JP5055835B2 - Synchronous motor drive - Google Patents
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Description
この発明は、例えば表面磁石型永久磁石電動機(単にモータとも言う)などの同期モータの駆動装置、特に回転子位置や相電流の検出器を持たない同期モータの駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a synchronous motor drive device such as a surface magnet type permanent magnet motor (also simply referred to as a motor), and more particularly to a synchronous motor drive device that does not have a rotor position or phase current detector.
回転子位置や相電流の検出器を持たない永久磁石形同期モータの制御方式として、例えば特許文献1に示すように、インバータ母線上に設けた直流電流検出器のみの検出値に基づき、同期モータに印加する電圧と周波数とを調整してモータを制御するものがある。この方式は、構成が簡素で制御も簡単であるという特徴がある。 As a control method for a permanent magnet type synchronous motor having no rotor position or phase current detector, for example, as shown in Patent Document 1, a synchronous motor is based on a detection value of only a DC current detector provided on an inverter bus. Some control the motor by adjusting the voltage and frequency applied to the motor. This method is characterized by a simple configuration and easy control.
図3は上記特許文献1に開示された方式を示すブロック図である。
同図において、10は直流母線、11は3相インバータ、12は永久磁石形同期電動機(モータ)、13は周波数指令器、14は周波数/電圧(f/v)変換器、15はパルス幅(PWM)変調器、17は電流検出器、18は低域周波数成分を通過させるローパスフィルタ、19は有効電流演算器、20は高域周波数成分を通過させるハイパスフィルタ、21は比例演算器、22は加減算器、23は積分器を示す。
FIG. 3 is a block diagram showing the method disclosed in Patent Document 1.
In the figure, 10 is a DC bus, 11 is a three-phase inverter, 12 is a permanent magnet type synchronous motor (motor), 13 is a frequency commander, 14 is a frequency / voltage (f / v) converter, and 15 is a pulse width ( PWM) modulator, 17 is a current detector, 18 is a low-pass filter that passes low-frequency components, 19 is an effective current calculator, 20 is a high-pass filter that passes high-frequency components, 21 is a proportional calculator, and 22 is a proportional calculator. An adder /
周波数指令器13には、上位制御器からモータ12の同期速度(周波数指令f*)が設定され、f/v変換器14は周波数指令f*に応じた電圧指令v*を出力する。積分器23は、周波数指令f*と比例演算器21で求められた周波数補正量Δf*との偏差を積分し、同期モータ12の固定子巻線に印加する電圧の位相θ*を演算する。パルス幅変調器15は電圧指令v*および位相θ*に基づきパルス幅変調(PWM)をして駆動パルスを生成し、3相インバータ11のスイッチング素子をオン,オフ制御する。3相インバータ11からはパルス幅制御された3相の交流電圧が出力され、この電圧はモータ12の巻線に印加されて回転磁界を発生させる。
The
電流検出器17は、インバータの入力直流電流(母線電流ともいう)を検出する。インバータ母線電流はパルス幅変調器15のスイッチングによりパルス状の電流となるため、電流検出器17から得られるインバータ母線電流検出信号Idc0から、ローパスフィルタ18によって高周波帯域成分を除去し、インバータ母線電流平均値Idcを求める。有効電流演算器19は、インバータ母線電流平均値Idcから有効電流iδを求める。その求め方は、以下のとおりである。
The
インバータ出力電力Winvは、インバータ直流電圧をEdcとすると、次の(1)式のように示される。
Winv=Edc・Idc …(1)
また、モータに入力される電力Wmotは、次の(2)式で表わされる。
Wmot=3・Irms・(v*/√2)・cosφ …(2)
Irms:1相当りのモータ相電流の実効値
v* :インバータに与える電圧振幅の指令値
The inverter output power Winv is represented by the following equation (1), where Edc is the inverter DC voltage.
Winv = Edc · Idc (1)
The electric power Wmot input to the motor is expressed by the following equation (2).
Wmot = 3 · Irms · (v * / √2) · cosφ (2)
Irms: Effective value of motor phase current equivalent to 1 v *: Command value of voltage amplitude given to inverter
また、φは力率角で、次の(3)式で与えられる。
cosφ=iδ/Irms …(3)
インバータ出力電力Winvと、モータに入力される電力Wmotとは等しいから、
上記(1),(2)式より、
iδ=√2・Idc・Edc/(3・v*) …(4)
となり、インバータ母線電流平均値Idcから有効電流iδが求められる。
Φ is a power factor angle and is given by the following equation (3).
cosφ = iδ / Irms (3)
Since the inverter output power Winv and the power Wmot input to the motor are equal,
From the above formulas (1) and (2),
iδ = √2 · Idc · Edc / (3 · v *) (4)
Thus, the effective current iδ is obtained from the inverter bus current average value Idc.
