JP5252372B2 - Synchronous motor control device and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、同期電動機の制御において、同期電動機を高効率で制御でき、かつトルク指令に対して出力トルクを高精度制御できる同期電動機制御装置とその制御方法に関する。 The present invention relates to a synchronous motor control device that can control a synchronous motor with high efficiency and control an output torque with high accuracy in response to a torque command, and a control method thereof.
同期電動機制御装置は、同期電動機を駆動する上で、同期電動機の出力トルクの高精度化、高応答化（高速化）、高効率化、高出力化のような一般的な技術課題がある。
この一般的な技術課題を解決するために、従来の同期電動機制御装置とその制御方法は、「同期モータの駆動装置に関わり、特に同期モータの出力トルクの線形性を改善し、かつ効率の高い運転を可能にする駆動装置に関する」ものであって、「複雑な演算処理をすることなく安価なマイコンを用いて、同期モータの出力トルク及び速度制御系を線形化し、効率の高い制御を実現する方法及び装置を提供すること」を目的としており、「同期モータに直流電圧を交流または直流に変換して供給するインバータと、該インバータの出力電圧と周波数とを制御する制御装置と、前記同期モータの回転速度を検出もしくは推定する手段とを備えた同期モータの駆動装置において、前記制御装置が、前記回転速度を回転速度指令と一致させるようなトルク指令を出力する手段と、該トルク指令を入力とし電流振幅と電流位相とを演算して出力する手段とを備え」、更に「最大トルクと電流振幅及び最大トルクと電流位相の関係を、トルクをパラメータとした関数で数式化し、トルク指令の入力に対して、最大トルクが得られる電流振幅指令及び電流位相指令を演算し出力する、トルク・電流比最大制御手段を備え」、「上記トルクをパラメータとした関数が１次関数もしくは２次関数である」ものである（例えば、特許文献１）。
In order to solve this general technical problem, the conventional synchronous motor control device and its control method are “related to the drive device of the synchronous motor, particularly improving the linearity of the output torque of the synchronous motor and having high efficiency. It is related to a drive device that enables operation, and "uses an inexpensive microcomputer without complicated calculation processing, linearizes the output torque and speed control system of the synchronous motor, and realizes high-efficiency control. "Providing a method and apparatus", "Inverter for supplying DC voltage to AC or DC after being converted to synchronous motor, controller for controlling output voltage and frequency of inverter, and synchronous motor" In the synchronous motor drive device having means for detecting or estimating the rotational speed of the motor, the control device is configured to cause the rotational speed to coincide with the rotational speed command. And a means for calculating and outputting a current amplitude and a current phase with the torque command as an input. Further, the relationship between the maximum torque and current amplitude and the maximum torque and current phase And a torque / current ratio maximum control means for calculating and outputting a current amplitude command and a current phase command for obtaining the maximum torque with respect to the input of the torque command. The function as a parameter is a linear function or a quadratic function "(for example, Patent Document 1).
従来の同期電動機制御装置とその制御方法では、入力されるトルク指令に対して最適な電流振幅および電流位相を予めシミュレーションや実験で求める必要があるため、非常に手間がかかるという問題があった。また、ｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令を１次関数または２次関数に近似して求めているため、ｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令それぞれに誤差が発生し、トルク指令と出力トルクに差が生じるというトルク制御精度の低下を引き起こす問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、各電流振幅に対して最適な電流位相とその時のトルクを通常運転前に自動的に算出し、算出した最適な電流位相に基づいてトルクに対するｄ軸電流指令データテーブルを作成するとこで、手間を削減できる。また、トルク指令に対してｄ軸電流指令データテーブルを用いてｄ軸電流指令を算出し、トルク指令とｄ軸電流指令から同期電動機のトルク式を用いてｑ軸電流指令を算出し直すことで、トルク指令と出力トルクが一致しトルクを高精度制御でき、かつ同期電動機を高効率で制御できる同期電動機制御装置とその制御方法を提供することを目的とする。
In the conventional synchronous motor control device and its control method, it is necessary to obtain the optimum current amplitude and current phase with respect to the input torque command in advance by simulation or experiment. Further, since the d-axis current command and the q-axis current command are obtained by approximating them to a linear function or a quadratic function, an error occurs in each of the d-axis current command and the q-axis current command. There is also a problem that causes a decrease in torque control accuracy that a difference occurs.
The present invention has been made in view of such problems, and automatically calculates the optimum current phase and the torque at that time for each current amplitude before normal operation, and based on the calculated optimum current phase. By creating a d-axis current command data table for torque, labor can be reduced. In addition, a d-axis current command is calculated for the torque command using the d-axis current command data table, and the q-axis current command is recalculated using the torque equation of the synchronous motor from the torque command and the d-axis current command. It is an object of the present invention to provide a synchronous motor control device and a control method therefor, in which the torque command and the output torque match, the torque can be controlled with high accuracy, and the synchronous motor can be controlled with high efficiency.
上記課題を解決するために、本発明の一の観点による同期電動機制御装置は、トルク指令を入力し、前記トルク指令に基づいてｄ軸電流指令を演算するｄ軸電流指令演算部と、前記トルク指令と前記ｄ軸電流指令とに基づいてｑ軸電流指令を演算するｑ軸電流指令演算部とを備え、前記ｄ軸電流指令と前記ｑ軸電流指令とに基づいて同期電動機を駆動する同期電動機制御装置であって、前記ｄ軸電流指令演算部が、前記同期電動機制御装置の通常運転前の初期化時において、トルク指令に対してトルク効率が最大となるようなｄ軸電流指令のデータ群を備えた第１データテーブルを自動作成する、データテーブル自動演算処理手段と、前記データテーブル自動演算処理手段により自動作成された前記第１データテーブルを用いて、前記トルク指令の絶対値に対するテーブル内挿演算を行って前記ｄ軸電流指令を出力する第１テーブル内挿演算手段と、を備えており、前記同期電動機制御装置は、さらに、予め求められた、ｄ軸電流とｄ軸インダクタンスの関係、ｑ軸電流とｑ軸インダクタンスの関係、ｑ軸電流とマグネットによる鎖交磁束の関係、がテーブル化された第２データテーブルを保持するデータテーブル保持手段、及び、前記データテーブル保持手段に保持された前記第２データテーブルを用いたテーブル内挿演算により前記ｄ軸インダクタンス、前記ｑ軸インダクタンス、前記マグネットによる鎖交磁束を演算する、第２テーブル内挿演算手段を備えた、鎖交磁束・インダクタンス演算部を有し、前記ｑ軸電流指令演算部が、前記トルク指令および第１テーブル内挿演算手段から出力された前記ｄ軸電流指令と、前記鎖交磁束・インダクタンス演算部で演算された前記マグネットによる鎖交磁束、ｄ軸インダクタンス、ｑ軸インダクタンスとから、同期電動機の極数、マグネットによる鎖交磁束、ｄ軸インダクタンス、ｑ軸インダクタンス、ｄ軸電流、ｑ軸電流の各パラメータを有する同期電動機のトルク式を適用して、前記ｑ軸電流指令を演算して出力することを特徴とする同期電動機制御装置が適用される。
また、本発明の他の観点による同期電動機制御装置の制御方法は、トルク指令を入力し、前記トルク指令に基づいてｄ軸電流指令を演算するｄ軸電流指令演算部と、前記トルク指令と前記ｄ軸電流指令とに基づいてｑ軸電流指令を演算するｑ軸電流指令演算部とを備え、前記ｄ軸電流指令と前記ｑ軸電流指令とに基づいて同期電動機を駆動する同期電動機制御装置の制御方法であって、前記ｄ軸電流指令演算部が、前記同期電動機制御装置の通常運転前の初期化時において、トルク指令に対してトルク効率が最大となるようなｄ軸電流指令のデータ群を備えた第１データテーブルを自動的に作成するデータテーブル作成処理手順と、前記データテーブル自動演算処理手順で自動作成された前記第１データテーブルを用いて、前記トルク指令の絶対値に対するテーブル内挿演算を行って前記ｄ軸電流指令を出力する第１テーブル内挿演算手順と、を実行し、通常運転時に、前記ｑ軸電流指令演算部が、予め求められたｄ軸電流とｄ軸インダクタンスの関係、ｑ軸電流とｑ軸インダクタンスの関係、ｑ軸電流とマグネットによる鎖交磁束の関係を表す第２データテーブルを用いた、テーブル内挿演算により算出された、前記ｄ軸インダクタンス、前記ｑ軸インダクタンス、前記マグネットによる鎖交磁束と、前記トルク指令および第１テーブル内挿演算手順で出力された前記ｄ軸電流指令と、から、同期電動機の極数、マグネットによる鎖交磁束、ｄ軸インダクタンス、ｑ軸インダクタンス、ｄ軸電流、ｑ軸電流の各パラメータを有する同期電動機のトルク式を適用して、前記ｑ軸電流指令を演算して出力する手順、を実行することを特徴とする同期電動機制御装置の制御方法が適用される。
In order to solve the above-described problem, a synchronous motor control device according to an aspect of the present invention includes a d-axis current command calculation unit that inputs a torque command and calculates a d-axis current command based on the torque command, and the torque A synchronous motor that includes a q-axis current command calculation unit that calculates a q-axis current command based on the command and the d-axis current command, and that drives the synchronous motor based on the d-axis current command and the q-axis current command A d-axis current command data group in which the d-axis current command calculation unit has a maximum torque efficiency with respect to the torque command when the synchronous motor control device is initialized before normal operation. to automatically create a first data table and a data table automatic processing means, using said first data table is automatically created by the data table automatic processing means, the torque A first table interpolation operation means for outputting the d-axis current command by performing a table interpolation calculation with respect to the absolute value of the decree, and wherein the synchronous motor control device further previously obtained, the d-axis A data table holding means for holding a second data table in which a relationship between current and d-axis inductance, a relationship between q-axis current and q-axis inductance, a relationship between q-axis current and linkage flux by a magnet is tabulated , and Second table interpolation calculation means for calculating the d-axis inductance, the q-axis inductance, and the flux linkage by the magnet by table interpolation using the second data table held in the data table holding means. and has a flux linkage inductance calculation unit, the q-axis current command calculation unit, the torque command and the first table挿演Wherein the d-axis current command output from the unit, linkage flux by the magnet calculated by the flux linkage inductance calculation unit, the d-axis inductance, and a q-axis inductance, the number of poles of the synchronous motor, chain by the magnets the flux linkage, d axis inductance, the q-axis inductance, d axis current, by applying the torque-type synchronous motor having the parameters of the q-axis current, synchronous, characterized in that calculates and outputs the q-axis current command An electric motor control device is applied.
According to another aspect of the present invention, there is provided a control method for a synchronous motor control device, wherein a torque command is input, a d-axis current command calculation unit that calculates a d-axis current command based on the torque command, the torque command, and a q-axis current command calculation unit that calculates a q-axis current command based on the d-axis current command, and a synchronous motor control device that drives the synchronous motor based on the d-axis current command and the q-axis current command. A d-axis current command data group in which the d-axis current command calculation unit maximizes torque efficiency with respect to the torque command when the synchronous motor control device is initialized before normal operation. using the first data table creation processing procedure for automatically create a data table, the first data table is automatically created in the data table automatic processing procedure with a of the torque command Perform a first table interpolation algorithm which outputs the d-axis current command by performing a table interpolation operation on the relative value, and during normal operation, the d-axis of the q-axis current instruction operation section, previously obtained The d calculated by table interpolation using the second data table representing the relationship between the current and the d-axis inductance, the relationship between the q-axis current and the q-axis inductance, and the relationship between the q-axis current and the linkage flux by the magnet. From the axial inductance, the q-axis inductance, the flux linkage by the magnet, and the torque command and the d-axis current command output in the first table interpolation calculation procedure, the number of poles of the synchronous motor , the linkage by the magnet flux, d-axis inductance, the q-axis inductance, d-axis current, by applying the torque-type synchronous motor having the parameters of the q-axis current, the q-axis current Procedure calculates and outputs decree, the control method of the synchronous motor control device, characterized in that the execution is applied.
請求項１から４のいずれか１つに記載の発明によると、各電流振幅に対して最適な電流位相とその時のトルクを通常運転前に自動的に算出し、算出した最適な電流位相（トルク効率が最大）に基づいてトルクに対するｄ軸電流指令データテーブルを作成するため、非常に手間がかかるという問題は発生せず、また、トルク指令に対してｄ軸電流指令データテーブルを用いてｄ軸電流指令を算出し、トルク指令とｄ軸電流指令から同期電動機のトルク式を用いてｑ軸電流指令を算出し直すため、すなわち、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令Ｉｑ＊を１次関数または２次関数のような近似算出をしていないため、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令Ｉｑ＊それぞれに誤差が発生し、トルク制御精度の低下を引き起こすという問題も発生せずトルクを高精度制御でき、かつ同期電動機を高効率で制御できる。 According to the invention according to any one of claims 1 to 4, the optimum current phase and the torque at that time are automatically calculated for each current amplitude before the normal operation, and the calculated optimum current phase (torque Since the d-axis current command data table for the torque is created based on the maximum efficiency), there is no problem that it takes much time and the d-axis current command data table is used for the torque command. In order to calculate the current command and recalculate the q-axis current command from the torque command and the d-axis current command using the torque equation of the synchronous motor, that is, the d-axis current command Id * and the q-axis current command Iq * are primary. Since approximate calculation such as a function or a quadratic function is not performed, an error occurs in each of the d-axis current command Id * and the q-axis current command Iq * , which causes a problem of reducing torque control accuracy. Torque can be controlled with high accuracy without being generated, and the synchronous motor can be controlled with high efficiency.
以下に、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は、本発明の同期電動機制御装置の構成を示す概略ブロック図である。図において、１は制御対象である同期電動機（モータ）、２は位置検出器であるエンコーダ、３は絶対値演算部、４はｄ軸電流指令演算部、５はｑ軸電流指令演算部、６は電流制御部、７は２／３相変換部、８はＰＷＭ電力変換装置、９は電流検出部、１０は３／２相変換部、１１は電気角演算部、１２はマグネットによる鎖交磁束・インダクタンス演算部である。
本発明が従来技術と特に異なる部分は、絶対値演算部３とマグネットによる鎖交磁束・インダクタンス演算部１２とを備えた部分であり、更に、ｄ軸電流指令演算部４における演算方法と、ｑ軸電流指令演算部５における演算方法である。
FIG. 1 is a schematic block diagram showing the configuration of the synchronous motor control device of the present invention. In the figure, 1 is a synchronous motor (motor) to be controlled, 2 is an encoder that is a position detector, 3 is an absolute value calculator, 4 is a d-axis current command calculator, 5 is a q-axis current command calculator, 6 Is a current control unit, 7 is a 2/3 phase conversion unit, 8 is a PWM power conversion device, 9 is a current detection unit, 10 is a 3/2 phase conversion unit, 11 is an electrical angle calculation unit, and 12 is a flux linkage by a magnet.・ Inductance calculator.
The part in which the present invention is particularly different from the prior art is a part provided with an absolute value calculation unit 3 and a flux linkage / inductance calculation unit 12 using magnets, and further, a calculation method in the d-axis current command calculation unit 4, q This is a calculation method in the shaft current command calculation unit 5.
絶対値演算部３は、上位からのトルク指令Ｔ＊の絶対値｜Ｔ＊｜を演算する。ｄ軸電流指令演算部４は、トルク指令Ｔ＊の絶対値｜Ｔ＊｜の入力に対して、後述するテーブル内挿演算によりｄ軸電流指令Ｉｄ＊を演算する。ｑ軸電流指令演算部５には、トルク指令Ｔ＊、ｄ軸電流指令演算部４で演算されたＩｄ＊、マグネットによる鎖交磁束・インダクタンス演算部１２で演算されたマグネットによる鎖交磁束φＭｇ、ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑが入力され、後述する同期電動機のトルク式を用いてｑ軸電流指令Ｉｑ＊を演算する。電流制御部６には、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊とｑ軸電流指令Ｉｑ＊および検出電流であるｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑが入力され、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を演算する。２／３相変換部７は、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を電気角θｅに基づいて２／３相変換を行い、Ｕ相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令Ｖｖ＊、Ｗ相電圧指令Ｖｗ＊を出力し、ＰＷＭ電力変換装置８で電圧に変換され同期電動機に印加される。電流検出部９は、同期電動機１に流れるＵ相電流、Ｖ相電流（もしくはＵ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流）を検出する。検出された電流は３／２相変換部１０へ入力され、電気角θｅに基づいてｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑに変換される。電気角演算部１１は、エンコーダ２で検出された位置情報から電気角θｅを演算する。マグネットによる鎖交磁束・インダクタンス演算部１２は、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令Ｉｑ＊を入力し、後述する演算方法でマグネットによる鎖交磁束φＭｇ、ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑを演算する。 The absolute value calculator 3 calculates the absolute value | T * | of the torque command T * from the host. The d-axis current command calculation unit 4 calculates a d-axis current command Id * by table interpolation described later with respect to the input of the absolute value | T * | of the torque command T * . The q-axis current command calculation unit 5 includes a torque command T * , Id * calculated by the d-axis current command calculation unit 4, linkage flux / magnetism φMg by the magnet calculated by the flux linkage / inductance calculation unit 12 by the magnet, A d-axis inductance Ld and a q-axis inductance Lq are input, and a q-axis current command Iq * is calculated using a torque equation of a synchronous motor described later. The current control unit 6 receives the d-axis current command Id * , the q-axis current command Iq *, and the detected current d-axis current Id and q-axis current Iq, and receives the d-axis voltage command Vd * and the q-axis voltage command Vq. * Is calculated. The 2 / 3-phase converter 7 performs 2 / 3-phase conversion on the d-axis voltage command Vd * and the q-axis voltage command Vq * based on the electrical angle θe, and the U-phase voltage command Vu * and the V-phase voltage command Vv *. , W-phase voltage command Vw * is output, converted into voltage by PWM power converter 8, and applied to the synchronous motor. The current detector 9 detects a U-phase current and a V-phase current (or U-phase current, V-phase current, and W-phase current) flowing through the synchronous motor 1. The detected current is input to the 3/2 phase converter 10 and converted into a d-axis current Id and a q-axis current Iq based on the electrical angle θe. The electrical angle calculation unit 11 calculates the electrical angle θe from the position information detected by the encoder 2. The interlinkage magnetic flux / inductance calculation unit 12 by the magnet receives the d-axis current command Id * and the q-axis current command Iq *, and the interlinkage magnetic flux φMg, the d-axis inductance Ld, the q-axis inductance Lq by the magnet by the calculation method described later. Is calculated.
次に、ｄ軸電流指令演算部４におけるテーブル内挿演算によりｄ軸電流指令Ｉｄ＊の演算方法ついて説明する。図２は、ｄ軸電流指令演算部４の内部構成を示す図である。図において、４１はＩｄ＊テーブル内挿演算部である。
Ｉｄ＊テーブル内挿演算部４１には、トルク指令に対してトルク効率が最大となるようなｄ軸電流指令のデータ群であるＩｄ＊テーブルデータが設定されており、トルク指令絶対値｜Ｔ＊｜からＩｄ＊テーブルデータの内挿演算を行い、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊を出力する。Ｉｄ＊テーブルデータは、同期電動機制御装置やエンコーダなどのメモリに格納された同期電動機パラメータ（例えば、図１のエンコーダ内のメモリ）を用いて自動演算する。
Next, a calculation method of the d-axis current command Id * by table interpolation calculation in the d-axis current command calculation unit 4 will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating an internal configuration of the d-axis current command calculation unit 4. In the figure, reference numeral 41 denotes an Id * table interpolation operation unit.
The Id * table interpolation calculation unit 41 is set with Id * table data, which is a d-axis current command data group that maximizes the torque efficiency with respect to the torque command. The torque command absolute value | T * The Id * table data is interpolated from | to output the d-axis current command Id * . The Id * table data is automatically calculated using a synchronous motor parameter (for example, a memory in the encoder of FIG. 1) stored in a memory such as a synchronous motor control device or an encoder.
ここで、Ｉｄ＊テーブルデータの自動演算について説明する。図４は、Ｉｄ＊テーブルデータ自動演算のフローチャートである。なお、この自動演算は、同期電動機制御装置の初期化時（通常動作前）に行うものである。 Here, automatic calculation of Id * table data will be described. FIG. 4 is a flowchart of Id * table data automatic calculation. This automatic calculation is performed when the synchronous motor control device is initialized (before normal operation).
（Ｓ１０１）まず、ｊに１を代入し、（Ｓ１０２）処理へ進む。ここで、ｊは（Ｓ１０２）から（Ｓ１０７）のステップ処理を１回処理とした場合の処理回数であり、必要に応じて初期値１から１ずつ累積されるものである。
（Ｓ１０２）ｊがＮより大きい場合は、処理を終了する。ｊがＮ以下の場合は、（Ｓ１０３）処理へ進む。ここで、Ｎは最大電流の分割数であり、予め定められたＩｄ＊テーブルデータにおけるデータ数で決定されるものである。
(S101) First, 1 is assigned to j, and the process proceeds to (S102). Here, j is the number of processes when the step process from (S102) to (S107) is performed once, and is accumulated one by one from the initial value 1 as necessary.
(S102) If j is greater than N, the process is terminated. If j is N or less, the process proceeds to (S103). Here, N is the number of divisions of the maximum current, and is determined by the number of data in the predetermined Id * table data.
（Ｓ１０３）トルク指令およびｄ軸電流指令を保存するメモリＴｒｑ［ｊ］およびＩｄｒｅｆ［ｊ］をゼロクリアし、（Ｓ１０４）処理へ進む。
（Ｓ１０４）電流振幅Ｉ＝（最大電流×ｊ／Ｎ）を演算し、（Ｓ１０５）処理へ進む。
(S103) The memories Trq [j] and Idref [j] that store the torque command and the d-axis current command are cleared to zero, and the process proceeds to (S104).
(S104) Current amplitude I = (maximum current × j / N) is calculated, and the process proceeds to (S105).
（Ｓ１０５）ｋに０を代入し、（Ｓ１０６）処理へ進む。ここで、ｋは（Ｓ１０６）から（Ｓ１１４）のステップ処理を１回処理とした場合の処理回数であり、必要に応じて初期値０から１ずつ累積されるものである。
（Ｓ１０６）電流位相θ＝（９０゜×ｋ／Ｍ）を演算し、（Ｓ１０７）処理へ進む。ここで、Ｍは電気角９０゜の分割数であり、予め定められたＩｄ＊テーブルデータにおけるデータ数で決定されるものである。
(S105) 0 is substituted for k, and the process proceeds to (S106). Here, k is the number of processes when the step process from (S106) to (S114) is performed once, and is accumulated one by one from the initial value 0 as necessary.
(S106) The current phase θ = (90 ° × k / M) is calculated, and the process proceeds to (S107). Here, M is the number of divisions with an electrical angle of 90 °, and is determined by the number of data in a predetermined Id * table data.
（Ｓ１０７）演算した電流位相θが９０゜より大きい場合は、（Ｓ１０８）処理へ進む。演算した電流位相θが９０゜以下の場合は、（Ｓ１０９）処理へ進む。
（Ｓ１０８）ｊに１を足し（ｊを更新し）、（Ｓ１０２）処理へ進む。
(S107) If the calculated current phase θ is larger than 90 °, the process proceeds to (S108). When the calculated current phase θ is 90 ° or less, the process proceeds to (S109).
(S108) Add 1 to j (update j), and proceed to (S102) processing.
（Ｓ１０９）演算した電流振幅Ｉおよび電流位相θより、ｄ軸電流Ｉｄ＝（−Ｉ×ｓｉｎθ）、ｑ軸電流Ｉｑ＝（Ｉ×ｃｏｓθ）を演算し、（Ｓ１１０）処理へ進む。
（Ｓ１１０）（Ｓ１０９）で演算したｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑから、マグネットによる鎖交磁束φＭｇ、ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑを後述するそれぞれのテーブルデータからテーブル内挿演算により求め、（Ｓ１１１）処理へ進む。
(S109) From the calculated current amplitude I and current phase θ, the d-axis current Id = (− I × sin θ) and the q-axis current Iq = (I × cos θ) are calculated, and the process proceeds to (S110).
(S110) From the d-axis current Id and q-axis current Iq calculated in (S109), the flux linkage φMg, d-axis inductance Ld, and q-axis inductance Lq by the magnet are obtained by table interpolation calculation from the respective table data described later. , (S111) The process proceeds.
（Ｓ１１１）（Ｓ１０９）および（Ｓ１１０）で演算したｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑ、マグネットによる鎖交磁束φＭｇ、ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑから、同期電動機のトルク式である式（１）を用いてトルクを演算し、（Ｓ１１２）処理へ進む。なお、ここで用いる同期電動機のトルク式である式（１）は公知のものである。 (S111) From the d-axis current Id and q-axis current Iq calculated in (S109) and (S110), the interlinkage magnetic flux φMg by the magnet, the d-axis inductance Ld, and the q-axis inductance Lq, an equation that is a torque equation of the synchronous motor ( The torque is calculated using 1), and the process proceeds to (S112). In addition, Formula (1) which is a torque type | formula of the synchronous motor used here is a well-known thing.
ここで、ｐｏｌｅは同期電動機の極数、φＭｇはマグネットによる鎖交磁束、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、Ｉｄはｄ軸電流、Ｉｑはｑ軸電流である。
（Ｓ１１２）（Ｓ１１１）で演算したトルクが保存したメモリＴｒｑ［ｊ］より大きい場合は、（Ｓ１１４）処理へ進む。（Ｓ１１１）で演算したトルクが保存したメモリＴｒｑ［ｊ］以下の場合は、（Ｓ１１３）処理へ進む。
Here, pole is the number of poles of the synchronous motor, φMg is the flux linkage by the magnet, Ld is the d-axis inductance, Lq is the q-axis inductance, Id is the d-axis current, and Iq is the q-axis current.
(S112) When the torque calculated in (S111) is larger than the stored memory Trq [j], the process proceeds to (S114). If the torque calculated in (S111) is less than or equal to the stored memory Trq [j], the process proceeds to (S113).
（Ｓ１１３）ｋに１を足し（ｋを更新し）、（Ｓ１０６）へ進む。
（Ｓ１１４）保存したメモリＴｒｑ［ｊ］に（Ｓ１１１）で演算したトルクを保存、また、保存したメモリＩｄｒｅｆ［ｊ］に（Ｓ１０９）で演算したｄ軸電流Ｉｄを保存し、（Ｓ１１３）処理へ進む。
(S113) Add 1 to k (update k), and proceed to (S106).
(S114) The torque calculated in (S111) is stored in the stored memory Trq [j], and the d-axis current Id calculated in (S109) is stored in the stored memory Idref [j], and the process proceeds to (S113). move on.
このように、図４における一連のＩｄ＊ テーブルデータ自動演算の処理では、１分割（最大電流に対する予め定められた分割数毎）の電流振幅Ｉに対して、電流位相θを０°〜９０°まで１分割（電流位相９０度に対する予め定められた分割数毎）ずつ変化させて、変化の度に、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑ、マグネットによる鎖交磁束φＭｇ、ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑ、トルクＴを演算して、演算されたトルクＴおよび演算されたｄ軸電流ＩｄをメモリＴｒｑ［ｊ］およびメモリＩｄｒｅｆ［ｊ］に保存する。また、電流位相θの変化が９０°より大きくなれば、電流振幅Ｉを１分割（最大電流に対する予め定められた分割数毎）ずつ変化させて、前述の電流位相θの変化およびそれに伴う演算とメモリ保存を行う。また、前述の電流位相θを１分割（電流位相９０度に対する予め定められた分割数毎）ずつ変化させる過程で、演算されたトルクＴがメモリＴｒｑ［ｊ］より小さければ、演算されたトルクＴおよび演算されたｄ軸電流ＩｄをメモリＴｒｑ［ｊ］およびメモリＩｄｒｅｆ［ｊ］に保存せずに、電流位相θを変化させる。また、電流振幅Ｉを１分割（最大電流に対する予め定められた分割数毎）ずつ変化させる過程で、電流振幅Ｉが最大電流より大きくなれば、一連の処理を終了する。最終的に、保存されたメモリＴｒｑ［ｊ］およびメモリＩｄｒｅｆ［ｊ］が、トルク指令Ｔ＊ に対するｄ軸電流指令Ｉｄ＊ のテーブルデータと成るのである。
As described above, in the series of Id * table data automatic calculation processing in FIG. 4, the current phase θ is set to 0 ° to 90 ° with respect to the current amplitude I of one division (every predetermined division number with respect to the maximum current). Are changed by one division (predetermined number of divisions with respect to a current phase of 90 degrees), and at each change, the d-axis current Id, the q-axis current Iq, the interlinkage magnetic flux φMg by the magnet, and the d-axis inductance Ld, q The shaft inductance Lq and the torque T are calculated, and the calculated torque T and the calculated d-axis current Id are stored in the memory Trq [j] and the memory Idref [j]. If the change in the current phase θ is greater than 90 °, the current amplitude I is changed by one division (each predetermined number of divisions with respect to the maximum current), and the change in the current phase θ and the calculation accompanying it are as follows. Save memory. If the calculated torque T is smaller than the memory Trq [j] in the process of changing the current phase θ by one division (every predetermined division number for the current phase of 90 degrees), the calculated torque T The current phase θ is changed without saving the calculated d-axis current Id in the memory Trq [j] and the memory Idref [j]. If the current amplitude I becomes larger than the maximum current in the process of changing the current amplitude I by one division (every predetermined number of divisions with respect to the maximum current), a series of processing ends. Finally, the stored memory Trq [j] and memory Idref [j] become table data for the d-axis current command Id * with respect to the torque command T *.
ここで、Ｉｄ＊テーブルデータ自動演算の処理における主となる処理の技術的意義を説明する。
（Ｓ１０４）処理は、最大電流に対してＮ分割されたｊ番目の電流振幅Ｉを算出するものであり、（Ｓ１０６）処理は、算出されたｊ番目の電流振幅Ｉ毎に、電流位相９０°に対してＭ分割されたｋ番目の電流位相θを算出するものであり、（Ｓ１０９）処理〜（Ｓ１１４）処理は、算出されたｋ番目の電流位相θ毎にトルクおよびｄ軸電流指令を算出するものである。すなわち、これらの処理では、ｊ番目の電流振幅Ｉ毎にトルク効率が最大となる電流位相θを探し出す処理であり、従来の同期電動機制御装置とその制御方法（特許文献１）における予めシミュレーションや実験で求める図４（トルク特性図）相当のトルク特性を、駆動する同期電動機に応じて通常運転前に自動的に算出するものである。
また、（Ｓ１１２）処理は、前回保存したメモリＴｒｑ［ｊ］と今回算出したトルクとを比較し、今回算出したトルクが小さい場合、電流位相θを更新（ｋ＝ｋ＋１）するものであり、すなわち、トルク効率が最大となる電流位相θを探し出す過程において、今回算出したトルクが前回保存したメモリＴｒｑ［ｊ］よりも小さい場合、その時点のトルク効率は最大でないと判断することができるため、（Ｓ１１４）処理では、常にトルク効率が最大となる電流位相θにおけるメモリＴｒｑ［ｊ］が保存されるのである。
また、（Ｓ１０７）処理は、トルク効率が最大となる電流位相θは、０°〜９０°の範囲内に必ず存在することが知られているため、ｋ番目の電流位相θが９０°を超えれば、順次電流振幅Ｉを増加させるものである。
また、（Ｓ１０２）処理は、最大電流を超える電流振幅Ｉでの演算は必要ないので、ｊ番目の電流振幅Ｉが最大電流を超えれば、一連の処理を終了するのである。
なお、最大電流の分割数であるＮ、電流位相電気角９０°の分割数であるＭは、必要に応じて適宜決定すれば良い。
Here, the technical significance of the main processing in the processing of Id * table data automatic calculation will be described.
The process (S104) is to calculate the jth current amplitude I divided by N with respect to the maximum current, and the process (S106) is performed for each calculated jth current amplitude I with a current phase of 90 °. The k-th current phase θ divided by M is calculated with respect to, and the processes (S109) to (S114) calculate the torque and the d-axis current command for each calculated k-th current phase θ. To do. In other words, these processes are processes for finding the current phase θ that maximizes the torque efficiency for each j-th current amplitude I, and simulations and experiments in advance in the conventional synchronous motor control device and its control method (Patent Document 1). The torque characteristic corresponding to FIG. 4 (torque characteristic diagram) obtained in the above is automatically calculated before normal operation according to the synchronous motor to be driven.
The process (S112) compares the memory Trq [j] stored last time with the currently calculated torque, and updates the current phase θ (k = k + 1) when the currently calculated torque is small. In the process of finding the current phase θ that maximizes the torque efficiency, if the currently calculated torque is smaller than the previously stored memory Trq [j], it can be determined that the torque efficiency at that time is not the maximum. In the process S114), the memory Trq [j] at the current phase θ at which the torque efficiency is always maximized is saved.
In the process (S107), since it is known that the current phase θ at which the torque efficiency is maximized exists in the range of 0 ° to 90 °, the kth current phase θ cannot exceed 90 °. For example, the current amplitude I is sequentially increased.
In addition, since the (S102) process does not require calculation with the current amplitude I exceeding the maximum current, if the j-th current amplitude I exceeds the maximum current, the series of processes ends.
Note that N, which is the number of divisions of the maximum current, and M, which is the number of divisions of the current phase electrical angle of 90 °, may be determined as appropriate.
図５は、Ｉｄ＊テーブルデータ自動演算のフローチャート図４の処理手順で得られたＩｄ＊テーブルデータを具体的に示した図である。図において、横軸はトルク指令Ｔ＊、縦軸はｄ軸電流指令Ｉｄ＊である。図４におけるＩｄ＊テーブルデータ自動演算の一連の処理を同期電動機制御装置の初期化時（通常動作前）に行えば、入力されるトルク指令Ｔ＊に対して最適な電流振幅および電流位相（各電流振幅に対するトルク効率が最大となる電流位相）を通常運転前に自動的に算出できると共に、トルク指令Ｔ＊に対するｄ軸電流指令Ｉｄ＊のテーブルデータである原点を含めた（Ｎ＋１）個のデータ群を容易に得ることができる。また、ｄ軸電流指令演算部４は、上位からのトルク指令Ｔ＊の絶対値｜Ｔ＊｜が入力されれば、容易にＩｄ*テーブルデータ内挿演算ができ、最適なｄ軸電流指令Ｉｄ*を出力することができるのである。 Figure 5 is a diagram specifically showing the Id * table data obtained in the processing procedure of the Id * flowchart of table data automatic operation Figure 4. In the figure, the horizontal axis is the torque command T * , and the vertical axis is the d-axis current command Id * . Be performed during initialization of the synchronous motor control device a series of processes Id * table data automatic operation in FIG. 4 (prior normal operation), the optimal current amplitude and current phase with respect to the torque command T * input (the (Current phase at which torque efficiency with respect to current amplitude is maximized) can be automatically calculated before normal operation, and (N + 1) pieces of data including the origin which is table data of d-axis current command Id * with respect to torque command T * Groups can be easily obtained. In addition, if the absolute value | T * | of the torque command T * from the host is input, the d-axis current command calculation unit 4 can easily perform Id * table data interpolation calculation, and the optimum d-axis current command Id. * Can be output.
次に、マグネットによる鎖交磁束・インダクタンス演算部１２におけるテーブル内挿演算によりマグネットによる鎖交磁束φＭｇ、ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑの演算方法について説明する。図３は、マグネットによる鎖交磁束・インダクタンス演算部１２の内部構成を示す図である。図において、１２１はＬｄテーブル内挿演算部、１２２はＬｑテーブル内挿演算部、１２３はφＭｇテーブル内挿演算部である。
Ｌｄテーブル内挿演算部１２１、Ｌｑテーブル内挿演算部１２２、φＭｇテーブル内挿演算部１２３には、それぞれ予め実験やシミュレーションなどで求めた、ｄ軸電流Ｉｄとｄ軸インダクタンスＬｄの関係、ｑ軸電流Ｉｑ とｑ軸インダクタンスＬｑの関係、ｑ軸電流Ｉｑとマグネットによる鎖交磁束φＭｇの関係がテーブル化されたものが備えられている。また、それぞれの入力に対して内挿演算を行い、ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑ、マグネットによる鎖交磁束φＭｇを出力するものである。
図６はｄ軸電流Ｉｄとｄ軸インダクタンスＬｄの関係を示すテーブルデータ、図７はｑ軸電流Ｉｑとｑ軸インダクタンスＬｑの関係を示すテーブルデータ、図８はｑ軸電流Ｉｑとマグネットによる鎖交磁束φＭｇの関係を示すテーブルデータである。なお、図中のＸ、Ｙ、Ｚは正の整数である。
ここで、各テーブルデータは、それぞれ予め実験やシミュレーションなどで求める。各テーブルデータは電流０から最大電流までを何分割かしてデータを取れば十分である。（一方従来技術は、トルク指令に対する最適な電流振幅および電流位相を予め実験やシミュレーションで求める際、電流振幅を何分割かして、また電流位相も何分割かしてその両方を変化させてデータを取る必要があり、本発明に比べ、実験やシミュレーションに手間がかかる。）
Next, a calculation method of the interlinkage magnetic flux φMg, the d-axis inductance Ld, and the q-axis inductance Lq by the magnet by the table interpolation calculation in the interlinkage magnetic flux / inductance calculation unit 12 by the magnet will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating an internal configuration of the interlinkage magnetic flux / inductance calculation unit 12 using a magnet. In the figure, 121 is an Ld table interpolation calculation unit, 122 is an Lq table interpolation calculation unit, and 123 is a φMg table interpolation calculation unit.
In the Ld table interpolation calculation unit 121, the Lq table interpolation calculation unit 122, and the φMg table interpolation calculation unit 123, the relationship between the d-axis current Id and the d-axis inductance Ld obtained in advance through experiments and simulations, q-axis A table in which the relationship between the current Iq and the q-axis inductance Lq and the relationship between the q-axis current Iq and the linkage flux φMg due to the magnet are tabulated is provided. In addition, an interpolation operation is performed on each input, and a d-axis inductance Ld, a q-axis inductance Lq, and a flux linkage φMg by a magnet are output.
6 is table data showing the relationship between the d-axis current Id and the d-axis inductance Ld, FIG. 7 is table data showing the relationship between the q-axis current Iq and the q-axis inductance Lq, and FIG. 8 is a linkage between the q-axis current Iq and the magnet. It is table data which shows the relationship of magnetic flux (phi) Mg. In the figure, X, Y, and Z are positive integers.
Here, each table data is obtained in advance by experiments and simulations. For each table data, it is sufficient to take data by dividing the current from 0 to the maximum current. (On the other hand, in the prior art, when the optimal current amplitude and current phase for the torque command are obtained in advance through experiments and simulations, the current amplitude is divided into several parts, and the current phase is also divided into several parts to change both. (Compared to the present invention, it takes more time for experiments and simulations.)
次に、ｑ軸電流指令演算部５におけるｑ軸電流指令Ｉｑ＊の演算方法について説明する。ｑ軸電流指令演算部５では、同期電動機のトルク式である式（１）を変形した式（２）を用いて、トルク指令Ｔ＊およびｄ軸電流指令Ｉｄ＊と、マグネットによる鎖交磁束・インダクタンス演算部１２で演算したマグネットによる鎖交磁束φＭｇ、ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑからｑ軸電流指令Ｉｑ＊を演算する。 Next, a calculation method of the q-axis current command Iq * in the q-axis current command calculation unit 5 will be described. In the q-axis current command calculation unit 5, the torque command T * and the d-axis current command Id * and the interlinkage flux by the magnet are calculated using the equation (2) obtained by modifying the equation (1) that is the torque equation of the synchronous motor. A q-axis current command Iq * is calculated from the interlinkage magnetic flux φMg, d-axis inductance Ld, and q-axis inductance Lq by the magnet calculated by the inductance calculation unit 12.
このように、本発明の同期電動機制御装置とその制御方法では、通常運転前に自動的に算出するのはＩｄ＊テーブルデータのみであり、Ｉｑ＊テーブルデータは算出しない。この理由は、テーブルデータ内挿演算の際にｄ軸電流指令Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令Ｉｑ＊に誤差が発生し、その誤差のためにトルク指令と出力トルクに差が出てしまうからである。本発明でもｄ軸電流指令Ｉｄ＊に誤差が発生するが、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊演算の際に、式（２）を用いてｑ軸電流指令Ｉｑ＊を演算し直しているため、トルク指令と出力トルクが一致し、トルク制御精度の低下を引き起こすという問題が発生しないのである。
以上、本発明の同期電動機制御装置とその制御方法では、各電流振幅に対して最適な電流位相とその時のトルクを通常運転前に自動的に算出し、算出した最適な電流位相（トルク効率が最大）に基づいてトルクに対するｄ軸電流指令データテーブルを作成するため、非常に手間がかかるという問題は発生せず、また、トルク指令に対してｄ軸電流指令データテーブルを用いてｄ軸電流指令を算出し、トルク指令とｄ軸電流指令から同期電動機のトルク式を用いてｑ軸電流指令を算出し直すため、すなわち、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令Ｉｑ＊を１次関数または２次関数のような近似算出をしていないため、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令Ｉｑ＊それぞれに誤差が発生し、トルク制御精度の低下を引き起こすという問題も発生せずトルクを高精度制御でき、かつ同期電動機を高効率で制御できる。
なお、本発明における同期電動機制御装置が駆動する同期電動機は、ＳＰＭＳＭ（表面磁石形同期電動機）、ＩＰＭＳＭ（埋め込み磁石形同期電動機）、ＳｙｎＲＭ（同期リラクタンスモータ）のいずれであっても良い。
As described above, in the synchronous motor control device and the control method thereof according to the present invention, only the Id * table data is automatically calculated before the normal operation, and the Iq * table data is not calculated. This is because an error occurs in the d-axis current command Id * and the q-axis current command Iq * during the table data interpolation calculation, and a difference between the torque command and the output torque is generated due to the error. . Even in the present invention, an error occurs in the d-axis current command Id *. However, when the q-axis current command Iq * is calculated, the q-axis current command Iq * is recalculated using the equation (2). And the output torque coincides with each other, and there is no problem that the torque control accuracy is lowered.
As described above, in the synchronous motor control device and the control method thereof according to the present invention, the optimum current phase and the torque at that time are automatically calculated for each current amplitude before normal operation, and the calculated optimum current phase (torque efficiency is The d-axis current command data table for the torque is created based on the maximum), so there is no problem that it takes much time and the d-axis current command data table is used for the torque command by using the d-axis current command data table. To calculate the q-axis current command from the torque command and the d-axis current command using the torque equation of the synchronous motor, that is, the d-axis current command Id * and the q-axis current command Iq * are linear functions or Since approximate calculation such as a quadratic function is not performed, an error occurs in each of the d-axis current command Id * and the q-axis current command Iq * , which causes a decrease in torque control accuracy. The torque can be controlled with high accuracy without being generated, and the synchronous motor can be controlled with high efficiency.
Note that the synchronous motor driven by the synchronous motor control device of the present invention may be any of SPMSM (surface magnet type synchronous motor), IPMSM (embedded magnet type synchronous motor), and SynRM (synchronous reluctance motor).
１ 同期電動機
２ エンコーダ
３ 絶対値演算部
４ ｄ軸電流指令演算部
５ ｑ軸電流指令演算部
６ 電流制御部
７ ２相／３相変換部
８ ＰＷＭ電力変換装置
９ 電流検出部
１０ ３相／２相変換部
１１ 電気角演算部
１２ マグネットによる鎖交磁束・インダクタンス演算部
４１ Ｉｄ＊テーブル内挿演算部
１２１ Ｌｄテーブル内挿演算部
１２２ Ｌｑテーブル内挿演算部
１２３ φＭｇテーブル内挿演算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Synchronous motor 2 Encoder 3 Absolute value calculating part 4 d-axis current command calculating part 5 q-axis current command calculating part 6 Current control part 7 2 phase / 3 phase conversion part 8 PWM power converter 9 Current detection part 10 3 phase / 2 Phase conversion unit 11 Electrical angle calculation unit 12 Magnetic flux linkage / inductance calculation unit 41 Id * Table interpolation calculation unit 121 Ld table interpolation calculation unit 122 Lq table interpolation calculation unit 123 φMg table interpolation calculation unit
Claims (4)
前記トルク指令と前記ｄ軸電流指令とに基づいてｑ軸電流指令を演算するｑ軸電流指令演算部と
を備え、
前記ｄ軸電流指令と前記ｑ軸電流指令とに基づいて同期電動機を駆動する同期電動機制御装置であって、
前記ｄ軸電流指令演算部が、
前記同期電動機制御装置の通常運転前の初期化時において、トルク指令に対してトルク効率が最大となるようなｄ軸電流指令のデータ群を備えた第１データテーブルを自動作成する、データテーブル自動演算処理手段と、
前記データテーブル自動演算処理手段により自動作成された前記第１データテーブルを用いて、前記トルク指令の絶対値に対するテーブル内挿演算を行って前記ｄ軸電流指令を出力する第１テーブル内挿演算手段と、
を備えており、
前記同期電動機制御装置は、さらに、
予め求められた、ｄ軸電流とｄ軸インダクタンスの関係、ｑ軸電流とｑ軸インダクタンスの関係、ｑ軸電流とマグネットによる鎖交磁束の関係、がテーブル化された第２データテーブルを保持するデータテーブル保持手段、及び、前記データテーブル保持手段に保持された前記第２データテーブルを用いたテーブル内挿演算により前記ｄ軸インダクタンス、前記ｑ軸インダクタンス、前記マグネットによる鎖交磁束を演算する、第２テーブル内挿演算手段を備えた、鎖交磁束・インダクタンス演算部を有し、
前記ｑ軸電流指令演算部が、
前記トルク指令および第１テーブル内挿演算手段から出力された前記ｄ軸電流指令と、前記鎖交磁束・インダクタンス演算部で演算された前記マグネットによる鎖交磁束、ｄ軸インダクタンス、ｑ軸インダクタンスとから、同期電動機の極数、マグネットによる鎖交磁束、ｄ軸インダクタンス、ｑ軸インダクタンス、ｄ軸電流、ｑ軸電流の各パラメータを有する同期電動機のトルク式を適用して、前記ｑ軸電流指令を演算して出力する
ことを特徴とする同期電動機制御装置。 A d-axis current command calculation unit that inputs a torque command and calculates a d-axis current command based on the torque command;
A q-axis current command calculation unit that calculates a q-axis current command based on the torque command and the d-axis current command;
A synchronous motor control device that drives a synchronous motor based on the d-axis current command and the q-axis current command,
The d-axis current command calculation unit is
A data table automatic that automatically creates a first data table having a d-axis current command data group that maximizes the torque efficiency with respect to the torque command when the synchronous motor control device is initialized before normal operation. Arithmetic processing means;
Using the first data table automatically created by the data table automatic calculation processing means, first table interpolation calculation means for performing table interpolation calculation on the absolute value of the torque command and outputting the d-axis current command When,
With
The synchronous motor control device further includes:
Data holding a second data table in which the relationship between the d-axis current and the d-axis inductance, the relationship between the q-axis current and the q-axis inductance, and the relationship between the q-axis current and the flux linkage caused by the magnet are tabulated in advance. table holding means, and said data table holding means and the d-axis inductance by table interpolation operation using the second data table held in the q-axis inductance, to calculate the flux linkage due to the magnet, second It has an interlinkage magnetic flux / inductance calculation unit equipped with table interpolation calculation means,
The q-axis current command calculation unit is
From the torque command and the d-axis current command output from the first table interpolation calculating means, and the linkage flux, d-axis inductance, and q-axis inductance by the magnet calculated by the linkage flux / inductance calculation unit. , the number of poles of the synchronous motor, the flux linkage due to the magnet, by applying a d-axis inductance, the q-axis inductance, the d-axis current, torque type synchronous motor having the parameters of the q-axis current, calculating the q-axis current command A synchronous motor control device characterized in that the output is output in the same manner.
最大電流に対する予め定められた分割数Ｎ（Ｎは正の整数）の１分割毎の電流振幅に対して、電流位相９０度に対する予め定められた分割数Ｍ（Ｍは正の整数）の１分割ずつ電流位相を変化させて前記同期電動機のトルク式に代入し、トルク効率が最大となる電流振幅および電流位相における前記トルク指令および前記ｄ軸電流指令を保存したものである
ことを特徴とする請求項１に記載の同期電動機制御装置。 The first data table automatically created at the time of initialization before the normal operation is
One division of a predetermined division number M (M is a positive integer) for a current phase of 90 degrees with respect to a current amplitude per division of a predetermined division number N (N is a positive integer) for the maximum current The torque command and the d-axis current command at the current amplitude and current phase at which the torque efficiency is maximized are stored by changing the current phase each time and substituting it into the torque equation of the synchronous motor. Item 2. The synchronous motor control device according to Item 1.
前記トルク指令と前記ｄ軸電流指令とに基づいてｑ軸電流指令を演算するｑ軸電流指令演算部と
を備え、
前記ｄ軸電流指令と前記ｑ軸電流指令とに基づいて同期電動機を駆動する同期電動機制御装置の制御方法であって、
前記ｄ軸電流指令演算部が、
前記同期電動機制御装置の通常運転前の初期化時において、トルク指令に対してトルク効率が最大となるようなｄ軸電流指令のデータ群を備えた第１データテーブルを自動的に作成するデータテーブル作成処理手順と、
前記データテーブル自動演算処理手順で自動作成された前記第１データテーブルを用いて、前記トルク指令の絶対値に対するテーブル内挿演算を行って前記ｄ軸電流指令を出力する第１テーブル内挿演算手順と、
を実行し、
通常運転時に、前記ｑ軸電流指令演算部が、
予め求められたｄ軸電流とｄ軸インダクタンスの関係、ｑ軸電流とｑ軸インダクタンスの関係、ｑ軸電流とマグネットによる鎖交磁束の関係を表す第２データテーブルを用いた、テーブル内挿演算により算出された、前記ｄ軸インダクタンス、前記ｑ軸インダクタンス、前記マグネットによる鎖交磁束と、前記トルク指令および第１テーブル内挿演算手順で出力された前記ｄ軸電流指令と、から、同期電動機の極数、マグネットによる鎖交磁束、ｄ軸インダクタンス、ｑ軸インダクタンス、ｄ軸電流、ｑ軸電流の各パラメータを有する同期電動機のトルク式を適用して、前記ｑ軸電流指令を演算して出力する手順、を実行する
ことを特徴とする同期電動機制御装置の制御方法。 A d-axis current command calculation unit that inputs a torque command and calculates a d-axis current command based on the torque command;
A q-axis current command calculation unit that calculates a q-axis current command based on the torque command and the d-axis current command;
A control method of a synchronous motor control device that drives a synchronous motor based on the d-axis current command and the q-axis current command,
The d-axis current command calculation unit is
A data table that automatically creates a first data table having a d-axis current command data group that maximizes the torque efficiency with respect to the torque command when the synchronous motor control device is initialized before normal operation. Creation process ,
A first table interpolation calculation procedure for performing a table interpolation operation on the absolute value of the torque command and outputting the d-axis current command using the first data table automatically created by the data table automatic calculation processing procedure When,
Run
During normal operation, the q-axis current command calculation unit
By table interpolation using the second data table representing the relationship between the d-axis current and d-axis inductance, the relationship between the q-axis current and q-axis inductance, and the relationship between the q-axis current and the flux linkage caused by the magnet. From the calculated d-axis inductance, the q-axis inductance, the flux linkage by the magnet, and the torque command and the d-axis current command output in the first table interpolation calculation procedure, the pole of the synchronous motor the number, flux linkage by the magnet, the procedure d-axis inductance, the q-axis inductance, d-axis current, by applying the torque-type synchronous motor having the parameters of the q-axis current, calculates and outputs the q-axis current command The control method of the synchronous motor control apparatus characterized by performing these.
最大電流に対する予め定められた分割数Ｎ（Ｎは正の整数）の１分割毎の電流振幅に対して、電流位相９０度に対する予め定められた分割数Ｍ（Ｍは正の整数）の１分割ずつ電流位相を、トルク効率が最大となる電流位相となるまで変化させる電流位相変化処理をし、
トルク効率が最大となる電流振幅および電流位相における前記トルク指令および前記ｄ軸電流指令を演算して保存する保存処理をし、
前記電流振幅が前記最大電流を超えるまで、前記電流位相変化処理および前記保存処理を繰り返す、という手順で処理する
ことを特徴とする請求項３に記載の同期電動機制御装置の制御方法。
The data table creation processing procedure is as follows:
One division of a predetermined division number M (M is a positive integer) for a current phase of 90 degrees with respect to a current amplitude per division of a predetermined division number N (N is a positive integer) for the maximum current Current phase change processing that changes the current phase one by one until the current phase at which torque efficiency is maximized is achieved,
A storage process for calculating and storing the torque command and the d-axis current command at a current amplitude and a current phase at which torque efficiency is maximized,
4. The control method for a synchronous motor control device according to claim 3, wherein the current phase change process and the storage process are repeated until the current amplitude exceeds the maximum current.
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