JPH06105584A - Controller for ac motor - Google Patents

Controller for ac motor

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JPH06105584A
JPH06105584A JP4254447A JP25444792A JPH06105584A JP H06105584 A JPH06105584 A JP H06105584A JP 4254447 A JP4254447 A JP 4254447A JP 25444792 A JP25444792 A JP 25444792A JP H06105584 A JPH06105584 A JP H06105584A
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JP
Japan
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motor
winding phase
value
output
command value
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JP4254447A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiharu Nishida
▲吉▼晴 西田
Masahiro Uehara
正裕 上原
Tadashi Kawaguchi
忠史 河口
Yoshinori Imaizumi
吉規 今泉
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To control an AC motor by an AC power having less disorder in an output current waveform by suitably compensating an output voltage command value to an inverter in response to an output current value to the motor. CONSTITUTION:An AC motor controller 1 previously sets and stores relationship between an output current value iu (or iv, iw) regarding an AC power to winding phases of an AC motor and compensating amounts of output voltage command values of winding phases in a memory M of a compensating amount deciding circuit 7 of a current controller 2. Then, when an ammeter 6u detects an output current value iu to be output from an inverter 4u of a PWM circuit 4 to a winding phase U of the motor, the circuit 7 applies the detected output current value iu to the relation of graphic data to obtain a compensating amount of an output voltage command value. An output voltage command value vu* is suitably compensated by using the compensating amount obtained from a comparator 10.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は,例えばパルス幅変調回
路(以下,PWM回路と言う)等のように,複数配備さ
れたトランジスタ等の半導体素子間における直流電流の
短絡を防止するために,各半導体素子の作動切換えタイ
ミングに短絡防止時間が設定された回路によって回転駆
動制御される交流モータの制御装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is intended to prevent a short circuit of a direct current between a plurality of semiconductor elements such as transistors, such as a pulse width modulation circuit (hereinafter referred to as a PWM circuit), for example. The present invention relates to a control device for an AC motor that is rotationally driven and controlled by a circuit in which a short-circuit prevention time is set at the operation switching timing of each semiconductor element.

【0002】[0002]

【従来の技術】及び[Prior Art] and

【発明が解決しようとする課題】出力容量が比較的大き
な交流モータの回転駆動制御を行う場合,図10に示す
ようなPWM回路4を備えた交流モータ制御装置1b
用いられる。上記PWM回路4は,交流モータ3の各巻
線相U,V,Wに対応し,2つのトランジスタ(5u1
u2,5v1と5v2,5w1と5w2,;複数の半導体素子の
一例)及びダイオード(D1 とD2 ,D3 とD4 ,D5
とD6 )より成る3つのインバータ回路4 u ,4v ,4
w を備えている。そして,上記交流モータ制御装置1b
の電流制御回路2b は外部から設定された直流電力に係
る電流指令値i*を基に巻線相U,V,WごとのPWM
出力電圧指令値を演算し,対応する各インバータ回路4
u ,4v ,4w に出力する。そして,上記各インバータ
回路4u ,4v ,4w は,所定のインバータ周期でそれ
ぞれのトランジスタ5u1〜5w2を切換えることにより,
上記電流制御回路2b からの各PWM出力電圧指令値に
応じた交流電力を交流モータ3に出力する。この時,各
巻線相U,V,Wの交流電力に係る出力電流値iu ,i
v ,iw (=−(iu +iv ))は,電流計6u ,6v
により検出されあるいは演算され,上記各PWM出力電
圧指令値を決定する為に上記電流制御回路2b にフィー
ドバックされる。そして,上記各インバータ回路4u
v ,4w には,直流電源の短絡によるトランジスタ破
壊を防止するために,巻線相毎のすべてのトランジスタ
の作動をこれらの切換え時に同時に停止させるための短
絡防止時間(以下デッドタイムtd と言う)が設定され
ている。ここで,各巻線相毎のデッドタイムtd がその
巻線相に出力される交流電力に係る出力電圧値に及ぼす
影響について考えてみる。ここでは,説明を容易にする
ために巻線相Uに対応するインバータ回路4u のみを図
11に示し,このインバータ回路4u におけるデッドタ
イムtd の影響につき図12を併用して説明する。この
場合,理想的には2つのトランジスタ5u1,5u2のオン
・オフの切り換え動作が同時に行われるべきである。し
かしながら,これらのトランジスタ5u1,5u2が所定の
動作を行う迄の時間を考慮して,それぞれのオン・オフ
時に時間差として上記デッドタイムtd が設定されてい
る。そして,巻線相Uに関するPWM出力電圧指令値
は,電流計6u により検出された出力電流値iu の向き
(正負)によって異なったパルス波形の信号としてPW
M回路4に出力される。
The output capacity is relatively large.
Fig. 10 shows the case of controlling the rotation drive of various AC motors.
AC motor control device 1 including such a PWM circuit 4bBut
Used. The PWM circuit 4 is for each winding of the AC motor 3.
Corresponding to the wire phases U, V, W, two transistors (5u1When
5u2, 5v1And 5v2, 5w1And 5w2,, of multiple semiconductor devices
Example) and diode (D1And D2, D3And DFour, DFive
And D6) Three inverter circuits 4 u, 4v, 4
wIs equipped with. Then, the AC motor control device 1b
Current control circuit 2bIs related to DC power set externally
PWM for each winding phase U, V, W based on the current command value i *
Output voltage command value is calculated and each corresponding inverter circuit 4
u, 4v, 4wOutput to. And each of the above inverters
Circuit 4u, 4v, 4wAt a given inverter period
Each transistor 5u1~ 5w2By switching
The current control circuit 2bTo each PWM output voltage command value from
The corresponding AC power is output to the AC motor 3. At this time, each
Output current value i related to AC power of winding phases U, V, Wu, I
v, Iw(=-(Iu+ Iv)) Is an ammeter 6u, 6v
Is detected or calculated by the
The current control circuit 2 for determining the pressure command valuebFee
Will be driven back. Then, each of the above inverter circuits 4u
Fourv, 4wIs a transistor breakdown due to a short circuit of the DC power supply.
All transistors per winding phase to prevent breakdown
The short circuit to stop the operation of
Trouble prevention time (hereinafter dead time tdSay) is set
ing. Here, the dead time t for each winding phasedBut that
Affects the output voltage value related to the AC power output to the winding phase
Think about the impact. Here, to make the explanation easier
Inverter circuit 4 corresponding to winding phase U foruOnly figure
The inverter circuit 4 shown in FIG.uDead in
Im tdThe effect of the above will be described with reference to FIG. this
Ideally two transistors 5u1, 5u2On
-Off switching operation should be performed at the same time. Shi
However, these transistors 5u1, 5u2Is predetermined
Turning on / off each in consideration of the time until operation
Sometimes the dead time t as a time differencedIs set
It And the PWM output voltage command value for winding phase U
Is an ammeter 6uOutput current value i detected byuOrientation
PW as a signal with a different pulse waveform depending on (positive or negative)
It is output to the M circuit 4.

【0003】そこで,上記電流制御回路2b 及びPWM
回路4を用いた一般的なベクトル制御方式によって,上
記交流モータ3の制御を行った場合の実験結果を図13
に示す。この実験に際して,定格出力0.4kWの交流
モータ3が使用され,PWM回路4のインバータ周期と
して100μs,デッドタイムtd として10μs,交
流モータ3の回転速度として1000rpm,直流電力
の電流指令値i*として2Aがそれぞれ設定されてい
る。又,電流制御回路2b の電流ループ用のコントロー
ラでは,交流モータ3にトルクを発生させない電流の方
向であるd軸とトルクを発生させる電流の方向であるq
軸とよりなすd−q軸の座標についてPI制御が行わ
れ,その時決定されたd軸方向の電流指令値id *(=
0)及びq軸方向の電流指令値iq *の関係を基に各巻
線相の出力電流指令値iu *,iv *,iw *が求めら
れ,これらに対応した交流電力出力値を巻線相U,V,
Wにそれぞれ出力するベクトル制御方式が採用されてい
る。上記デッドタイムtd の影響により,出力電流値i
u ,iv ,iw が0近傍になると,PWM回路4からの
出力電圧値も0に近くなる。その為,図13に示すよう
に,各巻線相U,V,Wの出力電流値iu ,iv ,iw
の波形の傾きが0近傍で時間方向にねてくる。これによ
って,全体として,出力電流値の波形が乱れている。こ
のように,出力電流値が0近傍になった時,上記出力電
圧値が著しく0に近づくのは,上記デッドタイムtd
影響によって出力電流値を小さくする方向に電圧量が出
力電圧値に付加され,出力電流値が0近傍の時の出力電
圧指令値に比べ,上記付加される電圧量が充分大きな値
を持っているためである。即ち,出力電流値が大きな時
には出力電圧指令値も大きく,上記デッドタイムtd
よって出力電圧値に付加される電圧量は出力電圧指令値
に比べて小さいために,上記デッドタイムtd の影響を
受けにくいが,出力電流値が0近傍になった時,上記ベ
クトル制御方式では出力電圧指令値も出力電流値と同様
に小さくなっており,上記デッドダイムtd によって出
力電圧値に付加される電圧量は出力電圧指令値に比べて
充分大きな値をとり,上記デッドタイムtd によって出
力電圧値に付加される電圧量の影響が大きくなり,これ
によって上記出力電圧値は著しく0に近づくためであ
る。このように波形に乱れを生じた出力電流値iu ,i
v ,iw に係る交流電力が交流モータ3に出力される
と,この交流モータ3にトルクリプル(トルクの微小振
動)を発生させる原因となる。
Therefore, the current control circuit 2 b and the PWM
FIG. 13 shows an experimental result when the AC motor 3 is controlled by a general vector control method using the circuit 4.
Shown in. In this experiment, an AC motor 3 having a rated output of 0.4 kW was used, the inverter cycle of the PWM circuit 4 was 100 μs, the dead time t d was 10 μs, the rotation speed of the AC motor 3 was 1000 rpm, and the DC power current command value i * was used. Is set to 2A. In the controller for the current loop of the current control circuit 2 b , the d-axis, which is the direction of current that does not generate torque in the AC motor 3, and the q direction, which is the direction of current, that generates torque.
PI control is performed on the coordinates of the dq axes formed by the axis and the current command value i d * (= in the d-axis direction determined at that time.
0) and the current command value i q * in the q-axis direction, the output current command values i u *, iv *, i w * of each winding phase are obtained, and the AC power output values corresponding to these are calculated. Winding phase U, V,
A vector control method for outputting each to W is adopted. Due to the influence of the dead time t d , the output current value i
u, i v, when i w is near 0, is close to zero even if the output voltage value from the PWM circuit 4. Therefore, as shown in FIG. 13, each winding phase U, V, W output current value i u of, i v, i w
When the slope of the waveform of is near 0, it rebounds in the time direction. As a result, the waveform of the output current value is disturbed as a whole. As described above, when the output current value becomes close to 0, the output voltage value remarkably approaches 0 because the voltage amount becomes the output voltage value in the direction of decreasing the output current value due to the influence of the dead time t d. This is because the added voltage amount has a sufficiently large value as compared with the output voltage command value when the added output current value is near 0. That is, when the output current value is large, the output voltage command value is also large, and the amount of voltage added to the output voltage value by the dead time t d is smaller than the output voltage command value, so the influence of the dead time t d is affected. It is difficult to receive, but when the output current value becomes close to 0, the output voltage command value becomes small in the same manner as the output current value in the above vector control method, and the voltage amount added to the output voltage value by the dead dime t d . Is a value that is sufficiently larger than the output voltage command value, and the dead time t d greatly affects the amount of voltage added to the output voltage value, whereby the output voltage value remarkably approaches 0. In this way, the output current values iu , i that have generated waveform disturbances
When the AC power related to v and i w is output to the AC motor 3, it causes a torque ripple (small vibration of torque) in the AC motor 3.

【0004】上記デッドタイムtd による出力電圧値へ
の影響を補償するようにした所謂デッドタイム補償方式
の交流モータ制御装置としては,例えば書籍名「ACサ
ーボモータの理論と実際」(総合電子出版社発行,第5
4ページ乃至第59ページ)に開示されたものが挙げら
れる。上記開示の交流モータ制御装置1c の概略構成を
図14に示す。そこで,まず上記交流モータ制御装置1
c によるデッドタイムtd による影響を補償する原理に
つき,図15を用いて説明する。この図15では,デッ
ドタイムtd による出力電圧値への影響が,出力電圧指
令値vu *の1周期分に亘たって示されている。図15
からも明らかなように, 実際の出力電圧値vu =理想的な出力電圧vu 成分+デ
ッドタイムtd による出力電圧vu 成分(=Ed
d )・・・(1) ここで,Ed :直流電源からの電圧となる。そこで,デ
ッドタイムtd による出力電圧vu 成分を方形波電圧に
近似すれば,この方形波電圧の振幅Δvは,次式のよう
に表される。 Δv≒Ed ・td ・fc ・・・(2) ここで,fc :インバータ周波数となる。そして,
(2)式を近似・変形すると, Δv=Ed ・td /Δt・・・(3) ここで,Δt(=1/fc ):インバータ周期となる。
(1)乃至(3)式からも明らかなように,出力電流値
u の向きと同じ向き(正負)の振幅Δv(以下,補償
量Δvと言う)を各インバータ回路に係る出力電圧指令
値vu *,vv *,vw *,に付加し,これをPWM出
力電圧値として,各インバータ回路4u ,4v ,4w
出力することにより,各巻線相U,V,Wへの出力電圧
値に対するデッドタイムtd の影響を除去することがで
きる。即ち,出力電流値iu ,iv ,iw >0の時, PWM出力電圧指令値=電流制御回路により演算された
出力電圧指令値(vu*,vv *,vw *)+Ed ・t
d /Δt・・・(4) 出力電流値iu ,iv ,iw <0の時, PWM出力電圧指令値=電流制御回路により演算された
出力電圧指令値(vu*,vv *,vw *)−Ed ・t
d /Δt・・・(5) とすればよい。
An example of a so-called dead time compensation type AC motor control device for compensating the influence of the dead time t d on the output voltage value is, for example, the book title "AC Servo Motor Theory and Practice" (Sogo Denshi Shuppan). Issued by company, 5th
Those disclosed on pages 4 to 59) can be mentioned. FIG. 14 shows a schematic configuration of the AC motor control device 1 c disclosed above. Therefore, first, the AC motor control device 1
The principle of compensating the influence of the dead time t d due to c will be described with reference to FIG. In FIG. 15, the influence of the dead time t d on the output voltage value is shown over one cycle of the output voltage command value v u *. Figure 15
As is clear from the above, the actual output voltage value v u = the ideal output voltage v u component + the output voltage v u component due to the dead time t d (= E d.
In t d) ··· (1) Here, E d: the voltage from the DC power supply. Therefore, if the output voltage v u component due to the dead time t d is approximated to a square wave voltage, the amplitude Δv of this square wave voltage is expressed by the following equation. Δv≈E d · t d · f c (2) where f c is the inverter frequency. And
When the equation (2) is approximated and modified, Δv = E d · t d / Δt (3) Here, Δt (= 1 / f c ): inverter period.
As is clear from the equations (1) to (3), the amplitude Δv (hereinafter referred to as compensation amount Δv) in the same direction (positive or negative) as the direction of the output current value i u is output voltage command value for each inverter circuit. By adding to v u *, v v *, v w *, and outputting this as a PWM output voltage value to each inverter circuit 4 u , 4 v , 4 w, to each winding phase U, V, W It is possible to eliminate the influence of the dead time t d on the output voltage value of. That is, the output current i u, i v, when i w> 0, the calculated output voltage command value by PWM output voltage command value = current control circuit (v u *, v v * , v w *) + E d・ T
d / Δt (4) When output current values iu , iv , and iw <0, PWM output voltage command value = output voltage command value (v u *, v v * calculated by the current control circuit , V w *)-E d · t
d / Δt (5)

