JP7183740B2 - インバータ装置 - Google Patents
インバータ装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7183740B2 JP7183740B2 JP2018223033A JP2018223033A JP7183740B2 JP 7183740 B2 JP7183740 B2 JP 7183740B2 JP 2018223033 A JP2018223033 A JP 2018223033A JP 2018223033 A JP2018223033 A JP 2018223033A JP 7183740 B2 JP7183740 B2 JP 7183740B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque
- current
- value
- correction coefficient
- maximum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
図5において、通常領域d軸電流指令設定部13は、電圧飽和が生じない運転領域のd軸電流指令値idu *をトルク指令値τ*から生成する。弱め磁束電流指令値生成部12は、出力電圧演算部12a、積分器12b及び比例器12cの動作により、弱め磁束制御を行うためのd軸電流指令値ids *を生成し、このids *と前記idu *とを加算して得たd軸電流指令値id0 *がd軸電流指令リミッタ14に入力される。
また、q軸電流指令生成部15は、トルク指令値τ*とd軸電流指令値id *とからq軸電流指令値iq0 *を生成し、q軸電流指令リミッタ16は、前記差分値Δidlmt *によりiq0 *を制限してq軸電流指令値iq *を生成する。電流ベクトル制御部17は、d軸,q軸電流指令値id *,iq *に基づいて生成したd軸,q軸電圧指令値vq *vq *をモータ駆動部18に送り、モータ駆動部18は指令通りの電圧を出力してモータ19を駆動する。
図6は、この従来技術を示すブロック図であり、ブラシレスモータ40を駆動する電子制御ユニット(ECU)24は、位相補償器25、マイコン38、PWM演算部32、三相電圧形インバータ33、及び電流センサ34を備えている。
PWM演算部32は、電圧指令値Vu,Vv,Vwに基づいてパルスを生成し、インバータ33は上記パルスにより半導体スイッチング素子をオン・オフさせてブラシレスモータ40に所定の電圧を供給し、当該モータ40を駆動する。なお、34はモータ40の電機子電流iaを検出する電流センサ、35は回転子の回転角度θを検出する角度算出部である。
まず、弱め磁束制御を行うためのd軸電流目標値id #を変えずに、電圧制限の範囲内で第1の最大q軸電流値iqmax1を求め、同じく、d軸電流目標値id #を変えずに、電流制限の範囲内で第2の最大q軸電流値iqmax2を求める(ステップS1,S2)。そして、iqmax1,iqmax2のうち小さい方をiqmaxとし(S3)、d軸電流目標値id #に従ってd軸電流を流したときのモータトルクの低下を補償するべく、q軸電流目標値iq #を補正してトルク補償用のq軸電流値iqtを求める(S4)。なお、ステップS4において、Kiqはトルク低下補償係数である。
次に、iqtとiqmaxとの大小関係を判断し(S5)、iqt>iqmaxであれば、d軸電流目標値id #をd軸電流指令値idcとしてiqmaxをq軸電流指令値iqcとし(S6)、iqt≦iqmaxであれば、d軸電流目標値id #をd軸電流指令値idcとしてトルク補償用のq軸電流値iqtをq軸電流指令値iqcとする(S7)。
何れの場合も、最大トルクを実現するために必要な電流と弱め磁束電流とを加えた電流itotalが過電流レベルに近くなり、電流指令の段階で過電流レベルを超過することもある。
また、前述した特許文献1,2のように、トルク指令を実現するためのq軸電流を制限すれば、トータルの電流を減少させることが可能である。しかし、突極比や磁気飽和の大きいPMSMの場合には、d軸電流とq軸電流との干渉や非線形な特性によってトルクや端子電圧が決まるため、q軸電流を低減するだけでは端子電圧一定制御及びトルク制御を効果的に両立できない恐れがある。
加えて、過電流レベルを超えないように電流を制限したとしても、過電流レベル付近における動作を長期にわたって継続していると、スイッチング素子やモータの温度が上昇し、熱的破損や永久磁石の減磁等の問題が発生する。
前記制御装置内に設けられた電流指令演算器が、
トルク指令値に応じたトルクを前記交流モータから出力させるための最小電流を演算する最大トルク制御と、前記インバータの入力電圧に応じた最大電圧を出力させるために前記交流モータの速度に応じてd軸電流を負に制御する弱め磁束制御と、を行ってd軸電流指令値及びq軸電流指令値を演算する最大トルク制御/弱め磁束制御部と、
前記スイッチング素子の温度検出値と第1の過熱保護温度設定値との偏差に応じて1.0以下の第1の最大電流補正係数を求める第1調節手段と、
前記交流モータの温度検出値と第2の過熱保護温度設定値との偏差に応じて1.0以下の第2の最大電流補正係数を求める第2調節手段と、
