JP6785756B2 - モーター制御システム及びモーター側力率の制御方法及び装置 - Google Patents

モーター制御システム及びモーター側力率の制御方法及び装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6785756B2
JP6785756B2 JP2017513451A JP2017513451A JP6785756B2 JP 6785756 B2 JP6785756 B2 JP 6785756B2 JP 2017513451 A JP2017513451 A JP 2017513451A JP 2017513451 A JP2017513451 A JP 2017513451A JP 6785756 B2 JP6785756 B2 JP 6785756B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
control
motor
coordinate system
power factor
angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017513451A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017531417A (ja
Inventor
ワンジェ ソン
ワンジェ ソン
シンジェ レン
シンジェ レン
シキン リャオ
シキン リャオ
ウェイミン シャン
ウェイミン シャン
ヨングン フ
ヨングン フ
Original Assignee
グアンドン メイジ コムプレッサ カンパニー リミテッド
グアンドン メイジ コムプレッサ カンパニー リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by グアンドン メイジ コムプレッサ カンパニー リミテッド, グアンドン メイジ コムプレッサ カンパニー リミテッド filed Critical グアンドン メイジ コムプレッサ カンパニー リミテッド
Publication of JP2017531417A publication Critical patent/JP2017531417A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6785756B2 publication Critical patent/JP6785756B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/26—Power factor control [PFC]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/22—Current control, e.g. using a current control loop
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02—Details
    • H02K21/021—Means for mechanical adjustment of the excitation flux
    • H02K21/028—Means for mechanical adjustment of the excitation flux by modifying the magnetic circuit within the field or the armature, e.g. by using shunts, by adjusting the magnets position, by vectorial combination of field or armature sections
    • H02K21/029—Vectorial combination of the fluxes generated by a plurality of field sections or of the voltages induced in a plurality of armature sections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/28—Arrangements for controlling current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/0085—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation specially adapted for high speeds, e.g. above nominal speed
    • H02P21/0089—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation specially adapted for high speeds, e.g. above nominal speed using field weakening
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

