JP5040605B2 - 永久磁石形同期電動機の制御装置 - Google Patents
永久磁石形同期電動機の制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5040605B2 JP5040605B2 JP2007296729A JP2007296729A JP5040605B2 JP 5040605 B2 JP5040605 B2 JP 5040605B2 JP 2007296729 A JP2007296729 A JP 2007296729A JP 2007296729 A JP2007296729 A JP 2007296729A JP 5040605 B2 JP5040605 B2 JP 5040605B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- limit value
- value
- magnetic flux
- calculating
- 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
Links
Images
Description
しかしながら、近年では、d軸電流を積極的に制御することで、駆動システムを小型化、高効率化する技術が実用化されている。
以下、非特許文献1に記載された制御方式をSPMSMに適用する場合の課題について説明する。
まず、PMSMのトルク及び磁束とd,q軸電流との間には、数式1,2の関係がある。
一方、磁束と電動機の端子電圧との間には、数式3の関係がある。
また、電機子抵抗による電圧降下を無視できる場合には、磁束と端子電圧とが比例関係にあるため、トルク制御及び端子電圧制御を容易に実現することが可能である。
また、非特許文献1に記載されている電流制御方式は、電動機の電気定数を演算に使用しているため、電気定数に誤差があるとトルク及び端子電圧に制御誤差が発生する。特に、端子電圧の指令値が電力変換器の最大出力電圧よりも高くなった場合、電流に制御誤差が発生してトルク制御誤差が増加するだけでなく、電流制御系が不安定化する恐れがある。
電気定数に誤差がある場合でも、端子電圧が常に電力変換器の最大出力電圧以下になるように電流を制御すれば電流制御系を安定にすることができるが、端子電圧を低く制御すると、同じ出力を得るために電流を増加させる必要があるので、効率が低下することは勿論、電力変換器の制約から最高速度や最大出力が低下するという問題がある。
まず、特許文献1に記載されている技術の概要を説明する。
特許文献1において、d軸電流指令値は、トルク/電流が最大になるようにトルク指令値の近似関数によって演算する。電圧指令値が電圧制限値を超えた場合には、電圧制限値と電圧指令値との偏差を増幅してd軸電流指令補正信号を演算し、これをd軸電流指令値に加算してd軸電流指令値を補正する。一方、q軸電流指令値は、トルク指令値とd軸電流指令値とから、所望のトルクを出力する値に演算する。
特許文献2において、電圧指令値(文献中では|V|)が電圧制限値(同じく|V|fix)を超えた場合に、電圧指令値と電圧制限値との偏差を増幅して磁束補正値を演算し、これを磁束指令値に加算することにより磁束指令値を補正する。磁束とd軸電流とは比例関係にあるものと近似し、この近似式により、磁束指令値からd軸電流指令値を演算する。また、q軸電流指令値は、トルク指令値とd軸電流指令値とから、所望のトルクを出力する値に演算する。
また、特許文献2に開示されている従来技術は、q軸磁束が永久磁石の磁束に比べて十分に小さく、磁束とd軸電流とがほぼ比例関係にあるPMSMには適用可能である。
しかしながら、q軸磁束が無視できないSPMSMに適用する場合には、磁束とd軸電流とが必ずしも比例関係にはないため、端子電圧を正確に制御できず、制御系が不安定になる恐れがある。
前記電力変換器の入力電圧を検出する入力電圧検出手段と、前記入力電圧の検出値から前記電力変換器の最大出力電圧以下の電圧制限値を演算する電圧制限値演算手段と、前記電圧指令値の振幅を演算する電圧振幅演算手段と、前記電圧制限値、前記電圧指令値の振幅、及びトルク指令値から電流指令値を演算する電流指令演算手段と、前記電動機の電流を前記電流指令値に制御するために前記電力変換器に与える電圧指令値を演算する電流調節手段と、を有し、
前記電流指令演算手段は、
前記トルク指令値からq軸電流指令値を演算するq軸電流指令値演算手段と、前記電圧制限値と前記電圧指令値の振幅との偏差を増幅して磁束補正値を演算する磁束調節手段と、第1の磁束制限値と前記磁束補正値とを加算して第2の磁束制限値を演算する加算手段と、第2の磁束制限値及び前記q軸電流指令値からd軸電流制限値を演算するd軸電流制限値演算手段と、前記d軸電流制限値により前記d軸電流指令値の上限値を制限する制限手段と、を備えたものである。
本発明においては、q軸電流によって発生するq軸磁束の影響を考慮してd軸電流制限値を演算するので、従来技術では困難であったq軸磁束を無視できないSPMSMの電圧制御及びトルク制御が可能になる。また、SPMSMの制御に特化した構成であるため、演算が比較的容易であり、制御装置のコスト低減に寄与することができる。
なお、本発明は、電動機の電流及び端子電圧から磁極位置と速度とを推定演算する、いわゆるセンサレス制御を行う場合にも適用可能である。
