JP6562881B2 - Constant identification apparatus and constant identification method for permanent magnet synchronous motor - Google Patents
Constant identification apparatus and constant identification method for permanent magnet synchronous motor Download PDFInfo
- Publication number
- JP6562881B2 JP6562881B2 JP2016151211A JP2016151211A JP6562881B2 JP 6562881 B2 JP6562881 B2 JP 6562881B2 JP 2016151211 A JP2016151211 A JP 2016151211A JP 2016151211 A JP2016151211 A JP 2016151211A JP 6562881 B2 JP6562881 B2 JP 6562881B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- axis
- permanent magnet
- magnetic flux
- constant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
- H02P21/141—Flux estimation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
- H02P21/143—Inertia or moment of inertia estimation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/22—Current control, e.g. using a current control loop
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/24—Vector control not involving the use of rotor position or rotor speed sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/022—Synchronous motors
- H02P25/024—Synchronous motors controlled by supply frequency
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
- H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P2205/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the control loops
- H02P2205/01—Current loop, i.e. comparison of the motor current with a current reference
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
- H02P2207/05—Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
本発明の実施形態は、永久磁石同期モータの慣性モーメントを同定する装置及び方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to an apparatus and method for identifying the moment of inertia of a permanent magnet synchronous motor.
例えばモータの速度をPI(Product-Integral)制御する際には、制御ゲインを定量的に決定するため、モータ及びモータに接続される負荷の慣性モーメントが必要となる。従来は、例えば特許文献1に開示されているように、モータを加速した際の速度変化幅dωと演算したモータトルクTMとから、(1)式によって慣性モーメントJMを同定している。負荷トルクTLOADは未知であることが多いため、2条件以上のテスト運転を行うことで同定している。
For example, when PI (Product-Integral) control of the motor speed is performed, the moment of inertia of the motor and the load connected to the motor is required to quantitatively determine the control gain. Conventionally, as disclosed in
JM(dω/dt)=TM−TLOAD …(1) J M (dω / dt) = T M −T LOAD (1)
しかしながら、従来の技術では、速度制御に用いる制御ゲインを決定するため、速度を制御しない状態でモータを運転して慣性モーメントを同定することになる。例えば、モータトルクTMを一定にコントロールして負荷トルクTLOADとの差分トルクに応じた加速を行い、その際の速度変化幅にて慣性モーメントを求める。この場合、負荷トルクも慣性モーメントも未知であれば、与えたモータトルクTMによってはモータが急激に加速されたり、過回転状態に陥る可能性がある。モータが接続されている機械系の構造によっては、このような運転が行われること自体が問題となる場合がある。 However, in the conventional technique, in order to determine the control gain used for speed control, the motor is operated without controlling the speed, and the moment of inertia is identified. For example, it performs acceleration corresponding to the difference torque between the load torque T LOAD to control the motor torque T M constant, determining the moment of inertia at a speed range of change in time. In this case, if the load torque moment of inertia unknown, or the motor is rapidly accelerated by the motor torque T M given, there is a possibility of falling into overspeed condition. Depending on the structure of the mechanical system to which the motor is connected, the operation itself may be a problem.
或いは、正確な慣性モーメントは判らないが速度制御のゲインは決まっている場合などは、ある程度の速度制御を行いながら慣性モーメントを同定できる場合があるが、当初に付与する速度制御ゲインをどのように決定するかという問題が残る。
更には、位置・速度センサレス構成で永久磁石同期モータを速度制御することを想定すると、モータが急加速された結果、回転速度が位置センサレス制御系の制御帯域を超えると、センサレス制御が破綻する脱調現象を引き起こしてしまう。
Or, if you do not know the exact moment of inertia but the speed control gain is fixed, you may be able to identify the moment of inertia while performing a certain amount of speed control. The question remains as to whether to decide.
Furthermore, assuming that the speed of a permanent magnet synchronous motor is controlled in a position / speed sensorless configuration, if the motor is suddenly accelerated and the rotational speed exceeds the control band of the position sensorless control system, sensorless control will fail. Cause a tonal phenomenon.
そこで、負荷トルク及び慣性モーメントが未知な条件下でも、想定外の急加速や過回転状態が生じないように慣性モーメントを同定できる永久磁石同期モータの定数同定装置及び永久磁石同期モータの定数同定方法を提供する。 Therefore, a constant identification device for a permanent magnet synchronous motor and a constant identification method for a permanent magnet synchronous motor that can identify the moment of inertia so that an unexpected sudden acceleration or over-rotation state does not occur even under conditions where the load torque and the inertia moment are unknown. I will provide a.
実施形態の永久磁石同期モータの定数同定装置は、永久磁石同期モータの回転子における永久磁石磁束方向の推定軸であるdc軸に基づいて、前記モータに印加する電圧又は電流を決定して前記モータを起動する際の引き込み同期駆動を行い、その引き込み同期駆動を行っている期間内に、前記モータの磁石磁束と慣性モーメントとを同定する定数同定部を備える。
前記定数同定部は、前記回転子の位置決めを行うと、前記モータの回転速度を上昇させて第1引き込み同期駆動を行い、
次に前記回転速度を一定値に維持する期間を設け、前記期間内に前記d c 軸と前記永久磁石磁束方向の軸であるd軸との軸誤差Δθ c に基づいて前記磁石磁束φ f を同定し、
次に前記回転速度を再度上昇させて第2引き込み同期駆動を行い、前記軸誤差Δθ c が一定値以下になるか、及び/又は一定時間が経過すると前記慣性モーメントJ M を同定する。
また、実施形態の永久磁石同期モータの定数同定装置によれば、前記定数同定部は、前記d c 軸と前記永久磁石磁束方向の軸であるd軸との軸誤差Δθ c を推定する軸誤差推定部と、
前記軸誤差Δθ c に基づいて、前記磁石磁束φ f を同定する磁束同定部と、
前記軸誤差Δθ c 及び前記磁石磁束φ f に基づいて、モータトルクT M を同定するモータトルク同定部と、
前記軸誤差Δθ c 及び前記磁石磁束φ f に基づいて、負荷トルクT LOAD を同定する負荷トルク同定部と、
前記モータトルクT M 及び前記負荷トルクT LOAD に基づいて、前記慣性モーメントJ M を同定する慣性モーメント同定部とを備える。
Permanent magnet synchronous motor constant identifying unit in the embodiment, based on the d c-axis is the estimated axis of the permanent magnet flux direction in the rotor of the permanent magnet synchronous motor, wherein to determine the voltage or current applied to the motor A constant identification unit is provided for performing synchronous pull-in driving when starting the motor and identifying the magnet magnetic flux and the moment of inertia within the period during which the synchronous pull-in driving is performed.
When the constant identification unit performs positioning of the rotor, the constant identification unit increases the rotation speed of the motor to perform first pull-in synchronous driving,
Then providing a period for maintaining the rotational speed at a constant value, the magnetic flux phi f based on the axis error [Delta] [theta] c between the d-axis is d c axis and the axis of the permanent magnet flux direction within the period Identify and
Then performs a second synchronization pull drive is raised again the rotational speed, or the axis error [Delta] [theta] c is equal to or less than a predetermined value, and / or fixed time identified elapses the moment of inertia J M.
Further, according to the constant identifying device of a permanent magnet synchronous motor embodiments, the constant identifying unit, the axis error estimating the axis error [Delta] [theta] c between the d-axis is an axis of d c axis and the permanent magnet flux direction An estimation unit;
A magnetic flux identification unit for identifying the magnet magnetic flux φ f based on the axial error Δθ c ;
Based on the axis error [Delta] [theta] c and the magnetic flux phi f, and the motor torque identifying unit for identifying the motor torque T M,
A load torque identification unit for identifying a load torque T LOAD based on the axis error Δθ c and the magnet magnetic flux φ f ;
On the basis of the motor torque T M and the load torque T LOAD, and a moment of inertia identification unit to identify the moment of inertia J M.
以下、一実施形態について図面を参照して説明する。図1は、モータ定数同定装置の構成を示す機能ブロック図である。直流電源部1は直流電源のシンボルで示しているが、商用交流電源から直流電源を生成している場合は整流回路や平滑コンデンサ等を含んでいる。直流電源部1には、正側母線2a,負側母線2bを介してインバータ回路3が接続されている。インバータ回路3は、スイッチング素子として例えばNチャネル型のパワーMOSFET4(U+,V+,W+,U−,V−,W−)を3相ブリッジ接続して構成されており、各相の出力端子はモータ5の各相巻線にそれぞれ接続されている。
Hereinafter, an embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of the motor constant identification device. The direct current
インバータ回路3の各相出力端子はモータ5の各相巻線との間には、電流センサ6が介挿されており、電流センサ6のセンサ信号は電流検出部7に入力されている。尚、電流センサ6は、ホールICを利用した電流トランスや、インバータ回路3の下アーム側に挿入されるシャント抵抗の場合もある。電流検出部7は、入力されるセンサ信号をA/D変換して読み込み、必要な信号処理を行いU,V,W各相の電流Iu,Iv,Iwを出力する。これらの各相電流は、3相/dcqc変換部8に入力される。
A
3相/dcqc変換部8では、入力される各相電流Iu,Iv,Iwがdc軸電流Idc,qc軸電流Iqcに変換される。dc軸, qc軸とは、図5に示すように、演算により推定した永久磁石磁束の方向に一致する軸がdc軸であり、dc軸に直交する軸がqc軸である。dc軸と真の磁石磁束方向に一致しているd軸との間には、位置誤差Δθがある。 In 3-phase / d c q c conversion unit 8, the phase currents I u inputted, I v, I w is converted d c-axis current I dc, the q c-axis current I qc. d c-axis, the q c-axis, as shown in FIG. 5, the axis coincides with the direction of the permanent magnet magnetic flux estimated by calculation is d c-axis, the axis orthogonal to the d c-axis is a q c axis . Between the d-axis match the d c axis and the true magnetic flux direction, there is a position error [Delta] [theta].
