JP5971707B2 - 同期電動機のセンサレス制御装置ならびにインバータ装置 - Google Patents
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Description
図1は、センサレス制御装置の第1実施形態の構成を示すブロック図である。
Id、Iq:d軸電流、q軸電流
R:電気子巻線1相のdq軸方向抵抗、
Ld:d軸インダクタンス、
Lq:q軸インダクタンス、
Φ:永久磁石磁束、
ω:回転速度
p:微分演算子
本制御装置には電気子(回転子)の回転角度センサがなく、回転角度θそのものを検出することができないため、制御装置において推定された位相角を代わりに使用する。従って、図2に示すように、推定位相角をθestとし、これに対応する座標系をγ軸、δ軸と定義する。推定誤差Δθが生じた場合、γδ軸はdq軸から推定誤差Δθだけ回転した位置となる。
θi:γδ軸座標系におけるγ軸を基準とした電流位相角(図2)
θi は予め設定した一定値でも良いし、トルクに応じて変化させてもよい。一般的には、最も小さい電流振幅で最大のトルクが得られるようにθiをテーブル化もしくは関数化しておくことが多い。
図9は第2実施形態の構成を示すブロックである。上記第1実施形態と異なる構成要素について説明し、第1実施形態と同一の構成要素には同一の参照符号を付し詳細な説明は省略する。
第1実施形態の式16と同様、周波数・正弦・余弦成分の対応したVγ ref2、 Vδ ref2およびIγ res、 Iδ resの高周波成分に基づいて、回転位相角推定部13は次式23のようにインダクタンスを演算し、回転角推定誤差Δθを式24のように得ることができる。
次に、第3実施形態について説明する。
図13は第4実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態は、上記第1または第2実施形態に追加できる実施形態である。
ただしθVinv=0°、60°、120°、180°、240°、300°であり、Δθdは何度の範囲を近傍とみなすかを設定する定数である。
本実施例では、電圧指令判定部41が電圧指令Vγ ref、 Vδ refに重畳する高周波電圧として図17、18に示す所定の方向の交番高周波を使用するが、上記の効果(一次独立な関係の高周波電圧成分を得る)が得られれば、重畳する高周波の形態はどのようなものでもよく、例えば回転高周波でもよい。
Claims (12)
- 三相電圧指令を、該三相電圧指令とPWMキャリアとの比較に基づいてPWM変調し、インバータに対するゲート指令を生成するPWM処理部と、
前記PWM処理部の出力もしくは出力相当値に含まれる、前記PWMキャリアのキャリア周波数以上の複数周波数の正弦成分及び余弦成分の少なくとも一方を演算し、高周波電圧成分を得る高周波電圧演算部と、
前記インバータにより駆動される同期電動機の電流応答値の微分値に含まれる、前記キャリア周波数以上の複数周波数の正弦成分及び余弦成分の少なくとも一方を演算し、高周波電流成分を得る高周波電流演算部と、
同じ周波数の余弦成分同士もしくは正弦成分同士をそれぞれ含む前記高周波電圧成分と前記高周波電流成分との組であって、異なる2つ以上の周波数について得られる複数の前記組に基づき前記同期電動機の回転角度の推定値を示す推定位相角を演算する推定角演算部と、を具備する同期電動機のセンサレス制御装置。 - 前記高周波電圧演算部は、前記ゲート指令を前記同期電動機の静止直交座標系の出力電圧指令に変換し、該出力電圧指令に基づいて前記高周波電圧成分を演算し、
前記高周波電流演算部は、前記同期電動機の電流応答値を前記同期電動機の静止直交座標系の電流応答値に変換し、静止直交座標系の該電流応答値の微分値を演算し、該電流応答値の微分値に基づいて前記高周波電流成分を演算する請求項1記載のセンサレス制御装置。 - 前記ゲート指令を前記同期電動機の回転に同期して回転する直交座標系に変換するPWM電圧座標変換部と、
前記インバータにより駆動される前記同期電動機の電流応答値を、前記同期電動機の回転に同期して回転する直交座標系に変換する電流応答座標変換部と、を更に備え、
前記高周波電圧演算部は、前記PWM電圧座標変換部で座標変換された該出力電圧指令に基づいて前記高周波電圧成分を演算し、
前記高周波電流演算部は、前記電流応答座標変換部で座標変換された該電流応答値の微分値に基づいて前記高周波電流成分を演算する請求項1記載のセンサレス制御装置。 - 前記推定角演算部は、前記高周波電圧成分及び前記高周波電流成分に基づいて、前記同期電動機のインダクタンスを演算する第1演算部と、該インダクタンスに基づいて前記同期電動機の推定位相角を演算する第2演算部を具備することを特徴とする請求項1に記載のセンサレス制御装置。
- 前記推定角演算部は、前記高周波電圧成分及び前記高周波電流成分に基づいて、前記同期電動機のインダクタンスを演算する第1演算部と、該インダクタンスに基づいて前記同期電動機の推定位相角を演算する第2演算部を具備することを特徴とする請求項2に記載のセンサレス制御装置。
- 前記推定角演算部は、前記高周波電圧成分及び前記高周波電流成分に基づき、前記同期電動機のインダクタンスを演算する演算部と、該インダクタンスに基づいて回転角推定誤差を演算する演算部と、該回転角推定誤差を0にするよう構成されたPLL回路を具備し、該PLL回路は前記推定位相角を提供する請求項3項記載のセンサレス制御装置。
- 前記PWM変調前のインバータに対する出力電圧指令値の方向が前記インバータの非ゼロ電圧ベクトルの方向近傍にある場合、前記PWMキャリア周波数以下の周波数で、前記出力電圧指令値に直交する方向の高周波電圧を前記出力電圧指令値に重畳する電圧指令判定部を更に具備する請求項1記載のセンサレス制御装置。
- 前記PWM変調前のインバータに対する出力電圧指令値の方向が前記インバータの非ゼロ電圧ベクトルの方向近傍にある場合、前記PWMキャリア周波数以下の周波数で、前記出力電圧指令値に直交する方向の高周波電圧を前記出力電圧指令値に重畳する電圧指令判定部を更に具備する請求項2記載のセンサレス制御装置。
- 前記PWM変調前のインバータに対する出力電圧指令値の大きさが所定値以下である場合、前記PWMキャリア周波数以下の周波数で前記インバータの非ゼロ電圧ベクトルとは異なる方向の高周波電圧を、前記出力電圧指令値に重畳する電圧指令判定部を更に具備する請求項1記載のセンサレス制御装置。
- 前記PWM変調前のインバータに対する出力電圧指令値の大きさが所定値以下である場合、前記PWMキャリア周波数以下の周波数で前記インバータの非ゼロ電圧ベクトルとは異なる方向の高周波電圧を、前記出力電圧指令値に重畳する電圧指令判定部を更に具備する請求項2記載のセンサレス制御装置。
- 請求項1記載のセンサレス制御装置と、
前記ゲート指令に基づいて、前記同期電動機を駆動するインバータと、を具備するインバータ装置。 - 請求項2記載のセンサレス制御装置と、
前記ゲート指令に基づいて、前記同期電動機を駆動するインバータと、を具備するインバータ装置。
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