JP5104239B2 - Control device for permanent magnet type synchronous motor - Google Patents
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Description
本発明は、永久磁石形同期電動機の端子電圧を電力変換器の最大出力電圧まで高くした場合にも安定な電流制御を実現し、電動機の高効率化と高精度なトルク制御を実現可能とした永久磁石形同期電動機の制御装置に関するものである。 The present invention realizes stable current control even when the terminal voltage of the permanent magnet type synchronous motor is increased to the maximum output voltage of the power converter, enabling high efficiency of the motor and high precision torque control. The present invention relates to a control device for a permanent magnet type synchronous motor.
永久磁石形同期電動機(以下、PMSMともいう)は、回転子の構造によって、表面磁石構造永久磁石形同期電動機(以下、SPMSMともいう)と埋込磁石構造永久磁石形同期電動機(IPMSM)との2種類に大別される。これらのうち、IPMSMは、回転子の永久磁石により発生する磁石トルクだけでなく、回転子の突極性によって発生するリラクタンストルクを利用できるため、電流を最適に制御することで、SPMSMよりも出力を向上でき、電動機を小型化できる特徴がある。 The permanent magnet type synchronous motor (hereinafter also referred to as PMSM) is composed of a surface magnet structure permanent magnet type synchronous motor (hereinafter also referred to as SPMSM) and an embedded magnet structure permanent magnet type synchronous motor (IPMSM) depending on the structure of the rotor. There are two main types. Among these, the IPMSM can use not only the magnet torque generated by the permanent magnet of the rotor but also the reluctance torque generated by the saliency of the rotor, so that the output is more controlled than the SPMSM by optimally controlling the current. It can be improved and the motor can be downsized.
ところで、PMSMは、電流、磁束、及び端子電圧をベクトルとしてとらえ、回転子と同期して回転する回転座標軸であるd,q軸上で電流制御を行うことで、高性能な制御を実現することが可能である。ここで、d,q軸の定義は、永久磁石の磁極方向をd軸、このd軸から90度進んだ方向をq軸とする。従来は、d軸電流を零に制御し、q軸電流をトルク指令値に比例させて制御する方式が多く用いられていた。
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。
By the way, PMSM realizes high-performance control by taking current, magnetic flux, and terminal voltage as vectors and performing current control on the d and q axes, which are rotating coordinate axes that rotate in synchronization with the rotor. Is possible. Here, in the definition of the d and q axes, the magnetic pole direction of the permanent magnet is the d axis, and the direction advanced 90 degrees from the d axis is the q axis. Conventionally, a method of controlling the d-axis current to zero and controlling the q-axis current in proportion to the torque command value has been often used.
However, in recent years, a technique for reducing the size and increasing the efficiency of the drive system by actively controlling the d-axis current has been put into practical use.
例えば、非特許文献1には、IPMSMのリラクタンストルクを利用して、d軸電流をトルク/電流を最大化する動作点に制御する技術が記載されており、非特許文献1では、これを「最大トルク/電流制御」と呼んでいる。
また、d軸電流を流したときのd軸電機子反作用を利用して電機子巻線の鎖交磁束(以下、単に磁束ともいう)を低減し、電動機の端子電圧を電力変換器の最大出力電圧以下に制御する技術も開示されている。非特許文献1では、これを「弱め磁束制御」と呼んでいる。
For example,
Moreover, the d-axis armature reaction when a d-axis current is passed is used to reduce the interlinkage magnetic flux (hereinafter also simply referred to as magnetic flux) of the armature winding, and the terminal voltage of the motor is set to the maximum output of the power converter. A technique for controlling the voltage below the voltage is also disclosed. In
次に、非特許文献1に記載された制御方式を実現する場合の課題について説明する。
まず、IPMSM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。
Next, problems in realizing the control method described in
First, there is a relationship of
なお、数式1,2において、τ:トルク,id:d軸電流,iq:q軸電流,Ψ:磁束,Ψd:d軸磁束,Ψq:q軸磁束,Ld:d軸インダクタンス,Lq:q軸インダクタンス,Ψm:永久磁石の磁束である。
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。
In
On the other hand, there is a relationship of Formula 3 between the magnetic flux and the terminal voltage of the electric motor.
なお、数式3において、Va:端子電圧振幅,vd:d軸電圧,vq:q軸電圧,ω1:速度検出値(電気角速度),ra:電機子抵抗である。 Incidentally, in Equation 3, V a: terminal voltage amplitude, v d: d-axis voltage, v q: q-axis voltage, omega 1: speed detection value (electrical angular velocity), r a: is armature resistance.