図1において、入力電圧検出回路12は、電力変換器70の入力電圧Edcを検出する。磁極位置検出器90は、永久磁石形同期電動機80の磁極位置θ1を検出し、速度検出器91は電動機80の速度ω1を検出する。
電流指令演算部18は、トルク指令値τ*、後述する電圧制限値Valim、電圧指令値振幅Va *及び速度検出値ω1から、端子電圧が電圧制限値以下の条件でトルク/電流が最大になり、かつ、所望のトルクを出力するようなd,q軸電流指令値id *,iq *を演算する。ここで、速度検出値ω1は、後述する第4実施例において磁束制限値Ψlim0を演算する際に用いるものである。
また、電圧振幅演算器21は、d,q軸電圧指令値vd *,vq *のベクトル和から、電圧指令値振幅Va *を数式4により演算する。
d軸電流指令値id *とd軸電流検出値idとの偏差を減算器19aにて演算し、この偏差をd軸電流調節器20aにより増幅してd軸電圧指令値vd *を演算する。一方、q軸電流指令値iq *とq軸電流検出値iqとの偏差を減算器19bにて演算し、この偏差をq軸電流調節器20bにより増幅してq軸電圧指令値vq *を演算する。
これらのd,q軸電圧指令値vd *,vq *は、電圧座標変換器15によって磁極位置検出値θ1に基づき相電圧指令値vu *,vv *,vw *に変換される。
PWM回路13は、相電圧指令値vu *,vv *,vw *及び入力電圧検出値Edcから、電力変換器70の出力電圧を前記相電圧指令値vu *,vv *,vw *に制御するためのゲート信号を生成する。電力変換器70は、ゲート信号に基づいて内部の半導体スイッチング素子を制御することにより、永久磁石形同期電動機80の端子電圧を相電圧指令値vu *,vv *,vw *に制御する。
図2において、q軸電流指令演算器131は、トルクとq軸電流との関係式から、q軸電流指令値iq *を数式5により演算する。
なお、数式6において、ωbase:基底角速度、Valim0:定格電圧制限値である。
ここで、磁束補正値Ψcompは、上限値が「0.0(ゼロ)」である出力制限器123により、零以下に制限して出力される。
以上に説明した機能により、電動機80の端子電圧を電圧制限値Valim以下に制御して所望のトルクを出力するようなd,q軸電流指令値id *,iq *を演算することができる。また、数式7によるd軸電流制限値idlimの演算に当たり、q軸電流によって発生するq軸磁束(Lqiq *)の影響を考慮しているので、従来技術では困難であったq軸磁束を無視できないSPMSMの電圧制御及びトルク制御が可能になる。
この実施例は、図2の第1実施例において第1の磁束制限値Ψlim0から第2の磁束制限値Ψlimを演算する方法を別の方法に置き換えたものである。ここでは、前述した第1実施例と異なる部分のみを説明し、同じ部分については説明を省略する。
上記の構成により、第2の磁束制限値Ψlimは、下限値が零であって上限値が第1の磁束制限値Ψlim0となる値に制御され、第1実施例と同様に電動機80の端子電圧を電圧制限値Valim以下に制御する磁束制限値Ψlimを演算することができる。
なお、その他の動作は第1実施例と同様である。
この第3実施例は、図3の第2実施例に、電圧制限値Valimに応じて第1の磁束制限値Ψlim0を演算する機能を追加したものであり、これによって電圧制限値Valimが変化したときの磁束応答を改善するようにした。ここでは、第2実施例と異なる部分のみを説明し、同じ部分については説明を省略する。
この第4実施例は、図4の第3実施例において、第1の磁束制限値Ψlim0を電動機80の速度検出値ω1に反比例させて演算するように改良したものであり、磁束制限値演算器141には速度検出値ω1も入力されている。
すなわち、磁束制限値演算器141は、第1の磁束制限値Ψlim0を数式9により演算する。
その他の動作は第3実施例と同様であるため、説明を省略する。
なお、この実施例において、速度検出値ω1に代えて速度指令値ω*を用いても良い。
上記のように、電動機80の速度に反比例させて第1の磁束制限値Ψlim0を演算する着想は、第3実施例ばかりでなく第1実施例、第2実施例にも適用可能である。
11w w相電流検出回路
12 入力電圧検出回路
13 PWM回路
14 電流座標変換器
15 電圧座標変換器
16,19a,19b 減算器
17 速度調節器
18,18A,18B,18C,18D 電流指令演算部
20a d軸電流調節器
20b q軸電流調節器
21 電圧振幅演算器
22 電圧制限値演算器
50 三相交流電源
60 整流回路
70 電力変換器
80 永久磁石形同期電動機
90 磁極位置検出器
91 速度検出器
121 減算器
122 磁束調節器
123,123a,133 出力制限器
124 加算器
125 乗算器
131 q軸電流指令演算器
132 d軸電流制限値演算器
141 磁束制限値演算器
Claims (4)
- 半導体電力変換器により、永久磁石形同期電動機の端子電圧を電圧指令値に制御するようにした制御装置において、
前記電力変換器の入力電圧を検出する入力電圧検出手段と、
前記入力電圧の検出値から前記電力変換器の最大出力電圧以下の電圧制限値を演算する電圧制限値演算手段と、
