JP5692572B2 - 同期電動機の駆動制御装置 - Google Patents
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Description
センサレスの前者は、数学モデルに立脚してトルクリプル相当信号をオンライン推定(すなわち、実時間推定)するものと、あらかじめオフライン取得したデータを利用してトルクリプル相当信号を生成するものとに更に細分される。
(a)複数の周波数成分からなる周期的リプルを同時に低減できる。
(b)負荷側のトルクリプルをも低減できる可能性がある。
(c)回転速度が異なる場合には、学習データに対して補間、間引きなどの信号処理、あるいは再学習が必要とされる。
(d)トルク指令値が異なる場合には、学習データの修正、あるいは再学習が必要とされる。
(e)慣性モーメント、摩擦係数などの負荷側の物理パラメータが必要とされる。
吉本らは高追従性の対象を5次逆相成分に限定することにより、安定性の確保に成功している。フィードフォワード制御は、安定性を損なうことはない。しかし、本制御法はモータパラメータ変動に対する感度が高く、使用パラメータが実際のパラメータと異なる場合には、期待に反して制御性能を劣化させることがある。
1) トルクセンサを用いることなく(すなわち、センサレスで)、発生トルクに寄与したトルクリプルを適切に実時間推定し、適切な補償信号を生成できる補償信号生成器を備えた同期電動機の駆動制御装置を提供する。
2) 電動機速度に応じて周波数成分が変化する電流指令値に対して、安定的に高い追随性を発揮する新たなフィードバック電流制御器を備えた同期電動機の駆動制御装置を提供する。
3) 上記1)の補償信号生成器と上記2)のフィードバック電流制御器との両者を駆動制御装置に備えさすことにより、非正弦誘起電圧特性をもつ同期電動機に対しても、トルクリプルを効率的に低減することが可能な、駆動制御装置を提供する。
図1(b)の左図に示したトルク指令値τ*は、一定の基本分指令値τf*に対するリプル分相殺補償用の補償信号τh^の重畳(この場合は、減算)により合成されている。トルク指令値τ*に補償信号τh^を含ませることにより、一定の発生トルクτが得られている。
以上が、トルクリプル補償の基本原理である。
フィードバック電流制御器は、(15)式のものを利用した。また、フィードバック電流制御系の帯域幅ωicは、ωic=2000[rad/s]とした。これに対応した(18)式の4次多項式は、4重根をもつように設計した。すなわち、
本発明のフィードバック電流制御器の効果により、電流応答値は同指令値に高い追従性を示している。同図(b)は、d軸、q軸電流に対応したu相、v相、w相電流であるが、対称性は維持しているが、もはや正弦形状を示していない。しかしながら、同図(c)が示しているように、発生トルクτは初期トルク指令値τf*=2[Nm]に高い一致性を示し、所期のリプル補償性能(実質的に完全補償)が達成されている。補償後の発生トルクが実質一定値となっている状態下でも、本発明による補償信号生成器は、一定の発生トルクτに寄与したリプル分の推定値τh^を適切に推定している。
PI制御器は、図4と同一の帯域幅としてωic=2000[rad/s]が得られるように設計した。
応答結果を図5に示す。同図(a)は、一定のd軸、q軸電流指令値と同応答値である。d軸、q軸電流とも正確な電流制御は達成されず、両電流には高調波成分の出現が見受けられる。同図(b)は、d軸、q軸電流に対応したu相、v相、w相電流である。これらは、対称性を損なった歪みのある形状を呈している。同図(c)は、これら電流に対応した発生トルクτと、これに含まれるリプル分τh^である。発生トルクには、リプル分が含まれている様子が視認される。
2 電力変換器
3 電流検出器
4a 3相2相変換器
4b 2相3相変換器
5a ベクトル回転器
5b ベクトル回転器
6 フィードバック電流制御器
7 位相検出器
8 速度検出器
9 余弦正弦信号発生器
10 補償信号生成器
11 最終電流指令値生成器
Claims (6)
- 固定子電流を、回転子N極位相をd軸位相とする直交2軸のdq同期座標系上のベクトル信号として捕らえ、最終電流指令値に追従するように制御する電流制御手段と、
初期トルク指令値あるいは初期電流指令値を補償するための補償信号を生成する補償信号生成手段と、
生成した補償信号を用いて初期トルク指令値あるいは初期電流指令値を補償して、最終電流指令値を生成する最終電流指令値生成手段と、
を備える同期電動機の駆動制御装置であって、
誘起電圧に含まれる高調波成分の一部または全部を実時間抽出し、実時間抽出した誘起電圧高調波成分と固定子電流相当値と回転子速度相当値とを少なくとも用いて補償信号を生成するように、該補償信号生成手段を構成したことを特徴とする同期電動機の駆動制御装置。 - 実時間抽出する該誘起電圧高調波成分を、主として6次または12次または両者の高調波トルクリプルに寄与する成分としたことを特徴とする請求項1記載の同期電動機の駆動制御装置。
- 該誘起電圧高調波成分の実時間抽出を、dq同期座標系上の信号を用いて行うようにしたことを特徴とする請求項1または請求項2記載の同期電動機の駆動制御装置。
- 分母多項式と分子多項式との有理関数で記述され、かつ分母多項式の係数の少なくとも1つが回転子速度に応じて変化するフィードバック電流制御器を用いて、該電流制御手段を構成したことを特徴とする請求項1記載の同期電動機の駆動制御装置。
- 該フィードバック電流制御器の分母多項式の係数を、回転子電気速度の6倍または12倍または両者に応じて変化するようにしたことを特徴とする請求項4記載の同期電動機の駆動制御装置。
- 該フィードバック電流制御器の分子多項式の次数を分母多項式の次数と同一にしたことを特徴とする請求項4または請求項5記載の同期電動機の駆動制御装置。
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