JP6590196B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、永久磁石形同期電動機を安定に制御するための技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for stably controlling a permanent magnet type synchronous motor.
永久磁石形同期電動機(以下、PMSMともいう)をインバータにより制御する場合、軽負荷時のように電流が小さいときにインバータの出力電圧が不安定になり、電流に振動が発生する。無負荷時の電流振動を低減するために、軽負荷時に電流が零にならないようにする技術が特許文献1により公知となっている。
When a permanent magnet synchronous motor (hereinafter also referred to as PMSM) is controlled by an inverter, the output voltage of the inverter becomes unstable when the current is small as in a light load, and vibration occurs in the current.
図24は、特許文献1に記載されたPMSMの制御装置のブロック図である。同図において、501,507は座標変換手段、502は無効電流(d軸電流)指令演算手段、503はトルク電流(q軸電流)指令演算手段、504は無効電流及びトルク電流の相互作用に起因する誤差を補償するための干渉電圧補償手段、505は無効電流制御演算手段、506はトルク電流制御演算手段である。
FIG. 24 is a block diagram of a PMSM control device described in
この従来技術では、無効電流指令演算手段502が、座標変換手段501から出力されるトルク電流iqが所定値以下であれば無効電流指令値id *を正の値に設定し、トルク電流iqが所定値を超えていれば無効電流指令値id *を零に設定する。このように、トルク電流iqが零に近い小さな値である場合にのみ無効電流を注入してインバータの出力電流が零にならないように制御し、電流波形の歪みを低減して電流の振動を抑制している。
In this prior art, the reactive current
さて、PMSMには、回転子に突極性がない表面磁石同期電動機(以下、SPMSMという)と、回転子に突極性がある埋込磁石同期電動機(以下、IPMSMという)がある。
SPMSMは、d軸電流を零に制御することでトルク/電流を最大にすることができ、一方、IPMSMは、d軸電流を負荷に応じて負の値に制御することでトルク/電流を最大にすることができる。また、SPMSM,IPMSM共に、d軸電流を負の値に制御することで端子電圧を抑制可能であり、これを利用して、基底速度以上で端子電圧をインバータ等の電力変換器の最大出力以下に抑制して最高速度を向上する、いわゆる弱め磁束制御が実用化されている。
PMSM includes a surface magnet synchronous motor (hereinafter referred to as SPMSM) in which the rotor has no saliency and an embedded magnet synchronous motor (hereinafter referred to as IPMSM) in which the rotor has saliency.
The SPMSM can maximize the torque / current by controlling the d-axis current to zero, while the IPMSM can maximize the torque / current by controlling the d-axis current to a negative value according to the load. Can be. In addition, both SPMSM and IPMSM can control the terminal voltage by controlling the d-axis current to a negative value, and by using this, the terminal voltage is reduced to the maximum output of the power converter such as an inverter above the base speed. So-called flux-weakening control that improves the maximum speed by suppressing the above-mentioned has been put into practical use.
しかしながら、前述の特許文献1に記載された従来技術では、q軸電流指令値が所定値よりも大きいときにはd軸電流を零に制御しているため、これをIPMSMに適用した場合にトルク/電流を最大に制御することができず、また、弱め磁束制御を実現できないという問題がある。
However, in the prior art described in the above-mentioned
そこで、本発明の解決課題は、IPMSMを含む永久磁石形同期電動機の制御装置において、軽負荷時の安定性を向上し、重負荷時におけるトルク/電流の最大化を図ると共に、端子電圧を電力変換器の最大電圧以下に制御して最高速度の向上を可能にした制御装置を提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to improve the stability at the time of light load, maximize the torque / current at the time of heavy load, and increase the terminal voltage to the power in the control device for the permanent magnet type synchronous motor including the IPMSM. It is an object of the present invention to provide a control device that can control the voltage below the maximum voltage of the converter to improve the maximum speed.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、電力変換器により駆動される永久磁石形同期電動機の電流をベクトルとしてとらえ、その電流ベクトルを、永久磁石形同期電動機の回転子磁極に対して平行方向のd軸電流と前記d軸電流に対して直交方向のq軸電流とに分解して前記電力変換器を制御するようにした永久磁石形同期電動機の制御装置において、
前記d軸電流を第2のd軸電流指令値に制御する手段と、
前記q軸電流をq軸電流指令値に制御する手段と、
前記q軸電流指令値からd軸電流補償値を演算する手段と、
第1のd軸電流指令値と前記d軸電流補償値とを加算して前記第2のd軸電流指令値を演算する手段と、
前記第2のd軸電流指令値と前記q軸電流指令値とに基づいて前記電力変換器を制御する手段と、を備え、
前記d軸電流補償値が、零以上の値であって前記q軸電流指令値の絶対値の減少関数であり、前記永久磁石形同期電動機の速度の絶対値が大きいときは、前記第1のd軸電流指令値を負の上限値により制限して前記第2のd軸電流指令値を演算することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 regards the current of a permanent magnet type synchronous motor driven by a power converter as a vector, and uses the current vector with respect to the rotor magnetic pole of the permanent magnet type synchronous motor. In the control device for the permanent magnet type synchronous motor, the power converter is controlled by being decomposed into a d-axis current in a parallel direction and a q-axis current in a direction orthogonal to the d-axis current,
Means for controlling the d-axis current to a second d-axis current command value;
Means for controlling the q-axis current to a q-axis current command value;
Means for calculating a d-axis current compensation value from the q-axis current command value;
Means for adding the first d-axis current command value and the d-axis current compensation value to calculate the second d-axis current command value;
Means for controlling the power converter based on the second d-axis current command value and the q-axis current command value;
When the d-axis current compensation value is a value greater than or equal to zero and is a decreasing function of the absolute value of the q-axis current command value, and the absolute value of the speed of the permanent magnet synchronous motor is large, the first The d-axis current command value is limited by a negative upper limit value, and the second d-axis current command value is calculated .
請求項2に係る発明は、請求項1に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、前記d軸電流補償値が、速度の絶対値の減少関数であることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the control device for the permanent magnet type synchronous motor according to the first aspect, the d-axis current compensation value is a decreasing function of an absolute value of speed.
請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、前記d軸電流補償値を、前記q軸電流指令値の代わりにq軸電流検出値を用いて演算することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the control device for the permanent magnet type synchronous motor according to the first or second aspect, the d-axis current compensation value is used instead of the q-axis current command value. It is characterized by calculating.
請求項4に係る発明は、請求項1〜3の何れか1項に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、前記第2のd軸電流指令値と前記q軸電流指令値とからトルク演算値を求める手段と、前記トルク演算値がトルク指令値に一致するように前記第1のd軸電流指令値と前記q軸電流指令値とを演算する手段と、を備えたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a permanent magnet synchronous motor control device according to any one of the first to third aspects, wherein the torque is calculated from the second d-axis current command value and the q-axis current command value. And a means for calculating a calculated value, and a means for calculating the first d-axis current command value and the q-axis current command value so that the torque calculated value coincides with the torque command value. To do.
