JP6658023B2 - Automatic current command table generation system and current command table automatic generation method for embedded magnet synchronous motor - Google Patents

Automatic current command table generation system and current command table automatic generation method for embedded magnet synchronous motor Download PDF

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Description

本発明は、埋込磁石同期モータ(IPMSM:Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)の電流指令テーブル自動生成システムに係り、前記モータを可変速制御するインバータにおいて、トルク指令値(速度制御器から生成されるトルク指令値も含む)を与えてトルク制御をする場合、トルク指令値からベクトル制御のd軸およびq軸電流指令値に高精度かつ高効率な変換を実現するテーブルを自動生成する技術に関する。   The present invention relates to a current command table automatic generation system for an interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM), and a torque command value (torque generated from a speed controller) in an inverter that controls the motor at a variable speed. The present invention relates to a technique for automatically generating a table for realizing high-precision and high-efficiency conversion from a torque command value to a vector control d-axis and q-axis current command value when torque control is performed by giving a command value.

埋込磁石同期モータは、永久磁石によるマグネットトルクに加えて、磁気的な突極性を用いたリラクタンストルクを活用することができる。また、インバータによって電流位相を適切に制御することでトルクを最大化できることが一般的に知られている。   An embedded magnet synchronous motor can utilize reluctance torque using magnetic saliency in addition to magnet torque due to permanent magnets. It is generally known that torque can be maximized by appropriately controlling the current phase by an inverter.

例えば、三相インバータの回転座標系で電流ベクトル制御を行う場合、永久磁石のN極方向にd軸を、d軸の90度進んだ位相にq軸を定義し、d軸電流とq軸電流の割合を任意の値に追従制御することで電流ベクトル(振幅と位相)を決定することができる。   For example, when performing current vector control in the rotating coordinate system of a three-phase inverter, the d-axis is defined in the direction of the N pole of the permanent magnet, and the q-axis is defined as a phase advanced by 90 degrees from the d-axis. The current vector (amplitude and phase) can be determined by controlling the ratio of the following to an arbitrary value.

また、非特許文献1では、最大トルク/電流制御、最大効率制御、最大トルク/磁束制御など、電流位相(d軸電流とq軸電流の割合)を決定する方法について理論的な内容が記載されている。一般に、こうした理論的な数式に基づき、回転数とトルクの動作状態に応じた電流位相を決定し、テーブルマップとしてインバータプログラムに実装することが多い。   Non-Patent Document 1 describes theoretical contents of a method for determining a current phase (a ratio between a d-axis current and a q-axis current), such as maximum torque / current control, maximum efficiency control, and maximum torque / magnetic flux control. ing. Generally, based on such a theoretical formula, a current phase corresponding to the operating state of the rotational speed and the torque is determined, and is often implemented as a table map in the inverter program.

武田洋次 他、「埋込磁石同期モータの設計と制御」、オーム社、2001.10Yoji Takeda et al., "Design and Control of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor," Ohmsha, 2001.10.

しかしながら、実際のモータのパラメータは設計値との誤差があるため、より高精度に電流位相を決定するためには、実測値に基づいてテーブルマップを補正することも考えられる。また、モータを駆動するインバータの応答性やフィードバック制御に用いる電流センサやデジタル制御に伴う無駄時間なども、最適な電流位相を決定する上での誤差要因となる。   However, since the parameters of the actual motor have errors from the design values, in order to determine the current phase with higher accuracy, it is conceivable to correct the table map based on the actually measured values. In addition, the responsiveness of the inverter that drives the motor, the current sensor used for feedback control, the dead time associated with digital control, and the like also become error factors in determining the optimal current phase.

一方、実測値に基づいてテーブルマップを生成ないし補正する場合は、そのテーブル生成や調整に時間がかかる問題がある。特に、調整作業者が実測値を確認しながら手動でテーブルを生成する場合は、非常に多くの時間・労力を必要とし、テーブルの精度も調整作業者のスキルにも依存する。   On the other hand, when a table map is generated or corrected based on actual measurement values, there is a problem that it takes time to generate and adjust the table. In particular, when an adjustment operator manually generates a table while checking actual measured values, a great deal of time and effort is required, and the accuracy of the table also depends on the skill of the adjustment operator.

本発明は、上記課題を解決するものであり、その目的は、埋込磁石同期モータのd軸・q軸電流指令値を、実測値に基づいて高精度かつ自動的に生成することができる埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムおよび方法を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an embedded magnet synchronous motor capable of automatically and accurately generating d-axis / q-axis current command values based on actually measured values. It is an object of the present invention to provide a system and method for automatically generating a current command table of a permanent magnet synchronous motor.

上記課題を解決するための請求項1に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、埋込磁石同期モータを可変速制御するインバータに与えるトルク指令から、ベクトル制御のd軸、q軸電流指令値に変換する電流指令テーブルを自動生成するシステムであって、
前記モータに軸接続され、サーボモータ制御がなされる負荷装置と、
前記負荷装置とモータの結合軸に設置されたトルクメータと、
前記モータの回転数とトルクを所定の回転数範囲、トルク範囲に各々区分し、区分した各範囲を一つの動作点における速度指令値、トルク指令値に各々設定し、
前記負荷装置の回転速度が、前記一つの動作点で設定された速度指令値となるように負荷装置に対して速度制御を行わせ、
前記トルクメータのトルク検出値が、前記一つの動作点で設定されたトルク指令値に一致するようにトルクフィードバック制御を行ってq軸電流指令値を生成するq軸電流指令値生成処理を実行し、
前記一つの動作点でのトルクフィードバック制御がなされている状態で、電流指令テーブル自動生成システムの各種情報に基づいて所望の性能を満たすd軸電流指令値を探索して生成するd軸電流指令値生成処理を実行し、
前記d軸電流指令値およびq軸電流指令値の生成処理を全動作点について実行し、
前記全動作点について生成されたd軸電流指令値およびq軸電流指令値を、回転数とトルクに各々対応付けてテーブル化する電流指令テーブル自動調整装置と、
前記生成されたd軸電流指令値およびq軸電流指令値によって前記インバータを制御するインバータ制御部と、
を備えたことを特徴としている。
The current command table automatic generation system for an embedded magnet synchronous motor according to claim 1 for solving the above-mentioned problem, comprises: a torque command given to an inverter that controls a variable speed of the embedded magnet synchronous motor; A system for automatically generating a current command table for converting to a q-axis current command value,
A load device that is connected to the motor through a shaft and that performs servo motor control;
A torque meter installed on the coupling shaft of the load device and the motor,
The rotational speed and torque of the motor are each divided into a predetermined rotational speed range and a torque range, and each of the divided ranges is set to a speed command value and a torque command value at one operating point, respectively.
The rotational speed of the load device, the speed control to the load device so as to be a speed command value set at the one operating point,
A q-axis current command value generation process for generating a q-axis current command value by performing a torque feedback control so that the torque detection value of the torque meter matches the torque command value set at the one operating point is executed. ,
While the torque feedback control at the one operating point is being performed, a d-axis current command value that is generated by searching for a d-axis current command value that satisfies a desired performance based on various information of the current command table automatic generation system. Execute the generation process,
The generation processing of the d-axis current command value and the q-axis current command value is performed for all operating points,
A d-axis current command value and a q-axis current command value generated for all of the operating points, a current command table automatic adjustment device that creates a table in association with the rotation speed and the torque,
An inverter control unit that controls the inverter based on the generated d-axis current command value and q-axis current command value;
It is characterized by having.

また、請求項17に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法は、埋込磁石同期モータに軸接続され、サーボモータ制御がなされる負荷装置と、前記負荷装置とモータの結合軸に設置されたトルクメータと、前記モータを可変速制御するインバータとを有した電流指令テーブル自動生成システムを備え、前記インバータに与えるトルク指令から、ベクトル制御のd軸、q軸電流指令値に変換する電流指令テーブルを自動生成する方法であって、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記モータの回転数とトルクを所定の回転数範囲、トルク範囲に各々区分し、区分した各範囲を一つの動作点における速度指令値、トルク指令値に各々設定する指令値設定ステップと、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記負荷装置の回転速度が前記一つの動作点で設定された速度指令値となるように負荷装置に対して速度制御を行わせる速度制御ステップと、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記トルクメータのトルク検出値を、前記一つの動作点で設定されたトルク指令値に一致させるようにトルクフィードバック制御を行ってq軸電流指令値を生成するq軸電流指令値生成ステップと、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記一つの動作点でのトルクフィードバック制御がなされている状態で、電流指令テーブル自動生成システムの各種情報に基づいて所望の性能を満たすd軸電流指令値を探索して生成するd軸電流指令値生成ステップと、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記指令値設定ステップ、速度制御ステップ、q軸電流指令値生成ステップおよびd軸電流指令値生成ステップを全動作点について繰り返し実行するステップと、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記全動作点について生成されたd軸電流指令値およびq軸電流指令値を、回転数とトルクに各々対応付けてテーブル化するステップと、
を備えたことを特徴としている。
A method of automatically generating a current command table for an embedded magnet synchronous motor according to claim 17, wherein the load device is connected to the embedded magnet synchronous motor by a shaft and controlled by a servo motor; A current command table automatic generation system having a torque meter installed in the motor and an inverter for controlling the motor at a variable speed. The torque command given to the inverter is converted into d-axis and q-axis current command values for vector control. A method for automatically generating a current command table to perform,
A current command table automatic adjusting device divides the rotation speed and the torque of the motor into a predetermined rotation speed range and a torque range, and sets each of the divided ranges to a speed command value and a torque command value at one operating point. Command value setting step;
A speed control step of causing the load device to perform speed control such that the current command table automatic adjusting device performs a speed command value set at the one operating point, the rotational speed of the load device;
The current command table automatic adjusting device performs a torque feedback control so as to match a torque detection value of the torque meter with a torque command value set at the one operating point, and generates a q-axis current command value. A current command value generation step;
The current command table automatic adjustment device searches for a d-axis current command value that satisfies the desired performance based on various information of the current command table automatic generation system while the torque feedback control at the one operating point is being performed. D-axis current command value generating step of generating
A step for the current command table automatic adjusting device to repeatedly execute the command value setting step, the speed control step, the q-axis current command value generation step, and the d-axis current command value generation step for all operating points;
A step of the current command table automatic adjusting device tabulating the d-axis current command value and the q-axis current command value generated for the all operating points with the rotation speed and the torque, respectively,
It is characterized by having.

上記構成によれば、q軸電流指令値生成処理ではトルクフィードバック制御が行われ、d軸電流指令値生成処理におけるd軸電流指令値の探索時の、d軸電流指令値の変化に応じて変化するトルクは、前記トルクフィードバック制御が効いているため、トルク指令値に常に一致するようにq軸電流指令値が自動的に調整される。   According to the above configuration, torque feedback control is performed in the q-axis current command value generation processing, and the torque feedback control is performed according to a change in the d-axis current command value when searching for the d-axis current command value in the d-axis current command value generation processing. Since the torque feedback control is effective for the generated torque, the q-axis current command value is automatically adjusted so as to always match the torque command value.

このため、トルクフィードバック制御によりq軸電流を自動制御した状態を維持しつつ、高効率化される最適なd軸電流指令値が探索される。これによって、トルク指令値から埋込磁石同期モータのd軸電流指令値、q軸電流指令値への変換を、高精度且つ高効率に可能とした電流指令テーブルを自動生成することができる。   For this reason, while maintaining the state in which the q-axis current is automatically controlled by the torque feedback control, an optimum d-axis current command value for improving the efficiency is searched for. As a result, it is possible to automatically generate a current command table that enables the conversion from the torque command value to the d-axis current command value and the q-axis current command value of the embedded magnet synchronous motor with high accuracy and high efficiency.

また、請求項2に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項1において、前記d軸電流指令値生成処理は、d軸電流指令値を変化させ、変化前後の、検出したモータ電流の電流振幅値を観測し、該電流振幅値が最小となるd軸電流指令値を探索することを特徴としている。   In addition, in the current command table automatic generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 2, the d-axis current command value generation process according to claim 1 changes the d-axis current command value, It is characterized in that the current amplitude value of the detected motor current is observed, and a d-axis current command value at which the current amplitude value is minimized is searched for.

上記構成によれば、最大トルク/電流制御方式により、最小の電流振幅で最大トルクが得られるd軸電流指令値、q軸電流指令値を決定することができる。このため、埋込磁石同期モータの銅損を最小化するd軸電流指令値、q軸電流指令値を生成することができる。   According to the above configuration, the d-axis current command value and the q-axis current command value that can obtain the maximum torque with the minimum current amplitude can be determined by the maximum torque / current control method. For this reason, the d-axis current command value and the q-axis current command value that minimize the copper loss of the interior permanent magnet synchronous motor can be generated.

また、請求項3に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項1において、前記電流指令テーブル自動調整装置はd軸電流指令値からモータ電流の電流振幅値を演算し、
前記d軸電流指令値生成処理は、d軸電流指令値を変化させ、変化前後の、前記演算された電流振幅値を観測し、該電流振幅値が最小となるd軸電流指令値を探索することを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, the automatic current command table adjusting device calculates a current amplitude value of the motor current from the d-axis current command value. ,
The d-axis current command value generation process changes the d-axis current command value, observes the calculated current amplitude value before and after the change, and searches for a d-axis current command value that minimizes the current amplitude value. It is characterized by:

上記構成によれば、モータ電流を検出してその検出信号を取り込む必要がないため、電流指令テーブル自動調整装置との間の信号数とインバータ内部での演算が簡素化される。   According to the above configuration, since it is not necessary to detect the motor current and take in the detection signal, the number of signals between the motor current table automatic adjustment device and the calculation inside the inverter is simplified.

また、請求項4に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項1において、前記d軸電流指令値生成処理は、d軸電流指令値を変化させ、変化前後のインバータの入力電力を観測し、該入力電力が最小となるd軸電流指令値を探索することを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, in the current command table automatic generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to the first aspect, the d-axis current command value generation process includes changing the d-axis current command value, and changing the inverter before and after the change. And searching for a d-axis current command value at which the input power is minimized.

上記構成によれば、最大効率制御方式により、最小の消費電力(インバータの入力電力)で最大トルクが得られるd軸電流指令値、q軸電流指令値を決定することができる。このため、埋込磁石同期モータの鉄損・銅損等の総合損失を最小化するd軸電流指令値、q軸電流指令値を生成することができる。   According to the above configuration, the d-axis current command value and the q-axis current command value that can obtain the maximum torque with the minimum power consumption (input power to the inverter) can be determined by the maximum efficiency control method. Therefore, it is possible to generate the d-axis current command value and the q-axis current command value that minimize the total loss such as the iron loss and the copper loss of the interior permanent magnet synchronous motor.

また、請求項5に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項1において、前記インバータ制御部は、インバータの三相検出電流を座標変換したd軸電流、q軸電流が、前記d軸電流指令値、q軸電流指令値に一致するように追従制御して得たd軸電圧指令値、q軸電圧指令値と、インバータの直流入力電圧とから電圧指令デューティ比を演算し、
前記d軸電流指令値生成処理は、d軸電流指令値を変化させ、変化前後の前記電圧指令デューティ比を観測し、該電圧指令デューティ比が設定した制限値となるd軸電流指令値を探索することを特徴としている。
Further, in the current command table automatic generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 5, the inverter control unit according to claim 1, wherein the inverter control unit performs d-axis current and q-axis current obtained by coordinate-transforming a three-phase detection current of the inverter. Is a voltage command duty ratio from the d-axis voltage command value, the q-axis voltage command value obtained by performing tracking control so as to match the d-axis current command value, the q-axis current command value, and the DC input voltage of the inverter. Calculate,
The d-axis current command value generation process changes the d-axis current command value, observes the voltage command duty ratio before and after the change, and searches for a d-axis current command value at which the voltage command duty ratio becomes a set limit value. It is characterized by doing.

上記構成によれば、最大トルク/磁束制御(誘起電圧制御)方式により、最小の磁束(誘起電圧)で最大トルクが得られるd軸電流指令値、q軸電流指令値を決定することができる。このため、埋込磁石同期モータの鉄損を最小化するd軸電流指令値、q軸電流指令値を生成することができる。   According to the above configuration, the d-axis current command value and the q-axis current command value that can obtain the maximum torque with the minimum magnetic flux (induced voltage) can be determined by the maximum torque / magnetic flux control (induced voltage control) method. Therefore, it is possible to generate a d-axis current command value and a q-axis current command value that minimize the iron loss of the interior permanent magnet synchronous motor.

また、請求項6に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項1ないし5のいずれか1項において、予め前記モータの無負荷損失を計測して作成され、前記一つの動作点で設定された速度指令値に対応した負荷損失トルクが出力される無負荷損失テーブルを備え、
前記q軸電流指令値生成処理は、前記トルクメータのトルク検出値が、前記一つの動作点で設定されたトルク指令値と前記無負荷損失テーブルから出力される無負荷損失トルクを加算したトルクに一致するようにトルクフィードバック制御を行って、q軸電流指令値を生成することを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an automatic current command table generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to any one of the first to fifth aspects, which is prepared by measuring a no-load loss of the motor in advance. A no-load loss table that outputs a load loss torque corresponding to the speed command value set at the three operating points,
The q-axis current command value generation process is a process in which a torque detection value of the torque meter is a torque obtained by adding a torque command value set at the one operating point and a no-load loss torque output from the no-load loss table. It is characterized in that a q-axis current command value is generated by performing torque feedback control so as to match.

また、請求項18に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法は、請求項17において、電流指令テーブル自動調整装置が、予め前記モータの無負荷損失を計測し、前記一つの動作点で設定された速度指令値に対応した負荷損失トルクが出力される無負荷損失テーブルを作成するステップを備え、
前記q軸電流指令値生成ステップは、前記トルクメータのトルク検出値が、前記一つの動作点で設定されたトルク指令値と前記無負荷損失テーブルから出力される無負荷損失トルクを加算したトルクに一致するようにトルクフィードバック制御を行って、q軸電流指令値を生成することを特徴としている。
Also, in the method of automatically generating a current command table for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 18, the automatic current command table adjusting device according to claim 17 measures the no-load loss of the motor in advance and performs the one operation. A step of creating a no-load loss table in which a load loss torque corresponding to the speed command value set at the point is output,
The q-axis current command value generation step is a step in which a torque detection value of the torque meter is a torque obtained by adding a no-load loss torque output from the no-load loss table and a torque command value set at the one operating point. It is characterized in that a q-axis current command value is generated by performing torque feedback control so as to match.

上記構成によれば、機械損等の無負荷損失で低減するトルクを予め補償した上で電流指令テーブルを生成することができる。   According to the above configuration, it is possible to generate the current command table after preliminarily compensating for the torque reduced by no-load loss such as mechanical loss.

また、請求項7に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項1において、前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられ、モータ電流の電流振幅が電流振幅制限値を超えたか否かを判定し、電流振幅が電流振幅制限値を超えたときd軸電流指令値、q軸電流指令値に制限をかける電流振幅制限処理を行う電流振幅制限処理部か、又は前記インバータ制御部に設けられ、インバータの三相検出電流を座標変換したd軸電流、q軸電流がd軸電流指令値、q軸電流指令値に一致するように追従制御してd軸電圧指令値、q軸電圧指令値を得、該d軸電圧指令値、q軸電圧指令値の電圧振幅が電圧振幅制限値を超えたか否かを判定し、電圧振幅が電圧振幅制限値を超えたときd軸電圧指令値、q軸電圧指令値に制限をかける電圧振幅制限処理を行う電圧振幅制限処理部、の少なくともいずれか一方を備え、
前記d軸電流指令値生成処理は、前記一つの動作点でのトルクフィードバック制御がなされている状態で、前記電流振幅又は電圧振幅の少なくともいずれか一方が前記制限値を超えた場合に、第1の情報としての、トルク検出値とトルク指令値の偏差を示すトルク誤差に基づいて、第1の探索モードを実行して最大出力制御が行えるd軸電流指令値を生成し、前記電流振幅又は電圧振幅の少なくともいずれか一方が前記制限値以下の場合に、電流指令テーブル自動生成システムの第2の情報に基づいて、第2の探索モードを実行して最大効率制御が行えるd軸電流指令値を生成することを特徴としている。
An automatic current command table generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 7 is provided in the automatic current command table adjusting device according to claim 1, wherein the current amplitude of the motor current exceeds the current amplitude limit value. A current amplitude limit processing unit that performs a current amplitude limit process for limiting the d-axis current command value and the q-axis current command value when the current amplitude exceeds the current amplitude limit value, or the inverter control The d-axis current and the q-axis current, which are coordinate-converted from the three-phase detection current of the inverter, are controlled to follow the d-axis current command value and the q-axis current command value. An axis voltage command value is obtained, and it is determined whether or not the voltage amplitudes of the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value exceed the voltage amplitude limit value, and when the voltage amplitude exceeds the voltage amplitude limit value, the d-axis voltage Command value, limited to q-axis voltage command value Voltage amplitude limitation processing unit performing voltage amplitude limiting process of applying comprises at least one of,
The d-axis current command value generation processing is performed in a state where at least one of the current amplitude or the voltage amplitude exceeds the limit value in a state where the torque feedback control is being performed at the one operating point. A d-axis current command value capable of executing the first search mode and performing the maximum output control based on a torque error indicating a deviation between the torque detection value and the torque command value as the information of the current amplitude or the voltage. When at least one of the amplitudes is equal to or less than the limit value, the d-axis current command value at which the maximum efficiency control can be performed by executing the second search mode based on the second information of the current command table automatic generation system. It is characterized by generating.