各軸電流Idc,Iqcは、定数同定部9及び電流制御部10に入力される。定数同定部9には電流制御部10よりdc軸電圧Vdc,qc軸電圧Vqcが入力されており、定数同定部9は、入力される各演算パラメータから電機子鎖交磁φf,慣性モーメントJMを同定する。また、その同定を行う過程において、dc軸電流指令Idc_Ref,qc軸電流指令Iqc_Ref及びモータ5の回転速度指令値ωRefを決定する。電流指令Idc_Ref,Iqc_Refは電流制御部10に入力される。また、速度指令値ωRefは、積分器11により積分されて位置指令θRefに変換され、その位置指令θRefは、3相/dcqc変換部8及びdcqc/3相変換部12に入力される。
The shaft currents I dc and I qc are input to the constant identification unit 9 and the
電流制御部10は、各軸電流Idc,Iqcが各軸電流指令Idc_Ref,Iqc_Refに追従するようにdc軸電圧Vdc,qc軸電圧Vqcを演算し、定数同定部9及びdcqc/3相変換部12に出力する。dcqc/3相変換部12は、2軸電圧Vdc,Vqcを3相電圧指令Vu,Vv,Vwに変換し、デューティ生成部13に出力する。電圧検出部15は、直流電源1の電圧VDCを検出してデューティ生成部13に出力する。デューティ生成部13は、3相電圧指令値Vu,Vv,Vwを直流電圧VDCで除して各相PWM信号を生成するためのデューティDu,Dv,Dwを決定し、PWM生成部14に入力する。
The
PWM生成部14には例えば三角波状のPWMキャリアが入力されており、PWM生成部14は、キャリアと各相デューティDu,Dv,Dwとのレベルを比較して3相PWM信号U+,V+,W+を生成する。また、3相PWM信号を反転させた下アーム側の信号U−,V−,W−も生成されて、必要に応じてデッドタイムが付加された後、それらがインバータ回路3に出力される。尚、以上において、構成7〜14の機能は、CPUを含むマイクロコンピュータのハードウェア及びソフトウェアにより実現される機能である。
For example, a triangular wave-shaped PWM carrier is input to the
次に、本実施形態の定数同定部9における電機子鎖交磁束φf及び慣性モーメントJMの同定原理並びにそのシーケンスを、図2から図5を参照して説明する。尚、前提として、電流指令値の通りにモータ電流を制御することは可能であるとする。これは一般に、モータの停止時において、固定子巻線の抵抗やインダクタンスの同定に基づく電流制御のゲイン調整が可能だからである。 Next, the identification principle and sequence of the armature flux linkage φ f and the moment of inertia J M in the constant identification unit 9 of this embodiment will be described with reference to FIGS. It is assumed that it is possible to control the motor current according to the current command value. This is because, generally, when the motor is stopped, the gain of current control can be adjusted based on the identification of the resistance and inductance of the stator winding.
図3は、電機子鎖交磁束φf及び慣性モーメントJMを同定する処理内容を示すフローチャートである。また図2は、上記処理内容対応する定数同定部9の各処理ブロックを示す図である。先ず、dc軸電流をある値,例えばIdc1とし、qc軸電流は0Aとするように電流を制御して回転子の「位置決め動作」を行う(S1)。また、回転速度指令ωRefはゼロとする。これに伴い、回転速度指令の積分である回転角度指令θRefも0degとなる。このとき、回転子の初期の磁極位置θが0deg以外であれば、通電した電流によって0degの位置に磁極位置θが引き寄せられる。 Figure 3 is a flow chart illustrating processes to identify armature flux linkage phi f and moment of inertia J M. FIG. 2 is a diagram showing each processing block of the constant identification unit 9 corresponding to the processing content. First, the values in the d c-axis current, for example, a I dc1, q c axis current do "positioning operation" of the rotor by controlling the current so as to 0A (S1). The rotation speed command ω Ref is set to zero. Accordingly, the rotation angle command θ Ref that is the integral of the rotation speed command is also 0 deg. At this time, if the initial magnetic pole position θ of the rotor is other than 0 deg, the magnetic pole position θ is attracted to the position of 0 deg by the energized current.