請求項5に係る発明は、電力変換器により駆動される永久磁石形同期電動機の電流をベクトルとしてとらえ、その電流ベクトルを、永久磁石形同期電動機の回転子磁極に対して平行方向のd軸電流と前記d軸電流に対して直交方向のq軸電流とに分解して前記電力変換器を制御するようにした永久磁石形同期電動機の制御装置において、
永久磁石形同期電動機のトルク/電流が最大になる電流ベクトルと平行な軸をqm軸、前記qm軸と直交する軸をdm軸、前記qm軸方向の電流をqm軸電流、前記dm軸方向の電流をdm軸電流とそれぞれ定義し、
前記d軸電流を第2のd軸電流指令値に制御する手段と、
前記q軸電流を第2のq軸電流指令値に制御する手段と、
永久磁石形同期電動機のトルクから前記d軸と前記dm軸との角度差を演算する手段と、
qm軸電流からdm軸電流補償値を演算する手段と、
前記dm軸電流補償値と前記角度差とから、d軸電流補償値とq軸電流補償値とを演算する手段と、
第1のd軸電流指令値と前記d軸電流補償値とを加算して前記第2のd軸電流指令値を演算する手段と、
第1のq軸電流指令値と前記q軸電流補償値とを加算して前記第2のq軸電流指令値を演算する手段と、
を備えたことを特徴とする。
In the invention according to claim 5, the current of the permanent magnet type synchronous motor driven by the power converter is regarded as a vector, and the current vector is d-axis current parallel to the rotor magnetic pole of the permanent magnet type synchronous motor. And a permanent magnet type synchronous motor control device that controls the power converter by breaking it into a q-axis current orthogonal to the d-axis current ,
The axis parallel to the current vector that maximizes the torque / current of the permanent magnet type synchronous motor is the qm axis, the axis perpendicular to the qm axis is the dm axis, the current in the qm axis direction is the qm axis current, and the dm axis direction is Define each current as dm-axis current,
Means for controlling the d-axis current to a second d-axis current command value;
Means for controlling the q-axis current to a second q-axis current command value;
Means for calculating an angular difference between the d-axis and the dm-axis from the torque of a permanent magnet synchronous motor;
means for calculating a dm-axis current compensation value from the qm-axis current;
Means for calculating a d-axis current compensation value and a q-axis current compensation value from the dm-axis current compensation value and the angle difference;
Means for adding the first d-axis current command value and the d-axis current compensation value to calculate the second d-axis current command value;
Means for adding the first q-axis current command value and the q-axis current compensation value to calculate the second q-axis current command value ;
It is provided with.
請求項6に係る発明は、請求項5に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、前記トルクから前記qm軸電流を演算する手段を備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 6 is the control device for a permanent magnet type synchronous motor according to claim 5 , further comprising means for calculating the qm-axis current from the torque .
請求項7に係る発明は、請求項5に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、前記d軸電流、前記q軸電流、及び前記角度差から、前記qm軸電流を演算する手段を備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 7 is the control device for the permanent magnet type synchronous motor according to claim 5 , further comprising means for calculating the qm-axis current from the d-axis current, the q-axis current, and the angular difference. It is characterized by that.
請求項8に係る発明は、請求項5〜7の何れか1項に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、前記dm軸電流補償値が、零以上の値であって前記qm軸電流の絶対値の減少関数であることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the controller for a permanent magnet synchronous motor according to any one of the fifth to seventh aspects, the dm-axis current compensation value is a value equal to or greater than zero, and the qm-axis current It is a decreasing function of the absolute value of .
請求項9に係る発明は、電力変換器により駆動される永久磁石形同期電動機の電流をベクトルとしてとらえ、その電流ベクトルを、永久磁石形同期電動機の回転子磁極に対して平行方向のd軸電流と前記d軸電流に対して直交方向のq軸電流とに分解して前記電力変換器を制御するようにした永久磁石形同期電動機の制御装置において、
永久磁石形同期電動機のトルク/電流が最大になる電流ベクトルと平行な軸をqm軸、前記qm軸と直交する軸をdm軸、前記qm軸方向の電流をqm軸電流、前記dm軸方向の電流をdm軸電流とそれぞれ定義し、
前記d軸電流を第2のd軸電流指令値に制御する手段と、
前記q軸電流を第2のq軸電流指令値に制御する手段と、
前記トルクから前記d軸と前記dm軸との角度差を演算する手段と、
前記トルクからdm軸電流補償値を演算する手段と、
前記dm軸電流補償値と前記角度差とからd軸電流補償値とq軸電流補償値とを演算する手段と、
第1のd軸電流指令値と前記d軸電流補償値とを加算して前記第2のd軸電流指令値を演算する手段と、
第1のq軸電流指令値と前記q軸電流補償値とを加算して前記第2のq軸電流指令値を演算する手段と、
を備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 9 regards the current of the permanent magnet type synchronous motor driven by the power converter as a vector, and the current vector is d-axis current parallel to the rotor magnetic pole of the permanent magnet type synchronous motor. And a permanent magnet type synchronous motor control device that controls the power converter by breaking it into a q-axis current orthogonal to the d-axis current ,
The axis parallel to the current vector that maximizes the torque / current of the permanent magnet type synchronous motor is the qm axis, the axis perpendicular to the qm axis is the dm axis, the current in the qm axis direction is the qm axis current, and the dm axis direction is Define each current as dm-axis current,
Means for controlling the d-axis current to a second d-axis current command value;
Means for controlling the q-axis current to a second q-axis current command value;
Means for calculating an angular difference between the d-axis and the dm-axis from the torque;
Means for calculating a dm-axis current compensation value from the torque;
Means for calculating a d-axis current compensation value and a q-axis current compensation value from the dm-axis current compensation value and the angle difference;
Means for adding the first d-axis current command value and the d-axis current compensation value to calculate the second d-axis current command value;
Means for adding the first q-axis current command value and the q-axis current compensation value to calculate the second q-axis current command value;
It is provided with.
請求項10に係る発明は、請求項9に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、前記dm軸電流補償値が、零以上の値であって前記トルクの絶対値の減少関数であることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the control device for the permanent magnet type synchronous motor according to the ninth aspect, the dm-axis current compensation value is a value not less than zero and is a decreasing function of the absolute value of the torque. It is characterized by.
請求項11に係る発明は、請求項5〜10の何れか1項に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、前記d軸電流補償値が、永久磁石形同期電動機の速度の絶対値の減少関数であることを特徴とする。 The invention according to claim 11 is the permanent magnet synchronous motor control device according to any one of claims 5 to 10, wherein the d-axis current compensation value is an absolute value of a speed of the permanent magnet synchronous motor . It is a decreasing function.
請求項12に係る発明は、請求項5〜11の何れか1項に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、永久磁石形同期電動機の速度の絶対値が大きいときは、前記第1のd軸電流指令値を負の上限値により制限して前記第2のd軸電流指令値を演算することを特徴とする。 The invention according to claim 12 is the control device for the permanent magnet type synchronous motor according to any one of claims 5 to 11 , wherein the first value of the permanent magnet type synchronous motor is large when the absolute value of the speed of the permanent magnet type synchronous motor is large. The d-axis current command value is limited by a negative upper limit value, and the second d-axis current command value is calculated .