【0005】そこで,巻線相Uに関する出力電圧指令値
u *は,比較器10において,三角波発生回路8から
の三角波と比較された後,この比較結果に対して電流計
uにより検出された出力電流値iu の向き(正負)に
応じた出力電圧指令値の補償量Δv((4)式及び
(5)式)が付加される。尚,上記デッドタイムtd
時は,交流モータ3に出力される出力電圧値が不定にな
っており,その為交流モータ3のコイルのインダクタン
スの影響によって,出力電流の流れる向きと逆方向にイ
ンバータ回路4u のダイオードD1 ,D2 を通して電圧
が印加される。言い換えればデッドタイムtd の時は,
図11及び図12に示したようにトランジスタ5u1,5
u2はいずれもオフになっているが,上記交流モータ3の
コイルのインダクタンスの影響によって,出力電流が正
方向(iu >0)に流れていると,ダイオードD2 がオ
ンとなり,出力電流と逆符号の−Ed /2Vの電圧が印
加される。逆に上記出力電流が負方向(iu <0)に流
れていると,ダイオードD1 がオンとなり,+Ed /2
Vの電圧が印加される。従って,デッドタイムt d の時
は,出力電流が正負いずれの方向に流れる時でも,上記
出力電流値iu が0に向う方向に出力電圧が印加される
ことになる。ところが,交流モータ3に生じた逆起電力
が大きな場合,即ち交流モータ3が回転している時であ
ってトルクを発生させるq軸方向に係る電力が大きい場
合,或いは上記出力電流値iu が0に近い場合には,デ
ッドタイムtd の間に,上記出力電流値iu が素早く0
になることがある。又,上記出力電流値iu が0になっ
た時点で,印加される出力電圧も0となる。従って,こ
の時の出力電圧指令値の最適な補償量Δvは, Δv<Ed ・td /Δt・・・(6) となる。従って,一定の補償量Δv(=±Ed ・td
Δt)そのままを,検出された出力電流値iu の向きに
応じた向きで補償する従来の交流モータ制御装置1c
よっては,上記したように,交流モータ3の逆起電力が
大きい場合や出力電流値iu が0に近い場合には,デッ
ドタイムtd に影響された出力電圧値よりも補償量Δv
のほうが大きくなりすぎてしまうという問題があった。
例えば,図13に示した実験結果の場合と同じ条件で上
記交流モータ制御装置1c により交流モータ3を制御し
た実験結果を図16に示す。同図によれば,各巻線相へ
の出力電流値iu ,iv ,iw が,例えば+から−へ移
ろうとする場合(即ち上記出力電流値が0に近い場合)
に,上記PWM出力電圧指令値より補償量Δvのほうが
大きすぎるので,上記補償量Δvの作用によって各巻線
相の出力電流値とも+から−に移ることが阻止されてな
かなか−側へ移れないという現象を生じた。又,上記出
力電流値が−から+へ移ろうとする場合にも,同様な現
象が生じた。これは,例えば出力電圧指令値が0に近い
時には,交流モータ3へ印加される出力電圧値に対する
デッドタイムtd の影響が小さくなる。そして,出力電
圧指令値は,上記出力電流値が正の時に正の補償量+Δ
vにより,或いは出力電流値が負の時に負の補償量−Δ
vによりそれぞれ補償される。更に,上記補償量Δvの
大きさは一定である。従って,上記の時に出力電圧指令
値は過度に補償されることになる。例えば,出力電流値
が負の時にこれと同符号の負の出力電圧を交流モータ3
に与えることになるので,上記出力電流値はなかなか負
から正に移ることができない。逆の場合(出力電流値が
正の場合)も同様である。その為,上記交流モータ制御
装置1c による交流モータ3の制御結果は,PWM出力
電圧指令値について何ら補償を行わないベクトル制御方
式による制御結果(図13)よりも出力電流値の乱れを
増長させる結果となった。従って,本発明の目的は,イ
ンバータ回路から交流モータへ出力される交流電力の出
力電流値に応じて,その時の出力電圧指令値を適切に補
償することにより,波形に乱れの少ない出力電流値によ
って交流モータを制御することのできる交流モータの制
御装置を提供することである。
Therefore, the output voltage command value relating to the winding phase U
vu* Indicates from the triangular wave generation circuit 8 in the comparator 10.
After being compared with the triangular wave of
6uOutput current value i detected byuIn the direction of (positive or negative)
Output voltage command value compensation amount Δv (equation (4) and
Equation (5) is added. The dead time tdof
At this time, the output voltage value output to the AC motor 3 becomes unstable.
Therefore, the inductor of the coil of AC motor 3
Due to the influence of the current flow, the output current flows in the opposite direction.
Inverter circuit 4uDiode D1, D2Voltage through
Is applied. In other words, dead time tdWhen,
As shown in FIGS. 11 and 12, the transistor 5u1, 5
u2Are both turned off, but the AC motor 3
The output current is positive due to the influence of the coil inductance.
Direction (iu> 0), diode D2Is o
And has the opposite sign to the output current, -EdThe voltage of / 2V is the mark
Be added. On the contrary, the output current is in the negative direction (iuFlow to <0)
Diode D1Turns on and + Ed/ 2
A voltage of V is applied. Therefore, dead time t dtime
When the output current flows in either positive or negative direction,
Output current value iuOutput voltage is applied in the direction of
It will be. However, the back electromotive force generated in the AC motor 3
Is large, that is, when the AC motor 3 is rotating.
If there is a large amount of electric power in the q-axis direction that generates torque,
Or the output current value iuIf is close to 0, the
Dead time tdIn between, the output current value iuIs 0 quickly
May become. Also, the output current value iuBecomes 0
At that time, the applied output voltage also becomes zero. Therefore, this
The optimum compensation amount Δv for the output voltage command value atd・ Td/ Δt (6) Therefore, a constant compensation amount Δv (= ± Ed・ Td/
Δt) As it is, the detected output current value iuIn the direction of
Conventional AC motor control device 1 for compensating in a corresponding directioncTo
Therefore, as described above, the back electromotive force of the AC motor 3 is
When it is large or the output current value iuIf is close to 0,
Dead time tdCompensation amount Δv rather than the output voltage value affected by
There was a problem that it became too big.
For example, under the same conditions as the experimental results shown in FIG.
AC motor control device 1cAC motor 3 is controlled by
The experimental results are shown in FIG. According to the figure, for each winding phase
Output current value iu, Iv, IwIs, for example, moved from + to-
When trying to do so (that is, when the output current value is close to 0)
In addition, the compensation amount Δv is better than the PWM output voltage command value.
Since it is too large, each winding is affected by the effect of the above compensation amount Δv.
The output current value of the phase must be prevented from shifting from + to-.
It happened that there was a phenomenon that it could not move to the negative side. In addition, the above
When the force current value shifts from − to +, the same current
An elephant was born. This is because the output voltage command value is close to 0, for example.
At times, the output voltage applied to the AC motor 3
Dead time tdThe effect of is reduced. And output power
The pressure command value is the positive compensation amount + Δ when the output current value is positive.
v, or when the output current value is negative, the negative compensation amount −Δ
v respectively compensated. Furthermore, the compensation amount Δv
The size is constant. Therefore, the output voltage command
The value will be overcompensated. For example, output current value
Is negative, the negative output voltage of the same sign as the AC motor 3
Therefore, the output current value is very negative.
Can't move from positive to positive. In the opposite case (output current value is
The same applies to positive cases). Therefore, the above AC motor control
Device 1cThe control result of the AC motor 3 by is the PWM output
Vector control method without any compensation for voltage command value
The output current value is more disturbed than the control result by the formula (Fig. 13).
The result has been to increase. Therefore, the object of the present invention is to
AC power output from the inverter circuit to the AC motor
Depending on the output current value, the output voltage command value at that time is appropriately supplemented.
Compensation, the output current value with less disturbance in the waveform
AC motor control that can control the AC motor
To provide a control device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に,本発明が採用する第1の手段は,その要旨とすると
ころが,交流モータの各巻線相に対応して巻線相毎に接
続された複数の半導体素子を所定の周期で切換えること
により,設定された直流電力指令値から演算された巻線
相毎の電圧指令値に基づく交流電力を上記交流モータへ
出力するインバータ回路を備えると共に,上記巻線相毎
に接続された複数の半導体素子の切換え時に当該複数の
全ての半導体素子の作動を停止させるための短絡防止時
間が設定された交流モータの制御装置において,上記イ
ンバータ回路から上記交流モータの各巻線相への交流電
力に係る出力電流値を検出する電流値検出手段と,予め
設定され,上記各巻線相への出力電流値と当該各巻線相
への交流電力に係る出力電圧値の補償量との関係を記憶
する記憶手段と,上記電流値検出手段によって検出され
た巻線相毎の出力電流値を上記記憶された関係に適用し
て得た上記出力電圧値の補償量により,上記インバータ
回路への巻線相毎の電圧指令値を補償する第1の電圧指
令値補償手段とを具備してなることを特徴とする交流モ
ータの制御装置として構成されている。又,上記目的を
達成するために,本発明が採用する第2の手段は,その
要旨とするところが,交流モータの各巻線相に対応して
巻線相毎に接続された複数の半導体素子を所定の周期で
切換えることにより,設定された直流電力指令値から演
算された巻線相毎の電圧指令値に基づく交流電力を上記
交流モータへ出力するインバータ回路を備えると共に,
上記巻線相毎に接続された複数の半導体素子の切換え時
に当該複数の全ての半導体素子の作動を停止させるため
の短絡防止時間が設定された交流モータの制御装置にお
いて,設定入力された巻線相毎の交流電力に係る出力電
流値の目標値に基づいて,上記交流電力に係る出力電圧
値の補償量を推定し出力するフィードフォワード演算手
段と,上記出力された出力電圧値の補償量により上記イ
ンバータ回路への巻線相毎の電圧指令値を補償する第2
の電圧指令値補償手段とを具備してなることを特徴とす
る交流モータの制御装置として構成されている。
In order to achieve the above-mentioned object, the first means adopted by the present invention is the gist of the present invention, in which each winding phase is connected corresponding to each winding phase of the AC motor. A plurality of semiconductor elements that are switched at a predetermined cycle, and an inverter circuit that outputs AC power based on the voltage command value for each winding phase calculated from the set DC power command value to the AC motor. A controller for an AC motor in which a short-circuit prevention time for stopping the operation of all the plurality of semiconductor elements when switching the plurality of semiconductor elements connected for each winding phase is set, A current value detecting means for detecting an output current value related to the AC power to each winding phase of the AC motor, and a preset current value detecting means for detecting the output current value to each winding phase and the AC power to each winding phase. Storage means for storing the relationship between the output voltage value and the compensation amount; and output voltage value obtained by applying the output current value for each winding phase detected by the current value detection means to the stored relationship. The present invention is configured as a control device for an AC motor, comprising: first voltage command value compensating means for compensating a voltage command value for each winding phase to the inverter circuit according to a compensation amount. In order to achieve the above-mentioned object, the second means adopted by the present invention has as its gist a plurality of semiconductor elements connected to each winding phase corresponding to each winding phase of the AC motor. An inverter circuit is provided which outputs AC power to the AC motor based on the voltage command value for each winding phase calculated from the set DC power command value by switching at a predetermined cycle.
In the AC motor control device in which the short-circuit prevention time for stopping the operation of all the plurality of semiconductor elements when switching the plurality of semiconductor elements connected for each winding phase is set, the winding input by setting Based on the target value of the output current value related to the AC power for each phase, the feedforward calculation means for estimating and outputting the compensation amount of the output voltage value related to the AC power, and the compensation amount of the output voltage value output as described above. Second for compensating the voltage command value for each winding phase to the inverter circuit
And a voltage command value compensating means of the present invention.