また、請求項19に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法は、請求項17において、前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられ、モータ電流の電流振幅が電流振幅制限値を超えたか否かを判定し、電流振幅が電流振幅制限値を超えたときd軸電流指令値、q軸電流指令値に制限をかける電流振幅制限処理を行う電流振幅制限処理部か、又はインバータ制御部に設けられ、インバータの三相検出電流を座標変換したd軸電流、q軸電流がd軸電流指令値、q軸電流指令値に一致するように追従制御してd軸電圧指令値、q軸電圧指令値を得、該d軸電圧指令値、q軸電圧指令値の電圧振幅が電圧振幅制限値を超えたか否かを判定し、電圧振幅が電圧振幅制限値を超えたときd軸電圧指令値、q軸電圧指令値に制限をかける電圧振幅制限処理を行う電圧振幅制限処理部、の少なくともいずれか一方を備え、
前記d軸電流指令値生成ステップは、前記一つの動作点でのトルクフィードバック制御がなされている状態で、前記電流振幅又は電圧振幅の少なくともいずれか一方が前記制限値を超えた場合に、第1の情報としての、トルク検出値とトルク指令値の偏差を示すトルク誤差に基づいて、第1の探索モードを実行して最大出力制御が行えるd軸電流指令値を生成し、前記電流振幅又は電圧振幅の少なくともいずれか一方が前記制限値以下の場合に、電流指令テーブル自動生成システムの第2の情報に基づいて、第2の探索モードを実行して最大効率制御が行えるd軸電流指令値を生成することを特徴としている。
A method for automatically generating a current command table for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 19 is provided in the automatic current command table adjusting device according to claim 17, wherein the current amplitude of the motor current exceeds the current amplitude limit value. A current amplitude limit processing unit that performs a current amplitude limit process for limiting the d-axis current command value and the q-axis current command value when the current amplitude exceeds the current amplitude limit value, or an inverter control unit The d-axis current and the q-axis current are controlled so that the d-axis current and the q-axis current obtained by coordinate-converting the three-phase detection current of the inverter coincide with the d-axis current command value and the q-axis current command value. A voltage command value is obtained, and it is determined whether or not the voltage amplitudes of the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value exceed the voltage amplitude limit value, and when the voltage amplitude exceeds the voltage amplitude limit value, the d-axis voltage command Value or q-axis voltage command value Voltage amplitude limitation processing unit for performing the voltage amplitude limitation process that comprises at least one of,
The d-axis current command value generation step includes a step of: when at least one of the current amplitude or the voltage amplitude exceeds the limit value in a state where the torque feedback control is being performed at the one operating point, A d-axis current command value capable of executing the first search mode and performing the maximum output control based on a torque error indicating a deviation between the torque detection value and the torque command value as the information of the current amplitude or the voltage. When at least one of the amplitudes is equal to or less than the limit value, the d-axis current command value at which the maximum efficiency control can be performed by executing the second search mode based on the second information of the current command table automatic generation system. It is characterized by generating.

上記構成によれば、インバータの電流・電圧制限の有無に応じて最大効率制御と最大出力制御の各運転領域に適した制御方式の電流指令テーブル生成手法を適宜切り替えることができる。   According to the above configuration, the current command table generation method of the control method suitable for each operation region of the maximum efficiency control and the maximum output control can be appropriately switched according to the presence / absence of the current / voltage limitation of the inverter.

また、請求項8に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項7において、前記電流指令テーブル自動調整装置は、前記第1又は第2の探索モード実行時のデータが最小点に収束したか否かを判定する収束判定処理を行い、前記第1又は第2の探索モード実行時に、第1又は第2の探索モードを繰り返し状態遷移した場合は、前記状態遷移の回数および継続時間に基づいて収束判定処理を行うことを特徴としている。   Further, in the system for automatically generating a current command table for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 8, the automatic current command table adjusting device according to claim 7, wherein the data when the first or second search mode is executed. A convergence determination process for determining whether or not the convergence to the minimum point is performed, and when performing the first or second search mode, if the first or second search mode repeatedly transitions, the number of times of the state transition And the convergence determination process is performed based on the duration.

上記構成によれば、第1又は第2の探索モードを繰り返し状態遷移する場合であっても、前記モード実行時のデータを収束させることができる。   According to the above configuration, even when the first or second search mode repeatedly makes a state transition, the data at the time of executing the mode can be made to converge.

また、請求項9に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項8において、前記収束判定処理によって収束が判定された後に、前記第1の情報であるトルク誤差が残留しているか否かを判定し、残留している場合に、一つの動作点に設定されたトルク指令値から前記残留したトルク誤差を減算して新たなトルク指令値を求め、該新たなトルク指令値を当該動作点でのトルク指令値に設定変更することを特徴としている。   According to a ninth aspect of the present invention, in the current command table automatic generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to the ninth aspect, after the convergence is determined by the convergence determination process, the torque error as the first information remains. It is determined whether or not the torque command value has remained, and if the torque command value remains, a new torque command value is obtained by subtracting the remaining torque error from the torque command value set at one operating point, and the new torque command value is obtained. The value is set and changed to the torque command value at the operating point.

前記探索モード時のデータの収束後にトルク誤差が残留する場合は、そのときの回転数におけるトルク出力の運転限界であり、予め設定していたトルク指令値に追従させることができず、その動作点でのd軸電流指令値データは得られないことになる。   If a torque error remains after the convergence of the data in the search mode, it is an operation limit of the torque output at the rotation speed at that time, and the torque output cannot follow the preset torque command value. , The d-axis current command value data cannot be obtained.

しかし、上記請求項9の構成によれば、ある回転数における運転限界のトルク値を動作点として自動的に追加設定し(新たなトルク指令値に設定変更し)、最大トルクとなるd軸電流指令値、q軸電流指令値のデータを得ることができる。   However, according to the configuration of the ninth aspect, the torque value at the operating limit at a certain rotational speed is automatically additionally set as an operating point (setting is changed to a new torque command value), and the d-axis current at which the maximum torque is obtained is obtained. Command value and q-axis current command value data can be obtained.

また、請求項10に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項7ないし9のいずれか1項において、前記第2の情報はインバータの入力電力であり、
前記d軸電流指令値生成処理における第2の探索モードは、d軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記入力電力を観測し、該入力電力が最小となるd軸電流指定値を探索し、
前記d軸電流指令値生成処理における第1の探索モードは、d軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第1の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が0又は最小となるd軸電流指令値を探索することを特徴としている。
In the current command table automatic generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 10, the second information is input power of an inverter according to any one of claims 7 to 9,
In the second search mode in the d-axis current command value generation process, when the d-axis current command value is changed, the input power before and after the change is observed, and the specified d-axis current value at which the input power is minimized Exploring,
The first search mode in the d-axis current command value generation processing is to observe a torque error as the first information before and after the change when the d-axis current command value is changed in the negative direction, Is characterized by searching for a d-axis current command value in which is zero or minimum.

また、請求項20に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法は、請求項19において、前記第2の情報はインバータの入力電力であり、
前記d軸電流指令値生成ステップにおける第2の探索モードは、d軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記入力電力を観測し、該入力電力が最小となるd軸電流指定値を探索し、
前記d軸電流指令値生成ステップにおける第1の探索モードは、d軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第1の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が0又は最小となるd軸電流指令値を探索することを特徴としている。
According to a twentieth aspect of the present invention, in the method for automatically generating a current command table of an interior permanent magnet synchronous motor according to the twelfth aspect, the second information is an input power of an inverter.
In the second search mode in the d-axis current command value generation step, when the d-axis current command value is changed, the input power before and after the change is observed, and the d-axis current specified value at which the input power is minimized Exploring,
In the first search mode in the d-axis current command value generation step, when the d-axis current command value is changed in the negative direction, a torque error as the first information before and after the change is observed, and the torque error is calculated. Is characterized by searching for a d-axis current command value in which is zero or minimum.

上記構成によれば、インバータの電流・電圧制限値を超えている第1の探索モード時には、最大出力制御方式により電流・電圧が制限された状態で最大出力が得られるd軸電流指令値、q軸電流指令値を決定し、インバータの電流・電圧制限値以下の第2の探索モード時には、最大効率制御方式により最小の消費電力(インバータの入力電力)で最大トルクが得られるd軸電流指令値、q軸電流指令値を決定することができる。   According to the above configuration, in the first search mode in which the current / voltage limit value of the inverter is exceeded, the d-axis current command value at which the maximum output can be obtained with the current / voltage limited by the maximum output control method, q In the second search mode in which the shaft current command value is determined and is equal to or less than the current / voltage limit value of the inverter, the d-axis current command value at which the maximum torque is obtained with the minimum power consumption (input power of the inverter) by the maximum efficiency control method , Q-axis current command value.

また、請求項11に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項7ないし9のいずれか1項において、前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられた電流振幅制限処理部を備え、
前記電流振幅制限処理部は、電流振幅制限処理前のd軸電流指令値、q軸電流指令値から電流振幅値を演算し、
前記第2の情報は前記演算された電流振幅値であり、
前記d軸電流指令値生成処理における第2の探索モードは、電流振幅制限処理前のd軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記電流振幅値を観測し、該電流振幅値が最小となるd軸電流指令値を探索し、
前記d軸電流指令値生成処理における第1の探索モードは、d軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第1の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が0又は最小となるd軸電流指令値を探索することを特徴としている。
An automatic current command table generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 11 is the current amplitude limit processing unit provided in the current command table automatic adjustment device according to any one of claims 7 to 9. With
The current amplitude limiting processing unit calculates a current amplitude value from a d-axis current command value before the current amplitude limiting process and a q-axis current command value,
The second information is the calculated current amplitude value,
In the second search mode in the d-axis current command value generation process, when the d-axis current command value before the current amplitude limiting process is changed, the current amplitude value before and after the change is observed. Search for the minimum d-axis current command value,
The first search mode in the d-axis current command value generation processing is to observe a torque error as the first information before and after the change when the d-axis current command value is changed in the negative direction, Is characterized by searching for a d-axis current command value in which is zero or minimum.

また、請求項21に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法は、請求項19において、前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられた前記電流振幅制限処理部が、電流振幅制限処理前のd軸電流指令値、q軸電流指令値から電流振幅値を演算するステップを備え、
前記第2の情報は前記演算された電流振幅値であり、
前記d軸電流指令値生成ステップにおける第2の探索モードは、電流振幅制限処理前のd軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記電流振幅値を観測し、該電流振幅値が最小となるd軸電流指令値を探索し、
前記d軸電流指令値生成ステップにおける第1の探索モードは、d軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第1の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が0又は最小となるd軸電流指令値を探索することを特徴としている。
According to a twenty-first aspect of the present invention, in the method for automatically generating a current command table for an interior permanent magnet synchronous motor according to the nineteenth aspect, the current amplitude limit processing unit provided in the current command table automatic adjustment device includes a current amplitude limit processing unit. A step of calculating a current amplitude value from the previous d-axis current command value and the q-axis current command value,
The second information is the calculated current amplitude value,
In the second search mode in the d-axis current command value generation step, when the d-axis current command value before the current amplitude limiting process is changed, the current amplitude value before and after the change is observed. Search for the minimum d-axis current command value,
In the first search mode in the d-axis current command value generation step, when the d-axis current command value is changed in the negative direction, a torque error as the first information before and after the change is observed, and the torque error is calculated. Is characterized by searching for a d-axis current command value in which is zero or minimum.

上記構成によれば、インバータの電流・電圧制限値を超えている第1の探索モード時には、最大出力制御方式により電流・電圧が制限された状態で最大出力が得られるd軸電流指令値、q軸電流指令値を決定し、インバータの電流・電圧制限値以下の第2の探索モード時には、最大トルク/電流制御方式により最小の電流振幅で最大トルクが得られるd軸電流指令値、q軸電流指令値を決定することができる。   According to the above configuration, in the first search mode in which the current / voltage limit value of the inverter is exceeded, the d-axis current command value at which the maximum output can be obtained with the current / voltage limited by the maximum output control method, q In the second search mode in which the shaft current command value is determined and is equal to or less than the current / voltage limit value of the inverter, the d-axis current command value and the q-axis current at which the maximum torque can be obtained with the minimum current amplitude by the maximum torque / current control method The command value can be determined.

また、請求項12に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項7ないし9のいずれか1項において、前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられた前記電流振幅制限処理部および前記インバータ制御部に設けられた前記電圧振幅制限処理部を備え、
前記電圧振幅制限処理部は、電圧振幅制限処理前のd軸電圧指令値、q軸電圧指令値およびインバータの直流入力電圧から電圧指令デューティ比を演算し、
前記第2の情報は前記演算された電圧指令デューティ比であり、
前記d軸電流指令値生成処理における第2の探索モードは、電流振幅制限処理前のd軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記電圧指令デューティ比を観測し、該電圧指令デューティ比が最小となるd軸電流指令値を探索し、
前記d軸電流指令値生成処理における第1の探索モードは、d軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第1の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が0又は最小となるd軸電流指令値を探索することを特徴としている。
A current command table automatic generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 12 is the current amplitude limiting process provided in the current command table automatic adjustment device according to any one of claims 7 to 9. Unit and the voltage amplitude limit processing unit provided in the inverter control unit,
The voltage amplitude limiting processing unit calculates a voltage command duty ratio from a d-axis voltage command value, a q-axis voltage command value, and a DC input voltage of the inverter before the voltage amplitude limiting process,
The second information is the calculated voltage command duty ratio,
The second search mode in the d-axis current command value generation process is to observe the voltage command duty ratio before and after the change when changing the d-axis current command value before the current amplitude limiting process, Search for the d-axis current command value that minimizes the ratio,
The first search mode in the d-axis current command value generation processing is to observe a torque error as the first information before and after the change when the d-axis current command value is changed in the negative direction, Is characterized by searching for a d-axis current command value in which is zero or minimum.

また、請求項22に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法は、請求項19において、前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられた前記電流振幅制限処理部およびインバータ制御部に設けられた前記電圧振幅制限処理部を有し、
前記電圧振幅制限処理部が、電圧振幅制限処理前のd軸電圧指令値、q軸電圧指令値およびインバータの直流入力電圧から電圧指令デューティ比を演算するステップを備え、
前記第2の情報は前記演算された電圧指令デューティ比であり、
前記d軸電流指令値生成ステップにおける第2の探索モードは、電流振幅制限処理前のd軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記電圧指令デューティ比を観測し、該電圧指令デューティ比が最小となるd軸電流指令値を探索し、
前記d軸電流指令値生成ステップにおける第1の探索モードは、d軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第1の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が0又は最小となるd軸電流指令値を探索することを特徴している。
A method for automatically generating a current command table for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 22 is provided in the current amplitude limit processing section and the inverter control section provided in the current command table automatic adjusting device. The voltage amplitude limit processing unit,
The voltage amplitude limit processing unit includes a step of calculating a voltage command duty ratio from a d-axis voltage command value, a q-axis voltage command value, and a DC input voltage of the inverter before the voltage amplitude limit process,
The second information is the calculated voltage command duty ratio,
In the second search mode in the d-axis current command value generation step, when the d-axis current command value before the current amplitude limiting process is changed, the voltage command duty ratio before and after the change is observed, and Search for the d-axis current command value that minimizes the ratio,
In the first search mode in the d-axis current command value generation step, when the d-axis current command value is changed in the negative direction, a torque error as the first information before and after the change is observed, and the torque error is calculated. Is characterized by searching for a d-axis current command value in which is zero or minimum.

上記構成によれば、インバータの電流・電圧制限値を超えている第1の探索モード時には、最大出力制御方式により電流・電圧が制限された状態で最大出力が得られるd軸電流指令値、q軸電流指令値を決定し、インバータの電流・電圧制限値以下の第2の探索モード時には、最大トルク/磁束制御(誘起電圧制御)方式により最小の磁束(誘起電圧)で最大トルクが得られるd軸電流指令値、q軸電流指令値を決定することができる。   According to the above configuration, in the first search mode in which the current / voltage limit value of the inverter is exceeded, the d-axis current command value at which the maximum output can be obtained with the current / voltage limited by the maximum output control method, q In the second search mode in which the shaft current command value is determined and the current is less than or equal to the current / voltage limit value of the inverter, the maximum torque is obtained with the minimum magnetic flux (induced voltage) by the maximum torque / magnetic flux control (induced voltage control) method. An axis current command value and a q-axis current command value can be determined.

また、請求項13に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項1ないし12のいずれか1項において、前記電流指令テーブル自動調整装置は、最大効率制御となるq軸電流を予め解析によって求めておき、該求められたq軸電流を前記トルクフィードバック制御を行うときのq軸電流指令値の初期値とすることを特徴としている。   According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided an automatic current command table generating system for an interior permanent magnet synchronous motor according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the automatic current command table adjusting device performs q-axis control for maximum efficiency control. A current is obtained in advance by analysis, and the obtained q-axis current is used as an initial value of a q-axis current command value when performing the torque feedback control.

上記構成によれば、トルクフィードバック制御の収束を速めることができる。   According to the above configuration, the convergence of the torque feedback control can be accelerated.

また、請求項14に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項1ないし13のいずれか1項において、前記電流指令テーブル自動調整装置は、最大効率制御となるd軸電流を予め解析によって求めておき、該求められたd軸電流を、前記d軸電流指令値生成処理時のd軸電流指令値の初期値とすることを特徴としている。   An automatic current command table generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to a fourteenth aspect of the present invention is the d-axis automatic current command table automatic adjustment device according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein the d-axis is a maximum efficiency control. The current is obtained in advance by analysis, and the obtained d-axis current is used as an initial value of the d-axis current command value in the d-axis current command value generation processing.

上記構成によれば、d軸電流指令値生成処理時のデータ探索回数が低減し、d軸電流指令値データの収束が速められる。   According to the above configuration, the number of data searches during the d-axis current command value generation processing is reduced, and the convergence of the d-axis current command value data is accelerated.

また、請求項15に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項10ないし14のいずれか1項において、前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられた前記電流振幅制限処理部を備え、
前記電流振幅制限処理部は、負方向に変化させるd軸電流指令値の大きさが、設定した制限値よりも大となったときにd軸電流指令値に制限をかけるd軸電流指令値制限処理を行うことを特徴としている。
An automatic current command table generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to a fifteenth aspect of the present invention is the automatic current command table adjusting device according to any one of the tenth to fourteenth aspects, wherein Part,
The d-axis current command value limiter limits the d-axis current command value when the magnitude of the d-axis current command value to be changed in the negative direction becomes larger than the set limit value. Processing is performed.

上記構成によれば、d軸電流の負方向の大きさが制限されるため、埋込磁石同期モータの永久磁石が不可逆減磁を引き起こすことを防止できる。   According to the above configuration, since the magnitude of the d-axis current in the negative direction is limited, it is possible to prevent the permanent magnet of the embedded magnet synchronous motor from causing irreversible demagnetization.

また、請求項16に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項7ないし15のいずれか1項において、前記電流指令テーブル自動調整装置は、前記全動作点について生成されたd軸電流指令値およびq軸電流指令値のデータを、前記電流振幅制限処理部又は電圧振幅制限処理部の少なくとも一方における制限値以下であるデータと制限値を超えたデータとに区分し、区分したデータ毎にデータ補間処理を施してテーブル化を行うことを特徴としている。   In the automatic current command table generating system for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 16, the automatic current command table adjusting device according to any one of claims 7 to 15, wherein the automatic current command table adjusting device is generated for all the operating points. The d-axis current command value and the data of the q-axis current command value are divided into data that is equal to or less than a limit value and data that exceeds the limit value in at least one of the current amplitude limiting processing unit and the voltage amplitude limiting processing unit, It is characterized in that a data interpolation process is performed for each of the divided data to make a table.

前記制限値以下の状態から制限値を超えた状態に切り替わる動作点領域では、電流指令テーブルの特性が大きく変化する。この点について、上記請求項16の構成によれば、前記制限値を超えたデータと以下であるデータとに区分けしたデータ毎に補間処理を行っているので、テーブルデータの境界領域での精度を改善することができる。   In the operating point region where the state is switched from the state below the limit value to the state exceeding the limit value, the characteristics of the current command table greatly change. In this regard, according to the configuration of claim 16, since the interpolation processing is performed for each of the data divided into the data exceeding the limit value and the data below, the accuracy in the boundary region of the table data is reduced. Can be improved.

(1)請求項1〜22に記載の発明によれば、埋込磁石同期モータを可変速制御するインバータにトルク指令を与えてトルク制御を行うものにおいて、トルク指令から前記モータのd軸電流指令値、q軸電流指令値への変換を、高精度且つ高効率に可能とした電流指令テーブルを自動生成することができる。
(2)請求項2に記載の発明によれば、最大トルク/電流制御方式により、最小の電流振幅で最大トルクが得られるd軸電流指令値、q軸電流指令値を決定することができる。このため、埋込磁石同期モータの銅損を最小化するd軸電流指令値、q軸電流指令値を生成することができる。
(1) According to the present invention, a torque command is given to an inverter that performs variable speed control of an embedded magnet synchronous motor, and torque control is performed. It is possible to automatically generate a current command table that enables conversion into a value and a q-axis current command value with high accuracy and high efficiency.
(2) According to the second aspect of the invention, the d-axis current command value and the q-axis current command value that can obtain the maximum torque with the minimum current amplitude can be determined by the maximum torque / current control method. For this reason, the d-axis current command value and the q-axis current command value that minimize the copper loss of the interior permanent magnet synchronous motor can be generated.