ここで、回転角度指令θc(=θRef)と磁極位置θが与えられたときの磁極位置誤差Δθは、(2)式となる。
Δθ=θ−θc …(2)
dc軸電流指令Idc_Ref,と磁極位置誤差Δθから、モータ5が発生するトルクTMは(3)式で与えられる。・
TM=PφfIdc_RefsinΔθ…(3)
但し、Pはモータ極対数である。
Here, the magnetic pole position error Δθ when the rotation angle command θ c (= θ Ref ) and the magnetic pole position θ are given is given by equation (2).
Δθ = θ−θ c (2)
d c-axis current command I dc_ref, from the magnetic pole position error [Delta] [theta], the torque T M of the
T M = Pφ f I dc_Ref sin Δθ (3)
However, P is the number of motor pole pairs.
(3)式が示すように、磁極位置誤差Δθが存在する場合、モータ5はトルクTMを生じ、誤差ΔθがゼロになるとトルクTMもゼロになる。すなわち、初期の磁極位置θがθRefと不一致であれば、両者が一致するまでトルクTMを生じることになり、磁極位置θが回転角度指令θRefに位置決めされる。
As shown in (3), if there is a magnetic pole position error [Delta] [theta], the
以上のようにして位置決め動作が完了すると、次に強制同期駆動(1)を実行する(S2)。強制同期駆動(1)は、第1引き込み同期駆動に相当する。強制同期駆動では、位置決め動作と同様の制御をしながら回転角度指令θRefを動かしてモータ5を加速する。回転角度指令θRefは、(4)式のように回転速度指令ωRefの積分で与えられる。尚、(4)式中の「s」は微分演算子である。
θRef=ωRef/s …(4)
When the positioning operation is completed as described above, the forced synchronous drive (1) is executed (S2). Forced synchronous drive (1) corresponds to first pull-in synchronous drive. In the forced synchronous drive, the
θ Ref = ω Ref / s (4)
この動作原理は位置決めと同様であるが、ここで負荷トルクTLoadがある場合、モータの運動方程式は(1)式であるが、トルクTMを(3)式で表し、回転速度指令ωRefと回転速度ωが略一致しているとすると、モータの運動方程式は(5)式で表すことができる。
JM(dωRef/dt)=PφfIdc_RefsinΔθ−TLOAD …(5)
(5)式において、負荷トルクTLOAD又は速度変化dωRefがある場合には、磁極位置誤差Δθが存在しなければ、トルクTMを発生させてモータ5を回転させることができない。
This operating principle is similar to positioning, if where there is a load torque T Load, the motion equation of the motor is a (1) represents a torque T M (3) in equation rotational speed command omega Ref And the rotational speed ω substantially coincide with each other, the equation of motion of the motor can be expressed by equation (5).
J M (dω Ref / dt) = Pφ f I dc_Ref sin Δθ−T LOAD (5)
In (5), when there is a load torque T LOAD or speed variation d [omega Ref, unless there is a magnetic pole position error [Delta] [theta], it is not possible to rotate the
この状態で、回転速度指令ωRefがωRef1に達すると(S3;YES)、モータ5を等速運転するように制御して電機子鎖交磁束φfを同定する(S4)。ここで磁極位置誤差Δθの推定値Δθcは、dcqc軸の電圧・電流を用いて(6)式で求めることができる。
また、回転速度指令ωRefで回転している場合の定常状態のdq軸の電圧方程式は(7)式であり、q軸側には電機子鎖交磁束φfがあるため、(7)式を用いて磁束φfを同定できる。
Vd=RId−ωLqIq
Vq=RIq+ωLdId+ωφf …(7)
(7)式はdq軸で表されているが、実際に検出できるのはdcqc軸の電圧・電流である。(7)式のq軸側の磁束φfを、dcqc軸の電圧・電流及び磁極位置誤差推定値Δθcで表すと(8)式となる。この(8)式を用いて磁束φfを同定する。
V d = RI d −ωL q I q
V q = RI q + ωL d I d + ωφ f (7)
(7) is represented by dq axis is actually the voltage and current of the d c q c-axis can be detected. (7) the expression of the q-axis side of the magnetic flux phi f, the expressed at d c q voltage and current of the c-axis and the magnetic pole position error estimation value [Delta] [theta] c (8) formula. Identifying flux phi f using the equation (8).
