JP5713850B2 - モータ制御装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施例1によるモータ制御装置の要部構成を示すブロック図である。図1において、制御対象である誘導モータ(以降、単に「モータ」と記す)1は、工作機械の主軸や車両等で用いられるモータである。モータ1には、速度検出器2が取り付けられている。インバータ回路3は、複数のスイッチング素子を備えている。キャパシタ4は、モータ1の動力源となる直流電力を蓄積している。インバータ回路3とモータ1とを接続する電源ケーブルには、電流検出部5が配置されている。
Gid_Φ(s)=M/(1+s・(Lr/Rr)) …(1)
GΦ(s)=KΦ+KΦi/s …(2)
KΦ=wc・Lr/(Rr・M) …(3)
KΦi=wc/M …(4)
idmin≦idcom≦idmax …(5)
フィルタ26の伝達関数を磁束推定部8の伝達関数Gid_Φ(s)の逆数「1/Gid_Φ(s))」とし、フィルタ27の伝達関数を磁束制御器13の伝達関数GΦ(s)の逆数「1/GΦ(s)」とし、乗算器28のゲインを値1と設定すると、フィルタ26から乗算器28までの伝達関数Go1(s)は、次の式(6)で表される。
Go1(s)
=1/Gid_Φ(s)×1/GΦ(s)×1
=(1+s・(Lr/Rr))/M×s/(KΦ・s+KΦi)×1
=(1+s・(Lr/Rr))/M×s/(wc・Lr/(Rr・M)・s+wc/M)
=s/wc …(6)
Φ1com=(1+Go1(s))・Φcom
=(1+s/wc)・Φcom…(7)
Φhmin≦Φhcom≦Φhmax …(8)
Φ1com<Φcom:Φhcom=Φ1com …(9)
Φ1com≧Φcom:Φhcom=Φcom …(10)
Φ1com<Φcom
の関係にある場合は、制限器29が出力する磁束遅れ補正指令Φhcomは、加算器25が出力する加算磁束指令Φ1comと同じ値である(式(9))。または、加算器25が出力する加算磁束指令Φ1comが磁束指令Φcomに対し、
Φ1com≧Φcom
の関係にある場合は、制限器29が出力する磁束遅れ補正指令Φhcomは、外部入力の磁束指令Φcomと同じ値である(式(10))。
Φ1com>Φmin:Φhcom=Φ1com …(11)
Φ1com≦Φmin:Φhcom=Φcommin …(12)
Φ1com>Φmin
に関係にある場合は、制限器29が出力する磁束遅れ補正指令Φhcomは、加算器25が出力する加算磁束指令Φ1comと同じ値である((式11))。または、加算器25が出力する加算磁束指令Φ1comが磁束下限値Φminに対し、
Φ1com≦Φmin
の関係にある場合は、制限器29が出力する磁束遅れ補正指令Φhcomは、磁束下限値Φminとなる((式12))。
Φmin≦Φhcom≦Φcom …(13)
図6は、本発明の実施の形態2によるモータ制御装置の要部構成を示すブロック図である。なお、図6では、図1(実施の形態1)に示した構成要素と同一または同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態2に関わる部分を中心に説明する。
Gmid_Φ(s)=M/(1+s・(Lr/Rr)) …(14)
GmΦ(s)=KmΦ+KmΦi/s …(15)
KmΦ=wmc・Lr/(Rr・M) …(16)
KmΦi=wmc/M …(17)
wmc=2×wc …(18)
図9は、本発明の実施の形態3として、図6に示す磁束遅れ補償器の他の構成例を示すブロック図である。図10は、図9に示すフィードフォワード補償器の構成例を示すブロック図である。図9に示す磁束遅れ補償器16cは、図6に示す磁束遅れ補償器16bに代えて用いるものであるから、磁束遅れ補償器16cが適用されるモータ制御装置は図6に示すようになっている。
フィルタ34の伝達関数をモデル磁束推定部32の伝達関数Gmid_Φ(s)の逆数「1/Gmid_Φ(s)」とし、フィルタ35の伝達関数をモデル磁束制御器31の伝達関数GmΦ(s)の逆数「1/GmΦ(s)」とし、乗算器36のゲインを値1とすると、フィルタ34から乗算器36までの伝達関数Go2(s)は式(19)で表される。
Go2(s)
=1/Gmid_Φ(s)×1/GmΦ(s)×1
=(1+s・(Lr/Rr))/M×s/(KΦ・s+KΦi)×1
=(1+s・(Lr/Rr))/M×s/(wmc・Lr/(Rr・M)・s+wmc/M)
=s/wmc …(19)
Φ2com=(1+Go2(s))・Φcom
=(1+s/wmc)・Φcom …(20)
Φfmin≦Φfcom≦Φfmax …(21)
