JP5709932B2 - 同期機制御装置 - Google Patents
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Description
このような課題の解決を図った同期機制御装置の一例として、負荷トルク一定の元で電機子電流が最小となるような電流指令を探し出し、探索した電流指令より回転子位置誤差を算出する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
電機子鎖交磁束の発生方向及びその直交方向の電流指令値と電流検出値とが一致するように制御する電流制御器と、前記同期機の電機子電流検出値および電機子電圧指令値に基づき推定電機子鎖交磁束の位相を演算する磁束演算器と、前記電機子鎖交磁束の発生方向及びその直交方向の電流指令値より真の電機子鎖交磁束の位相を算出する電機子鎖交磁束位相演算器と、前記磁束演算器により演算される推定電機子鎖交磁束の位相と、前記電機子鎖交磁束位相演算器により算出される真の電機子鎖交磁束の位相より前記回転子位置誤差を算出する回転子位置誤差演算器と、を備え、前記回転子位置誤差演算器で算出される回転子位置誤差を用いて、前記同期機の回転子位置と前記位置検出手段により検出される回転子位置との差である回転子位置誤差を補正するものである。
図1は、この発明の実施の形態1を説明する図で、同期機制御装置1と電源2と同期機3とを含めた同期機制御システムを示すものである。以下、実施の形態1による同期機制御装置1の構成および構成要素の機能について説明する。
同期機制御装置1は、電力変換手段11、回転子位置誤差演算器12、γ‘δ’→uvw座標変換器13、電流検出手段14、位置検出手段である位置検出器15、速度演算器16、磁束演算器17、uvw→γ’δ’座標変換器18、および電流制御器19を備えている。
uvw→γ’δ’座標変換器18は、同期機3の出力電流iu、iv、iwを次式(5)の演算により、γ’δ’軸電流検出値iγ’、iδ’に変換する。
回転子位置誤差演算器12は、推定電機子鎖交磁束の位相∠Φ’より回転子位置誤差Δθを算出する。回転子位置誤差Δθは、同期機3の真の回転子位置θと、位置検出器15によって検出される回転子位置θ’より次式(8)により定められる。
次に、実施の形態2による同期機制御装置について説明する。前述した実施の形態1による同期機制御装置1では、真の電機子鎖交磁束の位相∠Φ=0と見なせることを前提として、回転子位置誤差の補正を行っている。しかしながら、∠Φ=0と見なせるとは限らないため、回転子位置誤差の補正精度が低下する恐れがある。一方、真の電機子鎖交磁束の位相∠Φ=0と見なせるように電流指令値を定めると、回転子位置誤差の補正精度が向上する。このことを鑑み、実施の形態2による同期機制御装置では、∠Φ=0と見なせるように電流指令値を定める構成とする。
式(17)より次式(20)が導出される。
次に、実施の形態3による同期機制御装置について説明する。前述した実施の形態2による同期機制御装置1aでは、δ’軸電流指令値iδ’*=0に固定して、回転子位置誤差の補正を行っている。一方、回転子位置誤差補正後、iδ’*≠0で動作させているときに位置検出器15の取り付け位置がずれて、回転子位置誤差が変化した場合、この回転子位置誤差の変化を検知し、補正することができない。しかし、δ’軸電流指令値iδ’*=0とせず、真の電機子鎖交磁束の位相∠Φの値を算出し、式(18)に従って回転子位置誤差Δθを算出する構成とすれば、実施の形態1による同期機制御装置1と比較して、回転子位置誤差の補正精度を向上させることができる。
次に、実施の形態4による同期機制御装置について説明する。前述した実施の形態1〜3による同期機制御装置1、1a、1bの磁束演算器17は、推定電機子鎖交磁束の位相∠Φ’を算出する際、d’q’軸の実電圧vd’、vq’の代わりにdq軸電圧指令指令値vd’*、vq’*を用いている。これは、d’q’軸電圧指令vd’*、vq’*とd’q’軸の実電圧vd’、vq’との間に差異が無いとの前提であるが、実際には、電力変換手段11の電圧出力誤差(例えば、インバータのデッドタイムに起因する電圧誤差)の影響が、線間電圧の絶対値が小さい領域において生じることがある。
次に、実施の形態5による同期機制御装置について説明する。d’q’軸電流検出値id’、iq’は、電流検出手段14で検出される電流検出値に付加するノイズの影響を受け、電流検出値を用いて算出されるd’q’軸電圧指令値vd’*、vq’*についてもノイズの影響を受ける。よって、vd’*、vq’*、id’、iq’より算出される推定電機子鎖交磁束の位相∠Φ’もノイズの影響を受ける。このノイズにより、回転子位置誤差の補正精度が低下する恐れがある。一方、低域通過フィルタにより、このノイズ成分を除去することができれば、回転子位置誤差の補正精度を向上させることができる。
図6は、実施の形態5による同期機制御装置1cと電源2と同期機3とを含めた同期機制御システムを示すものである。実施の形態5による同期機制御装置1cの構成は、実施の形態3による同期機制御装置1bの構成とほぼ同じであるが、磁束演算器17aの構成が異なる。
Claims (4)
- 同期機の回転子位置と前記同期機の回転子位置を検出する位置検出手段により検出される回転子位置との差である回転子位置誤差を補正する同期機制御装置において、
電機子鎖交磁束の発生方向及びその直交方向の電流指令値と電流検出値とが一致するように制御する電流制御器と、
前記同期機の電機子電流検出値および電機子電圧指令値に基づき推定電機子鎖交磁束の位相を演算する磁束演算器と、
前記電機子鎖交磁束の発生方向及びその直交方向の電流指令値より真の電機子鎖交磁束の位相を算出する電機子鎖交磁束位相演算器と、
前記磁束演算器により演算される推定電機子鎖交磁束の位相と、前記電機子鎖交磁束位相演算器により算出される真の電機子鎖交磁束の位相より前記回転子位置誤差を算出する回転子位置誤差演算器と、を備え、
前記回転子位置誤差演算器で算出される回転子位置誤差を用いて、前記同期機の回転子位置と前記位置検出手段により検出される回転子位置との差である回転子位置誤差を補正することを特徴とする同期機制御装置。 - 同期機の回転子位置と前記同期機の回転子位置を検出する位置検出手段により検出される回転子位置との差である回転子位置誤差を補正する同期機制御装置であって、
電機子鎖交磁束の発生方向及びその直交方向の電流指令値と電流検出値とが一致するように制御する電流制御器と、
前記同期機の電機子電流検出値および電機子電圧指令値に基づき推定電機子鎖交磁束の位相を演算する磁束演算器と、
前記磁束演算器により演算される推定電機子鎖交磁束の位相より前記回転子位置誤差を算出する回転子位置誤差演算器と、を備え、
前記回転子位置誤差演算器で算出される回転子位置誤差を用いて、前記同期機の回転子位置と前記位置検出手段により検出される回転子位置との差である回転子位置誤差を補正する同期機制御装置において、
前記回転子位置誤差演算器による前記回転子位置誤差の算出動作は、前記電機子鎖交磁束の発生方向の電流指令値と前記電機子鎖交磁束の発生方向に直交方向の電流指令値より算出される線間電圧が、線間電圧下限値以上である場合のみ実行することを特徴とする同期機制御装置。 - 同期機の回転子位置と前記同期機の回転子位置を検出する位置検出手段により検出される回転子位置との差である回転子位置誤差を補正する同期機制御装置であって、
電機子鎖交磁束の発生方向及びその直交方向の電流指令値と電流検出値とが一致するように制御する電流制御器と、
前記同期機の電機子電流検出値および電機子電圧指令値に基づき推定電機子鎖交磁束の位相を演算する磁束演算器と、
前記磁束演算器により演算される推定電機子鎖交磁束の位相より前記回転子位置誤差を算出する回転子位置誤差演算器と、を備え、
前記回転子位置誤差演算器で算出される回転子位置誤差を用いて、前記同期機の回転子位置と前記位置検出手段により検出される回転子位置との差である回転子位置誤差を補正する同期機制御装置において、
前記回転子位置誤差演算器による前記回転子位置誤差の算出動作は、電気角速度が電気角速度下限値以上である場合のみ実行することを特徴とする同期機制御装置。 - 前記電機子電流検出値、前記電機子電圧指令値、前記推定電機子鎖交磁束の位相の内、少なくとも一つに低域通過フィルタ処理を行なう低域通過フィルタを備えたことを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の同期機制御装置。
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