また、d軸電流指令値、q軸電流指令値生成処理時に、計算により求めたモータ電流振幅値ではなく検出した(実測した)モータ電流の振幅値を観測しているため、計算による誤差の影響を受けることなくより高精度な電流指令テーブルを自動生成することができる。
(3)請求項3に記載の発明によれば、モータ電流を検出してその検出信号を取り込む必要がないため、電流指令テーブル自動調整装置との間の信号数とインバータ内部での演算が簡素化される。
(4)請求項4に記載の発明によれば、最大効率制御方式により、最小の消費電力(インバータの入力電力)で最大トルクが得られるd軸電流指令値、q軸電流指令値を決定することができる。このため、埋込磁石同期モータの鉄損・銅損等の総合損失を最小化するd軸電流指令値、q軸電流指令値を生成することができる。
(5)請求項5に記載の発明によれば、最大トルク磁束制御(誘起電圧制御)方式により、最小の磁束(誘起電圧)で最大トルクが得られるd軸電流指令値、q軸電流指令値を決定することができる。このため、埋込磁石同期モータの鉄損を最小化するd軸電流指令値、q軸電流指令値を生成することができる。
(6)請求項6、18に記載の発明によれば、機械損等の無負荷損失で低減するトルクを予め補償した上で電流指令テーブルを生成することができる。
(7)請求項7、19に記載の発明によれば、インバータの電流・電圧制限の有無に応じて最大効率制御と最大出力制御の各運転領域に適した制御方式の電流指令テーブル生成手法を適宜切り替えることができる。
(8)請求項8に記載の発明によれば、第1又は第2の探索モードを繰り返し状態遷移する場合であっても、前記モード実行時のデータを収束させることができる。
(9)請求項9に記載の発明によれば、ある回転数における運転限界のトルク値を動作点として自動的に追加設定し(新たなトルク指令値に設定変更し)、最大トルクとなるd軸電流指令値、q軸電流指令値のデータを得ることができる。
(10)請求項10、20に記載の発明によれば、インバータの電流・電圧制限値を超えている第1の探索モード時には、最大出力制御方式により電流・電圧が制限された状態で最大出力が得られるd軸電流指令値、q軸電流指令値を決定し、インバータの電流・電圧制限値以下の第2の探索モード時には、最大効率制御方式により最小の消費電力(インバータの入力電力)で最大トルクが得られるd軸電流指令値、q軸電流指令値を決定することができる。
(11)請求項11、21に記載の発明によれば、インバータの電流・電圧制限値を超えている第1の探索モード時には、最大出力制御方式により電流・電圧が制限された状態で最大出力が得られるd軸電流指令値、q軸電流指令値を決定し、インバータの電流・電圧制限値以下の第2の探索モード時には、最大トルク/電流制御方式により最小の電流振幅で最大トルクが得られるd軸電流指令値、q軸電流指令値を決定することができる。
(12)請求項12、22に記載の発明によれば、インバータの電流・電圧制限値を超えている第1の探索モード時には、最大出力制御方式により電流・電圧が制限された状態で最大出力が得られるd軸電流指令値、q軸電流指令値を決定し、インバータの電流・電圧制限値以下の第2の探索モード時には、最大トルク/磁束制御(誘起電圧制御)方式により最小の磁束(誘起電圧)で最大トルクが得られるd軸電流指令値、q軸電流指令値を決定することができる。
(13)請求項13に記載の発明によれば、トルクフィードバック制御の収束を速めることができる。
(14)請求項14に記載の発明によれば、d軸電流指令値生成処理時のデータ探索回数が低減し、d軸電流指令値データの収束が速められる。
(15)請求項15に記載の発明によれば、d軸電流の負方向の大きさが制限されるため、埋込磁石同期モータの永久磁石が不可逆減磁を引き起こすことを防止できる。
(16)請求項16に記載の発明によれば、前記制限値を超えたデータと以下であるデータとに区分けしたデータ毎に補間処理を行っているので、テーブルデータの境界領域での精度を改善することができる。
Also, during the d-axis current command value and q-axis current command value generation processing, the detected (actually measured) motor current amplitude value is observed instead of the calculated motor current amplitude value. A higher-precision current command table can be automatically generated without receiving the current command table.
(3) According to the third aspect of the invention, there is no need to detect the motor current and take in the detection signal, so that the number of signals between the motor current table automatic adjustment device and the calculation inside the inverter is simplified. Be transformed into
(4) According to the fourth aspect of the present invention, the d-axis current command value and the q-axis current command value that provide the maximum torque with the minimum power consumption (input power of the inverter) are determined by the maximum efficiency control method. be able to. Therefore, it is possible to generate the d-axis current command value and the q-axis current command value that minimize the total loss such as the iron loss and the copper loss of the interior permanent magnet synchronous motor.
(5) According to the fifth aspect of the present invention, the d-axis current command value and the q-axis current command value that provide the maximum torque with the minimum magnetic flux (induced voltage) by the maximum torque magnetic flux control (induced voltage control) method. Can be determined. Therefore, it is possible to generate a d-axis current command value and a q-axis current command value that minimize the iron loss of the interior permanent magnet synchronous motor.
(6) According to the sixth and eighteenth aspects of the invention, it is possible to generate the current command table after previously compensating for the torque reduced by no-load loss such as mechanical loss.
(7) According to the seventh and 19th aspects of the invention, there is provided a current command table generation method of a control method suitable for each operation area of maximum efficiency control and maximum output control depending on whether or not the current and voltage of the inverter are limited. It can be switched appropriately.
(8) According to the invention as set forth in claim 8, even when the first or second search mode repeatedly makes a state transition, the data at the time of executing the mode can be converged.
(9) According to the ninth aspect of the invention, a torque value at an operation limit at a certain rotational speed is automatically additionally set as an operating point (setting is changed to a new torque command value), and d becomes a maximum torque. Data of the axis current command value and the q-axis current command value can be obtained.
(10) According to the tenth and twentieth aspects, in the first search mode in which the current / voltage limit value of the inverter is exceeded, the maximum output is controlled in a state where the current / voltage is limited by the maximum output control method. Are determined, and in the second search mode below the inverter current / voltage limit value, the maximum efficiency control method is used to minimize power consumption (input power of the inverter). It is possible to determine the d-axis current command value and the q-axis current command value at which the maximum torque is obtained.
(11) According to the eleventh and twenty-first aspects, in the first search mode in which the current / voltage limit value of the inverter is exceeded, the maximum output is controlled with the current / voltage limited by the maximum output control method. The d-axis current command value and the q-axis current command value are obtained. In the second search mode in which the current and the voltage are not more than the current / voltage limit values of the inverter, the maximum torque is obtained with the minimum current amplitude by the maximum torque / current control method. The specified d-axis current value and the specified q-axis current value can be determined.
(12) According to the invention as set forth in claims 12 and 22, in the first search mode in which the current / voltage limit value of the inverter is exceeded, the maximum output is controlled in a state where the current / voltage is limited by the maximum output control method. Are determined, and in the second search mode below the inverter current / voltage limit value, the minimum flux (maximum torque / flux control (induced voltage control) method) is determined in the second search mode. It is possible to determine the d-axis current command value and the q-axis current command value at which the maximum torque is obtained by the induced voltage).
(13) According to the thirteenth aspect, the convergence of the torque feedback control can be accelerated.
(14) According to the fourteenth aspect, the number of data searches during the d-axis current command value generation processing is reduced, and the convergence of the d-axis current command value data is accelerated.
(15) According to the invention of claim 15, since the magnitude of the d-axis current in the negative direction is limited, it is possible to prevent the permanent magnet of the embedded magnet synchronous motor from causing irreversible demagnetization.
(16) According to the invention described in claim 16, since the interpolation processing is performed for each data divided into the data exceeding the limit value and the data below, the accuracy in the boundary region of the table data is reduced. Can be improved.

本発明の実施形態における電流指令テーブル自動生成システムの基本構成図。FIG. 1 is a basic configuration diagram of a current command table automatic generation system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例1における電流指令テーブル自動生成システムの構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of a current command table automatic generation system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1における電流指令テーブル自動調整装置の内部構成図。FIG. 1 is an internal configuration diagram of a current command table automatic adjustment device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における電流指令テーブル自動生成処理の基本フローチャート。9 is a basic flowchart of a current command table automatic generation process according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における電流指令テーブルの利用形態を示す構成図。FIG. 4 is a configuration diagram showing a use form of a current command table in the embodiment of the present invention. 本発明の実施例2における電流指令テーブル自動生成システムの構成図。FIG. 9 is a configuration diagram of a current command table automatic generation system according to a second embodiment of the present invention. 本発明の実施例3における電流指令テーブル自動生成システムの構成図。FIG. 9 is a configuration diagram of a current command table automatic generation system according to a third embodiment of the present invention. 本発明の実施例3における電流指令テーブル自動調整装置の内部構成図。FIG. 10 is an internal configuration diagram of a current command table automatic adjustment device according to a third embodiment of the present invention. 本発明の実施例4における電流指令テーブル自動生成システムの構成図。FIG. 13 is a configuration diagram of a current command table automatic generation system according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の実施例4における電流指令テーブル自動調整装置の内部構成図。FIG. 13 is an internal configuration diagram of a current command table automatic adjustment device according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の実施例5における電流指令テーブル自動調整装置の内部構成図。FIG. 13 is an internal configuration diagram of a current command table automatic adjustment device according to a fifth embodiment of the present invention. 本発明の実施例5を適用した電流指令テーブルの利用形態を示す構成図。FIG. 13 is a configuration diagram showing a use form of a current command table to which the fifth embodiment of the present invention is applied. 本発明で実行される最大効率制御と最大出力制御の範囲を示すトルク−回転数特性図。FIG. 4 is a torque-rotation speed characteristic diagram showing a range of maximum efficiency control and maximum output control executed in the present invention. 本発明の実施例6における電流指令テーブル自動生成システムの要部を示す構成図。FIG. 13 is a configuration diagram illustrating a main part of an automatic current command table generation system according to a sixth embodiment of the present invention. 本発明の実施例6における電流指令テーブル自動生成処理のフローチャート。16 is a flowchart of a current command table automatic generation process according to the sixth embodiment of the present invention. 本発明の実施例10における電流指令テーブル自動調整装置の内部構成図。FIG. 13 is an internal configuration diagram of a current command table automatic adjustment device according to a tenth embodiment of the present invention. 本発明の実施例10における電流指令テーブル自動生成処理のフローチャート。21 is a flowchart of a current command table automatic generation process according to the tenth embodiment of the present invention. 本発明の実施例11における電流指令テーブル自動調整装置の内部構成図。FIG. 19 is an internal configuration diagram of a current command table automatic adjustment device according to an eleventh embodiment of the present invention. 本発明の実施例11における電流指令テーブル自動生成処理のフローチャート。21 is a flowchart of a current command table automatic generation process according to the eleventh embodiment of the present invention.

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。本実施形態例では、埋込磁石同期モータのd軸およびq軸電流指令値(電流指令値の振幅・位相情報)を、実測値に基づいて高精度かつ自動的に生成する電流指令テーブル自動生成システムおよび方法を提供するものであり、その基本構成を図1に示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments. In the present embodiment, a current command table automatically generates a d-axis and q-axis current command value (amplitude / phase information of a current command value) of an interior permanent magnet synchronous motor with high accuracy and automatically based on an actually measured value. The present invention provides a system and a method, and its basic configuration is shown in FIG.

図1において、対象となる埋込磁石同期モータ10は任意の負荷サーボ装置20と軸接続されている。前記モータ10と負荷サーボ装置20の結合軸にはトルクメータ11が設置され、軸トルクの検出が可能となっている。負荷サーボ装置20には一般的なサーボモータ制御装置等を利用し、指定した回転数となるように速度制御を行う。   In FIG. 1, a target interior permanent magnet synchronous motor 10 is axially connected to an arbitrary load servo device 20. A torque meter 11 is provided on a joint shaft between the motor 10 and the load servo device 20 so that shaft torque can be detected. For the load servo device 20, a general servo motor control device or the like is used, and speed control is performed so as to achieve a designated rotation speed.

30は、電流指令テーブル自動生成システムの各種情報、すなわち、後述する、トルクメータ11のトルク検出値τ、負荷サーボ装置20から出力される速度検出値ωm、モータ電流の電流振幅値Im、電圧指令デューティ比Dv、前記モータ10を駆動するインバータ40の入力電力(消費電力)Pi等に基づいて、d軸電流指令値id *、q軸電流指令値iq *を生成しテーブル化する電流指令テーブル自動調整装置である。 Reference numeral 30 denotes various information of the current command table automatic generation system, that is, a torque detection value τ of the torque meter 11, a speed detection value ω m output from the load servo device 20, a motor current current value Im, and a voltage, which will be described later. A current for generating a d-axis current command value id * and a q-axis current command value iq * based on the command duty ratio Dv, the input power (power consumption) Pi of the inverter 40 for driving the motor 10, and the like, and tabulating the current. It is a command table automatic adjustment device.

インバータ40では、前記モータ10に取り付けられた回転位置センサ12で検出された回転位相θに同期した回転座標変換を用いて一般的な電流ベクトル制御を行う。   In the inverter 40, general current vector control is performed using rotation coordinate conversion synchronized with the rotation phase θ detected by the rotation position sensor 12 attached to the motor 10.

インバータ40のインバータ制御部(41)では、回転座標系において永久磁石のN極方向にd軸を定義し、d軸の90度進んだ位相にq軸を設定する。そして電流センサ13で検出された前記モータ10の三相電流検出値iu,iv,iwを、(1)式の回転座標変換を行ってd軸電流検出値idおよびq軸電流検出値iqに変換する。 The inverter control unit (41) of the inverter 40 defines the d axis in the direction of the N pole of the permanent magnet in the rotating coordinate system, and sets the q axis to a phase advanced by 90 degrees from the d axis. Then, the three-phase current detection values i u , i v , and i w of the motor 10 detected by the current sensor 13 are subjected to the rotation coordinate conversion of the equation (1) to detect the d-axis current detection value id and the q-axis current detection. Convert to value iq .

Figure 0006658023
Figure 0006658023

そして電流指令テーブル自動調整装置30から送られてきたd軸電流指令値id *およびq軸電流指令値iq *に、前記検出値id,iqがそれぞれ追従するようにPID制御等の自動制御(電流フィードバック制御)を行う。この自動制御器の出力はd軸電圧指令値vd *,q軸電圧指令値vq *となりPWM制御等でゲート信号が作成され、インバータの半導体スイッチング素子を制御する。14はインバータ40の直流電源であり、15は電力計を示している。 And the current command table d-axis current command value sent from the automatic adjustment device 30 i d * and the q-axis current command value i q *, the detected value i d, i q is the PID control or the like so as to follow each Performs automatic control (current feedback control). The output of this automatic controller becomes a d-axis voltage command value v d * and a q-axis voltage command value v q * , and a gate signal is created by PWM control or the like, and the semiconductor switching element of the inverter is controlled. 14 is a DC power supply for the inverter 40, and 15 is a power meter.

電流指令テーブル自動調整装置30では、トルク指令値(τ*)と速度検出値ωmに基づいて電流指令値id *,iq *の値を決定する。この決定方法については各実施例にて後述するが、トルク検出値τ、速度検出値ωm、電流振幅値Im、電圧指令デューティ比Dv、入力電力(消費電力)Pi等を用いてid *,iq *の電流指令テーブル(モータ電流の振幅と位相)を自動調整する。 In the current command table automatic adjusting device 30, the current command value i d * based torque command value (tau *) of the speed detection value omega m, determine the value of i q *. As will be described later in each example of this determination method, the torque detection value tau, the speed detection value omega m, the current amplitude value Im, i using the voltage command duty ratio Dv, the input power (power consumption) Pi like d * , I q * automatically adjust the current command table (amplitude and phase of the motor current).

ここで、電流振幅値Imは(2)式、電圧指令デューティ比Dvは(3)式で表現される。   Here, the current amplitude value Im is expressed by equation (2), and the voltage command duty ratio Dv is expressed by equation (3).

Figure 0006658023
Figure 0006658023

Figure 0006658023
Figure 0006658023

DC:直流電源(インバータ直流入力)の直流電圧値
尚、電流振幅値Imについては、インバータ40内部で計算しても良いし、三相電流を電流指令テーブル自動調整装置30に直接取り込んで振幅を計算しても良い。
V DC : DC voltage value of DC power supply (inverter DC input) Note that the current amplitude value Im may be calculated inside the inverter 40, or the three-phase current may be directly taken into the current command table automatic adjustment device 30 to obtain the amplitude. May be calculated.

入力電力(消費電力)Piは直流電源14部分において電力計15等を用いて検出する。図1ではインバータ・モータの総合消費電力を計測しているが、インバータ出力部で計測すればモータ単体の消費電力にすることも可能である。   The input power (power consumption) Pi is detected using a wattmeter 15 or the like in the DC power supply 14 part. Although the total power consumption of the inverter / motor is measured in FIG. 1, the power consumption of the motor alone can be obtained by measuring at the inverter output unit.

以下、各実施例を説明する。   Hereinafter, each embodiment will be described.

本実施例では、d軸およびq軸電流指令値(電流振幅・位相)の決定法に最大トルク/電流制御を採用する。最大トルク/電流制御は、トルクを出力する際に電流振幅が最小となる位相にid,iqを調整する方法である。この方法で決定された電流位相で埋込磁石同期モータを駆動すると、モータの銅損が最小化する。 In the present embodiment, the maximum torque / current control is employed for determining the d-axis and q-axis current command values (current amplitude / phase). Maximum torque / current control is a scheme of current amplitude is adjusted i d, i q to smallest phase when outputting torque. Driving an interior permanent magnet synchronous motor with the current phase determined in this manner minimizes copper losses in the motor.

(4)式に一般的なトルク式を示す。(4)式を電流位相角βで偏微分して0とし、電流振幅が最小となる最適電流位相をid,iqの関係式として導くと(5)式が得られる。ただし、p:極対数、Ψ:永久磁石による電機子鎖交磁束、Ld:d軸インダクタンス、Lq:q軸インダクタンスである。 Equation (4) shows a general torque equation. (4) to 0 by partial differentiation by the current phase angle β of the equation, when guiding the optimal current phase current amplitude is minimum as relation of i d, i q (5) is obtained. Here, p: the number of pole pairs, Δ: armature interlinkage magnetic flux by a permanent magnet, L d : d-axis inductance, and L q : q-axis inductance.

Figure 0006658023
Figure 0006658023

Figure 0006658023
Figure 0006658023

理論的には(5)式に基づいてidとiqを決定すれば最大トルク/電流制御を実現できるが、実際のモータ駆動システムにおいては、インバータ、ケーブル、センサ特性、電流および周波数依存性がある抵抗・インダクタンス変動、永久磁石等の磁気回路の温度依存性等が影響して、設計値や解析値からの誤差が発生する。したがって、より高精度かつ高効率にトルクを出力するには、実測値に基づいてid,iqを調整する必要がある。 The theoretically possible to realize the maximum torque / current control be decided i d and i q based on the equation (5), in the actual motor drive system, an inverter, cable, sensor characteristics, current and frequency-dependent Due to certain resistance / inductance fluctuations, temperature dependence of a magnetic circuit such as a permanent magnet, and the like, errors from design values and analysis values occur. Therefore, the output torque with higher accuracy and high efficiency, it is necessary to adjust the i d, i q based on the measured value.

そこで本実施例では、図2に示すようにトルクτおよび電流振幅値Imを検出して電流指令テーブル自動調整を行う。図2において図1と同一部分は同一符号をもって示している。   Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the torque τ and the current amplitude value Im are detected, and the current command table is automatically adjusted. 2, the same parts as those in FIG. 1 are indicated by the same reference numerals.

電流指令テーブル自動調整装置30の内部では、図3に示す構成で図4に示す電流指令テーブル自動生成処理を行い、動作点(トルク・回転数の動作状態)に応じた二次元の電流指令テーブルを自動生成する。   The current command table automatic adjustment device 30 performs the current command table automatic generation process shown in FIG. 4 with the configuration shown in FIG. 3 and performs a two-dimensional current command table according to the operating point (the operating state of the torque and the number of revolutions). Is automatically generated.

図3において31は、後述する一つの動作点における速度指令値、トルク指令値を決定する機能と、速度検出値ωm、トルク検出値τが速度指令値ωm *、トルク指令値τ*と一致しているかを確認する機能と、動作点を変更する機能とを有したトルク&速度指令値設定処理部である。 In FIG. 3, reference numeral 31 denotes a function for determining a speed command value and a torque command value at one operating point, which will be described later, and the speed detection value ω m and the torque detection value τ are the speed command value ω m * and the torque command value τ * . This is a torque & speed command value setting processing unit having a function of checking whether they match, and a function of changing the operating point.

32は、トルク指令値τ*から、トルクメータ11で検出されたトルク検出値τを差し引く減算器であり、33はPID制御により追従制御を行い、トルク検出値τがトルク指令値τ*に一致するように制御する(トルクフィードバック制御を行う)トルク制御器(調整器)である。34は、検出された電流振幅Imが最小となるd軸電流指令値id *を探索するd軸電流調整器である。 32 is a subtractor for subtracting the torque detection value τ detected by the torque meter 11 from the torque command value τ * , and 33 performs tracking control by PID control, and the torque detection value τ matches the torque command value τ * . This is a torque controller (adjuster) that controls so as to perform (performs torque feedback control). Reference numeral 34 denotes a d-axis current adjuster that searches for a d-axis current command value id * at which the detected current amplitude Im is minimized.

次に、図2、図3における電流指令テーブル自動生成処理を図4とともに説明する。   Next, the current command table automatic generation processing in FIGS. 2 and 3 will be described with reference to FIG.

<ステップS1(データ取得準備)>では、トルク&速度指令値設定処理部31が、回転数とトルクの二次元でd軸電流指令値id *とq軸電流指令値iq *の電流指令テーブルを生成するため定トルク範囲、定出力範囲などのモータの仕様に合わせて回転数の範囲と点数およびトルクの範囲と点数を任意に設定する(指令値設定ステップ)。 In <Step S1 (data acquisition preparation)>, the torque & speed command value setting processing unit 31 executes the current command of the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * in two dimensions of the rotation speed and the torque. In order to generate a table, the range and number of rotations and the range and number of torques are arbitrarily set in accordance with the specifications of the motor such as a constant torque range and a constant output range (command value setting step).