Φ2com<Φcom:Φfcom=Φ2com …(22)
Φ2com≧Φcom:Φfcom=Φcom …(23)
Φ2com<Φcom
の関係にある場合は、制限器38が出力する磁束フィードフォワード指令Φfcomは、加算器37が出力する加算磁束指令Φ2comと同じ値である(式(22))。また、加算器37が出力する加算磁束指令Φ2comが磁束指令Φcomに対し、
Φ2com≧Φcom
の関係にある場合は、制限器38が出力する磁束フィードフォワード指令Φfcomは、外部入力の磁束指令Φcomと同じ値である(式(23))。
Φ2com>Φmin:Φfcom=Φ2com …(24)
Φ2com≦Φmin:Φfcom=Φcom …(25)
Φ2com>Φmin
の関係にある場合は、制限器38が出力する磁束フィードフォワード指令Φhcomは、加算器37が出力する加算磁束指令Φ2comと同じ値である(式(24))。または、加算器37が出力する加算磁束指令Φ2comが磁束下限値Φminに対し、
Φ2com≦Φmin
の関係にある場合は、制限器38が出力する磁束フィードフォワード指令Φfcomは、磁束下限値Φminとなる(式(25))。
Φmin≦Φfcom≦Φcom …(26)
2 速度検出器
3 インバータ回路
4 キャパシタ
5 電流検出部
6 座標変換器(UV−dq)
7 座標変換器(dq−UVW)
8 磁束推定部
9 すべり速度算出部
10 励磁電流制御器
11 トルク電流制御器
12 ベース信号生成部
13 磁束制御器
14 速度制御器
15 積分器
16a,16b,16c 磁束遅れ補償器
17,18,20,21,30 減算器
19,24,25,37 加算器
22 トルク電流制限器
23 励磁電流制限器
26,27,34,35 フィルタ
28,36 乗算器
29,38 制限器
31 モデル磁束制御器
32 モデル磁束推定部
33 フィードフォワード補償器
Claims (9)
- 誘導モータに流れる1次電流を検出する電流検出手段と、前記1次電流からトルク電流成分及び励磁電流成分を変換生成する座標変換手段と、前記励磁電流成分から前記誘導モータの磁束を推定する磁束推定手段と、前記誘導モータを駆動する過程で外部から入力される磁束指令と前記磁束推定手段が推定した磁束との偏差が小さくなるようにする励磁電流指令を生成する磁束制御手段と、前記磁束制御手段が出力する励磁電流指令のうち制限値以内の励磁電流指令を制御に必要な励磁電流指令として出力する励磁電流制限手段とを備え、前記誘導モータをベクトル制御により駆動制御するモータ制御装置において、
前記磁束指令に基づいて磁束遅れ補正指令を生成する磁束遅れ補償手段を備え、前記磁束遅れ補正指令は、前記磁束指令に代えて前記磁束推定手段が推定した磁束との偏差を取るのに用いられ、
前記磁束遅れ補償手段は、
前記磁束推定手段の伝達関数の逆数の伝達特性または前記磁束推定手段の伝達関数の逆数を近似した伝達特性を有し前記磁束指令が入力される第1のフィルタと、
前記磁束制御手段の伝達関数の逆数の伝達特性または前記磁束制御手段の伝達関数の逆数を近似した伝達特性を有し前記第1のフィルタの出力が入力される第2のフィルタと、
前記第2のフィルタの出力に所定ゲインを乗算する乗算器と、
前記乗算器の出力と前記磁束指令とを加算する加算器と、
前記加算器の出力のうち制限値以下を前記磁束遅れ補正指令として出力する出力制限手段と、
を備えていることを特徴とするモータ制御装置。 - 誘導モータに流れる1次電流を検出する電流検出手段と、前記1次電流からトルク電流成分及び励磁電流成分を変換生成する座標変換手段と、前記励磁電流成分から前記誘導モータの磁束を推定する磁束推定手段と、前記誘導モータを駆動する過程で外部から入力される磁束指令と前記磁束推定手段が推定した磁束との偏差が小さくなるようにする励磁電流指令を生成する磁束制御手段と、前記磁束制御手段が出力する励磁電流指令のうち制限値以内の励磁電流指令を制御に必要な励磁電流指令として出力する励磁電流制限手段とを備え、前記誘導モータをベクトル制御により駆動制御するモータ制御装置において、
前記磁束指令に基づいて磁束遅れ補正指令を生成する磁束遅れ補償手段を備え、前記磁束遅れ補正指令は、前記磁束制御手段の出力に加算されて前記励磁電流制限手段に入力され、
前記磁束遅れ補償手段は、
前記磁束推定手段の伝達関数の逆数の伝達特性または前記磁束推定手段の伝達関数の逆数を近似した伝達特性を有し前記磁束指令が入力される第1のフィルタと、
前記磁束制御手段の伝達関数の逆数の伝達特性または前記磁束制御手段の伝達関数の逆数を近似した伝達特性を有し前記第1のフィルタの出力が入力される第2のフィルタと、