本発明によれば、PMSMの軽負荷時における安定性を向上させ、また、重負荷時にトルク/電流を最大化することができる。更に、PMSMの端子電圧をインバータ等の電力変換器の最大電圧以下に制御するのが容易であり、最高速度の向上に寄与することができる。
加えて、零電流回避のためにトルクへの影響が小さいdm軸電流を流すようにすれば、トルク制御誤差の低減も可能になる。
According to the present invention, it is possible to improve the stability of the PMSM when the load is light and to maximize the torque / current when the load is heavy. Furthermore, it is easy to control the terminal voltage of PMSM below the maximum voltage of a power converter such as an inverter, which can contribute to the improvement of the maximum speed.
In addition, if a dm-axis current that has a small influence on torque is flowed to avoid zero current, a torque control error can be reduced.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
[第1実施形態]
まず、図1は本発明の実施形態の全体構成を示す制御ブロック図であり、PMSMを磁極位置検出器なしで運転する、いわゆるセンサレス制御に適用した場合のものである。
PMSMは、回転子に同期した直交回転座標軸であるd,q軸上で電流、電圧を制御することで、高性能なトルク制御や速度制御を実現することができる。ここで、d,q軸は、回転子の磁極のN極方向をd軸と定義し、d軸から90°進み方向をq軸と定義する。しかしながら、センサレス制御の場合、d,q軸の位置を直接検出することができないため、d,q軸の推定軸であるγ,δ軸を制御装置内に定義して制御演算を行う。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, FIG. 1 is a control block diagram showing the overall structure of the implementation of the invention, for operating a PMSM without magnetic pole position detector, but when applied to a so-called sensorless control.
PMSM can realize high-performance torque control and speed control by controlling current and voltage on the d and q axes which are orthogonal rotation coordinate axes synchronized with the rotor. Here, for the d and q axes, the N pole direction of the magnetic poles of the rotor is defined as the d axis, and the direction advanced by 90 ° from the d axis is defined as the q axis. However, in the sensorless control, the positions of the d and q axes cannot be directly detected. Therefore, the control calculation is performed by defining the γ and δ axes, which are the estimated axes of the d and q axes, in the control device.
図2は、座標軸の定義を示す図である。
図2に示すごとく、PMSMのu相巻線を基準としたγ軸の角度(位置推定値)θ1とu相巻線を基準としたd軸の角度(磁極位置)θrとの角度差(位置推定誤差)θerrを、数式1により定義する。
As shown in FIG. 2, the angle difference between the γ-axis angle (position estimation value) θ 1 with respect to the PMSM u-phase winding as a reference and the d-axis angle (magnetic pole position) θ r with respect to the u-phase winding as a reference. (Position estimation error) θ err is defined by
次に、図1に戻って第1実施形態の構成及び作用を説明する。
まず、PMSMの速度制御、電流制御、及び、電圧制御について説明する。
速度指令値ωr *と速度推定値ω1との偏差を減算器16により演算し、この偏差がゼロになるように速度調節器17がトルク指令値τ*を演算する。電流指令演算部18は、トルク指令値τ*から所望のトルクを発生するためのd軸電流指令値id *及びq軸電流指令値iq *を演算する。これらのd軸電流指令値id *及びq軸電流指令値iq *は、トルク指令値τ*が小さいときにもPMSM80に流れる電流が零にならないように制御する。
Next, returning to FIG. 1, the configuration and operation of the first embodiment will be described.
First, PMSM speed control, current control, and voltage control will be described.
The
電力変換器70の出力側のu相電流検出器11u、w相電流検出器11wによりそれぞれ検出した相電流検出値iu,iwは、座標変換器14により、位置推定値θ1を用いてγ,δ軸電流検出値iγ,iδに座標変換する。
d軸電流調節器20aは、減算器19aにより演算したd軸電流指令値id *とγ軸電流検出値iγとの偏差がゼロになるようにγ軸電圧指令値vγ *を演算する。q軸電流調節器20bは、減算器19bにより演算したq軸電流指令値iq *とδ軸電流検出値iδとの偏差がゼロになるようにδ軸電圧指令値vδ *を演算する。
座標変換器15は、γ軸電圧指令値vγ *及びδ軸電圧指令値vδ *を位置推定値θ1に基づいて座標変換し、相電圧指令値vu *,vv *,vw *を求める。
The phase current detection values i u and i w detected by the u-phase current detector 11 u and the w-phase current detector 11 w on the output side of the
The d-axis
The coordinate
整流回路60は、三相交流電源50の三相交流電圧を整流して直流電圧に変換し、この直流電圧をインバータ等の電力変換器70に供給する。
PWM回路13は、電力変換器70の出力電圧を相電圧指令値vu *,vv *,vw *に制御するためのゲート信号を生成する。電力変換器70は、上記ゲート信号に基づいて内部の半導体スイッチング素子を制御することにより、PMSM80の端子電圧を相電圧指令値vu *,vv *,vw *に制御する。
以上の制御により、PMSM80の速度を速度指令値ωr *通りに制御することができる。
The
The
With the above control, the speed of the
次に、PMSM80の磁極位置・速度推定技術について説明する。
図1における拡張誘起電圧演算器31は、数式2により拡張誘起電圧を演算する。
The expansion induced
数式2において、γ軸電圧vγ、δ軸電圧vδには、それぞれ、γ軸電圧指令値vγ *、δ軸電圧指令値vδ *を用いる。
また、数式2の演算は、図示されていない電圧検出回路によりPMSM80の相電圧または線間電圧を測定し、これらの測定値と位置推定値θ1とから演算したγ軸電圧vγ、δ軸電圧vδを用いても良い。
In
In addition, the calculation of
次に、拡張誘起電圧演算器31が演算したγ,δ軸拡張誘起電圧eexγestt,eexδestを用いて磁極位置・速度を演算する方法について説明する。
角度差演算器32は、数式3により、γ,δ軸拡張誘起電圧eexγestt,eexδestから位置推定誤差θerrestを演算する。
The
速度推定器33は、数式4により、位置推定誤差θerrestを比例・積分演算して速度推定値ω1を求める。
積分器34は、速度推定値ω1を積分して位置推定値θ1を演算する。
これらの演算により、位置推定誤差θerrが零になるように位置推定値θ1と速度推定値ω1とが演算され、これらの値を真値に収束させることができる。
The
The
By these calculations, the position estimated value θ 1 and the speed estimated value ω 1 are calculated so that the position estimation error θ err becomes zero, and these values can be converged to true values.
