JP5369493B2 - 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制御装置に関し、詳しくは、所望のトルクと磁束とを出力するための電流指令演算手段の制御定数を自動調整する技術に関するものである。   The present invention relates to a control device for a permanent magnet type synchronous motor, and more particularly to a technique for automatically adjusting a control constant of a current command calculation means for outputting desired torque and magnetic flux.

永久磁石形同期電動機(以下、PMSMともいう)は、回転子の構造により、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(以下、IPMSMともいう)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よりも出力を増加させ、電動機を小型化できる特徴がある。   Permanent magnet type synchronous motors (hereinafter also referred to as PMSM) have a surface magnet structure permanent magnet type synchronous motor (hereinafter also referred to as SPMSM) and an embedded magnet type permanent magnet type synchronous motor (hereinafter also referred to as IPMSM) depending on the structure of the rotor. It is roughly divided into two 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. There is a feature that can increase the size of the electric motor.

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により、高性能な制御を実現することができる。ここで、d,q軸は、永久磁石の磁極方向をd軸とし、d軸から90°進んだ方向をq軸として定義する。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し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 can realize high-performance control by taking current, magnetic flux, and terminal voltage as vectors and performing current control on the d and q axes that are rotating coordinate axes that rotate in synchronization with the rotor. it can. Here, with respect to the d and q axes, the direction of the magnetic pole of the permanent magnet is defined as the d axis, and the direction advanced 90 ° from the d axis is defined as 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開示されている。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、非特許文献1には、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)を減少させ、電動機の端子電圧を電力変換器の制約による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。
非特許文献1に開示された上記技術を利用することで、IPMSMを高効率運転でき、しかも最高速度を高くすることができる。
For example, Non-Patent Document 1 discloses a technique for controlling the d-axis current to an operating point that maximizes the torque / current by utilizing the reluctance torque of IPMSM. In Non-Patent Document 1, this is called “maximum torque / current control”.
Further, Non-Patent Document 1 discloses that the d-axis armature reaction when a d-axis current is passed is used to reduce the interlinkage magnetic flux of the armature winding (hereinafter also simply referred to as magnetic flux), and the terminal voltage of the motor. Is also disclosed that controls the output voltage below the maximum output voltage due to power converter restrictions. In Non-Patent Document 1, this is called “weakening magnetic flux control”.
By utilizing the technique disclosed in Non-Patent Document 1, the IPMSM can be operated with high efficiency and the maximum speed can be increased.

一方、特許文献1、特許文献2には、非特許文献1に開示された「最大トルク/電流制御」及び「弱め磁束制御」を利用してPMSMを高効率運転すると同時に、トルク制御を実現する方法が記載されている。
図1は、特許文献1、特許文献2に記載された技術を応用したPMSMの速度制御装置のブロック図である。
On the other hand, Patent Document 1 and Patent Document 2 use the “maximum torque / current control” and “weakening magnetic flux control” disclosed in Non-Patent Document 1 to operate the PMSM with high efficiency and simultaneously realize torque control. A method is described.
FIG. 1 is a block diagram of a PMSM speed control apparatus to which the techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are applied.

図1において、まず、主回路について説明すると、50は三相交流電源であり、整流回路60は電源50の三相交流電圧を整流して直流電圧に変換する。この直流電圧はPWMインバータからなる電力変換器70に供給され、永久磁石形同期電動機80を駆動するための所定の三相交流電圧に変換される。   In FIG. 1, first, the main circuit will be described. Reference numeral 50 denotes a three-phase AC power source, and the rectifier circuit 60 rectifies the three-phase AC voltage of the power source 50 to convert it into a DC voltage. This DC voltage is supplied to a power converter 70 composed of a PWM inverter, and is converted into a predetermined three-phase AC voltage for driving the permanent magnet type synchronous motor 80.

次に、制御装置の構成及び作用を説明する。
電圧検出器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は電動機80の磁極位置θを検出し、速度検出器91は電動機80の速度ωを検出する。
速度指令値ωと速度検出値ω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。
電圧制限値演算器22は、入力電圧Edcにほぼ比例して電圧制限値Valimを演算する。この電圧制限値Valimは、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の値である。
Next, the configuration and operation of the control device will be described.
The voltage detector 12 detects the input voltage E dc of the power converter 70. The magnetic pole position detector 90 detects the magnetic pole position θ 1 of the electric motor 80, and the speed detector 91 detects the speed ω 1 of the electric motor 80.
The deviation between the speed command value ω * and the detected speed value ω 1 is calculated by the subtractor 16, and this deviation is amplified by the speed regulator 17 to calculate the torque command value τ * .
The voltage limit value calculator 22 calculates the voltage limit value V align substantially in proportion to the input voltage E dc . This voltage limit value V align is a value equal to or lower than the maximum output voltage of the power converter 70 determined from the input voltage E dc .

電流指令演算部18は、トルク指令値τ、電圧制限値Valim及び速度検出値ωから、電動機80の端子電圧が電力変換器70の最大出力電圧以下になる条件でトルク/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i ,i を演算する。この電流指令演算部18の詳細については後述する。
電流座標変換器14は、u相電流検出器11u、w相電流検出器11wによってそれぞれ検出した相電流検出値i,iを、磁極位置検出値θに基づいてd,q軸電流検出値i,iに座標変換する。
From the torque command value τ * , the voltage limit value V alim, and the speed detection value ω 1 , the current command calculation unit 18 maximizes the torque / current under the condition that the terminal voltage of the motor 80 is less than or equal to the maximum output voltage of the power converter 70. And d and q-axis current command values i d * and i q * that output a desired torque are calculated. Details of the current command calculation unit 18 will be described later.
The current coordinate converter 14 detects the phase current detection values i u and i w detected by the u-phase current detector 11u and the w-phase current detector 11w, respectively, based on the magnetic pole position detection value θ 1 and detects the d and q-axis currents. Coordinates are converted to values i d and i q .

d軸電流指令値i とd軸電流検出値iとの偏差を減算器19aにより演算し、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v を演算する。一方、q軸電流指令値i とq軸電流検出値iとの偏差を減算器19bにより演算し、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v を演算する。
これらのd,q軸電圧指令値v ,v は、電圧座標変換器15によって磁極位置検出値θに基づき相電圧指令値v ,v ,v に変換される。
The deviation between the d-axis current command value i d * and the detected d-axis current value i d is calculated by the subtractor 19a, and this deviation is amplified by the d-axis current regulator 20a to calculate the d-axis voltage command value v d * . To do. On the other hand, a deviation between the q-axis current command value i q * and the q-axis current detection value i q is calculated by the subtractor 19b, and this deviation is amplified by the q-axis current regulator 20b to be q-axis voltage command value v q *. Is calculated.
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 converter 15 based on the magnetic pole position detection value θ 1. The

PWM回路13は、相電圧指令値v ,v ,v 及び前記入力電圧Edcから、電力変換器70に与えるゲート信号を生成する。電力変換器70は、この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で、永久磁石形同期電動機80の端子電圧を相電圧指令値v ,v ,v に制御する。 The PWM circuit 13 generates a gate signal to be supplied to the power converter 70 from the phase voltage command values v u * , v v * , v w * and the input voltage E dc . The power converter 70 controls the internal semiconductor switching element based on this gate signal, thereby controlling the terminal voltage of the permanent magnet type synchronous motor 80 to the phase voltage command values v u * , v v * , v w * . To do.

次に、図2は電流指令演算部18の内部構成を示すブロック図である。
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Ψ を演算する。磁束指令値Ψ 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、トルク/電流が最大になる磁束指令値を規定した磁束テーブルを予め用意しておき、運転時には、この磁束テーブルを利用して第1の磁束指令値Ψ を演算する。
磁束制限値演算器141は、電動機80の端子電圧を電力変換器70の最大出力電圧以下に制限するため、磁束制限値Ψlimを数式1により演算する。
Next, FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the current command calculation unit 18.
In FIG. 2, a magnetic flux command calculator 111 calculates a first magnetic flux command value Ψ 0 * from a torque command value τ * . The magnetic flux command value Ψ 0 * is calculated under the condition that the torque / current is maximized, but it is difficult to perform this calculation online. Therefore, a magnetic flux table that defines a magnetic flux command value that maximizes the torque / current is prepared in advance, and the first magnetic flux command value Ψ 0 * is calculated using this magnetic flux table during operation.
The magnetic flux limit value calculator 141 calculates the magnetic flux limit value Ψ lim by Equation 1 in order to limit the terminal voltage of the electric motor 80 to be equal to or lower than the maximum output voltage of the power converter 70.

Figure 0005369493
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第2の磁束指令値Ψは、出力制限器142により、第1の磁束指令値Ψ の上限値を磁束制限値Ψlimに制限して演算する。
負荷角調節器132は、減算器131により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。この負荷角調節器132は、比例積分増幅器により構成される。前記トルク演算値τcalcは、トルク演算器134によりd,q軸電流指令値i ,i から数式2によって演算する。
The second magnetic flux command value ψ * is calculated by the output limiter 142 by limiting the upper limit value of the first magnetic flux command value ψ 0 * to the magnetic flux limit value ψ lim .
The load angle adjuster 132 amplifies a deviation between the torque command value τ * calculated by the subtracter 131 and the torque calculation value τ calc to calculate the load angle command value δ * . The load angle adjuster 132 is constituted by a proportional integration amplifier. The torque calculation value τ calc is calculated by Equation 2 from the d and q axis current command values i d * and i q * by the torque calculator 134.

Figure 0005369493
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電流指令演算器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Ψ ,Ψ を演算し、更に、d,q軸磁束指令値Ψ ,Ψ からd,q軸電流指令値i ,i を演算する。演算式はそれぞれ数式3,数式4に示すとおりである。 The current command calculator 133 calculates d and q-axis magnetic flux command values Ψ d * and Ψ q * from the magnetic flux command value Ψ * and the load angle command value δ *, and further, d and q-axis magnetic flux command value Ψ d. D, q-axis current command values i d * , i q * are calculated from * , Ψ q * . The arithmetic expressions are as shown in Expression 3 and Expression 4, respectively.

Figure 0005369493
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Figure 0005369493
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特許第3640120号公報(段落[0032]〜[0037]、図1,図2等)Japanese Patent No. 3640120 (paragraphs [0032] to [0037], FIG. 1, FIG. 2, etc.) 特許第3570467号公報(段落[0017]〜[0027]、図1〜図5等)Japanese Patent No. 3570467 (paragraphs [0017] to [0027], FIGS. 1 to 5 etc.) 武田洋次,松井信行,森本茂雄,本田幸夫,「埋込磁石同期モータの設計と制御」,p.23〜p.24,p.26〜p.27,平成13年10月25日,株式会社オーム社発行Yoji Takeda, Nobuyuki Matsui, Shigeo Morimoto, Yukio Honda, “Design and Control of Embedded Magnet Synchronous Motor”, p.23-p.24, p.26-p.27, October 25, 2001, Inc. Issued by Ohm

図2に示した磁束指令演算器111では、トルク/電流が最大になる磁束指令値を、前述のように磁束テーブルを利用して演算している。この磁束テーブルは、永久磁石形同期電動機80の電気定数に応じて演算する必要があり、その演算は比較的複雑であることから、電流指令演算部18における制御定数の調整が煩雑化するという問題がある。   In the magnetic flux command calculator 111 shown in FIG. 2, the magnetic flux command value that maximizes the torque / current is calculated using the magnetic flux table as described above. This magnetic flux table needs to be calculated according to the electric constant of the permanent magnet type synchronous motor 80, and since the calculation is relatively complicated, the adjustment of the control constant in the current command calculation unit 18 becomes complicated. There is.

そこで本発明の解決課題は、所望のトルク、磁束を出力するための電流指令演算手段における制御定数を自動調整し、永久磁石形同期電動機の高効率運転及びトルク制御を従来よりも簡単に実現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 automatically adjust the control constant in the current command calculation means for outputting the desired torque and magnetic flux, and to realize the high-efficiency operation and torque control of the permanent magnet type synchronous motor more easily than before. The present invention provides a control device for a permanent 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、特許文献1または特許文献2に記載された電流指令演算手段(前記電流指令演算部18)の制御定数を自動調整する手段を備えたものである。
すなわち、請求項1記載の発明は、永久磁石形同期電動機の回転子の磁極方向をd軸、このd軸から90°進み方向をq軸と定義し、前記電動機の電流、端子電圧及び磁束をd,q軸上におけるベクトルとしてとらえ、
所望のトルク及び磁束を出力するための電流指令値を演算する電流指令演算手段と、前記端子電圧を制御して前記電流を電流指令値に制御する手段と、前記電流指令演算手段の制御定数を自動調整する自動調整手段と、を備え、
前記電流指令演算手段は、トルク指令値を入力とする磁束テーブルによって磁束指令値を演算する磁束指令演算手段と、前記トルク指令値から前記電動機の負荷角指令値を演算する手段と、前記負荷角指令値と前記磁束指令値とから前記電流指令値を演算する手段と、を有し、
前記自動調整手段は、q軸電流調整値をパラメータとして変化させる手段と、前記q軸電流調整値からd軸電流調整値を演算するd軸電流演算手段と、前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とからトルク調整値を演算するトルク演算手段と、前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とから磁束調整値を演算する磁束演算手段と、前記トルク調整値と前記磁束調整値とから前記磁束テーブルの出力を調整する手段と、を有するものである。
このように、電流指令演算手段の制御定数としての磁束指令値を自動調整する手段を備えることにより、従来煩雑であった制御定数の調整作業を簡素化することができる。
In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 includes means for automatically adjusting the control constant of the current command calculation means (the current command calculation unit 18) described in Patent Document 1 or Patent Document 2. It is.
That is, in the first aspect of the invention, the magnetic pole direction of the rotor of the permanent magnet type synchronous motor is defined as the d axis, and the direction advanced 90 ° from the d axis is defined as the q axis, and the current, terminal voltage, and magnetic flux of the motor are defined. As a vector on the d and q axes,
Current command calculation means for calculating a current command value for outputting desired torque and magnetic flux, means for controlling the terminal voltage to control the current to a current command value, and control constants of the current command calculation means Automatic adjustment means for automatic adjustment,
The current command calculation means includes a magnetic flux command calculation means for calculating a magnetic flux command value by a magnetic flux table having a torque command value as input, a means for calculating a load angle command value of the motor from the torque command value, and the load angle Means for calculating the current command value from the command value and the magnetic flux command value,
The automatic adjustment means includes means for changing a q-axis current adjustment value as a parameter, d-axis current calculation means for calculating a d-axis current adjustment value from the q-axis current adjustment value, the d-axis current adjustment value, and the q Torque calculating means for calculating a torque adjustment value from the axis current adjustment value, magnetic flux calculating means for calculating a magnetic flux adjustment value from the d-axis current adjustment value and the q-axis current adjustment value, the torque adjustment value and the magnetic flux Means for adjusting the output of the magnetic flux table from the adjustment value.
Thus, by providing the means for automatically adjusting the magnetic flux command value as the control constant of the current command calculating means, it is possible to simplify the adjustment work of the control constant, which has been complicated conventionally.

請求項2に係る発明は、請求項1における電流指令演算手段を別の構成に置き換えると共に、電流指令演算手段の制御定数を自動調整する手段を備えたものである。
すなわち、請求項2における前記電流指令演算手段は、
トルク指令値を入力とする磁束テーブルによって磁束指令値を演算する磁束指令演算手段と、前記トルク指令値を入力とする負荷角テーブルによって第1の負荷角指令値を演算する負荷角指令演算手段と、前記電流指令値からトルクを演算する第1のトルク演算手段と、前記トルク指令値と前記第1のトルク演算手段によるトルク演算値との偏差を増幅して負荷角補正値を演算する負荷角調節手段と、前記第1の負荷角指令値と前記負荷角補正値とを加算して第2の負荷角指令値を演算する加算手段と、前記第2の負荷角指令値と前記磁束指令値とから前記電流指令値を演算する手段と、を有する。
また、自動調整手段は、
q軸電流調整値をパラメータとして変化させる手段と、前記q軸電流調整値からd軸電流調整値を演算するd軸電流演算手段と、前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とからトルク調整値を演算する第2のトルク演算手段と、前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とから磁束調整値を演算する磁束演算手段と、前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とから負荷角調整値を演算する負荷角演算手段と、前記トルク調整値と前記磁束調整値とから前記磁束テーブルの出力を調整する手段と、前記トルク調整値と前記負荷角調整値とから前記負荷角テーブルの出力を調整する手段と、を有するものである。
The invention according to claim 2 is provided with means for automatically adjusting the control constant of the current command calculation means while replacing the current command calculation means in claim 1 with another configuration.
That is, the current command calculation means in claim 2 is:
A magnetic flux command calculating means for calculating a magnetic flux command value by a magnetic flux table having the torque command value as an input; a load angle command calculating means for calculating a first load angle command value by a load angle table having the torque command value as an input; First torque calculation means for calculating torque from the current command value, and a load angle for calculating a load angle correction value by amplifying a deviation between the torque command value and the torque calculation value by the first torque calculation means Adjustment means; addition means for calculating the second load angle command value by adding the first load angle command value and the load angle correction value; the second load angle command value and the magnetic flux command value And calculating means for calculating the current command value.
The automatic adjustment means is
a means for changing a q-axis current adjustment value as a parameter; a d-axis current calculation means for calculating a d-axis current adjustment value from the q-axis current adjustment value; and the d-axis current adjustment value and the q-axis current adjustment value. Second torque calculating means for calculating a torque adjustment value, magnetic flux calculating means for calculating a magnetic flux adjustment value from the d-axis current adjustment value and the q-axis current adjustment value, the d-axis current adjustment value and the q-axis Load angle calculating means for calculating a load angle adjustment value from the current adjustment value, means for adjusting the output of the magnetic flux table from the torque adjustment value and the magnetic flux adjustment value, the torque adjustment value and the load angle adjustment value And means for adjusting the output of the load angle table.

請求項3に係る発明は、請求項1における電流指令演算手段を別の構成に置き換えると共に、電流指令演算手段の制御定数を自動調整する手段を備えたものである。
すなわち、請求項3における前記電流指令演算手段は、トルク指令値を入力とする磁束テーブルによって磁束指令値を演算する磁束指令演算手段と、前記トルク指令値を入力とするq軸電流テーブルによって第1のq軸電流指令値を演算するq軸電流指令演算手段と、d軸電流指令値と第2のq軸電流指令値とからトルクを演算する第1のトルク演算手段と、前記トルク指令値と前記第1のトルク演算手段によるトルク演算値との偏差を増幅してq軸電流指令補正値を演算するq軸電流指令調節手段と、前記第1のq軸電流指令値と前記q軸電流指令補正値とを加算して前記第2のq軸電流指令値を演算する加算手段と、前記第2のq軸電流指令値と前記磁束指令値とから前記d軸電流指令値を演算する手段と、を有する。
また、自動調整手段は、q軸電流調整値をパラメータとして変化させる手段と、前記q軸電流調整値からd軸電流調整値を演算するd軸電流演算手段と、前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とからトルク調整値を演算する第2のトルク演算手段と、前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とから磁束調整値を演算する磁束演算手段と、前記トルク調整値と前記磁束調整値とから前記磁束テーブルの出力を調整する手段と、前記トルク調整値と前記q軸電流調整値とから前記q軸電流テーブルの出力を調整する手段と、を有するものである。
The invention according to claim 3 is provided with means for automatically adjusting a control constant of the current command calculation means while replacing the current command calculation means in claim 1 with another configuration.
That is, the current command calculation means according to claim 3 is first configured by a magnetic flux command calculation means for calculating a magnetic flux command value by a magnetic flux table having a torque command value as an input, and a q-axis current table having the torque command value as an input. Q-axis current command calculation means for calculating the q-axis current command value, first torque calculation means for calculating torque from the d-axis current command value and the second q-axis current command value, and the torque command value Q-axis current command adjusting means for amplifying a deviation from the torque calculation value by the first torque calculation means to calculate a q-axis current command correction value; the first q-axis current command value and the q-axis current command; Adding means for adding a correction value to calculate the second q-axis current command value; means for calculating the d-axis current command value from the second q-axis current command value and the magnetic flux command value; Have.
The automatic adjustment means includes means for changing the q-axis current adjustment value as a parameter, d-axis current calculation means for calculating a d-axis current adjustment value from the q-axis current adjustment value, the d-axis current adjustment value, and the second torque calculation means for calculating a torque adjustment value from the q-axis current adjustment value, magnetic flux calculation means for calculating a magnetic flux adjustment value from the d-axis current adjustment value and the q-axis current adjustment value, and the torque adjustment Means for adjusting the output of the magnetic flux table from the value and the magnetic flux adjustment value, and means for adjusting the output of the q-axis current table from the torque adjustment value and the q-axis current adjustment value. .

請求項4に係る発明は、請求項1〜3の何れか1項において、電流指令演算手段における磁束指令値の上限値を制限するものである。
これにより、永久磁石形同期電動機の端子電圧を、この電動機に電力を供給する電力変換器の最大出力電圧以下に制限することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the upper limit value of the magnetic flux command value in the current command calculation means is limited.
Thereby, the terminal voltage of the permanent magnet type synchronous motor can be limited to the maximum output voltage or less of the power converter that supplies power to the motor.

請求項5に係る発明は、請求項1〜4の何れか1項において、自動調整手段を構成するd軸電流演算手段は、d軸電流調節値をトルク/電流が最大となる条件に演算するものである。
これにより、磁束テーブル、負荷角テーブル、または、q軸電流テーブルの出力をトルク/電流が最大となる条件に調整することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the d-axis current calculation means constituting the automatic adjustment means calculates the d-axis current adjustment value under the condition that the torque / current is maximized. Is.
As a result, the output of the magnetic flux table, the load angle table, or the q-axis current table can be adjusted to a condition that maximizes the torque / current.

請求項6に係る発明は、請求項1〜5の何れか1項において、自動調整手段におけるq軸電流調整値の初期値を、磁束テーブル、負荷角テーブル、または、q軸電流テーブルの入力値に比例した値とするものである。
これにより、制御定数の調整時間を短縮することができる。
The invention according to claim 6 is the input value of the magnetic flux table, the load angle table, or the q-axis current table as the initial value of the q-axis current adjustment value in the automatic adjustment means according to any one of claims 1 to 5. The value is proportional to.
Thereby, the adjustment time of the control constant can be shortened.

本発明によれば、電流指令演算手段の制御定数を自動調整する自動調整手段において、d軸電流調整値及びq軸電流調整値に基づいてトルク調整値、磁束調整値等を演算し、トルク調整値とトルク指令値との大小関係によって演算の収束を判定した時点における磁束調整値、負荷角調整値等を用いることにより、電流指令演算手段の制御定数としての磁束指令値、負荷角指令値等を自動調整することができる。これにより、永久磁石形同期電動機の高効率運転とトルク制御とを従来よりも簡単に実現することができる。   According to the present invention, in the automatic adjustment means for automatically adjusting the control constant of the current command calculation means, the torque adjustment value, the magnetic flux adjustment value, etc. are calculated based on the d-axis current adjustment value and the q-axis current adjustment value, and the torque adjustment is performed. Magnetic flux command value, load angle command value, etc. as control constants for current command computing means by using magnetic flux adjustment value, load angle adjustment value, etc. at the time when convergence of computation is determined by the magnitude relationship between the value and torque command value Can be adjusted automatically. Thereby, the highly efficient operation and torque control of the permanent magnet type synchronous motor can be realized more easily than before.

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、請求項1に相当する本発明の第1実施形態は、前述した図1における電流指令演算部18の制御定数を自動調整する手段を備えている。具体的には、図2における磁束指令演算器111の出力を、図3に示すような折れ線近似関数を内容とする磁束テーブルによって演算する場合に、折れ点のトルク指令値τ[1]〜τ[3]に対応した磁束指令値Ψ [1]〜Ψ [3]を自動調整するようにしたものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the first embodiment of the present invention corresponding to claim 1 includes means for automatically adjusting the control constant of the current command calculation unit 18 in FIG. 1 described above. Specifically, when the output of the magnetic flux command calculator 111 in FIG. 2 is calculated by a magnetic flux table having a broken line approximation function as shown in FIG. 3, the torque command value τ * [1] at the break point the tau * [3] flux command value Ψ 0 * [1] corresponding to ~Ψ 0 * [3] is obtained so as to automatically adjust.

図3の折れ点1点における磁束指令値Ψ [k](k=1,2,3)を自動調整するためのブロック図(自動調整手段のブロック図)を、図4に示す。
図4において、積分器301は、1サンプル周期あたりのq軸電流調整値増加量iqstepを積分してq軸電流調整値iqMを演算する。d軸電流演算器302は、q軸電流調整値iqMから、d軸電流調整値idMをトルク/電流が最大になるように、電動機80のd,q軸インダクタンスL,Lを考慮して数式5により演算する。
FIG. 4 shows a block diagram (block diagram of automatic adjustment means) for automatically adjusting the magnetic flux command value Ψ 0 * [k] (k = 1, 2, 3) at one break point in FIG.
In FIG. 4, the integrator 301 integrates the q-axis current adjustment value increase amount i qstep per sample period to calculate the q-axis current adjustment value i qM . The d-axis current calculator 302 considers the d and q-axis inductances L d and L q of the motor 80 so that the torque / current becomes the maximum from the q-axis current adjustment value i qM to the d-axis current adjustment value i dM. Then, calculation is performed according to Equation 5.

Figure 0005369493
Figure 0005369493

トルク演算器303は、d,q軸電流調整値idM,iqMから、トルク調整値τを数式6により演算する。 The torque calculator 303 calculates the torque adjustment value τ M from Equation 6 using the d and q axis current adjustment values i dM and i qM .

Figure 0005369493
Figure 0005369493

また、磁束演算器305は、d,q軸電流調整値idM,iqMから、磁束調整値Ψを数式7により演算する。 Further, the magnetic flux calculator 305 calculates the magnetic flux adjustment value Ψ M by Equation 7 from the d and q-axis current adjustment values i dM and i qM .

Figure 0005369493
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演算完了判定器304は、トルク調整値τがトルク指令値τ[k]以上になったら、サンプルホールド回路306に対してサンプル指令を出力し、サンプルホールド回路306は、磁束調整値Ψを磁束指令値Ψ [k]に格納する。
上記構成において、演算完了判定器304及びサンプルホールド回路306は、磁束テーブルの出力調整手段を構成している。
When the torque adjustment value τ M becomes equal to or greater than the torque command value τ * [k], the operation completion determination unit 304 outputs a sample command to the sample hold circuit 306, and the sample hold circuit 306 outputs the magnetic flux adjustment value Ψ M. Is stored in the magnetic flux command value Ψ 0 * [k].
In the above configuration, the operation completion determination unit 304 and the sample and hold circuit 306 constitute a magnetic flux table output adjustment unit.

次に、図4のブロック図による磁束指令値Ψ [k]の自動調整の原理を、図5を用いて説明する。この図5は、L<LであるIPMSMの場合について示している。
数式5より、トルク/電流を最大とする電流ベクトルは、図5における点線の曲線上の動作点である。一方、数式6より、トルクτを指令値τ[k]に制御するための電流ベクトルは、実線で示す曲線上の動作点である。
従って、トルクτを指令値τ[k]に制御でき、かつ、トルク/電流を最大にできる電流ベクトルは、これら2つの曲線の交点(1)である。
Next, the principle of automatic adjustment of the magnetic flux command value Ψ 0 * [k] according to the block diagram of FIG. 4 will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the case of IPMSM where L d <L q .
From Equation 5, the current vector that maximizes the torque / current is the operating point on the dotted curve in FIG. On the other hand, from Equation 6, the current vector for controlling the torque τ to the command value τ * [k] is the operating point on the curve indicated by the solid line.
Therefore, the current vector capable of controlling the torque τ to the command value τ * [k] and maximizing the torque / current is the intersection (1) of these two curves.

よって、積分器301の出力であるq軸電流調整値iqMを増加させながらd軸電流調整値idMを数式5によって演算することで、電流調整値ベクトルidM,iqMは、トルク/電流最大条件の点線の曲線上を矢印方向に移動する。一方、数式6より、トルクτはq軸電流調整値iqMの増加関数であるため、トルク調整値τがトルク指令値τ[k]以上になったことから、電流調整値ベクトルidM,iqMが図5の交点(1)に到達したことを検出可能である。
磁束指令値Ψ [k]は、この交点(1)の電流ベクトルを求め、数式7により演算した磁束調整値Ψに調整すればよい。
Therefore, by calculating the d-axis current adjustment value i dM according to Equation 5 while increasing the q-axis current adjustment value i qM that is the output of the integrator 301, the current adjustment value vectors i dM and i qM Move in the direction of the arrow on the dotted curve of the maximum condition. On the other hand, from Equation 6, since the torque τ is an increasing function of the q-axis current adjustment value i qM , the torque adjustment value τ M is equal to or greater than the torque command value τ * [k], and thus the current adjustment value vector i dM. , I qM can be detected to have reached the intersection (1) in FIG.
The magnetic flux command value Ψ 0 * [k] may be adjusted to the magnetic flux adjustment value Ψ M calculated by Expression 7 by obtaining the current vector at the intersection (1).

上記のように第1実施形態によれば、トルク指令値τを入力とする磁束テーブルによって磁束指令値Ψ を演算する磁束指令演算器111において、図4に示したように、トルク指令値τ、トルク調整値τ及び磁束調整値Ψを用いて、磁束指令値Ψ を自動的に調整することができる。 As described above, according to the first embodiment, in the magnetic flux command calculator 111 that calculates the magnetic flux command value Ψ 0 * by the magnetic flux table that receives the torque command value τ * , as shown in FIG. The magnetic flux command value Ψ 0 * can be automatically adjusted using the value τ * , the torque adjustment value τ M, and the magnetic flux adjustment value Ψ M.

次に、本発明の第2実施形態を説明する。この第2実施形態は、前述した第1実施形態における自動調整手段を改良したものであり、請求項1,6に係る発明に相当する。
第2実施形態における自動調整手段のブロック図を図6に示し、自動調整の原理を説明するベクトル図を図7に示す。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. This second embodiment is an improvement of the automatic adjustment means in the first embodiment described above, and corresponds to the inventions according to claims 1 and 6.
FIG. 6 shows a block diagram of automatic adjustment means in the second embodiment, and FIG. 7 shows a vector diagram for explaining the principle of automatic adjustment.

図6のブロック図は、図4のブロック図とq軸電流調整値iqMの演算方法、及び演算完了判定器304の演算内容が異なるだけであり、説明はこれらの箇所を中心に行う。
図6において、ゲイン311,積分器301及び減算器312により、q軸電流調整値iqMの初期値をτ[k]/Ψとし、更に、この初期値からq軸電流調整値増加量iqstepの積分値を減算することにより、q軸電流調整値iqMを減少させる。このとき、図7において、電流調整値ベクトルidM,iqMは、トルク/電流最大条件の点線の曲線上を、交点(2)を初期値として矢印の方向に移動する。
The block diagram of FIG. 6 differs from the block diagram of FIG. 4 only in the calculation method of the q-axis current adjustment value i qM and the calculation content of the calculation completion determination unit 304, and the description will be focused on these points.
In FIG. 6, the initial value of the q-axis current adjustment value i qM is set to τ * [k] / Ψ m by the gain 311, the integrator 301 and the subtractor 312, and the q-axis current adjustment value increase amount from this initial value. by subtracting the integrated value of i QSTEP, reduce the q-axis current adjustment value i qM. At this time, in FIG. 7, the current adjustment value vectors i dM and i qM move on the dotted curve of the maximum torque / current condition in the direction of the arrow with the intersection (2) as the initial value.

図6の演算完了判定器304は、トルク調整値τがトルク指令値τ[k]以下になったら、電流調整値ベクトルidM,iqMが図7における交点(1)に到達したため演算完了と判断してサンプル指令を出力し、サンプルホールド回路306は、磁束調整値Ψを磁束指令値Ψ [k]に格納する。
q軸電流調整値iqMの初期値τ[k]/Ψは、数式6より、d軸電流を零に制御したときにトルクτを指令値τ[k]に制御するq軸電流であることから、交点(2)は交点(1)の近くに存在する。従って、この第2実施形態によれば、第1実施形態よりも短時間で磁束指令値Ψ を自動調整することができる。
When the torque adjustment value τ M becomes equal to or less than the torque command value τ * [k], the calculation completion determination unit 304 in FIG. 6 calculates because the current adjustment value vectors i dM and i qM have reached the intersection (1) in FIG. The sample hold circuit 306 stores the magnetic flux adjustment value Ψ M in the magnetic flux instruction value Ψ 0 * [k].
The initial value τ * [k] / Ψ m of the q-axis current adjustment value i qM is the q-axis current that controls the torque τ to the command value τ * [k] when the d-axis current is controlled to zero from Equation 6. Therefore, the intersection (2) exists near the intersection (1). Therefore, according to the second embodiment, the magnetic flux command value Ψ 0 * can be automatically adjusted in a shorter time than the first embodiment.

次いで、請求項2に相当する本発明の第3実施形態を説明する。この第3実施形態は、図1に示したPMSMの速度制御装置において、電流指令演算部18を図2とは別の構成にすると共に、磁束指令値及び負荷角指令値の自動調整手段を備えたものである。
図8は、第3実施形態における電流指令演算部18のブロック図を示している。図8のブロック図は、図2に示したブロック図における負荷角指令値δの演算方法が異なるだけであり、説明はこの点を中心に行う。
Next, a third embodiment of the present invention corresponding to claim 2 will be described. In the PMSM speed control apparatus shown in FIG. 1, the third embodiment is configured such that the current command calculation unit 18 has a configuration different from that shown in FIG. 2 and includes automatic adjustment means for the magnetic flux command value and the load angle command value. It is a thing.
FIG. 8 shows a block diagram of the current command calculation unit 18 in the third embodiment. The block diagram of FIG. 8 differs only in the calculation method of the load angle command value δ * in the block diagram shown in FIG. 2, and the description will be focused on this point.

図8において、負荷角指令演算器112は、第1の負荷角指令値としてのフィードフォワード補償値δ を、図9に示す折れ線近似関数を内容とする負荷角テーブルによって演算する。負荷角調節器132は、減算器131により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、負荷角指令値の補正値δPI を演算する。なお、負荷角調節器132は比例積分増幅器により構成されている。
加算器135は、前記フィードフォワード補償値δ と補正値δPI とを加算して、第2の負荷角指令値としての負荷角指令値δを演算する。
図8のブロック図による電流指令値演算によれば、フィードフォワード補償によって負荷角指令値δを高応答化できる特徴がある。
なお、図8におけるトルク演算器134を、以下に述べる図10におけるトルク演算器303と区別するために、前者を請求項における第1のトルク演算手段、後者を第2のトルク演算手段というものとする。
In FIG. 8, a load angle command calculator 112 calculates a feedforward compensation value δ 0 * as a first load angle command value using a load angle table having a polygonal line approximation function shown in FIG. The load angle adjuster 132 amplifies a deviation between the torque command value τ * calculated by the subtractor 131 and the torque calculation value τ calc and calculates a correction value δ PI * of the load angle command value. The load angle adjuster 132 is composed of a proportional integration amplifier.
The adder 135 adds the feedforward compensation value δ 0 * and the correction value δ PI * to calculate a load angle command value δ * as a second load angle command value.
The current command value calculation according to the block diagram of FIG. 8 is characterized in that the load angle command value δ * can be made highly responsive by feedforward compensation.
In order to distinguish the torque calculator 134 in FIG. 8 from the torque calculator 303 in FIG. 10 described below, the former is referred to as first torque calculator in the claims, and the latter is referred to as second torque calculator. To do.

図10は、第3実施形態における磁束指令値及び負荷角指令値の自動調整手段のブロック図を示しており、請求項2,請求項6に係る発明に相当する。図10のブロック図は、図6のブロック図に、図9に示した負荷角指令演算器112の折れ点である負荷角指令値δ [1]〜δ [3]を自動調整する手段を追加したものであり、説明はこれらの箇所を中心に行う。
図10において、磁束・負荷角演算器321は、数式7により磁束調整値Ψを演算すると共に、数式8により負荷角調整値δを演算する。
FIG. 10 shows a block diagram of a means for automatically adjusting the magnetic flux command value and the load angle command value in the third embodiment, and corresponds to the invention according to claims 2 and 6. The block diagram of FIG. 10 automatically adjusts the load angle command values δ 0 * [1] to δ 0 * [3], which are break points of the load angle command calculator 112 shown in FIG. 9, in the block diagram of FIG. Means to do this are added, and the description will be focused on these points.
In FIG. 10, the magnetic flux / load angle calculator 321 calculates the magnetic flux adjustment value Ψ M using Equation 7 and calculates the load angle adjustment value δ M using Equation 8.

Figure 0005369493
Figure 0005369493

サンプルホールド回路306,322は、トルク調整値τがトルク指令値τ[k]以下になったことを検出した演算完了判定器304からのサンプル指令により、磁束調整値Ψ、負荷角調整値δを、磁束指令値Ψ [k]、負荷角指令値δ [k]にそれぞれ格納する。
上記構成において、演算完了判定器304及びサンプルホールド回路306は磁束テーブルの出力調整手段を構成し、演算完了判定器304及びサンプルホールド回路322は負荷角テーブルの出力調整手段を構成している。
The sample hold circuits 306 and 322 adjust the magnetic flux adjustment value Ψ M and the load angle according to the sample command from the calculation completion determination unit 304 that detects that the torque adjustment value τ M is equal to or less than the torque command value τ * [k]. the values [delta] M, the magnetic flux command value Ψ 0 * [k], respectively stored in the load angle command value δ 0 * [k].
In the above configuration, the calculation completion determination unit 304 and the sample hold circuit 306 constitute a magnetic flux table output adjustment means, and the calculation completion decision unit 304 and the sample hold circuit 322 constitute a load angle table output adjustment means.

次に、請求項3に相当する本発明の第4実施形態を説明する。この第4実施形態は、電流指令演算部18を図2,図8とは別の構成にすると共に、磁束指令値及びq軸電流指令値の自動調整手段を備えたものである。
図11は、第4実施形態における電流指令演算部18のブロック図を示している。
Next, a fourth embodiment of the present invention corresponding to claim 3 will be described. In the fourth embodiment, the current command calculation unit 18 has a configuration different from that shown in FIGS. 2 and 8 and includes automatic adjustment means for the magnetic flux command value and the q-axis current command value.
FIG. 11 is a block diagram of the current command calculation unit 18 in the fourth embodiment.

図11において、q軸電流指令演算器212は、第1のq軸電流指令値としてのフィードフォワード補償値iq0 を、図12に示す折れ線近似関数を内容とするq軸電流テーブルによって演算する。q軸電流指令調節器232は、減算器231により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、q軸電流指令値の補正値idPI を演算する。なお、q軸電流指令調節器232は比例積分増幅器により構成されている。
加算器235は、前記フィードフォワード補償値iq0 と補正値iqPI とを加算して第2のq軸電流指令値としてのq軸電流指令値i を演算する。また、d軸電流指令演算器232は、磁束指令値Ψとq軸電流指令値i とからd軸電流指令値i を数式9により演算する。
なお、トルク演算値τcalcは、トルク演算器234が前記数式2を用いて電流指令値i ,i から演算する。
In FIG. 11, a q-axis current command calculator 212 calculates a feedforward compensation value i q0 * as a first q-axis current command value using a q-axis current table having a polygonal line approximation function shown in FIG. . The q-axis current command adjuster 232 amplifies a deviation between the torque command value τ * calculated by the subtractor 231 and the torque calculation value τ calc and calculates a correction value i dPI * of the q-axis current command value. The q-axis current command controller 232 is configured by a proportional integration amplifier.
The adder 235 calculates the q-axis current command value i q * as the second q-axis current command value by adding the feedforward compensation value i q0 * and the correction value i qPI * . Further, the d-axis current command calculator 232 calculates a d-axis current command value i d * from the magnetic flux command value Ψ * and the q-axis current command value i q * by using Equation 9.
The torque calculation value τ calc is calculated from the current command values i d * and i q * by the torque calculator 234 using the equation 2.

Figure 0005369493
Figure 0005369493

図13は、第4実施形態における磁束指令値及びq軸電流指令値の自動調整手段のブロック図を示しており、請求項3,請求項6に係る発明に相当する。図13のブロック図は、図6のブロック図に、図11におけるq軸電流指令演算器212の折れ点であるq軸電流指令値iq0 [1]〜iq0 [3]を自動調整する手段を追加したものである。
すなわち、図13において、サンプルホールド回路332は、トルク調整値τがトルク指令値τ[k]以下になったことを検出した演算完了判定器304からのサンプル指令により、q軸電流調整値iqMをq軸電流指令値iq0 [k]に格納する。
なお、上記の構成において、演算完了判定器304及びサンプルホールド回路306は磁束テーブルの出力調整手段を構成し、演算完了判定器304及びサンプルホールド回路332はq軸電流テーブルの出力調整手段を構成している。
FIG. 13 shows a block diagram of a means for automatically adjusting the magnetic flux command value and the q-axis current command value in the fourth embodiment, and corresponds to the invention according to claims 3 and 6. The block diagram of FIG. 13 automatically adjusts q-axis current command values i q0 * [1] to i q0 * [3], which are break points of the q-axis current command calculator 212 in FIG. The means to do is added.
That is, in FIG. 13, the sample hold circuit 332 detects the q-axis current adjustment value based on the sample command from the calculation completion determination unit 304 that has detected that the torque adjustment value τ M is equal to or less than the torque command value τ * [k]. i qM is stored in the q-axis current command value i q0 * [k].
In the above configuration, the operation completion determination unit 304 and the sample hold circuit 306 constitute an output adjustment unit for the magnetic flux table, and the operation completion determination unit 304 and the sample hold circuit 332 constitute an output adjustment unit for the q-axis current table. ing.

なお、上述した各実施形態では、電動機の磁極位置及び速度を検出器により検出する例を説明したが、本発明は、電動機の電流及び端子電圧から磁極位置及び速度を推定演算する、いわゆるセンサレス制御を行う制御装置にも適用可能である。   In each of the above-described embodiments, the example in which the magnetic pole position and speed of the motor are detected by the detector has been described. The present invention is also applicable to a control device that performs

特許文献1、特許文献2に開示された技術を応用した速度制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the speed control apparatus which applied the technique disclosed by patent document 1 and patent document 2. FIG. 本発明の実施形態における電流指令演算部のブロック図である。It is a block diagram of the current command calculating part in the embodiment of the present invention. 折れ線近似関数(磁束指令演算器の入出力関係)を示すグラフである。It is a graph which shows a broken line approximation function (input / output relationship of a magnetic flux command calculator). 本発明の第1実施形態における自動調整手段のブロック図である。It is a block diagram of the automatic adjustment means in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態における自動調整手段の原理を説明するためのベクトル図である。It is a vector diagram for demonstrating the principle of the automatic adjustment means in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態における自動調整手段のブロック図である。It is a block diagram of the automatic adjustment means in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態における自動調整手段の原理を説明するベクトル図である。It is a vector diagram explaining the principle of the automatic adjustment means in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態における電流指令演算部のブロック図である。It is a block diagram of the electric current command calculating part in 3rd Embodiment of this invention. 図8における負荷角指令演算器の入出力関係を示すグラフである。It is a graph which shows the input-output relationship of the load angle command calculator in FIG. 本発明の第3実施形態における自動調整手段のブロック図である。It is a block diagram of the automatic adjustment means in 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態における電流指令演算部のブロック図である。It is a block diagram of the electric current command calculating part in 4th Embodiment of this invention. 図11におけるq軸電流指令演算器の入出力の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the input / output relationship of the q-axis current command calculator in FIG. 本発明の第4実施形態における自動調整手段のブロック図である。It is a block diagram of the automatic adjustment means in 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11u u相電流検出器
11w w相電流検出器
12 電圧検出器
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 電流指令演算部
19a,19b 減算器
20a d軸電流調節器
20b q軸電流調節器
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
112 負荷角指令演算器
131 減算器
132 負荷角調節器
133 電流指令演算器
134 トルク演算器
135 加算器
141 磁束制限値演算器
142 出力制限値
212 q軸電流指令演算器
231 減算器
232 q軸電流指令調節器
233 d軸電流指令演算器
234 トルク演算器
235 加算器
301 積分器
302 d軸電流演算器
303 トルク演算器
304 演算完了判定器
305 磁束演算器
306,322,332 サンプルホールド回路
311 ゲイン
312 減算器
321 磁束・負荷角演算器
11u u-phase current detector 11w w-phase current detector 12 voltage detector 13 PWM circuit 14 current coordinate converter 15 voltage coordinate converter 16 subtractor 17 speed adjuster 18 current command calculators 19a and 19b subtractor 20a d-axis current Controller 20b q-axis current regulator 22 Voltage limit value calculator 50 Three-phase AC power supply 60 Rectifier circuit 70 Power converter 80 Permanent magnet type synchronous motor 90 Magnetic pole position detector 91 Speed detector 111 Magnetic flux command calculator 112 Load angle command Calculator 131 Subtractor 132 Load angle controller 133 Current command calculator 134 Torque calculator 135 Adder 141 Magnetic flux limit value calculator 142 Output limit value 212 q-axis current command calculator 231 Subtractor 232 q-axis current command controller 233 d-axis current command calculator 234 torque calculator 235 adder 301 integrator 302 d-axis current calculator 303 torque Calculation unit 304 Calculation completion determination unit 305 Magnetic flux calculation units 306, 322, 332 Sample hold circuit 311 Gain 312 Subtractor 321 Magnetic flux / load angle calculation unit

Claims (6)

永久磁石形同期電動機の回転子の磁極方向をd軸、このd軸から90°進み方向をq軸と定義し、前記電動機の電流、端子電圧及び磁束をd,q軸上におけるベクトルとしてとらえ、
所望のトルク及び磁束を出力するための電流指令値を演算する電流指令演算手段と、
前記端子電圧を制御して前記電流を電流指令値に制御する手段と、
前記電流指令演算手段の制御定数を自動調整する自動調整手段と、
を備え、
前記電流指令演算手段は、
トルク指令値を入力とする磁束テーブルによって磁束指令値を演算する磁束指令演算手段と、
前記トルク指令値から前記電動機の負荷角指令値を演算する手段と、
前記負荷角指令値と前記磁束指令値とから前記電流指令値を演算する手段と、
を有し、
前記自動調整手段は、
q軸電流調整値をパラメータとして変化させる手段と、
前記q軸電流調整値からd軸電流調整値を演算するd軸電流演算手段と、
前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とからトルク調整値を演算するトルク演算手段と、
前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とから磁束調整値を演算する磁束演算手段と、
前記トルク調整値と前記磁束調整値とから前記磁束テーブルの出力を調整する手段と、
を有することを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
The magnetic pole direction of the rotor of the permanent magnet type synchronous motor is defined as the d axis, and the direction advanced by 90 ° from the d axis is defined as the q axis, and the current, terminal voltage and magnetic flux of the motor are regarded as vectors on the d and q axes,
Current command calculation means for calculating a current command value for outputting desired torque and magnetic flux;
Means for controlling the terminal voltage to control the current to a current command value;
Automatic adjustment means for automatically adjusting the control constant of the current command calculation means;
With
The current command calculation means includes
Magnetic flux command calculating means for calculating a magnetic flux command value by a magnetic flux table having the torque command value as an input;
Means for calculating a load angle command value of the electric motor from the torque command value;
Means for calculating the current command value from the load angle command value and the magnetic flux command value;
Have
The automatic adjustment means includes
means for changing the q-axis current adjustment value as a parameter;
D-axis current calculation means for calculating a d-axis current adjustment value from the q-axis current adjustment value;
Torque calculating means for calculating a torque adjustment value from the d-axis current adjustment value and the q-axis current adjustment value;
Magnetic flux calculating means for calculating a magnetic flux adjustment value from the d-axis current adjustment value and the q-axis current adjustment value;
Means for adjusting the output of the magnetic flux table from the torque adjustment value and the magnetic flux adjustment value;
A control device for a permanent magnet type synchronous motor.
永久磁石形同期電動機の回転子の磁極方向をd軸、このd軸から90°進み方向をq軸と定義し、前記電動機の電流、端子電圧及び磁束をd,q軸上におけるベクトルとしてとらえ、
所望のトルク及び磁束を出力するための電流指令値を演算する電流指令演算手段と、
前記端子電圧を制御して前記電流を電流指令値に制御する手段と、
前記電流指令演算手段の制御定数を自動調整する自動調整手段と、
を備え、
前記電流指令演算手段は、
トルク指令値を入力とする磁束テーブルによって磁束指令値を演算する磁束指令演算手段と、
前記トルク指令値を入力とする負荷角テーブルによって第1の負荷角指令値を演算する負荷角指令演算手段と、
前記電流指令値からトルクを演算する第1のトルク演算手段と、
前記トルク指令値と前記第1のトルク演算手段によるトルク演算値との偏差を増幅して負荷角補正値を演算する負荷角調節手段と、
前記第1の負荷角指令値と前記負荷角補正値とを加算して第2の負荷角指令値を演算する加算手段と、
前記第2の負荷角指令値と前記磁束指令値とから前記電流指令値を演算する手段と、
を有し、
前記自動調整手段は、
q軸電流調整値をパラメータとして変化させる手段と、
前記q軸電流調整値からd軸電流調整値を演算するd軸電流演算手段と、
前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とからトルク調整値を演算する第2のトルク演算手段と、
前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とから磁束調整値を演算する磁束演算手段と、
前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とから負荷角調整値を演算する負荷角演算手段と、
前記トルク調整値と前記磁束調整値とから前記磁束テーブルの出力を調整する手段と、
前記トルク調整値と前記負荷角調整値とから前記負荷角テーブルの出力を調整する手段と、
を有することを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
The magnetic pole direction of the rotor of the permanent magnet type synchronous motor is defined as the d axis, and the direction advanced by 90 ° from the d axis is defined as the q axis, and the current, terminal voltage and magnetic flux of the motor are regarded as vectors on the d and q axes,
Current command calculation means for calculating a current command value for outputting desired torque and magnetic flux;
Means for controlling the terminal voltage to control the current to a current command value;
Automatic adjustment means for automatically adjusting the control constant of the current command calculation means;
With
The current command calculation means includes
Magnetic flux command calculating means for calculating a magnetic flux command value by a magnetic flux table having the torque command value as an input;
A load angle command calculating means for calculating a first load angle command value by a load angle table having the torque command value as an input;
First torque calculating means for calculating torque from the current command value;
Load angle adjusting means for amplifying a deviation between the torque command value and the torque calculated value by the first torque calculating means to calculate a load angle correction value;
Adding means for adding the first load angle command value and the load angle correction value to calculate a second load angle command value;
Means for calculating the current command value from the second load angle command value and the magnetic flux command value;
Have
The automatic adjustment means includes
means for changing the q-axis current adjustment value as a parameter;
D-axis current calculation means for calculating a d-axis current adjustment value from the q-axis current adjustment value;
Second torque calculating means for calculating a torque adjustment value from the d-axis current adjustment value and the q-axis current adjustment value;
Magnetic flux calculating means for calculating a magnetic flux adjustment value from the d-axis current adjustment value and the q-axis current adjustment value;
Load angle calculation means for calculating a load angle adjustment value from the d-axis current adjustment value and the q-axis current adjustment value;
Means for adjusting the output of the magnetic flux table from the torque adjustment value and the magnetic flux adjustment value;
Means for adjusting the output of the load angle table from the torque adjustment value and the load angle adjustment value;
A control device for a permanent magnet type synchronous motor.
永久磁石形同期電動機の回転子の磁極方向をd軸、このd軸から90°進み方向をq軸と定義し、前記電動機の電流、端子電圧及び磁束をd,q軸上におけるベクトルとしてとらえ、
所望のトルク及び磁束を出力するための電流指令値を演算する電流指令演算手段と、
前記端子電圧を制御して前記電流を電流指令値に制御する手段と、
前記電流指令演算手段の制御定数を自動調整する自動調整手段と、
を備え、
前記電流指令演算手段は、
トルク指令値を入力とする磁束テーブルによって磁束指令値を演算する磁束指令演算手段と、
前記トルク指令値を入力とするq軸電流テーブルによって第1のq軸電流指令値を演算するq軸電流指令演算手段と、
d軸電流指令値と第2のq軸電流指令値とからトルクを演算する第1のトルク演算手段と、
前記トルク指令値と前記第1のトルク演算手段によるトルク演算値との偏差を増幅してq軸電流指令補正値を演算するq軸電流指令調節手段と、
前記第1のq軸電流指令値と前記q軸電流指令補正値とを加算して前記第2のq軸電流指令値を演算する加算手段と、
前記第2のq軸電流指令値と前記磁束指令値とから前記d軸電流指令値を演算する手段と、
を有し、
前記自動調整手段は、
q軸電流調整値をパラメータとして変化させる手段と、
前記q軸電流調整値からd軸電流調整値を演算するd軸電流演算手段と、
前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とからトルク調整値を演算する第2のトルク演算手段と、
前記d軸電流調整値と前記q軸電流調整値とから磁束調整値を演算する磁束演算手段と、
前記トルク調整値と前記磁束調整値とから前記磁束テーブルの出力を調整する手段と、
前記トルク調整値と前記q軸電流調整値とから前記q軸電流テーブルの出力を調整する手段と、
を有することを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
The magnetic pole direction of the rotor of the permanent magnet type synchronous motor is defined as the d axis, and the direction advanced by 90 ° from the d axis is defined as the q axis, and the current, terminal voltage and magnetic flux of the motor are regarded as vectors on the d and q axes,
Current command calculation means for calculating a current command value for outputting desired torque and magnetic flux;
Means for controlling the terminal voltage to control the current to a current command value;
Automatic adjustment means for automatically adjusting the control constant of the current command calculation means;
With
The current command calculation means includes
Magnetic flux command calculating means for calculating a magnetic flux command value by a magnetic flux table having the torque command value as an input;
Q-axis current command calculation means for calculating a first q-axis current command value by a q-axis current table having the torque command value as an input;
first torque calculating means for calculating torque from the d-axis current command value and the second q-axis current command value;
Q-axis current command adjustment means for amplifying a deviation between the torque command value and the torque calculation value by the first torque calculation means to calculate a q-axis current command correction value;
Adding means for calculating the second q-axis current command value by adding the first q-axis current command value and the q-axis current command correction value;
Means for calculating the d-axis current command value from the second q-axis current command value and the magnetic flux command value;
Have
The automatic adjustment means includes
means for changing the q-axis current adjustment value as a parameter;
D-axis current calculation means for calculating a d-axis current adjustment value from the q-axis current adjustment value;
Second torque calculating means for calculating a torque adjustment value from the d-axis current adjustment value and the q-axis current adjustment value;
Magnetic flux calculating means for calculating a magnetic flux adjustment value from the d-axis current adjustment value and the q-axis current adjustment value;
Means for adjusting the output of the magnetic flux table from the torque adjustment value and the magnetic flux adjustment value;
Means for adjusting the output of the q-axis current table from the torque adjustment value and the q-axis current adjustment value;
A control device for a permanent magnet type synchronous motor.
請求項1〜3の何れか1項に記載した制御装置において、
前記磁束指令値の上限値を制限することを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
In the control device according to any one of claims 1 to 3,
A control device for a permanent magnet type synchronous motor, wherein an upper limit value of the magnetic flux command value is limited.
請求項1〜4の何れか1項に記載した制御装置において、
前記d軸電流演算手段は、前記d軸電流調整値をトルク/電流が最大となる条件に演算することを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
In the control device according to any one of claims 1 to 4,
The d-axis current calculation means calculates the d-axis current adjustment value under conditions that maximize torque / current.
請求項1〜5の何れか1項に記載した制御装置において、
前記自動調整手段は、前記q軸電流調整値の初期値を前記磁束テーブル、前記負荷角テーブル、または、前記q軸電流テーブルの入力値に比例した値とすることを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
In the control device according to any one of claims 1 to 5,
The automatic adjustment means sets the initial value of the q-axis current adjustment value to a value proportional to an input value of the magnetic flux table, the load angle table, or the q-axis current table. Electric motor control device.
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