上記有効電流iδは定常状態では直流量となるが、定常状態からの同期速度のずれが生じるとiδに減衰のない振動が発生し、系が不安定になる。そこで、iδの変動分Δiδを、ハイパスフィルタ20によりiδから直流分を除去して求め、比例演算器21でΔiδに所定のゲインを乗じることで周波数補正量Δf*を求め、先の周波数指令f*に負帰還する。これによりiδの変動を減少させ、系の状態を定常状態に近づけ、制御系を安定させるようにしている。
The effective current iδ becomes a direct current amount in a steady state, but if a deviation of the synchronization speed from the steady state occurs, a vibration without attenuation occurs in iδ and the system becomes unstable. Therefore, the variation Δiδ of iδ is obtained by removing the DC component from iδ by the high-
ところで、モータの制御では、印加電圧の位相と、電動機回転子位置の位相とのずれが過大になるとモータの制御ができなくなる、いわゆる脱調状態に陥ることがある。このとき、モータ回転子位置の検出器、または電気角の検出器を有するシステムでは、この脱調状態を容易に検出することができる。しかし、上記のような母線電流のみを検出する方式では、印加電圧の位相と、モータ回転子位置の位相とのずれを小さくし、安定な駆動はできるものの、位相のずれそのものを検出することはできない。つまり、突発的な負荷の印加など、想定外の外乱による脱調の対策は施されていない。 By the way, in the control of the motor, if the deviation between the phase of the applied voltage and the phase of the motor rotor position becomes excessive, the motor may not be controlled and a so-called step-out state may occur. At this time, in a system having a motor rotor position detector or an electrical angle detector, this step-out state can be easily detected. However, in the method of detecting only the bus current as described above, although the deviation between the phase of the applied voltage and the phase of the motor rotor position can be reduced and stable driving can be performed, it is possible to detect the phase deviation itself. Can not. That is, no countermeasures against step-out due to unexpected disturbance such as sudden load application are not taken.
脱調が生じた場合、その直後はインバータの出力電圧は、脱調前とほぼ同じ周波数に維持される。一方、モータは脱調によってトルクを維持できなくなる。モータは通常負荷に抗するように駆動されているため、トルクの消滅により回転速度が低下する。従って、インバータの出力電圧とモータの誘起電圧が非同期となり、これが擾乱となってモータの相電流が乱れ、これがインバータ直流母線電流に振動成分となって現われる。 When a step-out occurs, immediately after that, the output voltage of the inverter is maintained at substantially the same frequency as before the step-out. On the other hand, the motor cannot maintain the torque due to step-out. Since the motor is driven to withstand normal loads, the rotational speed decreases due to the disappearance of torque. Therefore, the output voltage of the inverter and the induced voltage of the motor become asynchronous, which becomes a disturbance and disturbs the phase current of the motor, which appears as a vibration component in the inverter DC bus current.
このような点に鑑み、インバータ直流母線電流をフィルタ処理し、母線電流が振動によって所定のスレッショルド値を超えることを検出するか、または振動成分をフィルタで抽出し積算した値が所定のスレッショルド値を超えることを検出することにより、モータの脱調を検出する方式を、出願人は既に提案している(特願2005−119398号参照:提案方式ともいう)。
しかしながら、上記提案方式では、検出の基準となる電流のスレッショルド値を実験によって求めているため、異なる種類のモータを駆動するときは改めて実験を行なう必要が生じるという別の問題が発生する。また、振動成分をフィルタで抽出する場合は、部品点数の増加を抑えるべくフィルタをCPUなどの演算処理装置のソフトウエアによって構成すると、演算処理装置の電流サンプリング周波数の制約のため、少なくともサンプリング周波数より小さいカットオフ周波数を持つローパスフィルタを通す必要が生じることから、特に低速時は検出される電流が小さくなり、検出が困難になるという問題がある。
したがって、この発明の課題は、簡単かつ安価な構成で確実に脱調の検出ができるようにすることにある。
However, in the proposed method, since the threshold value of the current serving as a reference for detection is obtained by experiment, another problem arises that it is necessary to conduct another experiment when driving different types of motors. In addition, when extracting vibration components with a filter, if the filter is configured by software of an arithmetic processing unit such as a CPU in order to suppress an increase in the number of parts, the current sampling frequency of the arithmetic processing unit is limited, so at least from the sampling frequency. Since it is necessary to pass through a low-pass filter having a small cut-off frequency, there is a problem that the detected current becomes small and detection is difficult particularly at low speeds.
Accordingly, an object of the present invention is to make it possible to reliably detect step-out with a simple and inexpensive configuration.
このような課題を解決するため、請求項1の発明では、直流を交流に変換するインバータを介して同期モータを駆動する同期モータの駆動装置において、
前記インバータが同期モータに印加する電圧を、インバータが同期モータを駆動する周波数における同期モータ巻線の抵抗、およびインダクタンスからなる同期モータ電気回路のインピーダンスにより除算した値に基づき、脱調判定のための基準電流値を演算する演算手段を設け、インバータ出力電流の検出値が前記基準電流値を超えたときに、同期モータを脱調と判定することを特徴とする。
In order to solve such a problem, in the invention of claim 1, in a synchronous motor drive device that drives a synchronous motor via an inverter that converts direct current into alternating current,
Based on a value obtained by dividing the voltage applied by the inverter to the synchronous motor by the impedance of the synchronous motor electrical circuit composed of the resistance of the synchronous motor winding and the inductance at the frequency at which the inverter drives the synchronous motor. A calculating means for calculating a reference current value is provided, and when the detected value of the inverter output current exceeds the reference current value, the synchronous motor is determined to be out of step.
請求項2の発明では、直流を交流に変換するインバータを介して同期モータを駆動する同期モータの駆動装置において、
前記インバータが同期モータに印加する電圧を、インバータが同期モータを駆動する周波数における同期モータ巻線の抵抗、およびインダクタンスからなる同期モータ電気回路のインピーダンスにより除算した値に基づき、脱調判定のための基準電流値を演算する演算手段と、インバータ出力電流の検出値が前記基準電流値を超える時間を計測するタイマとを設け、このタイマによる計測時間が予め定めた基準時間を超えたとき同期モータを脱調と判定することを特徴とする。
In the invention of claim 2, in the synchronous motor drive device that drives the synchronous motor via an inverter that converts direct current to alternating current,
Based on a value obtained by dividing the voltage applied by the inverter to the synchronous motor by the impedance of the synchronous motor electrical circuit composed of the resistance of the synchronous motor winding and the inductance at the frequency at which the inverter drives the synchronous motor. An arithmetic means for calculating a reference current value and a timer for measuring the time when the detected value of the inverter output current exceeds the reference current value are provided, and the synchronous motor is activated when the time measured by the timer exceeds a predetermined reference time. It is characterized by determining a step out.
請求項1または2の発明においては、前記インバータ出力電流の検出値を、インバータ直流母線を流れる電流のピーク値から求めることができ(請求項3の発明)、この請求項3の発明においては、前記電流のピーク値を検出するピークホールド回路を設けることができる(請求項4の発明)。
また、請求項1〜4のいずれかの発明においては、前記基準電流値を、インバータが同期モータに印加する電圧の周波数をパラメータとするテーブルまたは近似関数から求めることができ(請求項5の発明)、これら請求項1〜5のいずれかの発明においては、前記基準電流値と通常駆動時のインバータ出力電流との電流差が、一定値以上となるように、インバータから同期モータに印加する電圧を制御する電圧制御手段を設けることができる(請求項6の発明)。
In the invention of claim 1 or 2, the detected value of the inverter output current can be obtained from the peak value of the current flowing through the inverter DC bus (invention of claim 3). In the invention of claim 3, A peak hold circuit for detecting the peak value of the current can be provided (invention of claim 4).
In the invention according to any one of claims 1 to 4, the reference current value can be obtained from a table or an approximate function using the frequency of the voltage applied to the synchronous motor by the inverter as a parameter (invention of claim 5). In the invention of any one of claims 1 to 5, the voltage applied from the inverter to the synchronous motor so that the current difference between the reference current value and the inverter output current during normal driving is equal to or greater than a certain value. Voltage control means for controlling the above can be provided (invention of claim 6).