Description

本発明は、モーター制御技術分野に関し、特にモーター側力率の制御方法、モーター側力率の制御装置及びモーター制御システムに関する。
周波数変換の制御技術の迅速な発展及び効率的な省エネー概念の推進に従い、永久磁石同期モーターの制御技術は、既に大きな進歩を遂げているが、永久磁石同期モーターの力率に対するする制御はまだ不十分である。
例えば、Ｉｄ＝０またはＭＴＰＡ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｔｏｒｑｕｅ Ｐｅｒ Ａｍｐｅｒｅ、最大トルク電流比）という制御方式でモーターを制御する場合、いずれも力率が制御されていない。モーターの負荷が比較的に大きいまたは弱め界磁が比較的に強い場合、力率が非常に悪くなってしまい、実際の要求を満たすことができない。一方、位置センサレスでモーター角度を推定する場合、位置の推定は、モーターの作動パラメーターが比較的に正確である場合に完成されるものであるため、モーターの作動パラメーターが正確でない場合、Ｉｄ＝０という制御は、励磁電流の増加または弱め界磁制御になってしまい、実際の制御効果に達することができない。
本発明の目的は、関連技術における少くとも一つの技術的課題をある程度で解決することである。そのために、本発明の一つの目的は、モーター側力率を正確に制御するモーター側力率の制御方法を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、モーター側力率の制御装置を提供することである。本発明の更にもう一つの目的は、モーター制御システムを提供することである。
上記目的を実現するために、本発明の一方面の実施例では、モーター側力率を制御する方法を提供し、当該方法は、Ｉｄ’＝０という制御方式でモーターを制御し、現在の制御周期の仮想座標系における横軸電圧Ｕｑ’と直軸電圧Ｕｄ’とを取得するステップと、前記現在の制御周期の仮想座標系における横軸電圧Ｕｑ’と直軸電圧Ｕｄ’とに基づいて、第１制御値を計算するステップと、力率の制御目標値を取得し、前記力率の制御目標値に基づいて、目標制御値を計算するステップと、前記目標制御値と前記第１制御値との差をＰＩ制御して、座標偏差角度を取得し、前記座標偏差角度を前記現在の制御周期のモーター角度に重ね合わせて、次の制御周期の仮想座標系を構築して、前記モーター側力率が制御可能であるステップとを含む。
本発明の実施例によるモーター側力率の制御方法は、Ｉｄ’=０という制御方式でモーターを制御し、現在の制御周期の仮想座標系における横軸電圧Ｕｑ’と直軸電圧Ｕｄ’とを取得し、横軸電圧Ｕｑ’と直軸電圧Ｕｄ’と力率の制御目標値とに基づいて、座標偏差角度を制御し、また、座標偏差角度を現在の制御周期のモーターの角度に重ね合わせて次の制御周期の仮想座標系を構築して、モーター側力率が制御可能である。すなわち、ｄｑ座標系を回転させることで仮想座標系を構築し、また、仮想座標系において、Ｉｄ’=０という制御方式でモーターを制御し、モーターの電圧ベクトルと電流ベクトルとの間の夾角が、仮想座標系におけるＵｑ’と、Ｕｑ’とＵｄ’とのベクトル和と、の間の夾角になり、モーターの作動パラメーターを正確に取得する必要がない場合にも、モーター側力率を正確に制御することを実現することができ、インバーターの使用効率、駆動効率及びモーターの作業効率が向上される。
本発明の一つの実施例により、前記座標偏差角度を前記現在の制御周期のモーター角度に重ね合わせる前に、前記座標偏差角度を角度制限処理する。
本発明の一つの実施例により、前記第１制御値は下記の式により計算され、
Figure 0006785756
 ただし、Ａは前記第１制御値であり、Ｕｑ’は前記仮想座標系における横軸電圧であり、Ｕｄ’は前記仮想座標系における直軸電圧である。
本発明の一つの実施例により、前記モーター角度は、前記モーターの位置を推定することによって取得される。
上記目的を実現するために、本発明のもう一方面の実施例では、モーター側力率の制御装置を提供し、当該装置は、オフセット角度計算モジュールと制御モジュールとを含み、
前記制御モジュールは、Ｉｄ’＝０という制御方式でモーターを制御し、現在の制御周期の仮想座標系における横軸電圧Ｕｑ’と直軸電圧Ｕｄ’を取得し、前記オフセット角度計算モジュールは、前記現在の制御周期の仮想座標系における横軸電圧Ｕｑ’と直軸電圧Ｕｄ’とに基づいて、第１制御値を計算し、力率の制御目標値を取得し、前記力率の制御目標値に基づいて、目標制御値を計算し、前記目標制御値と前記第１制御値との差をＰＩ制御して、座標偏差角度を取得し、前記制御モジュールは、前記座標偏差角度を前記現在の制御周期のモーター角度に重ね合わせて、次の制御周期の仮想座標系を構築して、モーター側力率が制御可能である。
本発明の実施例によるモーター側力率の制御装置は、制御モジュールがＩｄ’=０という制御方式でモーターを制御し、現在の制御周期の仮想座標系における横軸電圧Ｕｑ’と直軸電圧Ｕｄ’とを取得し、横軸電圧Ｕｑ’と直軸電圧Ｕｄ’と力率の制御目標値とに基づいて、座標偏差角度を制御し、また、座標偏差角度を現在の制御周期のモーター角度に重ね合わせて次の制御周期の仮想座標系を構築して、モーター側力率が制御可能である。すなわち、ｄｑ座標系を回転させることで仮想座標系を構築し、また、仮想座標系において、Ｉｄ’=０という制御方式でモーターを制御し、モーターの電圧ベクトルと電流ベクトルとの間の夾角が、仮想座標系におけるＵｑ’と、Ｕｑ’とＵｄ’とのベクトル和と、の間の夾角になり、モーターの作動パラメーターを正確に取得する必要がない場合にも、モーター側力率を正確に制御することを実現することができ、インバーターの使用効率、駆動効率及びモーターの作業効率が向上される。
本発明の一つの実施例により、前記制御モジュールは、前記座標偏差角度を前記現在の制御周期のモーター角度に重ね合わせる前に、角度制限器により前記座標偏差角度を角度制限処理する。
本発明の一つの実施例により、前記偏差角度計算モジュールは、前記第１制御値を下記の式により計算し、
Figure 0006785756
 ただし、Ａは前記第１制御値であり、Ｕｑ’は前記仮想座標系における横軸電圧であり、Ｕｄ’は前記仮想座標系における直軸電圧である。
本発明の一つの実施例により、位置推定モジュールにより、前記モーターの位置を推定し、前記モーター角度を取得する。
一方、本発明の実施例では、上記モーター側力率の制御装置を含むモーター制御システムを更に提出する。
本発明の実施例によるモーター制御システムは、上記モーター側力率の制御装置を介して、モーターの作動パラメーターを正確に取得する必要がない場合にも、モーター側力率を正確に制御することを実現することができ、モーター制御システムにおけるインバーターの使用効率、駆動効率及びモーターの作業効率が向上される。
本発明の実施例によるモーター側力率の制御方法のフローチャートである。 通常のＩｄ=０という制御方式におけるモーターの電圧電流のベクトル図である。 本発明の一つの実施例によるＩｄ’＝０という制御方式におけるモーターの電圧電流のベクトル図である。 本発明の一つの実施例によるモーターの制御システム図である。 本発明の一つの実施例による座標偏差角度の取得過程図である。 本発明の実施例によるモーター側力率の制御装置のブロック図である。
以下に、本発明の実施例を詳細に説明する。前記実施例の例が図面に示されているように、同一または類似する符号は、常に、相同又は類似の部品、或いは、相同又は類似の機能を有する部品を表す。以下に、図面を参照しながら説明される実施例は例示的なものであり、本発明を解釈するためだけに用いられ、本発明を限定するものと理解されてはならない。
以下に、図面を参照して本発明の実施例により提供されたモーター側力率の制御方法、モーター側力率の制御装置及びモーター制御システムを説明する。
図１は本発明の実施例によるモーター側力率の制御方法のフローチャートである。図１に示すように、当該モーター側力率の制御方法は、以下のようなステップを含む。
Ｓ１ステップ：Ｉｄ’＝０という制御方式でモーターを制御し、現在の制御周期の仮想座標系における横軸電圧Ｕｑ’と直軸電圧Ｕｄ’とを取得する。その中、モーターは永久磁石同期モーター（ＰＭＳＭ，Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｍｏｔｏｒ ）であってもよい。
Ｓ２ステップ：現在の制御周期の仮想座標系における横軸電圧Ｕｑ’と直軸電圧Ｕｄ’とに基づいて、第１制御値を計算する。
具体的に、モーター側力率は、モーターの電圧ベクトルと電流ベクトルとの間の夾角の余弦値を指す。ｄ軸電流がゼロである方式、すなわち、Ｉｄ＝０という制御方式でモーターを制御する場合、図２に示すように、モーター側力率cosθ1＝Uq/Usである。その中、θ1はモーターの電圧ベクトルと電流ベクトルとの間の夾角であり、Ｕｑはｑ軸電圧であり、Ｕｓはモーターの電圧最大値である。この場合、モーター側力率cosθ1は制御不可能であるため、モーター側力率が任意の値になるように制御する場合、ｄ軸電流Ｉｄ≠０になるように制御する必要がある。ｄ軸電流Ｉｄ＞０になるように制御し、またはｄ軸電流Ｉｄ＜０になるように制御する場合、依然として上記Ｉｄ＝０場合のモーター側力率の計算方法を採用すると、モーター側力率を任意的に制御するのを実現することができない。従って、本発明の実施例において、設定されたｄ’ｑ’仮想座標系により、モーター側力率の任意的な制御を実現する。
具体的に、図３に示すように、Ｉｄ＜０と仮定すると、電流ベクトルとｑ軸との間の夾角はβであり、この場合、電流ベクトルを基準とし、一つの座標系、すなわち、ｄ’ｑ’仮想座標系を再構築することができ、その中、直軸（ｄ’軸）とｄ軸とにはβとの角度差がある。モーターの制御過程において、ｄ’ｑ’仮想座標系において、Ｉｄ’=０という制御方式でモーターを制御する場合、モーター側力率cosθ2＝Uq`/Usである。その中、θ2は仮想座標系におけるモーターの電圧ベクトルと電流ベクトルとの間の夾角であり、Ｕｑ’は仮想座標系における横軸（ｑ’軸）電圧である。すなわち、モーター側力率が任意の値になるように制御する場合、ｄ’ｑ’仮想座標系において、Ｉｄ’＝０という制御方式を採用することにより、モーターを制御する。また、モーター制御過程において、現在の制御周期の仮想座標系における横軸電圧Ｕｑ’と直軸電圧Ｕｄ’とを取得することにより、現在の制御周期のモーター側力率を計算するとともに、第１制御値を計算する。本発明の一つの実施例により、第１制御値は下記の式（１）により計算される。
Figure 0006785756
 ただし、Ａは第１制御値であり、Ｕｑ’は仮想座標系における横軸電圧であり、Ｕｄ’は仮想座標系における直軸電圧である。
なお、第１制御値Ａの平方根の絶対値が、Ｉｄ’=０という制御方式における現在の制御周期のモーター側力率である。
Ｓ３ステップ：力率の制御目標値を取得し、力率の制御目標値に基づいて、目標制御値を計算する。
Ｓ４ステップ：目標制御値と第１制御値との差をＰＩ制御して、座標偏差角度を取得し、座標偏差角度を現在の制御周期のモーター角度に重ね合わせて、次の制御周期の仮想座標系を構築して、モーター側力率が制御可能である。
力率の制御目標値がcos(θ)_setであると仮定すると、目標制御値は(cos(θ)_set)2になる。モーター側力率がcos(θ)_setになるように制御する必要がある場合、目標制御値と第１制御値との差
Figure 0006785756
 をＰＩ制御して、座標偏差角度βを取得する。
例えば、
Figure 0006785756
 となるようにＰＩ制御することにより、座標偏差角度βを計算し、また、座標偏差角度βを現在の制御周期のモーター角度に重ね合わせて、次の制御周期のｄ’ｑ’仮想座標系を構築し、不断な循環制御によりモーター側力率の制御を実現する。
すなわち、本発明の実施例において、ｄｑ座標系を回転させることでｄ’ｑ’仮想座標系を生成し、また、ｄ’ｑ’仮想座標系において、Ｉｄ’=０という制御方式でモーターを制御し、モーターの電圧ベクトルと電流ベクトルとの間の夾角がＵｑ’とＵｓとの間の夾角になり、モーター側力率の制御を実現する。
本発明の一つの実施例により、モーター角度は、モーターの位置を推定することによって取得される。例えば、位置センサレスでモーターの位置を推定することで、現在の制御周期のモーター角度を取得することができ、当該モーター角度はｄｑ座標系に対するものである。
本発明の一つの実施例により、座標偏差角度を現在の制御周期のモーター角度に重ね合わせる前に、座標偏差角度を角度制限処理して、モーター側力率の制御異常によるモーター制御の同期喪失を防止する。
更に、図４に示すように、Ｉｄ’=０という制御方式でモーターを制御する過程において、変流器で現在の制御周期におけるモーターの電流を取得し、その後モーターの電流をクラーク（Ｃｌａｒｋｅ）変換及びパーク（Ｐａｒｋ）変換して、現在の制御周期の仮想座標系における直軸電流Ｉｄ’と横軸電流Ｉｑ’とを取得し、その後取得された仮想座標系における直軸電流Ｉｄ’と横軸電流Ｉｑ’とをそれぞれＰＩ制御することで、現在の制御周期の直軸電圧Ｕｄ’と横軸電圧Ｕｑ’とを取得する。
偏差角度計算モジュールは、設定された力率の制御目標値及び取得された現在の制御周期の直軸電圧Ｕｄ’と横軸電圧Ｕｑ’とに基づいて、座標偏差角度を取得する。具体的な取得過程は、図５に示すように、目標制御値と第１制御値との差
Figure 0006785756
 をＰＩ制御することにより、第１座標偏差角度を出力し、その後、ＰＩ制御・出力された第１座標偏差角度を角度制限器により制限処理し、座標偏差角度βを出力する。その中、角度制限器の上限は３０度であってもよく、下限値は―３０度であってもよい。
同時に、位置推定モジュールは、現在の制御周期のモーター角度θ_fdkを取得し、座標偏差角度βを現在の制御周期のモーター角度θ_fdkに重ね合わせて次の制御周期のＰａｒｋ逆変換及びＰａｒｋ変換に参加させ、不断な循環制御によりモーター側力率の制御を実現する。
以上、本発明の実施例によるモーター側力率の制御方法は、Ｉｄ’=０という制御方式でモーターを制御し、現在の制御周期の仮想座標系における横軸電圧Ｕｑ’と直軸電圧Ｕｄ’とを取得し、横軸電圧Ｕｑ’と直軸電圧Ｕｄ’と力率の制御目標値とに基づいて、座標偏差角度を制御し、また、座標偏差角度を現在の制御周期のモーター角度に重ね合わせて次の制御周期の仮想座標系を構築して、モーター側力率が制御可能である。すなわち、ｄｑ座標系を回転させることで仮想座標系を構築し、また、仮想座標系において、Ｉｄ’=０という制御方式でモーターを制御し、モーターの電圧ベクトルと電流ベクトルとの間の夾角が、Ｕｑ’と、Ｕｑ’とＵｄ’とのベクトル和と、の間の夾角になり、モーターの作動パラメーターを正確に取得する必要がない場合にも、モーター側力率を正確に制御することを実現することができ、インバーターの使用効率、駆動効率及びモーターの作業効率が向上される。
図６は本発明の実施例によるモーター側力率の制御装置のブロック図である。図６に示すように、当該モーター側力率の制御装置は、偏差角度計算モジュール１０と制御モジュール２０とを含む。
制御モジュール２０は、Ｉｄ’＝０という制御方式でモーターを制御することで、現在の制御周期の仮想座標系における横軸電圧Ｕｑ’と直軸電圧Ｕｄ’とを取得する。偏差角度計算モジュール１０は、現在の制御周期の仮想座標系における横軸電圧Ｕｑ’と直軸電圧Ｕｄ’に基づいて、第１制御値を計算し、力率の制御目標値を取得し、力率の制御目標値に基づいて、目標制御値を計算し、目標制御値と第１制御値との差をＰＩ制御して、座標偏差角度を取得する。制御モジュール２０は、座標偏差角度を現在の制御周期のモーター角度に重ね合わせて、次の制御周期の仮想座標系を構築して、モーター側力率が制御可能である。
具体的に、モーター側力率は、モーターの電圧ベクトルと電流ベクトルとの間の夾角の余弦値を指す。ｄ軸電流がゼロである、すなわち、Ｉｄ＝０という制御方式でモーターを制御する場合、図２に示すように、モーター側力率cosθ1 =Uq/Usである。その中、θ1はモーターの電圧ベクトルと電流ベクトルとの間の夾角であり、Ｕｑはｑ軸電圧であり、Ｕｓはモーターの電圧最大値である。この場合、モーター側力率cosθ1は制御不可能であるため、モーター側力率が任意の値になるように制御する場合、ｄ軸電流Ｉｄ≠０になるように制御する必要がある。ｄ軸電流Ｉｄ＞０になるように制御し、またはｄ軸電流Ｉｄ＜０になるように制御する場合、依然として上記Ｉｄ＝０場合のモーター側力率の計算方法を採用すると、モーター側力率を任意的に制御するのを実現することができない。従って、本発明の実施例において、設定られたｄ’ｑ’仮想座標系により、モーター側力率の任意的な制御を実現する。
具体的に、図３に示すように、Ｉｄ＜０と仮定すると、電流ベクトルとｑ軸との間の夾角はβであり、この場合、電流ベクトルを基準とし、一つの座標系、すなわち、ｄ’ｑ’仮想座標系を再構築することができ、その中、直軸（ｄ’軸）とｄ軸とにはβとの角度差がある。モーターの制御過程において、ｄ’ｑ’仮想座標系において、制御モジュール２０がＩｄ’=０という制御方式でモーターを制御する場合、モーター側力率cosθ2 =Uq`/Usである。その中、θ2は仮想座標系におけるモーターの電圧ベクトルと電流ベクトルとの間の夾角であり、Ｕｑ’は仮想座標系における横軸（ｑ’軸）電圧である。すなわち、制御モジュール２０は、モーター側力率が任意の値になるように制御する場合、ｄ’ｑ’仮想座標系において、Ｉｄ’＝０という制御方式でモーターを制御する。また、モーターの制御過程において、現在の制御周期の仮想座標系における横軸電圧Ｕｑ’と直軸電圧Ｕｄ’とを取得し、現在の制御周期のモーター側力率を計算するとともに、第１制御値を計算する。
本発明の一つの実施例により、偏差角度計算モジュール１０は、上記の式（１）により、第１制御値を計算する。なお、第１制御値Ａの平方根の絶対値が、Ｉｄ’=０という制御方式における現在の制御周期のモーター側力率である。
力率の制御目標値がcos(θ)_setであると仮定すると、目標制御値は(cos(θ)_set)2になる。モーター側力率がcos(θ)_setになるように制御する必要がある場合、目標制御値と第１制御値との差
Figure 0006785756
 をＰＩ制御して、座標偏差角度βを取得する。
例えば、
Figure 0006785756
 となるようにＰＩ制御することにより、座標偏差角度βを計算し、また、座標偏差角度βを現在の制御周期のモーター角度に重ね合わせて、次の制御周期のｄ’ｑ’仮想座標系を構築し、不断な循環制御によりモーター側力率の制御を実現する。
すなわち、本発明の実施例において、ｄｑ座標系を回転させることでｄ’ｑ’仮想座標系を生成し、また、ｄ’ｑ’仮想座標系において、Ｉｄ’=０という制御方式でモーターを制御し、モーターの電圧ベクトルと電流ベクトルとの間の夾角がＵｑ’とＵｓとの間の夾角になり、モーター側力率の制御を実現する。
本発明の一つの実施例により、制御モジュール２０は、座標偏差角度を現在の制御周期のモーター角度に重ね合わせる前に、角度制限器をにより座標偏差角度を角度制限処理して、モーター側力率の制御異常によるモーター制御の同期喪失を防止する。
本発明の一つの実施例により、位置推定モジュール３０により、モーターの位置を推定してモーター角度を取得する。例えば、位置センサレスでモーターの位置を推定することで、現在の制御周期のモーター角度を取得することができ、当該モーター角度はｄｑ座標系に対するものである。
更に、図４に示すように、制御モジュール２０はＩｄ’=０という制御方式でモーターを制御する過程において、変流器で現在の制御周期におけるモーターの電流を取得し、その後、モーターの電流をクラーク（Ｃｌａｒｋ）変換及びパーク（Ｐａｒｋ）変換して、現在の制御周期の仮想座標系における直軸電流Ｉｄ’と横軸電流Ｉｑ’とを取得し、その後、取得された仮想座標系における直軸電流Ｉｄ’と横軸電流Ｉｑ’とをそれぞれＰＩ制御し、現在の制御周期の直軸電圧Ｕｄ’と横軸電圧Ｕｑ’とを取得する。
偏差角度計算モジュール１０は、設定された力率の制御目標値及び取得された現在の制御周期の直軸電圧Ｕｄ’と横軸電圧Ｕｑ’とに基づいて、座標偏差角度を取得する。具体的な取得過程は図５に示すように、目標制御値と第１制御値との差
Figure 0006785756
 をＰＩ制御することにより、第１座標偏差角度を出力し、その後、ＰＩ制御・出力された第１座標偏差角度を角度制限器により制限処理し、座標偏差角度βを出力する。その中、角度制限器の上限は３０度であってもよく、下限値は―３０度であってもよい。
同時に、位置推定モジュール３０は、現在の制御周期のモーター角度θ_fdkを取得し、座標偏差角度βを現在の制御周期のモーター角度θ_fdkに重ね合わせて次の制御周期のｐａｒｋ逆変換及びＰａｒｋ変換に参加させ、不断な循環制御によりモーター側力率の制御を実現する。
本発明の実施例によるモーター側力率の制御装置は、制御モジュールがＩｄ’=０という制御方式でモーターを制御し、現在の制御周期の仮想座標系における横軸電圧Ｕｑ’と直軸電圧Ｕｄ’とを取得し、横軸電圧Ｕｑ’と直軸電圧Ｕｄ’と力率の制御目標値とに基づいて、座標偏差角度を制御し、また、座標偏差角度を現在の制御周期のモーター角度に重ね合わせて次の制御周期の仮想座標系を構築して、モーター側力率が制御可能である。すなわち、ｄｑ座標系を回転させることで仮想座標系を構築し、また、仮想座標系においてＩｄ’=０という制御方式でモーターを制御し、モーターの電圧ベクトルと電流ベクトルとの間の夾角が、Ｕｑ’と、Ｕｑ’とＵｄ’とのベクトル和と、の間の夾角になり、モーターの作動パラメーターを正確に取得する必要がない場合にも、モーター側力率を正確に制御することを実現することができ、インバーターの使用効率、駆動効率及びモーターの作業効率が向上される。
一方、本発明の実施例では上記モーター側力率の制御装置を含むモーター制御システムを更に提出する。
本発明の実施例におけるモーター制御システムは、上記モーター側力率の制御装置を通して、モーターの作動パラメーターを正確に取得する必要がない場合にも、モーター側力率を正確に制御することを実現することができ、モーター制御システムにおけるインバーターの使用効率、駆動効率及びモーターの作業効率が向上される。
本発明の説明において、「中心」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚み」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「時計回り」、「逆時計回り」、「軸方向」、「径方向」、「周方向」などの用語が示す方位又は位置関係は、図面に示す方位又は位置関係に基づき、本発明を便利にまたは簡単に説明するために使用されるものであり、指定された装置又は部品が特定の方位にあり、特定の方位において構造され操作されると指示又は暗示するものではないので、本発明に対する限定と理解してはいけない。
なお、「第一」、「第二」の用語は目的を説明するためだけに用いられるものであり、比較的な重要性を指示又は暗示するか、或いは示された技術的特徴の数を黙示的に指示すると理解してはいけない。そこで、「第一」、「第二」が限定されている特徴は少なくとも一つの前記特徴を含むことを明示又は暗示するものである。本発明の説明において、明確且つ具体的な限定がない限り、「複数」とは、少くとも二つ、例えば二つ、三つなどを意味する。
本発明の説明において、明確な規定と限定がない限り、「取り付け」、「互いに接続」、「接続」、「固定」などの用語の意味は広く理解されるべきである。例えば、固定接続や、着脱可能な接続や、あるいは一体的な接続でも可能である。机械的な接続や、電気的な接続でも可能である。直接的に接続することや、中間媒体を介して間接的に接続することや、二つの部品の内部が連通することや、あるいは二つの部品の間に相互の作用関係があることも可能である。当業者にとって、具体的な場合によって上記用語の本発明においての具体的な意味を理解することができる。
本発明において、明確な規定と限定がない限り、第一特徴が第二特徴の「上」又は「下」にあることは、第一特徴と第二特徴とが直接的に接触することを含んでも良いし、第一特徴と第二特徴とが中間媒体を介して間接的に接触することを含んでもよい。また、第一特徴が第二特徴の「上」、「上方」又は「上面」にあることは、第一特徴が第二特徴の真上及び斜め上にあることを含むか、或いは、単に第一特徴の水平高さが第二特徴より高いことだけを表す。第一特徴が第二特徴の「下」、「下方」又は「下面」にあることは、第一特徴が第二特徴の真下及び斜め下にあることを含むか、或いは、単に第一特徴の水平高さが第二特徴より低いことだけを表す。
本発明の説明において、「一つの実施例」、「一部の実施例」、「例」、「具体例」、或いは「一部の例」などの用語を参考した説明とは、該実施例或いは例に合わせて説明された具体的な特徴、構成、材料或いは特徴が、本発明の少なくとも一つの実施例或いは例に含まれることである。本明細書において、上記用語に対する例示的な説明は、必ずしも同じ実施例或いは例を示すことではない。また、説明された具体的な特徴、構成、材料或いは特徴は、いずれか一つ或いは複数の実施例又は例において適切に結合することができる。なお、お互いに矛盾しない場合、当業者は本明細書で説明された異なる実施例或いは例、及び異なる実施例或いは例の特徴を結合且つ組み合わせすることができる。
以上、本発明の実施例を示して説明したが、理解できるのは、上記実施例が例示的なものであり、本発明を限定するものであると理解してはいけない。当業者は、本発明の範囲内で、上記実施例に対して各種の変化、修正、切り替え及び変形を行うことができる。
１０ 偏差角度計算モジュール
２０ 制御モジュール
３０ 位置推定モジュール

Claims (7)

  1. Ｉｄ’＝０という制御方式でモーターを制御し、現在の制御周期の仮想座標系における横軸電圧Ｕｑ’と直軸電圧Ｕｄ’とを取得するステップと、
    前記現在の制御周期の仮想座標系における横軸電圧Ｕｑ’と直軸電圧Ｕｄ’とに基づいて、第１制御値を計算するステップと、
    力率の制御目標値を取得し、前記力率の制御目標値に基づいて、前記力率の制御目標値の平方である目標制御値を計算するステップと、
    前記目標制御値と前記第１制御値との差をＰＩ制御して、座標偏差角度を取得し、前記座標偏差角度を前記現在の制御周期のモーター角度に重ね合わせて、次の制御周期の仮想座標系を構築して、モーター側力率が制御可能であるステップと
    を含み、
    Ｉｄ’＝０という制御方式は、前記仮想座標系に用いられ、前記仮想座標系は、ｄｑ座標系を回転させることにより構築され、前記横軸電圧Ｕｑ’は、回転後の前記ｄｑ座標系における電圧Ｕｑであり、前記直軸電圧Ｕｄ’は、回転後の前記ｄｑ座標系における電圧Ｕｄであり、前記Ｉｄ’は、回転後の前記ｄｑ座標系におけるｄ軸電流であり、
    前記第１制御値は下記の式により計算され、
    Figure 0006785756
     ただし、Ａは前記第１制御値であり、Ｕｑ’は前記仮想座標系における横軸電圧であり、Ｕｄ’は前記仮想座標系における直軸電圧であること
    を特徴とするモーター側力率の制御方法。
  2. 前記座標偏差角度を前記現在の制御周期のモーター角度に重ね合わせる前に、前記座標偏差角度を角度制限処理すること
    を特徴とする請求項１に記載のモーター側力率の制御方法。
  3. 前記モーター角度は、前記モーターの位置を推定することによって取得されること
    を特徴とする請求項１に記載のモーター側力率の制御方法。
  4. 偏差角度計算モジュールと制御モジュールとを含み、
    前記制御モジュールは、Ｉｄ’＝０という制御方式でモーターを制御し、現在の制御周期の仮想座標系における横軸電圧Ｕｑ’と直軸電圧Ｕｄ’とを取得し、
    前記偏差角度計算モジュールは、前記現在の制御周期の仮想座標系における横軸電圧Ｕｑ’と直軸電圧Ｕｄ’とに基づいて、第１制御値を計算し、力率の制御目標値を取得し、
    前記力率の制御目標値に基づいて、前記力率の制御目標値の平方である目標制御値を計算し、前記目標制御値と前記第１制御値との差をＰＩ制御して、座標偏差角度を取得し、
    前記制御モジュールは、前記座標偏差角度を前記現在の制御周期のモーター角度に重ね合わせて、次の制御周期の仮想座標系を構築して、モーター側力率が制御可能であり、
    Ｉｄ’＝０という制御方式は、前記仮想座標系に用いられ、前記仮想座標系は、ｄｑ座標系を回転させることにより構築され、前記横軸電圧Ｕｑ’は、回転後の前記ｄｑ座標系における電圧Ｕｑであり、前記直軸電圧Ｕｄ’は、回転後の前記ｄｑ座標系における電圧Ｕｄであり、前記Ｉｄ’は、回転後の前記ｄｑ座標系におけるｄ軸電流であり、
    前記偏差角度計算モジュールは、前記第１制御値を下記の式により計算し、
    Figure 0006785756
     ただし、Ａは前記第１制御値であり、Ｕｑ’は前記仮想座標系における横軸電圧であり、Ｕｄ’は前記仮想座標系における直軸電圧であること
    を特徴とするモーター側力率の制御装置。
  5. 前記制御モジュールは、前記座標偏差角度を前記現在の制御周期のモーター角度に重ね合わせる前に、角度制限器により前記座標偏差角度を角度制限処理すること
    を特徴とする請求項４に記載のモーター側力率の制御装置。
  6. 位置推定モジュールにより、前記モーターの位置を推定し、前記モーター角度を取得すること
    を特徴とする請求項４に記載のモーター側力率の制御装置。
  7. 請求項４〜６のいずれかに記載のモーター側力率の制御装置を含むこと
    を特徴とするモーター制御システム。
JP2017513451A 2015-09-11 2015-09-11 モーター制御システム及びモーター側力率の制御方法及び装置 Active JP6785756B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2015/089453 WO2017041300A1 (zh) 2015-09-11 2015-09-11 电机控制系统及电机侧功率因数的控制方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017531417A JP2017531417A (ja) 2017-10-19
JP6785756B2 true JP6785756B2 (ja) 2020-11-18

Family

ID=58240530

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017513451A Active JP6785756B2 (ja) 2015-09-11 2015-09-11 モーター制御システム及びモーター側力率の制御方法及び装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10103670B2 (ja)
EP (1) EP3168979B1 (ja)
JP (1) JP6785756B2 (ja)
WO (1) WO2017041300A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105245146B (zh) * 2015-11-12 2017-08-22 西安理工大学 一种实现永磁同步电动机转速单向混沌运动的方法
CN110165960B (zh) * 2019-06-04 2020-12-11 同济大学 偏差角度估计方法、系统、计算机装置及介质
JP2023522507A (ja) 2021-03-22 2023-05-31 浙大城市学院 直流電力に基づく車両用永久磁石同期モータのベクトル制御方法
CN112671300B (zh) * 2021-03-22 2021-06-15 浙大城市学院 一种基于直流功率的车用永磁同步电机矢量控制方法
CN112688610B (zh) * 2021-03-22 2021-06-11 浙大城市学院 一种车用永磁同步电机矢量弱磁控制方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03128691A (ja) * 1989-07-27 1991-05-31 Seiko Epson Corp 電圧形ｐｗｍコンバータ・インバータシステムとその制御方式
JPH06217594A (ja) * 1993-01-13 1994-08-05 Fuji Electric Co Ltd 電圧形ｐｗｍインバータの制御方法
JP3755582B2 (ja) * 2001-02-08 2006-03-15 三菱電機株式会社 電動機制御装置
US6448735B1 (en) 2001-04-26 2002-09-10 Abb Automation Inc. Controller for a wound rotor slip ring induction machine
US7075264B2 (en) * 2004-03-31 2006-07-11 Honeywell International Inc. Instantaneous power floating frame controller
US7495404B2 (en) * 2005-08-17 2009-02-24 Honeywell International Inc. Power factor control for floating frame controller for sensorless control of synchronous machines
JP4924115B2 (ja) * 2007-02-10 2012-04-25 日本電産株式会社 永久磁石同期電動機の駆動制御装置
JP5169797B2 (ja) 2008-12-19 2013-03-27 本田技研工業株式会社 永久磁石式回転電機の制御装置
US20130013154A1 (en) * 2010-03-29 2013-01-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric power steering system
US8860342B2 (en) 2011-09-15 2014-10-14 Curtiss-Wright Electro-Mechanical Corporation System and method for controlling a permanent magnet motor
JP5633551B2 (ja) * 2012-11-05 2014-12-03 株式会社安川電機 交流電動機の制御装置
US9444382B2 (en) 2013-01-30 2016-09-13 Infineon Technologies Ag Optimized field oriented control strategies for permanent magnet synchronous motors
CN103560735B (zh) 2013-09-27 2014-11-12 南车株洲电力机车研究所有限公司 一种电励磁同步电机的控制方法
CN103607155B (zh) * 2013-10-28 2016-01-20 浙江大学 基于旋转电流矢量的永磁同步电机无位置传感器控制方法
JP6015712B2 (ja) * 2014-05-19 2016-10-26 株式会社デンソー 回転機の制御装置
CN105119480B (zh) 2015-09-11 2017-12-01 广东美芝制冷设备有限公司 电机控制系统及电机侧功率因数的控制方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017531417A (ja) 2017-10-19
EP3168979B1 (en) 2020-10-28
WO2017041300A1 (zh) 2017-03-16
EP3168979A1 (en) 2017-05-17
EP3168979A4 (en) 2018-01-17
US10103670B2 (en) 2018-10-16
US20180175767A1 (en) 2018-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6785756B2 (ja) モーター制御システム及びモーター側力率の制御方法及び装置
CN104052361B (zh) 用以补偿转矩脉动的电机控制系统
JP4712638B2 (ja) 電動機の制御装置
JP6367332B2 (ja) インバータ制御装置及びモータ駆動システム
JP5527025B2 (ja) 同期機の位置センサレス制御装置
KR20180030132A (ko) 드라이브 시스템 및 인버터 장치
KR20140121850A (ko) 전동기의 자극 위치 추정 장치, 전동기의 제어 장치 및 전동기의 자극 위치 추정 방법
JP5267848B2 (ja) モータ制御装置
JP2010200430A (ja) 電動機の駆動制御装置
JP6806983B2 (ja) 二重三相巻線永久磁石同期形電動機の駆動システム
JP2016100994A (ja) モータ制御装置及び発電機制御装置
JP2009195049A (ja) モータ制御装置
JP2008148437A (ja) 永久磁石型同期モータの制御装置
JP5312179B2 (ja) Ｄｃブラシレスモータの制御装置
JP2016220364A (ja) 永久磁石同期電動機の制御装置
JP5412772B2 (ja) 回転機の制御装置
JP5273706B2 (ja) 電動機の制御装置
WO2017199334A1 (ja) 同期回転機の制御装置および同期回転機の制御方法
JP2007116768A (ja) 電動機付ターボチャージャ用回転検出装置
JP2007089336A (ja) 電動機付ターボチャージャ用回転検出装置及び電動機付ターボチャージャの回転検出方法
JP2008289316A (ja) 埋込型永久磁石同期機の制御装置
JP5312195B2 (ja) Ｄｃブラシレスモータの制御装置
JP6479255B2 (ja) 永久磁石式同期モータの制御システム、及び、永久磁石式同期モータの制御方法
CN105119480B (zh) 电机控制系统及电机侧功率因数的控制方法和装置
JP2009254079A (ja) 電動機の制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170309

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180207

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180213

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180510

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20181016

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190204

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20190204

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20190204

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20190225

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20190226

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20190412

C211 Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211

Effective date: 20190416

C22 Notice of designation (change) of administrative judge

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22

Effective date: 20191001

C13 Notice of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C13

Effective date: 20200225

C22 Notice of designation (change) of administrative judge

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22

Effective date: 20200519

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200522

C22 Notice of designation (change) of administrative judge

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22

Effective date: 20200908

C23 Notice of termination of proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C23

Effective date: 20200915

C03 Trial/appeal decision taken

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C03

Effective date: 20201020

C30A Notification sent

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C3012

Effective date: 20201020

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201027

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6785756

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250