数式1,2に示すように、トルクと磁束とはd,q軸電流の非線形関数である。また、数式3から、端子電圧を正確に制御するためには、電機子抵抗による電圧降下を考慮して磁束を制御する必要がある。
これらのことから、IPMSMのトルクと端子電圧とを所望の値に制御できるようなd,q軸電流指令値を演算するのは、極めて困難である。
As shown in
For these reasons, it is extremely difficult to calculate d and q-axis current command values that can control the torque and terminal voltage of the IPMSM to desired values.
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。
In addition, since the current control method described in
Even if there is an error in the electrical constant, the current control system can be stabilized if the current is controlled so that the terminal voltage is always below the maximum output voltage of the power converter. Since it is necessary to increase the current in order to obtain an output, there is a problem that the maximum speed and the maximum output are reduced due to power converter restrictions as well as efficiency.
上記の課題を解決する技術が、特許文献1及び特許文献2に記載されている。
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。
Techniques for solving the above problems are described in
First, an outline of the technique described in
In
上記の制御により、あらゆる運転条件でIPMSMの電流を最小にすることができる。また、端子電圧を制限値以下に制御できることから、端子電圧を電力変換器の最大出力電圧に制御した場合にも安定な電流制御と高精度なトルク制御が実現可能となる。 With the above control, the current of the IPMSM can be minimized under all operating conditions. In addition, since the terminal voltage can be controlled below the limit value, stable current control and highly accurate torque control can be realized even when the terminal voltage is controlled to the maximum output voltage of the power converter.
次に、特許文献2に記載されている技術の概要を説明する。
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。
Next, an outline of the technique described in
In
上記の制御により、主に、基底速度以上の速度領域でIPMSMの端子電圧を電力変換器の最大出力電圧に制御することができ、このときにも安定な電流制御と高精度なトルク制御とを実現している。 By the above control, the terminal voltage of the IPMSM can be controlled to the maximum output voltage of the power converter mainly in the speed region above the base speed. At this time, stable current control and high-accuracy torque control can be performed. Realized.
なお、リラクタンストルクを利用した同期電動機の制御装置に関する他の従来技術として、特許文献3に記載された制御装置が知られている。
この制御装置は、d軸電流指令値とq軸電流指令値とからトルクを演算するトルク演算手段と、トルク演算値がトルク指令値に一致するように負荷角を演算する負荷角調節手段と、磁束指令値と負荷角とからd軸電流指令値とq軸電流指令値とを演算する座標変換手段と、を備えたものである。
In addition, the control apparatus described in patent document 3 is known as another prior art regarding the control apparatus of the synchronous motor using reluctance torque.
The control device includes a torque calculation unit that calculates torque from the d-axis current command value and the q-axis current command value, a load angle adjustment unit that calculates a load angle so that the torque calculation value matches the torque command value, Coordinate conversion means for calculating a d-axis current command value and a q-axis current command value from the magnetic flux command value and the load angle is provided.
特許文献1及び特許文献2に開示されている従来技術は、何れも、d軸電流を制御することで磁束を制御し、端子電圧を制御している。このため、q軸磁束が永久磁石の磁束に比べて十分小さく、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PMSM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。
In the conventional techniques disclosed in
However, when applied to PMSM in which the q-axis magnetic flux cannot be ignored, the magnetic flux and the d-axis current are not necessarily in a proportional relationship, so the terminal voltage cannot be accurately controlled and the control system may become unstable. .
そこで、本発明の解決課題は、前述した特許文献3に係る制御装置を改良することにより、特に、q軸磁束が無視できない程度に大きいPMSMの端子電圧及びトルクを高精度に制御可能とした永久磁石形同期電動機の制御装置を提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to improve the control device according to Patent Document 3 described above, and in particular, to make it possible to control the terminal voltage and torque of the PMSM, which are so large that the q-axis magnetic flux cannot be ignored, with high accuracy. The object is to provide a control device for a magnet-type synchronous motor.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、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第1の磁束指令値を演算する磁束指令演算手段と、
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、
前記磁束補正値の上限値を零に制限する出力制限手段と、
第1の磁束指令値と前記出力制限手段により上限値が制限された前記磁束補正値とを加算して第2の磁束指令値を演算する加算手段と、
前記電流指令値からトルクを演算するトルク演算手段と、
前記トルク指令値とトルク演算値との偏差を増幅して負荷角指令値を演算する負荷角調節手段と、
第2の磁束指令値と前記負荷角指令値とから前記電流指令値を演算する電流指令生成手段と、を備えたものである。
In order to solve the above problems, the invention according to
Input voltage detection means for detecting an input voltage of the power converter;
Voltage limit value calculating means for calculating a voltage limit value below the maximum output voltage of the power converter from the detected value of the input voltage;
Voltage amplitude calculating means for calculating the amplitude of the voltage command value;
Current command calculation means for calculating a current command value from the voltage limit value, the amplitude of the voltage command value, and a torque command value;
Current adjusting means for calculating a voltage command value to be supplied to the power converter in order to control the current of the motor to the current command value;
The current command calculation means includes
Magnetic flux command calculating means for calculating a first magnetic flux command value from the torque command value;
Magnetic flux adjusting means for amplifying a deviation between the voltage limit value and the amplitude of the voltage command value to calculate a magnetic flux correction value;
Output limiting means for limiting the upper limit of the magnetic flux correction value to zero;
Adding means for calculating a second magnetic flux command value by adding the first magnetic flux command value and the magnetic flux correction value whose upper limit value is restricted by the output restriction means ;
Torque calculating means for calculating torque from the current command value;
A load angle adjusting means for amplifying a deviation between the torque command value and the torque calculation value to calculate a load angle command value;
Current command generating means for calculating the current command value from a second magnetic flux command value and the load angle command value.
請求項2に係る発明は、請求項1記載の発明における磁束指令値の補正方法を別の方法に置き換えたものである。
すなわち、電圧制限値と電圧指令値振幅との偏差を増幅して磁束補正係数を演算し、これを第1の磁束指令値に乗算して第2の磁束指令値を演算するものである。
The invention according to
That is, the magnetic flux correction coefficient is calculated by amplifying the deviation between the voltage limit value and the voltage command value amplitude, and this is multiplied by the first magnetic flux command value to calculate the second magnetic flux command value.
請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載した制御装置に、電圧制限値に比例させて磁束指令値の上限値を変化させる機能を追加したものである。これにより、電圧制限値が変化したときの磁束応答を改善する。
The invention according to claim 3 is obtained by adding a function of changing the upper limit value of the magnetic flux command value in proportion to the voltage limit value to the control device according to
請求項4に係る発明は、請求項1〜3の何れか1項に記載した制御装置に、電動機の速度に反比例させて磁束指令値の上限値を変化させる機能を追加したものである。これにより、電動機の速度が変化したときの磁束応答を改善する。
The invention according to claim 4 is obtained by adding a function of changing the upper limit value of the magnetic flux command value in inverse proportion to the speed of the electric motor to the control device according to any one of
本発明によれば、永久磁石形同期電動機の端子電圧を電圧制限値以下に制御し、端子電圧を電力変換器の最大出力電圧に制御した場合にも安定な電流制御と高精度なトルク制御とを実現することができる。特に、本発明は、従来困難であったq軸磁束が大きいPMSMの端子電圧制御とトルク制御に有用である。
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。
According to the present invention, stable current control and high-accuracy torque control can be achieved even when the terminal voltage of the permanent magnet type synchronous motor is controlled to a voltage limit value or less and the terminal voltage is controlled to the maximum output voltage of the power converter. Can be realized. In particular, the present invention is useful for terminal voltage control and torque control of PMSM having a large q-axis magnetic flux, which has been difficult in the past.
The present invention is also applicable to so-called sensorless control in which the magnetic pole position and speed are estimated and calculated from the current and terminal voltage of the electric motor.
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。まず、図1はこの実施形態の全体構成を示すブロック図である。
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of this embodiment.
