JPH04161085A - Synchronous motor control method - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、同期モータの発生トルクを所望の値に制御す
る同期モータの制御方法に関し、特に、同期モータのト
ルク、速度1位置の制御を行う制御方法に関するもので
ある。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a synchronous motor control method for controlling the torque generated by the synchronous motor to a desired value, and in particular, to a method for controlling the torque, speed, and position of the synchronous motor. This relates to a control method.
[従来の技術〕
従来、ロータに永久磁石を用いた同期モータを制御する
場合、ロータの作る磁束とステータ側の電流を直交させ
ることにより、最もトルク発生効率のよいトルク制御を
行っている。[Prior Art] Conventionally, when controlling a synchronous motor using a permanent magnet in the rotor, torque control with the highest torque generation efficiency is performed by orthogonalizing the magnetic flux generated by the rotor and the current on the stator side.
空隙における磁束分布を正弦波状とすると、回転子位置
θに応じて、3相電機子電流iを以下のように制御する
。ここで工は電流振幅である。Assuming that the magnetic flux distribution in the air gap is sinusoidal, the three-phase armature current i is controlled as follows according to the rotor position θ. where Δ is the current amplitude.
このとき、同期モータの発生トルクは次のようになる。At this time, the torque generated by the synchronous motor is as follows.
T、=−・kl・■・Φ ・・・・・・・・(1)
ここで、kmは比例定数、Φは有効磁束である。T, =-・kl・■・Φ・・・・・・・・・(1)
Here, km is a proportionality constant and Φ is an effective magnetic flux.
従って、モータ発生トルクT。はθに依らず、■に比例
する。即ち、発生トルクの大きさはステータ側の電流振
幅に比例するために、制御系の構成も容易となる。Therefore, the motor generated torque T. is independent of θ and is proportional to ■. That is, since the magnitude of the generated torque is proportional to the current amplitude on the stator side, the configuration of the control system is also facilitated.
[発明が解決しようとしている課題]
このように、従来の方式では、得られる制御トルクは指
令された電流の振幅工のみによって決定され、θには依
らない。[Problems to be Solved by the Invention] As described above, in the conventional system, the control torque obtained is determined only by the amplitude of the commanded current and does not depend on θ.
通常は、この方式で充分であるが、トルク分解能は電流
振幅工のみによって決定されるため、精密なトルク制御
を行うためには電流振幅の精密な制御が必要である。Normally, this method is sufficient, but since the torque resolution is determined only by the current amplitude factor, precise control of the current amplitude is required in order to perform precise torque control.
電流振幅の精密な制御のために、電流振幅を、例えばマ
イクロコンピュータ制御のA/Dコンバータでモニタし
、D/Aコンバータでフィードバック制御することが考
えられる。このような構成では、電流振幅制御の分解能
はD/A変換器の精度により決まる。D/A変換器の最
大出力に対して指令電流の最大値を割り当てると、最小
制御電流はD/A変換器の最小ビットによって決まる。In order to precisely control the current amplitude, it is conceivable to monitor the current amplitude using, for example, a microcomputer-controlled A/D converter and perform feedback control using the D/A converter. In such a configuration, the resolution of current amplitude control is determined by the accuracy of the D/A converter. When the maximum value of the command current is assigned to the maximum output of the D/A converter, the minimum control current is determined by the minimum bit of the D/A converter.
例えば、8ビツトのD/A変換器を用いて正負の方向に
電流を指令しようとすると、最小電流は最大電流の1/
128である。従って、モータの最小発生トルクは最大
トルクの17128になり、これ以上に精密なトルク制
御はこの方式では不可能である。For example, when trying to command current in the positive and negative directions using an 8-bit D/A converter, the minimum current is 1/1/2 of the maximum current.
It is 128. Therefore, the minimum generated torque of the motor is the maximum torque of 17128, and more precise torque control is not possible with this method.
[!!題を解決するための手段]
本発明によれば、同期モータのロータの磁束方向とステ
ータの電流方向との為す角を任意に変化させることによ
りモータの発生トルクを制御する。[! ! Means for Solving the Problem] According to the present invention, the torque generated by the motor is controlled by arbitrarily changing the angle formed between the magnetic flux direction of the rotor of the synchronous motor and the current direction of the stator.
[実施例]
以下添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を2つ
(第1実施例、第2実施例)を挙げて説明する。第1実
施例は、本発明の原理を具体化したもので、第2実施例
は、第1実施例を更に位置制御や回転速度制御に応用し
たものである。[Embodiments] Two preferred embodiments of the present invention (a first embodiment and a second embodiment) will be described below with reference to the accompanying drawings. The first embodiment embodies the principle of the present invention, and the second embodiment further applies the first embodiment to position control and rotational speed control.
