JP6479255B2 - Control system for permanent magnet type synchronous motor and control method for permanent magnet type synchronous motor - Google Patents
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Description
本発明は、永久磁石式同期モータの制御システムに係り、磁極位置を特定するのに適した制御システム、及び、制御方法に関する。 The present invention relates to a control system for a permanent magnet type synchronous motor, and more particularly to a control system and a control method suitable for specifying a magnetic pole position.
永久磁石を界磁に利用した永久磁石式同期モータは、少ない電流で大きなトルクを得られるため、電気自動車、ハイブリッドカー、電車等の鉄道車両、インバータ駆動の家電製品(エアコン、冷蔵庫、洗濯機)、エレベータ装置の巻上機等の様々な分野において利用されている。そして、永久磁石式同期モータは、可変電圧・可変周波数のインバータによって正弦波電流によって駆動されるようになってきている。 Permanent magnet synchronous motors that use permanent magnets as a field can obtain large torque with a small current, so electric vehicles, hybrid cars, trains and other railway vehicles, inverter-driven home appliances (air conditioners, refrigerators, washing machines) It is used in various fields such as elevator hoisting machines. The permanent magnet type synchronous motor is driven by a sinusoidal current by a variable voltage / variable frequency inverter.
このような永久磁石式同期モータを駆動するには、回転子の位置情報が必要であるために、永久磁石式同期モータに、回転子の磁極位置センサーを設けていた。しかしながら、センサーは高価であったり、そして、センサーからの出力値に基いて磁極位置を決定しても、実際の磁極位置との誤差を無視できないことから、センサーレスの永久磁石式同期モータが提案されている(特開2004−32907号公報)。 In order to drive such a permanent magnet type synchronous motor, position information of the rotor is required. Therefore, the permanent magnet type synchronous motor is provided with a magnetic pole position sensor of the rotor. However, the sensor is expensive, and even if the magnetic pole position is determined based on the output value from the sensor, the error from the actual magnetic pole position cannot be ignored. (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-32907).
この公報に係る永久磁石式同期モータの制御装置は、可変電圧・可変周波数のインバータによって駆動される永久磁石式同期モータにおいて、モータに流す電流をd軸成分とq軸成分とに定めてそれぞれ独立に制御を行う電流制御手段と、電流制御手段の出力であるd軸とq軸の電圧指令に応じてインバータの出力電圧を制御する手段と、モータの停止状態でモータのd軸とは無関係な回転座標上の位相を作成し、該作成した位相と同相の電流を電流制御手段によってモータに印加し、電流制御手段の出力であるq軸電圧指令が最大となる時点における位相値をモータの磁極位置として推定する磁極位置推定手段を備えることにより、永久磁石式同期モータがブレーキによって静止保持された停止状態でも、磁極位置情報を有するセンサを用いることなく、モータの磁極位置を推定することができる。 In the permanent magnet synchronous motor control apparatus according to this publication, in a permanent magnet synchronous motor driven by a variable voltage / variable frequency inverter, the current flowing through the motor is determined as a d-axis component and a q-axis component, and is independent of each other. Current control means for controlling the output, means for controlling the output voltage of the inverter in response to the voltage commands of the d-axis and q-axis which are the outputs of the current control means, and the motor d-state is irrelevant to the d-axis of the motor A phase on the rotation coordinate is created, a current having the same phase as the created phase is applied to the motor by the current control means, and the phase value at the time when the q-axis voltage command, which is the output of the current control means, becomes maximum is determined as the magnetic pole of the motor. By providing magnetic pole position estimation means for estimating the position, a sensor having magnetic pole position information can be used even when the permanent magnet type synchronous motor is held stationary by a brake. Without Rukoto, it is possible to estimate the magnetic pole position of the motor.