In FIG. 1, the input
速度指令値ω*と速度検出値ω1との偏差を減算器16により演算し、この偏差を速度調節器17により増幅してトルク指令値τ*を演算する。
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Ψlimを演算する際に用いるものである。
The deviation between the speed command value ω * and the detected speed value ω 1 is calculated by the
From the torque command value τ * , the voltage limit value V alim , the voltage command value amplitude V a *, and the speed detection value ω 1 , the current
電圧制限値演算器22は、入力電圧Edcにほぼ比例し、かつ、入力電圧Edcから決まる電力変換器70の最大出力電圧以下となるような電圧制限値Valimを演算する。
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。
Voltage limit
Further, the
電流座標変換器14は、u相電流検出器11u及びw相電流検出器11wによりそれぞれ検出したu,w相電流検出値iu,iwを、磁極位置検出値θ1に基づいてd,q軸電流検出値id,iqに座標変換する。
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。
The current coordinate
The deviation between the d-axis current command value i d * and the d-axis current detection value i d calculated by the
These d and q axis voltage command values v d * and v q * are converted into phase voltage command values v u * , v v * , and v w * by the voltage coordinate
また、整流回路60は、三相交流電源50の三相交流電圧を整流して直流電圧に変換し、この直流電圧をインバータ等の電力変換器70に供給する。
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。
The
The
次に、図1における電流指令演算部18の第1実施例を説明する。図2は、この第1実施例を示すブロック図であり、電流指令演算部に符号18Aを付してある。
なお、この第1実施例は、前述した特許文献3の図8に記載された構成に、電圧制限値Valimと電圧指令値振幅Va *との偏差を用いて磁束補正値Ψcomp *を演算し、この磁束補正値Ψcomp *によって磁束指令値Ψ0 *を補正する機能を追加したものである。
Next, a first embodiment of the current
In the first embodiment, the magnetic flux correction value Ψ comp * is obtained by using the deviation between the voltage limit value V alim and the voltage command value amplitude V a * in the configuration described in FIG. A function of calculating and correcting the magnetic flux command value Ψ 0 * by the magnetic flux correction value Ψ comp * is added.
図2において、磁束指令演算器111は、トルク指令値τ*から第1の磁束指令値Ψ0 *を演算する。この磁束指令値Ψ0 *は、トルク/電流が最大になる条件で演算するが、この演算をオンラインで実施するのは困難である。そこで、磁束指令演算器111内にあらかじめトルク/電流が最大になる磁束指令値のテーブルを用意しておき、運転時には、このテーブルを利用して第1の磁束指令値Ψ0 *を演算する。
In FIG. 2, a magnetic
一方、電圧制限値Valimと電圧指令値振幅Va *との偏差を減算器121にて演算し、この偏差を磁束調節器122により増幅して磁束補正値Ψcomp *を演算する。上記磁束調節器122は、例えば積分調節器によって構成されている。
また、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。
On the other hand, the deviation between the voltage limit value V alim and the voltage command value amplitude V a * is calculated by the
Further, the magnetic flux correction value Ψ comp * is output by being limited to zero or less by the
次に、加算器124により、第1の磁束指令値Ψ0 *に磁束補正値Ψcomp *を加算して第2の磁束指令値Ψ*を求める。これにより、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指令値Ψ*を演算することができる。
負荷角調節器132は、減算器131にて演算したトルク指令値τ*とトルク演算値τcalcとの偏差を増幅して、負荷角指令値δ*を演算する。上記負荷角調節器132は、例えば比例積分増幅器によって構成されている。
Next, the
The
なお、トルク演算値τcalcは、トルク演算器134が、d,q軸電流指令値id *,iq *及び諸定数Ld,Lq,Ψmを用いて数式5により演算する。
The
電流指令生成器133は、磁束指令値Ψ*と負荷角指令値δ*とからd,q軸磁束指令値Ψd *,Ψq *を演算し、更に、これらの磁束指令値Ψd *,Ψq *からd,q軸電流指令値id *,iq *を演算する。演算式は、それぞれ数式6,数式7である。
The
上記のように、この実施例では、トルク/電流が最大になるような第1の磁束指令値Ψ0 *を演算すると共に、磁束調節器122及び出力制限器123を用いて演算した磁束補正値Ψcomp *により第1の磁束指令値Ψ0 *を補正して第2の磁束指令値Ψ*を求め、この磁束指令値Ψ*に基づいてd,q軸電流指令値id *,iq *を演算するものである。
これにより、q軸磁束が大きく、磁束とd軸電流とが比例しないようなPMSMに対しても、端子電圧を電力変換器70の最大出力電圧以下に制御すると共にトルクを高精度に制御することができる。
As described above, in this embodiment, the first magnetic flux command value Ψ 0 * that maximizes the torque / current is calculated, and the magnetic flux correction value calculated using the
As a result, the terminal voltage is controlled to be equal to or lower than the maximum output voltage of the
次に、図3は、図1における電流指令演算部18の第2実施例を示すブロック図であり、電流指令演算部に符号18Bを付してある。
この実施例は、図2の第1実施例において第1の磁束指令値Ψ0 *から第2の磁束指令値Ψ*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。
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the current
In this embodiment, the method of calculating the second magnetic flux command value Ψ * from the first magnetic flux command value Ψ 0 * in the first embodiment of FIG. 2 is replaced with another method. Here, only the parts different from the first embodiment will be described, and the description of the same parts will be omitted.
