JPH0463634B2 - - Google Patents

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JPH0463634B2
JPH0463634B2 JP59170272A JP17027284A JPH0463634B2 JP H0463634 B2 JPH0463634 B2 JP H0463634B2 JP 59170272 A JP59170272 A JP 59170272A JP 17027284 A JP17027284 A JP 17027284A JP H0463634 B2 JPH0463634 B2 JP H0463634B2
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JP
Japan
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command
magnetic flux
current command
motor
torque
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JP59170272A
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Japanese (ja)
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JPS6149680A (en
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Takashi Imazeki
Tomio Shindo
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022Synchronous motors
    • H02P25/024Synchronous motors controlled by supply frequency

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 ≪産業上の技術分野≫ 本発明は、永久磁石型の同期モータを駆動制御
する装置の電流指令発生器に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <<Industrial Technical Field>> The present invention relates to a current command generator for a device for driving and controlling a permanent magnet type synchronous motor.

≪従来技術とその問題点≫ 従来特開昭48−1823号公報が知られている。≪Prior art and its problems≫ Japanese Unexamined Patent Publication No. 1823/1983 is known.

永久磁石型の同期モータを駆動制御する装置で
は電流指令発生器で得られた電流指令に従いモー
タ駆動電流が制御されている。
In a device that drives and controls a permanent magnet type synchronous motor, the motor drive current is controlled according to a current command obtained from a current command generator.

しかしながら、負荷角および電流振幅にトルク
が単純に比例するものとして電流指令が決定され
ていたので、トルク指令とモータで発生するトル
クとが正確に一致せず、またトルク応答性の向上
を図ることが困難であり、このためモータの制御
応答性および効率の向上を図る上で問題があつ
た。
However, since the current command was determined based on the assumption that the torque was simply proportional to the load angle and current amplitude, the torque command and the torque generated by the motor did not exactly match, and it was difficult to improve the torque response. Therefore, there was a problem in trying to improve the control response and efficiency of the motor.

≪発明の目的≫ 本発明は上記従来の課題に鑑みて為されたもの
であり、その目的は、モータの制御応答性および
効率の向上を図ることが可能な電流指令発生器を
提供することにある。
<<Object of the Invention>> The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to provide a current command generator that can improve control responsiveness and efficiency of a motor. be.

≪発明の構成≫ 上記目的を達成するために本発明は、 トルク指令T、磁束指令Φによりトルク成分電
流指令i1dを i1d=T/Φ の式に従つて求めるトルク成分電流指令演算手段
と、 モーターの一次インダクタンスL、モータの永
久磁石有効磁束φ、トルク指令T、磁束指令Φに
より負荷角指令δを δ=sin-1(L/φ・T/Φ) の式に従つて求める負荷角指令演算手段と、 モータの一次インダクタンスL、磁束指令Φ、
負荷角指令δにより磁束成分電流指令i1qを i1q=(Φ−φcosδ)/L の式に従つて求める磁束成分電流指令演算手段
と、 トルク成分電流指令i1d、磁束成分電流指令
i1q、モータ回転子の検出回転角θ0、負荷角指令
δによりモータに対する電流指令iを i=√1 21 2・ej{θ0+δ +tan-1(i1d/i1q)} の式もしくはその近似式に従つて求める電流指令
演算手段と、 を有することを特徴とする。
<<Structure of the Invention>> In order to achieve the above object, the present invention provides a torque component current command calculation that calculates a torque component current command i 1 d according to the formula i 1 d=T/Φ using a torque command T and a magnetic flux command Φ. Find the load angle command δ using the motor's primary inductance L, motor permanent magnet effective magnetic flux φ, torque command T, and magnetic flux command Φ according to the formula δ=sin -1 (L/φ・T/Φ). Load angle command calculation means, primary inductance L of the motor, magnetic flux command Φ,
A magnetic flux component current command calculation means for calculating a magnetic flux component current command i1q using the load angle command δ according to the formula i1q =(Φ-φcosδ)/L, a torque component current command i1d , a magnetic flux component current command
i 1 q , the detected rotation angle θ 0 of the motor rotor , and the load angle command δ to determine the current command i for the motor . q)} or an approximate expression thereof; and current command calculation means.

