JP5725507B2 - Control device for permanent magnet type synchronous motor - Google Patents
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Description
本発明は、永久磁石形同期電動機の制御装置に関するもので、永久磁石形同期電動機の電流を一次鎖交磁束ベクトル軸基準のMT座標で制御する際に、高効率運転ができるようなM軸電流指令を簡単に得るものである。 The present invention relates to a control device for a permanent magnet synchronous motor, and an M-axis current that enables high-efficiency operation when controlling the current of a permanent magnet synchronous motor with the MT coordinate based on the primary flux linkage vector axis. It is easy to get a command.
図2に一例として従来の永久磁石形同期電動機の制御装置のブロック図を示し、以下にこの図に基づいて従来の技術を説明する。
dq軸電流指令生成器4は、トルク指令Trefを入力し、永久磁石形同期電動機2の出力トルクがトルク指令Tref通りとなるような電流指令のd軸成分idrefとq軸成分iqrefを出力する。ここで、d軸は永久磁石形同期電動機2の回転子の永久磁石の向きに平行な軸であり、q軸はそれと直交した軸である。一般に、iqrefとidrefは、
FIG. 2 shows a block diagram of a conventional permanent magnet type synchronous motor control device as an example, and the conventional technology will be described below based on this diagram.
The dq-axis current command generator 4 receives the torque command Tref, and outputs the d-axis component idref and the q-axis component iqref of the current command so that the output torque of the permanent magnet type
(数1)
iqref=Tref/(φ+(Ld−Lq)・idref) …式(1)
idref=A−SQRT(A・A+iqref・iqref) …式(2)
A=φ/2/(Lq−Ld) …式(3)
(Equation 1)
iqref = Tref / (φ + (Ld−Lq) · idref) Equation (1)
idref = A−SQRT (A · A + iqref · iqref) Equation (2)
A = φ / 2 / (Lq−Ld) Equation (3)
で求められる。式(1)は、所望のトルク得るためのものであり、式(2)は永久磁石形同期電動機2が最大効率で運転できるためのものである。ここで、Ld、Lqはそれぞれ永久磁石形同期電動機2のd軸とq軸のインダクタンスであり、φは永久磁石磁束であり、Aは式(3)で表される。またSQRT()は平方根の演算子である。
Is required. Equation (1) is for obtaining a desired torque, and Equation (2) is for allowing the permanent magnet
電流指令成分変換器5は、dq軸の電流指令をMT軸の電流指令に座標変換したiMrefとiTrefを出力する。ここでM軸は永久磁石形同期電動機2の一次鎖交磁束ベクトルと平行な軸であり、T軸はそれと直交する軸である。電流成分変換器6は、電流検出器3で検出した永久磁石形同期電動機2の一次巻線電流をMT軸の各成分に座標変換したiMとiTを出力する。電流制御部7は、入力した電流指令に電流が追従するような各軸電圧指令であるvMrefとvTrefを出力する。この際にM軸とT軸の両方の電流制御が困難となった場合はT軸の電流制御を優先した電圧指令を出力する。電圧指令成分変換器8は、MT軸の電圧指令を静止座標であるab軸の成分であるvarefとvbrefに座標変換して出力する。電力変換器1は、入力した静止座標軸の電圧指令varefとvbref通りの電圧を永久磁石形同期電動機2へ出力する。その際に、出力できる電圧には上限があるため、出力電圧の大きさはその上限に制限されたものとなる。
The current
前述したように、電力変換器1が出力できる電圧の大きさは有限なので、M軸とT軸の両方の電流制御が困難となる。そこで図2に示される従来技術では、電流制御部7により、T軸の電流制御を優先的に制御するようになっている。つまり、電力変換器1の出力電圧が上限に制限されている状態では、T軸電流はその指令iTrefに一致させることができるが、M軸電流はその指令iMrefと一致しなくなる。 As described above, since the magnitude of the voltage that can be output by the power converter 1 is finite, it is difficult to control both the M-axis and T-axis currents. Therefore, in the prior art shown in FIG. 2, the current control unit 7 preferentially controls the T-axis current control. That is, in a state where the output voltage of the power converter 1 is limited to the upper limit, the T-axis current can match the command iTref, but the M-axis current does not match the command iMref.
これら電流指令は、dq軸電流指令生成器4と電流指令成分変換器5を介してトルク指令Trefより生成されたものなので、M軸電流が指令に追従しないことで、永久磁石形同期電動機2の出力トルクがトルク指令Trefに追従しなくなってしまう。
この問題点を解決する手段が特許文献3に示されており、図3はそれを表したブロック図である。図3において、T軸電流指令生成器9によってトルク指令Trefから直接T軸電流指令iTrefを得ている。その計算式は、
Since these current commands are generated from the torque command Tref via the dq-axis current command generator 4 and the current
Means for solving this problem is disclosed in
(数2)
iTref=Tref/φ1 …式(4)
φ1=SQRT(φd・φd+φq・φq) …式(5)
φd=Ld・id+φ …式(6)
φq=Lq・iq …式(7)
(Equation 2)
iTref = Tref / φ1 Formula (4)
φ1 = SQRT (φd · φd + φq · φq) (5)
φd = Ld · id + φ (6)
φq = Lq · iq Equation (7)
である。これによってM軸電流制御ができなくなっても永久磁石形同期電動機2の出力トルクをトルク指令に追従させることができる。
It is. As a result, even if M-axis current control cannot be performed, the output torque of the permanent magnet type
図3に示した従来技術では、dq軸電流指令生成器4と電流指令生成器5によりM軸電流指令を求め、T軸電流指令生成器9によりT軸電流指令を求めており、電流指令生成のための演算が複雑である。
In the prior art shown in FIG. 3, the M-axis current command is obtained by the dq-axis current command generator 4 and the
本発明は、上記問題点を解決するために成されたものであり、永久磁石形同期電動機の一次巻線に流れる電流を該一次巻線に鎖交する磁束ベクトルである一次鎖交磁束ベクトルと平行な軸のM軸成分と直交する軸のT軸成分に分けて制御する永久磁石形同期電動機の制御装置において、前記M軸成分電流の指令値を前記永久磁石同期電動機のトルク指令の2乗に比例させることを特徴とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and includes a primary linkage magnetic flux vector that is a magnetic flux vector that links a current flowing through a primary winding of a permanent magnet synchronous motor to the primary winding. In a control apparatus for a permanent magnet synchronous motor that performs control by dividing into a T-axis component of an axis orthogonal to an M-axis component of a parallel axis, the command value of the M-axis component current is a square of a torque command of the permanent magnet synchronous motor. It is characterized by being proportional to
図4は、出力トルクに対しての最大効率状態でのM軸電流を表したものである。同時に出力トルクの2乗曲線も示しており、両者は非常に一致していることが分かる。従って、M軸電流指令をトルク指令の2乗に比例させることで最大効率状態に近い状態で運転できるようになる。 FIG. 4 shows the M-axis current in the maximum efficiency state with respect to the output torque. At the same time, the square curve of the output torque is also shown, and it can be seen that the two are very consistent. Therefore, the M-axis current command is proportional to the square of the torque command, so that the operation can be performed in a state close to the maximum efficiency state.
図1は、本発明の1実施例を表した永久磁石同期電動機の制御ブロック図であり、ここではM軸電流指令生成器10についてのみ説明する。
M軸電流指令生成器10は、トルク指令Trefを入力して、
FIG. 1 is a control block diagram of a permanent magnet synchronous motor that represents an embodiment of the present invention. Here, only the M-axis
The M-axis
(数3)
iMref=B・Tref・Tref …式(8)
(Equation 3)
iMref = B · Tref · Tref (8)
でM軸電流指令iMrefを求めて出力する。ここでBは、最大効率状態のM軸電流を近似するための比例ゲインであり、所定出力トルクポイントで近似曲線と最大効率状態のM軸電流とが一致するように永久磁石形同期電動機2の電気的定数を用いて運転前に求めることができる。例えば永久磁石形同期電動機2の定格トルクTrを図2のTrefとした場合のiMrefをiMrとすると、iMrが定格トルク出力ポイントでの最大効率状態のM軸電流となる。従ってB=iMr/(Tr・Tr)となる。
本発明は、永久磁石形同期発電機の制御装置にも適用可能である。
To obtain and output the M-axis current command iMref. Here, B is a proportional gain for approximating the M-axis current in the maximum efficiency state, and the permanent curve type
The present invention is also applicable to a control device for a permanent magnet type synchronous generator.
簡単な演算で、最大効率に近い状態とすることができるM軸電流指令を得ることができることにより、安価なCPUで実現が可能となり、装置のコスト低下にもつながる。 Since it is possible to obtain an M-axis current command that can be brought to a state close to the maximum efficiency with a simple calculation, it can be realized with an inexpensive CPU, leading to a reduction in the cost of the apparatus.
1 電力変換器
2 永久磁石形同期電動機
3 電流検出器
4 dq軸電流指令生成器
5 電流指令成分変換器
6 電流成分変換器
7 電流制御部
8 電圧指令成分変換器
9 T軸電流指令生成器
10 M軸電流指令生成器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
前記M軸成分電流の指令値を前記永久磁石同期電動機のトルク指令の2乗に比例させることを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 The current flowing in the primary winding of the permanent magnet type synchronous motor is divided into the T-axis component of the axis orthogonal to the M-axis component of the axis parallel to the primary linkage magnetic flux vector that is the magnetic flux vector linked to the primary winding. In the control device for the permanent magnet type synchronous motor,
A control apparatus for a permanent magnet type synchronous motor, wherein the command value of the M-axis component current is proportional to the square of the torque command of the permanent magnet synchronous motor.
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JP2011220577A JP5725507B2 (en) | 2011-10-05 | 2011-10-05 | Control device for permanent magnet type synchronous motor |
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JP2013081319A JP2013081319A (en) | 2013-05-02 |
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JP3640120B2 (en) * | 1997-02-27 | 2005-04-20 | 富士電機機器制御株式会社 | Control device for synchronous motor |
JP5418961B2 (en) * | 2009-04-09 | 2014-02-19 | 富士電機株式会社 | Induction motor control device |
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