例えば、モータ回転数範囲が−1000rpm〜1000rpmで100rpm刻みの点数、トルク範囲が−100Nm〜100Nmで10Nm刻みの点数でテーブルを生成したい場合は、回転数21点×トルク21点=合計441点の動作点を設定する。また、モータの各種パラメータの温度依存性を考慮し、十分な暖機運転を行ってから電流指令テーブル自動生成処理を開始する。   For example, if it is desired to generate a table with a motor rotation speed range of -1000 rpm to 1000 rpm in increments of 100 rpm and a torque range of -100 Nm to 100 Nm in increments of 10 Nm, the number of rotations is 21 points x torque 21 points = 441 points in total. Set the operating point. In addition, in consideration of the temperature dependence of various parameters of the motor, a sufficient warm-up operation is performed, and then the current command table automatic generation processing is started.

<ステップS2(電流指令テーブル自動生成処理ループ開始)>は、ステップS1で予め設定された全動作点において、順次id,iqを決定する処理を繰り返すループである。1つの動作点でid,iqのデータを取得した後、次の動作点に移行する処理を行う。これは全動作点のデータが取得されるまで繰り返される。 <Step S2 (current command table automatic generation processing loop start)> is the full operating point set in advance in step S1, a loop to repeat the process of determining the sequence i d, i q. After obtaining the data of i d, i q in one operating point, performs processing to shift to the next operating point. This is repeated until data of all operating points is obtained.

<ステップS3(回転数指令設定・速度制御)>では、ステップS1で設定された回転数設定値(速度指令)ωm *を図2における負荷サーボ装置20に送信し、回転数を所望の値に制御する(速度制御ステップ)。負荷サーボ装置20では速度制御が行われており、回転数検出値(速度検出値)ωmを電流指令テーブル自動調整装置30に返す。図3のトルク&速度指令値設定処理部31において、回転数検出値が所望の設定値に一致していることを確認し、ステップS4に移行する。 In step S3 (rotation speed command setting / speed control), the rotation speed setting value (speed command) ω m * set in step S1 is transmitted to the load servo device 20 in FIG. 2, and the rotation speed is set to a desired value. (Speed control step). Speed control is performed in the load servo device 20, and a rotation speed detection value (speed detection value) ω m is returned to the current command table automatic adjustment device 30. In the torque & speed command value setting processing section 31 of FIG. 3, it is confirmed that the detected rotation speed matches the desired set value, and the process proceeds to step S4.

<ステップS4(トルク指令設定・トルク制御)>では、ステップS1で設定されたトルク指令値τ*とトルク検出値τが一致するように、図3の減算器32およびトルク制御器33がトルクフィードバック制御を行う。トルク指令と検出の偏差は一般的なPI制御を用いて追従制御し、PI制御出力(トルク制御器33の出力)をq軸電流指令値iq *とする(q軸電流指令値生成ステップ)。このとき、d軸電流指令値id *の初期値は0とする(id *=0制御)。d軸電流調整器については後段のステップS5で処理する。トルク検出値が設定値に一致したことを確認し、ステップS5に移行する。 In <Step S4 (torque command setting / torque control)>, the subtractor 32 and the torque controller 33 shown in FIG. 3 perform torque feedback so that the torque command value τ * set in Step S1 matches the torque detection value τ. Perform control. The deviation between the torque command and the detection is tracked using a general PI control, and the PI control output (output of the torque controller 33) is set as a q-axis current command value iq * (q-axis current command value generation step). . At this time, the initial value of the d-axis current command value id * is set to 0 ( id * = 0 control). The processing for the d-axis current regulator is performed in step S5 in the subsequent stage. After confirming that the detected torque value matches the set value, the process proceeds to step S5.

<ステップS5(d軸電流調整)>では、d軸電流調整器34が電流振幅検出値Imが最小となるid *を探索する(d軸電流指令値生成ステップ)。探索手法は特に限定しないが、一般的な山登り法、最急降下法などを用いれば良い。例えばid *=0の初期値から任意のステップ幅でd軸電流指令値id *を負方向に変化させる。変化前後の電流振幅値Imを観測し、変化前より電流振幅値が小さくなればさらに負方向にid *を変化させる。本処理を繰り返すことで、電流振幅が最小となるid *を探索できる。このときd軸電流指令値id *を変化させるとトルクτも変化することになるが、前段のステップS4の処理(図3のトルクフィードバック制御)が効いているため、id *の変化に応じてトルクτはトルク指令値τ*に常に一致するように、iq *が自動的に調整される。したがってid *とiq *は、最大トルク/電流制御(電流振幅最小で最大トルクを出力する電流位相)を自動的に実現することができる。本処理によってid *,iq *が収束したことを確認し、ステップS6に移行する。 In <Step S5 (d-axis current adjustment)>, the d-axis current adjuster 34 searches for id * that minimizes the current amplitude detection value Im (d-axis current command value generation step). The search method is not particularly limited, but a general hill-climbing method, a steepest descent method, or the like may be used. For example, the d-axis current command value id * is changed in the negative direction at an arbitrary step width from the initial value of id * = 0. The current amplitude value Im before and after the change is observed, and if the current amplitude value becomes smaller than before the change, id * is further changed in the negative direction. By repeating this process, it is possible to search for id * that minimizes the current amplitude. At this time, if the d-axis current command value id * is changed, the torque τ also changes. However, since the processing of the previous step S4 (torque feedback control in FIG. 3) is effective, the change in id * Accordingly, iq * is automatically adjusted so that torque τ always matches torque command value τ * . Therefore, id * and iq * can automatically realize maximum torque / current control (current phase that outputs maximum torque with minimum current amplitude). It is confirmed that id * and iq * have converged by this process, and the process proceeds to step S6.

<ステップS6(設定動作点のid *,iq *電流指令データ記録)>では、ステップS4,S5で求めたid *,iq *を、そのときの回転数・トルク設定値とともにそれぞれメモリに記録する。 <(I d * for setting the operating point, i q * current command data recording) Step S6> In, i d * obtained in step S4, S5, and i q *, respectively the rotation speed-torque setting value at that time Record in memory.

<ステップS7(電流指令テーブル自動生成処理ループ終了)>では、全動作点でid *,iq *のデータが取得できている場合は後段のステップS8に移行し、そうでない場合は前段のステップS2に戻って未記録の他の動作点に設定・移行し、ステップS3〜S6のループを繰り返す。 In <Step S7 (current command table automatic generation processing loop end)>, i d * in all operating points, if i q * data has been acquired proceeds to the subsequent step S8, otherwise preceding The process returns to step S2 to set and shift to another unrecorded operating point, and repeat the loop of steps S3 to S6.

<ステップS8(全動作点のid *,iq *電流指令データ読み出し)>では、取得した全動作点におけるid *,iq *のデータをメモリから読み出し、ステップS9に移行する。 <Step S8 (full operating point i d *, i q * current command data read)> In reads the i d *, i q * of data over the operating point acquired from the memory, the process proceeds to step S9.

<ステップS9(電流指令テーブル生成)>では、ステップS8で読み出した全動作点のid *,iq *のデータを用いて、回転数とトルクを入力とした二次元テーブルとして展開する。テーブル化する際に、正規化や種々のデータ補間(例:キュービックスプライン補間など)を行っても良い。テーブルは2入力(回転数とトルク)1出力(id *又はiq *)という形式のデータとなり、ステップS1で説明した441点の動作点の例では、441点のテーブルがid *用とiq *用で2種類生成され、終了する。 In <Step S9 (current command table generation)>, all operating points of the i d * read in step S8, by using the i q * data, deploying the rotational speed and the torque as a two-dimensional table as input. When making the table, normalization and various data interpolation (eg, cubic spline interpolation) may be performed. Table is 2 input (speed and torque) 1 Output (i d * or i q *) that the format of the data, in the example of the operation point of 441 points described in step S1, for the 441-point table i d * And two types for iq * are generated and the process ends.

以上のようにして自動生成された電流指令テーブルは、インバータ内部のマイコン等にプログラムとして実装し、モータの動作状態(トルク指令と回転数の状態)に応じて、適合するid *,iq *のデータを線形補間等で読み出し、d軸電流指令値およびq軸電流指令値として利用する。したがって、電流指令テーブルが自動生成された後は、図2、図3のようなトルクフィードバック等の装置構成を必要とせず、任意のインバータで対象の埋込磁石同期モータを駆動すれば良い。あくまで、図2、図3の装置構成は実測に基づいた高精度な電流指令テーブルを自動生成する時のみに使用されるものである。図5は、図2、図3の構成で自動生成された電流指令テーブルを、一般的なベクトル制御インバータに実装する場合の利用形態の例である。 Above the current command table that is automatically generated as, implemented as a program in the inverter inside the microcomputer, in accordance with the operation state of the motor (rotation number of states and a torque command) conforming i d *, i q The data of * is read out by linear interpolation or the like, and used as a d-axis current command value and a q-axis current command value. Therefore, after the current command table is automatically generated, the target embedded magnet synchronous motor may be driven by an arbitrary inverter without requiring a device configuration such as torque feedback as shown in FIGS. 2 and 3 are used only when a high-precision current command table based on actual measurement is automatically generated. FIG. 5 shows an example of a usage form in a case where the current command table automatically generated by the configuration of FIGS. 2 and 3 is mounted on a general vector control inverter.

図5の電流指令テーブルの利用形態について以下に説明する。図5において図2と同一部分は同一符号をもって示しており、200は負荷、400は任意のインバータを示している。   The use form of the current command table of FIG. 5 will be described below. 5, the same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, 200 denotes a load, and 400 denotes an arbitrary inverter.

インバータ制御部51内の52は、電流センサ13で検出された埋込磁石同期モータ10の三相電流検出値iu,iv,iwを、(1)式の回転座標変換を行ってd軸電流検出値idおよびq軸電流検出値iqに変換する座標変換部である。 52 in the inverter control unit 51 converts the three-phase current detection values i u , i v , and i w of the embedded magnet synchronous motor 10 detected by the current sensor 13 into d by performing the rotation coordinate conversion of the equation (1). is a coordinate converter for converting the axial current detection value i d and the q-axis current detection value i q.

53は、回転位置センサ12で検出された前記モータ10の回転位相θから回転数ωm(速度検出値)を演算する速度演算部である。 Reference numeral 53 denotes a speed calculation unit that calculates the rotation speed ω m (speed detection value) from the rotation phase θ of the motor 10 detected by the rotation position sensor 12.

図2、図3の構成および図4のフローチャートで自動生成された電流指令テーブル300は、トルク指令τ*と回転数ωmを引数とした2次元テーブルの形式でインバータ制御部51に実装される。前記テーブルからはd軸電流指令値id *とq軸電流指令値iq *が出力され、後段のベクトル制御部55で回転座標上の電流追従制御(id *,iq *とid,iqが一致するように追従制御)が行われる。その結果出力されるd軸電圧指令値vd *およびq軸電圧指令値vq *は、座標変換部58で三相電圧指令値vu *,vv *,vw *に逆変換された後、PWM制御部59で三角波キャリア比較等のPWM制御によりゲート信号を生成し、インバータ400を制御する。 2, the current command table 300, which is automatically generated in the flow chart of FIG configuration and 3 4 is mounted on the inverter control unit 51 in the form of a two-dimensional table with the torque command tau * the rotational speed omega m and arguments . The d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * are output from the table, and the current follow-up control ( id * , iq * and id ) on the rotational coordinates is performed by the vector control unit 55 at the subsequent stage. , Iq coincide with each other. The resulting d-axis voltage command value v d * and q-axis voltage command value v q * are inversely converted into three-phase voltage command values v u * , v v * , v w * by the coordinate conversion unit 58. Thereafter, the PWM control section 59 generates a gate signal by PWM control such as triangular wave carrier comparison, and controls the inverter 400.

本実施例は、図3における電流指令テーブルのトルク誤差低減(高精度化)と高効率化(電流最小)を実現することに寄与するものである。方式としての特長は、トルクフィードバック制御をしながらq軸電流を自動制御した状態を維持しつつ、高効率化される最適なd軸電流を探索できる点である。   The present embodiment contributes to the reduction of the torque error (higher accuracy) and the higher efficiency (minimum current) of the current command table in FIG. The feature of the method is that it is possible to search for an optimal d-axis current with high efficiency while maintaining a state in which the q-axis current is automatically controlled while performing torque feedback control.

本実施例によれば、トルクフィードバック制御と電流振幅検出が可能な装置構成において、電流振幅が最小(モータ銅損が最小)となる最大トルク/電流制御を高精度に実現する電流指令値id *,iq *を自動的に求めた上で、テーブル化することができる。したがって、トルク出力の高精度化と銅損の最小化、およびid *,iq *の自動調整とテーブルの自動生成による省力化に大きな効果がある。 According to this embodiment, in a device configuration capable of torque feedback control and current amplitude detection, the current command value for realizing the maximum torque / current control current amplitude is minimum (motor copper loss is minimized) with high accuracy i d * And iq * can be automatically determined and tabulated. Therefore, there is a great effect high accuracy and minimize the copper loss of the torque output, and i d *, a labor saving by automatic generation of i q * automatic adjustment and tables.

実施例1では、電流振幅を最小化する際に、インバータ40から(2)式の電流振幅検出値(Im)を返していた。本実施例では、演算簡素化と入出力信号の削減のために、電流振幅の計算に電流指令値を用いる。インバータ40のインバータ制御部における電流フィードバック制御が正しく機能していれば、電流検出値と電流指令値は一致する。そこで(6)式に示すとおり、d軸およびq軸電流指令値id *,iq *を用いて電流振幅値Imを計算する。 In the first embodiment, when minimizing the current amplitude, the current amplitude detection value (Im) of Expression (2) is returned from the inverter 40. In this embodiment, a current command value is used for calculating a current amplitude in order to simplify calculation and reduce input / output signals. If the current feedback control in the inverter control unit of the inverter 40 functions correctly, the current detection value and the current command value match. Therefore, as shown in equation (6), the current amplitude value Im is calculated using the d-axis and q-axis current command values id * and iq * .

Figure 0006658023
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電流振幅検出値を用いる図2の構成に対して、本実施例では図6に示すとおり、電流振幅検出値のフィードバックが必要なくなり、電流指令テーブル自動調整装置30との間の信号数とインバータ内部での演算が簡素化される。(6)式の演算は電流指令テーブル自動調整装置30内部で実行すればよい。   Compared to the configuration of FIG. 2 using the current amplitude detection value, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, feedback of the current amplitude detection value is not required, and the number of signals between the current command table automatic adjustment device 30 and the inverter internal Is simplified. The calculation of the expression (6) may be executed inside the current command table automatic adjustment device 30.

図6において図2と同一部分は同一符号をもって示している。電流指令テーブル自動生成処理は、実施例1と同様に実施されるものであり、その説明は省略する。   6, the same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. The current command table automatic generation processing is performed in the same manner as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

実施例1、2では、銅損を最小化するために、電流振幅が最小となるようにd軸電流を調整したが、効率という観点ではモータの鉄損なども考慮してd軸電流を調整した方が望ましい。また、インバータ・モータのシステム総合効率を最大化する意味では、インバータ入力電力を最小化することが望ましい。   In the first and second embodiments, the d-axis current was adjusted so as to minimize the current amplitude in order to minimize the copper loss. However, from the viewpoint of efficiency, the d-axis current was adjusted in consideration of the iron loss of the motor. It is desirable to do. Also, in order to maximize the overall system efficiency of the inverter / motor, it is desirable to minimize the inverter input power.

そこで本実施例では、入力電力を計測してd軸電流を調整する方式を用いる。電流指令テーブル自動生成システムは、図7に示した構成を用いる。また、電流指令テーブル自動調整装置30の内部構成は図8となる。図7、図8において、図2、図3と同一部分は同一符号を持って示している。図2、図3と異なる点は、電流指令テーブル自動調整装置30のd軸電流調整器34にインバータの入力電力Piを入力した点である。   Therefore, in this embodiment, a method of measuring the input power and adjusting the d-axis current is used. The current command table automatic generation system uses the configuration shown in FIG. FIG. 8 shows the internal configuration of the current command table automatic adjustment device 30. 7 and 8, the same parts as those in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals. The difference from FIGS. 2 and 3 is that the input power Pi of the inverter is input to the d-axis current adjuster 34 of the automatic current command table adjusting device 30.

インバータの入力電力Piは、直流電源出力の電力を任意の計測器(例えば電力計15)等で検出すれば良い。交流入力電源から整流器を通して直流電源を得る整流器付きインバータの場合は、交流入力電源の電力を計測しても良い。インバータ入力電力は、消費電力検出値Piとして電流指令テーブル自動調整装置30に入力する。   The input power Pi of the inverter may be obtained by detecting the power of the DC power supply output with an arbitrary measuring instrument (for example, the power meter 15). In the case of an inverter with a rectifier that obtains a DC power supply from an AC input power supply through a rectifier, the power of the AC input power supply may be measured. The inverter input power is input to the current command table automatic adjustment device 30 as a power consumption detection value Pi.

電流指令テーブル自動生成のフローチャートは基本的に図4に示した手順と同一であり、<ステップS5(d軸電流調整)>の処理内容のみが前記実施例1と異なる。本実施例では図4のステップS5において、消費電力検出値Piが最小となるid *を探索する。探索手法は特に限定しないが、一般的な山登り法、最急降下法などを用いれば良い。 The flow chart of the current command table automatic generation is basically the same as the procedure shown in FIG. 4, and only the processing content of <Step S5 (d-axis current adjustment)> is different from that of the first embodiment. In the present embodiment in step S5 in FIG. 4, the power consumption detected value Pi to explore the i d * that minimizes. The search method is not particularly limited, but a general hill-climbing method, a steepest descent method, or the like may be used.

例えばid *=0の初期値から任意のステップ幅でd軸電流指令値id *を負方向に変化させる。変化前後の消費電力検出値Piを観測し、変化前より消費電力が小さくなればさらに負方向にid *を変化させる。本処理を繰り返すことで、消費電力が最小となるid *を探索できる。 For example, the d-axis current command value id * is changed in the negative direction at an arbitrary step width from the initial value of id * = 0. The detected power consumption value Pi before and after the change is observed, and if the power consumption becomes smaller than before the change, id * is further changed in the negative direction. By repeating this process, it is possible to search for id * that minimizes power consumption.

このときd軸電流指令値id *を変化させるとトルクτも変化することになるが、ステップS4の処理(図8のトルク制御器33のトルクフィードバック制御)が効いているため、id *の変化に応じてトルクτはトルク指令値τ*に常に一致するように、iq *が自動的に調整される。 In this case it would be varying the d-axis current command value i d * also varies torque tau, since the processing of In step S4 (torque feedback control of the torque controller 33 of FIG. 8) is activated., I d * the torque tau in response to the change to always match the torque command value τ *, i q * is adjusted automatically.

したがってid *とiq *は、最大効率制御(消費電力最小で最大トルクを出力する電流位相)を自動的に実現することができる。本処理によってid *,iq *が収束したことを確認し、図4のステップS6に移行すればよい。その他の処理は、前記実施例1と同様である。 Therefore, id * and iq * can automatically realize maximum efficiency control (current phase that outputs maximum torque with minimum power consumption). It is only necessary to confirm that id * and iq * have converged by this processing, and then go to step S6 in FIG. Other processes are the same as those in the first embodiment.

本実施例によれば、インバータ・モータの総合効率が最大化するd軸・q軸電流指令テーブルを自動生成できる。   According to this embodiment, a d-axis / q-axis current command table that maximizes the overall efficiency of the inverter / motor can be automatically generated.

実施例1〜3では、電流振幅を最小化する場合や総合効率を最大化する場合の電流指令テーブルを生成した。本実施例では、同一トルクで鎖交磁束が最小(≒誘起電圧が最小)となる最大トルク/磁束制御(≒最大トルク/誘起電圧制御)を実現するための電流指令テーブル自動生成方法を提供する。   In the first to third embodiments, the current command tables for the case where the current amplitude is minimized and the case where the overall efficiency is maximized are generated. The present embodiment provides a method for automatically generating a current command table for realizing maximum torque / magnetic flux control (≒ maximum torque / induced voltage control) in which linkage flux is minimized (≒ induced voltage is minimized) at the same torque. .

埋込磁石同期モータは永久磁石から界磁磁束を得るため、回転数とともに誘起電圧が上昇するが、インバータで制御できる電圧範囲は直流電圧以下に制限される。したがって、誘起電圧上昇によってモータ端子電圧が上昇すると、電圧飽和を起こして所望の正弦波波形で制御できなくなる。この電圧飽和対策として、d軸電機子反作用による減磁効果を活用する弱め磁束制御が一般的に用いられている。以上より、高速回転数領域では最大トルク/磁束制御を実現するための電流指令テーブルを生成する必要がある。   In the permanent magnet synchronous motor, the induced voltage increases with the rotation speed to obtain the field magnetic flux from the permanent magnet, but the voltage range that can be controlled by the inverter is limited to a DC voltage or less. Therefore, when the motor terminal voltage rises due to the rise in the induced voltage, voltage saturation occurs, and the control cannot be performed with a desired sinusoidal waveform. As a countermeasure against the voltage saturation, flux weakening control utilizing a demagnetizing effect due to a d-axis armature reaction is generally used. As described above, it is necessary to generate a current command table for realizing the maximum torque / magnetic flux control in the high-speed rotation region.

そこで本実施例では、(3)式で示した電圧指令デューティ比Dvを用いてd軸電流を調整する。電流指令テーブル自動生成システムは、図9に示す構成を用い、電流指令テーブル自動調整装置は図10に示す構成を用いる。   Therefore, in the present embodiment, the d-axis current is adjusted using the voltage command duty ratio Dv shown in Expression (3). The current command table automatic generation system uses the configuration shown in FIG. 9, and the current command table automatic adjustment device uses the configuration shown in FIG.