前記第2のフィルタの出力に所定ゲインを乗算する乗算器と、
前記乗算器の出力と前記磁束指令とを加算する加算器と、
前記加算器の出力のうち制限値以下を前記磁束遅れ補正指令として出力する出力制限手段と、
を備えていることを特徴とするモータ制御装置。 - 誘導モータに流れる1次電流を検出する電流検出手段と、前記1次電流からトルク電流成分及び励磁電流成分を変換生成する座標変換手段と、前記励磁電流成分から前記誘導モータの磁束を推定する磁束推定手段と、前記誘導モータを駆動する過程で外部から入力される磁束指令と前記磁束推定手段が推定した磁束との偏差が小さくなるようにする励磁電流指令を生成する磁束制御手段と、前記磁束制御手段が出力する励磁電流指令のうち制限値以内の励磁電流指令を制御に必要な励磁電流指令として出力する励磁電流制限手段とを備え、前記誘導モータをベクトル制御により駆動制御するモータ制御装置において、
前記磁束指令に基づいて第1及び第2の磁束遅れ補正指令をそれぞれ生成する磁束遅れ補償手段を備え、前記第1及び第2の磁束遅れ補正指令のうち、第1の磁束遅れ補正指令は前記磁束指令に代えて前記磁束推定手段が推定した磁束との偏差を取るのに用いられ、第2の磁束遅れ補正指令は前記磁束制御手段の出力に加算されて前記励磁電流制限手段に入力される
ことを特徴とするモータ制御装置。 - 前記出力制限手段は、
入力された信号に対し、出力を設定された最大値以下に制限する出力上限手段および出力を設定された最小値以上に制限する出力下限手段を備え、前記磁束指令が入力された場合、前記出力制限手段の出力である前記磁束遅れ補正指令は、前記出力上限手段に設定された最大値および前記出力下限手段に設定された最小値以内に制限し出力される
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。 - 前記磁束遅れ補償手段は、
前記誘導モータの理想モデルによって構成され、前記磁束指令と推定されたモデル磁束指令との偏差に基づきモデル励磁電流指令を生成するモデル磁束制御手段と、
前記誘導モータの理想モデルによって構成され、前記モデル励磁電流指令に基づき前記モデル磁束指令を推定するモデル磁束推定手段と
を備え、
前記モデル磁束指令が前記第1の磁束遅れ補正指令となり、前記モデル励磁電流指令が前記第2の磁束遅れ補正指令となる
ことを特徴とする請求項3に記載のモータ制御装置。 - 前記磁束遅れ補償手段は、
前記磁束指令に基づき磁束フィードフォワード指令を演算生成するフィードフォワード補償手段と、
磁束制御系の理想モデルによって構成され、前記磁束フィードフォワード指令とモデル磁束指令との偏差に基づきモデル励磁電流指令を生成するモデル磁束制御手段と、
前記誘導モータの理想モデルによって構成され、前記モデル励磁電流指令に基づき前記モデル磁束指令を推定するモデル磁束推定手段と
を備え、
前記モデル磁束指令が前記第1の磁束遅れ補正指令となり、前記モデル励磁電流指令が前記第2の磁束遅れ補正指令となる
ことを特徴とする請求項3に記載のモータ制御装置。 - 前記モデル磁束制御手段は、
制御系の応答性を決定する応答帯域定数が、前記磁束制御手段の応答帯域定数よりも大きな値に設定されている
ことを特徴とする請求項5または6に記載のモータ制御装置。 - 前記フィードフォワード補償手段は、
前記モデル磁束推定手段の伝達関数の逆数の伝達特性または前記モデル磁束推定手段の伝達関数の逆数を近似した伝達特性を有し前記磁束指令が入力される第1のフィルタと、
前記モデル磁束制御手段の伝達関数の逆数の伝達特性または前記モデル磁束制御手段の伝達関数の逆数を近似した伝達特性を有し前記第1のフィルタの出力が入力される第2のフィルタと、
前記第2のフィルタの出力に所定ゲインを乗算する乗算器と、
前記乗算器の出力と前記磁束指令とを加算する加算器と、
前記加算器の出力のうち制限値以下を前記磁束フィードフォワード指令として出力する出力制限手段と
を備えていることを特徴とする請求項6に記載のモータ制御装置。 - 前記出力制限手段は、
入力された信号に対し、出力を設定された最大値以下に制限する出力上限手段および出力を設定された最小値以上に制限する出力下限手段を備え、前記磁束指令が入力された場合、前記出力制限手段の出力である前記磁束フィードフォワード指令は、前記出力上限手段に設定された最大値および前記出力下限手段に設定された最小値以内に制限し出力される
ことを特徴とする請求項8に記載のモータ制御装置。
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