く第1実施例〉
第1図は第1実施例に係るモータ制御装置を説明する図
である。同図において、この制御装置は、同期モーター
のモータの実際の回転角θ1を検出する回転位!検出器
2と、その回転角θあと目標トルク値Tアに応じて所望
の位相ψ、振幅lの正弦波iの電流を発生する電流演算
部4と、この正弦波iを電流増幅して前記同期モーター
に供給する増幅器3とを有するトルク制御システムであ
る。この第1実施例では、上記位相角ψと振幅■を制御
することによりトルクを制御する。First Embodiment> FIG. 1 is a diagram illustrating a motor control device according to a first embodiment. In the figure, this control device detects the actual rotation angle θ1 of the synchronous motor. A detector 2, a current calculation unit 4 which generates a sine wave i current having a desired phase ψ and amplitude l according to its rotation angle θ and a target torque value TA, and a current amplification of this sine wave i to generate the A torque control system with an amplifier 3 feeding a synchronous motor. In this first embodiment, the torque is controlled by controlling the phase angle ψ and the amplitude ■.
この第1実施例のトルク制御方法では、3相電機子電流
を以下のように制御する。In the torque control method of this first embodiment, the three-phase armature current is controlled as follows.
・・・・・・・・・・・・(2)
このとき、発生するモータトルクT。は、T、=−・k
l・Φ・I−cosψ ・・・・・・・・・・(3)で
表わされる。もし、k3・Φは固定であるために、To
と■・cosψの関係を比例関係に保ったまま、制御で
きればその制御は滑らかなものとなる。従って、この比
例関係が保持できる振幅工とψを制御することを考える
。・・・・・・・・・・・・(2) Motor torque T generated at this time. is T, =-・k
It is expressed as l・Φ・I−cosψ (3). If k3・Φ is fixed, To
If the relationship between and ■·cosψ can be controlled while maintaining a proportional relationship, the control will be smooth. Therefore, consider controlling the amplitude and ψ that can maintain this proportional relationship.
(3)式を変形して、
To =に−I−cosV=K ・I。 −−−・−(
4)と置く。ここで、K = 3/2・k、・Φである
。(4)式の意味するところは、2つの変数Iとψを制
御することにより、Toと1・cosψとの比例関係が
保つことができるというものである。換言すれば、■。Transforming equation (3), To=to-I-cosV=K·I. −−−・−(
4). Here, K = 3/2·k,·Φ. Equation (4) means that by controlling the two variables I and ψ, a proportional relationship between To and 1·cos ψ can be maintained. In other words, ■.
とT。どの比例関係を保ったまま制御することができる
ように、2つの変数Iとψを決定する。そこで、
I=I。+δ・・・・・・(5)
と置き、δを定数とすると、(4)式は、(工。+δ)
・cosψ=1. ・・・・・・(6)となる。δ
を正の定数とすると、
となり、(6)式から、■。及びδを任意の値に設定し
ても、
に従っでψを得ることができる。(7)式の関係を図で
示すと、第2図のようになる。and T. Two variables I and ψ are determined so that they can be controlled while maintaining the proportional relationship. Therefore, I=I. +δ・・・・・・(5) If we set δ as a constant, equation (4) becomes (Eng.+δ)
・cosψ=1. ......(6). δ
If is a positive constant, then from equation (6), ■. Even if and δ are set to arbitrary values, ψ can be obtained according to the following. The relationship expressed by equation (7) is illustrated in FIG. 2.
例えば、δ=工。とすると、I=I。+δ=2I0とな
り、
つまり、モータに流す電流Iを■。の2倍にし、トルク
角を60度に制御することで、モータに流す電流を2倍
にして、従来方式と同じトルクを発生できる。また、δ
を大きくすることによりモータ電流をいくらでも大きく
することができる。For example, δ = engineering. Then, I=I. +δ=2I0, that is, the current I flowing through the motor is ■. By doubling the torque angle and controlling the torque angle to 60 degrees, the current flowing through the motor can be doubled and the same torque as the conventional method can be generated. Also, δ
By increasing , the motor current can be increased as desired.
かくして、目標トルクエアが決まれば、このトルクエア
に相当するT。を発生するように、ψ及び工。が(7)
式に従って計算でき、(5)式に従った電流を出力すれ
ば所期のトルクエアを発生することができる。In this way, once the target torque air is determined, T corresponding to this torque air. ψ and engineering so as to occur. is (7)
It can be calculated according to the equation (5), and the desired torque air can be generated by outputting a current according to the equation (5).
電流演算部4では、以上の1とψと用いて、3相電機子
電流と(2)式より計算する。The current calculation unit 4 uses the above 1 and ψ to calculate the three-phase armature current from equation (2).
iu =I・sin (θ、+ψ)
iv =I・sin (θ、+ψ−2π/3)1 *
= I・sin (θ1+ψ−4π/3)かくして、上
記第1実施例の方式では、発生トルクT。を制御するた
めに、電流振幅Iと位相甲を関連づけて制御することが
可能になった。iu = I・sin (θ, +ψ) iv = I・sin (θ, +ψ−2π/3) 1 *
= I·sin (θ1+ψ−4π/3) Thus, in the method of the first embodiment, the generated torque T. In order to control the current amplitude I and the phase A, it has become possible to control the current amplitude I and the phase A in relation to each other.
く第2実施例〉
第3図に従って、上記第1実施例を更に発展させた第2
実施例を説明する。この第2実施例は同期モータの速度
制御系の構成に関するものである。ここで、1は同期モ
ータ、2はモータの実際の回転位置θ、の検出器、3は
モータ1に電流を供給するための増幅器、4は目標トル
クTとモータ回転位置θ、から目標電流値iを計算する
電流演算部、5はモータ回転速度み、の検出器、6は目
標回転位置θアと実際のモータ回転位置θ1から位置誤
差△θを生成するための比較器、7は比較器6により計
算された位置誤差△θを増幅して目標回転速度に変換す
るする増幅器、8は増幅器7から出力される目標回転速
度と実モータ回転速度とから速度誤差を生成する比較器
、9はこの速度誤差を増幅する増幅器、10はこの速度
誤差を積分する積分器、11は前記9と10の出力の和
をとり目標トルク値を生成する加算器である。Second Embodiment> According to FIG. 3, a second embodiment is a further development of the first embodiment.
An example will be explained. This second embodiment relates to the configuration of a speed control system for a synchronous motor. Here, 1 is a synchronous motor, 2 is a detector for the actual rotational position θ of the motor, 3 is an amplifier for supplying current to the motor 1, and 4 is a target current value based on the target torque T and motor rotational position θ. 5 is a detector for calculating the motor rotation speed; 6 is a comparator for generating a position error Δθ from the target rotational position θa and the actual motor rotational position θ1; 7 is a comparator 6 is an amplifier that amplifies the position error Δθ calculated and converts it into a target rotation speed; 8 is a comparator that generates a speed error from the target rotation speed output from the amplifier 7 and the actual motor rotation speed; 9 is a comparator that generates a speed error from the target rotation speed output from the amplifier 7; An amplifier 10 amplifies this speed error, an integrator 10 integrates this speed error, and an adder 11 that adds the outputs of 9 and 10 to generate a target torque value.
まず、比較機6に目標回転位置θ1が入力されると、モ
ータ回転位置θえを読み込み、両者の差から位置誤差△
θが生成される。この位置誤差は増幅器7に入力され、
目標回転速度に変換され、比較器8に入力される。比較
器8では、検出器5よりモータ回転速度を読み込み、速
度誤差を生成する。比較器8で生成された速度誤差は、
9の増幅器と10の積分器に入力される。両者の出力は
11の加算器で和をとられ、その出力は目標トルク値に
なる。First, when the target rotational position θ1 is input to the comparator 6, the motor rotational position θ is read and the position error △ is calculated from the difference between the two.
θ is generated. This position error is input to the amplifier 7,
It is converted into a target rotational speed and input to the comparator 8. The comparator 8 reads the motor rotation speed from the detector 5 and generates a speed error. The speed error generated by comparator 8 is
It is input to 9 amplifiers and 10 integrators. Both outputs are summed by 11 adders, and the output becomes the target torque value.
電流演算部4では、前記の目標トルク値Trと2の出力
であるモータ回転位置θ1より、3相の目標電流値iを
生成する。増幅器3では、前記の目標電流値に相当する
相電流を同期モータ1に供給し、モータを回転させる。The current calculation unit 4 generates a three-phase target current value i from the target torque value Tr and the motor rotation position θ1 which is the second output. The amplifier 3 supplies a phase current corresponding to the target current value to the synchronous motor 1 to rotate the motor.
その結果、2のモー夕位置検出器と5のモーフ回転速度
検出器にモーフの位置および速度が検出される。As a result, the position and speed of the morph are detected by the morph position detector 2 and the morph rotation speed detector 5.
第5図は、第1実施例で示した位置制御系において、目
標電流値の分解能が1/128のときの従来方式による
ステップ応答である。横軸に回転角θ、縦軸に目標電流
値を取った。角度0.015近辺と0.02近辺に電流
分解能が大きく落ちる部分があることが分る。一方、第
4図は同じ構成で目標電流値の発生アルゴリズムに上記
実施例を適用したものである。両図の比較より、本発明
を適応した位置制御系の方が良好な特性を示しているこ
とが分る−
本発明はその主旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能で
ある。FIG. 5 shows a step response according to the conventional method when the resolution of the target current value is 1/128 in the position control system shown in the first embodiment. The horizontal axis represents the rotation angle θ, and the vertical axis represents the target current value. It can be seen that there are parts where the current resolution drops significantly around angles of 0.015 and 0.02. On the other hand, FIG. 4 shows the same configuration in which the above embodiment is applied to the target current value generation algorithm. From a comparison of both figures, it can be seen that the position control system to which the present invention is applied exhibits better characteristics.The present invention can be modified in various ways without departing from the spirit thereof.
上記2つの実施例では、目標電流値発生のアルゴリズム
として、目標電流値の振幅を従来の方式で計算される値
より若干大きな値に設定し、目標電流値の位相制御を小
角度の範囲で制御する場合を述べた。その他の手法とし
ては、以下のような方法が考えられる。In the above two embodiments, as an algorithm for generating the target current value, the amplitude of the target current value is set to a value slightly larger than the value calculated by the conventional method, and the phase control of the target current value is controlled within a small angle range. I mentioned the case where Other possible methods include the following.
■:loは最大値に固定し、位相甲の制御だけで発生ト
ルクを制御する。■: Lo is fixed at the maximum value, and the generated torque is controlled only by controlling the phase A.
■:小トルク域では、上記実施例による方法、または■
の方法を用い、大トルク域では従来方式(ψ=90度に
固定)を用いる。■: In the small torque range, the method according to the above embodiment or ■
The conventional method (fixed at ψ=90 degrees) is used in the large torque range.
■二上記実施例ではδを固定としたが、δと1の関係と
して変化させる。(2) In the above embodiment, δ was fixed, but the relationship between δ and 1 is changed.
[発明の効果]
本発明を用いることにより、電流振幅の制御精度が粗い
ハードウェア構成でも、従来方式に比べ格段に精密なト
ルク制御が可能になった。このため、ハードウェアの価
格低減、制御精度の向上といった効果が期待できる。[Effects of the Invention] By using the present invention, even with a hardware configuration in which current amplitude control accuracy is rough, torque control becomes much more precise than in conventional systems. Therefore, effects such as a reduction in hardware costs and an improvement in control accuracy can be expected.
第1図は本発明の好適な第1の実施例の基本構成図、
第2図は第1実施例の制御の原理を説明する図、
第3図は本発明の第2の実施例の構成図、第4図は上記
実施例を用いた位置制御系のステップ応答波形、
第5図は従来方式を用いた位置制御系のステップ応答波
形である。
、> −、、、、’−二Fig. 1 is a basic configuration diagram of a preferred first embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram explaining the control principle of the first embodiment, and Fig. 3 is a configuration diagram of a second embodiment of the present invention. 4 shows the step response waveform of the position control system using the above embodiment, and FIG. 5 shows the step response waveform of the position control system using the conventional method. , > −, , , '−2
Claims (5)
方向との為す位相角を任意に変化させることによりモー
タの発生トルクを制御することを特徴とする同期モータ
の制御方法。(1) A method for controlling a synchronous motor, comprising controlling the torque generated by the motor by arbitrarily changing the phase angle between the magnetic flux direction of the rotor of the synchronous motor and the current direction of the stator.
トルクを制御することを特徴とする請求項の第1項に記
載の同期モータの制御方法。(2) The method for controlling a synchronous motor according to claim 1, characterized in that the motor generated torque is controlled by further changing the amplitude of the stator current.
標トルクに対し、モータ発生トルクが比例するようにス
テータ電流の振幅と位相を制御することを特徴とする請
求項の第1項に記載の同期モータの制御方法。(3) When determining the phase angle and amplitude of the stator current, the amplitude and phase of the stator current are controlled so that the motor generated torque is proportional to the target torque. The method of controlling the synchronous motor described.
、モータ回転速度を制御することを特徴とする請求項の
第1項乃至第3項のいずれかに記載の同期モータの制御
方法。(4) A method for controlling a synchronous motor according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the motor rotation speed is controlled by further associating motor rotation speed information.
、モータ回転位置を制御することを特徴とする請求項の
第1項乃至第3項のいずれかに記載の同期モータの制御
方法。(5) A method for controlling a synchronous motor according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the motor rotational position is controlled by further associating motor rotational position information.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2281957A JPH04161085A (en) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | Synchronous motor control method |
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Publications (1)
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JPH04161085A true JPH04161085A (en) | 1992-06-04 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2281957A Pending JPH04161085A (en) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | Synchronous motor control method |
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Country | Link |
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