請求項1の発明によれば、母線電流のみを検出し、印加電圧の位相とモータ回転子位置の位相とのずれを小さくして、安定な駆動が可能なシステムに、インバータが同期モータに印加する電圧を、インバータが同期モータを駆動する周波数における同期モータ巻線の抵抗およびインダクタンスからなる同期モータ電気回路のインピーダンスにより除算した値から、脱調判定のための基準電流値を決定する一方、インバータ母線電流のピーク値からインバータ出力電流の検出値を求め、この検出値が基準電流値を超えたら脱調と判断するようにしたので、異なる種類のモータに対しても簡単に適用することができる。
また、請求項2の発明によれば、脱調の検出をより確実に行なうことができる。
According to the first aspect of the invention, the inverter is applied to the synchronous motor in a system capable of detecting only the bus current and reducing the difference between the phase of the applied voltage and the phase of the motor rotor position to enable stable driving. The reference current value for step-out determination is determined from the value obtained by dividing the voltage to be divided by the impedance of the synchronous motor electrical circuit consisting of the resistance and inductance of the synchronous motor winding at the frequency at which the inverter drives the synchronous motor. Since the detected value of the inverter output current is obtained from the peak value of the bus current and the detected value exceeds the reference current value, it is determined that the step-out has occurred, so that it can be easily applied to different types of motors. .
Further, according to the invention of claim 2, it is possible to detect the step-out more reliably.
図1はこの発明の実施の形態を示す構成図である。
これは、図3に示すものに対し、脱調検出手段32およびピークホールド回路33を付加した点が特徴と言える。なお、脱調検出手段32は先の提案方式にも設置されているが、その具体的な構成または機能は提案方式のそれと異なっているのは、言うまでもない。以下、主として従来例との相違点について説明する。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
This can be said to be characterized by the addition of the step-out detection means 32 and the
まず、図1に示すシステムの電流,電圧に関して成り立つ関係について考察する。
このシステムにおけるモータの状態方程式は、次式のようになる。
vδ=(R+pL)iγ−ω1Liδ+ωMΨmsinδ=0… (5)
vγ=ω1Liγ+(R+pL)iδ+ωMΨmcosδ=V*… (6)
I2=iγ2+iδ2… (7)
First, consider the relationship that holds for the current and voltage of the system shown in FIG.
The equation of state of the motor in this system is as follows:
vδ = (R + pL) iγ−ω 1 Liδ + ω M Ψmsin δ = 0 (5)
vγ = ω 1 Liγ + (R + pL) iδ + ω M Ψmcos δ = V * (6)
I 2 = iγ 2 + iδ 2 (7)
上記の各記号の意味は、次の通りである。また、ここでモータの種類としては、表面磁石型永久磁石モータとする。
vγ,vδ:γ,δ軸電圧 iγ,iδ:γ,δ軸電流
I:インバータ出力電流(瞬時値) L:モータ巻線の相インダクタンス
R:モータ巻線の相抵抗 Ψm:電機子最大鎖交磁束
ω1:駆動周波数指令 ωM:モータ軸電気角速度
V*:インバータ出力電圧指令 δ:負荷角 p:微分演算子
The meaning of each symbol is as follows. Here, the motor type is a surface magnet type permanent magnet motor.
vγ, vδ: γ, δ-axis voltage iγ, iδ: γ, δ-axis current I: Inverter output current (instantaneous value) L: Phase inductance of motor winding R: Phase resistance of motor winding Ψm: Maximum armature linkage Magnetic flux ω 1 : Drive frequency command ω M : Motor shaft electrical angular velocity V * : Inverter output voltage command δ: Load angle p: Differential operator
なお、ここで直交座標γ−δ軸は、δ軸をインバータ出力電圧の方向とする座標系である。また負荷角δはインバータ出力電圧とモータ誘起電圧のなす角である。また、ここではγ,δ軸の電流及び電圧は、インバータ出力電流,電圧と振幅が等しくなるように変換を行なうものとする。これらの関係を、図2に示す。 Here, the orthogonal coordinate γ-δ axis is a coordinate system in which the δ axis is the direction of the inverter output voltage. The load angle δ is an angle formed by the inverter output voltage and the motor induced voltage. Here, the currents and voltages on the γ and δ axes are converted so that the amplitude is the same as the inverter output current and voltage. These relationships are shown in FIG.
重ね合わせの定理を用いると、図1のシステムにおける脱調時の電流は、
(1)電源からの電圧のみが印加されていて誘起電圧がない、すなわちモータ軸が停止している場合の電流と、
(2)電圧が電源より印加されておらず、誘起電圧のみが印加されている場合の電流と、
を合成したものと考えることができる。
Using the superposition theorem, the out-of-step current in the system of FIG.
(1) Only the voltage from the power source is applied and there is no induced voltage, that is, the current when the motor shaft is stopped,
(2) the current when no voltage is applied from the power supply and only the induced voltage is applied;
Can be thought of as a composite.
γ,δ軸上で考えれば、上記(1)の場合は印加電圧は直流電圧であるから、γ,δ軸電流は直流値となる。上記(2)の場合は停止したγ,δ軸に対し、位相が90度異なった正弦波状の誘起電圧のみが印加されており、この電流が脱調時の振動分となる。
上記(1)の場合においてはωM=0で、iγ=const,iδ=constである。したがって、このときのiγ,iδ,IをそれぞれiγD,iδD,IDとおくと、上記(5)〜(7)式から、次の(8)〜(10)式のようになる。
Considering the γ and δ axes, in the case of (1) above, the applied voltage is a DC voltage, and therefore the γ and δ axis currents are DC values. In the case of the above (2), only a sinusoidal induced voltage having a phase difference of 90 degrees is applied to the stopped γ and δ axes, and this current becomes a vibration component at the time of step-out.
In the case of (1) above, ω M = 0, iγ = const, and iδ = const. Therefore, i? At this time, i?, Respectively I i? D, i? D, when put between I D, from (5) to (7), as follows (8) to (10) below.
iγD=ω1LV*/(ω1 2L2+R2)… (8)
iδD=RV*/(ω1 2L2+R2)… (9)
ID=V*/√(ω1 2L2+R2)… (10)
iγ D = ω 1 LV * / (ω 1 2 L 2 + R 2 ) (8)
iδ D = RV * / (ω 1 2 L 2 + R 2 ) (9)
I D = V * / √ (ω 1 2 L 2 + R 2 ) (10)
また、上記(1)と(2)の電流を合成した場合は、
iγ=Asin(ωαt+α)+iγD… (11)
iδ=Acos(ωαt+α)+iδD… (12)
δ=ωαt+β…(13)
と表わすことができる。ただし、
t:時刻 A:電流振動分の振幅 ωα:電流振動分の角周波数
α:電流位相の初期値 β:負荷角の初期値
である。
When the currents (1) and (2) are combined,
iγ = Asin (ωαt + α) + iγ D (11)
iδ = Acos (ωαt + α) + iδ D (12)
δ = ωαt + β (13)
Can be expressed as However,
t: Time A: Amplitude for current vibration ωα: Angular frequency for current vibration α: Initial value of current phase β: Initial value of load angle
(11)〜(13)式を(5)〜(7)式に代入すると、
A=ωMΨm/√(ωM 2L2+R2)… (14)
I=√{A2+2A√(iγD 2+iδD 2)sin(ωαt+α+θ)+iγD 2+iδD 2}
ただし、θ=tan-1(iδD/iγD)… (15)
が得られる。
Substituting equations (11) to (13) into equations (5) to (7),
A = ω M Ψm / √ (ω M 2 L 2 + R 2 ) (14)
I = √ {A 2 + 2A√ (iγ D 2 + iδ D 2) sin (ωαt + α + θ) + iγ D 2 + iδ D 2}
However, θ = tan −1 (iδ D / iγ D ) (15)
Is obtained.
したがって、Iの最大値Imaxは、
Imax={A2+2A√(iγD 2+iδD 2)+iγD 2+iδD 2}1/2
=A+ID=ωMΨm/√(ωM 2L2+R2)+V*/√(ω1 2L2+R2)… (16)
となる。
Therefore, the maximum value Imax of I is
Imax = {A 2 + 2A√ ( iγ D 2 + iδ D 2) + iγ D 2 + iδ D 2} 1/2
= A + I D = ω M Ψm / √ (ω M 2 L 2 + R 2 ) + V * / √ (ω 1 2 L 2 + R 2 ) (16)
It becomes.
したがって、(16)式から、モータの脱調時には最低でもID=V*/√(ω1 2L2+R2)の電流が流れると言える。
一方、非脱調時のインバータ出力電流Isは(5)〜(7)式より、ω1=ωMとすると、
Is=√{(V*−ω1Ψmcosδ)2+(ω1Ψmsinδ)2}/√(ω1 2L2+R2)
…(17)
のように求められる。安定駆動可能な負荷に対し、IsはIDに比べて通常は小さい値となる。
Therefore, from equation (16), it can be said that a current of I D = V * / √ (ω 1 2 L 2 + R 2 ) flows at least when the motor steps out.
On the other hand, the inverter output current Is at the time of non-step-out is calculated from the equations (5) to (7) as ω 1 = ω M.
Is = √ {(V * −ω 1 Ψm cos δ) 2 + (ω 1 Ψ m sin δ) 2 } / √ (ω 1 2 L 2 + R 2 )
... (17)
It is required as follows. For a load that can be stably driven, Is is usually smaller than I D.
以上のことから、上記IDを脱調検出の基準電流とし、インバータ出力電流を検出して比較すれば、漏れなく脱調を検出可能になる。ここで、IDの分子はインバータがモータを駆動する周波数ω1におけるモータ巻線の抵抗RとインダクタンスLからなるモータ電気回路のインピーダンスである。したがって、脱調検出の基準電流値は、モータ巻線の抵抗およびインダクタンスが分かれば定めることができる。
なお、以上ではモータの種類を非突極機(表面磁石型永久磁石モータ)としたが、埋込磁石型永久磁石モータ等の突極機でも、電流が突極性による影響で非突極機の場合よりも振動的になるものの、上記と同様にして脱調検出を行なうことができる。
From the above, if ID is used as a reference current for step-out detection and the inverter output current is detected and compared, step-out can be detected without leakage. Here, the numerator of ID is the impedance of the motor electric circuit composed of the resistance R and the inductance L of the motor winding at the frequency ω 1 at which the inverter drives the motor. Therefore, the reference current value for step-out detection can be determined if the resistance and inductance of the motor winding are known.
In the above, the type of motor is a non-salient pole machine (surface magnet type permanent magnet motor). However, even in a salient pole machine such as an embedded magnet type permanent magnet motor, the current is affected by the saliency. Although it becomes more vibrant than the case, the step-out detection can be performed in the same manner as described above.
また、インバータ出力電流の検出は以下のように行なう。
すなわち、電流検出器17により検出したIdcから、インバータ直流母線電流のピーク値Ipを検出する。このピーク値は、サンプリング値からソフトウエア的に求めるか、またはピークホールド回路によって求めることができる。IdcはPWMスイッチングによりパルス状電流となるが、このIdcのパルス状電流の振幅は、常に3相のうちいずれか1相電流の瞬時値に等しく、またそのピーク値Ipは3相電流のピーク値に等しい。
The inverter output current is detected as follows.
That is, the peak value Ip of the inverter DC bus current is detected from the Idc detected by the
したがって、Idcのピーク値Ipから、インバータ出力電流実効値Irmsを求めることができる。すなわち、
Irms=Ip/√2…(18)
である。このように、インバータ直流母線10上の電流検出器17のみから、インバータ出力電流を求めることができる。
Therefore, the inverter output current effective value Irms can be obtained from the peak value Ip of Idc. That is,
Irms = Ip / √2 (18)
It is. Thus, the inverter output current can be obtained only from the
また、脱調検出の基準電流値IDを求めるとき、安価な演算器では負担が大きい場合がある。ここで、インバータの制御においてV/f制御を行なう場合に、モータ周波数に対して印加電圧が定められ、このモータ周波数に対してIDも定まることになる。そこで、この値を予め求めておいて例えばテーブルとしてメモリ等に格納しておけば、モータ周波数に対するIDを容易に求めることができる。または、モータ周波数に対するIDを簡単な演算式で近似して求めるようにしても良い。このようにすれば、安価な演算器でも軽い演算負荷でIDを求めることができる。 In addition, when calculating the reference current value ID for step-out detection, there is a case where an inexpensive arithmetic unit is burdensome. Here, when V / f control is performed in the control of the inverter, an applied voltage is determined with respect to the motor frequency, and ID is also determined with respect to the motor frequency. Therefore, if this value is obtained in advance and stored in a memory or the like as a table, for example, ID for the motor frequency can be easily obtained. Alternatively, ID with respect to the motor frequency may be approximated by a simple arithmetic expression. In this way, even with an inexpensive calculator, I D can be obtained with a light calculation load.
ところで、上記インバータ出力電流Ipは、制御装置への電気的ノイズの印加や、モータまたはモータが駆動する負荷の突発的な外乱等により一時的に急増したりして、脱調を誤検出することが考えられる。そこで、検出される出力電流Ipが基準電流値IDを超える時間を計測し、この計測時間が予め定めた基準時間を超えたとき脱調を検出することで、脱調検出をより確実に行なうことが可能となる。なお、出力電流Ipが基準電流値IDを超える時間としては、一定時間内に超える時間の総和に着目しても良い。 By the way, the inverter output current Ip is increased rapidly due to the application of electrical noise to the control device or the sudden disturbance of the motor or a load driven by the motor, and the step-out is erroneously detected. Can be considered. Therefore, the time when the detected output current Ip exceeds the reference current value ID is measured, and the step-out is detected more reliably by detecting the step-out when the measured time exceeds a predetermined reference time. It becomes possible. Note that, as the time when the output current Ip exceeds the reference current value ID , attention may be paid to the sum of the time exceeding the predetermined time.
また、インバータのモータへの印加電圧の大きさの制御が不適切で、モータの負荷や速度の条件により基準電流値IDと、検出出力電流Ipとの電流差が極めて小さくなって脱調判定が困難となる場合が想定される。そこで、上記電流差が一定値以上となるように印加電圧を制御し、定常駆動時のインバータの出力電流を小さくなるようにして、誤検出を防止し確実な脱調検出ができるようにすることができる。 In addition, the control of the magnitude of the voltage applied to the motor of the inverter is inappropriate, and the current difference between the reference current value I D and the detected output current Ip becomes extremely small depending on the motor load and speed conditions, and the step-out determination is made It is assumed that this is difficult. Therefore, the applied voltage is controlled so that the current difference becomes equal to or greater than a certain value, and the output current of the inverter during steady driving is reduced, so that erroneous detection can be prevented and reliable step-out detection can be performed. Can do.
10…直流母線、11…インバータ、12…永久磁石型同期モータ(モータ)、13…周波数指令器、14…f/v変換器、15…パルス幅変調器、17…交流電流検出器、18…ローパスフィルタ、19…有効電流演算器、20…ハイパスフィルタ、21…比例演算器、22…加減算器、23…積分器、32…脱調検出手段、33…ピークホールド回路。
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Claims (6)
前記インバータが同期モータに印加する電圧を、インバータが同期モータを駆動する周波数における同期モータ巻線の抵抗、およびインダクタンスからなる同期モータ電気回路のインピーダンスにより除算した値に基づき、脱調判定のための基準電流値を演算する演算手段を設け、インバータ出力電流の検出値が前記基準電流値を超えたときに、同期モータを脱調と判定することを特徴とする同期モータの駆動装置。 In a synchronous motor drive device that drives a synchronous motor via an inverter that converts direct current to alternating current,
Based on a value obtained by dividing the voltage applied by the inverter to the synchronous motor by the impedance of the synchronous motor electrical circuit composed of the resistance of the synchronous motor winding and the inductance at the frequency at which the inverter drives the synchronous motor. An apparatus for driving a synchronous motor, characterized in that an arithmetic means for calculating a reference current value is provided, and when the detected value of the inverter output current exceeds the reference current value, the synchronous motor is determined to be out of step.
前記インバータが同期モータに印加する電圧を、インバータが同期モータを駆動する周波数における同期モータ巻線の抵抗、およびインダクタンスからなる同期モータ電気回路のインピーダンスにより除算した値に基づき、脱調判定のための基準電流値を演算する演算手段と、インバータ出力電流の検出値が前記基準電流値を超える時間を計測するタイマとを設け、このタイマによる計測時間が予め定めた基準時間を超えたとき同期モータを脱調と判定することを特徴とする同期モータの駆動装置。 In a synchronous motor drive device that drives a synchronous motor via an inverter that converts direct current to alternating current,
Based on a value obtained by dividing the voltage applied by the inverter to the synchronous motor by the impedance of the synchronous motor electrical circuit composed of the resistance of the synchronous motor winding and the inductance at the frequency at which the inverter drives the synchronous motor. An arithmetic means for calculating a reference current value and a timer for measuring the time when the detected value of the inverter output current exceeds the reference current value are provided, and the synchronous motor is activated when the time measured by the timer exceeds a predetermined reference time. A synchronous motor driving device characterized in that step-out is determined.
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