前記インバータの出力電流最大値を前記第1の最大電流補正係数及び前記第2の最大電流補正係数により補正する手段と、
前記インバータの出力電流指令値または出力電流検出値と、補正後の前記出力電流最大値との偏差に応じて1.0以下のトルク補正係数を積分演算によって求めるトルク調節手段と、
前記トルク調節手段における積分ゲインを、前記第1の最大電流補正係数及び前記第2の最大電流補正係数に応じて、複数の積分ゲインの中から選択するゲイン選択部と、
前記トルク補正係数を前記トルク指令値に乗算して第2のトルク指令値を演算する乗算手段と、を有し、
前記第2のトルク指令値を前記最大トルク制御/弱め磁束制御部に与えることを特徴とする。
また、トルク補正係数や第1,第2の最大電流補正係数の低下時にアラームを発生させ、必要に応じてインバータを全相遮断することにより、インバータ及びモータを保護することが可能である。
図1は、この実施形態に係るインバータ装置を備えたモータ駆動システムのブロック図である。図1において、200は、直流電源201の電力を交流電力に変換する三相電圧形のインバータであり、その出力側には、PMSMや誘導モータ等の交流モータ300が接続されている。
なお、202は直流電源201の電圧を検出する電圧検出器、203はインバータ200の出力電流を検出する電流検出器、301は交流モータ300の回転子位置及び回転速度を検出する位置・速度センサである。
この制御装置500において、電流指令演算器100には、トルク指令値τ*と、角度・速度検出部126から出力される速度検出値ωと、電圧検出部129による直流電圧検出値Vdcと、d軸電圧指令値Vd *及びq軸電圧指令値Vq *とが入力され、d軸電流指令値Id *及びq軸電流指令値Iq *が演算される。これらのd軸,q軸電流指令値Id *,Iq *は、d軸,q軸電流演算値Id,Iqと共に、減算器121d,121qにそれぞれ入力されている。なお、d軸,q軸電流演算値Id,Iqは、電流検出器203及び電流検出部127により検出した三相電流Iu,Iv,Iwを電流座標変換器128により座標変換して求められる。
d軸電圧指令値Vd *及びq軸電圧指令値Vq *は、電圧座標変換器123において角度・速度検出部126からの角度θを用いて座標変換することにより、三相の電圧指令値Vu *,Vv *,Vw *に変換される。
この電流指令演算器100は、トルク指令値τ*に応じたトルクを交流モータ300から出力させるための最小の電流をインバータ200から流すように、d軸,q軸電流指令値Id *,Iq *を演算する(最大トルク制御)。また、インバータ200の出力電圧の振幅が入力電圧に応じた最大値を超える場合には、交流モータ300の速度検出値ωに応じて磁束が制限されるようにd軸電流を負方向に増加させる制御(弱め磁束制御)を行い、インバータ200の出力電圧が最大値以下に収まるように制御する。
弱め磁束制御を行うためのd軸,q軸電流指令値Id *,Iq *の求め方としては、モータ定数(d軸,q軸インダクタンス、電機子抵抗、磁束)を用いて数式により演算する方法や、予め作成した電流テーブルを用いて、トルク指令値τ*に対応するd軸,q軸電流指令値Id *,Iq *を線形補間により決定する方法等がある。
図2において、上位コントローラ(図示せず)から入力されたトルク指令値τ*は、乗算器101によりトルク補正係数Ktlimと乗算されて第2のトルク指令値τ**となり、このトルク指令値τ**は最大トルク制御/弱め磁束制御部102に入力されている。最大トルク制御/弱め磁束制御部102は、第2のトルク指令値τ**,速度検出値ω,直流電圧検出値Vdc,d軸,q軸電圧指令値Vd *,Vq *に基づいて、d軸,q軸電流指令値Id *,Iq *を演算する。
トルク調節器105により演算されたトルク補正係数Ktlimは、リミッタ106を介して前記乗算器101に入力されている。このリミッタ106は、下限値KtlimLが0以上で1.0より小さい値であり、上限値が1.0(pu値換算)に設定されている。
なお、トルク調節器105及びリミッタ106は、請求項におけるトルク調節手段を構成している。
これに対し、上記の偏差が負(I1 *>I1max)である場合には、トルク補正係数Ktlimを1.0より小さい値にして乗算器101に入力し、トルク指令値τ*より小さい第2のトルク指令値τ**を得る。
ここで、制限後のトルク、すなわち第2のトルク指令値τ**は元のトルク指令値τ*にトルク補正係数Ktlimを乗算するだけの簡単な演算によって求められるので、演算負荷が増加する心配もない。また、実際に制御可能な第2のトルク指令値τ**を上位コントローラに通知することにより、システムとして意図した動作通りに制御することができる。
更に、トルク補正係数Ktlimが零まで低下すると、第2のトルク指令値τ**が零になって弱め磁束電流のみを通流する状態となり、これ以上、電流を低減するとモータ制御が破綻して暴走する恐れがある。従って、トルク補正係数Ktlimが零まで低下した場合には、インバータ200の全てのスイッチング素子をオフさせてシステムの安全性を確保することが望ましい。
本実施例では、図3(a),(b)の速度領域Δωにおいてトルクがτ’のように制限されるので、トルク指令を実現するための電流と弱め磁束電流とを合計した電流itotalが一点鎖線のように制限され、過電流レベルを超える恐れがない。
ここで、第1調節器108及びリミッタ109は、請求項における第1調節手段を構成し、第2調節器112及びリミッタ113は、請求項における第2調節手段を構成している。また、トルク調節器116及びリミッタ106は、請求項におけるトルク調節手段を構成している。
第1調節器108及びリミッタ109の動作により、減算器107から出力される偏差が零以上(Tsw≦Tswmax)である場合には、第1の最大電流補正係数Kilim1が1.0となってゲイン選択部115に入力される。また、上記偏差が負(Tsw>Tswmax)である場合には、第1の最大電流補正係数Kilim1が1.0より小さい値となってゲイン選択部115に入力される。
第2調節器112及びリミッタ113の動作により、減算器111から出力される偏差が零以上(Tmotor≦Tmotormax)である場合には、第2の最大電流補正係数Kilim2が1.0となってゲイン選択部115に入力される。また、上記偏差が負(Tmotor>Tmotormax)である場合には、第2の最大電流補正係数Kilim2が1.0より小さい値となってゲイン選択部115に入力される。
減算器104は、電流の振幅指令値I1 *と温度補正後の出力電流最大値I1max2との偏差を求め、トルク調節器116はこの偏差を積分してトルク補正係数Ktlimを演算する。
トルク調節器116の積分ゲインは、以下に述べるように、第1,第2の最大電流補正係数Kilim1,Kilim2が入力されるゲイン選択部115の出力によって切り替えられる。
更に、第1,第2の最大電流補正係数Kilim1,Kilim2が何れも1.0より小さくなった場合には、ゲイン選択部115の出力により、トルク調節器116の積分ゲインを3つの積分ゲインKItlim1,KItlim2,KItlim3のうち最も大きい値に切り替える。
これらの積分ゲインKItlim1,KItlim2,KItlim3は、交流モータ300の出力トルク,電流,端子電圧,温度、または、前記スイッチング素子の温度のうちの何れかの挙動に基づいて予め設定しておけば良い。
すなわち、図4の減算器104から出力される偏差が零以上(I1 *≦I1max2)である場合にはトルク補正係数Ktlimを1.0とし、乗算器101を介してトルク指令値τ*をそのまま第2のトルク指令値τ**として出力する。これに対し、上記の偏差が負(I1 *>I1max2)である場合には、トルク補正係数Ktlimを1.0より小さい値にして乗算器101に入力し、トルク指令値τ*を補正してτ*より小さい第2のトルク指令値τ**を得る。
なお、第1の最大電流補正係数Kilim1が1.0よりも小さい場合には、上位コントローラにインバータ200のスイッチング素子の温度が上昇している旨のアラームを通知し、また、第2の最大電流補正係数Kilim2が1.0よりも小さい場合には、上位コントローラに交流モータ300の温度が上昇している旨のアラームを通知することが望ましい。 これらのアラームを受けた上位コントローラは、例えば、スイッチング素子やモータの冷却温度を低下させる等の保護動作を行う。
また、交流モータの駆動システムにおいて、安全性を保つための監視対象となる電流振幅や、スイッチング素子温度、モータ温度は、それぞれトルクの低減量に対する挙動や応答が異なっている。従って、トルク調節器116に設定される積分ゲインを、監視対象に応じて順位付けした複数の積分ゲインの中から選択することにより、不必要なトルク制限を行わずにスイッチング素子やモータを効果的に保護することができる。
101,110,114:乗算器
102:最大トルク制御/弱め磁束制御部
103:振幅演算器
104,107,111:減算器
105,116:トルク調節器
106,109,113:リミッタ
108:第1調節器
112:第2調節器
115:ゲイン選択部
121d,121q:減算器
122d:d軸電流調節器
122q:q軸電流調節器
123:電圧座標変換器
124:変調率指令値演算器
125:PWM演算部
126:角度・速度検出部
127:電流検出部
128:電流座標変換器
129:電圧検出部
200:インバータ
201:直流電源
202:電圧検出器
203:電流検出器
300:交流モータ
301:位置・速度センサ
500:制御装置
Claims (6)
- 交流モータを駆動するインバータと、前記交流モータの磁束方向に沿ったd軸電流とこれに直交する方向のq軸電流とをフィードバック制御して生成した出力電圧指令値に基づいて前記インバータの複数のスイッチング素子をオン・オフ制御する制御装置と、を備えたインバータ装置において、
前記制御装置内に設けられた電流指令演算器が、
トルク指令値に応じたトルクを前記交流モータから出力させるための最小電流を演算する最大トルク制御と、前記インバータの入力電圧に応じた最大電圧を出力させるために前記交流モータの速度に応じてd軸電流を負に制御する弱め磁束制御と、を行ってd軸電流指令値及びq軸電流指令値を演算する最大トルク制御/弱め磁束制御部と、
前記スイッチング素子の温度検出値と第1の過熱保護温度設定値との偏差に応じて1.0以下の第1の最大電流補正係数を求める第1調節手段と、
前記交流モータの温度検出値と第2の過熱保護温度設定値との偏差に応じて1.0以下の第2の最大電流補正係数を求める第2調節手段と、
前記インバータの出力電流最大値を前記第1の最大電流補正係数及び前記第2の最大電流補正係数により補正する手段と、
前記インバータの出力電流指令値または出力電流検出値と、補正後の前記出力電流最大値との偏差に応じて1.0以下のトルク補正係数を積分演算によって求めるトルク調節手段と、
前記トルク調節手段における積分ゲインを、前記第1の最大電流補正係数及び前記第2の最大電流補正係数に応じて、複数の積分ゲインの中から選択するゲイン選択部と、
前記トルク補正係数を前記トルク指令値に乗算して第2のトルク指令値を演算する乗算手段と、を有し、
前記第2のトルク指令値を前記最大トルク制御/弱め磁束制御部に与えることを特徴とするインバータ装置。 - 請求項1に記載したインバータ装置において、
前記トルク補正係数が零より大きい下限値にまで到達したら、アラームを発生することを特徴とするインバータ装置。 - 請求項1または2に記載したインバータ装置において、
前記トルク補正係数が零になったら、前記インバータを構成する全てのスイッチング素子をオフさせることを特徴とするインバータ装置。 - 請求項1に記載したインバータ装置において、
前記第1の最大電流補正係数が1.0よりも小さい場合に、前記スイッチング素子が過熱状態である旨のアラームを発生することを特徴とするインバータ装置。 - 請求項1に記載したインバータ装置において、
前記第2の最大電流補正係数が1.0よりも小さい場合に、前記交流モータが過熱状態である旨のアラームを発生することを特徴とするインバータ装置。 - 請求項1に記載したインバータ装置において、
前記トルク調節手段における複数の積分ゲインを、前記交流モータの出力トルク,電流,端子電圧,温度、または、前記スイッチング素子の温度のうちの何れかの挙動に基づいて予め設定したことを特徴とするインバータ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018223033A JP7183740B2 (ja) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | インバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018223033A JP7183740B2 (ja) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | インバータ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020089153A JP2020089153A (ja) | 2020-06-04 |
JP7183740B2 true JP7183740B2 (ja) | 2022-12-06 |
Family
ID=70909321
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018223033A Active JP7183740B2 (ja) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | インバータ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7183740B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112018008013T5 (de) * | 2018-09-25 | 2021-06-17 | Mitsubishi Electric Corporation | Steuervorrichtung für eine rotierende elektrische Wechselstrommaschine |
KR102639853B1 (ko) * | 2021-10-07 | 2024-02-22 | 한국자동차연구원 | 모터 제어 방법 및 그 장치 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001069787A (ja) | 1999-08-30 | 2001-03-16 | Aisin Seiki Co Ltd | モ−タ駆動の制御装置 |
JP2014128122A (ja) | 2012-12-26 | 2014-07-07 | Aisin Aw Co Ltd | 回転電機制御装置 |
JP2016113111A (ja) | 2014-12-17 | 2016-06-23 | 日立オートモティブシステムズステアリング株式会社 | 電動パワーステアリング装置及び車両搭載機器の制御装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0947068A (ja) * | 1995-08-01 | 1997-02-14 | Fuji Electric Co Ltd | 永久磁石形同期電動機の制御方法 |
-
2018
- 2018-11-29 JP JP2018223033A patent/JP7183740B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001069787A (ja) | 1999-08-30 | 2001-03-16 | Aisin Seiki Co Ltd | モ−タ駆動の制御装置 |
JP2014128122A (ja) | 2012-12-26 | 2014-07-07 | Aisin Aw Co Ltd | 回転電機制御装置 |
JP2016113111A (ja) | 2014-12-17 | 2016-06-23 | 日立オートモティブシステムズステアリング株式会社 | 電動パワーステアリング装置及び車両搭載機器の制御装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020089153A (ja) | 2020-06-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7106017B2 (en) | Motor control device | |
EP2979356B1 (en) | Motor drive circuit and method of driving a motor | |
JP4455075B2 (ja) | モータ制御装置 | |
US8274246B2 (en) | Inverter control device and AC motor control device using this inverter control device | |
JP6260502B2 (ja) | モータ制御装置 | |
JP3674741B2 (ja) | 永久磁石同期電動機の制御装置 | |
EP3509210B1 (en) | Inverter control device and electric motor driving system | |
US9935567B2 (en) | Rotating electric machine control device | |
JP4797074B2 (ja) | 永久磁石モータのベクトル制御装置、永久磁石モータのベクトル制御システム、及びスクリュー圧縮器 | |
JP2001161099A (ja) | 同期電動機の制御方式 | |
JP7183740B2 (ja) | インバータ装置 | |
JP2006141095A (ja) | 永久磁石型同期モータを駆動制御する装置 | |
JP5466478B2 (ja) | モータ制御装置、及びモータ制御システム | |
JP5204463B2 (ja) | モータ制御装置 | |
CN115989631A (zh) | 电动机的控制方法及电动机系统 | |
JP6400231B2 (ja) | 回転電機の制御装置 | |
JP6358834B2 (ja) | ベクトル制御装置、それを組み込んだインバータ及びそれを組み込んだインバータとモータとのセット装置 | |
JP5595436B2 (ja) | モータ制御装置 | |
JP2008167630A (ja) | 電力変換器の制御装置 | |
JP2009284598A (ja) | 交流電動機の制御装置 | |
JP5499866B2 (ja) | 交流回転機の制御装置 | |
JP6742967B2 (ja) | モータ制御装置 | |
JP4051601B2 (ja) | 電動機の可変速制御装置 | |
JP5595437B2 (ja) | モータ制御装置 | |
JP5390970B2 (ja) | モータ制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211014 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220803 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220809 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20220927 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20221006 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221011 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221025 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221107 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7183740 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |