JP5482268B2 - Vector control device for synchronous motor - Google Patents
Vector control device for synchronous motor Download PDFInfo
- Publication number
- JP5482268B2 JP5482268B2 JP2010028721A JP2010028721A JP5482268B2 JP 5482268 B2 JP5482268 B2 JP 5482268B2 JP 2010028721 A JP2010028721 A JP 2010028721A JP 2010028721 A JP2010028721 A JP 2010028721A JP 5482268 B2 JP5482268 B2 JP 5482268B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vector
- magnetic flux
- armature
- value
- synchronous motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000013598 vector Substances 0.000 title claims description 91
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims description 40
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 113
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 21
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 14
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
Images
Description
本発明は、界磁巻線形同期電動機の磁束及び電流をベクトルとして扱い、電力変換装置によって前記電動機の電機子電流及び界磁電流を制御するためのベクトル制御装置に関するものである。 The present invention relates to a vector control device for handling magnetic flux and current of a field winding type synchronous motor as vectors and controlling an armature current and field current of the motor by a power converter.
電力変換装置によって駆動される界磁巻線形同期電動機の従来のベクトル制御装置としては、非特許文献1、特許文献1、特許文献2等に記載されたものが知られている。
図6は非特許文献1の第6章に図6.5,図6.6として記載されたブロック図及び説明に基づき、本発明に関係する磁束演算、磁束制御及び電流制御の部分を書き改めたブロック図である。また、図7は、この従来技術における同期電動機の磁束、電流及び電圧の関係を示すベクトル図の例である。
As a conventional vector control device of a field winding type synchronous motor driven by a power converter, those described in Non-Patent
FIG. 6 is a rewrite of the magnetic flux calculation, magnetic flux control, and current control portions related to the present invention, based on the block diagrams and descriptions described in FIGS. 6.5 and 6.6 in Chapter 6 of Non-Patent
始めに、座標軸の定義及び符号について説明する。すなわち、界磁巻線形同期電動機の磁極方向をd軸(磁極軸)とし、このd軸と電気的に直交する方向をq軸とする。また、電機子巻線に鎖交する電機子線鎖交磁束ベクトルの方向をM軸とし、このM軸と電気的に直交する方向をT軸とする。
例えば、電機子電流のd軸、q軸の各成分は、d軸電流Id、q軸電流Iqとし、これらの電流を合成した電機子電流ベクトルをIa→と表記する。
First, the definition and symbols of coordinate axes will be described. That is, the magnetic pole direction of the field winding type synchronous motor is defined as a d-axis (magnetic pole axis), and the direction electrically orthogonal to the d-axis is defined as a q-axis. The direction of the armature wire linkage magnetic flux vector interlinking with the armature winding is defined as the M axis, and the direction electrically orthogonal to the M axis is defined as the T axis.
For example, the d-axis and q-axis components of the armature current are d-axis current I d and q-axis current I q, and an armature current vector obtained by synthesizing these currents is expressed as I a →.
図6のブロック図では、電機子巻線に鎖交する電機子鎖交磁束がベクトルとして演算され、この電機子鎖交磁束ベクトルΦa→に平行な電機子電流成分(以下、磁化電流という)IMの定常値をゼロに制御することで、同期電動機の力率を1に制御することを特徴としている。また、図7のベクトル図では、磁化電流IMがゼロのとき、換言すれば電機子電流ベクトルIa→が図示するようにT軸上に存在すれば、電機子電圧ベクトルVa→と電機子電流ベクトルIa→との方向が一致し、同期電動機の力率が1になることが示されている。これらの点は特許文献1、特許文献2でも同様であり、上記原理に基づいた制御が行われる。
次に、図6及び図7の内容について詳細に説明する。
In the block diagram of FIG. 6, the armature linkage magnetic flux interlinking with the armature winding is calculated as a vector, and the armature current component parallel to this armature linkage flux vector Φ a → (hereinafter referred to as magnetizing current). The power factor of the synchronous motor is controlled to 1 by controlling the steady value of I M to zero. In the vector diagram of FIG. 7, when the magnetizing current I M is zero, in other words, if the armature current vector I a → exists on the T-axis as illustrated, the armature voltage vector V a → It is shown that the direction of the child current vector I a → coincides and the power factor of the synchronous motor becomes 1. These points are the same in
Next, the contents of FIGS. 6 and 7 will be described in detail.
まず、図6において破線により囲んだ磁束演算器1の構成及び機能について説明する。
座標変換器10には、磁化電流目標値IM *と、この磁化電流目標値IM *に直交してトルク発生に作用する電流成分(以下、トルク電流という)の目標値IT *が入力されており、座標変換器10は、数式1に従って、後述するベクトル演算器18から入力されている角度δa(図7参照)だけ各目標値IM *,IT *を座標回転し、d軸電流,q軸電流の各目標値Id *,Iq *を出力する。
First, the configuration and function of the
The
d軸電流目標値Id *と界磁電流目標値If *とは加減算器11により加算されて関数器12の入力信号となり、一方、q軸電流目標値Iq *はそのまま関数器13の入力信号となる。関数器12,13にそれぞれ設定されているのは、同期電動機の等価回路とその定義に基づいた数式2、数式3に示す関数であり、関数器12,13の出力はそれぞれ固定子鉄心と回転子鉄心との間の空隙磁束のd,q軸成分Φgd,Φgqとなる。
なお、数式2、数式3において、Lad,Laqは電機子漏れインダクタンスのd軸,q軸成分、LDd,LDqは制動巻線漏れインダクタンスのd軸,q軸成分、RDd,RDqは制動巻線抵抗のd軸,q軸成分、sはラプラス演算子である。
The d-axis current target value I d * and the field current target value I f * are added by the adder /
In Equations 2 and 3, L ad and L aq are the d-axis and q-axis components of the armature leakage inductance, L Dd and L Dq are the d-axis and q-axis components of the braking winding leakage inductance, and R Dd and R Dq is a d-axis and q-axis component of the braking winding resistance, and s is a Laplace operator.
前記d軸電流目標値Id *及び界磁電流目標値If *は、電機子漏れインダクタンスに相当するゲインL1を有する増幅器14,15に入力され、これらの増幅器14,15の出力には、加減算器16,17において空隙磁束Φgd,Φgqがそれぞれ加算される。これにより、空隙磁束Φgd,Φgqに電機子漏れインダクタンスによる磁束が加算されて電機子鎖交磁束Φad,Φaqがそれぞれ演算される。これらの電機子鎖交磁束Φad,Φaqはベクトル演算器18に入力され、数式4により電機子鎖交磁束の大きさΦaが、また、数式5により角度δaが演算される。
The d-axis current target value I d * and the field current target value I f * are input to
磁束調節器20は、加減算器19により求めた電機子鎖交磁束の大きさの目標値Φa *と演算値Φaとの偏差を増幅して、磁化電流目標値Iμ *を演算する。一方、前記角度δaを余弦関数器21に入力して求めた関数cosδaが除算器22に入力されており、この除算器22において磁化電流目標値Iμ *をcosδaにて除算することにより、界磁電流目標値If *が演算される。この界磁電流目標値If *は、前記加減算器11及び後述する加減算器23に入力されている。
The
磁化電流目標値IM *の演算手段は図示を省略してあるが、界磁電流Ifがその目標値If *に一致する定常時にIM *がゼロになるように制御系が構成されている。
一方、回転子位置θと前述の角度δaとは加減算器25により加算されて角度φ(図7参照)が演算される。また、3相電機子電流を3相/2相変換して得たIα,Iβは、座標変換器26において、前記角度φに基づき磁化電流IM及びトルク電流ITに変換される。
Magnetization current target value I M * calculation means is is not shown, the control system so that I M * becomes zero during steady field current I f coincides with the target value I f * is configured ing.
On the other hand, the rotor position θ as the previous angle [delta] a are added by the adder-
磁化電流目標値IM *と磁化電流IMとの偏差、及び、トルク電流目標値IT *とトルク電流ITとの偏差が加減算器27,28によりそれぞれ演算され、これらの偏差を電流調節器29によって増幅することにより、M軸電圧目標値VM *及びT軸電圧目標値VT *が演算される。
これらの電圧目標値VM *,VT *は、座標変換器30によりα,β軸上の電圧目標値Vα *,Vβ *に変換され、更に2相/3相変換器31を介して3相電圧指令値Vu *〜Vw *に変換される。これらの電圧指令値Vu *〜Vw *に従い、図示されていないサイクロコンバータ等の電力変換装置の出力電圧が制御され、目標とする電機子電流が得られるようにフィードバック制御が実行される。
なお、界磁電流目標値If *と界磁電流Ifとの偏差が加減算器23により算出され、この偏差を電流調節器24により増幅することで界磁電圧指令値Vf *が演算される。
Deviation between the magnetization current target value I M * and the magnetization current I M, and, the deviation between the torque current target value I T * and the torque current I T is calculated respectively by the
These voltage target values V M * and V T * are converted into voltage target values V α * and V β * on the α and β axes by the
A deviation between the field current target value I f * and the field current If is calculated by the adder /
前述した従来技術では、電力変換装置が出力可能な電圧・電流の範囲内で、あるいは同期電動機の許容入力電圧・電流の範囲内で同期電動機の出力を大きくしようとするものであり、そのために同期電動機の電機子巻線端子における力率を1に制御することを特徴としている。
しかしながら、このような方法では、運転条件によっては本来得られるはずの最大トルクが得られない場合がある。その理由を以下に説明する。
In the prior art described above, the output of the synchronous motor is to be increased within the voltage / current range that can be output by the power converter or within the allowable input voltage / current range of the synchronous motor. The power factor at the armature winding terminal of the motor is controlled to be 1.
However, in such a method, the maximum torque that should originally be obtained may not be obtained depending on the operating conditions. The reason will be described below.
すなわち、電動機の磁気飽和現象は空隙磁束の大きさに依存した特性をもつので、空隙磁束を磁気飽和が許容できる限界に制御し、かつ空隙磁束ベクトルに平行な電機子電流成分をゼロに制御すること、換言すれば、空隙磁束による誘起電圧に対して力率を1に制御することが所定の電機子電流のもとで最大トルクを得る条件であるのに対し、従来技術ではこのような課題が解決されていない。
なお、誘起電圧に対する力率を1に制御すると、電機子巻線端子における力率を1に制御する従来の方法に比べて電機子電圧が上昇するが、例えば同期電動機の低速回転にはそもそも必要な電機子電圧が低下するので、低速時において電機子電圧が上昇することは特に問題にはならない。
そこで、本発明の解決課題は、回転速度に関わらず所定の電機子電流の範囲内で最大出力または最大トルクが得られるようにした同期電動機のベクトル制御装置を提供することにある。
In other words, since the magnetic saturation phenomenon of the motor has a characteristic depending on the size of the air gap magnetic flux, the air gap magnetic flux is controlled to the limit that the magnetic saturation can be tolerated, and the armature current component parallel to the air gap magnetic flux vector is controlled to zero. In other words, controlling the power factor to 1 with respect to the induced voltage caused by the air gap magnetic flux is a condition for obtaining the maximum torque under a predetermined armature current, whereas the conventional technique has such a problem. Is not solved.
When the power factor with respect to the induced voltage is controlled to 1, the armature voltage increases as compared with the conventional method in which the power factor at the armature winding terminal is controlled to 1, but for example, it is necessary for low-speed rotation of a synchronous motor in the first place. Since the armature voltage is lowered, it is not a problem that the armature voltage rises at a low speed.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vector control device for a synchronous motor that can obtain a maximum output or a maximum torque within a predetermined armature current range regardless of the rotational speed.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、界磁巻線形同期電動機の磁束及び電流をベクトルとして扱い、電力変換装置によって電機子電流及び界磁電流を制御する同期電動機のベクトル制御装置において、
前記電動機の回転速度が所定値未満である低速時には、空隙磁束ベクトルに平行な電機子電流成分の定常値をゼロに制御し、
前記電動機の回転速度が所定値以上である高速時には、電機子鎖交磁束ベクトルに平行な電機子電流成分の定常値をゼロに制御するものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
When the rotational speed of the motor is lower than a predetermined value, the steady value of the armature current component parallel to the air gap magnetic flux vector is controlled to zero,
When the rotational speed of the motor is higher than a predetermined value, the steady value of the armature current component parallel to the armature flux linkage vector is controlled to zero.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載した同期電動機のベクトル制御装置において、
前記電動機の回転速度が所定値未満である低速時には、空隙磁束ベクトルの大きさが第1の目標値に一致するように空隙磁束を制御し、前記電動機の回転速度が所定値以上である高速時には、電機子鎖交磁束ベクトルの大きさが、前記第1の目標値よりも小さい第2の目標値に一致するように電機子鎖交磁束を制御するものである。
The invention according to claim 2 is the vector controller for the synchronous motor according to
When the rotational speed of the motor is lower than a predetermined value, the gap magnetic flux is controlled so that the size of the gap magnetic flux vector matches the first target value, and when the rotational speed of the motor is higher than the predetermined value, The armature linkage magnetic flux is controlled such that the magnitude of the armature linkage magnetic flux vector coincides with a second target value smaller than the first target value.
請求項3に係る発明は、請求項2に記載した同期電動機のベクトル制御装置において、
前記回転速度が、低速から高速に、または高速から低速に移行する場合に、
磁束ベクトルの大きさの目標値を、前記第1の目標値から前記第2の目標値へ、または前記第2の目標値から前記第1の目標値へ連続的に変化させ、かつ、磁束ベクトルの大きさの演算値を、空隙磁束ベクトルの大きさの演算値から電機子鎖交磁束ベクトルの大きさの演算値へ、または、電機子鎖交磁束ベクトルの大きさの演算値から空隙磁束ベクトルの大きさの演算値へ連続的に変化させるものである。
The invention according to claim 3 is the vector control device for the synchronous motor according to claim 2,
When the rotational speed transitions from low speed to high speed or from high speed to low speed,
Continuously changing the target value of the magnitude of the magnetic flux vector from the first target value to the second target value or from the second target value to the first target value; and From the calculated value of the gap magnetic flux vector to the calculated value of the armature linkage magnetic flux vector, or from the calculated value of the armature linkage magnetic flux vector Is continuously changed to a calculated value of.
請求項4に係る発明は、請求項1に記載した同期電動機のベクトル制御装置において、前記回転速度に代えて、電動機の電機子電圧を用いるものである。この場合には、回転速度に比例する電機子電圧の大きさに応じて、空隙磁束ベクトルの大きさが第1の目標値に一致するように空隙磁束を制御し、または、電機子鎖交磁束ベクトルの大きさが前記第2の目標値に一致するように電機子鎖交磁束を制御すれば良い。 According to a fourth aspect of the present invention, in the synchronous motor vector control device according to the first aspect, the armature voltage of the motor is used instead of the rotational speed. In this case, according to the magnitude of the armature voltage proportional to the rotation speed, the gap magnetic flux is controlled so that the magnitude of the gap magnetic flux vector coincides with the first target value, or the armature linkage flux The armature flux linkage may be controlled so that the magnitude of the vector matches the second target value.
本発明によれば、同期電動機の高速回転時には電機子巻線端子における力率を1に制御することにより、電力変換装置または同期電動機が許容可能な電圧・電流の限度内で最大の出力を得ることができる。また、電機子電圧が低下する低速回転時には同期電動機の誘起電圧に対する力率を1に制御することにより、電力変換装置または同期電動機が許容可能な電流の限度内で最大のトルクを得ることができる。
これにより、同期電動機の回転速度に関わらず、電圧・電流の許容限度内で常に最大出力または最大トルクを得ることができる。
特に、請求項2に係る発明によれば、同期電動機の空隙磁束を磁気飽和が許容できる限界に制御できるので、低速回転時における出力可能な最大トルクが増加し、請求項3に係る発明によれば、磁束演算値を滑らかに切換えることにより、トルクの擾乱を発生させない効果がある。
According to the present invention, at the time of high speed rotation of the synchronous motor, the power factor at the armature winding terminal is controlled to 1, thereby obtaining the maximum output within the limit of the voltage / current allowable by the power converter or the synchronous motor. be able to. Further, by controlling the power factor with respect to the induced voltage of the synchronous motor to 1 at the time of low-speed rotation where the armature voltage decreases, the maximum torque can be obtained within the limit of the current that can be permitted by the power converter or the synchronous motor. .
As a result, regardless of the rotational speed of the synchronous motor, the maximum output or the maximum torque can always be obtained within the allowable limit of voltage and current.
In particular, according to the invention according to claim 2, since the gap magnetic flux of the synchronous motor can be controlled to a limit that allows magnetic saturation, the maximum torque that can be output at the time of low-speed rotation increases, and according to the invention according to claim 3. For example, there is an effect that torque disturbance is not generated by smoothly switching the magnetic flux calculation value.
更に、本発明には次のような利点もある。
一般に、電力変換装置の出力周波数が低下するほど、電力用半導体デバイスの熱責務が厳しくなるので、電力変換装置が出力可能な最大電流が小さくなる。同期電動機について言えば、回転速度が低下するほど電機子電流の許容値は小さくなる。本発明によれば、この問題による影響を少なくできるため、低速時においても十分な電機子電流を通流可能としてトルクの低下を防止することができる。
Furthermore, the present invention has the following advantages.
Generally, as the output frequency of the power converter decreases, the thermal duty of the power semiconductor device becomes more severe, and the maximum current that can be output by the power converter decreases. As for the synchronous motor, the allowable value of the armature current decreases as the rotational speed decreases. According to the present invention, since the influence of this problem can be reduced, a sufficient armature current can be passed even at a low speed, and a reduction in torque can be prevented.
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図1は本発明の第1実施形態における磁束演算器1Aの構成を示すブロック図、図2はこの実施形態の原理を説明するための同期電動機の磁束、電流及び電圧の関係を示すベクトル図である。これらの図において、図6、図7と同じ符号を付したものは同じ機能、同じ信号を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a
図1の磁束演算器1Aは、図6に示した磁束演算器1に座標回転器32、絶対値演算器33及び第1,第2の切換器34,35を付加したものであり、以下では図6と異なる部分を中心に説明する。
座標回転器32は、関数器12,13から出力される空隙磁束Φgd,Φgqから、空隙磁束ベクトルの大きさΦg及び角度δgを演算する。
A
The coordinate
第1の切換器34には、電機子鎖交磁束ベクトルの大きさΦa及び空隙磁束ベクトルの大きさΦgが入力され、第2の切換器35には、電機子鎖交磁束ベクトルの角度δa及び空隙磁束ベクトルの角度δgが入力されている。また、ωrは同期電動機の回転速度であり、絶対値演算器33により演算された速度絶対値ωrABSが第1,第2の切換器34,35に入力されている。
The
第1の切換器34は、速度絶対値ωrABSに応じ、回転速度が所定値未満である低速時には空隙磁束ベクトルの大きさΦgを信号Φ0として出力し、回転速度が上記所定値以上である高速時には電機子鎖交磁束ベクトルの大きさΦaを信号Φ0として出力するように切換動作する。ここで、信号Φ0は、図6と同様に磁束調節器20の入力側にフィードバックされて磁化電流目標値Iμ *の演算に用いられる。
また、第2の切換器35は、同じく速度絶対値ωrABSに応じ、低速時には空隙磁束ベクトルの角度δgを信号δ0として出力し、高速時には電機子鎖交磁束ベクトルの角度δaを信号δ0として出力するように切換動作する。なお、信号δ0は、以下に述べるように座標変換器10に入力されるほか、図6における余弦関数器21及び除算器22を介して界磁電流目標値If *の演算に用いられる。
The
Similarly, the
ここで、信号δ0は、座標変換器10の座標回転角度を設定する入力信号になるため、座標変換器10により座標変換されるIM0 *は、信号δ0の演算方法、つまり第2の切換器35により角度δgを選択するか角度δaを選択するかに応じて、低速時には空隙磁束ベクトルΦg→に平行な磁化電流の目標値に対応し、高速時には従来の電機子鎖交磁束ベクトルΦa→に平行な磁化電流の目標値に対応する。
従って、IM0 *の定常値(言い換えると、低速回転時において空隙磁束ベクトルΦg→に平行な電機子電流成分の定常値であり、高速回転時において電機子鎖交磁束ベクトルΦa→に平行な電機子電流成分の定常値)をゼロに制御することにより、電機子電流成分をトルク電流のみとし、低速時には誘起電圧ベクトルEa→と電機子電流ベクトルIa→とを同相にして誘起電圧に対する力率を1にすることができ、高速時には図7の従来技術と同様に電機子電圧ベクトルVa→と電機子電流ベクトルIa→とを同相にして電機子巻線端子における力率を1にすることができる。
Here, since the signal δ 0 becomes an input signal for setting the coordinate rotation angle of the coordinate
Accordingly, the steady value of I M0 * (in other words, the steady value of the armature current component parallel to the gap magnetic flux vector Φ g → at low speed rotation, and parallel to the armature linkage magnetic flux vector Φ a → at high speed rotation. The steady state value of the armature current component) is controlled to zero so that the armature current component is only the torque current, and at low speed, the induced voltage vector E a → and the armature current vector I a → are in phase and the induced voltage The power factor with respect to the armature winding terminal can be set to the same phase at the time of high speed and the armature voltage vector V a → and the armature current vector I a → are in phase as in the prior art of FIG. Can be 1.
なお、座標変換器10により座標変換されるIT0 *については、低速時には空隙磁束ベクトルΦg→に直交するトルク電流の目標値に対応し、高速時には電機子鎖交磁束ベクトルΦa→に直交するトルク電流の目標値に対応することになる。
その他の部分については、図6の従来技術におけるΦa,δa,IM *,IT *を、図1ではそれぞれΦ0,δ0,IM0 *,IT0 *に置き換えてあり、電流制御系の基本的な構成及び動作は従来技術と同様であるため、説明を省略する。
Note that I T0 * coordinate-transformed by the coordinate
For other parts, Φ a , δ a , I M * , and I T * in the prior art of FIG. 6 are replaced with Φ 0 , δ 0 , I M0 * , and I T0 * in FIG. Since the basic configuration and operation of the control system are the same as those of the prior art, description thereof is omitted.
図2は、空隙磁束ベクトルΦg→に平行な磁化電流をゼロに制御したときの同期電動機のベクトル図である。図示するように、誘起電圧ベクトルEa→及び電機子電流ベクトルIa→の方向が同一であるため、誘起電圧に対する力率が1になる。 FIG. 2 is a vector diagram of the synchronous motor when the magnetization current parallel to the gap magnetic flux vector Φ g → is controlled to zero. As shown in the figure, since the direction of the induced voltage vector E a → and the armature current vector I a → is the same, the power factor for the induced voltage is 1.
次に、図3は本発明の第2実施形態の主要部を示すブロック図である。
この第2実施形態の特徴は、第1実施形態の磁束演算器1Aにおいて演算した速度絶対値ωrABSを用いて、第3の切換器36により磁束目標値をΦ0H *またはΦ0L *(Φ0H *>Φ0L *)に切り換えて出力することにある。切換器36以降の構成は、図6における加減算器19以降の構成と同一である。
切換器36における切換原理としては、速度絶対値ωrABSに応じて、低速時には大きな磁束目標値Φ0H *を選択し、高速時には小さな磁束目標値Φ0L *を選択することにより、信号Φ0 *として出力する。次段の加減算器19では、上記信号Φ0 *と磁束演算値Φ0との偏差が演算され、磁束調節器20によって所望の磁束に制御されることとなる。
Next, FIG. 3 is a block diagram showing a main part of the second embodiment of the present invention.
The feature of the second embodiment is that the magnetic flux target value is changed to Φ 0H * or Φ 0L * (Φ by the
As a switching principle in the
次に、この第2実施形態のように磁束目標値を切り換える理由を、図7のベクトル図を用いて説明する。
図7のベクトル図は、電機子巻線端子における力率が1の状態を示しており、空隙磁束ベクトルΦg→にゲインL1による磁束を加算すると電機子鎖交磁束ベクトルΦa→になり、電機子電流ベクトルIa→と空隙磁束ベクトルΦa→とが直交しているので、電機子鎖交磁束ベクトルΦa→に対して空隙磁束ベクトルΦa→の方が大きいことが分かる。
前述したように、磁束演算器1Aにより、低速時には空隙磁束ベクトルの大きさΦaが磁束演算値Φ0としてフィードバック制御されるので、切換器36に大きな磁束目標値Φ0H *を選択することにより、磁束目標値Φ0 *を電機子鎖交磁束の目標値より高めて、最大トルクの限界を高めるように構成されている。その他の部分の構成及び動作は第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
Next, the reason for switching the magnetic flux target value as in the second embodiment will be described with reference to the vector diagram of FIG.
The vector diagram of FIG. 7 shows a state where the power factor at the armature winding terminal is 1, and when the magnetic flux by the gain L 1 is added to the gap magnetic flux vector Φ g →, the armature linkage magnetic flux vector Φ a → is obtained. Since the armature current vector I a → and the gap magnetic flux vector Φ a → are orthogonal to each other, it can be seen that the gap magnetic flux vector Φ a → is larger than the armature linkage magnetic flux vector Φ a →.
As described above, by a
次いで、本発明の第3実施形態を説明する。この実施形態は、図1、図3における第1〜第3の切換器34,35,36に関するものであり、これらの構成及び動作は入力信号を除けば全て同一であるため、代表例として第1の切換器34について図4を参照しつつ説明する。
図4において、関数器37に設定されている関数は横軸に示す入力信号が速度絶対値ωrABS、縦軸に示す出力信号Gが0〜1の範囲で変化する折れ線特性をもつ非線形関数である。加減算器40は、1から信号Gを差し引く演算を行うため、その出力信号Aは低速時の0から高速時の1まで変化する。
第1の乗算器38は空隙磁束ベクトルの大きさΦgと信号Gとを乗算し、第2の乗算器39は電機子鎖交磁束ベクトルの大きさΦaと信号Aとを乗算すると共に、これらの乗算器38,39の出力は加減算器41により加算されて磁束演算値Φ0となる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. This embodiment relates to the first to
In FIG. 4, the function set in the
The
上記構成により、磁束演算値Φ0は、信号G=1となる極く低速時にΦgとなり、信号G=0となる極く高速時にΦaとなると共に、信号Gが1〜0の間の値をとる中速領域では、ΦgとΦaとの間の中間的な値となる。本実施形態では、このように速度絶対値ωrABSに応じて滑らかに変化する磁束演算値Φ0を得るものである。
これにより、同期電動機の速度変化に伴って磁束演算値Φ0が滑らかに連続することになり、磁束演算の切換え時にトルク制御や速度制御の擾乱が生じるおそれがない。
With the above configuration, the magnetic flux calculation value Φ 0 becomes Φ g at a very low speed when the signal G = 1, becomes Φ a at a very high speed when the signal G = 0, and the signal G is between 1 and 0. the fast areas in taking a value, an intermediate value between [Phi g and [Phi a. In this embodiment, the magnetic flux calculation value Φ 0 that smoothly changes in accordance with the velocity absolute value ω rABS is obtained in this way.
As a result, the magnetic flux calculation value Φ 0 continues smoothly with changes in the speed of the synchronous motor, and there is no possibility of disturbance of torque control or speed control when switching the magnetic flux calculation.
次に、本発明の第4実施形態を説明する。この実施形態は、第1〜第3実施形態における速度絶対値ωrABSに応じた磁束演算値Φ0の切換えに代えて、例えば電機子電圧の大きさによって磁束演算値Φ0を切り換えることを特徴とする。
図5は、この第4実施形態の主要部を示すブロック図であり、第3実施形態と同様に、磁束演算値Φ0を得るための第1の切換器44(図1、図4の第1の切換器34に相当)に適用した場合のものであるが、同様な構成によって第2,第3の切換器(図1の第2の切換器35、図3の第3の切換器36に相当)にも適用可能である。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. This embodiment, characterized in that in place of the first to third switching flux operation value [Phi 0 corresponding to the speed absolute value omega RABS in the embodiment, switching the magnetic flux calculation value [Phi 0 example by the magnitude of the armature voltage And
FIG. 5 is a block diagram showing the main part of the fourth embodiment. Similar to the third embodiment, the first switch 44 (the first switch in FIGS. 1 and 4 for obtaining the magnetic flux calculation value Φ 0) is shown. The second and third switchers (the
図5において、M軸電圧目標値VM *及びT軸電圧目標値VT *が絶対値演算器42に入力されており、この絶対値演算器42により演算された電機子電圧の目標値の大きさ(電機子電圧絶対値VaABS)が関数器43の入力信号となっている。なお、上記M軸電圧目標値VM *及びT軸電圧目標値VT *は、例えば図6における電流調節器29の出力から取得される。
関数器43に設定される関数は、入力信号を除けば図4の第3実施形態における関数器37と同様であり、以降の構成及び動作も第3実施形態と同様である。
In FIG. 5, the M-axis voltage target value V M * and the T-axis voltage target value V T * are input to the
The function set in the
本実施形態によれば、電機子電圧絶対値VaABSに応じて滑らかに変化する磁束演算値Φ0を得ることができる。
なお、電機子電圧は回転速度と電機子鎖交磁束との積にほぼ比例するので、この積の信号によって磁束演算値Φ0を切換える動作を行っても良い。
According to the present embodiment, it is possible to obtain the magnetic flux calculation value Φ 0 that smoothly changes according to the armature voltage absolute value VaBS .
Since the armature voltage is substantially proportional to the product of the rotation speed and the armature flux linkage, an operation of switching the magnetic flux calculation value Φ 0 may be performed by a signal of this product.
図示されていないが、第3実施形態における速度絶対値ωrABSや第4実施形態における電機子電圧絶対値VaABSに代えて、電力変換装置の出力周波数によって磁束演算値Φ0を切換えることも可能である。
また、前述したように、これらの切換動作は、磁束演算値Φ0ばかりでなく、角度δ0や磁束演算値目標値Φ0 *の切換えにも適用することができる。
Although not shown, instead of the absolute velocity value ω rABS in the third embodiment and the armature voltage absolute value VaBS in the fourth embodiment, the magnetic flux calculation value Φ 0 can be switched depending on the output frequency of the power converter. It is.
As described above, these switching operations can be applied not only to the magnetic flux calculation value Φ 0 but also to the switching of the angle δ 0 and the magnetic flux calculation value target value Φ 0 * .
1,1A 磁束演算器
10,26,30 座標変換器
12,13,37,43 関数器
14,15 増幅器
18,32 ベクトル演算器
11,16,17,19,23,25,27,28,40,41 加減算器
20 磁束調節器
21 余弦関数器
22 除算器
24 界磁電流調節器
29 電流調節器
31 2相/3相変換器
33,42 絶対値演算器
34,35,36,44 切換器
38,39 乗算器
1, 1A
Claims (4)
前記電動機の回転速度が所定値未満である低速時には、空隙磁束ベクトルに平行な電機子電流成分の定常値をゼロに制御し、
前記電動機の回転速度が所定値以上である高速時には、電機子鎖交磁束ベクトルに平行な電機子電流成分の定常値をゼロに制御することを特徴とする同期電動機のベクトル制御装置。 In the vector control device of a synchronous motor that treats the magnetic flux and current of a field winding type synchronous motor as a vector and controls the armature current and the field current by a power converter,
When the rotational speed of the motor is lower than a predetermined value, the steady value of the armature current component parallel to the air gap magnetic flux vector is controlled to zero,
A vector control device for a synchronous motor, wherein a steady-state value of an armature current component parallel to an armature flux linkage vector is controlled to zero at a high speed when the rotation speed of the motor is equal to or higher than a predetermined value.
前記電動機の回転速度が所定値未満である低速時には、空隙磁束ベクトルの大きさが第1の目標値に一致するように空隙磁束を制御し、
前記電動機の回転速度が所定値以上である高速時には、電機子鎖交磁束ベクトルの大きさが、前記第1の目標値よりも小さい第2の目標値に一致するように電機子鎖交磁束を制御することを特徴とする同期電動機のベクトル制御装置。 In the synchronous motor vector control device according to claim 1,
When the rotational speed of the electric motor is lower than a predetermined value, the air gap magnetic flux is controlled so that the magnitude of the air gap magnetic flux vector matches the first target value,
When the rotational speed of the motor is higher than a predetermined value, the armature flux linkage is set so that the magnitude of the armature flux linkage vector coincides with a second target value smaller than the first target value. A vector control device for a synchronous motor, characterized by controlling.
前記回転速度が、低速から高速に、または高速から低速に移行する場合に、
磁束ベクトルの大きさの目標値を、前記第1の目標値から前記第2の目標値へ、または前記第2の目標値から前記第1の目標値へ連続的に変化させ、かつ、
磁束ベクトルの大きさの演算値を、空隙磁束ベクトルの大きさの演算値から電機子鎖交磁束ベクトルの大きさの演算値へ、または、電機子鎖交磁束ベクトルの大きさの演算値から空隙磁束ベクトルの大きさの演算値へ連続的に変化させることを特徴とする同期電動機のベクトル制御装置。 In the synchronous motor vector control device according to claim 2,
When the rotational speed transitions from low speed to high speed or from high speed to low speed,
Continuously changing the target value of the magnitude of the magnetic flux vector from the first target value to the second target value or from the second target value to the first target value; and
Calculate the magnetic flux vector magnitude from the gap magnetic flux vector magnitude calculation value to the armature flux linkage vector magnitude calculation value, or from the armature linkage flux vector magnitude calculation value. A vector control device for a synchronous motor, which is continuously changed to a calculated value of the magnitude of a magnetic flux vector.
前記回転速度に代えて前記電動機の電機子電圧を用いることを特徴とする同期電動機のベクトル制御装置。
In the synchronous motor vector control device according to claim 1,
A vector control device for a synchronous motor, wherein an armature voltage of the motor is used instead of the rotation speed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010028721A JP5482268B2 (en) | 2010-02-12 | 2010-02-12 | Vector control device for synchronous motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010028721A JP5482268B2 (en) | 2010-02-12 | 2010-02-12 | Vector control device for synchronous motor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011166986A JP2011166986A (en) | 2011-08-25 |
JP5482268B2 true JP5482268B2 (en) | 2014-05-07 |
Family
ID=44596977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010028721A Active JP5482268B2 (en) | 2010-02-12 | 2010-02-12 | Vector control device for synchronous motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5482268B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102790578B (en) * | 2012-08-06 | 2015-06-10 | 江苏大学 | Manufacturing method of bearingless asynchronous motor neural network generalized inverse decoupling controller |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04101691A (en) * | 1990-08-21 | 1992-04-03 | Mitsubishi Electric Corp | Flux operating unit for synchronous motor |
JPH09182499A (en) * | 1995-12-27 | 1997-07-11 | Hitachi Ltd | Controller of synchronous motor |
JP3622547B2 (en) * | 1998-12-28 | 2005-02-23 | 株式会社日立製作所 | Control device for synchronous motor |
JP2002233199A (en) * | 2001-02-05 | 2002-08-16 | Railway Technical Res Inst | Control device for permanent magnet synchronous motor |
-
2010
- 2010-02-12 JP JP2010028721A patent/JP5482268B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011166986A (en) | 2011-08-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109874396B (en) | Inverter control device and motor drive system | |
JP5084973B1 (en) | Motor control device | |
JP2009124811A (en) | Control device of permanent magnet type synchronous motor | |
JP2007189766A (en) | Motor drive controller and motor drive system | |
JP5942095B2 (en) | PM motor current control gain adjustment method, current control method and control device | |
JP3674741B2 (en) | Control device for permanent magnet synchronous motor | |
JP2010268579A (en) | Permanent magnet synchronous electric motor system and magnetic field control method therefor | |
JP2000236694A (en) | Controller for permanent-magnet synchronous motor | |
EP3128668B1 (en) | Electric apparatus drive device | |
JP2008043058A (en) | Synchronous motor control unit and control method thereof | |
JP3278556B2 (en) | AC motor control device | |
JP2008253093A (en) | Electric motor controller and control method | |
JP5994355B2 (en) | Control device for permanent magnet type synchronous motor | |
JP4053511B2 (en) | Vector controller for wound field synchronous machine | |
JP3570467B2 (en) | Control device for synchronous motor | |
JP2014017924A (en) | Motor control device | |
JP2004320847A (en) | Method of controlling stepping motor, and stepping motor controller | |
JP5482268B2 (en) | Vector control device for synchronous motor | |
JP4380271B2 (en) | Control device for synchronous motor | |
JP2008099444A (en) | Synchronous motor controller and control method therefor | |
JP4359546B2 (en) | AC motor control device | |
JP2009284598A (en) | Controller for alternating-current motors | |
JP4219362B2 (en) | Rotating machine control device | |
JP2008199868A (en) | Drive control device of permanent magnet synchronous motor | |
JP5851662B1 (en) | AC rotating machine control device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20110422 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121214 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140116 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140121 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140203 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5482268 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |