JP5620527B2 - モータ制御装置 - Google Patents
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Description
[モータ制御装置100の全体構成]
図1は、実施形態1に係るモータ制御装置100のブロック図である。
前述のように、力行/回生判別器175は、トルク電流指令IqCBとモータ回転速度ωmとから、モータ180が力行状態にあるのか、回生状態にあるのかを判別する。
前述のように、q軸電流制限値算出器185は、力行/回生判別器175による力行、回生判別結果とモータ回転速度ωmとから、q軸電流制限値IqLIMを算出する。具体的には、q軸電流制限値算出器185は、力行状態の場合にはq軸電流IqCは制限せず、回生状態の場合には図3に示すようにq軸電流IqCを制限する。
(0≦|ωm|≦ω1のとき)
q軸電流制限値IqLIM=Iqmax−KLIM・(|ωm|−ω1)
(ω1<|ωm|のとき)
ここで、ω1:q軸電流の制限開始回転速度
ω1は基底速度以上の値でモータ180減速時のトルク特性に基づき調整する。
[リミッタ190の動作]
前述のように、リミッタ190は、q軸電流制限値算出器185が算出したq軸電流制限値IqLIMを入力し、トルク電流指令IqCBの値を制限する。リミッタ190は、トルク電流指令IqCBを通し、リミット後のq軸電流指令Iqcを求める。
前述のように、励磁電流指令演算器135は、モータ180の加減速特性を改善するための最適な励磁電流指令IdCを演算する。
(0≦|ωm|≦ω0のとき)
IdCB=φ0+K0・(|ωm|−ω0)
(ω0<|ωm|のとき) …(1)
ここで、ω0:基底速度
I0:基底速度における励磁電流
φ0:基底速度における磁束
K0:高速回転時の励磁電流指令を上昇させる係数
上記の式(1)にモータ回転速度ωmを代入して弱め界磁前の励磁電流指令IdCBを可視化すると図4のようなグラフとなる。
(0≦|ωm|≦ω0のとき)
IdC=IdCB・ω0/|ωm|
(ω0<|ωm|のとき) …(2)
上記の式(2)にモータ回転速度ωmを代入して励磁電流指令IdCを可視化すると図5のようなグラフとなる。
すべり周波数演算器150は、下記の式に示すように、リミッタ190通過後のq軸電流指令IqCとd軸電流指令IdCとからすべり周波数指令ωsを算出する。すべり周波数指令ωsは次式によって求める。
R2:二次抵抗
L2:二次インダクタンス
[モータ制御装置100の動作]
まず、入力したトルク電流指令IqCBをリミッタ190によって制限し、リミッタ190から出力されたq軸電流IqCを座標変換器125からのq軸電流フィードバックIqFと比較し、q軸電流制御器130によってq軸電圧指令VqCを求める。
[モータ制御装置200の全体構成]
図6は、実施形態2に係るモータ制御装置200のブロック図である。実施形態2に係るモータ制御装置200は、実施形態1に係るモータ制御装置100の構成に磁束制御器と磁束演算器を付加し、励磁電流指令演算器135に換えて磁束指令演算器を設けている。
前述のように、磁束指令演算器220は、モータ280の加減速特性を改善するための最適な磁束指令φ2Cを演算する。
(0≦|ωm|≦ω0のとき)
φ2CB=φ0+K0・ (|ωm|−ω0)
(ω0<|ωm|のとき) …(4)
ここで、ω0:基底速度
φ0:基底速度における磁束
K0:高速回転時の磁束を上昇させる係数
上記の式(4)にモータ回転速度ωmを代入して磁束指令φ2CBを可視化すると図7のようなグラフとなる。
(0≦|ωm|≦ω0のとき)
φ2C=φ2CB・ω0/|ωm|
(ω0<|ωm|のとき) …(5)
上記の式(5)にモータ回転速度ωmを代入して磁束指令φ2Cを可視化すると図8のようなグラフとなる。
すべり周波数演算器250は、下記の式に示すように、q軸電流指令Iqcと磁束φ2とからすべり周波数指令ωsを算出する。すべり周波数指令ωsは次式によって求める。
R2:二次抵抗
φ2:二次磁束
L2:二次インダクタンス
M:相互インダクタンス
[磁束演算器235の動作]
磁束演算器235は、下記の式に示すように、d軸電流フィードバックIdFから磁束φ2を求める。
S:すべり
IdF:q軸電流フィードバック
[モータ制御装置200の動作]
まず、入力したトルク電流指令IqCBをリミッタ290によって制限し、リミッタ290から出力されたq軸電流IqCを座標変換器225からのq軸電流フィードバックIqFと比較し、q軸電流制御器230によってq軸電圧指令VqCを求める。
[モータ制御装置300の全体構成]
図9は、実施形態3に係るモータ制御装置300のブロック図である。実施形態3に係るモータ制御装置300は、実施形態2に係るモータ制御装置200の構成に最大一次電流指令算出器、トルク制限値演算器及びq軸電流演算器を付加している。
前述のように、力行/回生判別器375は、トルク指令TCBとモータ回転速度ωmとから、モータ380が力行状態にあるのか、回生状態にあるのかを判別する。
前述のように、最大一次電流指令算出器383は、力行/回生判別器375による力行、回生判別結果とモータ回転速度ωmとから、最大一次電流指令IPCを算出する。具体的には、最大一次電流指令算出器383は、力行状態の場合には最大一次電流指令IPCは制限せず、回生状態の場合には図11に示すように最大一次電流指令IPCを制限する。
(0≦|ωm|≦ω1のとき)
最大一次電流指令IPC=IPCmax−KLIM・(|ωm|−ω1)
(ω1<|ωm|のとき)
ここで、ω1:q軸電流の制限開始回転速度
ω1は基底速度以上の値でモータ180減速時のトルク特性に基づき調整する。
[リミッタ390の動作]
前述のように、リミッタ390は、トルク制限値演算器385が算出したトルク制限値TLIMを入力し、トルク指令TCBの値を制限する。
前述のように、磁束指令演算器320は、モータ380の加減速特性を改善するための最適な磁束指令φ2Cを演算する。
(0≦|ωm|≦ω0のとき)
φ2CB=φ0+K0・(|ωm|−ω0)
(ω0<|ωm|のとき) …(9)
ここで、ω0:基底速度
φ0:基底速度における磁束
K0:高速回転時の磁束を上昇させる係数
上記の式(9)にモータ回転速度ωmを代入して磁束指令φ2CBを可視化すると実施形態2で示した図8のようなグラフとなる。
(0≦|ωm|≦ω0のとき)
φ2C=φ2CB・ω0/|ωm|
(ω0<|ωm|のとき) …(10)
上記の式(10)にモータ回転速度ωmを代入して磁束指令φ2Cを可視化すると実施形態2で示した図9のようなグラフとなる。
すべり周波数演算器350は、実施形態2のすべり周波数演算器250と同様に、上記の(6)式を用いて、トルク電流指令Iqcと磁束φ2Cとからすべり周波数指令ωsを算出する。
磁束演算器335は、実施形態2の磁束演算器235と同様に、上記の(7)式を用いて、d軸電流フィードバックIdFから磁束φ2を求める。
トルク制限値演算器385は、d軸電流指令IdCと最大一次電流指令IPCとから次式を用いてトルク制限値TLIMを演算する。
ここで、Pmはモータ380の極対数
[q軸電流演算器395の動作]
q軸電流演算器395は、リミッタ390を介してトルク制限された後のトルク指令からq軸電流指令IqCを、次式を用いて求める。
[モータ制御装置300の動作]
入力したトルク指令TCBは、リミッタ390によってトルク制限値TLIM内に制限され、q軸電流演算器395に出力される。q軸電流演算器395は、トルク制限後のトルク指令TCBと磁束φ2に基づいてq軸電流指令IqCを求める。q軸電流指令IqCを座標変換器325からのq軸電流フィードバックIqFと比較し、q軸電流制御器330によってq軸電圧指令VqCを求める。なお、リミッタ390がトルク指令TCBの値を制限するためのトルク制限値TLIMは、トルク制限値演算器385が上記の(11)式を用いて算出する。
10、110、210、310 エンコーダ、
15、115、215、315 速度演算器、
20 速度制御器、
25、125、225、325 座標変換器、
135 励磁電流指令演算器、
30、130、230、330 q軸電流制御器、
235、335 磁束演算器、
240、340 磁束制御器、
45、145、245、345 d軸電流制御器、
50、150、250、350 すべり周波数演算器、
55、155、255、355 積分器、
60、160、260、360 座標変換器、
65、165、265、365 PWM制御器、
70、170、270、370 電力変換器、
80、180、280、380 モータ、
190、290、390 リミッタ、
157、257、357 OSC、
220、320 磁束指令演算器、
383 最大一次電流指令算出器、
385 トルク制限値演算器、
395 q軸電流演算器。
Claims (10)
- トルク電流指令とモータ回転速度とを用いてモータの力行/回生状態を判別する力行/回生判別器と、
前記モータが力行状態であるときには前記トルク電流指令を通過させ回生状態であるときには前記トルク電流指令の大きさを制限して通過させるリミッタと、
前記モータ回転速度を用いてモータの回転状態を認識し当該回転状態に応じた励磁電流指令を演算する励磁電流指令演算器と、
前記リミッタ通過後のトルク電流指令と演算した励磁電流指令とを用いて前記モータを駆動するモータ駆動部と、を有し、
前記モータの力行/回生状態と前記モータ回転速度とを用いて、前記モータが回生状態であるときの前記リミッタの制限値を算出するq軸電流制限値算出器をさらに有し、
前記リミッタは、前記q軸電流制限値算出器が算出する制限値を用いて前記トルク電流指令の大きさを制限することを特徴とするモータ制御装置。 - 前記励磁電流指令演算器は、
前記モータ回転速度が基底速度よりも高速であるときには、前記基底速度との差の大きさに比例させた弱め界磁前の励磁電流指令を求め、さらに、求めた弱め界磁前の励磁電流指令から前記基底速度との差の大きさに反比例させた励磁電流指令を演算することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。 - 前記モータに供給する電流を座標変換することによってq軸電流フィードバック及びd軸電流フィードバックを求める座標変換器をさらに有し、
前記モータ駆動部は、前記トルク電流指令から前記q軸電流フィードバックを減算した値及び前記励磁電流指令から前記d軸電流フィードバックを減算した値を用いて前記モータを駆動する電圧指令を求めることを特徴とする請求項1または2に記載のモータ制御装置。 - 前記リミッタ通過後のトルク電流指令と前記励磁電流指令演算器が演算した励磁電流指令とからすべり周波数指令を演算するすべり周波数演算器をさらに有し、
前記座標変換器は、前記すべり周波数演算器が演算したすべり周波数指令を用いて前記モータに供給する電流を座標変換することを特徴とする請求項3に記載のモータ制御装置。 - 前記力行/回生判別器は、
前記モータ回転速度が設定したモータ回転速度閾値よりも大きく、かつ、トルク電流指令の大きさが設定したトルク電流閾値よりも小さい場合、または、前記モータ回転速度が設定したモータ回転速度閾値よりも小さく、かつ、トルク電流指令の大きさが設定したトルク電流閾値よりも大きい場合、には、モータが回生状態であると判別し、上記以外の場合には、モータが力行状態であると判別することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のモータ制御装置。 - 前記q軸電流制限値算出器は、
前記モータが回生状態である時の制限値を下記の式によって算出することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
制限値IqLIM=Iqmax
(0≦|ωm|≦ω 1 のとき)
制限値IqLIM=Iqmax−KLIM・(|ωm|−ω 1 )
(ω 1 <|ωm|のとき)
ここで、ω 1 :q軸電流の制限開始回転速度
ω 1 は基底速度以上の値で前記モータ減速時のトルク特性に基づき調整する。
KLIM:高速回転時のq軸電流指令制限値の低減量を決める係数 - トルク電流指令とモータ回転速度とを用いてモータの力行/回生状態を判別する力行/回生判別器と、
前記モータが力行状態であるときには前記トルク電流指令を通過させ回生状態であるときには前記トルク電流指令の大きさを制限して通過させるリミッタと、
前記モータ回転速度を用いて前記モータの磁束指令を演算する磁束指令演算器と、
前記モータに供給する電流から求めた磁束と前記磁束指令演算器が演算した磁束指令とから励磁電流指令を求める磁束制御器と、
前記リミッタ通過後のトルク電流指令と求めた励磁電流指令とを用いて前記モータを駆動するモータ駆動部と、を有し、
前記モータの力行/回生状態と前記モータ回転速度とを用いて、前記モータが回生状態であるときの前記リミッタの制限値を算出するq軸電流制限値算出器をさらに有し、
前記リミッタは、前記q軸電流制限値算出器が算出する制限値を用いて前記トルク電流指令の大きさを制限することを特徴とするモータ制御装置。 - 前記磁束指令演算器は、
前記モータ回転速度が基底速度よりも高速であるときには、前記基底速度との差の大きさに比例させた弱め界磁前の磁束指令を求め、さらに、求めた弱め界磁前の磁束指令から前記基底速度との差の大きさに反比例させた磁束指令を演算することを特徴とする請求項7に記載のモータ制御装置。 - 前記モータに供給する電流から求めた磁束は、前記モータに供給する電流を座標変換することによって求めたd軸電流フィードバックから磁束演算器が求めることを特徴とする請求項7または8に記載のモータ制御装置。
- トルク指令とモータ回転速度とを用いてモータの力行/回生状態を判別する力行/回生判別器と、
前記モータが力行状態であるときには前記トルク指令を通過させ回生状態であるときには前記トルク指令の大きさを制限して通過させるリミッタと、
前記リミッタを通過したトルク指令を用いてトルク電流指令を演算するq軸電流演算器と、
前記モータ回転速度を用いて前記モータの磁束指令を演算する磁束指令演算器と、
前記モータに供給する電流から求めた磁束と前記磁束指令演算器が演算した磁束指令とから励磁電流指令を求める磁束制御器と、
演算したトルク電流指令と求めた励磁電流指令とを用いて前記モータを駆動するモータ駆動部と、を有し、
前記モータの力行/回生状態と前記モータ回転速度とを用いて、前記モータが回生状態であるときの最大一次電流指令を算出する最大一次電流指令算出器と、
前記最大一次電流指令算出器が算出する最大一次電流指令、前記磁束制御器が求める励磁電流指令及び前記磁束演算器が求める磁束を用いて、前記モータが回生状態であるときの前記リミッタの制限値を演算するトルク制限値演算器と、をさらに有し、
前記リミッタは、前記トルク制限値演算器が演算する制限値を用いて前記トルク指令の大きさを制限することを特徴とするモータ制御装置。
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