≪発明の実施例≫ 以下、図面に基づいて本発明に係る装置の好適
な実施例を説明する。
<<Embodiments of the Invention>> Hereinafter, preferred embodiments of the apparatus according to the present invention will be described based on the drawings.

第1図において車載バツテリ10を直流出力電
流がPWMインバータ12により三相の交流電流
に変換されており、その交流電流は駆動電流とし
て永久磁石デイスク型同期モータ14に供給され
ている。
In FIG. 1, the DC output current of an on-vehicle battery 10 is converted into three-phase alternating current by a PWM inverter 12, and the alternating current is supplied as a drive current to a permanent magnet disk type synchronous motor 14.

第2図には上記永久磁石デイスク型同期モータ
14の側断面が示されており、その回転軸16に
は回転子18および永久磁石20が固定されてい
る。
FIG. 2 shows a side cross section of the permanent magnet disk type synchronous motor 14, in which a rotor 18 and a permanent magnet 20 are fixed to the rotating shaft 16.

そして回転子18は略盆状に形成された透磁材
が対向されたもので、両者間に挿入配置された永
久磁石20の起磁力から磁気回路22が形成され
ている。
The rotor 18 is made up of magnetically permeable materials formed in a substantially tray shape that are opposed to each other, and a magnetic circuit 22 is formed by the magnetomotive force of a permanent magnet 20 inserted between the two.

さらに上記回転子18の周側面に形成されたギ
ヤツプには固定子24が挿入配置されており、電
流26が流れることによりモータトルクが発生し
て反作用で回転子18が回転される。
Further, a stator 24 is inserted into a gap formed on the circumferential surface of the rotor 18, and a motor torque is generated by the flow of a current 26, and the rotor 18 is rotated by the reaction.

また回転子18の回転が回転センサ28により
検出されており、その検出信号の監視により第1
図の回転子位置検出器30で回転子回転角θ0が検
出されている。
Further, the rotation of the rotor 18 is detected by a rotation sensor 28, and by monitoring the detection signal, the first
The rotor rotation angle θ 0 is detected by the rotor position detector 30 in the figure.

第1図において本装置にはトルク指令発生器3
2および磁束指令発生器34が設けられており、
それらのトルク指令Tおよび磁束指令φは電流指
令発生器36の割算器38に供給されている。
In Fig. 1, this device includes a torque command generator 3.
2 and a magnetic flux command generator 34 are provided,
The torque command T and magnetic flux command φ are supplied to a divider 38 of a current command generator 36.

この割算器38ではトルク成分電流指令i1dが i1d=T/Φ ………第(1)式 の演算処理により求められている。 In this divider 38, the torque component current command i 1 d is determined by the calculation process of equation (1): i 1 d=T/Φ.

さらに指令i1dが演算器(正弦逆関数発生器)
40に供給されており、演算器(正弦逆関数発生
器)40においては永久磁石デイスク型同期モー
タ14の一次インダクタンスLと永久磁石有効磁
束φとこの指令i1dとにより負荷角指令δが δ=sin-1(L/φ・i1d) =sin-1(L/φ.T/Φ)………第(2)式 の演算処理により求められている。
Furthermore, the command i 1 d is an arithmetic unit (inverse sine function generator)
In the arithmetic unit (inverse sine function generator) 40, the load angle command δ is determined by the primary inductance L of the permanent magnet disk type synchronous motor 14, the permanent magnet effective magnetic flux φ, and this command i 1 d. =sin -1 (L/φ·i 1 d) = sin -1 (L/φ.T/Φ) ... It is determined by the calculation process of equation (2).

そして演算器(正弦逆関数発生器)40で求め
られた指令δは演算器(余弦逆関数発生器)42
に供給されており、演算器(余弦逆関数発生器)
42においては値φcosδが求められている。
The command δ obtained by the arithmetic unit (inverse sine function generator) 40 is obtained by the arithmetic unit (inverse cosine function generator) 42.
is supplied to the arithmetic unit (cosine inverse function generator)
42, the value φcosδ is determined.

その値φcosδは演算器44において指令Φから
差引かれており、この引き算値は演算器46に供
給されている。
The value φcosδ is subtracted from the command Φ in the computing unit 44, and this subtraction value is supplied to the computing unit 46.

演算器46においては演算器44の引き算値と
永久磁石デイスク型同期モータ14の一次インダ
クタンスLとを用いて磁束成分電流指令i1qが i1q=(Φ−φcosδ)/L………第(3)式 により求められている。
The arithmetic unit 46 uses the subtraction value of the arithmetic unit 44 and the primary inductance L of the permanent magnet disc type synchronous motor 14 to calculate the magnetic flux component current command i 1 q as follows: i 1 q = (Φ-φcosδ)/L... It is determined by equation (3).

さらに上記磁束成分電流指令i1qおよびトルク
成分電流指令i1dは演算器48と演算器(正接逆
関数発生器)50とに供給されている。
Further, the magnetic flux component current command i 1 q and the torque component current command i 1 d are supplied to an arithmetic unit 48 and an arithmetic unit (tangent inverse function generator) 50.

演算器48においては電流振幅指令√i1q2
i1d2が求められており、演算器50では位相角
tan-1(i1d/i1q)が求められている。
In the calculator 48, the current amplitude command √i 1 q 2 +
i 1 d 2 is calculated, and the arithmetic unit 50 calculates the phase angle
tan -1 (i 1 d/i 1 q) is required.

また上記位相角tan-1(i1d/i1q)は負荷角指令
δおよび回転子検出回転角θ0とともに演算器52
に供給されており、この演算器52においては位
相角指令θが θ=θ0+δ+θ1 ………第(4)式 により求められている。
In addition, the phase angle tan -1 (i 1 d/i 1 q) is input to the computing unit 52 along with the load angle command δ and the rotor detection rotation angle θ 0 .
In this arithmetic unit 52, the phase angle command θ is determined by equation (4): θ=θ 0 +δ+θ 1 .

そしてこの位相角指令θは前記電流振幅指令i1
とともにベクトル乗算器54に供給されており、
このベクトル乗算器54においては各相の電流指
令iu、iv、iwが iu=√1 21 2sin(θ0 +δ+θ1) ………第(5)式 iv=√1 21 2sin(θ0 +δ+θ1+2π/3) ………第(6)式 iw=√1 21 2sin(θ +δ+θ1+4π/3) ………第(7)式 により求められている。
This phase angle command θ is the current amplitude command i 1
is also supplied to the vector multiplier 54,
In this vector multiplier 54, the current commands iu, iv, and iw of each phase are iu=√ 1 2 + 1 2 sin (θ 0 + δ + θ 1 )...Equation (5) iv=√ 1 2 + 1 2 sin (θ 0 +δ+θ 1 +2π/3) ...... Equation (6) iw = √ 1 2 + 1 2 sin (θ + δ + θ 1 + 4π/3) ...... It is determined by Equation (7).

それら電流指令iu、iv、iwは前記PWMインバ
ータ12に供給されており、これら電流指令iu、
iv、iwに各々応じた三相の交流電流が駆動電流
として永久磁石デイスク型同期モータ14に供給
される。
These current commands iu, iv, iw are supplied to the PWM inverter 12, and these current commands iu,
Three-phase alternating currents corresponding to iv and iw are supplied to the permanent magnet disk type synchronous motor 14 as drive currents.

本実施例は以上の構成からなり、以下その作用
について説明する。
The present embodiment has the above configuration, and its operation will be explained below.

第2図の永久磁石デイスク型同期モータ14に
対する説明から理解されるように、この永久磁石
デイスク型同期モータ14は通常のモータに対し
て電流と磁束との位置関係が逆となつている。
As understood from the description of the permanent magnet disk type synchronous motor 14 in FIG. 2, the permanent magnet disk type synchronous motor 14 has a positional relationship between current and magnetic flux that is opposite to that of a normal motor.

