JP6739577B1 - モータ制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態1に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態のモータ制御装置1は、制御対象であるモータ2を制御するためにモータ2に電力を供給するインバータ3と、インバータ3と並列に接続されたコンデンサ4と、コンデンサ4の両端の電圧を検出する電圧検出部5と、電圧検出部5が出力する電圧検出値に基づいて第二の指令値を生成する指令生成部6と、第二の指令値に基づいてインバータ3のスイッチング素子を制御するためのゲート信号を生成するインバータ制御部7とを備えている。
図2は、指令生成部6の構成を示すブロック図である。図2に示すように、指令生成部6は、乗算器8と、減算器9と、フィードバック制御器10とで構成されている。乗算器8は、電圧検出値の二乗の値を出力する。減算器9は、指令生成部6にあらかじめ設定された第一の指令値と乗算器8から出力された電圧検出値の二乗の値との差分を出力する。フィードバック制御器10は、減算器9から出力された第一の指令値と電圧検出値の二乗の値との差分に基づいて第二の指令値を出力する。
電圧検出値の二乗にコンデンサ4の静電容量Cと1/2とを乗じることでコンデンサ4に貯蔵されたエネルギーが算出できる。また、指令生成部6にあらかじめ設定する第一の指令値は、コンデンサ電圧の指定値をエネルギーに換算したものとする。したがって、指令生成部6は、実際にコンデンサ4に貯蔵されているエネルギーと、コンデンサ電圧の指定値から算出されるエネルギーとの差分に基づいて第二の指令値を生成する。
コンデンサからインバータへ入力されるインバータ入力電力、モータ機械出力およびシステム効率の関係は(1)式となる。
インバータ入力電力 = モータ機械出力×システム効率 (1)
また、インバータ入力電力は(2)式、モータ機械出力は(3)式となる。
インバータ入力電力 = Vdc×Idc (2)
モータ機械出力 = ωm×τ (3)
ここで、Vdcはコンデンサ電圧、Idcはコンデンサからインバータへ流れ込む電流である。また、ωmはモータ機械角速度、τはモータのトルクである。
Vdc×Idc = ωm×τ×η (4)
Q = C×Vdc (5)
また、Qとコンデンサ4から流出する電流Idcは(6)式となる。
Q = −∫Idc×dt (6)
(6)式を(5)式に代入し、両辺を微分すると次式が導出される。
Idc = C×d/dt×Vdc (7)
(7)式を(4)式に代入すると、次式が導出される。
Vdc×C×d/dt×Vdc = ωm×τ×η (8)
(8)式を変形すると、次式が導出される。
d/dt(1/2×C×Vdc×Vdc) = ωm×τ×η (9)
d/dt×Edc = ωm×τ×η (10)
実施の形態1のモータ制御装置は、指令生成部にあらかじめ設定された第一の指令値を用いてコンデンサ電圧を制御している。実施の形態2のモータ制御装置は、指令生成部に外部から第一の指令値が入力される。
また、外部からコンデンサ電圧の指定値を変更することも可能となるので、コンデンサ電圧の指定値を高くすることもできる。コンデンサ4に蓄積されるエネルギーは、コンデンサ電圧の二乗に比例する。したがって、コンデンサ4の電圧を高く設定することにより、コンデンサ4から電力が供給されるインバータ以外の負荷への供給電力を増加させることができる。
図7は、実施の形態3に係るモータ制御装置における指令生成部の構成を示すブロック図である。本実施の形態のモータ制御装置は、図7に示す指令生成部以外は、実施の形態1と同様な構成である。
図8は、実施の形態4に係るモータ制御装置における指令生成部の構成を示すブロック図である。図8に示すように、本実施の形態のモータ制御装置の指令生成部6は、フィードフォワード制御器11と、加算器12と、減算器9と、フィードバック制御器10と、ゲイン生成部13と、乗算器14と、加算器15とで構成されている。フィードフォワード制御器11および加算器12の動作は、実施の形態2の図6に示したものと同様であるので説明を省略する。また、減算器9、フィードバック制御器10、ゲイン生成部13、乗算器14および加算器15の動作は、実施の形態3と同様であるので説明を省略する。
図9は、実施の形態5に係るモータ制御装置における指令生成部の入出力信号を示す図である。図9に示すように、本実施の形態のモータ制御装置の指令生成部6は、第一の指令値、電圧検出値およびモータ機械角速度を入力とし、トルク指令値である第二の指令値を出力する。
図12は、実施の形態6に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図12に示すように、本実施の形態のモータ制御装置1には、コンデンサ4に充放電が可能なバッテリ19がリレー20を介して並列に接続されている。モータ制御装置1の構成は実施の形態1の図1に示したモータ制御装置と同様であるが、指令生成部6に外部からトルク指令値と、リレー20が開放されているか否かを示すリレー状態信号とが入力される点が異なっている。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
Claims (4)
- モータに電力を供給するインバータと、
前記インバータに並列に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサの電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部で検出された電圧検出値とあらかじめ設定された第一の指令値とに基づいて前記モータの回生電力の指令値である第二の指令値を生成する指令生成部と、
前記第二の指令値に基づいて前記インバータを制御するインバータ制御部と
を備えたモータ制御装置であって、
前記指令生成部は、前記電圧検出値の2乗の値と前記第一の指令値との差分に基づいて前記第二の指令値を生成するフィードバック制御器を備えており、
前記指令生成部は、外部から与えられるモータ機械角速度を受け取り、前記フィードバック制御器で生成された前記第二の指令値を前記モータ機械角速度で除算して新たな第二の指令値とすることを特徴とするモータ制御装置。 - 前記指令生成部は、
前記第一の指令値の変化に対する指令補正値を生成するフィードフォワード制御器を備え、
前記フィードバック制御器で生成された前記第二の指令値に前記指令補正値を加算して新たな第二の指令値とする
ことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。 - 前記第一の指令値は、
前記指令生成部の外部から与えられることを特徴とする請求項1または2に記載のモータ制御装置。 - 前記指令生成部は、前記コンデンサに外部から電力が供給されているか否かを示す信号、およびトルク指令値を受け取り、
前記モータ制御装置は、外部から電力が供給されている場合は前記トルク指令値に基づいて前記モータを駆動し、外部から電力が供給されていない場合は前記新たな第二の指令値に基づいて前記モータを駆動することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
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