【0007】[0007]

【作用】本発明の第1の手段に係る交流モータの制御装
置においては,交流モータの各巻線相への交流電力に係
る出力電流値と当該各巻線相への交流電力に係る出力電
圧値の補償量との関係が,例えばグラフデータとして予
め設定され記憶手段に記憶されている。そこで,電流値
検出手段がインバータ回路から上記交流モータの各巻線
相への上記出力電流値を検出すると,第1の電圧指令値
補償手段は上記検出された巻線相毎の出力電流値を上記
記憶された関係に適用して上記出力電圧値の補償量を得
る。更に,上記第1の電圧指令値補償手段は上記補償量
を用いて上記インバータ回路への巻線相毎の電圧指令値
を補償する。即ち,上記各巻線相への出力電圧値は,そ
の時検出された出力電流値が例えば0近傍であってもこ
の出力電流値に応じて上記関係を基に適切に補償され
る。又,本発明の第2の手段に係る交流モータの制御装
置においては,交流モータの巻線相毎の交流電力に係る
出力電流値の目標値がフィードフォワード演算手段に設
定入力されると,上記フィードフォワード演算手段は上
記出力電流値の目標値に基づいて,上記交流電力に係る
出力電圧値の補償量を推定し出力する。そこで,第2の
電圧指令値補償手段は上記フィードフォワード演算手段
から出力された出力電圧値の補償量により,インバータ
回路への巻線相毎の電圧指令値を強制的に補償する。従
って,上記出力電流値が例え0近傍であっても,その時
の出力電流値とは独立に上記電圧指令値が補償されるの
で,上記出力電流値の向きは0の値を越えて容易に反対
の向きとなる。
In the control device for the AC motor according to the first means of the present invention, the output current value related to the AC power to each winding phase of the AC motor and the output voltage value related to the AC power to each winding phase of the AC motor are set. The relationship with the compensation amount is preset as, for example, graph data and stored in the storage means. Therefore, when the current value detecting means detects the output current value from the inverter circuit to each winding phase of the AC motor, the first voltage command value compensating means outputs the detected output current value for each winding phase as described above. The compensation amount of the output voltage value is obtained by applying the stored relation. Further, the first voltage command value compensating means compensates the voltage command value for each winding phase to the inverter circuit using the compensation amount. That is, the output voltage value to each winding phase is appropriately compensated based on the above-mentioned relationship according to the output current value even if the output current value detected at that time is near 0, for example. Further, in the AC motor control device according to the second means of the present invention, when the target value of the output current value related to the AC power for each winding phase of the AC motor is set and input to the feedforward calculation means, The feedforward calculation means estimates and outputs the compensation amount of the output voltage value related to the AC power, based on the target value of the output current value. Therefore, the second voltage command value compensating means forcibly compensates the voltage command value for each winding phase to the inverter circuit by the compensation amount of the output voltage value output from the feedforward computing means. Therefore, even if the output current value is near 0, the voltage command value is compensated independently of the output current value at that time, so the direction of the output current value easily exceeds the value of 0 and is opposite. It becomes the direction of.

【0008】[0008]