また、ステップS4の等速度運転中に、現在の負荷トルクTLOADを同定する。(5)式において、等速度であるから速度変化dωRefをゼロとすれば、(8)式で同定した磁束φfを用いて、負荷トルクTLOADは(9)式で同定できる。
TLOAD=PφfIdc_RefsinΔθc …(9)
図2に示す負荷トルク同定部24は、負荷トルクTLOADを同定する処理ブロックである。
Also, the current load torque T LOAD is identified during the constant speed operation in step S4. In equation (5), since the speed is constant, if the speed change dω Ref is zero, the load torque T LOAD can be identified by equation (9) using the magnetic flux φ f identified in equation (8).
T LOAD = Pφ f I dc_Ref sin Δθ c (9)
The load
次に、モータ5を再度加速して強制同期駆動(2)を実行する(S5)。強制同期駆動(2)は、第2引き込み同期駆動に相当する。このときの加速度はステップS2の場合よりも高めに設定し、速度指令ωRefをωRef1からωRef2まで変化させて加速する。この加速中に慣性モーメントJMを同定する(S7)。再び(5)式を用いて変形すると(10)式となる。ここで、dtは速度指令ωRef1からωRef2までの加速時間であり、dωRefは(ωRef2−ωRef1)で求められる。負荷トルクTLOADはステップS3にて同定した値を用いる。
ここで用いる磁極位置誤差の推定値Δθcは、ステップS5の加速運転を行っている間に(6)式を用いて算出する。尚、加速開始直後の推定値Δθcは変動量が大きいため、加速の開始後に一定時間が経過した後、或は推定値Δθcが一定値以下となった場合(S6;YES)、又はその両方の条件を満たした後の値を用いる。更には、加速期間中における推定値Δθcの平均値を用いても良い。また、モータトルク同定部23及び慣性モーメント同定部25は、モータトルクTM及び慣性モーメントJMを同定する処理ブロックである。
The estimated value Δθ c of the magnetic pole position error used here is calculated using equation (6) during the acceleration operation in step S5. Since the estimated value Δθ c immediately after the start of acceleration has a large amount of fluctuation, after a certain time has elapsed after the start of acceleration, or when the estimated value Δθ c becomes equal to or less than a certain value (S6; YES), or The value after satisfying both conditions is used. Furthermore, an average value of the estimated value Δθ c during the acceleration period may be used. The motor
以上の処理により慣性モーメントJMを同定できる。このように、強制同期駆動,引き込み同期駆動を用い、その際の磁極位置誤差の推定値Δθcを用いて同定を行うことで、モータ5の速度制御の調整を行う前の段階であり位置センサレス制御を採用した構成であっても、モータ5の速度及び加速度を管理しながらの同定が可能になる。
The moment of inertia J M can be identified by the above process. In this way, by using forced synchronous drive and pull-in synchronous drive and performing identification using the estimated value Δθ c of the magnetic pole position error at that time, it is a stage before adjusting the speed control of the
図4に、図3の各ステップにおける処理内容に対応する各部の動作波形を示す。ステップS1で位置決め動作を行った後、ステップS2の強制同期駆動(1)で回転速度ωが上昇している。この間、dc軸電流Idcは指令値Idc1=3Aを流している。qc軸電流は指令値0Aである。負荷トルクTLOADは0.5Nmを与えている。このため、このトルクTLOADを出力できるだけ、磁極位置誤差Δθが発生している。 FIG. 4 shows an operation waveform of each part corresponding to the processing content in each step of FIG. After performing the positioning operation in step S1, the rotational speed ω is increased by the forced synchronous drive (1) in step S2. During this time, d c-axis current Id c is flowing command value I dc1 = 3A. The q c- axis current is the command value 0A. The load torque T LOAD is 0.5 Nm. For this reason, the magnetic pole position error Δθ is generated as much as the torque T LOAD can be output.
磁極位置誤差の推定値Δθcは算出値でありややノイズ成分が重畳しているが、ほぼ同程度に推定できている。これを用いてステップS4で電機子鎖交磁束φfを推定する。ステップS5の加速期間,強制同期駆動(2)では、加速トルクによって磁極位置誤差Δθが更に増加している。これにより発生するトルクを推定することで、慣性モーメントJMをステップS7で同定する。 The estimated value Δθ c of the magnetic pole position error is a calculated value and a slight noise component is superimposed on it, but it can be estimated to approximately the same level. Using this, the armature flux linkage φ f is estimated in step S4. In the acceleration period of step S5 and forced synchronous drive (2), the magnetic pole position error Δθ further increases due to the acceleration torque. By estimating the torque generated by this, to identify the moment of inertia J M at step S7.
以上のように本実施形態によれば、定数同定部9は、永久磁石モータ5の回転子に配置されている永久磁石磁束方向の推定軸であるdc軸に基づいて、モータ5に印加する電圧又は電流を決定してモータ5を起動する際の引き込み同期駆動を行い、その引き込み同期駆動を行っている期間内に、モータ5の磁石磁束φfと慣性モーメントJMとを同定する。具体的には、dc軸と永久磁石磁束方向の軸であるd軸との軸誤差Δθcに基づいて、(8)式及び(10)式により磁石磁束φfと慣性モーメントJMとを同定する。
According to this embodiment as described above, constant identifying unit 9, based on the d c-axis is the estimated axis of the permanent magnet flux direction disposed on a rotor of the
より具体的には、定数同定部9は、ステップS1回転子の位置決めを行うと、モータ5の回転速度を上昇させて強制同期駆動(1)を行い、次に回転速度を一定値に維持する期間を設け、前記期間内にステップS4で磁石磁束φfを同定する。次に回転速度を再度上昇させて強制同期駆動(2)を行い、磁極位置誤差の推定値Δθcが一定値以下になるか、及び/又は一定時間が経過すると慣性モーメントJMを同定する。
More specifically, when the constant identification unit 9 positions the rotor in step S1, the constant identification unit 9 performs the forced synchronous drive (1) by increasing the rotational speed of the
また、定数同定部9は、dc軸と永久磁石磁束方向の軸であるd軸との軸誤差Δθcを軸誤差推定部21により推定すると、磁束同定部22が軸誤差Δθcに基づいて磁石磁束φfを同定する。そして、軸誤差Δθc及び磁石磁束φfに基づいて、モータトルク同定部23及び負荷トルク同定部24により、モータトルクTM及び負荷トルクTLOADを同定すると、慣性モーメント同定部24がモータトルクTM及び負荷トルクTLOADに基づいて慣性モーメントJMを同定する。
Moreover, constant identifying unit 9 the axis error [Delta] [theta] c between the d-axis is the axis of d c axis and the permanent magnet flux direction estimated by the
これにより、位置・速度センサレス構成で永久磁石同期モータ5を速度制御するシステムにおいて、負荷トルクTLOAD,慣性モーメントJMが未知な条件下でもモータ5の加速度及び速度を制御しつつ同定を行うので、同定の過程において想定外の急加速、過回転が発生することを回避できる。
As a result, in the system for controlling the speed of the permanent
(その他の実施形態)
定数同定装置は、モータの通常の運転を制御する制御装置と共通に構成しても良い。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
(Other embodiments)
The constant identification device may be configured in common with a control device that controls the normal operation of the motor.
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
図面中、5は永久磁石同期モータ、9は定数同定部、21は磁束同定部、22は負荷トルク同定部、23は位置誤差推定部、24はモータトルク同定部、25は慣性モーメント同定部を示す。 In the drawing, 5 is a permanent magnet synchronous motor, 9 is a constant identification unit, 21 is a magnetic flux identification unit, 22 is a load torque identification unit, 23 is a position error estimation unit, 24 is a motor torque identification unit, and 25 is an inertia moment identification unit. Show.
Claims (3)
前記定数同定部は、前記回転子の位置決めを行うと、前記モータの回転速度を上昇させて第1引き込み同期駆動を行い、
次に前記回転速度を一定値に維持する期間を設け、前記期間内に前記d c 軸と前記永久磁石磁束方向の軸であるd軸との軸誤差Δθ c に基づいて前記磁石磁束φ f を同定し、
次に前記回転速度を再度上昇させて第2引き込み同期駆動を行い、前記軸誤差Δθ c が一定値以下になるか、及び/又は一定時間が経過すると前記慣性モーメントJ M を同定する永久磁石同期モータの定数同定装置。 Based on the d c-axis is the estimated axis of the permanent magnet flux direction disposed on a rotor of a permanent magnet motor, the pull-in driving at the time of starting the motor to determine the voltage or current applied to the motor A constant identification unit for identifying the magnet magnetic flux φ f and the moment of inertia J M of the motor within a period during which the pull-in synchronous drive is performed ,
When the constant identification unit performs positioning of the rotor, the constant identification unit increases the rotation speed of the motor to perform first pull-in synchronous driving,
Then providing a period for maintaining the rotational speed at a constant value, the magnetic flux phi f based on the axis error [Delta] [theta] c between the d-axis is d c axis and the axis of the permanent magnet flux direction within the period Identify and
Then performs a second synchronization pull drive is raised again the rotational speed, the permanent magnets the axis error [Delta] [theta] c is you identify the moment of inertia J M whether falls below a predetermined value, and / or a predetermined time has elapsed Constant identification device for synchronous motor.
前記定数同定部は、前記d c 軸と前記永久磁石磁束方向の軸であるd軸との軸誤差Δθ c を推定する軸誤差推定部と、
前記軸誤差Δθ c に基づいて、前記磁石磁束φ f を同定する磁束同定部と、
前記軸誤差Δθ c 及び前記磁石磁束φ f に基づいて、モータトルクT M を同定するモータトルク同定部と、
前記軸誤差Δθ c 及び前記磁石磁束φ f に基づいて、負荷トルクT LOAD を同定する負荷トルク同定部と、
前記モータトルクT M 及び前記負荷トルクT LOAD に基づいて、前記慣性モーメントJ M を同定する慣性モーメント同定部と、を備える永久磁石同期モータの定数同定装置。 Based on the d c-axis is the estimated axis of the permanent magnet flux direction disposed on a rotor of a permanent magnet motor, the pull-in driving at the time of starting the motor to determine the voltage or current applied to the motor A constant identification unit for identifying the magnet magnetic flux φ f and the moment of inertia J M of the motor within a period during which the pull-in synchronous drive is performed ,
The constant identifying unit, and the axis error estimator that estimates the axis error [Delta] [theta] c between the d-axis is the axis of the d c axis and the permanent magnet flux direction,
A magnetic flux identification unit for identifying the magnet magnetic flux φ f based on the axial error Δθ c ;
Based on the axis error [Delta] [theta] c and the magnetic flux phi f, and the motor torque identifying unit for identifying the motor torque T M,
A load torque identification unit for identifying a load torque T LOAD based on the axis error Δθ c and the magnet magnetic flux φ f ;
A constant identification device for a permanent magnet synchronous motor , comprising: an inertia moment identification unit that identifies the inertia moment J M based on the motor torque T M and the load torque T LOAD .
前記回転子の位置決めを行う第1ステップと、
前記モータの回転速度を上昇させて第1引き込み同期駆動を行う第2ステップと、
前記回転速度を一定値に維持する期間を設け、前記期間内に前記磁石磁束を同定する第3ステップと、
前記回転速度を再度上昇させて第2引き込み同期駆動を行う第4ステップと、
前記軸誤差Δθ c が一定値以下になるか、及び/又は一定時間が経過すると前記慣性モーメントを同定する第5ステップとからなる永久磁石同期モータの定数同定方法。 Based on the dc axis that is the estimated axis of the permanent magnet magnetic flux direction arranged in the rotor of the permanent magnet motor, the voltage or current to be applied to the motor is determined, and the synchronous driving when starting the motor is performed. A constant identification method for a permanent magnet synchronous motor that identifies the magnet magnetic flux and the moment of inertia of the motor within a period during which the pull-in synchronous drive is performed ,
A first step of positioning the rotor;
A second step of increasing the rotational speed of the motor and performing a first pull-in synchronous drive;
Providing a period for maintaining the rotation speed at a constant value, and a third step of identifying the magnet magnetic flux within the period;
A fourth step of increasing the rotational speed again and performing second pull-in synchronous driving;
A constant identification method for a permanent magnet synchronous motor, comprising: a fifth step of identifying the moment of inertia when the axial error Δθ c becomes equal to or less than a certain value and / or when a certain time elapses .
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016151211A JP6562881B2 (en) | 2016-08-01 | 2016-08-01 | Constant identification apparatus and constant identification method for permanent magnet synchronous motor |
KR1020170094086A KR101979999B1 (en) | 2016-08-01 | 2017-07-25 | Constant determination device and method of permanent magnet synchronization motor |
CN201710622569.5A CN107681938B (en) | 2016-08-01 | 2017-07-27 | Constant identification device and constant identification method for permanent magnet synchronous motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016151211A JP6562881B2 (en) | 2016-08-01 | 2016-08-01 | Constant identification apparatus and constant identification method for permanent magnet synchronous motor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018023182A JP2018023182A (en) | 2018-02-08 |
JP6562881B2 true JP6562881B2 (en) | 2019-08-21 |
Family
ID=61134094
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016151211A Active JP6562881B2 (en) | 2016-08-01 | 2016-08-01 | Constant identification apparatus and constant identification method for permanent magnet synchronous motor |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6562881B2 (en) |
KR (1) | KR101979999B1 (en) |
CN (1) | CN107681938B (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110492812B (en) * | 2019-08-08 | 2022-02-01 | 浙江德欧电气技术股份有限公司 | Model construction method for rotor position error and electromagnetic torque error of permanent magnet synchronous motor |
CN112398395B (en) * | 2020-11-05 | 2022-07-19 | 广东拓斯达科技股份有限公司 | Inertia identification method and system based on speed interpolation and storage medium |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4198415B2 (en) * | 2002-08-06 | 2008-12-17 | 株式会社東芝 | Vector control inverter device |
JP2006020454A (en) * | 2004-07-02 | 2006-01-19 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | Controller for permanent magnet synchronous motor |
JP4342450B2 (en) * | 2005-01-06 | 2009-10-14 | 三洋電機株式会社 | Motor control device and motor drive system having the same |
US7339344B2 (en) * | 2005-08-25 | 2008-03-04 | International Rectifier Corporation | Self tuning method and apparatus for permanent magnet sensorless control |
JP5192802B2 (en) * | 2007-12-28 | 2013-05-08 | 株式会社日立産機システム | Motor control device and motor control system |
JP5222640B2 (en) * | 2008-07-09 | 2013-06-26 | 日立アプライアンス株式会社 | Refrigeration equipment |
JP5768255B2 (en) * | 2011-08-19 | 2015-08-26 | 国立大学法人長岡技術科学大学 | Control device for permanent magnet synchronous motor |
EP3007352B1 (en) * | 2013-05-28 | 2019-04-03 | Fuji Electric Co., Ltd. | Device for detecting magnetic pole position of permanent magnet-type synchronous motor |
JP5726273B2 (en) * | 2013-11-13 | 2015-05-27 | 三菱電機株式会社 | Synchronous machine control device having permanent magnet state estimation function and method thereof |
-
2016
- 2016-08-01 JP JP2016151211A patent/JP6562881B2/en active Active
-
2017
- 2017-07-25 KR KR1020170094086A patent/KR101979999B1/en active IP Right Grant
- 2017-07-27 CN CN201710622569.5A patent/CN107681938B/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107681938B (en) | 2020-01-10 |
KR20180014659A (en) | 2018-02-09 |
CN107681938A (en) | 2018-02-09 |
KR101979999B1 (en) | 2019-05-17 |
JP2018023182A (en) | 2018-02-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TW201830846A (en) | System and method for starting synchronous motors | |
CN106208855B (en) | Temperature estimation device for synchronous motor | |
AU2013294419B2 (en) | Motor drive control device | |
JP5025142B2 (en) | Motor control device | |
US8754603B2 (en) | Methods, systems and apparatus for reducing power loss in an electric motor drive system | |
JP2008220096A (en) | Sensorless controller of synchronous electric motor | |
JP4660688B2 (en) | Method and controller for estimating initial magnetic pole position of sensorless salient pole type brushless DC motor | |
JP7361924B2 (en) | Motor control device, motor control method | |
JP6562881B2 (en) | Constant identification apparatus and constant identification method for permanent magnet synchronous motor | |
JP6463966B2 (en) | Motor driving device, motor driving module and refrigeration equipment | |
JP5078676B2 (en) | Stepping motor drive control device and stepping motor drive control method | |
JP6157773B1 (en) | Motor control device and elevator using the same | |
US10097116B2 (en) | Motor control apparatus for controlling motor based on counter-electromotive voltage generated in winding of motor | |
JP5422435B2 (en) | Brushless motor driving apparatus and driving method | |
US20230142956A1 (en) | Motor controller, motor system and method for controlling motor | |
JP2009165281A (en) | Speed-sensorless vector control device | |
JP3480572B2 (en) | Control device for permanent magnet synchronous motor | |
CN107482965B (en) | Control device for synchronous motor | |
JP2017055637A (en) | Motor control apparatus for controlling motor on the basis of counter-electromotive voltage generated in winding of motor | |
CN114556770A (en) | Method for operating a brushless sensorless polyphase electric motor | |
JP2022101783A (en) | Control device, motor system, and identification method | |
JP6092020B2 (en) | Electric vehicle control device | |
JP2022060914A (en) | Device and method for performing drive control of induction motor | |
JP2020178508A (en) | Inverter device and control method of inverter device | |
JP2017135869A (en) | Controller for synchronous electric motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180418 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190131 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190226 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190314 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190625 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190723 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6562881 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |