent magnet synchronous motor control apparatus with which one Embodiment of the control method of the permanent magnet synchronous motor by this invention was applied.

符号の説明Explanation of symbols

100:三相交流電源
110:順変換部
120:平滑部
130:逆変換部
140:永久磁石動機電動機
150:磁極位置検出器
160:PWM信号発生部
170:キャリア信号発生部
180:制御部
190:電流検出部(CT)
190a:電流検出部(シャント抵抗)
100: Three-phase AC power supply 110: Forward conversion unit 120: Smoothing unit 130: Reverse conversion unit 140: Permanent magnet motor 150: Magnetic pole position detector 160: PWM signal generation unit 170: Carrier signal generation unit 180: Control unit 190: Current detector (CT)
190a: Current detector (shunt resistor)

Claims (2)

永久磁石形同期電動機の回転子磁極位置を検出し、PWMインバータを制御して電機子電流を切換える方式の永久磁石形同期電動機の制御方法において、
前記永久磁石形同期電動機のロックを検出し、ロック時に前記PWMインバータのキャリア周波数を通常運転時用の周波数から低減させ
前記ロック時でのキャリア周波数の低減量が、前記PWMインバータのスイッチング素子の出力電流の大きさと通電時間の長さから算出されることを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御方法。
In the control method of the permanent magnet type synchronous motor of the method of detecting the rotor magnetic pole position of the permanent magnet type synchronous motor and controlling the PWM inverter to switch the armature current,
Detecting the lock of the permanent magnet type synchronous motor, and reducing the carrier frequency of the PWM inverter from the frequency for normal operation at the time of the lock ;
The reduction amount of the carrier frequency at the time of locking, the control method of a permanent magnet type synchronous motor is calculated from the length of the size and energizing time of the output current, characterized in Rukoto of switching elements of the PWM inverter.
請求項1に記載の永久磁石形同期電動機の制御方法において、
前記キャリア周波数の低減が実行されたとき、当該キャリア周波数の低減量に応じて電流抑制機能の設定電流値が増加されることを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御方法。
In the control method of the permanent magnet type synchronous motor according to claim 1,
A control method for a permanent magnet synchronous motor , wherein when the carrier frequency is reduced, a set current value of a current suppression function is increased in accordance with a reduction amount of the carrier frequency .
JP2005200077A 2005-07-08 2005-07-08 Control method of permanent magnet synchronous motor Active JP4680701B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005200077A JP4680701B2 (en) 2005-07-08 2005-07-08 Control method of permanent magnet synchronous motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005200077A JP4680701B2 (en) 2005-07-08 2005-07-08 Control method of permanent magnet synchronous motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007020324A JP2007020324A (en) 2007-01-25
JP4680701B2 true JP4680701B2 (en) 2011-05-11

Family

ID=37756959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005200077A Active JP4680701B2 (en) 2005-07-08 2005-07-08 Control method of permanent magnet synchronous motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4680701B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011229304A (en) * 2010-04-21 2011-11-10 Mitsubishi Electric Corp Inverter device
JP6129260B2 (en) * 2015-09-11 2017-05-17 三菱電機株式会社 Energizing device, electric motor control device, energizing method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000134990A (en) * 1998-10-27 2000-05-12 Toyota Motor Corp Temperature protective controller of power converter
JP2003299377A (en) * 2002-04-01 2003-10-17 Nissan Motor Co Ltd Control device for rotating electric machine
JP2004268789A (en) * 2003-03-10 2004-09-30 Koyo Seiko Co Ltd Steering device for vehicle
JP2005124387A (en) * 2003-09-26 2005-05-12 Fuji Electric Systems Co Ltd Control method for synchronous motor driving gear

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000134990A (en) * 1998-10-27 2000-05-12 Toyota Motor Corp Temperature protective controller of power converter
JP2003299377A (en) * 2002-04-01 2003-10-17 Nissan Motor Co Ltd Control device for rotating electric machine
JP2004268789A (en) * 2003-03-10 2004-09-30 Koyo Seiko Co Ltd Steering device for vehicle
JP2005124387A (en) * 2003-09-26 2005-05-12 Fuji Electric Systems Co Ltd Control method for synchronous motor driving gear

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007020324A (en) 2007-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5398815B2 (en) Permanent magnet synchronous motor driving device, air conditioner, ventilation fan driving device, washing machine, automobile and vehicle
JP4577227B2 (en) Vehicle power generation control device
JP2006025565A (en) Inverter circuit and compressor
JP2008011670A (en) Inverter system
JP2010259131A (en) Motor drive device and air conditioner equipped with the same
JP5476788B2 (en) Inverter device
JP4548469B2 (en) Vehicle power generation control device
EP2541756B1 (en) Sensorless control unit for brushless DC motor
JP2009011042A (en) Method for protecting rush current prevention circuits, and inverter device
JP4680701B2 (en) Control method of permanent magnet synchronous motor
JP2006340599A (en) Control unit of rotary electric machine for vehicles
JPH11103585A (en) Inverter protector
JP2012196724A (en) Power tool
JP2008183961A (en) Four-wheel drive control unit
JP6044854B2 (en) Electric tool
JP4455836B2 (en) Power generation device and method for controlling power generation device
JP2001245486A (en) Drive controller of dc brushless motor and self suction pump therewith
WO2018164000A1 (en) Motor driving device
JP2006325341A (en) Method for restarting permanent magnet motor and inverter device
JP2005253196A (en) Motor control unit and air conditioner using the same
JP2006157987A (en) Inverter circuit and compressor employing it
JP2000297764A (en) Inverter device for air conditioner motor and its control method
JP2005094925A (en) Control method for brushless dc motor
JP4392831B2 (en) Brushless motor drive circuit with variable current limiter circuit
JP2005328583A (en) Motor controller and electric pump device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080111

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100831

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100831

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101028

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110125

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110203

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4680701

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140210

Year of fee payment: 3