【実施例】以下添付図面を参照して,本発明を具体化し
た実施例につき説明し,本発明の理解に供する。尚,以
下の実施例は,本発明を具体化した一例であって,本発
明の技術的範囲を限定する性格のものではない。ここ
に,図1は本発明の一実施例に係る交流モータ制御装置
の概略構成を示すブロック図,図2は上記交流モータ制
御装置のメモリに交流モータの回転角速度毎に予め設定
され記憶されている巻線相Uへの出力電流値と上記巻線
相Uに係る出力電圧指令値の補償量との関係を示すグラ
フ図,図3は上記巻線相Uへの出力電流値と上記巻線相
Uに係る出力電圧指令値の補償量との関係の別例をq軸
方向の電流値毎に示すグラフ図,図4は上記交流モータ
制御装置により交流モータに出力される交流電力に係る
各巻線相毎の出力電流値等に関する実験結果を示すグラ
フ図,図5は飽和関数近似された交流モータの各巻線相
への出力電流値と各巻線相への出力電圧指令値の補償量
との関係を用いて上記交流モータに出力される出力電流
値等に関する実験結果を示すグラフ図,図6は本発明の
別の実施例に係る交流モータ制御装置の概略構成を示す
ブロック図,図7は図6の交流モータ制御装置により交
流モータへ出力される各巻線相毎の出力電流値等に関す
る実験結果を示すグラフ図,図8は図6の交流モータ制
御装置のフィードフォワードモデル式を飽和関数近似し
た場合の各巻線相毎の交流モータへの出力電流値等に関
する実験結果を示すグラフ図,図9は図6の交流モータ
制御装置において各巻線相毎の出力電圧指令値を外部か
ら設定された電流指令値を基に方形波近似して得た補償
量によって補償した場合の各巻線相毎の出力電流値等に
関する実験結果を示すグラフ図である。但し,図10及
び図14に示した上記従来の交流モータ制御装置1b
c と共通する要素には同一の符号を使用すると共にそ
の詳細な説明は省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings for the understanding of the present invention. The following embodiments are examples of embodying the present invention and are not intended to limit the technical scope of the present invention. Here, FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an AC motor control device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is preset and stored in a memory of the AC motor control device for each rotational angular velocity of the AC motor. Fig. 3 is a graph showing the relationship between the output current value to the winding phase U and the amount of compensation of the output voltage command value related to the winding phase U, Fig. 3 is the output current value to the winding phase U and the winding FIG. 4 is a graph showing another example of the relationship between the output voltage command value and the compensation amount related to the phase U for each current value in the q-axis direction, and FIG. FIG. 5 is a graph showing the experimental results concerning the output current value for each line phase, and FIG. 5 shows the output current value for each winding phase of the AC motor subjected to the saturation function approximation and the compensation amount of the output voltage command value for each winding phase. Related to the output current value output to the AC motor FIG. 6 is a graph showing test results, FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of an AC motor control device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is each winding output to the AC motor by the AC motor control device of FIG. FIG. 8 is a graph showing the experimental results regarding the output current value for each phase, and FIG. 8 is the output current value for the AC motor for each winding phase when the feedforward model formula of the AC motor control device of FIG. 6 is approximated by a saturation function. FIG. 9 is a graph showing the experimental results regarding, and FIG. 9 shows the compensation amount obtained by approximating the output voltage command value for each winding phase in the AC motor control device of FIG. 6 by a square wave based on the current command value set from the outside. It is a graph which shows the experimental result regarding the output current value etc. for each winding phase at the time of compensating. However, the conventional AC motor control device 1 b shown in FIGS.
The same elements as those in 1 c are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0009】本実施例に係る交流モータ制御装置1は,
図1に示すように,上記従来の各交流モータ制御装置1
b ,1c と基本的構造をほぼ同様とし,上記従来の各交
流モータ制御装置1b ,1c との特徴的な相違点は,交
流モータ3への各巻線相毎(ここでも巻線相Uについて
例示するが,他の巻線相V,Wについても同様である)
の出力電圧指令値vu *に対する上記デッドタイムtd
の影響を補償するための補償量Δvを決定し出力する補
償量決定回路7のメモリM(記憶手段の一例)に,予め
実験により求められた上記交流モータ3の巻線相Uへの
交流電力に係る出力電流値iu と上記交流電力に係る出
力電圧指令値vu *の補償量Δvとの関係(図2参照)
が例えばグラフデータとして設定され記憶されているこ
とである。尚,上記した出力電流値と出力電圧指令値の
補償量Δvとの関係は巻線相V及び巻線相Wに関しても
同様のものが上記メモリMに予め設定され記憶されてい
る。上記出力電流値iu と出力電圧指令値の補償量Δv
との関係は,図2に示すように交流モータ3におけるq
軸方向の電流値iq を一定値(=0.1A)とし,回転
角度検出器12により検出された交流モータ3の回転角
度θ(図10参照)から求めた回転角速度毎(例えば5
0rad/s毎)に複数設定されている。又,上記交流
モータ制御装置1の電流制御回路2には,従来の電流制
御回路2 c と同様に,比較器10からの出力電圧指令値
のチャタリングを防止するためのヒステリシスコンパレ
ータ9と,このヒステリシスコンパレータ9からの出力
電圧指令値に基づいてPWM回路4のインバータ回路4
u におけるトランジスタ5 u1 ,5u2が同時に作動しな
いように上記デッドタイム(短絡防止時間)td を求
め,このデッドタイムtd を用いて上記各トランジスタ
u1 ,5u2を切り換えるベースアンプ11とが配備さ
れている。尚,上記出力電流値iu と出力電圧指令値の
補償量Δvとの関係としては,図2に示したものに替え
て,例えば図3に示すように,上記交流モータ3の回転
角速度を一定値(=0rad/s)とした時の上記電流
値iq 毎の関係を用いることもできる。図2及び図3か
らも明らかなように,交流モータ3への出力電流値iu
(iv,iw )によって又は交流モータ3に生じる逆起
電力を等価に表している回転角速度によって,上記出力
電流値iu などに影響を与えるデッドタイムtd に対す
る出力電圧指令値の最適な補償量Δvは一定でなく変化
することがわかる。従って,上記補償量Δvとして,上
記出力電流値iu 等によらず,常に一定の値(=Ed
d /Δt;図2及び図3においては,例えば±50V
に相当する)を用いた場合には,上記出力電流値iu
0に近い時,上記出力電圧指令値の補償量Δvが過大で
あることはあきらかである。
The AC motor control device 1 according to this embodiment is
As shown in FIG. 1, the above-mentioned conventional AC motor control devices 1
b, 1cThe basic structure is similar to
Flow motor controller 1b, 1cThe characteristic difference with
For each winding phase to the flow motor 3 (again, for winding phase U
(The example is also the same for the other winding phases V and W)
Output voltage command value vu* Dead time t for *d
Compensation amount Δv for compensating the influence of
In the memory M (an example of storage means) of the compensation amount determination circuit 7,
To the winding phase U of the AC motor 3 obtained by the experiment
Output current value i related to AC poweruAnd the output related to the above AC power
Force voltage command value vuRelationship between * and compensation amount Δv (see Fig. 2)
Is, for example, set and stored as graph data.
And. The output current value and output voltage command value
The relationship with the compensation amount Δv is also related to the winding phase V and the winding phase W.
The same one is preset and stored in the memory M.
It Output current value iuAnd output voltage command value compensation amount Δv
As shown in FIG. 2, the relationship with
Axial current value iqIs a constant value (= 0.1A), and rotation
Rotation angle of AC motor 3 detected by angle detector 12
For each rotational angular velocity obtained from the degree θ (see FIG. 10) (for example, 5
Multiples are set every 0 rad / s). Also, the above exchange
The current control circuit 2 of the motor control device 1 has a conventional current control circuit.
Control circuit 2 cSimilarly, the output voltage command value from the comparator 10
Hysteresis comparator to prevent chattering
Data and the output from this hysteresis comparator 9
The inverter circuit 4 of the PWM circuit 4 based on the voltage command value
uTransistor 5 in u1 , 5u2Do not work at the same time
The dead time (short circuit prevention time) tdSeeking
Therefore, this dead time tdUsing each of the above transistors
5u1 , 5u2It is equipped with a base amplifier 11 to switch between
Has been. The output current value iuAnd the output voltage command value
For the relationship with the compensation amount Δv, replace the one shown in FIG.
For example, as shown in FIG. 3, rotation of the AC motor 3 is performed.
The current when the angular velocity is a constant value (= 0 rad / s)
Value iqIt is also possible to use a relationship for each. 2 and 3
As is clear from the above, the output current value i to the AC motor 3u
(Iv, Iw) Or back electromotive force generated in the AC motor 3
The above output is obtained according to the rotational angular velocity that represents the electric power equivalently.
Current value iuDead time t that affectsdAgainst
The optimal compensation amount Δv for the output voltage command value
I understand that Therefore, as the compensation amount Δv,
Output current value iuA constant value (= Ed
td/ Δt; in FIGS. 2 and 3, for example, ± 50 V
Corresponding to the output current value iuBut
When it is close to 0, the compensation amount Δv of the output voltage command value is too large.
Something is clear.

【0010】本実施例に係る交流モータ制御装置1は上
記したように構成されている。そこで,インバータ回路
u から交流モータ3の巻線相Uへ出力された交流電力
に係る出力電流値iu が電流計6u (電流値検出手段の
一例)により検出されると,電流制御回路2の補償量決
定回路7は上記検出された巻線相Uの出力電流値i
u を,上記メモリMにグラフデータとして予め記憶され
た関係(図2又は図3に示す関係)に適用して上記巻線
相Uの出力電圧指令値の補償量Δvを求め上記比較器1
0に出力する。上記比較器10では,三角波発生回路8
からの三角波出力と比較される上記巻線相Uに関する出
力電圧指令値vu *に上記補償量Δvが加えられた後ヒ
ステリシスコンパレータ9に出力される。即ち,上記補
償量決定回路7及び比較器10よりなる構成が,本発明
に言う,電流値検出手段によって検出された巻線相毎の
出力電流値を上記記憶された関係に適用して得た上記出
力電圧値の補償量により,上記インバータ回路への巻線
相毎の電圧指令値を補償する第1の電圧指令値補償手段
の一例である。上記交流モータ制御装置1により制御さ
れる交流モータ3への出力電流値iu,iv ,iw 等に
関する実験結果を図4に示す。図4からも明らかなよう
に,上記交流モータ制御装置1によれば,図2又は図3
に示した関係を基に,上記出力電流値及び交流モータ3
の逆起電力に対応する回転角速度に応じて,上記デッド
タイムtd に影響される上記出力電圧指令値vu *の最
適な補償量Δvを得ることができる。そして,,この補
償量Δvにより補償された出力電圧指令値がインバータ
回路4u に与えられるので,従来の各交流モータ制御装
置1b ,1c のように一定の補償量Δv(=Ed ・td
/Δt)により上記出力電圧指令値vu *を補償した場
合と比べて,上記出力電流値iu 〜iw の波形が,例え
ば出力電流値が0近傍になっても各出力電流値の波形が
時間方向にねたりすることがなく,著しく改善されてい
ることがわかる。即ち,従来装置と比べて,本実施例装
置は交流モータ3のトルクリプルを極力解消することが
できた。一方,上記デッドタイムtd の影響に対する上
記補償量Δvの最適度を更に向上させる為に,図2又は
図3に示した関係のグラフとしては,実験結果から飽和
関数近似により求めたグラフが用いられる。このときの
グラフを用いて上記補償量Δvを求めた場合の実験結果
を図5に示す。この場合,上記飽和関数近似されたグラ
フの形は,交流モータ3の回転角速度(逆起電力に対応
する)に応じて変化させることにより,できる限り図2
又は図3に示す関係のグラフに近い形に設定した。図5
に示した出力電流値iu 〜iw は,従来装置による実験
結果(図13又は図16)に比べれば波形が充分に改善
され,これによって交流モータ3のトルクリプルが充分
に抑制されていることがわかる。しかしながら,上記飽
和関数近似を行わなかった場合の実験結果(図4参照)
と比べると,意に反して波形が乱れ,上記トルクリプル
が大きくなった。
The AC motor control device 1 according to this embodiment is constructed as described above. Therefore, when the output current value i u related to the AC power output from the inverter circuit 4 u to the winding phase U of the AC motor 3 is detected by the ammeter 6 u (an example of current value detection means), the current control circuit The compensation amount determination circuit 7 of No. 2 has the detected output current value i of the winding phase U.
u is applied to the relationship (the relationship shown in FIG. 2 or FIG. 3) previously stored as graph data in the memory M to obtain the compensation amount Δv of the output voltage command value of the winding phase U and the comparator 1
Output to 0. In the comparator 10, the triangular wave generation circuit 8
Is output to the hysteresis comparator 9 after the compensation amount Δv is added to the output voltage command value v u * relating to the winding phase U to be compared with the triangular wave output from. That is, the configuration including the compensation amount determining circuit 7 and the comparator 10 is obtained by applying the output current value for each winding phase detected by the current value detecting means according to the present invention to the stored relationship. It is an example of first voltage command value compensating means for compensating the voltage command value for each winding phase to the inverter circuit by the compensation amount of the output voltage value. Output current value i u to the AC motor 3 which is controlled by the AC motor control device 1, i v, the experimental results on i w such shown in FIG. As is clear from FIG. 4, according to the AC motor control device 1, the AC motor control device 1 shown in FIG.
Based on the relationship shown in, the output current value and the AC motor 3
The optimum compensation amount Δv of the output voltage command value v u * which is influenced by the dead time t d can be obtained according to the rotational angular velocity corresponding to the counter electromotive force. Then ,, the output voltage command value compensated by the compensation amount Δv is given to the inverter circuit 4 u, fixed compensation amount Δv as conventional the AC motor controller 1 b, 1 c (= E d · t d
Compared to the case where the output voltage command value v u * is compensated by / Δt), the waveforms of the output current values i u to i w are, for example, the waveforms of the output current values even when the output current value is close to 0. It can be seen that there is no bouncing in the time direction, and that it has been significantly improved. That is, as compared with the conventional device, the device of this embodiment can eliminate the torque ripple of the AC motor 3 as much as possible. On the other hand, in order to further improve the optimality of the compensation amount Δv with respect to the influence of the dead time t d , the graph obtained by the saturation function approximation from the experimental result is used as the graph of the relationship shown in FIG. 2 or 3. To be FIG. 5 shows the experimental result when the above-mentioned compensation amount Δv is obtained using the graph at this time. In this case, the shape of the graph approximated to the saturation function is changed as much as possible by changing it according to the rotational angular velocity of the AC motor 3 (corresponding to the back electromotive force).
Alternatively, the shape is set to be close to the relationship graph shown in FIG. Figure 5
The waveforms of the output current values i u to i w shown in (1) are sufficiently improved as compared with the experimental results (FIG. 13 or FIG. 16) by the conventional device, and thus the torque ripple of the AC motor 3 is sufficiently suppressed. I understand. However, the experimental results when the above saturation function approximation was not performed (see Fig. 4)
Unexpectedly, the waveform was disturbed and the above torque ripple increased compared to.

【0011】上記実施例においては,電流計6u ,6v
により検出・演算された各巻線相毎の出力電流値iu
w に応じてそれぞれの出力電圧指令値vu *,vv
(図外),vw *(図外)の各補償量Δvを変化させる
構成を採用したが,上記構成に替えて,例えば外部から
与えられる模範的な電流指令値iu *に応じて上記各補
償量Δvを演算するフィードフォワード方式を用いた交
流モータ制御装置1a(図6)を採用することもでき
る。上記交流モータ制御装置1a の電流制御回路2a
配備された補償量決定回路7a のメモリMa には,上記
電流指令値iu *に基づいて上記出力電圧指令値vu
の最適な補償量Δvを求めるためのフィードフォワード
モデル式が設定され記憶されている。又,上記フィード
フォワードモデル式に用いられるパラメータ(図外)
は,予め実験等により決定されている。又,上記フィー
ドフォワードモデル式には,交流モータ3の逆起電力に
相当する回転角速度も外部から入力可能に設定されるよ
うになっており,これによって上記補償量Δvの精度の
向上化が図られている。上記交流モータ制御装置1a
よる実験結果を図7に示す。同図からも明らかなよう
に,各従来装置による実験結果(図13又は図16参
照)と比べて各巻線相毎に出力電流値iu 〜iw が著し
く向上しており,交流モータ3のトルクリプルが小さく
なっていることがわかる。
In the above embodiment, the ammeters 6 u and 6 v are used.
Output current value i u for each winding phase detected and calculated by
Output voltage command values v u *, v v * depending on i w
Although a configuration in which each compensation amount Δv of (not shown) and v w * (not shown) is changed is adopted, the above-mentioned configuration is replaced with, for example, the above according to an exemplary current command value i u * given from the outside. It is also possible to employ the AC motor control device 1 a (FIG. 6) that uses a feedforward method that calculates each compensation amount Δv. The AC in the memory M a of the motor control apparatus 1 a current control circuit 2 compensation amount determining circuit which is deployed in a 7 a, the current command value i u * the output voltage command value based on v u *
A feedforward model formula for obtaining the optimum compensation amount Δv of is set and stored. Also, the parameters used in the above feedforward model formula (not shown)
Is determined in advance by experiments or the like. Further, the feedforward model formula is also set so that the rotational angular velocity corresponding to the back electromotive force of the AC motor 3 can be input from the outside, thereby improving the accuracy of the compensation amount Δv. Has been. FIG. 7 shows the result of an experiment using the AC motor control device 1 a . As is clear from the figure, the output current values i u to i w are significantly improved for each winding phase as compared with the experimental results (see FIG. 13 or FIG. 16) of each conventional device. It can be seen that the torque ripple is getting smaller.

【0012】このように,上記交流モータ制御装置1a
によれば,検出された出力電流値i u (又はiv
w )によらず,上記補償量決定回路7a において外部
から与えられた出力電流指令値iu *及び交流モータ3
の回転角速度に基づいて適切な補償量Δvが求められ,
これにより上記出力電圧指令値vu *(又はvv *,v
w*)が強制的に補償されるので,その時の出力電流指
令値iu *〜iw *が例え0近傍であったとしても,従
来装置のように各出力電流値iu 〜iw が0近傍に留る
ことがなく電流の向きの変更が妨げられることがない。
それにより,各出力電流値iu 〜iw の向きは円滑に変
更されるので,これらの波形が著しく改善される。この
ように改善された各巻線相毎の出力電流値より成る交流
電力によって,上記交流モータ3の例えばトルクリプル
が極めて抑制される。一方,上記交流モータ制御装置1
a の補償量決定回路7a に設定されるフィードフォワー
ドモデル式に上記飽和関数近似の手法を適用した場合の
実験結果を図8に示す。同図に示した実験結果によれ
ば,飽和関数近似の手法を用いなかった場合の実験結果
(図7参照)と比べて出力電流値iu 〜iw の波形が若
干乱れているが,それでも従来と比べると著しく改善さ
れていることがわかる。尚,従来の交流モータ制御装置
c (図14参照)では検出された出力電流値iu の向
きに応じて一定の補償量±Δvにより出力電圧指令値v
u *を補償するようにしたが,上記検出された出力電流
値iu の替わりに,上記補償量決定回路7a によって模
範的な電流指令値iu *を与え,例えばこの電流指令値
u *の向き及び大きさに応じて方形波近似された補償
量Δvにより上記出力電圧指令値vu *を補償するよう
にしてもよい。このように補償された出力電圧指令値を
用いた実験結果を図9に示す。図9に示した各出力電流
値iu 〜iw は,図7及び図8に示したものと比べれ
ば,値が0近傍の時,波形が若干乱れているが,従来装
置による実験結果(図13又は図16参照)と比べて,
波形が改善されている。即ち,上記補償量決定回路7a
が本発明にいうフィードフォワード演算手段の一例であ
り,このときの比較器10が本発明にいう第2の電圧指
令値補償手段の一例である。
As described above, the AC motor control device 1a
According to the detected output current value i u(Or iv
iw), The compensation amount determination circuit 7aAt the outside
Output current command value i given byu* And AC motor 3
An appropriate compensation amount Δv is obtained based on the rotation angular velocity of
As a result, the output voltage command value vu* (Or vv*, V
w*) Is forcibly compensated, so the output current
I iu* ~ IwEven if * is near 0,
Each output current value iu~ IwStays near 0
The change in the direction of the electric current is not hindered.
As a result, each output current value iu~ IwThe direction of changes smoothly
As a result, these waveforms are significantly improved. this
AC consisting of the output current value for each winding phase
By the electric power, for example, torque ripple of the AC motor 3
Is extremely suppressed. On the other hand, the AC motor control device 1
aCompensation amount determination circuit 7aFeed forwarder set to
When the above saturation function approximation method is applied to
The experimental results are shown in FIG. According to the experimental results shown in the figure
For example, the experimental results when the saturation function approximation method is not used
Output current value i compared to (see FIG. 7)u~ IwWaveform is young
Although it is disturbed, it is still significantly improved compared to the past.
You can see that it is. Conventional AC motor control device
1c(See FIG. 14), the detected output current value iuDirection
Output voltage command value v with a constant compensation amount ± Δv
u* Was compensated, but the detected output current above
Value iuInstead of the compensation amount determining circuit 7aBy model
Typical current command value iu*, For example, this current command value
iuCompensation with square wave approximation according to the direction and size of *
The output voltage command value v according to the amount ΔvuTo compensate *
You may The output voltage command value compensated in this way
The experimental results used are shown in FIG. Each output current shown in Fig. 9
Value iu~ IwCompared to those shown in Figures 7 and 8.
For example, when the value is near 0, the waveform is slightly disturbed.
Compared to the experimental results (see Fig. 13 or Fig. 16)
The waveform has been improved. That is, the compensation amount determining circuit 7a
Is an example of the feedforward calculation means referred to in the present invention.
At this time, the comparator 10 is the second voltage finger according to the present invention.
It is an example of a means for compensating for an official price.

【0013】[0013]

【発明の効果】本発明は,上記したように構成されてい
る。それにより,インバータ回路から交流モータへ出力
される交流電力に係る各巻線相毎の,検出された出力電
流値又は外部から設定入力される上記出力電流値の指令
値に応じて,その時上記インバータ回路に出力される巻
線相毎の電圧指令値が補償される。従って,上記出力電
流値又はその指令値が,例えば0近傍であっても,その
値に応じて,すべての半導体素子の作動を停止させるた
めの短絡防止時間による上記電圧指令値への影響を補償
する適切な補償量が求められる。そして,上記インバー
タ回路への巻線相毎の電圧指令値は上記演算された補償
量により補償されるので,波形に乱れの少ない巻線相毎
の出力電流値の交流電力によって上記交流モータを制御
することができる。その結果,上記交流モータの,例え
ばトルクリプルを極力抑制することが可能となる。
The present invention is constructed as described above. Thereby, according to the detected output current value or the command value of the output current value externally set and input for each winding phase relating to the AC power output from the inverter circuit to the AC motor, the inverter circuit is then set. The voltage command value for each winding phase output to is compensated. Therefore, even if the output current value or its command value is near 0, for example, the influence on the voltage command value by the short circuit prevention time for stopping the operation of all the semiconductor elements is compensated according to the value. An appropriate amount of compensation is required. Since the voltage command value for each winding phase to the inverter circuit is compensated by the calculated compensation amount, the AC motor is controlled by the AC power of the output current value for each winding phase with less disturbance in the waveform. can do. As a result, for example, torque ripple of the AC motor can be suppressed as much as possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施例に係る交流モータ制御装置
の概略構成を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an AC motor control device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 上記交流モータ制御装置のメモリに交流モー
タの回転角速度毎に予め設定され記憶されている巻線相
Uへの出力電流値と上記巻線相Uに係る出力電圧指令値
の補償量との関係を示すグラフ図。
FIG. 2 is a compensation amount of an output current value to a winding phase U and an output voltage command value related to the winding phase U, which is preset and stored for each rotational angular velocity of the AC motor in a memory of the AC motor control device. The graph figure which shows the relationship with.

【図3】 上記巻線相Uへの出力電流値と上記巻線相U
に係る出力電圧指令値の補償量との関係の別例をq軸方
向の電流値毎に示すグラフ図。
FIG. 3 shows the output current value to the winding phase U and the winding phase U.
FIG. 6 is a graph showing another example of the relationship between the output voltage command value and the compensation amount for each q-axis current value.

【図4】 上記交流モータ制御装置により交流モータに
出力される交流電力に係る各巻線相毎の出力電流値等に
関する実験結果を示すグラフ図。
FIG. 4 is a graph showing experimental results regarding output current values and the like for each winding phase related to AC power output to the AC motor by the AC motor control device.

【図5】 飽和関数近似された交流モータの各巻線相へ
の出力電流値と各巻線相への出力電圧指令値の補償量と
の関係を用いて上記交流モータに出力される出力電流値
等に関する実験結果を示すグラフ図。
FIG. 5 is an output current value output to the AC motor by using the relationship between the output current value to each winding phase of the AC motor subjected to the saturation function approximation and the compensation amount of the output voltage command value to each winding phase. FIG. 6 is a graph showing the experimental results regarding the above.

【図6】 本発明の別の実施例に係る交流モータ制御装
置の概略構成を示すブロック図。
FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of an AC motor control device according to another embodiment of the present invention.

【図7】 図6の交流モータ制御装置により交流モータ
へ出力される各巻線相毎の出力電流値等に関する実験結
果を示すグラフ図。
FIG. 7 is a graph showing an experimental result regarding output current values and the like for each winding phase output to the AC motor by the AC motor control device of FIG. 6.

【図8】 図6の交流モータ制御装置のフィードフォワ
ードモデル式を飽和関数近似した場合の各巻線相毎の交
流モータへの出力電流値等に関する実験結果を示すグラ
フ図。
FIG. 8 is a graph showing an experimental result regarding an output current value to the AC motor for each winding phase when the feedforward model formula of the AC motor control device of FIG. 6 is approximated by a saturation function.

【図9】 図6の交流モータ制御装置において各巻線相
毎の出力電圧指令値を外部から設定された電流指令値を
基に方形波近似して得た補償量によって補償した場合の
各巻線相毎の出力電流値等に関する実験結果を示すグラ
フ図。
FIG. 9 is a winding phase when the output voltage command value for each winding phase is compensated by a compensation amount obtained by a square wave approximation based on a current command value set from the outside in the AC motor control device of FIG. The graph figure which shows the experimental result regarding the output current value etc. for every.

【図10】 本発明の背景の一例となる従来の交流モー
タ制御装置の概略構成を示すブロック図。
FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional AC motor control device as an example of the background of the present invention.

【図11】 図10に示した従来の交流モータ制御装置
のPWM回路の巻線相Uのインバータ回路の概略構成を
示すブロック図。
11 is a block diagram showing a schematic configuration of an inverter circuit of a winding phase U of the PWM circuit of the conventional AC motor control device shown in FIG.

【図12】 図11のインバータ回路におけるトランジ
スタのオン・オフ動作及びこのインバータ回路への出力
電圧指令値の挙動を示す説明図。
12 is an explanatory diagram showing ON / OFF operation of a transistor in the inverter circuit of FIG. 11 and behavior of an output voltage command value to this inverter circuit.

【図13】 図10の交流モータ制御装置を用いて一般
的なベクトル制御方式により交流モータへ出力される各
巻線相毎の出力電流値等に関する実験結果を示すグラフ
図。
FIG. 13 is a graph showing experimental results regarding output current values and the like for each winding phase output to an AC motor by a general vector control method using the AC motor control device of FIG. 10.

【図14】 本発明の背景の別例となる従来の交流モー
タ制御装置の概略構成を示すブロック図。
FIG. 14 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional AC motor control device that is another example of the background of the present invention.

【図15】 図14の交流モータ制御装置によりデッド
タイムによる各巻線相毎の出力電流値への影響を補償す
る方形波近似により得た出力電圧指令値の補償量を説明
するための説明図。
15 is an explanatory diagram for explaining a compensation amount of an output voltage command value obtained by a square wave approximation for compensating an influence of dead time on an output current value for each winding phase by the AC motor control device of FIG.

【図16】 図14の交流モータ制御装置を用いて上記
デッドタイムによる出力電圧指令値への影響を方形波近
似された補償量により補償した場合の各巻線相毎の出力
電流値等に関する実験結果を示すグラフ図。
FIG. 16 is an experimental result relating to the output current value for each winding phase when the influence of the dead time on the output voltage command value is compensated by the compensation amount approximated to a square wave using the AC motor control device of FIG. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1a ,1b ,1c …交流モータ制御装置 2,2a ,2b ,2c …電流制御回路 3…交流モータ 4…PWM回路 4u ,4v ,4w …インバータ回路 5u1〜5w2 …トランジスタ(半導体素子) 6u ,6v …電流計 7,7a ,7c …補償量決定回路 10…比較器 vu *,vv *,vw *,…出力電圧指令値 iu ,iv ,iw …出力電流値 iu *,vv *,vw *,…出力電流指令値(目標値) Δv…出力電圧指令値の補償量 td …デッドタイム(短絡防止時間) M,Ma …メモリ1, 1 a , 1 b , 1 c ... AC motor control device 2, 2 a , 2 b , 2 c ... Current control circuit 3 ... AC motor 4 ... PWM circuit 4 u , 4 v , 4 w ... Inverter circuit 5 u1 ... 5 w2 ... Transistor (semiconductor element) 6 u , 6 v ... Ammeter 7, 7 a , 7 c ... Compensation amount determination circuit 10 ... Comparator v u *, v v *, v w *, ... Output voltage command value i u, i v, i w ... output current value i u *, v v *, v w *, ... the output current command value (target value) Δv ... compensation amount t d ... dead time (prevention of short-circuit output voltage command value time) M, M a ... memory

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今泉 吉規 豊橋市三弥町字中原1−2 株式会社神戸 製鋼所豊橋FA・ロボットセンター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshinori Imaizumi 1-2 Nakamura, Sanya-cho, Toyohashi City Kobe Steel Works Toyohashi FA / Robot Center

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 交流モータの各巻線相に対応して巻線相
毎に接続された複数の半導体素子を所定の周期で切換え
ることにより,設定された直流電力指令値から演算され
た巻線相毎の電圧指令値に基づく交流電力を上記交流モ
ータへ出力するインバータ回路を備えると共に,上記巻
線相毎に接続された複数の半導体素子の切換え時に当該
複数の全ての半導体素子の作動を停止させるための短絡
防止時間が設定された交流モータの制御装置において, 上記インバータ回路から上記交流モータの各巻線相への
交流電力に係る出力電流値を検出する電流値検出手段
と, 予め設定され,上記各巻線相への出力電流値と当該各巻
線相への交流電力に係る出力電圧値の補償量との関係を
記憶する記憶手段と, 上記電流値検出手段によって検出された巻線相毎の出力
電流値を上記記憶された関係に適用して得た上記出力電
圧値の補償量により,上記インバータ回路への巻線相毎
の電圧指令値を補償する第1の電圧指令値補償手段とを
具備してなることを特徴とする交流モータの制御装置。
1. A winding phase calculated from a set DC power command value by switching a plurality of semiconductor elements connected for each winding phase corresponding to each winding phase of an AC motor in a predetermined cycle. An inverter circuit that outputs AC power based on each voltage command value to the AC motor is provided, and the operation of all of the semiconductor elements is stopped when the plurality of semiconductor elements connected for each winding phase are switched. In a control device for an AC motor for which a short circuit prevention time is set, current value detection means for detecting an output current value related to AC power from the inverter circuit to each winding phase of the AC motor; Storage means for storing the relationship between the output current value to each winding phase and the compensation amount of the output voltage value related to the AC power to the winding phase, and for each winding phase detected by the current value detecting means First voltage command value compensating means for compensating the voltage command value for each winding phase to the inverter circuit by the amount of compensation of the output voltage value obtained by applying the output current value of 1 to the stored relationship. An AC motor control device comprising:
【請求項2】 交流モータの各巻線相に対応して巻線相
毎に接続された複数の半導体素子を所定の周期で切換え
ることにより,設定された直流電力指令値から演算され
た巻線相毎の電圧指令値に基づく交流電力を上記交流モ
ータへ出力するインバータ回路を備えると共に,上記巻
線相毎に接続された複数の半導体素子の切換え時に当該
複数の全ての半導体素子の作動を停止させるための短絡
防止時間が設定された交流モータの制御装置において, 設定入力された巻線相毎の交流電力に係る出力電流値の
目標値に基づいて,上記交流電力に係る出力電圧値の補
償量を推定し出力するフィードフォワード演算手段と, 上記出力された出力電圧値の補償量により上記インバー
タ回路への巻線相毎の電圧指令値を補償する第2の電圧
指令値補償手段とを具備してなることを特徴とする交流
モータの制御装置。
2. A winding phase calculated from a set DC power command value by switching a plurality of semiconductor elements connected for each winding phase corresponding to each winding phase of an AC motor in a predetermined cycle. An inverter circuit that outputs AC power based on each voltage command value to the AC motor is provided, and the operation of all of the semiconductor elements is stopped when the plurality of semiconductor elements connected for each winding phase are switched. In a control device for an AC motor in which a short-circuit prevention time for setting is set, the amount of compensation of the output voltage value related to the AC power is set based on the target value of the output current value related to the AC power set and input for each winding phase. And a second voltage command value compensating means for compensating the voltage command value for each winding phase to the inverter circuit by the compensation amount of the output voltage value outputted. A controller for an AC motor, characterized by comprising comprises.
JP4254447A 1992-09-24 1992-09-24 Controller for ac motor Pending JPH06105584A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011239667A (en) * 2010-05-06 2011-11-24 Lsis Co Ltd Output current distortion compensation device of inverter

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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