最大トルク/磁束制御(最大トルク/誘起電圧制御)は、電圧振幅制限下で最大トルクを得るd軸電流を探索することになる。したがって、インバータ40のインバータ制御部内の電流制御器の出力である電圧指令デューティ比Dv(座標変換された電流検出値id,iqがid *,iq *に追従するように自動制御されて得られた電圧指令値vd *,vq *と直流電源14の直流電圧値Vdcとから(3)式により計算されるDv)の情報を電流指令テーブル自動調整装置30に入力し、電圧指令の飽和状況を確認できる構成を用いる。 In the maximum torque / magnetic flux control (maximum torque / induced voltage control), a d-axis current that obtains the maximum torque under the voltage amplitude limitation is searched. Therefore, automatically controlled so that the output a is the voltage command duty ratio Dv (coordinate converted current detection value i d of the current controller in the inverter control unit of the inverter 40, i q are i d *, it follows the i q * The information of Dv) calculated from the voltage command values v d * and v q * obtained by the above and the DC voltage value Vdc of the DC power supply 14 by the equation (3) is input to the current command table automatic adjusting device 30, A configuration that can check the saturation status of the command is used.

電流指令テーブル自動生成のフローチャートは基本的に図4に示した手順と同一であり、<ステップS5(d軸電流調整)>の処理内容のみが前記実施例1と異なる。本実施例では図4のステップS5において、電圧指令デューティ比Dvが任意に設定した制限値Dvsatとなるid *を探索する。探索手法は特に限定しないが、一般的な山登り法、最急降下法などを用いれば良い。 The flow chart of the current command table automatic generation is basically the same as the procedure shown in FIG. 4, and only the processing content of <Step S5 (d-axis current adjustment)> is different from that of the first embodiment. In step S5 in FIG. 4 in this embodiment, to search for the i d * that the limit value Dvsat the voltage command duty ratio Dv arbitrarily set. The search method is not particularly limited, but a general hill-climbing method, a steepest descent method, or the like may be used.

例えばid *=0の初期値から任意のステップ幅でd軸電流指令値id *を負方向に変化させる。変化前後のDvを観測し、変化前よりDvsatとの誤差が小さくなればさらに負方向にid *を変化させる。本処理を繰り返すことで、任意に設定した電圧指令デューティ比制限値Dvsatとなるid *を探索できる。 For example, the d-axis current command value id * is changed in the negative direction at an arbitrary step width from the initial value of id * = 0. Observing the change before and after the Dv, before change error between Dvsat alters the i d * in the more negative direction becomes smaller than. By repeating this process, it searches the i d * that the voltage command duty ratio limit value Dvsat set arbitrarily.

このときd軸電流指令値id *を変化させるとトルクτも変化することになるが、ステップS4の処理(図10のトルク制御器33のトルクフィードバック制御)が効いているため、id *の変化に応じてトルクτはトルク指令値τ*に常に一致するように、iq *が自動的に調整される。 In this case it will also change the d-axis current command value i d Varying the * torque tau, since the processing of In step S4 (torque feedback control of the torque controller 33 of FIG. 10) is activated., I d * the torque tau in response to the change to always match the torque command value τ *, i q * is adjusted automatically.

したがってid *とiq *は、最大トルク/磁束制御を自動的に実現することができる。本処理によってid *,iq *が収束したことを確認し、図4のステップS6に移行すればよい。その他の処理は、前記実施例1と同様である。 Thus, id * and iq * can automatically achieve maximum torque / flux control. It is only necessary to confirm that id * and iq * have converged by this processing, and then go to step S6 in FIG. Other processes are the same as those in the first embodiment.

本実施例によれば、任意に設定した電圧制限値(電圧指令デューティ比の制限値Dvsat)を満たすd軸・q軸電流指令テーブルを自動生成できる。   According to the present embodiment, it is possible to automatically generate a d-axis / q-axis current command table that satisfies an arbitrarily set voltage limit value (voltage command duty ratio limit value Dvsat).

前記実施例1〜4では、機械的な損失などに代表される無負荷損失を考慮していないので、電流指令テーブルは損失分も含んで生成されることになる。   In the first to fourth embodiments, since no-load loss typified by mechanical loss is not taken into account, the current command table is generated including the loss.

本実施例では、予め無負荷損失分を計測した後に、その損失分を考慮して電流指令テーブルを生成する。図1の装置構成において、負荷サーボ装置20によって速度制御した場合、負荷装置に依存した損失は速度制御によって補償される。したがって、埋込磁石同期モータ10を駆動するインバータ40に電流指令値を与えない状態で、その回転数における軸トルク検出値τを計測すれば、埋込磁石同期モータ10の無負荷損失が得られる。任意回転数ごとに軸トルク検出値τを同様に計測した後、回転数に対する無負荷損失テーブルを作成する。   In this embodiment, after the no-load loss is measured in advance, the current command table is generated in consideration of the loss. In the device configuration shown in FIG. 1, when the speed is controlled by the load servo device 20, the loss depending on the load device is compensated by the speed control. Therefore, if the shaft torque detection value τ at the rotation speed is measured without giving a current command value to the inverter 40 that drives the interior permanent magnet synchronous motor 10, a no-load loss of the interior permanent magnet synchronous motor 10 can be obtained. . After the shaft torque detection value τ is similarly measured for each arbitrary rotation speed, a no-load loss table for the rotation speed is created.

埋込磁石同期モータ10の無負荷損失を分離して電流指令テーブルを自動生成する制御構成例について以下に示す。ここでは代表例として、実施例1の最大トルク/電流制御時における図2の電流指令テーブル自動調整装置30を図11のように構成した。図11において図3と同一部分は同一符号をもって示している。   A control configuration example for automatically generating the current command table by separating the no-load loss of the interior permanent magnet synchronous motor 10 will be described below. Here, as a representative example, the current command table automatic adjusting device 30 of FIG. 2 at the time of the maximum torque / current control of the first embodiment is configured as shown in FIG. 11, the same parts as those in FIG. 3 are indicated by the same reference numerals.

予め計測しておいた無負荷損失は、入力を回転数(速度指令)、出力を損失トルクとして無負荷損失テーブル35を構成する。この損失トルク分を加算器36においてトルク指令値τ*に加算し、減算器32およびトルク制御器33でトルクフィードバック制御を行い、q軸電流指令値iq *を生成する。その他の部分は、前記実施例1と同様に図4の処理を行って、無負荷損失で低減するトルクを予め補償した上で電流指令テーブルを自動生成する。 The no-load loss that has been measured in advance constitutes a no-load loss table 35 using the input as the rotation speed (speed command) and the output as the loss torque. This loss torque is added to the torque command value τ * by the adder 36, and the subtractor 32 and the torque controller 33 perform torque feedback control to generate the q-axis current command value iq * . The other parts perform the processing of FIG. 4 in the same manner as in the first embodiment, and automatically generate a current command table after preliminarily compensating for the torque reduced by no-load loss.

また、本実施例は実施例2〜4に適用することもでき、その場合も前記と同様の作用、効果を奏する。   Further, this embodiment can be applied to the second to fourth embodiments, and in that case, the same operation and effect as described above can be obtained.

次に、本実施例5のように、無負荷損失によるトルク低減を考慮して生成した電流指令テーブルを実装する形態を図12に示す。この実装形態においても無負荷損失によるトルク低減分を予めトルク指令値に加算して電流指令テーブル500に入力する。   Next, FIG. 12 shows an embodiment in which a current command table generated in consideration of torque reduction due to no-load loss as in the fifth embodiment is mounted. Also in this embodiment, the amount of torque reduction due to no-load loss is added to the torque command value in advance and input to the current command table 500.

図12において図5と同一部分は同一符号をもって示している。電流指令テーブル500は実施例5により生成されたテーブルであり、トルク指令τ*と回転数ωmを引数とした2次元テーブルの形式でインバータ制御部61に実装されている。 12, the same parts as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals. Current command table 500 is a table generated according to Example 5, are mounted on the inverter control unit 61 in the form of a two-dimensional table with the torque command tau * the rotational speed omega m and arguments.

また、インバータ制御部61には、速度演算部53から出力される回転数ωmを入力とする無負荷損失テーブル35が実装され、該無負荷損失テーブル35の出力である損失トルクが加算器54においてトルク指令τ*に加算されて電流指令テーブル500に入力されるように構成されている。 In addition, the inverter control unit 61 is provided with a no-load loss table 35 which receives the rotation speed ω m output from the speed calculation unit 53 as an input, and the loss torque output from the no-load loss table 35 is added to the adder 54. Is added to the torque command τ * and input to the current command table 500.

本実施例によれば、機械損等の無負荷損失を予め分離して電流指令テーブルを生成することが可能となる。   According to the present embodiment, it is possible to generate a current command table by separating no-load loss such as mechanical loss in advance.

前記実施例1〜5では、一般に用いられる代表的な3つの制御方式(最大トルク/電流制御、最大効率制御、最大トルク/誘起電圧制御)に基づいて、それぞれの電流指令テーブルを自動生成する手法を提案した。   In the first to fifth embodiments, a method of automatically generating respective current command tables based on three typical control methods generally used (maximum torque / current control, maximum efficiency control, maximum torque / induced voltage control). Suggested.

しかしながら、実際には埋込磁石同期モータを駆動するインバータ等の電圧飽和、過電流、発熱、磁石の減磁など様々な制約条件を考慮する必要がある。したがって、ひとつの制御方式のみを運転領域全体で適用するのではなく、運転領域に適した制御方式に適宜切り替えることが有用である。   However, in practice, it is necessary to consider various constraint conditions such as voltage saturation, overcurrent, heat generation, and magnet demagnetization of an inverter or the like that drives an embedded magnet synchronous motor. Therefore, it is useful to appropriately switch to a control method suitable for the operation region instead of applying only one control method in the entire operation region.

ここで、前記各制御方式の特徴は次のとおりである。   Here, the features of each of the control methods are as follows.

・最大トルク/電流制御…最小の電流振幅で最大トルクが得られるようにd軸、q軸電流指令値を決定する方法であり、電流が最小となるため銅損を最小化できる。   Maximum torque / current control: A method of determining d-axis and q-axis current command values so that the maximum torque can be obtained with the minimum current amplitude. Since the current is minimized, copper loss can be minimized.

・最大トルク/磁束制御(誘起電圧制御)…最小の磁束(誘起電圧)で最大トルクが得られるようにd軸、q軸電流指令値を決定する方法であり、磁束(誘起電圧)が最小となるため鉄損を最小化できる。   ・ Maximum torque / magnetic flux control (induced voltage control): A method for determining the d-axis and q-axis current command values so that the maximum torque can be obtained with the minimum magnetic flux (induced voltage). Therefore, iron loss can be minimized.

・最大効率制御…最小の消費電力で最大トルクが得られるようにd軸、q軸電流指令値を決定する方法であり、鉄損・銅損等の総合損失を最小化できる。   Maximum efficiency control: A method for determining the d-axis and q-axis current command values so that the maximum torque can be obtained with the minimum power consumption, and can minimize the total loss such as iron loss and copper loss.

例えば効率を重視した場合、回転数対トルクの特性を示す図13のように、インバータの電流・電圧制限値を満たす範囲内では最大効率制御を実施し、電圧または電流が制限値に達した時は、制限値を満たした上で最大出力制御に切り替えることが考えられる。ここで、最大出力制御とは、電流または電圧が制限された状態で最大出力が得られるように電流指令値を決定する制御方法であり、制限値を保った上で損失を最小にすることが望まれる。   For example, when efficiency is emphasized, maximum efficiency control is performed within a range that satisfies the current and voltage limit values of the inverter, as shown in FIG. May be switched to the maximum output control after satisfying the limit value. Here, the maximum output control is a control method of determining a current command value so that a maximum output is obtained in a state where a current or a voltage is limited, and it is possible to minimize a loss while maintaining the limit value. desired.

このように、回転数とトルクおよびインバータの電圧制限・電流制限を考慮しながら、所望の性能を満たす制御方式を選択する必要がある。   As described above, it is necessary to select a control method that satisfies the desired performance in consideration of the rotational speed, the torque, and the voltage and current limitations of the inverter.

そこで本実施例6では、電流振幅値および電圧振幅値が設定した制限値範囲内のときは最大効率制御を行い、制限値にかかる場合はその制限値を満たした上で消費電力が最小、すなわち総合損失が最小で総合効率が最大となる電流指令値を探索する電流指令テーブル自動生成手法を提供する。   Therefore, in the sixth embodiment, when the current amplitude value and the voltage amplitude value are within the set limit value range, the maximum efficiency control is performed. When the limit value is applied, the limit value is satisfied and the power consumption is minimized, that is, Provided is an automatic current command table generation method for searching for a current command value that minimizes total loss and maximizes overall efficiency.

電流指令テーブル自動生成システムの構成は、図1に示したとおりである。また、本実施例6における、電流指令テーブル自動調整装置30およびインバータ40のインバータ制御部41の基本制御構成を図14に示す。   The configuration of the current command table automatic generation system is as shown in FIG. FIG. 14 shows a basic control configuration of the current command table automatic adjustment device 30 and the inverter control unit 41 of the inverter 40 in the sixth embodiment.

図14において図3と同一部分は同一符号をもって示している。図14の電流指令テーブル自動調整装置30は、速度検出値ωm・トルク検出値τ・入力電力Piおよびインバータ制御部41から得られる電圧指令デューティ比Dvを入力とする。トルク指令値τ*は内部で生成される。速度指令値ωm *は負荷サーボ装置20に出力される。内部で生成したd軸電流およびq軸電流指令値はインバータ制御部41に出力される。 14, the same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. Current command table automatic adjustment device 14 30 has an input voltage command duty ratio Dv obtained from the speed detection value omega m · torque detection value tau · input power Pi and the inverter control unit 41. The torque command value τ * is generated internally. The speed command value ω m * is output to the load servo device 20. The internally generated d-axis current and q-axis current command value are output to the inverter control unit 41.

トルク&速度指令値設定処理部31は、負荷サーボ装置20から得られた速度検出値ωmと、トルクメータ11から得られたトルク検出値τを監視し、任意に設定した定常動作点(速度指令値ωm *、トルク指令値τ*)と一致していることを確認する機能と、動作点を変更する機能とを有している。 Torque & speed command value setting unit 31, load and speed detection value omega m obtained from the servo device 20 monitors the torque detection value τ obtained from the torque meter 11, the steady operation point set arbitrarily (speed command value omega m *, has the function to ensure that it matches the torque command value tau *), and a function of changing the operating point.

減算器32およびトルク制御器33は、トルク指令値τ*とトルク検出値τが一致するように制御する調整器であり、一般的なPID制御等で追従制御を実現している。トルク制御器33の出力は飽和未考慮のq軸電流指令値iq0 *とする。 The subtractor 32 and the torque controller 33 are adjusters that perform control so that the torque command value τ * and the torque detection value τ coincide with each other, and implement tracking control by general PID control or the like. The output of the torque controller 33 is a q-axis current command value iq0 * without considering saturation.

d軸電流調整器34は、電流制限値(後述の電流振幅制限処理部37からの電流制限フラグFlg_Im)、電圧制限値(後述の電圧振幅制限処理部47からの電圧指令デューティ比Dvを用いて検知)、トルク誤差Δτ、入力電力Piを入力として、後述する最適なd軸電流指令値を決定するものであり、飽和未考慮のd軸電流指令値id0 *を出力する。 The d-axis current adjuster 34 uses the current limit value (current limit flag Flg_Im from the current amplitude limit processing unit 37 described later) and the voltage limit value (voltage command duty ratio Dv from the voltage amplitude limit processing unit 47 described later). Detection), the torque error Δτ, and the input power Pi are used as inputs to determine an optimal d-axis current command value to be described later, and outputs a d-axis current command value id0 * without considering saturation.

電流振幅制限処理部37は、d軸電流指令値(飽和未考慮)id0 *とq軸電流指令値(飽和未考慮)iq0 *に対して、任意に設定した電流振幅制限値Imsatを考慮し、各電流指令値を制限する処理を行う。電流振幅は(7)式で計算し、Im>Imsatとなる場合は、d軸電流指令値id *=id0 *×(Imsat/Im)とし、q軸電流指令値iq *=iq0 *×(Imsat/Im)として制限すれば良い。同時に電流振幅が制限されていることを示すフラグFlg_Imをd軸電流調整器34に与える。Im≦Imsatの場合は、そのままid *=id0 *、iq *=iq0 *を出力する。 Current amplitude limitation process section 37, d-axis current command value (saturation Not considered) i d0 * and q-axis current command value to the (saturated non consideration) i q0 *, taking into account the current amplitude limit value Imsat set arbitrarily Then, a process for limiting each current command value is performed. Current amplitude calculated in (7), Im> If the Imsat is a d-axis current command value i d * = i d0 * × (Imsat / Im), q -axis current command value i q * = i q0 * X (Imsat / Im). At the same time, a flag Flg_Im indicating that the current amplitude is limited is given to the d-axis current regulator 34. For Im ≦ Imsat, i d * = i d0 * directly outputs the i q * = i q0 *.

Figure 0006658023
Figure 0006658023

インバータ制御部41は一般的なベクトル制御を実施するものであり、座標変換部42はベクトル制御を行うため、(1)式に示すように3相電流をモータ回転に同期した回転座標系(dq軸座標)に変換する部分である。   The inverter control unit 41 performs general vector control, and the coordinate conversion unit 42 performs vector control. Therefore, as shown in the equation (1), the three-phase current is synchronized with the rotation of the motor (dq (Axis coordinates).

d軸電流制御器45、q軸電流制御器46は、一般的なPID制御を行って、減算器43、44で各々偏差がとられる電流指令値id *,iq *と、電流検出値id,iqが一致するように追従制御する。各制御器45,46の出力はそれぞれ飽和未考慮のd軸電圧指令値vd0 *、飽和未考慮のq軸電圧指令値vq0 *となる。 d-axis current controller 45, q-axis current controller 46 performs the general PID control, a subtractor current command value, each deviation is taken at 43, 44 i d *, and i q *, the detected current value i d, follow control so i q matches. The outputs of the controllers 45 and 46 are a d-axis voltage command value v d0 * without saturation and a q-axis voltage command value v q0 * without saturation.

電圧振幅制限処理部47は、インバータの電圧飽和を考慮し、前記vd0 *、vq0 *から(8)式の電圧指令振幅値(飽和未考慮)Vmを計算し、該Vmを、設定した電圧振幅制限値Vmsatに制限する。 The voltage amplitude limit processing unit 47 calculates the voltage command amplitude value (unsaturated) Vm of the equation (8) from the above v d0 * , v q0 * in consideration of the voltage saturation of the inverter, and sets the Vm. Limit to the voltage amplitude limit value Vmsat.

Figure 0006658023
Figure 0006658023

Vm>Vmsatとなる場合はd軸電圧指令値vd *=vd0 *×(Vmsat/Vm)とし、q軸電圧指令値vq *=vq0 *×(Vmsat/Vm)として制限すれば良い。Vm≦Vmsatの場合は、そのままvd *=vd0 *、vq *=vq0 *を出力する。 If the Vm> Vmsat the d-axis voltage command value v d * = v d0 * × (Vmsat / Vm), q -axis voltage command value v q * = v may be limited as q0 * × (Vmsat / Vm) . For Vm ≦ Vmsat, as v d * = v d0 *, v q * = v and outputs the q0 *.

また、電圧指令の飽和状態を考慮するために、(3)式の電圧指令デューティ比Dvを計算し、電流指令テーブル自動調整装置30のd軸電流調整器34にフィードバックする。   Further, in order to consider the saturation state of the voltage command, the voltage command duty ratio Dv of the equation (3) is calculated and fed back to the d-axis current adjuster 34 of the current command table automatic adjusting device 30.

座標逆変換部48は、電圧振幅制限処理部47から出力されたd、q軸電圧指令値vd *、vq *を用いて(9)式によって3相の電圧指令値vu*,vv*,vw*に逆変換する。 The coordinate inverse transform unit 48 uses the d and q-axis voltage command values v d * and v q * output from the voltage amplitude limit processing unit 47 to calculate the three-phase voltage command values vu * and vv * according to equation (9) . , Vw * .

Figure 0006658023
Figure 0006658023

PWM制御部49は、3相に変換された電圧指令値vu*,vv*,vw*に対して、三角波キャリア比較方式等の一般的なPWM制御を行い、インバータの半導体素子のゲート信号(スイッチング信号)を生成する。 The PWM control unit 49 performs general PWM control such as a triangular carrier comparison method on the three-phase converted voltage command values vu * , vv * , and vw * , and outputs a gate signal (switching) of the semiconductor element of the inverter. Signal).

次に、本実施例6における電流指令テーブル自動生成システムの処理フローを図15のフローチャートとともに説明する。   Next, a processing flow of the automatic current command table generation system according to the sixth embodiment will be described with reference to a flowchart of FIG.

<ステップS11(データ取得準備)>では、トルク&速度指令値設定処理部31が、回転数とトルクの二次元でd軸電流指令値id *とq軸電流指令値iq *の電流指令テーブルを生成するため定トルク範囲、定出力範囲などのモータの仕様に合わせて回転数の範囲と点数およびトルクの範囲と点数を任意に設定する(指令値設定ステップ)。 In <Step S11 (data acquisition preparation)>, the torque & speed command value setting processing unit 31 outputs the current command of the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * in two dimensions of the rotation speed and the torque. In order to generate a table, the range and number of rotations and the range and number of torques are arbitrarily set in accordance with the specifications of the motor such as a constant torque range and a constant output range (command value setting step).