次に、電流指令演算部18について説明する。
図3は、電流指令演算部18の構成を示すブロック図である。図3において、トルク制御部181は、トルク指令値τ*と速度ωr(速度推定値ω1を設定する)とから、所望のトルクを出力し、かつ、端子電圧を電力変換器70の最大出力電圧以下にするためのd軸電流指令値(第1のd軸電流指令値)idAδR *とq軸電流指令値iqAδR *とを演算する。これらのd軸電流指令値idAδR *及びq軸電流指令値iqAδR *は、端子電圧が電力変換器70の最大出力電圧以下となる低速時に、トルク/電流が最大になるように演算する。
零電流回避演算器182は、d軸電流指令値idAδR *、q軸電流指令値iqAδR *、及び、速度ωrから、PMSM80の電流が零にならないように、d軸電流指令値(第2のd軸電流指令値)id *、q軸電流指令値iq *を演算する。
Next, the current
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the current
The zero current
次いで、図3における零電流回避演算器182について説明する。
図4は、第1実施例としての零電流回避演算器182の構成を示すブロック図である。d軸電流補償器182aは、q軸電流指令値iqAδR *からd軸電流補償値idcompを演算する。加算器182bは、d軸電流指令値idAδR *とd軸電流補償値idcompとを加算してd軸電流指令値id *を演算する。なお、q軸電流指令値iq *はq軸電流指令値iqAδR *に制御する。
Next, the zero
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the zero
図5は、q軸電流指令値iqAδR *とd軸電流補償値idcompとの関係を示している(なお、図5,図6における横軸、縦軸にカッコ書きした値は、後述する)。
図5に示すように、d軸電流補償値idcompは、q軸電流指令値iqAδR *の絶対値の減少関数である正の値とし、d軸電流補償値idcompが一定の最大値idcompMから減少する時のq軸電流指令値iqAδR *の絶対値をiqth1とし、d軸電流補償値idcompがゼロとなる時のq軸電流指令値iqAδR *の絶対値をiqth2とする。
FIG. 5 shows the relationship between the q-axis current command value i qAδR * and the d-axis current compensation value i dcomp (note that values in parentheses on the horizontal and vertical axes in FIGS. 5 and 6 will be described later. )
As shown in FIG. 5, the d-axis current compensation value i dcomp is a positive value that is a decreasing function of the absolute value of the q-axis current command value i qAδR * , and the d-axis current compensation value i dcomp is a constant maximum value i. the q-axis current command value i qAδR * of the absolute value when decreases from dcompM and i Qth1, a q-axis current command value i qAδR * of the absolute value i Qth2 when d-axis current compensation value i DCOMP becomes zero To do.
図6は、この第1実施例により、PMSMの一種であるIPMSMを制御したときの電流とトルクとの関係を示した図である。
IPMSMをトルク/電流が最大になるように制御する場合、トルクと電流との関係は、図6における破線のようになる。無負荷時はd軸電流id、q軸電流iqとも零であり、トルクの増加と共にq軸電流iqが正方向に増加し、d軸電流idは負方向に増加する。
一方、第1実施例を適用すると、軽負荷時にd軸電流idがトルク/電流最大条件よりも正方向に制御され、トルクと電流との関係は実線のようになる。この結果、軽負荷時における安定性の向上が可能であり、重負荷時にはトルク/電流を最大に制御することができる。
なお、図3の零電流回避演算器182によるd軸電流補償値idcompの演算には、q軸電流指令値iqAδR *の代わりにδ軸電流検出値iδ(q軸電流にほぼ等しい)を用いても良い。
6, this first embodiment is a view showing the relationship between the current and torque upon controlling the IPMSM is a kind of PMSM.
When the IPMSM is controlled so that the torque / current is maximized, the relationship between the torque and the current is as shown by the broken line in FIG. When no load is applied, both the d-axis current i d and the q-axis current i q are zero, the q-axis current i q increases in the positive direction as the torque increases, and the d-axis current i d increases in the negative direction.
On the other hand, applying the first embodiment, d-axis current i d at light loads is controlled in the forward direction than the torque / current maximum condition, the relationship between the torque and the current is shown by a solid line. As a result, stability at light loads can be improved, and torque / current can be controlled to the maximum at heavy loads.
In addition, in the calculation of the d-axis current compensation value i dcomp by the zero
次に、図7は、図3における零電流回避演算器182の第2実施例としての零電流回避演算器182Aの構成を示すブロック図である。
Next, FIG. 7 is a block diagram showing a zero-current
図7において、図4との相違点はd軸電流補償器182aの演算内容のみであり、その他は図4と同じである。d軸電流補償器182aは、q軸電流指令値iqAδR *と速度ωrとに基づいてd軸電流補償値idcompを演算する。d軸電流補償値idcompは、前述した図5と同様に、q軸電流指令値iqAδR *の絶対値の減少関数とする。
In FIG. 7, the difference from FIG. 4 is only the calculation contents of the d-
これに加えて、第2実施例では、d軸電流補償値idcompを速度ωrの絶対値の減少関数とする。
具体的には、図5における補償関数中の設定値idcompM,iqth1,iqth2を、それぞれ図8〜10のように速度ωrの絶対値の減少関数とする(なお、図8〜図12における横軸、縦軸にカッコ書きした値は、後述する)。
図8は設定値idcompMの変化を示す図であり、idcompMLはωrLに対応する設定値、idcompMHはωrHに対応する設定値である。また、図9は設定値iqth1の変化を示す図であり、iqth1LはωrLに対応する設定値、iqth1HはωrHに対応する設定値である。更に、図10は設定値iqth2の変化を示す図であり、iqth2LはωrLに対応する設定値、iqth2HはωrHに対応する設定値である。
In addition, in the second embodiment, the d-axis current compensation value i DCOMP a decreasing function of the absolute value of the velocity omega r.
Specifically, the set values i dcompM , i qth1 , i qth2 in the compensation function in FIG. 5 are reduced functions of the absolute value of the speed ω r as shown in FIGS. the horizontal axis in 12, brackets write the value on the vertical axis, you later).
FIG. 8 is a diagram showing a change in the set value i dcompM , where i dcompML is a set value corresponding to ω rL and i dcompMH is a set value corresponding to ω rH . FIG. 9 is a diagram showing changes in the set value i qth1 , where i qth1L is a set value corresponding to ω rL and i qth1H is a set value corresponding to ω rH . Further, FIG. 10 is a diagram showing changes in the set value i qth2 , where i qth2L is a set value corresponding to ω rL and i qth2H is a set value corresponding to ω rH .
図11、図12は、第2実施例によってIPMSMを制御したときの電流とトルクとの関係を示しており、図11は低速時(|ωr|<ωrL)、図12は高速時(|ωr|≧ωrH)のものである。第2実施例では、軽負荷時において、図11に示す低速時ほど、実線で示すようにd軸電流idがトルク/電流の最大条件よりも正方向により大きく制御される。 11, FIG. 12 shows the relationship between the current and torque upon controlling the IPMSM the second embodiment, FIG. 11 is the low speed (| ω r | <ω rL ), 12 during high-speed ( | ω r | ≧ ω rH ). In the second embodiment, at the time of light load, the more the low speed shown in FIG. 11, is largely controlled by the forward direction than the maximum condition of the d-axis current i d and the torque / current as indicated by a solid line.
例えば、特許第2858692号公報や特許第3797508号公報には、センサレス制御時にd軸の推定軸であるγ軸の正方向に電流を流すことにより、d軸をγ軸に拘束する力を発生させ、低速時の安定性を向上する技術が開示されている。本発明の第2実施例においても、第1実施例の効果に加えて、低速時にd軸電流を正方向に大きく制御することでセンサレス制御の安定性を向上でき、高速時はd軸電流の補償量を小さくしてトルク/電流を最大化することができる。 For example, in Japanese Patent Nos. 2858692 and 397508, a force that restrains the d-axis to the γ-axis is generated by causing a current to flow in the positive direction of the γ-axis that is the estimated axis of the d-axis during sensorless control. A technique for improving the stability at low speed is disclosed. In the second embodiment of the present invention, in addition to the effects of the first embodiment, the low speed can improve stability of the sensorless control by controlling a large d-axis current in the forward direction, high-speed at the time of the d-axis current The amount of compensation can be reduced to maximize torque / current.
次に、図3における零電流回避演算器182の第3実施例につき説明する。
この第3実施例では、速度ωrに応じてd軸電流指令値id *の演算方法を切替える。すなわち、低速時は、図7に示す零電流回避演算器182Aを用い、d軸電流補償値idcompの演算方法を第2実施例と同じにする。一方、高速時は、図13に示すように零電流回避演算器182Bを構成する。図13において、d軸電流指令値id *は、d軸電流指令値idAδR *の上限値を、制限器182cによりd軸電流上限値idlimpに制限する。ここで、d軸電流上限値idlimpは負の値とする。
Next, a third embodiment of the zero
In the third embodiment, switching the d-axis current command value i d * of the calculation method according to the speed omega r. That is, low speed is used zero current
図14は、第3実施例によってIPMSMを制御したときの、高速時におけるトルクと電流との関係を示す図である。
第3実施例において、軽負荷時にはd軸電流idが負の値であるd軸電流上限値idlimpに制御されることで電流が流れるようになり、重負荷時はトルク/電流の最大条件に制御される。零電流回避のためのd軸電流指令値idAδR *の補償は必要最小限であり、しかも、d軸電流を負方向に補償するため、端子電圧が上昇することはない。
以上のことから、第3実施例によれば、第2実施例の効果に加えて、端子電圧を電力変換器70の最大出力電圧以下にすることが容易になり、最高速度の向上も可能である。
14, when the control IPMSM the third embodiment, and shows the relationship between the torque and current at high speeds.
In a third embodiment, at the time of light load is as current flows by the d-axis current i d is controlled to a negative value d-axis current upper limit value i Dlimp, maximum condition of heavy load torque / current To be controlled. Compensation of the d-axis current command value i dAδR * for avoiding zero current is the minimum necessary, and since the d-axis current is compensated in the negative direction, the terminal voltage does not increase.
From the above, according to the third embodiment, in addition to the effects of the second embodiment, it the terminal voltage is easy to below the maximum output voltage of the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を説明する。この第2実施形態は、第1実施形態における電流指令演算部18を別の構成に置き換えたものである。
図15は、第2実施形態における電流指令演算部18Aの構成を示すブロック図である。
[ Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the current
FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of a current
図15において、磁束指令演算器121は、トルク指令値τ*から磁束指令値Ψa0 *を演算する。また、負荷角演算器131は、トルク指令値τ*から負荷角指令値δ0 *を演算する。ここで、磁束指令値Ψa0 *と負荷角指令値Ψa0 *とは、トルク指令値τ*に対してトルク/電流が最大になるように演算する。これらの演算をオンラインにより実施するのは困難であるため、トルク/電流が最大になる磁束と負荷角とのテーブルを用意し、これらのテーブルを利用して磁束指令値Ψa0 *と負荷角指令値Ψa0 *とを求めれば良い。
In FIG. 15, the magnetic
磁束制限値演算器122は、磁束制限値Ψalimを数式5により演算する。
負荷角調節器133は比例積分調節器によって構成されており、減算器132により求めたトルク指令値τ*とトルク演算値τcalcとの偏差がゼロになるように負荷角補償値δcompを演算する。加算器134にて前記負荷角指令値δ0 *と負荷角補償値δcompとを加算することにより、負荷角指令値δ*を演算する。
The
座標変換器141は、磁束指令値Ψa *と負荷角指令値δ*とから、数式6によりd,q軸磁束指令値Ψd *,Ψq *を演算する。
電流指令演算器142は、数式7により、d,q軸磁束指令値Ψd *,Ψq *からd,q軸電流指令値idAδR *,iqAδR *を演算する。
零電流回避演算器182Aは、d,q軸電流指令値idAδR *,iqAδR *、及び速度ωrを用いて、PMSM80の電流が零にならないように、d軸電流指令値id *、q軸電流指令値iq *を演算する。ここで、零電流回避演算器182Aの構成は図7と同じである。
図15におけるトルク演算器143は、数式8により、d軸電流指令値id *及びq軸電流指令値iq *からトルク演算値τcalcを求める。
The
以上の演算により、トルク演算値τcalcがトルク指令値τ*に一致するようにd軸電流指令値id *及びq軸電流指令値iq *が演算されるので、零電流回避演算器182におけるd軸電流指令値idAδR *の補償に起因するトルク制御誤差を抑制することができる。 With the above calculation, the d-axis current command value i d * and the q-axis current command value i q * are calculated so that the torque calculation value τ calc matches the torque command value τ *. Torque control error due to compensation of the d-axis current command value i dAδR * at.
[第3実施形態]
次いで、本発明の第3実施形態を説明する。
この第3実施形態は、制御装置における制御上の座標軸に、PMSM80のトルク/電流が最大となる電流ベクトルと平行方向のqm軸と、qm軸に直交方向のdm軸とからなるdm,qm軸を導入し、電流指令演算部内の零電流回避演算器において、dm,qm軸上の電流成分を用いてd軸電流指令値id *及びq軸電流指令値iq *を演算するようにしたものである。
図16は、dm,qm軸を含む座標軸の定義を示す図であり、上記のdm軸とd軸との角度差をδmと定義する。
[ Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the third embodiment, the control coordinate axes of the control device include a dm, qm axis comprising a current vector maximizing the torque / current of the
FIG. 16 is a diagram showing the definition of coordinate axes including the dm and qm axes, and the angle difference between the dm axis and the d axis is defined as δ m .
第3実施形態が適用される制御装置全体の構成は、図1と同様であるため説明を省略し、電流指令演算部18の構成を図17に基づいて説明する。
図17は、この第3実施形態における電流指令演算部18Bの構成を示すブロック図である。図17において、トルク制御部181は、トルク指令値τ*と速度ωr(速度推定値ω1を設定する)から所望のトルクを出力し、かつ、端子電圧を電力変換器70の最大出力電圧以下にするためのd軸電流指令値(第1のd軸電流指令値)idAδR *とq軸電流指令値(第1のq軸電流指令値)iqAδR *とを演算する。d軸電流指令値idAδR *及びq軸電流指令値iqAδR *は、端子電圧が電力変換器70の最大出力電圧以下となる低速時は、トルク/電流が最大になるように演算する。
零電流回避演算器182Cは、d軸電流指令値idAδR *、q軸電流指令値iqAδR *、トルク指令値τ*、及び速度ωrから、PMSM80の電流が零にならないようにd軸電流指令値(第2のd軸電流指令値)id *、q軸電流指令値(第2のq軸電流指令値)iq *を演算する。
Since the configuration of the entire control apparatus to which the third embodiment is applied is the same as that of FIG. 1, the description thereof is omitted, and the configuration of the current
FIG. 17 is a block diagram showing the configuration of the current
The zero current
図18は、零電流回避演算器182Cの構成を示すブロック図である。
トルク/電流最大条件演算器182dは、トルク指令値τ*からトルク/電流最大条件に制御したときのqm軸電流指令値iqmMTPA *、d軸とdm軸との間の角度差の正弦sinδm及び余弦cosδmを演算する。これらの演算は、テーブルを使って行う。
dm軸電流補償値演算器182eはqm軸電流指令値iqmMTPA *からdm軸電流補償値idmcompを演算する。座標変換器182fは、dm軸電流補償値idmcomp及びsinδm,cosδmから、数式9によりd軸電流補償値idcomp、q軸電流補償値iqmcompを演算する。
Torque / current
dm-axis current
第3実施形態において、dm軸電流補償値演算器182eの入力であるqm軸電流指令値iqmMTPA *と出力であるdm軸電流補償値idmcompとの関係は、前述した図5に示す通りである。すなわち、qm軸電流指令値iqmMTPA *の絶対値に応じて、dm軸電流補償値idmcompをqm軸電流指令値iqmMTPA *の減少関数として演算する。
In the third embodiment, the relationship between the qm-axis current command value i qmMTPA * that is the input of the dm-axis current
また、この第3実施形態によりIPMSMを制御したときの、トルクと電流との関係は、前述した図6に示す通りである。すなわち、IPMSMをトルク/電流が最大になるように制御する場合、トルクと電流との関係は、図6における破線のようになる。無負荷時はd軸電流id、q軸電流iqとも零であり、トルクの増加と共にq軸電流iqが正方向に増加し、d軸電流idは負方向に増加する。 Further, the relationship between torque and current when the IPMSM is controlled according to the third embodiment is as shown in FIG. That is, when the IPMSM is controlled so as to maximize the torque / current, the relationship between the torque and the current is as shown by the broken line in FIG. When no load is applied, both the d-axis current i d and the q-axis current i q are zero, the q-axis current i q increases in the positive direction as the torque increases, and the d-axis current i d increases in the negative direction.
これに対し、第3実施形態によれば、d軸電流idが軽負荷時にトルク/電流の最大条件よりも正方向に制御され、トルクと電流との関係は図6の実線のようになる。この結果、軽負荷時には安定性を向上させ、重負荷時にはトルク/電流を最大に制御することができる。更に、零電流回避のためにトルクの増加方向であるqm軸と直交するdm軸方向に電流を流すため、トルク制御誤差が発生しにくいという特徴がある。 On the other hand, according to the third embodiment, the d-axis current id is controlled to be more positive than the maximum torque / current condition when the load is light, and the relationship between torque and current is as shown by the solid line in FIG. . As a result, the stability can be improved at light loads, and the torque / current can be controlled to the maximum at heavy loads. Furthermore, since current flows in the dm-axis direction orthogonal to the qm-axis, which is the torque increasing direction, in order to avoid zero current, there is a feature that a torque control error hardly occurs.
[第4実施形態]
第4実施形態は、第3実施形態における零電流回避演算器182Cを別の構成に置き換えたものである。図19は第4実施形態における零電流回避演算器182Dの構成を示すブロック図である。
図18との違いは、qm軸電流指令値iqmMTPA *の演算内容のみであり、これ以外は図18と同じである。図19において、座標変換器182iは、数式10により、d軸電流指令値id *、q軸電流指令値iq *、sinδm、cosδmからqm軸電流指令値iqmMTPA *を演算する。
In the fourth embodiment, the zero
The difference between FIG 1 8 is only computations in the qm-axis current command value i qmMTPA *, other is the same as FIG. 18. In FIG. 19, the coordinate
これにより、トルク/電流を最大に制御しない場合においても、qm軸電流指令値iqmMTPA *を正確に演算することができる。
なお、qm軸電流指令値iqmMTPA *は、d軸電流指令値id *、q軸電流指令値iq *の代わりにd軸電流指令値idAδR *、q軸電流指令値iqAδR *を用いて演算しても良いし、γ軸電流検出値iγ、δ軸電流検出値iδを用いて演算しても良い。
Thereby, even when the torque / current is not controlled to the maximum, the qm-axis current command value i qmMTPA * can be accurately calculated.
The qm-axis current command value i qmMTPA * is obtained by replacing the d-axis current command value i d * and the q-axis current command value i q * with the d-axis current command value i dAδR * and the q-axis current command value i qAδR * . Or may be calculated using the γ-axis current detection value i γ and the δ-axis current detection value i δ .
[第5実施形態]
第5実施形態は、第3実施形態における零電流回避演算器182Cを別の構成に置き換えたものである。図20は第5実施形態における零電流回避演算器182Eの構成を示すブロック図である。
図18との違いは、dm軸電流補償値演算器182eの演算内容のみであり、これ以外は図18と同じである。
[ Fifth Embodiment]
In the fifth embodiment, the zero
The difference between FIG 1 8 is only computations in the dm-axis current
dm軸電流補償値演算器182eは、qm軸電流指令値iqmMTPA *及び速度ωrからdm軸電流補償値idmcompを演算する。dm軸電流補償値idmcompは、第3実施形態と同様に、図5に示す如く正の値であり、qm軸電流指令値iqmMTPA *の絶対値の減少関数とする。更にこの第5実施形態では、dm軸電流補償値idmcompを、速度ωrの絶対値の減少関数とする。具体的には、図5における補償関数中の設定値idmcompM,iqmth1,iqmth2を、それぞれ図8,図9,図10に示すように速度ωrの絶対値の減少関数とする。
dm-axis current
第5実施形態によってIPMSMを制御したときの、トルクと電流との関係は、前述した図11,図12に示す通りである。軽負荷時には、図11に示す低速時(|ωr|<ωrL)ほど、実線で示すようにd軸電流idがトルク/電流の最大条件よりも正方向により大きく制御されてセンサレス制御の安定性が向上すると共に、高速時(|ωr|≧ωrH)には、d軸電流idの補償量を小さくしてトルク/電流を最大化することができる。 The relationship between torque and current when the IPMSM is controlled according to the fifth embodiment is as shown in FIGS. At light loads, the low speed shown in FIG. 11 (| ω r | <ω rL) about, than the maximum condition of the d-axis current i d and the torque / current as indicated by a solid line is larger controlled by the positive direction of the sensorless control with stability is improved, high speed during the (| | ω r ≧ ω rH ), it is possible to maximize the torque / current by reducing the compensation amount of the d-axis current i d.
[第6実施形態]
この第6実施形態は、第3実施形態における零電流回避演算器182Cを別の構成に置き換えたものである。
第6実施形態では、速度ωrに応じてd軸電流指令値id *の演算方法を切替える。まず、低速時は、図20に示した零電流回避演算器182Eを用い、dm軸電流補償値idmcompの演算方法は第5実施形態と同じとする。
一方、高速時には、図13に示した零電流回避演算器182Bを用いる。d軸電流指令値id *は、d軸電流指令値idAδR *の上限値を、制限器182cによりd軸電流上限値idlimpに制限する。ここで、d軸電流上限値idlimpは負の値とする。
[ Sixth Embodiment]
In the sixth embodiment, the zero
In the sixth embodiment, the calculation method of the d-axis current command value i d * is switched according to the speed ω r . First, at low speed, the zero
On the other hand, at the time of high speed, the zero
図21は、第6実施形態によってIPMSMを制御したときの、高速時におけるトルクと電流との関係を示している。
第6実施形態において、軽負荷時にはd軸電流idが負の値であるd軸電流上限値idlimpに制御されることで電流が流れるようになり、重負荷時はトルク/電流の最大条件に制御される。零電流回避のためのd軸電流指令値idAδR *の補償は必要最小限であり、しかも、d軸電流を負方向に補償するため、端子電圧が上昇することはない。
以上のことから、第8実施形態によれば、第7実施形態の効果に加えて、端子電圧を電力変換器70の最大出力電圧以下にすることが容易になり、最高速度の向上も可能である。
FIG. 21 shows the relationship between torque and current at high speed when the IPMSM is controlled according to the sixth embodiment.
In the sixth embodiment, at the time of light load is as current flows by the d-axis current i d is controlled to a negative value d-axis current upper limit value i Dlimp, maximum condition of heavy load torque / current To be controlled. Compensation of the d-axis current command value i dAδR * for avoiding zero current is the minimum necessary, and since the d-axis current is compensated in the negative direction, the terminal voltage does not increase.
From the above, according to the eighth embodiment, in addition to the effects of the seventh embodiment, it is easy to make the terminal voltage equal to or lower than the maximum output voltage of the
[第7実施形態]
第7実施形態は、第3実施形態における零電流回避演算器182Cを別の構成に置き換えたものである。
図22に第7実施形態における零電流回避演算器182Fのブロック図である。図18との違いは、dm軸電流補償値演算器182eの演算内容のみであり、これ以外は図18と同じである。
[ Seventh Embodiment]
In the seventh embodiment, the zero
FIG. 22 is a block diagram of the zero current avoidance calculator 182F in the seventh embodiment. The difference between FIG 1 8 is only computations in the dm-axis current
図22のトルク/電流最大条件演算器182dは、トルク指令値τ*からsinδm,cosδmを演算する。dm軸電流補償値演算器182eは、トルク指令値τ*からdm軸電流補償値idmcompを演算する。
図23は、dm軸電流補償値演算器182eの入力であるトルク指令値τ*と出力であるdm軸電流補償値idmcompとの関係を示す図である。トルク指令値τ*の絶対値に応じてdm軸電流補償値idmcompをトルク指令値τ*の減少関数として演算する。図23において、τth1は、dm軸電流補償値idmcompが一定の最大値idmcompMから減少する時のトルク指令値τ*の絶対値であり、τth2は、dm軸電流補償値idmcompがゼロとなる時のトルク指令値τ*の絶対値である。
これにより、dm軸電流補償値idmcompを簡単に演算することができる。なお、トルク指令値τ*の代わりにトルク演算値を用いてdm軸電流補償値idmcompを演算しても良い。
Torque / current
FIG. 23 is a diagram illustrating a relationship between a torque command value τ * that is an input of the dm-axis current
As a result, the dm-axis current compensation value i dmcomp can be easily calculated. The dm-axis current compensation value i dmcomp may be calculated using a torque calculation value instead of the torque command value τ * .
[第8実施形態]
図示を省略するが、この第8実施形態は、図15に示した電流指令演算部18Aにおける零電流回避演算器182Aを図20の零電流回避演算器182Eに置き換えたものである。
この第8実施形態によれば、d, q軸電流指令値id *,iq *から演算したトルク演算値τcalcがトルク指令値τ*に一致するように電流指令値id *,iq *が演算されるので、零電流回避演算器182Eにおけるd軸電流指令値idAδR *の補償に起因するトルク制御誤差を抑制することができる。
[ Eighth Embodiment]
Although not shown, the eighth embodiment is obtained by replacing the zero
According to the eighth embodiment, d, q-axis current command value i d *, i q * current command value as computed torque calculation value tau calc matches the torque command value tau * from i d *, i Since q * is calculated, a torque control error due to compensation of the d-axis current command value i dAδR * in the zero
本発明に係る制御装置は、実施形態として説明したセンサレス制御だけでなく、磁極位置検出器や速度検出器等を備えたシステムにも適用可能である。 The control device according to the present invention is applicable not only to the sensorless control described as the embodiment but also to a system including a magnetic pole position detector, a speed detector, and the like.
11u:u相電流検出器
11w:w相電流検出器
13:PWM回路
14,15:座標変換器
16,19a,19b:減算器
17:速度調節器
18,18A,18B:電流指令演算部
20a:d軸電流調節器
20b:q軸電流調節器
31:拡張誘起電圧演算器
32:角度差演算器
33:速度推定器
34:積分器
50:三相交流電源
60:整流回路
70:電力変換器(インバータ)
80:永久磁石形同期電動機(PMSM)
121:磁束指令演算器
122:磁束制限値演算器
123:出力制限器
131:負荷角演算器
132:減算器
133:負荷角調節器
134:加算器
141:座標変換器
142:電流指令演算器
143:トルク演算器
181:トルク制御部
182,182A,182B,182C,182D,182E,182F:零電流回避演算器
182a:d軸電流補償器
182b,182g,182h:加算器
182c:制限器
182d:トルク/電流最大条件演算器
182e:dm軸電流補償値演算器
182f,182i:座標変換器
11u: u-phase current detector 11w: w-phase current detector 13: PWM
80: Permanent magnet synchronous motor (PMSM)
121: Magnetic flux command calculator 122: Magnetic flux limit value calculator 123: Output limiter 131: Load angle calculator 132: Subtractor 133: Load angle controller 134: Adder 141: Coordinate converter 142: Current command calculator 143 : Torque calculator 181:
Claims (12)
前記d軸電流を第2のd軸電流指令値に制御する手段と、
前記q軸電流をq軸電流指令値に制御する手段と、
前記q軸電流指令値からd軸電流補償値を演算する手段と、
第1のd軸電流指令値と前記d軸電流補償値とを加算して前記第2のd軸電流指令値を演算する手段と、
前記第2のd軸電流指令値と前記q軸電流指令値とに基づいて前記電力変換器を制御する手段と、
を備え、
前記d軸電流補償値が、零以上の値であって前記q軸電流指令値の絶対値の減少関数であり、前記永久磁石形同期電動機の速度の絶対値が大きいときは、前記第1のd軸電流指令値を負の上限値により制限して前記第2のd軸電流指令値を演算することを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 A current of a permanent magnet type synchronous motor driven by a power converter is regarded as a vector, and the current vector is calculated with respect to a d-axis current parallel to the rotor magnetic pole of the permanent magnet type synchronous motor and the d-axis current. In the control device for a permanent magnet synchronous motor, which is decomposed into q-axis current in the orthogonal direction to control the power converter,
Means for controlling the d-axis current to a second d-axis current command value;
Means for controlling the q-axis current to a q-axis current command value;
Means for calculating a d-axis current compensation value from the q-axis current command value;
Means for adding the first d-axis current command value and the d-axis current compensation value to calculate the second d-axis current command value;
Means for controlling the power converter based on the second d-axis current command value and the q-axis current command value;
With
When the d-axis current compensation value is a value greater than or equal to zero and is a decreasing function of the absolute value of the q-axis current command value, and the absolute value of the speed of the permanent magnet synchronous motor is large, the first A control device for a permanent magnet type synchronous motor, wherein the second d-axis current command value is calculated by limiting a d-axis current command value with a negative upper limit value .
前記d軸電流補償値が、速度の絶対値の減少関数であることを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 In the control device for the permanent magnet type synchronous motor according to claim 1,
The control apparatus for a permanent magnet type synchronous motor, wherein the d-axis current compensation value is a decreasing function of an absolute value of speed.
前記d軸電流補償値を、前記q軸電流指令値の代わりにq軸電流検出値を用いて演算することを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 In the control device for a permanent magnet type synchronous motor according to claim 1 or 2,
A control apparatus for a permanent magnet synchronous motor, wherein the d-axis current compensation value is calculated using a q-axis current detection value instead of the q-axis current command value .
前記第2のd軸電流指令値と前記q軸電流指令値とからトルク演算値を求める手段と、
前記トルク演算値がトルク指令値に一致するように前記第1のd軸電流指令値と前記q軸電流指令値とを演算する手段と、
を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 In the control apparatus for the permanent magnet type synchronous motor according to any one of claims 1 to 3,
Means for obtaining a torque calculation value from the second d-axis current command value and the q-axis current command value;
Means for calculating the first d-axis current command value and the q-axis current command value so that the torque calculation value matches the torque command value;
Controller for a permanent magnet type synchronous motor characterized by comprising a.
永久磁石形同期電動機のトルク/電流が最大になる電流ベクトルと平行な軸をqm軸、前記qm軸と直交する軸をdm軸、前記qm軸方向の電流をqm軸電流、前記dm軸方向の電流をdm軸電流とそれぞれ定義し、
前記d軸電流を第2のd軸電流指令値に制御する手段と、
前記q軸電流を第2のq軸電流指令値に制御する手段と、
永久磁石形同期電動機のトルクから前記d軸と前記dm軸との角度差を演算する手段と、
qm軸電流からdm軸電流補償値を演算する手段と、
前記dm軸電流補償値と前記角度差とから、d軸電流補償値とq軸電流補償値とを演算する手段と、
第1のd軸電流指令値と前記d軸電流補償値とを加算して前記第2のd軸電流指令値を演算する手段と、
第1のq軸電流指令値と前記q軸電流補償値とを加算して前記第2のq軸電流指令値を演算する手段と、
を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 A current of a permanent magnet type synchronous motor driven by a power converter is regarded as a vector, and the current vector is calculated with respect to a d-axis current parallel to the rotor magnetic pole of the permanent magnet type synchronous motor and the d-axis current. In the control device for a permanent magnet synchronous motor, which is decomposed into q-axis current in the orthogonal direction to control the power converter ,
The axis parallel to the current vector that maximizes the torque / current of the permanent magnet type synchronous motor is the qm axis, the axis perpendicular to the qm axis is the dm axis, the current in the qm axis direction is the qm axis current, and the dm axis direction is Define each current as dm-axis current,
Means for controlling the d-axis current to a second d-axis current command value;
Means for controlling the q-axis current to a second q-axis current command value;
Means for calculating an angular difference between the d-axis and the dm-axis from the torque of a permanent magnet synchronous motor;
means for calculating a dm-axis current compensation value from the qm-axis current;
Means for calculating a d-axis current compensation value and a q-axis current compensation value from the dm-axis current compensation value and the angle difference;
Means for adding the first d-axis current command value and the d-axis current compensation value to calculate the second d-axis current command value;
Means for adding the first q-axis current command value and the q-axis current compensation value to calculate the second q-axis current command value ;
A control device for a permanent magnet type synchronous motor.
前記トルクから前記qm軸電流を演算する手段を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 In the control device for the permanent magnet type synchronous motor according to claim 5 ,
A control device for a permanent magnet synchronous motor, comprising means for calculating the qm-axis current from the torque .
前記d軸電流、前記q軸電流、及び前記角度差から、前記qm軸電流を演算する手段を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 In the control device for the permanent magnet type synchronous motor according to claim 5 ,
A control device for a permanent magnet type synchronous motor , comprising means for calculating the qm-axis current from the d-axis current, the q-axis current, and the angular difference .
前記dm軸電流補償値が、零以上の値であって前記qm軸電流の絶対値の減少関数であることを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 In the control device for a permanent magnet type synchronous motor according to any one of claims 5 to 7 ,
The controller for a permanent magnet type synchronous motor, wherein the dm-axis current compensation value is a value equal to or greater than zero and is a decreasing function of the absolute value of the qm-axis current .
永久磁石形同期電動機のトルク/電流が最大になる電流ベクトルと平行な軸をqm軸、前記qm軸と直交する軸をdm軸、前記qm軸方向の電流をqm軸電流、前記dm軸方向の電流をdm軸電流とそれぞれ定義し、
前記d軸電流を第2のd軸電流指令値に制御する手段と、
前記q軸電流を第2のq軸電流指令値に制御する手段と、
前記トルクから前記d軸と前記dm軸との角度差を演算する手段と、
前記トルクからdm軸電流補償値を演算する手段と、
前記dm軸電流補償値と前記角度差とからd軸電流補償値とq軸電流補償値とを演算する手段と、
第1のd軸電流指令値と前記d軸電流補償値とを加算して前記第2のd軸電流指令値を演算する手段と、
第1のq軸電流指令値と前記q軸電流補償値とを加算して前記第2のq軸電流指令値を演算する手段と、
を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 A current of a permanent magnet type synchronous motor driven by a power converter is regarded as a vector, and the current vector is calculated with respect to a d-axis current parallel to the rotor magnetic pole of the permanent magnet type synchronous motor and the d-axis current. In the control device for a permanent magnet synchronous motor, which is decomposed into q-axis current in the orthogonal direction to control the power converter ,
The axis parallel to the current vector that maximizes the torque / current of the permanent magnet type synchronous motor is the qm axis, the axis perpendicular to the qm axis is the dm axis, the current in the qm axis direction is the qm axis current, and the dm axis direction is Define each current as dm-axis current,
Means for controlling the d-axis current to a second d-axis current command value;
Means for controlling the q-axis current to a second q-axis current command value;
Means for calculating an angular difference between the d-axis and the dm-axis from the torque;
Means for calculating a dm-axis current compensation value from the torque;
Means for calculating a d-axis current compensation value and a q-axis current compensation value from the dm-axis current compensation value and the angle difference;
Means for adding the first d-axis current command value and the d-axis current compensation value to calculate the second d-axis current command value;
Means for adding the first q-axis current command value and the q-axis current compensation value to calculate the second q-axis current command value;
Controller for a permanent magnet type synchronous motor characterized by comprising a.
前記dm軸電流補償値が、零以上の値であって前記トルクの絶対値の減少関数であることを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 In the control device for the permanent magnet type synchronous motor according to claim 9 ,
The controller for a permanent magnet type synchronous motor, wherein the dm-axis current compensation value is a value equal to or greater than zero and is a decreasing function of the absolute value of the torque .
前記d軸電流補償値が、永久磁石形同期電動機の速度の絶対値の減少関数であることを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 In the control device for the permanent magnet type synchronous motor according to any one of claims 5 to 10,
The controller for a permanent magnet type synchronous motor, wherein the d-axis current compensation value is a function of decreasing the absolute value of the speed of the permanent magnet type synchronous motor.
永久磁石形同期電動機の速度の絶対値が大きいときは、前記第1のd軸電流指令値を負の上限値により制限して前記第2のd軸電流指令値を演算することを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 In the control device for a permanent magnet type synchronous motor according to any one of claims 5 to 11,
When the absolute value of the speed of the permanent magnet synchronous motor is large, the first d-axis current command value is calculated by limiting the first d-axis current command value with a negative upper limit value. Control device for permanent magnet synchronous motor.
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