この第2実施例では、磁束調節器122の出力側に設けられる出力制限器123aの上限値を「1.0」、下限値を「0.0」として、磁束補正係数KΨを得る。この磁束補正係数KΨを乗算器125により第1の磁束指令値Ψ0 *に乗算し、第2の磁束指令値Ψ*を求める。
上記の構成により、第2の磁束指令値Ψ*は、下限値が零であって上限値が第1の磁束指令値Ψ0 *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指令値Ψ*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。
In the second embodiment, the upper limit value of the
With the above configuration, the second magnetic flux command value Ψ * is controlled to a value that has a lower limit value of zero and an upper limit value equal to the first magnetic flux command value Ψ 0 *, and the
Other operations are the same as those in the first embodiment.
次いで、図4は、図1における電流指令演算部18の第3実施例を示すブロック図であり、電流指令演算部に符号18Cを付してある。
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の磁束指令値Ψ0 *の上限値を変化させ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。
Next, FIG. 4 is a block diagram showing a third embodiment of the current
In the third embodiment, a function for changing the upper limit value of the first magnetic flux command value Ψ 0 * in accordance with the voltage limit value V alim is added to the second embodiment shown in FIG. The magnetic flux response when the limit value V alim is changed is improved. Here, only the parts different from the second embodiment will be described, and the description of the same parts will be omitted.
まず、磁束制限値演算器141は、電圧制限値Valimに比例した磁束制限値Ψlimを数式8により演算する。なお、数式8において、ωbaseは基底角速度である。
First, the magnetic flux
磁束指令演算器111から出力される第1の磁束指令値Ψ0 *は、出力制限器142により上限値が前記磁束制限値Ψlimにより制限されて乗算器125に入力される。
以後の動作は、第2実施例と同様である。
なお、上記のように電圧制限値Valimに応じて磁束制限値Ψlimを求め、この磁束制限値Ψlimにより第1の磁束指令値Ψ0 *の上限値を変化させる着想は、第2実施例ばかりでなく図2の第1実施例にも適用可能である。
The upper limit value of the first magnetic flux command value Ψ 0 * output from the magnetic
The subsequent operation is the same as in the second embodiment.
The idea of obtaining the magnetic flux limit value Ψ lim according to the voltage limit value V alim as described above and changing the upper limit value of the first magnetic flux command value Ψ 0 * by this magnetic flux limit value Ψ lim is the second embodiment. The present invention is applicable not only to the example but also to the first embodiment of FIG.
次に、図5は、図1における電流指令演算部18の第4実施例を示すブロック図であり、電流指令演算部に符号18Dを付してある。
この第4実施例は、図4の第3実施例において、磁束制限値Ψlimを速度検出値ω1に反比例させて変化させ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、磁束制限値Ψlim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。
Next, FIG. 5 is a block diagram showing a fourth embodiment of the current
In the fourth embodiment, the magnetic flux limit value Ψ lim is changed in inverse proportion to the speed detection value ω 1 in the third embodiment of FIG. The detection value ω 1 is also input.
In other words, the magnetic flux
Since other operations are the same as those of the third embodiment, description thereof is omitted.
これにより、速度検出値ω1に応じて磁束制限値Ψlim、ひいては第1の磁束指令値Ψ0 *が変化するので、電動機80の速度が変化した場合の磁束応答を改善することができる。
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磁束制限値Ψlimを求め、この磁束制限値Ψlimにより第1の磁束指令値Ψ0 *の上限値を変化させる着想は、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。
As a result, the magnetic flux limit value Ψ lim and thus the first magnetic flux command value Ψ 0 * change according to the speed detection value ω 1 , so that the magnetic flux response when the speed of the
In this embodiment, the speed command value ω * may be used instead of the speed detection value ω 1 .
As described above, the idea of obtaining the magnetic flux limit value Ψ lim in inverse proportion to the speed of the
11u u相電流検出回路
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 減算器
17 速度調節器
18,18A,18B,18C,18D 電流指令演算部
19a 減算器
19b 減算器
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
111 磁束指令演算器
121 減算器
122 磁束調節器
123,123a 出力制限器
124 加算器
125 乗算器
131 減算器
132 負荷角調節器
133 電流指令生成器
134 トルク演算器
141 磁束制限値演算器
142 出力制限器
11u u-phase
Claims (4)
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第1の磁束指令値を演算する磁束指令演算手段と、
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、
前記磁束補正値の上限値を零に制限する出力制限手段と、
第1の磁束指令値と前記出力制限手段により上限値が制限された前記磁束補正値とを加算して第2の磁束指令値を演算する加算手段と、
前記電流指令値からトルクを演算するトルク演算手段と、
前記トルク指令値とトルク演算値との偏差を増幅して負荷角指令値を演算する負荷角調節手段と、
第2の磁束指令値と前記負荷角指令値とから前記電流指令値を演算する電流指令生成手段と、
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。
In the control device that controls the terminal voltage of the permanent magnet type synchronous motor to the voltage command value by the semiconductor power converter,
Input voltage detection means for detecting an input voltage of the power converter;
Voltage limit value calculating means for calculating a voltage limit value below the maximum output voltage of the power converter from the detected value of the input voltage;
Voltage amplitude calculating means for calculating the amplitude of the voltage command value;
Current command calculation means for calculating a current command value from the voltage limit value, the amplitude of the voltage command value, and a torque command value;
Current adjusting means for calculating a voltage command value to be supplied to the power converter in order to control the current of the motor to the current command value;
The current command calculation means includes
Magnetic flux command calculating means for calculating a first magnetic flux command value from the torque command value;
Magnetic flux adjusting means for amplifying a deviation between the voltage limit value and the amplitude of the voltage command value to calculate a magnetic flux correction value;
Output limiting means for limiting the upper limit of the magnetic flux correction value to zero;
Adding means for calculating a second magnetic flux command value by adding the first magnetic flux command value and the magnetic flux correction value whose upper limit value is restricted by the output restriction means ;
Torque calculating means for calculating torque from the current command value;
A load angle adjusting means for amplifying a deviation between the torque command value and the torque calculation value to calculate a load angle command value;
Current command generating means for calculating the current command value from a second magnetic flux command value and the load angle command value;
A control device for a permanent magnet type synchronous motor.
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第1の磁束指令値を演算する磁束指令演算手段と、
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係数を演算する磁束調節手段と、
第1の磁束指令値と前記磁束補正係数とを乗算して第2の磁束指令値を演算する乗算手段と、
前記電流指令値からトルクを演算するトルク演算手段と、
前記トルク指令値とトルク演算値との偏差を増幅して負荷角指令値を演算する負荷角調節手段と、
第2の磁束指令値と前記負荷角指令値とから前記電流指令値を演算する電流指令生成手段と、
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。 In the control device that controls the terminal voltage of the permanent magnet type synchronous motor to the voltage command value by the semiconductor power converter,
Input voltage detection means for detecting an input voltage of the power converter;
Voltage limit value calculating means for calculating a voltage limit value below the maximum output voltage of the power converter from the detected value of the input voltage;
Voltage amplitude calculating means for calculating the amplitude of the voltage command value;
Current command calculation means for calculating a current command value from the voltage limit value, the amplitude of the voltage command value, and a torque command value;
Current adjusting means for calculating a voltage command value to be supplied to the power converter in order to control the current of the motor to the current command value;
The current command calculation means includes
Magnetic flux command calculating means for calculating a first magnetic flux command value from the torque command value;
Magnetic flux adjusting means for calculating a magnetic flux correction coefficient by amplifying a deviation between the voltage limit value and the amplitude of the voltage command value;
Multiplying means for multiplying the first magnetic flux command value by the magnetic flux correction coefficient to calculate a second magnetic flux command value;
Torque calculating means for calculating torque from the current command value;
A load angle adjusting means for amplifying a deviation between the torque command value and the torque calculation value to calculate a load angle command value;
Current command generating means for calculating the current command value from a second magnetic flux command value and the load angle command value;
A control device for a permanent magnet type synchronous motor.
前記電圧制限値に比例させて第1の磁束指令値の上限値を変化させることを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 In the control device for a permanent magnet type synchronous motor according to claim 1 or 2,
A control device for a permanent magnet synchronous motor, wherein the upper limit value of the first magnetic flux command value is changed in proportion to the voltage limit value.
前記電動機の速度に反比例させて第1の磁束指令値の上限値を変化させることを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 In the control apparatus for the permanent magnet type synchronous motor according to any one of claims 1 to 3,
A control apparatus for a permanent magnet type synchronous motor, wherein the upper limit value of the first magnetic flux command value is changed in inverse proportion to the speed of the motor.
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