例えば、モータ回転数範囲が−1000rpm〜1000rpmで100rpm刻みの点数、トルク範囲が−100Nm〜100Nmで10Nm刻みの点数でテーブルを生成したい場合は、回転数21点×トルク21点=合計441点の動作点を設定する。また、モータの各種パラメータの温度依存性を考慮し、十分な暖機運転を行ってから電流指令テーブル自動生成処理を開始する。   For example, if it is desired to generate a table with a motor rotation speed range of -1000 rpm to 1000 rpm in increments of 100 rpm and a torque range of -100 Nm to 100 Nm in increments of 10 Nm, the number of rotations is 21 points x torque 21 points = 441 points in total. Set the operating point. In addition, in consideration of the temperature dependence of various parameters of the motor, a sufficient warm-up operation is performed, and then the current command table automatic generation processing is started.

その他、電流振幅制限値Imsatおよび電圧振幅制限値Vmsatなど、後述の処理で利用する各種パラメータや初期値等を予め設定する。   In addition, various parameters, initial values, and the like used in the processing described later, such as the current amplitude limit value Imsat and the voltage amplitude limit value Vmsat, are set in advance.

<ステップS12(電流指令テーブル自動生成処理ループ開始)>は、ステップS11で予め設定された全動作点において、順次id,iqを決定する処理を繰り返すループである。1つの動作点でid,iqのデータを取得した後、次の動作点に移行する処理を行う。これは全動作点のデータが取得されるまで繰り返される。 <Step S12 (current command table automatic generation processing loop start)>, at all operating points previously set in step S11, a loop to repeat the process of determining the sequence i d, i q. After obtaining the data of i d, i q in one operating point, performs processing to shift to the next operating point. This is repeated until data of all operating points is obtained.

<ステップS13(回転数指令設定・速度制御)>では、ステップS11で設定された回転数設定値(速度指令)ωm *を図1における負荷サーボ装置20に送信し、回転数を所望の値に制御する(速度制御ステップ)。負荷サーボ装置20では速度制御が行われており、回転数検出値(速度検出値)ωmを電流指令テーブル自動調整装置30に返す。図14のトルク&速度指令値設定処理部31において、回転数検出値が所望の設定値に一致していることを確認し、ステップS14に移行する。 In step S13 (rotation speed command setting / speed control), the rotation speed setting value (speed command) ω m * set in step S11 is transmitted to the load servo device 20 in FIG. 1, and the rotation speed is set to a desired value. (Speed control step). Speed control is performed in the load servo device 20, and a rotation speed detection value (speed detection value) ω m is returned to the current command table automatic adjustment device 30. In the torque & speed command value setting processing section 31 of FIG. 14, it is confirmed that the detected value of the number of revolutions matches the desired set value, and the process proceeds to step S14.

<ステップS14(トルク指令設定・トルク制御)>では、ステップS11で設定されたトルク指令値τ*とトルク検出値τが一致するように、図14の減算器32およびトルク制御器33がトルクフィードバック制御を行う。トルク指令と検出の偏差は一般的なPI制御を用いて追従制御し、PI制御出力(トルク制御器33の出力)をq軸電流指令値(飽和未考慮)iq0 *とする(q軸電流指令値生成ステップ)。このとき、d軸電流指令値id *の初期値は0とする(id *=0制御)。d軸電流調整器については後段のステップS15で処理する。トルク検出値が設定値に一致したことを確認し、ステップS15に移行する。 In <Step S14 (torque command setting / torque control)>, the subtractor 32 and the torque controller 33 in FIG. 14 use the torque feedback so that the torque command value τ * set in Step S11 matches the torque detection value τ. Perform control. The deviation between the torque command and the detection is tracked using a general PI control, and the PI control output (output of the torque controller 33) is set to a q-axis current command value (unsaturated) i q0 * (q-axis current Command value generation step). At this time, the initial value of the d-axis current command value id * is set to 0 ( id * = 0 control). The processing for the d-axis current adjuster is performed in a subsequent step S15. After confirming that the detected torque value matches the set value, the process proceeds to step S15.

<ステップS15(d軸電流調整)>では、前段のステップS14のトルクフィードバック制御でq軸電流指令値が自動的に制御された状態で、d軸電流調整器34が、ステップS151〜S156を実行して最適なd軸電流指令値を探索する処理を行う。図14に示すとおり、d軸電流調整器34は、入力電力Pi、トルク誤差Δτ、電流制限フラグFlg_Im、電圧指令デューティ比Dvの情報を用いて、電流・電圧振幅値の制限を考慮しながらd軸電流指令値を探索する。本実施例では、最大効率制御を目指すため、同一トルクで入力電力が最小(つまり効率が最大)となるd軸電流を求める。   In <Step S15 (d-axis current adjustment)>, the d-axis current regulator 34 executes Steps S151 to S156 in a state where the q-axis current command value is automatically controlled by the torque feedback control of Step S14 in the preceding stage. Then, a process of searching for an optimal d-axis current command value is performed. As shown in FIG. 14, the d-axis current regulator 34 uses the information of the input power Pi, the torque error Δτ, the current limit flag Flg_Im, and the voltage command duty ratio Dv while considering the limitation of the current / voltage amplitude value. Search for the shaft current command value. In the present embodiment, in order to achieve maximum efficiency control, a d-axis current at which the input power is minimized (that is, the efficiency is maximized) at the same torque is obtained.

まず、図15の<ステップS151(電流・電圧制限判定)>では、電流制限フラグFlg_Imおよび電圧指令デューティ比Dvを用いて、ステップS11で設定した電流振幅制限値Imsatおよび電圧制限値Vmsatの閾値にかかっているかを判定する。電流振幅制限値Imsatと電流振幅Imの比較は、図14の電流振幅制限処理部37で行われており、制限されている場合はFlg_Im=1、制限されていない場合はFlg_Im=0とする。   First, in <Step S151 (current / voltage limit determination)> of FIG. 15, the thresholds of the current amplitude limit value Imsat and the voltage limit value Vmsat set in Step S11 are set using the current limit flag Flg_Im and the voltage command duty ratio Dv. Determine if it is hanging. The comparison between the current amplitude limit value Imsat and the current amplitude Im is performed by the current amplitude limit processing unit 37 in FIG. 14, and it is assumed that Flg_Im = 1 when the limit is imposed and Flg_Im = 0 when the limit is not imposed.

電圧振幅制限値Vmsatは直流電圧Vdcで除して電圧指令デューティ比制限値Dvsatに単位変換し、電圧指令デューティ比Dvと比較すればよい。   The voltage amplitude limit value Vmsat may be divided by the DC voltage Vdc, converted into a unit for a voltage command duty ratio limit value Dvsat, and compared with the voltage command duty ratio Dv.

電流もしくは電圧の振幅が制限された状態である場合は、ステップS152の「トルク誤差最小点探索」のモード(第1の探索モード)に移行する。制限されていない場合は、ステップS153の「入力電力最小点探索」のモード(第2の探索モード)に移行する。   If the amplitude of the current or the voltage is limited, the process proceeds to the mode (first search mode) of “search for minimum point of torque error” in step S152. If not limited, the mode shifts to the mode of the “input power minimum point search” of step S153 (second search mode).

ステップS152の「トルク誤差最小点探索」のモードは、id *=0を初期値とした状態で電流もしくは電圧振幅が制限されるため、そのままではステップS14のトルクフィードバック制御が追従できないことを意味する。したがって、d軸電流指令値を負方向に流すことで、最大トルク/電流制御や弱め磁束制御となる方向にd軸電流指令値の動作点を移動し、電流・電圧の制限を緩和しながらトルク誤差をなくす必要がある。 The mode of “search for minimum torque error point” in step S152 means that the current or voltage amplitude is limited with id * = 0 as an initial value, so that the torque feedback control in step S14 cannot follow up as it is. I do. Therefore, by flowing the d-axis current command value in the negative direction, the operating point of the d-axis current command value is moved in the direction of the maximum torque / current control or the magnetic flux weakening control, and the torque and the current / voltage restrictions are relaxed. It is necessary to eliminate errors.

そこで、d軸電流指令値(飽和未考慮)id0 *を変化させたときのトルク誤差Δτを監視し、トルク指令値τ*と一致するまでd軸電流を変化させる。そしてトルク誤差が0となる、あるいはトルク誤差が最小となるd軸電流指令値を探索し、d軸電流指令値を収束させる。 Therefore, the torque error Δτ when the d-axis current command value (unsaturated) i d0 * is changed is monitored, and the d-axis current is changed until the torque error Δτ coincides with the torque command value τ * . Then, a d-axis current command value at which the torque error becomes 0 or the torque error is minimized is searched for, and the d-axis current command value is made to converge.

探索手法は特に限定しないが、一般的な山登り法、最急降下法などを用いれば良い。例えばid *=0の初期値から任意のステップ幅でd軸電流指令値id0 *を負方向に変化させる。変化前後のトルク誤差Δτを観測し、変化前よりΔτが小さくなればさらに負方向にid0 *を変化させる。本処理を繰り返すことで、電流振幅が最小となるid *を探索できる。 The search method is not particularly limited, but a general hill-climbing method, a steepest descent method, or the like may be used. For example, the d-axis current command value id0 * is changed in the negative direction at an arbitrary step width from the initial value of id * = 0. The torque error Δτ before and after the change is observed, and if Δτ is smaller than before the change, id0 * is further changed in the negative direction. By repeating this process, it is possible to search for id * that minimizes the current amplitude.

このときid0 *を変化させるとトルクτも変化することになるが、ステップS14の処理(図14のトルク制御器33によるトルクフィードバック制御)が効いているため、id0 *の変化に応じてトルクτはトルク指令値τ*に常に一致するように、iq0 *が自動的に調整される。 At this time, if id0 * is changed, the torque τ also changes. However, since the process of step S14 (the torque feedback control by the torque controller 33 in FIG. 14) is effective, the torque τ is changed according to the change of id0 *. Iq0 * is automatically adjusted so that torque τ always matches torque command value τ * .

ステップS153の「入力電力最小点探索」のモードは、トルク誤差Δτが0で電流・電圧振幅が制限されていない状態において、入力電力が最小(すなわち最大効率制御)となるd軸電流指令値を探索する処理を行う。探索手法は上述の通り、d軸電流指令値を変更したときの入力電力の変化を見て、山登り法などの一般的な手法で入力電力最小点を探索する。   The "input power minimum point search" mode in step S153 is a mode in which the d-axis current command value at which the input power is minimum (that is, maximum efficiency control) is set in a state where the torque error Δτ is 0 and the current / voltage amplitude is not limited. Perform search processing. As described above, the search method looks for a change in the input power when the d-axis current command value is changed, and searches for a minimum input power point by a general method such as a hill-climbing method.

<ステップS154(収束判定)>では、ステップS152の「トルク誤差最小点探索」もしくはステップS153の「入力電力最小点探索」の処理を実施した後、最小点に収束したことを判定する。通常は、電流・電圧制限範囲内で入力電力が最小となるd軸・q軸電流指令値に収束するが、電流・電圧振幅制限のために、d軸電流をどれだけ調整してもトルク誤差が残留する場合は、トルク誤差Δτが最小となる点に収束したことを判定する。   In <Step S154 (convergence determination)>, it is determined that the processing has converged to the minimum point after executing the processing of “search for minimum torque error point” in step S152 or “search for minimum input power point” in step S153. Normally, the input power converges to the d-axis / q-axis current command value that minimizes the input power within the current / voltage limit range. However, due to the current / voltage amplitude limit, no matter how much the d-axis current is adjusted, the torque error If remains, it is determined that the torque error Δτ has converged to a minimum point.

また、トルク誤差が0であっても、電流もしくは電圧振幅、またはその両方の制限値に達する場合がある。その場合、電流・電圧振幅の制限にかかるステップS152のモード(トルク誤差最小点探索)と、制限値にかからないステップS153のモード(入力電力最小点探索)の2つのモードを繰り返し状態遷移することになる。この場合は、探索処理中の上述の2つのモードの状態遷移回数と継続時間を判定し、トルク誤差が0であり、かつ、入力電力最小(最大効率)となる動作点として収束させる。以上より、トルク誤差最小もしくはトルク誤差が0で入力電力最小となるように、d軸・q軸電流指令値を自動的に求めることができる。   Even if the torque error is 0, the current or voltage amplitude, or both, may reach the limit value. In this case, the state transition is repeatedly performed between the two modes of the mode of step S152 relating to the limitation of the current / voltage amplitude (search for the minimum point of the torque error) and the mode of step S153 which does not involve the limit value (the search of the minimum point of the input power). Become. In this case, the number of state transitions and the duration of the above two modes during the search processing are determined, and the operation is converged as an operating point where the torque error is 0 and the input power is minimum (maximum efficiency). As described above, the d-axis / q-axis current command values can be automatically obtained such that the torque error becomes minimum or the input power becomes minimum when the torque error becomes zero.

<ステップS155(トルク誤差評価)>では、d軸・q軸電流指令値が収束した後もトルク誤差Δτが残留しているかを判定する。上述のように、モータやインバータの制約上、設定した回転数とトルクを出力できない限界点に達した場合、d軸電流をいくら調整してもトルク誤差が0とならない場合がある。これは、動作点設定自体に無理があることを意味しているため、その回転数においては、トルク指令値自体を変更する必要がある。トルク誤差が残留している場合は、ステップS156(トルク設定値変更)にてトルク設定値を変更し、次の動作点に移行する。   In <Step S155 (Evaluation of torque error)>, it is determined whether or not the torque error Δτ remains even after the d-axis / q-axis current command values have converged. As described above, if the set rotation speed and the torque reach a limit point where the torque cannot be output due to the restrictions of the motor and the inverter, the torque error may not become zero even if the d-axis current is adjusted no matter how much. This means that it is impossible to set the operating point itself, so it is necessary to change the torque command value itself at that rotational speed. If a torque error remains, the torque set value is changed in step S156 (torque set value change), and the process moves to the next operating point.

以上が<ステップS15(d軸電流調整)>の処理内容となる。これにより、任意の動作点における電流・電圧振幅制限を考慮して、最大効率を実現するd軸・q軸電流指令値を求めることができる。   The above is the processing content of <Step S15 (d-axis current adjustment)>. Thus, the d-axis / q-axis current command values that achieve the maximum efficiency can be obtained in consideration of the current / voltage amplitude limitation at an arbitrary operating point.

<ステップS16(設定動作点のid *,iq *電流指令データ記録)>では、ステップS14、S15で求めたid0 *,iq0 *に対して図14の電流振幅制限処理部37の処理を介して出力されたid *,iq *をそれぞれメモリに記録する。また、そのとき設定した回転数・トルクも併せてメモリに記録する。 <(I d * for setting the operating point, i q * current command data recording) Step S16> At, i d0 * determined at step S14, S15, with respect to i q0 * current amplitude limitation processing unit 37 of FIG. 14 output via the process the i d *, records i q * to memory, respectively. Also, the rotation speed and torque set at that time are also recorded in the memory.

<ステップS17(電流指令テーブル自動生成処理ループ終了)>では、全動作点でid *,iq *のデータ取得が完了するまで、ステップS13〜S16のループを繰り返す。全動作点のデータが取得された後はステップS18に移行する。 In <Step S17 (current command table automatic generation processing loop end)>, i d * in all operating points, until the data acquisition of i q * is completed, repeats the loop of steps S13 to S16. After the data of all operating points has been obtained, the process proceeds to step S18.

<ステップS18(全動作点のid *,iq *電流指令データ読み出し)>では、取得した全動作点のid *,iq *のデータをメモリから読み出し、ステップS19に移行する。 <Step S18 (the full operating point i d *, i q * current command data read)> In the read i d * for all operating points acquired, the i q * data from the memory, the process proceeds to step S19.

<ステップS19(電流指令テーブル生成)>では、ステップS18で読み出した全動作点のid *,iq *のデータを用いて、回転数とトルクを入力とした二次元テーブルとしてid *およびiq *をテーブル化する。テーブル化する際に、正規化や種々のデータ補間(例:キュービックスプライン補間など)を行っても良い。テーブルは2入力(回転数とトルク)1出力(id *又はiq *)という形式のデータとなり、id *用とiq *用で2種類生成されて終了する。 In <Step S19 (current command table generation)>, the full operating point read in step S18 i d *, by using the i q * data, i d * and the rotational speed and the torque as a two-dimensional table with the input Tabulate iq * . When making the table, normalization and various data interpolation (eg, cubic spline interpolation) may be performed. Table is 2 input (speed and torque) 1 Output (i d * or i q *) that the format of the data, the two generated ends with a i d * for the i q *.

以上のようにして自動生成された電流指令テーブルは、インバータ内部のマイコン等にプログラムとして実装し、モータの動作状態(トルク指令と回転数の状態)に応じて、適合するid *,iq *のデータを線形補間等で読み出し、d軸電流指令値およびq軸電流指令値として利用する。したがって、電流指令テーブルが自動生成された後は、図1、図3のようなトルクフィードバック等の装置構成を必要とせず、任意のインバータで対象の埋込磁石同期モータを駆動すれば良い。あくまで、図1、図14の装置構成は実測に基づいた高精度な電流指令テーブルを自動生成する時のみに使用されるものである。図1、図14の構成で自動生成された電流指令テーブルを、一般的なベクトル制御インバータに実装する場合の利用形態は前記と同様に図5となる。 Above the current command table that is automatically generated as, implemented as a program in the inverter inside the microcomputer, in accordance with the operation state of the motor (rotation number of states and a torque command) conforming i d *, i q The data of * is read out by linear interpolation or the like, and used as a d-axis current command value and a q-axis current command value. Therefore, after the current command table is automatically generated, the target embedded magnet synchronous motor can be driven by an arbitrary inverter without requiring a device configuration such as torque feedback as shown in FIGS. 1 and 14 are used only when automatically generating a highly accurate current command table based on actual measurement. FIG. 5 shows a utilization form in the case where the current command table automatically generated by the configuration of FIG. 1 and FIG. 14 is mounted on a general vector control inverter.

本実施例6における電流指令テーブルの利用形態では、図5の電流指令テーブル300は、図1、図14の装置構成で図15の処理を行って生成されたものである。   In the use form of the current command table in the sixth embodiment, the current command table 300 in FIG. 5 is generated by performing the processing in FIG. 15 with the device configuration in FIGS.

本実施例は、特に埋込磁石同期モータのd軸・q軸電流指令値(各軸の電流振幅・位相)を決定するにあたり、トルク誤差低減(高精度化)と高効率化の実現に寄与するものである。本装置および制御手法としての特長は、トルクフィードバック制御をしながらq軸電流を自動制御した状態を維持しつつ、高効率化される最適なd軸電流を探索できる点であり、さらにはモータやインバータの電流振幅・電圧振幅の仕様上の制限を考慮して、制限された状態においても最高効率となるd軸電流およびq軸電流の指令値を自動的に決定できることにある。また、最適な電流指令テーブル生成を自動化することで、テーブル生成に係る工数を削減できるので、省力化にも大きな効果がある。   This embodiment contributes to the reduction of torque error (higher accuracy) and higher efficiency in determining d-axis / q-axis current command values (current amplitude / phase of each axis) especially for the interior permanent magnet synchronous motor. Is what you do. The feature of this device and the control method is that it is possible to search for an optimal d-axis current with high efficiency while maintaining a state in which the q-axis current is automatically controlled while performing torque feedback control. It is to be able to automatically determine the command values of the d-axis current and the q-axis current that provide the highest efficiency even in the limited state in consideration of the limitation on the specification of the current amplitude and the voltage amplitude of the inverter. In addition, by automating the generation of the optimal current command table, the number of steps involved in generating the table can be reduced, which has a great effect on labor saving.

実施例6では、電流振幅と電圧振幅の制限を考慮してd軸電流およびq軸電流指令値を決定した。本実施例では、これらの制限に加えて、モータ磁石の減磁対策としてd軸電流の負方向の大きさも制限する。   In the sixth embodiment, the d-axis current and the q-axis current command value are determined in consideration of the limitations on the current amplitude and the voltage amplitude. In this embodiment, in addition to these restrictions, the magnitude of the d-axis current in the negative direction is also limited as a measure against demagnetization of the motor magnet.

一般に、永久磁石を用いた同期モータは、負のd軸電流を流すことでd軸電機子反作用による減磁効果を用いることができる。これにより、d軸方向の磁束を減少させる弱め磁束制御が可能となり、埋込磁石同期モータの場合はモータ特性の改善にも繋がる。しかしながら、過度な減磁起磁力は永久磁石に対して不可逆減磁を引き起こす可能性があるため、負のd軸電流の大きさを制限する必要がある。   In general, a synchronous motor using a permanent magnet can use a demagnetizing effect due to a d-axis armature reaction by flowing a negative d-axis current. This enables weak magnetic flux control to reduce the magnetic flux in the d-axis direction, and in the case of an embedded magnet synchronous motor, leads to improvement in motor characteristics. However, since the excessive demagnetizing magnetomotive force may cause irreversible demagnetization of the permanent magnet, it is necessary to limit the magnitude of the negative d-axis current.

そこで本実施例では、電流振幅・電圧振幅制限に加えて、d軸電流指令値id *の大きさ|id *|も制限する。例えば、図14の電流振幅制限処理部37において、実施例6の電流振幅制限処理に加えて、|id0 *|がd軸電流制限値|id_sat|を超えた場合に制限するリミッタを設置し、制限時はFlg_Imを1とする。本処理を加えることで、永久磁石の不可逆減磁の恐れがあるd軸電流条件を禁止することができる。 Therefore, in the present embodiment, the magnitude | id * | of the d-axis current command value id * is limited in addition to the current amplitude / voltage amplitude limitation. For example, the current amplitude limitation processing unit 37 of FIG. 14, in addition to the current amplitude limitation process of Example 6, | i d0 * | is the d-axis current limit value | established a limiter that limits if it exceeds | Id_sat In the case of restriction, Flg_Im is set to 1. By adding this processing, it is possible to prohibit the d-axis current condition that may cause irreversible demagnetization of the permanent magnet.

図15の電流指令テーブル自動生成フローチャートにおいて、実施例6ではステップS15(d軸電流調整)のステップS155(トルク誤差評価)の処理で、d軸電流の探索が収束した後もトルク誤差が残留する場合はトルク設定値を変更する処理(ステップS156)を実施している。トルク誤差が残留する場合は、そのときの回転数におけるトルク出力の運転限界であり、予め設定したトルク指令値に追従させることはできない。したがって、そのときのトルク設定値のデータはメモリに記録せず、次の動作点に移行させていた。   In the current command table automatic generation flowchart of FIG. 15, in the sixth embodiment, a torque error remains even after the search for the d-axis current converges in the process of step S155 (torque error evaluation) of step S15 (d-axis current adjustment). In this case, a process of changing the torque set value (step S156) is performed. If the torque error remains, it is the operating limit of the torque output at the rotation speed at that time, and cannot follow the preset torque command value. Therefore, the data of the torque set value at that time is not recorded in the memory, but the operation is shifted to the next operating point.

本実施例では、上述のようにトルク誤差が残留する場合において、トルク誤差Δτの最小点探索結果を用い、設定されたトルク指令値から減算して、減算後のトルクを新たなトルク指令値として、後段のステップS16で記録する。   In the present embodiment, when a torque error remains as described above, the minimum point search result of the torque error Δτ is used to subtract from the set torque command value, and the subtracted torque is used as a new torque command value. Are recorded in the subsequent step S16.

例えば、トルク誤差が残留する場合におけるトルク誤差最小点探索結果をΔτminとした場合、新たなトルク指令値はτ*−Δτminとなる。この新たなトルク指令値と、そのときの回転数設定値およびd軸電流指令値id *、q軸電流指令値iq *を、ステップS16で記録する。 For example, if the torque error minimum point search result when the torque error remains is Δτmin, the new torque command value is τ * −Δτmin. In step S16, the new torque command value, the rotational speed set value at that time, the d-axis current command value id * , and the q-axis current command value iq * are recorded.

本実施例によれば、任意回転数における運転限界のトルク値を動作点として自動的に追加設定し、最大トルクのデータを記録することができる。   According to the present embodiment, the torque value at the operation limit at an arbitrary rotational speed can be automatically additionally set as the operating point, and the data of the maximum torque can be recorded.

これまでの実施例1〜8では、ステップS5,S15のd軸電流調整において、d軸電流の初期値をid *=0として調整を開始していた。d軸電流は0を初期値として負方向に調整され、例えば定常動作点において入力電力が最小(最大効率)となるd軸電流を探索した。 In the first to eighth embodiments, in the d-axis current adjustment in steps S5 and S15, the adjustment is started by setting the initial value of the d-axis current to id * = 0. The d-axis current is adjusted in the negative direction with 0 as an initial value. For example, a d-axis current at which the input power is minimum (maximum efficiency) at a steady operating point was searched.

探索アルゴリズムには、例えば山登り法や最急降下法などの一般的な手法を用いればよいが、探索回数を低減して収束速度を速めるためには、d軸電流の初期値が最適点に近いことが望まれる。また、q軸電流は図3、図8、図10、図11、図14のトルク制御器33のフィードバック制御で決定づけられるが、トルク制御器出力の初期値、すなわちq軸電流指令値の初期値についても、解析結果から各動作点の初期値を設定することが可能であり、その場合はトルクフィードバック制御の収束が速くなる。   For the search algorithm, a general method such as the hill-climbing method or the steepest descent method may be used.However, in order to reduce the number of searches and increase the convergence speed, the initial value of the d-axis current must be close to the optimum point. Is desired. The q-axis current is determined by the feedback control of the torque controller 33 in FIGS. 3, 8, 10, 11, and 14. The initial value of the torque controller output, that is, the initial value of the q-axis current command value Also, it is possible to set the initial value of each operating point from the analysis result, and in that case, the convergence of the torque feedback control becomes faster.

そこで本実施例では、シミュレーション等の解析結果から、予め最大効率制御となるd軸電流およびq軸電流を計算しておき、それを各動作点で初期値として設定する。解析結果を得る手法は任意であるが、例えば有限要素法等を用いた電磁界解析結果からd軸電流、q軸電流の初期値を求めておく。より簡易的に実施するならば、埋込磁石同期モータの一般的なトルク式((10)式)および解析式が得やすい最大トルク/電流制御の解析式((11)式)を用いて、各動作点におけるd軸電流、q軸電流を数値的に求め、それを初期値に設定して最適点探索アルゴリズムやトルクフィードバック制御(ステップS4,S5,S14,S15)を実施すれば良い。   Therefore, in the present embodiment, the d-axis current and the q-axis current for the maximum efficiency control are calculated in advance from the analysis results of the simulation and the like, and are set as initial values at each operating point. The method of obtaining the analysis result is arbitrary. For example, the initial values of the d-axis current and the q-axis current are obtained from the results of the electromagnetic field analysis using the finite element method or the like. In a simpler case, using the general torque equation (Equation (10)) of the interior magnet synchronous motor and the analysis equation (Eq. (11)) of the maximum torque / current control that makes it easy to obtain the analysis equation, The d-axis current and the q-axis current at each operating point may be obtained numerically, set as initial values, and the optimum point search algorithm or the torque feedback control (steps S4, S5, S14, S15) may be performed.

Figure 0006658023
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Figure 0006658023
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ただし、p:極対数、Ψ:永久磁石による電機子鎖交磁束、Ld:d軸インダクタンス、Lq:q軸インダクタンスである。 Here, p: the number of pole pairs, Δ: armature interlinkage magnetic flux by a permanent magnet, L d : d-axis inductance, and L q : q-axis inductance.

解析結果には各種要因による誤差が含まれるため、初期値における誤差を補正するように探索アルゴリズムが機能する。本実施例によれば、解析結果を用いてd軸電流およびq軸電流指令値の初期値を設定するため、最適点探索アルゴリズムの収束速度を速めて、電流指令テーブル自動生成システムの調整時間を短縮することができる。   Since the analysis result includes errors due to various factors, the search algorithm functions to correct the error in the initial value. According to the present embodiment, since the initial values of the d-axis current and the q-axis current command value are set using the analysis results, the convergence speed of the optimal point search algorithm is increased, and the adjustment time of the current command table automatic generation system is reduced. Can be shortened.

前記実施例6〜9では、インバータ・モータの総合効率を優先し、最大効率制御に基づいて電流指令テーブルを自動生成したが、意図的に銅損を減らしたい、あるいは電流振幅制限を緩和したい場合は、本実施例のように最大トルク/電流制御を用いることもできる。   In the sixth to ninth embodiments, the current efficiency table is automatically generated based on the maximum efficiency control while giving priority to the overall efficiency of the inverter / motor. However, when the copper loss is intentionally reduced or the current amplitude limit is eased. Can use the maximum torque / current control as in this embodiment.

装置構成は図1と同様のものを用いれば良い。制御構成は図14を基本として、図14の電流指令テーブル自動調整装置30の部分を図16に示すように変更する(インバータ制御部41は図14と同一)。図16において図14の電流指令テーブル自動調整装置30と異なる点は、入力電力Piの代わりに電流振幅Imをd軸電流調整器34に導入した点である。   The device configuration may be the same as that shown in FIG. The control configuration is based on FIG. 14 and the part of the current command table automatic adjustment device 30 in FIG. 14 is changed as shown in FIG. 16 (the inverter control unit 41 is the same as in FIG. 14). 16 differs from the current command table automatic adjustment device 30 in FIG. 14 in that a current amplitude Im is introduced into the d-axis current regulator 34 instead of the input power Pi.

前記電流振幅Imは、電流振幅制限処理部37において前記(7)式のとおり計算し、d軸電流調整器34に入力している。最大トルク/電流制御では、同一トルクで電流振幅が最小となるようにd軸電流を調整するため、図17に示すフローチャートで電流振幅最小点を探索する。図17は図15のフローチャートと基本的に同じ処理を行えばよい。図15からの変更は、ステップS153(入力電力最小点探索)をステップS157(電流振幅最小点探索)としている点のみである。したがって、電流・電圧振幅制限にかからない場合は、ステップS157で電流振幅最小点を任意の探索アルゴリズムで決定し、制限にかかる場合は図15と同様にステップS152のトルク誤差最小点を探索するモードに切り替えれば良い。   The current amplitude Im is calculated by the current amplitude limitation processing unit 37 as in the above equation (7), and is input to the d-axis current adjuster 34. In the maximum torque / current control, in order to adjust the d-axis current so that the current amplitude becomes the minimum at the same torque, the minimum current amplitude point is searched for in the flowchart shown in FIG. FIG. 17 may perform basically the same processing as the flowchart of FIG. 15 is different from FIG. 15 only in that step S153 (input power minimum point search) is replaced with step S157 (current amplitude minimum point search). Therefore, when the current / voltage amplitude limit is not applied, the minimum current amplitude point is determined by an arbitrary search algorithm in step S157, and when the limit is applied, the mode is changed to the mode in which the torque error minimum point is searched for in step S152 as in FIG. Just switch.

前記ステップS157(電流振幅最小点探索)は、図4のステップS5(d軸電流調整)と同様の手法でid *を探索する。 Step S157 (current amplitude minimum point search) searches for the i d * in the same manner as step S5 in FIG. 4 (d-axis current adjustment).

本実施例によれば、モータやインバータの電流振幅・電圧振幅の仕様上の制限を考慮して、制限された状態においても最大トルク/電流制御(電流振幅最小)を満たすd軸電流およびq軸電流の指令値を自動的に決定することができる。   According to the present embodiment, the d-axis current and the q-axis satisfying the maximum torque / current control (minimum current amplitude) even in the limited state in consideration of the specification limitation of the current amplitude and the voltage amplitude of the motor and the inverter. The current command value can be automatically determined.

本実施例では、モータの鉄損を最小化して電圧制限の緩和を優先したい場合に、最大トルク/磁束制御(最大トルク/誘起電圧制御)を実現する電流指令テーブル自動調整手法を提供する。   The present embodiment provides a current command table automatic adjustment method for realizing maximum torque / magnetic flux control (maximum torque / induced voltage control) when it is desired to minimize iron loss of a motor and give priority to relaxation of voltage limitation.

装置構成は図1と同様のものを用いれば良い。制御構成は図14を基本として、図14の電流指令テーブル自動調整装置30の部分を図18に示すように変更する(インバータ制御部41は図14と同一)。図18において、図14の電流指令テーブル自動調整装置30と異なる点は、入力電力Piの入力を削除した点である。   The device configuration may be the same as that shown in FIG. The control configuration is based on FIG. 14, and the portion of the current command table automatic adjustment device 30 in FIG. 14 is changed as shown in FIG. 18 (the inverter control unit 41 is the same as that in FIG. 14). In FIG. 18, the difference from the current command table automatic adjustment device 30 of FIG. 14 is that the input of the input power Pi is deleted.

インバータ制御部41から受信した電圧指令デューティ比Dvは(3)式で計算され、d軸電流調整器34に入力される。最大トルク/磁束制御では、同一トルクで電圧振幅が最小(つまり電圧指令デューティ比Dvが最小)となるようにd軸電流を調整するため、図19に示すフローチャートで電圧指令デューティ比の最小点を探索する。   The voltage command duty ratio Dv received from the inverter control unit 41 is calculated by Expression (3), and is input to the d-axis current regulator 34. In the maximum torque / magnetic flux control, the d-axis current is adjusted so that the voltage amplitude becomes minimum (that is, the voltage command duty ratio Dv is minimum) at the same torque. Therefore, the minimum point of the voltage command duty ratio is determined in the flowchart shown in FIG. Explore.

図19は図15のフローチャートと基本的に同じ処理を行えばよい。図15からの変更は、ステップS153(入力電力最小点探索)をステップS158(電圧指令デューティ比最小点探索)としている点のみである。したがって、電流・電圧振幅制限にかからない場合は、ステップS158で電圧指令デューティ比最小点を任意の探索アルゴリズムで決定し、制限にかかる場合は図15と同様にステップS152のトルク誤差最小点を探索するモードに切り替えれば良い。   FIG. 19 may perform basically the same processing as the flowchart of FIG. 15 is different from FIG. 15 only in that step S153 (input power minimum point search) is replaced with step S158 (voltage command duty ratio minimum point search). Therefore, if the current / voltage amplitude limitation is not applied, the minimum point of the voltage command duty ratio is determined by an arbitrary search algorithm in step S158, and if the limitation is applied, the torque error minimum point of step S152 is searched in the same manner as in FIG. Just switch to mode.

本実施例によれば、モータやインバータの電流振幅・電圧振幅の仕様上の制限を考慮して、制限された状態においても最大トルク/磁束制御(電圧振幅最小)を満たすd軸電流およびq軸電流の指令値を自動的に決定することができる。   According to the present embodiment, the d-axis current and the q-axis satisfying the maximum torque / magnetic flux control (minimum voltage amplitude) even in the limited state in consideration of the specification limitation of the current amplitude and the voltage amplitude of the motor and the inverter. The current command value can be automatically determined.

前記実施例6〜11は、電流・電圧振幅制限を考慮して、制限の有無にかかわらず電流指令テーブルを自動的に生成できるが、制限された状態に切り替わる動作点領域では、電流指令テーブル特性が大きく変化する。例えば図13で示したように、最大効率制御の運転領域と電流もしくは電圧振幅が制限された状態の最大出力制御の領域では、d軸電流、q軸電流指令値のテーブル特性は切り替わるので、特に運転領域が切り替わる境界付近ではテーブルデータを補間する際に、値の大きな変化に対して考慮する必要がある。   In the sixth to eleventh embodiments, the current command table can be automatically generated in consideration of the current / voltage amplitude limitation regardless of whether or not the current command voltage amplitude is limited. Changes greatly. For example, as shown in FIG. 13, the table characteristics of the d-axis current and the q-axis current command value are switched between the operation region of the maximum efficiency control and the region of the maximum output control in a state where the current or the voltage amplitude is limited. In the vicinity of the boundary where the operation area switches, it is necessary to consider a large change in the value when interpolating the table data.

そこで本実施例では、図4、図15、図17、図19のフローチャートのステップS6,S16(設定動作点のid *,iq *電流指令データ記録)において、電流もしくは電圧制限の有無を同時に記録する。これにより電流・電圧制限の有無は全動作点で記録されるため、制限の有無で運転領域を区分ける。そして、図4、図15、図17、図19のステップS9,S19(電流指令テーブル生成)において、区分けした領域毎にデータを補間処理することで、テーブルデータの境界領域での精度を改善することができる。 Therefore, in the present embodiment, in steps S6 and S16 (recording of the set operation point id * and iq * current command data) in the flowcharts of FIGS. 4, 15, 17, and 19, the presence or absence of the current or voltage limitation is determined. Record at the same time. As a result, the presence / absence of the current / voltage limitation is recorded at all operating points, so that the operating region is divided according to the presence / absence of limitation. Then, in steps S9 and S19 (generation of a current command table) in FIGS. 4, 15, 17, and 19, data is interpolated for each of the divided areas, thereby improving the accuracy of the boundary area of the table data. be able to.

10…埋込磁石同期モータ
11…トルクメータ
12…回転位置センサ
13…電流センサ
14…直流電源
15…電力計
20…負荷サーボ装置
30…電流指令テーブル自動調整装置
31…トルク&速度指令値設定処理部
32,43,44…減算器
33…トルク制御器
34…d軸電流調整器
35…無負荷損失テーブル
36,54…加算器
37…電流振幅制限処理部
40,400…インバータ
41,51,61…インバータ制御部
42,52…座標変換部
45…d軸電流制御器
46…q軸電流制御器
47…電圧振幅制限処理部
48,58…座標逆変換部
49,59…PWM制御部
53…速度演算部
55…ベクトル制御部
200…負荷
300,500…電流指令テーブル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Interior magnet synchronous motor 11 ... Torque meter 12 ... Rotation position sensor 13 ... Current sensor 14 ... DC power supply 15 ... Wattmeter 20 ... Load servo device 30 ... Current command table automatic adjustment device 31 ... Torque & speed command value setting processing Units 32, 43, 44 Subtractor 33 Torque controller 34 d-axis current regulator 35 No-load loss table 36, 54 Adder 37 Current amplitude limiting processing unit 40, 400 Inverter 41, 51, 61 ... Inverter control units 42,52 ... Coordinate conversion unit 45 ... d-axis current controller 46 ... q-axis current controller 47 ... Voltage amplitude limit processing unit 48,58 ... Coordinate inverse conversion unit 49,59 ... PWM control unit 53 ... speed Arithmetic unit 55: Vector control unit 200: Load 300, 500: Current command table

Claims (22)

埋込磁石同期モータを可変速制御するインバータに与えるトルク指令から、ベクトル制御のd軸、q軸電流指令値に変換する電流指令テーブルを自動生成するシステムであって、
前記モータに軸接続され、サーボモータ制御がなされる負荷装置と、
前記負荷装置とモータの結合軸に設置されたトルクメータと、
前記モータの回転数とトルクを所定の回転数範囲、トルク範囲に各々区分し、区分した各範囲を一つの動作点における速度指令値、トルク指令値に各々設定し、
前記負荷装置の回転速度が、前記一つの動作点で設定された速度指令値となるように負荷装置に対して速度制御を行わせ、
前記トルクメータのトルク検出値が、前記一つの動作点で設定されたトルク指令値に一致するようにトルクフィードバック制御を行ってq軸電流指令値を生成するq軸電流指令値生成処理を実行し、
前記一つの動作点でのトルクフィードバック制御がなされている状態で、電流指令テーブル自動生成システムの各種情報に基づいて所望の性能を満たすd軸電流指令値を探索して生成するd軸電流指令値生成処理を実行し、
前記d軸電流指令値およびq軸電流指令値の生成処理を全動作点について実行し、
前記全動作点について生成されたd軸電流指令値およびq軸電流指令値を、回転数とトルクに各々対応付けてテーブル化する電流指令テーブル自動調整装置と、
前記生成されたd軸電流指令値およびq軸電流指令値によって前記インバータを制御するインバータ制御部と、
を備えたことを特徴とする埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
A system for automatically generating a current command table for converting a torque command given to an inverter that controls an embedded magnet synchronous motor to a variable speed into d-axis and q-axis current command values for vector control,
A load device that is connected to the motor through a shaft and that performs servo motor control;
A torque meter installed on the coupling shaft of the load device and the motor,
The rotational speed and torque of the motor are each divided into a predetermined rotational speed range and a torque range, and each of the divided ranges is set to a speed command value and a torque command value at one operating point, respectively.
The rotational speed of the load device, the speed control to the load device so as to be a speed command value set at the one operating point,
A q-axis current command value generation process for generating a q-axis current command value by performing a torque feedback control so that the torque detection value of the torque meter matches the torque command value set at the one operating point is executed. ,
In a state where the torque feedback control at the one operating point is performed, a d-axis current command value that is generated by searching for a d-axis current command value that satisfies a desired performance based on various information of the current command table automatic generation system. Execute the generation process,
The generation processing of the d-axis current command value and the q-axis current command value is performed for all operating points,
A d-axis current command value and a q-axis current command value generated for all the operating points, a current command table automatic adjustment device that creates a table in association with a rotation speed and a torque, respectively;
An inverter control unit that controls the inverter based on the generated d-axis current command value and q-axis current command value;
A current command table automatic generation system for an interior permanent magnet synchronous motor, comprising:
前記d軸電流指令値生成処理は、d軸電流指令値を変化させ、変化前後の、検出したモータ電流の電流振幅値を観測し、該電流振幅値が最小となるd軸電流指令値を探索することを特徴とする請求項1に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。   The d-axis current command value generation process includes changing the d-axis current command value, observing the current amplitude value of the detected motor current before and after the change, and searching for the d-axis current command value at which the current amplitude value becomes the minimum. 2. The current command table automatic generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 1, wherein: 前記電流指令テーブル自動調整装置はd軸電流指令値からモータ電流の電流振幅値を演算し、
前記d軸電流指令値生成処理は、d軸電流指令値を変化させ、変化前後の、前記演算された電流振幅値を観測し、該電流振幅値が最小となるd軸電流指令値を探索することを特徴とする請求項1に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
The current command table automatic adjustment device calculates the current amplitude value of the motor current from the d-axis current command value,
The d-axis current command value generation process changes the d-axis current command value, observes the calculated current amplitude value before and after the change, and searches for a d-axis current command value that minimizes the current amplitude value. The automatic current command table generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 1, wherein:
前記d軸電流指令値生成処理は、d軸電流指令値を変化させ、変化前後のインバータの入力電力を観測し、該入力電力が最小となるd軸電流指令値を探索することを特徴とする請求項1に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。   The d-axis current command value generation process is characterized by changing the d-axis current command value, observing the input power of the inverter before and after the change, and searching for the d-axis current command value that minimizes the input power. An automatic current command table generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 1. 前記インバータ制御部は、インバータの三相検出電流を座標変換したd軸電流、q軸電流が、前記d軸電流指令値、q軸電流指令値に一致するように追従制御して得たd軸電圧指令値、q軸電圧指令値と、インバータの直流入力電圧とから電圧指令デューティ比を演算し、
前記d軸電流指令値生成処理は、d軸電流指令値を変化させ、変化前後の前記電圧指令デューティ比を観測し、該電圧指令デューティ比が設定した制限値となるd軸電流指令値を探索することを特徴とする請求項1に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
The d-axis current and the q-axis current obtained by performing coordinate control on the three-phase detection current of the inverter and the d-axis current command value and the q-axis current command value obtained by performing the tracking control so that the d-axis current and the q-axis current command are obtained. A voltage command duty ratio is calculated from the voltage command value, the q-axis voltage command value, and the DC input voltage of the inverter,
The d-axis current command value generation process changes the d-axis current command value, observes the voltage command duty ratio before and after the change, and searches for a d-axis current command value at which the voltage command duty ratio becomes a set limit value. 2. The current command table automatic generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 1, wherein:
予め前記モータの無負荷損失を計測して作成され、前記一つの動作点で設定された速度指令値に対応した負荷損失トルクが出力される無負荷損失テーブルを備え、
前記q軸電流指令値生成処理は、前記トルクメータのトルク検出値が、前記一つの動作点で設定されたトルク指令値と前記無負荷損失テーブルから出力される無負荷損失トルクを加算したトルクに一致するようにトルクフィードバック制御を行って、q軸電流指令値を生成することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
A no-load loss table, which is created by measuring the no-load loss of the motor in advance and outputs a load loss torque corresponding to a speed command value set at the one operating point,
The q-axis current command value generation process is a process in which a torque detection value of the torque meter is a torque obtained by adding a torque command value set at the one operating point and a no-load loss torque output from the no-load loss table. The current command table automatic generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to any one of claims 1 to 5, wherein the q-axis current command value is generated by performing torque feedback control so as to match.
前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられ、モータ電流の電流振幅が電流振幅制限値を超えたか否かを判定し、電流振幅が電流振幅制限値を超えたときd軸電流指令値、q軸電流指令値に制限をかける電流振幅制限処理を行う電流振幅制限処理部か、又は前記インバータ制御部に設けられ、インバータの三相検出電流を座標変換したd軸電流、q軸電流がd軸電流指令値、q軸電流指令値に一致するように追従制御してd軸電圧指令値、q軸電圧指令値を得、該d軸電圧指令値、q軸電圧指令値の電圧振幅が電圧振幅制限値を超えたか否かを判定し、電圧振幅が電圧振幅制限値を超えたときd軸電圧指令値、q軸電圧指令値に制限をかける電圧振幅制限処理を行う電圧振幅制限処理部、の少なくともいずれか一方を備え、
前記d軸電流指令値生成処理は、前記一つの動作点でのトルクフィードバック制御がなされている状態で、前記電流振幅又は電圧振幅の少なくともいずれか一方が前記制限値を超えた場合に、第1の情報としての、トルク検出値とトルク指令値の偏差を示すトルク誤差に基づいて、第1の探索モードを実行して最大出力制御が行えるd軸電流指令値を生成し、前記電流振幅又は電圧振幅の少なくともいずれか一方が前記制限値以下の場合に、電流指令テーブル自動生成システムの第2の情報に基づいて、第2の探索モードを実行して最大効率制御が行えるd軸電流指令値を生成することを特徴とする請求項1に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
The current command table automatic adjustment device is provided to determine whether or not the current amplitude of the motor current exceeds the current amplitude limit value. When the current amplitude exceeds the current amplitude limit value, the d-axis current command value and the q-axis current A d-axis current and a q-axis current, which are provided in the inverter control unit and perform a current amplitude limiting process for performing a current amplitude limiting process for limiting a command value and convert the three-phase detection current of the inverter into coordinates, are d-axis current commands. Value and the q-axis current command value are followed to obtain a d-axis voltage command value and a q-axis voltage command value, and the voltage amplitude of the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value is a voltage amplitude limit value. It is determined whether the voltage amplitude has exceeded the voltage amplitude limit value, and when the voltage amplitude exceeds the voltage amplitude limit value, at least one of a voltage amplitude limitation processing unit that performs a voltage amplitude limitation process that limits the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value. One or the other,
The d-axis current command value generation processing is performed in a state where at least one of the current amplitude or the voltage amplitude exceeds the limit value in a state where the torque feedback control is being performed at the one operating point. A d-axis current command value capable of executing the first search mode and performing the maximum output control based on a torque error indicating a deviation between the torque detection value and the torque command value as the information of the current amplitude or the voltage. When at least one of the amplitudes is equal to or less than the limit value, the d-axis current command value at which the maximum efficiency control can be performed by executing the second search mode based on the second information of the current command table automatic generation system. The current command table automatic generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 1, wherein the current command table is generated.
前記電流指令テーブル自動調整装置は、前記第1又は第2の探索モード実行時のデータが最小点に収束したか否かを判定する収束判定処理を行い、前記第1又は第2の探索モード実行時に、第1又は第2の探索モードを繰り返し状態遷移した場合は、前記状態遷移の回数および継続時間に基づいて収束判定処理を行うことを特徴とする請求項7に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。   The current command table automatic adjustment device performs a convergence determination process of determining whether or not data during execution of the first or second search mode has converged to a minimum point, and executes the first or second search mode. 8. The interior permanent magnet synchronous motor according to claim 7, wherein when the first or second search mode repeatedly makes a state transition, a convergence determination process is performed based on the number of times and the duration of the state transition. Automatic current command table generation system. 前記収束判定処理によって収束が判定された後に、前記第1の情報であるトルク誤差が残留しているか否かを判定し、残留している場合に、一つの動作点に設定されたトルク指令値から前記残留したトルク誤差を減算して新たなトルク指令値を求め、該新たなトルク指令値を当該動作点でのトルク指令値に設定変更することを特徴とする請求項8に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。   After the convergence is determined by the convergence determination process, it is determined whether or not a torque error as the first information remains, and if the torque error remains, a torque command value set to one operating point 9. The embedding method according to claim 8, wherein a new torque command value is obtained by subtracting the remaining torque error from the torque command value, and the new torque command value is changed to a torque command value at the operating point. Automatic generation of current command table for magnet synchronous motor. 前記第2の情報はインバータの入力電力であり、
前記d軸電流指令値生成処理における第2の探索モードは、d軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記入力電力を観測し、該入力電力が最小となるd軸電流指定値を探索し、
前記d軸電流指令値生成処理における第1の探索モードは、d軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第1の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が0又は最小となるd軸電流指令値を探索することを特徴とする請求項7ないし9のいずれか1項に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
The second information is the input power of the inverter;
In the second search mode in the d-axis current command value generation process, when the d-axis current command value is changed, the input power before and after the change is observed, and the specified d-axis current value at which the input power is minimized Exploring,
The first search mode in the d-axis current command value generation processing is to observe a torque error as the first information before and after the change when the d-axis current command value is changed in the negative direction, 10. The current command table automatic generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 7, wherein a search is made for a d-axis current command value at which is zero or minimum.
前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられた電流振幅制限処理部を備え、
前記電流振幅制限処理部は、電流振幅制限処理前のd軸電流指令値、q軸電流指令値から電流振幅値を演算し、
前記第2の情報は前記演算された電流振幅値であり、
前記d軸電流指令値生成処理における第2の探索モードは、電流振幅制限処理前のd軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記電流振幅値を観測し、該電流振幅値が最小となるd軸電流指令値を探索し、
前記d軸電流指令値生成処理における第1の探索モードは、d軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第1の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が0又は最小となるd軸電流指令値を探索することを特徴とする請求項7ないし9のいずれか1項に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
A current amplitude limit processing unit provided in the current command table automatic adjustment device,
The current amplitude limiting processing unit calculates a current amplitude value from a d-axis current command value before the current amplitude limiting process and a q-axis current command value,
The second information is the calculated current amplitude value,
In the second search mode in the d-axis current command value generation process, when the d-axis current command value before the current amplitude limiting process is changed, the current amplitude value before and after the change is observed. Search for the minimum d-axis current command value,
The first search mode in the d-axis current command value generation processing is to observe a torque error as the first information before and after the change when the d-axis current command value is changed in the negative direction, 10. A current command table automatic generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 7, wherein a search is made for a d-axis current command value in which is zero or minimum.
前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられた前記電流振幅制限処理部および前記インバータ制御部に設けられた前記電圧振幅制限処理部を備え、
前記電圧振幅制限処理部は、電圧振幅制限処理前のd軸電圧指令値、q軸電圧指令値およびインバータの直流入力電圧から電圧指令デューティ比を演算し、
前記第2の情報は前記演算された電圧指令デューティ比であり、
前記d軸電流指令値生成処理における第2の探索モードは、電流振幅制限処理前のd軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記電圧指令デューティ比を観測し、該電圧指令デューティ比が最小となるd軸電流指令値を探索し、
前記d軸電流指令値生成処理における第1の探索モードは、d軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第1の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が0又は最小となるd軸電流指令値を探索することを特徴とする請求項7ないし9のいずれか1項に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
The current command table automatic adjustment device provided with the current amplitude limitation processing unit provided in the inverter control unit and the voltage amplitude limitation processing unit provided in the inverter control unit,
The voltage amplitude limiting processing unit calculates a voltage command duty ratio from a d-axis voltage command value, a q-axis voltage command value, and a DC input voltage of the inverter before the voltage amplitude limiting process,
The second information is the calculated voltage command duty ratio,
The second search mode in the d-axis current command value generation process is to observe the voltage command duty ratio before and after the change when changing the d-axis current command value before the current amplitude limiting process, Search for the d-axis current command value that minimizes the ratio,
The first search mode in the d-axis current command value generation processing is to observe a torque error as the first information before and after the change when the d-axis current command value is changed in the negative direction, 10. The current command table automatic generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 7, wherein a search is made for a d-axis current command value at which is zero or minimum.
前記電流指令テーブル自動調整装置は、最大効率制御となるq軸電流を予め解析によって求めておき、該求められたq軸電流を前記トルクフィードバック制御を行うときのq軸電流指令値の初期値とすることを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1項に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。   The current command table automatic adjustment device obtains a q-axis current that is the maximum efficiency control by analysis in advance, and determines the obtained q-axis current with an initial value of a q-axis current command value when performing the torque feedback control. The automatic current command table generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to any one of claims 1 to 12, wherein: 前記電流指令テーブル自動調整装置は、最大効率制御となるd軸電流を予め解析によって求めておき、該求められたd軸電流を、前記d軸電流指令値生成処理時のd軸電流指令値の初期値とすることを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1項に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。   The current command table automatic adjustment device obtains the d-axis current that is the maximum efficiency control by analysis in advance, and calculates the obtained d-axis current as the d-axis current command value during the d-axis current command value generation processing. 14. The automatic current command table generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 1, wherein the current command table is set to an initial value. 前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられた前記電流振幅制限処理部を備え、
前記電流振幅制限処理部は、負方向に変化させるd軸電流指令値の大きさが、設定した制限値よりも大となったときにd軸電流指令値に制限をかけるd軸電流指令値制限処理を行うことを特徴とする請求項10ないし14のいずれか1項に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
Comprising the current amplitude limit processing unit provided in the current command table automatic adjustment device,
The d-axis current command value limiter limits the d-axis current command value when the magnitude of the d-axis current command value to be changed in the negative direction becomes larger than the set limit value. The automatic current command table generation system for an interior permanent magnet synchronous motor according to any one of claims 10 to 14, wherein the current instruction table is processed.
前記電流指令テーブル自動調整装置は、前記全動作点について生成されたd軸電流指令値およびq軸電流指令値のデータを、前記電流振幅制限処理部又は電圧振幅制限処理部の少なくとも一方における制限値以下であるデータと制限値を超えたデータとに区分し、区分したデータ毎にデータ補間処理を施してテーブル化を行うことを特徴とする請求項7ないし15のいずれか1項に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。   The current command table automatic adjustment device may store the data of the d-axis current command value and the q-axis current command value generated for the all operating points with a limit value in at least one of the current amplitude limit processing unit or the voltage amplitude limit processing unit. 16. The padding method according to claim 7, wherein the data is divided into the following data and the data exceeding the limit value, and a data interpolation process is performed for each of the divided data to form a table. Automatic generation of current command table for magnet synchronous motor. 埋込磁石同期モータに軸接続され、サーボモータ制御がなされる負荷装置と、前記負荷装置とモータの結合軸に設置されたトルクメータと、前記モータを可変速制御するインバータとを有した電流指令テーブル自動生成システムを備え、前記インバータに与えるトルク指令から、ベクトル制御のd軸、q軸電流指令値に変換する電流指令テーブルを自動生成する方法であって、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記モータの回転数とトルクを所定の回転数範囲、トルク範囲に各々区分し、区分した各範囲を一つの動作点における速度指令値、トルク指令値に各々設定する指令値設定ステップと、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記負荷装置の回転速度が前記一つの動作点で設定された速度指令値となるように負荷装置に対して速度制御を行わせる速度制御ステップと、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記トルクメータのトルク検出値を、前記一つの動作点で設定されたトルク指令値に一致させるようにトルクフィードバック制御を行ってq軸電流指令値を生成するq軸電流指令値生成ステップと、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記一つの動作点でのトルクフィードバック制御がなされている状態で、電流指令テーブル自動生成システムの各種情報に基づいて所望の性能を満たすd軸電流指令値を探索して生成するd軸電流指令値生成ステップと、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記指令値設定ステップ、速度制御ステップ、q軸電流指令値生成ステップおよびd軸電流指令値生成ステップを全動作点について繰り返し実行するステップと、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記全動作点について生成されたd軸電流指令値およびq軸電流指令値を、回転数とトルクに各々対応付けてテーブル化するステップと、
を備えたことを特徴とする埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法。
A current command having a load device which is connected to an embedded magnet synchronous motor and is controlled by a servo motor, a torque meter installed on a coupling shaft between the load device and the motor, and an inverter which controls the motor at a variable speed. A method for automatically generating a current command table for converting a torque command given to the inverter into a d-axis and q-axis current command value for vector control, comprising a table automatic generation system,
A current command table automatic adjustment device divides the rotation speed and torque of the motor into a predetermined rotation speed range and a torque range, and sets each of the divided ranges to a speed command value and a torque command value at one operating point. Command value setting step;
A current command table automatic adjusting device, a speed control step of causing the load device to perform speed control such that the rotation speed of the load device becomes a speed command value set at the one operating point,
A current command table automatic adjusting device performs a torque feedback control so as to match a torque detection value of the torque meter with a torque command value set at the one operating point, and generates a q-axis current command value. A current command value generation step;
The current command table automatic adjustment device searches for a d-axis current command value that satisfies desired performance based on various information of the current command table automatic generation system while the torque feedback control at the one operating point is being performed. D-axis current command value generating step of generating
A step for the current command table automatic adjusting device to repeatedly execute the command value setting step, the speed control step, the q-axis current command value generation step, and the d-axis current command value generation step for all operating points;
A step of the current command table automatic adjusting device tabulating the d-axis current command value and the q-axis current command value generated for the all operating points with the rotation speed and the torque, respectively,
A method for automatically generating a current command table for an interior permanent magnet synchronous motor, comprising:
電流指令テーブル自動調整装置が、予め前記モータの無負荷損失を計測し、前記一つの動作点で設定された速度指令値に対応した負荷損失トルクが出力される無負荷損失テーブルを作成するステップを備え、
前記q軸電流指令値生成ステップは、前記トルクメータのトルク検出値が、前記一つの動作点で設定されたトルク指令値と前記無負荷損失テーブルから出力される無負荷損失トルクを加算したトルクに一致するようにトルクフィードバック制御を行って、q軸電流指令値を生成することを特徴とする請求項17に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法。
A step of generating a no-load loss table in which the current command table automatic adjusting device measures a no-load loss of the motor in advance and outputs a load loss torque corresponding to a speed command value set at the one operating point. Prepared,
The q-axis current command value generation step is a step in which a torque detection value of the torque meter is a torque obtained by adding a no-load loss torque output from the no-load loss table and a torque command value set at the one operating point. 18. The method for automatically generating a current command table for an embedded magnet synchronous motor according to claim 17, wherein a q-axis current command value is generated by performing torque feedback control so as to match.
前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられ、モータ電流の電流振幅が電流振幅制限値を超えたか否かを判定し、電流振幅が電流振幅制限値を超えたときd軸電流指令値、q軸電流指令値に制限をかける電流振幅制限処理を行う電流振幅制限処理部か、又はインバータ制御部に設けられ、インバータの三相検出電流を座標変換したd軸電流、q軸電流がd軸電流指令値、q軸電流指令値に一致するように追従制御してd軸電圧指令値、q軸電圧指令値を得、該d軸電圧指令値、q軸電圧指令値の電圧振幅が電圧振幅制限値を超えたか否かを判定し、電圧振幅が電圧振幅制限値を超えたときd軸電圧指令値、q軸電圧指令値に制限をかける電圧振幅制限処理を行う電圧振幅制限処理部、の少なくともいずれか一方を備え、
前記d軸電流指令値生成ステップは、前記一つの動作点でのトルクフィードバック制御がなされている状態で、前記電流振幅又は電圧振幅の少なくともいずれか一方が前記制限値を超えた場合に、第1の情報としての、トルク検出値とトルク指令値の偏差を示すトルク誤差に基づいて、第1の探索モードを実行して最大出力制御が行えるd軸電流指令値を生成し、前記電流振幅又は電圧振幅の少なくともいずれか一方が前記制限値以下の場合に、電流指令テーブル自動生成システムの第2の情報に基づいて、第2の探索モードを実行して最大効率制御が行えるd軸電流指令値を生成することを特徴とする請求項17に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法。
The current command table automatic adjustment device is provided to determine whether or not the current amplitude of the motor current exceeds the current amplitude limit value. When the current amplitude exceeds the current amplitude limit value, the d-axis current command value and the q-axis current The d-axis current and the q-axis current, which are provided in the current amplitude limiting processing unit for performing the current amplitude limiting process for limiting the command value or the inverter control unit and coordinate-convert the three-phase detection current of the inverter, are the d-axis current command values. The d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value are obtained by performing tracking control so as to match the q-axis current command value, and the voltage amplitudes of the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value are the voltage amplitude limit values. A voltage amplitude limit processing unit that determines whether the voltage amplitude has exceeded the voltage amplitude limit value and performs a voltage amplitude limit process that limits the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value when the voltage amplitude exceeds the voltage amplitude limit value. One side,
The d-axis current command value generation step includes a step of: when at least one of the current amplitude or the voltage amplitude exceeds the limit value in a state where the torque feedback control is being performed at the one operating point, Based on a torque error indicating a deviation between a torque detection value and a torque command value as the information of the d-axis current command value that can execute the first search mode and perform the maximum output control, When at least one of the amplitudes is equal to or less than the limit value, the d-axis current command value at which the maximum efficiency control can be performed by executing the second search mode based on the second information of the current command table automatic generation system. The method for automatically generating a current command table of an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 17, wherein the current command table is generated.
前記第2の情報はインバータの入力電力であり、
前記d軸電流指令値生成ステップにおける第2の探索モードは、d軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記入力電力を観測し、該入力電力が最小となるd軸電流指定値を探索し、
前記d軸電流指令値生成ステップにおける第1の探索モードは、d軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第1の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が0又は最小となるd軸電流指令値を探索することを特徴とする請求項19に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法。
The second information is the input power of the inverter;
In the second search mode in the d-axis current command value generation step, when the d-axis current command value is changed, the input power before and after the change is observed, and the d-axis current specified value at which the input power is minimized Exploring,
In the first search mode in the d-axis current command value generation step, when the d-axis current command value is changed in the negative direction, a torque error as the first information before and after the change is observed, and the torque error is calculated. 20. The method for automatically generating a current command table for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 19, wherein a search is made for a d-axis current command value at which is zero or minimum.
前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられた前記電流振幅制限処理部が、電流振幅制限処理前のd軸電流指令値、q軸電流指令値から電流振幅値を演算するステップを備え、
前記第2の情報は前記演算された電流振幅値であり、
前記d軸電流指令値生成ステップにおける第2の探索モードは、電流振幅制限処理前のd軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記電流振幅値を観測し、該電流振幅値が最小となるd軸電流指令値を探索し、
前記d軸電流指令値生成ステップにおける第1の探索モードは、d軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第1の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が0又は最小となるd軸電流指令値を探索することを特徴とする請求項19に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法。
The current amplitude limit processing unit provided in the current command table automatic adjustment device includes a step of calculating a current amplitude value from a d-axis current command value before the current amplitude limit process and a q-axis current command value,
The second information is the calculated current amplitude value,
In the second search mode in the d-axis current command value generation step, when the d-axis current command value before the current amplitude limiting process is changed, the current amplitude value before and after the change is observed. Search for the minimum d-axis current command value,
In the first search mode in the d-axis current command value generation step, when the d-axis current command value is changed in the negative direction, a torque error as the first information before and after the change is observed, and the torque error is calculated. 20. The method for automatically generating a current command table for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 19, wherein a search is made for a d-axis current command value at which is zero or minimum.
前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられた前記電流振幅制限処理部およびインバータ制御部に設けられた前記電圧振幅制限処理部を有し、
前記電圧振幅制限処理部が、電圧振幅制限処理前のd軸電圧指令値、q軸電圧指令値およびインバータの直流入力電圧から電圧指令デューティ比を演算するステップを備え、
前記第2の情報は前記演算された電圧指令デューティ比であり、
前記d軸電流指令値生成ステップにおける第2の探索モードは、電流振幅制限処理前のd軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記電圧指令デューティ比を観測し、該電圧指令デューティ比が最小となるd軸電流指令値を探索し、
前記d軸電流指令値生成ステップにおける第1の探索モードは、d軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第1の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が0又は最小となるd軸電流指令値を探索することを特徴とする請求項19に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法。
The voltage amplitude limit processing unit provided in the current amplitude limit processing unit and the inverter control unit provided in the current command table automatic adjustment device,
The voltage amplitude limit processing unit includes a step of calculating a voltage command duty ratio from a d-axis voltage command value, a q-axis voltage command value, and a DC input voltage of the inverter before the voltage amplitude limit process,
The second information is the calculated voltage command duty ratio,
In the second search mode in the d-axis current command value generation step, when the d-axis current command value before the current amplitude limiting process is changed, the voltage command duty ratio before and after the change is observed, and Search for the d-axis current command value that minimizes the ratio,
In the first search mode in the d-axis current command value generation step, when the d-axis current command value is changed in the negative direction, a torque error as the first information before and after the change is observed, and the torque error is calculated. 20. The method for automatically generating a current command table for an interior permanent magnet synchronous motor according to claim 19, wherein a search is made for a d-axis current command value at which is zero or minimum.
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