さらに、特開2015−15831号公報に係る同期電動機の制御装置は、磁気的突極性を有しない、もしくは、磁気的突極性が低い同期電動機において、外乱等の影響を受けて磁極位置の推定精度が悪化した場合に、電動機の制御を停止させるか、電動機の制御を行うに十分な精度が得られるように磁極位置の再度推定を行うことを目的として、バイアス電流をモータに印加して暫定的に磁極位置を推定する第一の磁極位置推定部と、磁極位置θ1を初期位相としてバイアス電流を流し、収斂演算によりバイアス電流位相と磁極位置との位相差に関連する特徴量を所定値に収斂させることで磁極位置θ2を推定する第二の磁極位置推定部と、磁極位置θ1と磁極位置θ2との差分に基いてモータの駆動を制御する駆動制御部とを備えることを特徴としている。 Furthermore, the synchronous motor control apparatus according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-15831 has an estimation accuracy of the magnetic pole position under the influence of disturbance or the like in a synchronous motor that does not have magnetic saliency or has low magnetic saliency. In order to stop the control of the motor or to re-estimate the magnetic pole position so that sufficient accuracy can be obtained to control the motor, the bias current is applied to the motor temporarily. And a first magnetic pole position estimating unit for estimating the magnetic pole position, and a bias current is passed with the magnetic pole position θ1 as an initial phase, and a feature amount related to a phase difference between the bias current phase and the magnetic pole position is converged to a predetermined value by a convergence calculation. A second magnetic pole position estimation unit that estimates the magnetic pole position θ2 and a drive control unit that controls the driving of the motor based on the difference between the magnetic pole position θ1 and the magnetic pole position θ2. It is a symptom.
特許文献1の制御装置は、q軸電圧の最大値の位相がモータのS極位相になることを利用して磁極位置を推定しているが、これは突極型の永久磁石式同期モータには有効であるものの、非突極型の永久磁石式同期モータでは、そもそもq軸電圧の最大値を把握し難いため、磁極位置の推定は容易でない。
The control device of
一方、特許文献2の制御装置は、非突極型の永久磁石式同期モータにとって磁極位置の推定を可能にした反面、推定のための処理が相当に煩雑になり、磁極位置を迅速かつ確実に推定し難いという課題がある。 On the other hand, the control device of Patent Document 2 enables estimation of the magnetic pole position for a non-salient permanent magnet type synchronous motor, but the process for estimation is considerably complicated, and the magnetic pole position can be determined quickly and reliably. There is a problem that it is difficult to estimate.
そこで、本発明は、q軸電圧を利用しながらでも、非突極型の永久磁石式同期モータの磁極位置を推定できるようにする、永久磁石式同期モータの制御システム、及び、その制御方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a control system for a permanent magnet type synchronous motor and a control method therefor, which make it possible to estimate the magnetic pole position of a non-saliency type permanent magnet type synchronous motor while using a q-axis voltage. The purpose is to provide.
前記目的を達成するために、本発明は、d軸電圧とq軸電圧とに基いて、可変電圧・可変周波数のインバータを制御するコントローラを備え、前記コントローラは、d軸電圧指令とq軸電圧指令とを生成し、前記q軸電圧指令から直流成分を除去し、前記q軸電圧指令から直流成分を除去した信号に基いて、永久磁石式同期モータの磁極位置を推定し、前記推定した磁極位置を利用して前記インバータを制御することにより前記永久磁石式同期モータを駆動させる、永久磁石式同期モータの制御システムである。 In order to achieve the above object, the present invention includes a controller for controlling a variable voltage / variable frequency inverter based on a d-axis voltage and a q-axis voltage, and the controller includes a d-axis voltage command and a q-axis voltage. Command is generated, a DC component is removed from the q-axis voltage command, a magnetic pole position of a permanent magnet type synchronous motor is estimated based on a signal obtained by removing a DC component from the q-axis voltage command, and the estimated magnetic pole It is a control system of a permanent magnet type synchronous motor which drives the permanent magnet type synchronous motor by controlling the inverter using a position.
本発明によれば、q軸電圧を利用しながらでも、非突極型の永久磁石式同期モータの磁極位置を推定できるようになる。 According to the present invention, it is possible to estimate the magnetic pole position of a non-salient-pole type permanent magnet synchronous motor while using the q-axis voltage.
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。図1に、永久磁石式同期モータ3の駆動システム100と、永久磁石式同期モータ3の制御システム110と、を含む永久磁石式同期モータシステムのブロック構成図を示す。図1において、駆動システム100の直流電源1の直流電圧は、インバータ2によって可変電圧・可変周波数の交流に変換される。インバータ2は、その出力を永久磁石式同期モータ3に供給して、モータ3を可変速駆動させる。永久磁石式同期モータ3では、磁界と同方向がd軸になり、磁界に直交する方向がq軸になる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a block configuration diagram of a permanent magnet type synchronous motor system including a
“永久磁石式同期モータ”には、非突極型永久磁石式同期モータ、そして、突極型永久磁石式同期モータが含まれるが、本発明の効果を喚起させるためには、非突極型永久磁石式同期モータであることが好ましい。“非突極型”とは、磁気的突極性を有しない、もしくは、磁気的突極性が低い、ことをいう。 The “permanent magnet type synchronous motor” includes a non-salient pole type permanent magnet type synchronous motor and a salient pole type permanent magnet type synchronous motor. A permanent magnet synchronous motor is preferred. “Non-saliency type” means that there is no magnetic saliency or low magnetic saliency.
モータ3の出力軸には、エンコーダ4、ブレーキ装置5、負荷装置6が直結されている。エンコーダ4は、モータ3の回転角、回転方向および回転速度を検出するためのパルス信号ΦA、ΦBと、モータ3の1回転における基準位置を表す原点信号ΦZを発生する。ブレーキ装置5は負荷装置6からのトルクを静止保持するために設けられている。
An encoder 4, a
制御システム110は、出力軸に直結される負荷が無負荷状態でモータ3が停止している場合のほか、出力軸に負荷トルクが生じており、出力軸に付いたブレーキ5によってモータ3の静止が保持している場合、ブレーキ5の解放を制御しながら、速度指令(速度指令モジュール7のω*)に基いて、モータ3の回転速度を制御する。In the
速度指令モジュール7は、モータ3の回転速度の指令ω*を速度制御モジュール9に出力する。速度演算モジュール8は、エンコーダ4から出力されたパルス信号ΦA、ΦBの位相関係から、モータ3の正回転又は負回転を判断し、そして、ΦAのパルス幅からモータ3の回転速度を演算し、これを、速度制御モジュール9に、速度出力信号ωとして、出力する。The speed command module 7 outputs a command ω * of the rotation speed of the motor 3 to the
速度制御モジュール9は、速度指令ω*と速度出力信号ωとの偏差に基いてモータ3のトルク指令信号T*をq軸電流指令モジュール10に出力する。q軸電流指令モジュール10はトルク指令信号T*に応じたq軸電流指令Iq*を演算して、これを電流制御モジュール11に出力する。q軸電流指令Iq*は、永久磁石式同期モータ3の電機子電流ベクトルの磁界方向(モータ磁石のN極方向)と直交する成分を設定するための指令である。The
d軸電流指令モジュール12は、モータ3の電機子電流ベクトルの磁界と同方向成分の指令であるd軸電流指令Id*を演算し、これを電流制御モジュール11に出力する。永久磁石式同期モータ3は、永久磁石により電機子に対する磁界が常時確立しているので、d軸電流は零でよいため、d軸電流指令モジュール12も、通常、d軸電流が零になるようにd軸電流指令Id*を設定する。The d-axis
uvw−dq座標変換モジュール13は、d軸位相指令信号θd*に基いて、電流検出モジュール14が検出したインバータ2の出力電流iu、iv、iwをd軸電流値Id、および、q軸電流値Iqに変換して、電流制御モジュール11に出力する。The uvw-dq
電流制御モジュール11は、d軸電流値Idがd軸電流指令Id*になるようにd軸直流電圧指令Vd*を演算し、さらに、q軸電流値Iqがq軸電流指令Iq*になるようにq軸直流電圧指令Vq*を演算して、dq−uvw座標変換モジュール19に出力する。The
モータ3の通常動作において、信号切替スイッチ15は、a側の接点に入っているため、d軸位相指令信号θd*は、加算モジュール16からのd軸位相信号θdになる。In the normal operation of the motor 3, since the
磁極位置演算モジュール17は、エンコーダ4から出力されるパルス信号ΦA、ΦBの位相関係に基いて、モータ3の正転、又は、その逆転を判断するアップカウンタ/ダウンカウンタとして動作し、このカウンタ値をエンコーダ4の原点信号ΦZからの位相信号θzとして加算モジュール16に出力する。磁極位置演算モジュール17は原点信号ΦZが入力されると同時にカウンタ値をゼロにリセットし、カウント時の誤差を無くようにしている。
The magnetic pole position calculation module 17 operates as an up counter / down counter that determines forward rotation or reverse rotation of the motor 3 based on the phase relationship between the pulse signals ΦA and ΦB output from the encoder 4. Is output to the
加算モジュール16は、磁極位置演算モジュール17からの位相信号θzと、磁極位置推定モジュール18から出力されるオフセット値θoffsetと、を加算して、モータ3のd軸位相信号θdを作成し、信号切替スイッチ15に出力する。
The
dq−uvw座標変換モジュール19は、d軸磁極の位相指令信号θd*に基いて、電流制御モジュール11から出力された、d軸直流電圧指令Vd*、および、q軸直流電圧指令Vq*を3相交流電圧指令Vu*、Vv*、Vw*に変換する。すなわち、dq−uvw座標変換モジュール19は、uvw−dq座標変換モジュール13の逆変換モジュールとして機能する。The dq-uvw
PWMパルス発生モジュール20は、dq−uvw座標変換モジュール19の出力信号Vu*、Vv*、Vw*に応じて、インバータ2を駆動するPWMパルス信号を出力する。インバータ2は、PWMパルス発生モジュール20からのPWMパルス信号に基いて、PWM制御を行い、モータ3への出力電圧、出力周波数を制御して、モータ3の回転速度を制御する。The PWM
“モジュール”とは、所定の機能を発揮するための構成要素であり、ソフトウェア資源、及び/又は、ハードウェアに、よって実現される。“モジュール”を、“装置”、“器”、“手段”、“部”、“ユニット”、“システム”、又は、“エレメント”等に言い換えてもよい。 A “module” is a component for exhibiting a predetermined function, and is realized by software resources and / or hardware. The “module” may be rephrased as “device”, “unit”, “means”, “unit”, “unit”, “system”, “element”, or the like.
図1において、例えば、速度指令モジュール7、速度演算モジュール8、速度制御モジュール9、q軸電流指令モジュール10、電流制御モジュール11、d軸電流指令モジュール12、uvw−dq座標変換モジュール13、d極位置演算モジュール17、磁極位置推定モジュール18、及び、dq−uvw座標変換モジュール19は、マイクロコンピュータのハードウェア(コントローラ、メモリ)と、ハードウェアによって実行されるソフトウェア、プログラムによって構成される。コントローラは、例えば、CPU、又は、MPUである。ソフトウェアや各種データは、メモリに記録される。図1に示すシステムは、一つのコントローラによって制御されるほか、複数のコントローラの協同によって制御されてもよい。
In FIG. 1, for example, a speed command module 7, a
図2は、モータ3の磁極位置推定モジュール18の詳細構成を説明するブロック図である。磁極位置推定モジュール18は、電流制御モジュール11から出力されたq軸電圧指令Vq*に基いて、電流制御モジュール11のq軸電圧指令Vq*の直流成分を除去する直流成分除去モジュール21と、直流成分が除去されたq軸電圧指令Vq*を積分する積分モジュール22と、積分値から、最大値となる時点の位相:θtest(max)を検出、判定、選択、決定、或いは、特定する等し、これを記憶する最大値検出モジュール23と、最小値となる時点の位相:θtest(min)を検出等し、これを記録する最小値検出モジュール24と、最大値位相:θtest(max)と最小値位相:θtest(min)との平均値(θtest(Vq*max)を求めて、これを記憶する平均値検出モジュール25とを有している。FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the magnetic pole
そして、d軸電流指令制御モジュール28はd軸電流指令モジュール12を制御し、q軸電流指令制御モジュール29はq軸電流指令モジュール10を制御する。推定用位相信号生成モジュール26は、信号切替スイッチ15に、推定用位相信号θtestを出力する。さらに、d軸位相算出モジュール27は、平均値(θtest(Vq*max)からd軸位相を算出して、これをθoffsetとして加算モジュール16に出力する。The d-axis current
図3は、突極型、非突極型の永久磁石式同期モータ3の回転軸をブレーキ装置5で拘束した際の電流のベクトル図であり、図4はd軸直流電圧指令Vd*、及び、q軸直流電圧指令Vq*の電圧ベクトル図である。図3、図4において、Idは電機子電流のd軸成分、Iqは電機子電流のq軸成分、Id*はd軸電流指令、Iq*はq軸電流指令、I1はモータ印可電流の大きさ、Vdは電機子電圧のd軸成分、Vqは電機子電圧のq軸成分、Vd*はd軸電圧指令、Vq*はq軸電圧指令、ω1 *は角周波数指令(=2πf1)、そして、δはd軸位相とモータd軸位相との差の角度を表している。FIG. 3 is a vector diagram of current when the rotating shaft of the salient pole type non-salient pole type permanent magnet synchronous motor 3 is restrained by the
モータd軸電圧Vd、及び、モータq軸電圧Vqと、d*軸電圧Vd*、及び、q*軸電圧Vq*と、の関係は、図4に示したベクトル図のようになる。δをd*軸位相とモータd軸位相との差の角度、Raを1相分の電機子抵抗とし、Ldをd軸の電機子自己インダクタンスとし、Lqをq軸の電機子自己インダクタンスとすると、モータd軸電圧Vdをω1*で回転する座標であるd軸電圧Vd*と、モータq軸電圧Vqをω1*で回転する座標であるq軸電圧Vq*は、数式1、及び、数式2のように示される。The relationship between the motor d-axis voltage Vd and the motor q-axis voltage Vq and the d * -axis voltage Vd * and the q * -axis voltage Vq * is as shown in the vector diagram shown in FIG. If δ is the angle of the difference between the d * -axis phase and the motor d-axis phase, Ra is the armature resistance for one phase, Ld is the d-axis armature self-inductance, and Lq is the q-axis armature self-inductance. , the d-axis voltage Vd * is a coordinate that rotates in a motor d-axis voltage Vd .omega.1 *, the motor q-axis voltage Vq is a coordinate that rotates at .omega.1 * q-axis voltage Vq * is
図5は、突極型の永久磁石式同期モータ3の磁極位置を推定することの原理を説明するための波形図である。磁極位置推定モジュール18は、突極型の永久磁石式同期モータ3の磁極位置を、ブレーキ装置5がモータ軸を拘束している状態で、モータ3のd軸とは無関係な回転座標上の位相電流が印加されたときのq軸電圧指令Vq*(波形26)が最大値(27)となる位相値に推定している。即ち、数式2において、q軸電圧指令Vq*が最大値になる点に着目して、位相θd*がモータ3のS極位相になることを利用して、磁極位置推定モジュール18は、q軸電圧指令Vq*が最大値になるときのPθをS極の位相として推定している。FIG. 5 is a waveform diagram for explaining the principle of estimating the magnetic pole position of the salient pole type permanent magnet type synchronous motor 3. The magnetic pole
この手法は突極型の永久磁石式同期モータ3の場合には有効であるが、非突極型の永久磁石式同期モータ3では、q軸電圧指令Vq*の最大値を捉えにくいため磁極位置推定の精度が低くなってしまう。This method is effective in the case of the salient pole type permanent magnet type synchronous motor 3, but the non-salient type permanent magnet type synchronous motor 3 is difficult to capture the maximum value of the q-axis voltage command Vq * , so that the magnetic pole position The accuracy of estimation is reduced.
図6は、永久磁石式同期モータ3が非突極型モータである場合での磁極位置を推定することの原理を説明する波形図であり、図7は、q軸電圧指令Vq*から磁極位置を推定する動作を含む、制御システム110の動作を説明するフローチャートである。FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the principle of estimating the magnetic pole position when the permanent magnet type synchronous motor 3 is a non-salient pole type motor. FIG. 7 shows the magnetic pole position from the q-axis voltage command Vq *. It is a flowchart explaining the operation | movement of the
図6に示すように、非突極型永久磁石式同期モータ3では、リアクタンス成分がないため、q軸電圧指令Vq*の波形29のピーク領域30は、突極型永久磁石式同期モータ3の、q軸電圧指令Vq*の波形26のピーク27に比較して、緩慢なほぼ平坦状になり、最大値を特定し難い。一方、磁極位置推定モジュール18は、q軸電圧指令Vq*の波形がほぼ矩形波状であることを利用して、次のように、磁極位置を推定している。As shown in FIG. 6, since the non-saliency permanent magnet type synchronous motor 3 has no reactance component, the
磁極位置推定モジュール18は、この推定を、図1に示した原点信号ΦZの位置(θz=0°)と磁極位置θdとの関係(θoffset)を喪失させている場合に開始する。例えば、製品製作時やエンコーダ交換時では、θoffsetがキャンセルされるため、制御システム110は、推定開始指令を契機に、図7のステップS1からステップS7までの処理を開始する。
The magnetic pole
ステップS1において、信号切替スイッチ15は、接点を、モータ3の通常動作時に選択されるa点から、推定処理の際のb点に切換える。次に、磁極位置推定モジュール18は、q軸電流指令モジュール10と、d軸電流指令モジュール12とを、q軸電流指令Iq*が“0”に、d軸電流指令Id*が“100%(永久磁石式同期モータ3の定格電流に相当)”が出力させるように制御する。In step S <b> 1, the
さらに、磁極位置推定モジュール18は、信号切替スイッチ15に、推定用位相信号θtestを出力し、設定された電流(q軸電流、d軸電流)が永久磁石式同期モータ3に流れるように電流制御モジュール11等を動作させる。ここで、推定用位相信号θtestは、磁極推定用時の角周波数設定値(ωtest)として、磁極位置推定モジュール18によって作成される。
Further, the magnetic pole
図6の波形29は、q軸電圧指令Vq*のピーク部分が潰れた形状になる。そこで、磁極位置推定モジュール18は、図2に示した直流成分除去モジュール21において、ステップS2で、電流制御モジュール11のq軸電圧指令Vq*から直流成分(ω1*・Ld・I1+(1/2)・ω1*・(Lq−Ld)・I1:数式2を参照)を除去した波形30を生成する。The
磁極位置推定モジュール18は、波形30を利用して、磁極位置を推定する。例えば、波形30によれば、q軸電圧指令Vq*とのゼロクロス点30A,30Bが表出されるため、磁極位置推定モジュール18は、二つのゼロクロス点の中央値34をS極位相として特定することができる。The magnetic pole
一方、積分モジュール22(図2)は、ステップS3で、q軸電圧指令Vq*から直流成分を除去した波形30を積分して図6に示した三角波31を生成する。
On the other hand, in step S3, the integration module 22 (FIG. 2) integrates the
その後、最大値検出モジュール23(図2)は、ステップS4において、三角波31である積分値が最大値となる時点のθtest(max)32を特定し、これを記憶する。さらに、最小値検出モジュール24は、積分値が最小値となる時点のθtest(min)33を特定し、これを記憶する。
Thereafter, in step S4, the maximum value detection module 23 (FIG. 2) specifies θtest (max) 32 at the time when the integral value that is the
次いで、平均値検出モジュール25(図2)は、ステップS5において、最大値θtest(max)32と最小値θtest(min)33との平均値θtest(Vq*max)34(中央値、といってもよい)を算出して、これを記憶して電流印加を停止する。Next, in step S5, the average value detection module 25 (FIG. 2) calls the average value θtest (Vq * max) 34 (median value) of the maximum value θtest (max) 32 and the minimum value θtest (min) 33. May be calculated and stored, and the current application is stopped.
次に、磁極位置推定モジュール18は、ステップS6において、ステップS5で記憶したθtest(Vq*max)34からd軸位相θd^を数式3に基いて計算する。Next, in step S6, the magnetic pole
このようにして、平均値θtest(Vq*max)34がS極(270°)の位相として推定、特定、決定、又は、判定等されるために、磁極位置推定モジュール18は、非突極型の永久磁石式同期モータ3に対しても、q軸電圧指令Vq*に基いて、磁極位置を推定することができる。In this way, since the average value θtest (Vq * max) 34 is estimated, specified, determined, or determined as the phase of the S pole (270 °), the magnetic pole
次に、制御システム110は、エンコーダ4の原点信号ΦZと磁極位置との関係を求める動作に移る。ステップS7において、磁極位置推定モジュール18は、θd^をθoffsetとして仮に設定し、加算モジュール16に出力する。磁極位置演算モジュール17は原点信号ΦZの位相θzをゼロクリアする。
Next, the
ステップS8では、信号切替モジュール(スイッチ)15が接点をb点からa点に切り換える。駆動システム100は、永久磁石式同期モータ3の通常運転動作により、ブレーキ5を解放して、永久磁石式同期モータ3を回転させる。磁極位置演算モジュール17は、エンコーダ4からの原点信号ΦZが発生するのを待つ。
In step S8, the signal switching module (switch) 15 switches the contact from point b to point a. The
ステップS9において、磁極位置演算モジュール17は、原点信号ΦZ発生時の位相θzをθz’として記憶し、永久磁石式同期モータ3を停止させる。 In step S9, the magnetic pole position calculation module 17 stores the phase θz when the origin signal ΦZ is generated as θz ′, and stops the permanent magnet type synchronous motor 3.
次いで、ステップS10において磁極位置推定モジュール18は、原点信号発生時の位相θz’とd軸位相θd^との和をθoffset(=θd^+θz’)として設定し、加算モジュール16に出力する。以上によって、図7のフローチャートを終了する。
Next, in step S <b> 10, the magnetic pole
以上説明したように、図1に説明するシステムによれば、非突極型の永久磁石式同期モータ3についても、q軸電圧指令Vq*から容易、かつ、高精度に磁極位置を推定することができる。As described above, according to the system illustrated in FIG. 1, the magnetic pole position can be estimated easily and with high accuracy from the q-axis voltage command Vq * even for the non-salient permanent magnet type synchronous motor 3. Can do.
なお、最大値θtest(max)と最小値θtest(min)との平均値θtest(Vq*max)をS極の位相として推定したが、最大値から90度遅れた位相、あるいは、最小値から90度進んだ位相をS極の位相として推定されてもよい。The average value θtest (Vq * max) of the maximum value θtest (max) and the minimum value θtest (min) was estimated as the phase of the S pole, but the phase delayed by 90 degrees from the maximum value, or 90 from the minimum value. The advanced phase may be estimated as the S-pole phase.
本発明は、上述した実施形態に限定するものではなく、様々な変形例を含むことができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can include various modifications.
2 インバータ
3 永久磁石式同期モータ
11 電流制御モジュール
18 磁極位置推定モジュール
21 直流成分除去モジュール
22 積分モジュール
23 最大値検出モジュール
24 最小値検出モジュール
25 平均値検出モジュールDESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Inverter 3 Permanent magnet type
Claims (7)
前記コントローラは、
d軸電圧指令とq軸電圧指令とを生成し、
前記q軸電圧指令から直流成分を除去し、
前記q軸電圧指令から直流成分を除去した信号に基いて、永久磁石式同期モータの磁極位置を推定し、
前記推定した磁極位置を利用して前記インバータを制御することにより前記永久磁石式同期モータを駆動させる、
永久磁石式同期モータの制御システム。A controller for controlling a variable voltage / variable frequency inverter based on the d-axis voltage and the q-axis voltage,
The controller is
d-axis voltage command and q-axis voltage command are generated,
Removing a DC component from the q-axis voltage command,
Based on the signal obtained by removing the DC component from the q-axis voltage command, the magnetic pole position of the permanent magnet synchronous motor is estimated,
Driving the permanent magnet synchronous motor by controlling the inverter using the estimated magnetic pole position;
Permanent magnet synchronous motor control system.
前記信号を利用して、S極の位相を決定する、
請求項1記載の永久磁石式同期モータの制御システム。The controller is
Determining the phase of the south pole using the signal;
The control system of the permanent-magnet-type synchronous motor of Claim 1.
前記信号を積分し、
積分値を利用して、前記S極の位相を決定する、
請求項2記載の永久磁石式同期モータの制御システム。The controller is
Integrating the signal,
Determining the phase of the S pole using an integral value;
The control system of the permanent magnet type synchronous motor according to claim 2.
前記積分値の最大値と最小値とを決定し、
前記最大値と最小値との平均値を前記S極の位相として決定する、
請求項3記載の永久磁石式同期モータの制御システム。The controller is
Determining the maximum and minimum values of the integral value;
Determining an average value of the maximum value and the minimum value as the phase of the south pole;
The control system for a permanent magnet type synchronous motor according to claim 3.
前記最大値から90度遅れた位相をS極の位相として決定する、
請求項4記載の永久磁石式同期モータの制御システム。The controller is
A phase delayed by 90 degrees from the maximum value is determined as the S-pole phase;
The control system for a permanent magnet type synchronous motor according to claim 4.
前記最小値から90度進んだ位相をS極の位相として決定する、
請求項4記載の永久磁石式同期モータの制御システム。The controller is
A phase advanced by 90 degrees from the minimum value is determined as the phase of the south pole,
The control system for a permanent magnet type synchronous motor according to claim 4.
d軸電圧指令とq軸電圧指令とを生成するステップと、
前記q軸電圧指令から直流成分を除去するステップと、
前記q軸電圧指令から直流成分を除去した信号に基いて、永久磁石式同期モータの磁極位置を推定するステップと、そして、
前記推定した磁極位置を利用して前記インバータを制御することにより前記永久磁石式同期モータを駆動させるステップと、
を実行する、
永久磁石式同期モータの制御方法。Based on the d-axis voltage and the q-axis voltage, a controller that controls a variable voltage / variable frequency inverter,
generating a d-axis voltage command and a q-axis voltage command;
Removing a DC component from the q-axis voltage command;
Estimating a magnetic pole position of a permanent magnet synchronous motor based on a signal obtained by removing a DC component from the q-axis voltage command; and
Driving the permanent magnet synchronous motor by controlling the inverter using the estimated magnetic pole position;
Run the
Control method of permanent magnet type synchronous motor.
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