前記電圧指令値の振幅を演算する電圧振幅演算手段と、
前記電圧制限値、前記電圧指令値の振幅、及びトルク指令値から電流指令値を演算する電流指令演算手段と、
前記電動機の電流を前記電流指令値に制御するために前記電力変換器に与える電圧指令値を演算する電流調節手段と、を有し、
前記電流指令演算手段は、
前記トルク指令値から前記電動機の永久磁石の磁極方向に直交する方向のq軸電流指令値を演算するq軸電流指令値演算手段と、
前記電圧制限値と前記電圧指令値の振幅との偏差を増幅して磁束補正値を演算する磁束調節手段と、
第1の磁束制限値と前記磁束補正値とを加算して第2の磁束制限値を演算する加算手段と、
第2の磁束制限値及び前記q軸電流指令値から、前記電動機の永久磁石の磁極方向に平行なd軸電流を制限するためのd軸電流制限値を演算するd軸電流制限値演算手段と、
前記d軸電流制限値により前記d軸電流指令値の上限値を制限する制限手段と、
を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 - 半導体電力変換器により、永久磁石形同期電動機の端子電圧を電圧指令値に制御するようにした制御装置において、
前記電力変換器の入力電圧を検出する入力電圧検出手段と、
前記入力電圧の検出値から前記電力変換器の最大出力電圧以下の電圧制限値を演算する電圧制限値演算手段と、
前記電圧指令値の振幅を演算する電圧振幅演算手段と、
前記電圧制限値、前記電圧指令値の振幅、及びトルク指令値から電流指令値を演算する電流指令演算手段と、
前記電動機の電流を前記電流指令値に制御するために前記電力変換器に与える電圧指令値を演算する電流調節手段と、を有し、
前記電流指令演算手段は、
前記トルク指令値から前記電動機の永久磁石の磁極方向に直交する方向のq軸電流指令値を演算するq軸電流指令値演算手段と、
前記電圧制限値と前記電圧指令値の振幅との偏差を増幅して磁束補正値を演算する磁束調節手段と、
第1の磁束制限値と前記磁束補正値とを乗算して第2の磁束制限値を演算する乗算手段と、
第2の磁束制限値及び前記q軸電流指令値から、前記電動機の永久磁石の磁極方向に平行なd軸電流を制限するためのd軸電流制限値を演算するd軸電流制限値演算手段と、
前記d軸電流制限値により前記d軸電流指令値の上限値を制限する制限手段と、
を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 - 請求項1または2に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、
前記電圧制限値に比例させて第1の磁束制限値を演算することを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 - 請求項1〜3の何れか1項に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、
前記電動機の速度に反比例させて第1の磁束制限値を演算することを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007296729A JP5040605B2 (ja) | 2007-11-15 | 2007-11-15 | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007296729A JP5040605B2 (ja) | 2007-11-15 | 2007-11-15 | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009124876A JP2009124876A (ja) | 2009-06-04 |
JP5040605B2 true JP5040605B2 (ja) | 2012-10-03 |
Family
ID=40816432
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007296729A Active JP5040605B2 (ja) | 2007-11-15 | 2007-11-15 | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5040605B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9240744B2 (en) | 2012-07-12 | 2016-01-19 | GM Global Technology Operations LLC | Methods, systems and apparatus for adjusting current and/or torque commands used to control operation of an asynchronous machine |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10108500A (ja) * | 1996-09-27 | 1998-04-24 | Railway Technical Res Inst | 3相交流電動機の制御装置 |
JP3672457B2 (ja) * | 1999-05-27 | 2005-07-20 | 東洋電機製造株式会社 | 永久磁石型同期電動機の制御装置 |
JP4043741B2 (ja) * | 2001-09-07 | 2008-02-06 | オークマ株式会社 | 電動機の制御装置 |
JP4076348B2 (ja) * | 2002-01-15 | 2008-04-16 | 東洋電機製造株式会社 | 同期機の制御装置 |
-
2007
- 2007-11-15 JP JP2007296729A patent/JP5040605B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009124876A (ja) | 2009-06-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5104239B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP4881635B2 (ja) | 永久磁石モータのベクトル制御装置 | |
JP5445892B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP5223109B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP2009290929A (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP6414771B2 (ja) | モータ制御装置及びモータ制御方法 | |
JP5428202B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP5276688B2 (ja) | 同期機制御装置 | |
JP6166601B2 (ja) | モータ制御装置及び発電機制御装置 | |
JP2005287148A (ja) | 巻線界磁式同期機のベクトル制御装置 | |
JP5499594B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP2009290962A (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP6102516B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御方法及び制御装置 | |
JP2006158046A (ja) | 交流電動機のセンサレス制御方法および装置 | |
JP5332305B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP2011045185A (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP5040605B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP6590196B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP6621052B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP5228435B2 (ja) | インバータ制御装置とその制御方法 | |
JP4984057B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP6573213B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
JP6848680B2 (ja) | 同期電動機の制御装置 | |
JP2015192463A (ja) | モータ制御装置及び発電機制御装置 | |
JP5387899B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A625 | Written request for application examination (by other person) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625 Effective date: 20100914 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20110422 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120606 |
|
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: 20120612 |
|
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: 20120625 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5040605 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: 20150720 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |