JP6541092B2 - 永久磁石同期電動機の制御装置 - Google Patents
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しかしながら、高調波に起因する騒音の発生等を防止する観点から、他の方法によって位置・速度を推定する従来技術が特許文献1や非特許文献1に開示されている。
この制御システムは、埋込磁石同期電動機100の制御装置として、加減算手段11a,11b、電流制御手段12、二相/三相座標変換手段13、PWMインバータ等の電力変換手段14、電流検出手段15、三相/二相座標変換手段16、基準ベクトル生成手段21、電流オブザーバ22、外積演算手段23、内積演算手段24、符号演算手段25、乗算手段26、ゲインK、加減算手段27、角度・速度推定手段28を備えている。
二相/三相座標変換手段13は、前記角度推定値θ#を用い、γ軸,δ軸電圧指令値vγ *,vδ *を固定座標系の三相の電圧指令値vu *,vv *,vw *に変換する。
電力変換手段14は、三相の電圧指令値vu *,vv *,vw *に基づいて直流電圧を可変電圧・可変周波数の三相交流電圧に変換し、電動機100に供給する。
vγ:γ軸出力電圧,vδ:δ軸出力電圧
iγ:γ軸電流検出値,iδ:δ軸電流検出値
Ld:d軸インダクタンス,Lq:q軸インダクタンス,Φm:磁極の磁束
iγ#:γ軸電流推定値,iδ#:δ軸電流推定値
ω1:電力変換手段14の出力周波数
Rs#:電機子抵抗設定値
g11,g12,g21,g22:電流オブザーバ22のフィードバックゲイン
である。
角度・速度推定手段28は、数式6により、回転速度ω1及び角度推定値θ#を演算する。
Kθp:速度推定用比例ゲイン,Kθi:積分ゲイン,s:ラプラス演算子
である。
なお、数式6により求めた角度推定値θ#は、前述したように二相/三相座標変換手段13及び三相/二相座標変換手段16に供給されている。
上記の特許文献1では、電動機100の一次周波数(速度推定値)が実際の回転速度と一致していることを前提として、角度及び速度を推定しているので、回転速度がゼロの場合には一次周波数もゼロとみなすことになる。
このため、電動機100の回転方向が正回転から逆回転に移行する時のように回転速度ωrがゼロになる場合、特許文献1ではω1=0とみなされる。このようにω1=0を数式7に代入すると、電流推定誤差eiγ=iγ−iγ#,eiδ=iδ−iδ#は何れもゼロとなり、角度・速度推定手段28は動作を停止してしまうことになる。
直流電圧を可変電圧・可変周波数の交流電圧に変換して前記永久磁石同期電動機に供給する電力変換手段と、
前記永久磁石同期電動機の電機子電流を検出する電流検出手段と、
前記永久磁石同期電動機の電圧,電流,インダクタンス,永久磁石の磁極の磁束,電機子抵抗,前記電力変換手段の出力周波数、及びオブザーバゲインから前記電機子電流の推定値を演算する電流オブザーバと、
前記永久磁石同期電動機の磁極の角度推定誤差を演算する角度推定誤差演算手段と、
前記永久磁石同期電動機のインダクタンス,永久磁石の磁極の磁束,電流検出値,前記電流オブザーバの電流推定値と電流検出値との偏差、を用いて、前記速度推定誤差を演算する速度推定誤差演算手段と、
前記角度推定誤差を比例積分演算した値と前記速度推定誤差に比例ゲインを乗算した値とを加算して得られる値を速度推定値として演算する速度推定手段と、
を備え、
前記角度推定誤差演算手段は、
前記電流オブザーバによる電流推定誤差に対応した電流誤差ベクトルと基準ベクトルとの外積を演算する外積演算手段と、前記外積を、前記速度推定誤差を用いて演算した調整ゲインにより除算する除算手段と、を有し、
前記除算手段の出力を前記角度推定誤差として出力することを特徴とする。
図1は、この実施形態に係る制御装置の構成図である。図1において、図2と同一の機能を有するものには同一の参照符号を付して説明を省略し、以下では図2と異なる部分を中心に説明する。
また、切替手段33から出力される調整ゲインは乗算・除算手段30に加えられ、乗算・除算手段30の出力は加減算手段27の一方の入力端子に加えられている。また、加減算手段27の他方の入力端子には、ゲインKの出力と「0」とを切り替える第2の切替手段29の出力が加えられている。
なお、この実施形態の運転条件は、電動機100が正回転から逆回転に移行する場合のように、回転速度がゼロ近傍である場合とする。図1は、この状態つまり回転速度がゼロ近傍の状態を示しており、第1の切替手段33は調整ゲイン演算手段32側に、第2の切替手段29は「0」側を選択している。回転速度がゼロ近傍でない場合には、第1の切替手段33は「1」側に切り替わり、第2の切替手段29はゲインK側に切り替わるので、制御装置全体の構成及び動作は、従来技術としての図2と同様になる。
前述した数式6と上記の数式10との比較から明らかなように、この実施形態では、速度推定誤差Δω#と比例ゲインKΔωとの乗算結果を速度ω1の推定に用いている。
以下の数式11は、埋込磁石同期電動機のγ軸,δ軸電流に関する状態方程式である。
このため、速度推定誤差Δωを考慮した外積に対する角度推定誤差Δθの調整ゲインを求めて角度の推定に反映させることで、ゼロ速度近傍における角度・速度の推定を安定化することができる。
12:電流制御手段
13:二相/三相座標変換手段
14:電力変換手段
15:電流検出手段
16:三相/二相座標変換手段
21:基準ベクトル生成手段
22:電流オブザーバ
23:外積演算手段
24:内積演算手段
25:符号演算手段
26:乗算手段
28:角度・速度推定手段
29,33:切替手段
30:乗算・除算手段
31:速度推定誤差演算手段
32:調整ゲイン演算手段
100:埋込磁石同期電動機
Claims (2)
- 位置センサレスベクトル制御により永久磁石同期電動機を駆動するための制御装置において、
直流電圧を可変電圧・可変周波数の交流電圧に変換して前記永久磁石同期電動機に供給する電力変換手段と、
前記永久磁石同期電動機の電機子電流を検出する電流検出手段と、
前記永久磁石同期電動機の電圧,電流,インダクタンス,永久磁石の磁極の磁束,電機子抵抗,前記電力変換手段の出力周波数、及びオブザーバゲインから前記電機子電流の推定値を演算する電流オブザーバと、
前記永久磁石同期電動機の磁極の角度推定誤差を演算する角度推定誤差演算手段と、
前記永久磁石同期電動機のインダクタンス,永久磁石の磁極の磁束,電流検出値,前記電流オブザーバの電流推定値と電流検出値との偏差、を用いて、前記速度推定誤差を演算する速度推定誤差演算手段と、
前記角度推定誤差を比例積分演算した値と前記速度推定誤差に比例ゲインを乗算した値とを加算して得られる値を速度推定値として演算する速度推定手段と、
を備え、
前記角度推定誤差演算手段は、
前記電流オブザーバによる電流推定誤差に対応した電流誤差ベクトルと基準ベクトルとの外積を演算する外積演算手段と、前記外積を、前記速度推定誤差を用いて演算した調整ゲインにより除算する除算手段と、を有し、
前記除算手段の出力を前記角度推定誤差として出力することを特徴とする永久磁石同期電動機の制御装置。 - 請求項1に記載した永久磁石同期電動機の制御装置において、
前記永久磁石同期電動機が埋込磁石同期電動機であることを特徴とする永久磁石同期電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
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JP2015101618A JP6541092B2 (ja) | 2015-05-19 | 2015-05-19 | 永久磁石同期電動機の制御装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015101618A JP6541092B2 (ja) | 2015-05-19 | 2015-05-19 | 永久磁石同期電動機の制御装置 |
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JP2016220364A JP2016220364A (ja) | 2016-12-22 |
JP6541092B2 true JP6541092B2 (ja) | 2019-07-10 |
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ID=57581832
Family Applications (1)
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JP2015101618A Active JP6541092B2 (ja) | 2015-05-19 | 2015-05-19 | 永久磁石同期電動機の制御装置 |
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