ここで、第3図に示される2極モデルが永久磁
石デイスク型同期モータ14に対して想定された
場合、そのトルクは以下のようにして発生する。
Here, when the two-pole model shown in FIG. 3 is assumed for the permanent magnet disk type synchronous motor 14, the torque is generated as follows.

第3図において座標(q、d)は有効な磁束
ΦAの方向にとられており、永久磁石により磁束
φAが得られている。
In FIG. 3, the coordinates (q, d) are taken in the direction of the effective magnetic flux Φ A , and the magnetic flux φ A is obtained by the permanent magnet.

このとき各方向の磁束成分は、 ΦA=φAcosδ+Li1q ………第(8)式 O=φsinδ+Li1d ………第(9)式 で表わすことが可能である。 At this time, the magnetic flux components in each direction can be expressed by Φ A = φ A cos δ + Li 1 q . . . Equation (8) O = φ sin δ + Li 1 d . . . Equation (9).

そしてこのモータで発生するトルクTAは、 TA=ΦA・i1d ………(10)式 で表わすことが可能である。 The torque T A generated by this motor can be expressed by the equation (10): T AA ·i 1 d .

従つて、前記トルク指令Tと磁束指令Φとが与
えられた場合には、第(10)式から前記第(1)式が得ら
れるので、この式から指令i1dが求められる。
Therefore, when the torque command T and the magnetic flux command Φ are given, the equation (1) can be obtained from the equation (10), and the command i 1 d can be obtained from this equation.

またこの第(10)式および第(9)式から前記負荷指令
δが得られる。
Further, the load command δ can be obtained from equations (10) and (9).

さらに上記第(8)式から前記第(3)式が得られ、こ
の式から指令i1qが求められる。
Furthermore, the above equation (3) is obtained from the above equation (8), and the command i 1 q is obtained from this equation.

これら指令i1q、i1dは直交するので、そのベク
トル絶対値は前記電流振幅指令i1となり、この指
令i1はトルク指令Tに正確に対応したものとな
る。
Since these commands i 1 q and i 1 d are orthogonal, their vector absolute value becomes the current amplitude command i 1 , and this command i 1 corresponds exactly to the torque command T.

またそのときの位相各は回転子回転角、負荷
角、そして前記位相角の和となるので、前記第(4)
式により得られた位相角指令θが前記電流振幅指
令i1とともに電流指令iの算出に使用されれば、
トルク指令Tと正確に一致したトルクTAが永久
磁石デイスク型同期モータ14において発生し、
このときそのトルクTAは指令Tに遅れることは
ない。
Also, each phase at that time is the sum of the rotor rotation angle, the load angle, and the phase angle, so the above (4)
If the phase angle command θ obtained by the formula is used together with the current amplitude command i 1 to calculate the current command i,
A torque T A that exactly matches the torque command T is generated in the permanent magnet disc type synchronous motor 14,
At this time, the torque T A does not lag behind the command T.

このため本実施例のように前記第(5)式、第(6)
式、第(7)式で求められた電流指令iu、iv、iwが
PWMインバータ12に与えられると、極めて応
答性および効率の高いモータ制御が可能となり、
モータ制御性が著しく向上される。
Therefore, as in this embodiment, the above equations (5) and (6)
The current commands iu, iv, and iw obtained by equation (7) are
When applied to the PWM inverter 12, extremely responsive and efficient motor control is possible.
Motor controllability is significantly improved.

なお、本実施例のトルク指令発生器32、磁束
指令発生器34、電流指令発生器36はマイクロ
コンピユータなどの処理装置で一体に構成するこ
とが好適である。
Note that it is preferable that the torque command generator 32, magnetic flux command generator 34, and current command generator 36 of this embodiment are integrally configured by a processing device such as a microcomputer.

≪発明の効果≫ 以上説明したように本発明によれば、永久磁石
型同期モータのトルク発生原理に忠実に従つて電
流指令が生成されるので、その応答性および効率
を著しく向上させることが可能となる。
<<Effects of the Invention>> As explained above, according to the present invention, a current command is generated faithfully to the torque generation principle of a permanent magnet type synchronous motor, so it is possible to significantly improve its responsiveness and efficiency. becomes.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明が適用された装置のブロツク構
成図、第2図は永久磁石デイスク型同期モータの
側断面図、第3図は永久磁石デイスク型同期モー
タの2極モデル説明図である。 10……車載バツテリ、12……PWMインバ
ータ、14……永久磁石デイスク型同期モータ、
28……回転センサ、30……回転子位置検出
器、32……トルク指令発生器、34……磁側指
令発生器、36……電流指令発生器、38……割
算器、40……演算器(正弦逆関数発生器)、4
2……演算器(余弦逆関数発生器)、44,46,
48……演算器、50……演算器(正接逆関数発
生器)、52……演算器、54……ベクトル乗算
器。
FIG. 1 is a block diagram of a device to which the present invention is applied, FIG. 2 is a sectional side view of a permanent magnet disk type synchronous motor, and FIG. 3 is an explanatory diagram of a two-pole model of the permanent magnet disk type synchronous motor. 10... Vehicle battery, 12... PWM inverter, 14... Permanent magnet disk type synchronous motor,
28... Rotation sensor, 30... Rotor position detector, 32... Torque command generator, 34... Magnetic side command generator, 36... Current command generator, 38... Divider, 40... Arithmetic unit (inverse sine function generator), 4
2... Arithmetic unit (cosine inverse function generator), 44, 46,
48... Arithmetic unit, 50... Arithmetic unit (tangent inverse function generator), 52... Arithmetic unit, 54... Vector multiplier.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 トルク指令T、磁束指令Φによりトルク成分
電流指令i1dを i1d=T/Φ の式に従つて求めるトルク成分電流指令演算手段
と、 モータの一次インダクタンスL、モータの永久
磁石有効磁束φ、トルク指令T、磁束指令Φ、永
久磁石の有効磁束φとにより負荷角指令δを δ=sin-1(L/φ・T/Φ) の式に従つて求める負荷角指令演算手段と、 モータの一次インダクタンスL、磁束指令Φ、
負荷角指令δ、永久磁石の有効磁束φにより磁束
成分電流指令i1qを i1q=(Φ−φcosδ)/L の式に従つて求める磁束成分電流指令演算手段
と、 トルク成分電流指令i1d、磁束成分電流指令
i1q、モータ回転子の検出回転角θ0、負荷角指令
δによりモータに対する電流指令iを i=√1 21 2・ej{θ0+δ +tan-1(i1d/i1q)} の式もしくはその近似式に従つて求める電流指令
演算手段と、 を有することを特徴とする永久磁石型同期モータ
用電流指令発生器。
[Claims] 1. Torque component current command calculation means for calculating a torque component current command i 1 d according to the formula i 1 d = T/Φ using a torque command T and a magnetic flux command Φ; a primary inductance L of the motor; The load angle command δ is determined by the motor permanent magnet effective magnetic flux φ, torque command T, magnetic flux command Φ, and permanent magnet effective magnetic flux φ according to the formula δ=sin -1 (L/φ・T/Φ). Angle command calculation means, primary inductance L of the motor, magnetic flux command Φ,
A magnetic flux component current command calculation means for calculating a magnetic flux component current command i 1 q using the load angle command δ and the effective magnetic flux φ of the permanent magnet according to the formula i 1 q = (Φ − φ cos δ) / L, and a torque component current command i 1 d, magnetic flux component current command
i 1 q , the detected rotation angle θ 0 of the motor rotor , and the load angle command δ to determine the current command i for the motor . q)} A current command generator for a permanent magnet type synchronous motor, comprising: current command calculating means for calculating a current command according to the formula or an approximate formula thereof;
JP59170272A 1984-08-15 1984-08-15 Current command generator for permanent magnet type synchronous motor Granted JPS6149680A (en)

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JPS6149680A JPS6149680A (en) 1986-03-11
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