JPH06327283A - 永久磁石式同期電動機のトルク制御方法とこの制御方法を用いた永久磁石式同期電動機のトルク制御装置 - Google Patents
永久磁石式同期電動機のトルク制御方法とこの制御方法を用いた永久磁石式同期電動機のトルク制御装置Info
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- JPH06327283A JPH06327283A JP5134157A JP13415793A JPH06327283A JP H06327283 A JPH06327283 A JP H06327283A JP 5134157 A JP5134157 A JP 5134157A JP 13415793 A JP13415793 A JP 13415793A JP H06327283 A JPH06327283 A JP H06327283A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電動機を交換した場合，簡単な調整で出力ト
ルクの変動を防ぐことができる永久磁石式同期電動機の
トルク制御方法とこの制御方法を用いた制御装置を提供
するようにする。 【構成】 予め計測された，交換する永久磁石式同期電
動機６の永久磁石の磁気特性によって変化する電気特性
値により永久磁石式同期電動機のトルク指令値ｔから決
定される電流指令値Ｉａを修正するようにした。トルク
指令値ｔから決定される電流指令値Ｉａを修正するに
は，この永久磁石式同期電動機６に定まる電機子定数Ｋ
と電機子電圧値Ｖａの逆数およびトルク指令値ｔから決
定される電流指令値Ｉａとの積を求めるようにするのが
望ましい。制御装置は上述の方法を実現するように要素
手段を構成した。
ルクの変動を防ぐことができる永久磁石式同期電動機の
トルク制御方法とこの制御方法を用いた制御装置を提供
するようにする。 【構成】 予め計測された，交換する永久磁石式同期電
動機６の永久磁石の磁気特性によって変化する電気特性
値により永久磁石式同期電動機のトルク指令値ｔから決
定される電流指令値Ｉａを修正するようにした。トルク
指令値ｔから決定される電流指令値Ｉａを修正するに
は，この永久磁石式同期電動機６に定まる電機子定数Ｋ
と電機子電圧値Ｖａの逆数およびトルク指令値ｔから決
定される電流指令値Ｉａとの積を求めるようにするのが
望ましい。制御装置は上述の方法を実現するように要素
手段を構成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は永久磁石式同期電動機
のトルク制御方法とこの制御方法を用いた制御装置に係
り，特に，動力システムを駆動する永久磁石式同期電動
機を交換した場合にもトルク指令値通り，正確に対象シ
ステムを駆動することのできる永久磁石式同期電動機の
トルク制御方法とこの制御方法を用いた永久磁石式同期
電動機のトルク制御装置に関する。
のトルク制御方法とこの制御方法を用いた制御装置に係
り，特に，動力システムを駆動する永久磁石式同期電動
機を交換した場合にもトルク指令値通り，正確に対象シ
ステムを駆動することのできる永久磁石式同期電動機の
トルク制御方法とこの制御方法を用いた永久磁石式同期
電動機のトルク制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】永久磁石式同期電動機（以下電動機と略
称する）の出力のトルクを制御する制御装置は例えば，
図２に示すように構成されている。図２においては，電
動機を駆動する多相交流回路の各相回路は同様なので１
相分の回路を代表し，簡略化して示している。図２にお
いて，電流指令値演算手段１は，入力するトルク指令値
ｔをこの電動機６の特性に対応し，電動機６がトルク指
令値ｔに対応する値の交流電流値に変換する演算を行
い，指令電流基準値Ｉｓを出力する。指令電流基準値Ｉ
ｓは指令電流値演算手段２に入力し，別に入力する正弦
波基準信号Ｓに対する演算処理を行い，この電動機駆動
交流電源の各相ごとに電動機駆動用正弦波電流信号を作
成する。電動機駆動用正弦波電流信号は自動電流調節器
３に入力し，フィ−ドバックする電動機駆動電流値ｉと
減算入力部３ａで比較し，得られた偏差値を演算増幅部
３ｂで偏差値に対応する電流値指令信号に変換して出力
する。この電流値指令信号はＰＷＭ回路４で，この電流
値指令信号値に比例するパルス幅の電力変換部５を駆動
するに適したパルス信号に変換されこの電力変換部５に
入力する。この電力変換部５からは入力するパルス信号
によって定まる電流値の交流各相電流を電動機６に供給
する。
称する）の出力のトルクを制御する制御装置は例えば，
図２に示すように構成されている。図２においては，電
動機を駆動する多相交流回路の各相回路は同様なので１
相分の回路を代表し，簡略化して示している。図２にお
いて，電流指令値演算手段１は，入力するトルク指令値
ｔをこの電動機６の特性に対応し，電動機６がトルク指
令値ｔに対応する値の交流電流値に変換する演算を行
い，指令電流基準値Ｉｓを出力する。指令電流基準値Ｉ
ｓは指令電流値演算手段２に入力し，別に入力する正弦
波基準信号Ｓに対する演算処理を行い，この電動機駆動
交流電源の各相ごとに電動機駆動用正弦波電流信号を作
成する。電動機駆動用正弦波電流信号は自動電流調節器
３に入力し，フィ−ドバックする電動機駆動電流値ｉと
減算入力部３ａで比較し，得られた偏差値を演算増幅部
３ｂで偏差値に対応する電流値指令信号に変換して出力
する。この電流値指令信号はＰＷＭ回路４で，この電流
値指令信号値に比例するパルス幅の電力変換部５を駆動
するに適したパルス信号に変換されこの電力変換部５に
入力する。この電力変換部５からは入力するパルス信号
によって定まる電流値の交流各相電流を電動機６に供給
する。
【０００３】電動機６に供給される電流値はＣＴ（計器
用電流変成器）等の電流値検出手段６ｉによって検出さ
れ，電動機駆動電流値ｉとして前述した自動電流調節器
３に入力する。また，電動機６の回転は，電動機６の回
転に比例する信号を出力する回転検出手段６ｎによって
検出される。回転検出手段６ｎは例えば，回転角度に対
応してパルスを出力するパルスエンコ−ダ等によって構
成される。回転検出手段６ｎがパルスエンコ−ダの場合
は，その出力パルスを後述する機能に対応するカウント
機能を備えた回転角検出手段としてのカウンタ７に入力
する。カウンタ７のカウント内容値は電動機６を駆動す
る相数分の基準正弦波発生手段８に入力する。基準正弦
波発生手段８には例えば，前述したカウンタ７の内容値
に対応する正弦波関数テ−ブルがあって，カウンタ７の
内容値に対応する正弦波信号を出力し，ＤＡ変換機能で
アナログ値の正弦波基準信号Ｓを作成し，前述したよう
に指令電流値演算手段２に入力している。即ち，電動機
６，回転検出手段６ｎ，カウンタ７，基準正弦波発生手
段８を経由するフィ−ドバックル−プによって，入力し
たトルク指令値ｔから電動機駆動用正弦波電流信号が作
成され，電動機６から，電流値検出手段６ｉ，自動電流
調節器３を経由するフィ−ドバックル−プによって，前
述した電動機駆動用正弦波電流信号通りの駆動電流が電
動機６に供給される。従って，電動機６はトルク指令値
ｔに従ったトルクを発生するように駆動され回転する。
用電流変成器）等の電流値検出手段６ｉによって検出さ
れ，電動機駆動電流値ｉとして前述した自動電流調節器
３に入力する。また，電動機６の回転は，電動機６の回
転に比例する信号を出力する回転検出手段６ｎによって
検出される。回転検出手段６ｎは例えば，回転角度に対
応してパルスを出力するパルスエンコ−ダ等によって構
成される。回転検出手段６ｎがパルスエンコ−ダの場合
は，その出力パルスを後述する機能に対応するカウント
機能を備えた回転角検出手段としてのカウンタ７に入力
する。カウンタ７のカウント内容値は電動機６を駆動す
る相数分の基準正弦波発生手段８に入力する。基準正弦
波発生手段８には例えば，前述したカウンタ７の内容値
に対応する正弦波関数テ−ブルがあって，カウンタ７の
内容値に対応する正弦波信号を出力し，ＤＡ変換機能で
アナログ値の正弦波基準信号Ｓを作成し，前述したよう
に指令電流値演算手段２に入力している。即ち，電動機
６，回転検出手段６ｎ，カウンタ７，基準正弦波発生手
段８を経由するフィ−ドバックル−プによって，入力し
たトルク指令値ｔから電動機駆動用正弦波電流信号が作
成され，電動機６から，電流値検出手段６ｉ，自動電流
調節器３を経由するフィ−ドバックル−プによって，前
述した電動機駆動用正弦波電流信号通りの駆動電流が電
動機６に供給される。従って，電動機６はトルク指令値
ｔに従ったトルクを発生するように駆動され回転する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで，上述したよ
うなトルク制御方法を用いた制御装置における一般的な
３相交流による永久磁石式同期電動機による発生トルク
τは，式（１）のように表される。 τ＝Ｋ｛ｉuΦｓｉｎθ＋ｉvΦｓｉｎ（θ−２π／３） ＋ｉw Φｓｉｎ（θ−４π／３）｝ ・・・・・（１） 上式で，Ｋ：比例定数 Φ：磁束 θ：電動機のロ−タ位置 ｉu，ｉv，ｉw：永久磁石式同期電動機の各相電流 上式の条件で各相電流ｉu，ｉv，ｉwをそれぞれ式
（２）ないし式（４）のように制御すると， ｉu ＝Ｉｓｉｎθ ・・・・・（２） ｉv ＝Ｉｓｉｎ（θ−２π／３） ・・・・・（３） ｉw ＝Ｉｓｉｎ（θ−４π／３） ・・・・・（４） 発生トルクτは，式（５）のように表される。 τ＝３ＫＩΦ／２ ・・・・・（５） 上式で，Ｉは電動機供給電流の波高値である。従って，
この永久磁石式電動機に供給する電流Ｉを一定になるよ
うに制御すればトルク指令値ｔ通りの安定した出力トル
クが得られる筈である。しかしながら，永久磁石式電動
機の界磁には永久磁石が用いられているので，磁界強度
に±５％程度の誤差が存在する。即ち，各永久磁石式電
動機に使用される永久磁石による磁束Φはそれぞれ異な
る。従って，永久磁石の磁束Φが異なる電動機同士を交
換すると，同一のトルク指令値ｔに対する出力トルクτ
は変化することになる。そのために，この制御装置によ
って制御されるシステムにおいて電動機を交換する必要
が生じた場合，高精度なトルク制御が実現できないとい
う問題があった。本発明は上記従来の問題点を除いて，
電動機を交換した場合にも簡単な操作で出力トルクの変
動を防ぐことができる永久磁石式同期電動機のトルク制
御方法とこの制御方法を用いた制御装置を提供すること
を目的(課題)としている。
うなトルク制御方法を用いた制御装置における一般的な
３相交流による永久磁石式同期電動機による発生トルク
τは，式（１）のように表される。 τ＝Ｋ｛ｉuΦｓｉｎθ＋ｉvΦｓｉｎ（θ−２π／３） ＋ｉw Φｓｉｎ（θ−４π／３）｝ ・・・・・（１） 上式で，Ｋ：比例定数 Φ：磁束 θ：電動機のロ−タ位置 ｉu，ｉv，ｉw：永久磁石式同期電動機の各相電流 上式の条件で各相電流ｉu，ｉv，ｉwをそれぞれ式
（２）ないし式（４）のように制御すると， ｉu ＝Ｉｓｉｎθ ・・・・・（２） ｉv ＝Ｉｓｉｎ（θ−２π／３） ・・・・・（３） ｉw ＝Ｉｓｉｎ（θ−４π／３） ・・・・・（４） 発生トルクτは，式（５）のように表される。 τ＝３ＫＩΦ／２ ・・・・・（５） 上式で，Ｉは電動機供給電流の波高値である。従って，
この永久磁石式電動機に供給する電流Ｉを一定になるよ
うに制御すればトルク指令値ｔ通りの安定した出力トル
クが得られる筈である。しかしながら，永久磁石式電動
機の界磁には永久磁石が用いられているので，磁界強度
に±５％程度の誤差が存在する。即ち，各永久磁石式電
動機に使用される永久磁石による磁束Φはそれぞれ異な
る。従って，永久磁石の磁束Φが異なる電動機同士を交
換すると，同一のトルク指令値ｔに対する出力トルクτ
は変化することになる。そのために，この制御装置によ
って制御されるシステムにおいて電動機を交換する必要
が生じた場合，高精度なトルク制御が実現できないとい
う問題があった。本発明は上記従来の問題点を除いて，
電動機を交換した場合にも簡単な操作で出力トルクの変
動を防ぐことができる永久磁石式同期電動機のトルク制
御方法とこの制御方法を用いた制御装置を提供すること
を目的(課題)としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に基づく永久磁石式同期電動機のトルク制御方
法においては，予め計測された交換する永久磁石式同期
電動機の永久磁石の磁気特性によって変化する電気特性
値により永久磁石式同期電動機のトルク指令値から決定
される電流指令値を修正するようにした。上記永久磁石
式同期電動機の永久磁石の磁気特性によって変化する電
気特性値は，永久磁石式同期電動機の定格回転速度にお
ける電機子電圧値であり，トルク指令値から決定される
電流指令値を修正するには，この永久磁石式同期電動機
によって定まる定数と上記した電機子電圧値の逆数およ
びトルク指令値から決定される電流指令値との積を求め
るようにするのが望ましい。また，永久磁石式同期電動
機のトルク制御装置においては，交換する永久磁石式同
期電動機の定格回転速度における誘起電圧値設定手段
と，この設定された電機子電圧値の逆数を算出する手段
と，算出した逆数値と予め設定されたこの永久磁石式同
期電動機によって定まる定数との積を求める手段と，こ
の永久磁石式電動機に指令するトルク指令値から求めた
電流指令値と上記積算結果との積を求める手段とを備え
た。
に本発明に基づく永久磁石式同期電動機のトルク制御方
法においては，予め計測された交換する永久磁石式同期
電動機の永久磁石の磁気特性によって変化する電気特性
値により永久磁石式同期電動機のトルク指令値から決定
される電流指令値を修正するようにした。上記永久磁石
式同期電動機の永久磁石の磁気特性によって変化する電
気特性値は，永久磁石式同期電動機の定格回転速度にお
ける電機子電圧値であり，トルク指令値から決定される
電流指令値を修正するには，この永久磁石式同期電動機
によって定まる定数と上記した電機子電圧値の逆数およ
びトルク指令値から決定される電流指令値との積を求め
るようにするのが望ましい。また，永久磁石式同期電動
機のトルク制御装置においては，交換する永久磁石式同
期電動機の定格回転速度における誘起電圧値設定手段
と，この設定された電機子電圧値の逆数を算出する手段
と，算出した逆数値と予め設定されたこの永久磁石式同
期電動機によって定まる定数との積を求める手段と，こ
の永久磁石式電動機に指令するトルク指令値から求めた
電流指令値と上記積算結果との積を求める手段とを備え
た。
【０００６】
【作用】本発明は，上述のように，予め計測された交換
する永久磁石式同期電動機の永久磁石の磁気特性によっ
て変化する電気特性値により永久磁石式同期電動機のト
ルク指令値から決定される電流指令値を修正するように
したので，この永久磁石式同期電動機のトルク制御方法
によると電動機のトルク特性による影響を簡単に修正で
きる。上述した永久磁石式同期電動機の永久磁石の磁気
特性によって変化する電気特性値は，永久磁石式同期電
動機の定格回転速度における電機子電圧値であり，トル
ク指令値から決定される電流指令値を修正するには，こ
の永久磁石式同期電動機によって定まる定数と上記した
電機子誘起電圧値の逆数およびトルク指令値から決定さ
れる電流指令値との積を求めるようにすることによって
上記方法が簡易に実現できる。また，上述した構成の永
久磁石式同期電動機のトルク制御装置によると上記方法
が容易に実現できる。
する永久磁石式同期電動機の永久磁石の磁気特性によっ
て変化する電気特性値により永久磁石式同期電動機のト
ルク指令値から決定される電流指令値を修正するように
したので，この永久磁石式同期電動機のトルク制御方法
によると電動機のトルク特性による影響を簡単に修正で
きる。上述した永久磁石式同期電動機の永久磁石の磁気
特性によって変化する電気特性値は，永久磁石式同期電
動機の定格回転速度における電機子電圧値であり，トル
ク指令値から決定される電流指令値を修正するには，こ
の永久磁石式同期電動機によって定まる定数と上記した
電機子誘起電圧値の逆数およびトルク指令値から決定さ
れる電流指令値との積を求めるようにすることによって
上記方法が簡易に実現できる。また，上述した構成の永
久磁石式同期電動機のトルク制御装置によると上記方法
が容易に実現できる。
【０００７】
【実施例】本発明に基づく永久磁石式同期電動機のトル
ク制御方法とこの制御方法を用いた永久磁石式同期電動
機のトルク制御装置を説明する実施例を図１によって説
明する。図１は永久磁石式同期電動機のトルク制御方法
を適用した永久磁石式同期電動機（以下電動機と記す）
のトルク制御装置を示す概要ブロック図であって，従来
の技術で説明した制御装置と同一機能を備えた要素は同
一の符号を使用している。また，多相交流回路，例えば
三相交流回路を構成する各相の回路は同様なので１相分
の回路を代表し，簡略化して示している。
ク制御方法とこの制御方法を用いた永久磁石式同期電動
機のトルク制御装置を説明する実施例を図１によって説
明する。図１は永久磁石式同期電動機のトルク制御方法
を適用した永久磁石式同期電動機（以下電動機と記す）
のトルク制御装置を示す概要ブロック図であって，従来
の技術で説明した制御装置と同一機能を備えた要素は同
一の符号を使用している。また，多相交流回路，例えば
三相交流回路を構成する各相の回路は同様なので１相分
の回路を代表し，簡略化して示している。
【０００８】図１において，トルク指令値ｔは，電流指
令値演算手段１に入力して本発明に基づく電動機の特性
式である前述した式（５）の逆演算によって電流指令値
Ｉａに変換される。電流指令値Ｉａは電流指令値修正演
算手段１０に入力して本発明に基づく電動機の界磁作成
用永久磁石の磁束（式（５）に示したΦ）のばらつきに
対する修正がなされて指令電流基準値Ｉｓが算出され
る。指令電流基準値Ｉｓは自動電流調節器３に入力す
る。自動電流調節器３においては，詳細を後述する，別
に入力する電動機駆動電流値ｉと減算入力部３ａで比較
し，得られた偏差値を演算増幅部３ｂで，偏差値に対応
する偏差信号に変換して出力し，ＰＷＭ回路４に入力す
る。ＰＷＭ回路４では，入力する偏差信号を偏差信号値
に比例するパルス幅のパルス信号に変換して電力変換部
５に入力する。電力変換部５においては入力するパルス
信号によって制御されて電動機６を駆動する交流電流を
作成し，電動機６に供給する。
令値演算手段１に入力して本発明に基づく電動機の特性
式である前述した式（５）の逆演算によって電流指令値
Ｉａに変換される。電流指令値Ｉａは電流指令値修正演
算手段１０に入力して本発明に基づく電動機の界磁作成
用永久磁石の磁束（式（５）に示したΦ）のばらつきに
対する修正がなされて指令電流基準値Ｉｓが算出され
る。指令電流基準値Ｉｓは自動電流調節器３に入力す
る。自動電流調節器３においては，詳細を後述する，別
に入力する電動機駆動電流値ｉと減算入力部３ａで比較
し，得られた偏差値を演算増幅部３ｂで，偏差値に対応
する偏差信号に変換して出力し，ＰＷＭ回路４に入力す
る。ＰＷＭ回路４では，入力する偏差信号を偏差信号値
に比例するパルス幅のパルス信号に変換して電力変換部
５に入力する。電力変換部５においては入力するパルス
信号によって制御されて電動機６を駆動する交流電流を
作成し，電動機６に供給する。
【０００９】電動機６に供給される電流値はＣＴ（計器
用電流変成器）等の電流値検出手段６ｉによって検出さ
れ，電動機駆動電流値ｉとして前述した自動電流調節器
３にフィ−ドバックし入力する。また，電動機６の回転
は，回転検出手段６ｎによって検出され，検出信号は回
転角検出手段７に入力する。回転検出手段６ｎが電動機
６の回転角に比例して出力するパルスエンコ−ダの場合
は，回転角検出手段７がカウンタによって構成されてい
る（以後，回転検出手段６ｎをパルスエンコ−ダ，回転
角検出手段７をカウンタとして説明する）。カウンタ７
のカウント内容値は電動機６を駆動する交流回路相数分
の基準正弦波発生手段８に入力する。基準正弦波発生手
段８には，例えば，前述したパルスカウンタの内容値に
対応する正弦波関数値テ−ブルとＤＡ変換機能が設けら
れている。従って，入力したパルスカウンタ内容値に対
応して正弦波関数値テ−ブルから正弦波信号を出力し，
ＤＡ変換機能でアナログ値の正弦波基準信号Ｓに変換作
成し，前述したように指令電流値演算手段２に入力して
いる。１１は電機子電圧値Ｖａの設定器であって，電機
子電圧値設定器１１に設定されたＶａは電流修正係数演
算手段１２に入力する。電流修正係数演算手段１２では
電流指令値Ｉａを永久磁石の磁束特性に対応する修正の
ための演算を行って，算出した電流指令値修正係数Ｉｍ
を電流指令値修正演算手段１０に入力する。
用電流変成器）等の電流値検出手段６ｉによって検出さ
れ，電動機駆動電流値ｉとして前述した自動電流調節器
３にフィ−ドバックし入力する。また，電動機６の回転
は，回転検出手段６ｎによって検出され，検出信号は回
転角検出手段７に入力する。回転検出手段６ｎが電動機
６の回転角に比例して出力するパルスエンコ−ダの場合
は，回転角検出手段７がカウンタによって構成されてい
る（以後，回転検出手段６ｎをパルスエンコ−ダ，回転
角検出手段７をカウンタとして説明する）。カウンタ７
のカウント内容値は電動機６を駆動する交流回路相数分
の基準正弦波発生手段８に入力する。基準正弦波発生手
段８には，例えば，前述したパルスカウンタの内容値に
対応する正弦波関数値テ−ブルとＤＡ変換機能が設けら
れている。従って，入力したパルスカウンタ内容値に対
応して正弦波関数値テ−ブルから正弦波信号を出力し，
ＤＡ変換機能でアナログ値の正弦波基準信号Ｓに変換作
成し，前述したように指令電流値演算手段２に入力して
いる。１１は電機子電圧値Ｖａの設定器であって，電機
子電圧値設定器１１に設定されたＶａは電流修正係数演
算手段１２に入力する。電流修正係数演算手段１２では
電流指令値Ｉａを永久磁石の磁束特性に対応する修正の
ための演算を行って，算出した電流指令値修正係数Ｉｍ
を電流指令値修正演算手段１０に入力する。
【００１０】次に上述した構成における働きを詳細に説
明する。前述した電機子電圧値Ｖａは，電動機の生産時
に電動機回転軸に駆動機構を結合して定格回転速度で回
転し，その時の電機子電圧を計測し，その電動機の銘板
に記載しておく。電動機を交換した時に図示しないオペ
レ−タは電機子電圧値Ｖａをその電動機の銘板から読み
取って電機子電圧値設定器１１に設定する。電機子電圧
値設定器１１に設定された電機子電圧値Ｖａは後段の電
流指令値修正演算手段１０に設けた演算内容に対応させ
て，例えば，電流指令値修正演算手段１０に設けた演算
内容とこの電動機６の基準特性によって予め設定した定
数ｋと電機子電圧値Ｖａの逆数との積を演算して，電流
指令値修正係数Ｉｍを出力する。即ち，定数ｋと電機子
電圧値Ｖａの逆数との掛け算によって電流に対応する修
正係数がえられる。図示しないオペレ−タが設定し，ま
たは，この電動機６および電動機６によって駆動される
被駆動機械（図示せず）を含むシステムの上位制御装置
から出力されるトルク指令値ｔは，電流指令値演算手段
１において，この電動機（磁石式同期電動機）の特性に
対応して定まるこの電動機６がトルク指令値ｔ通りのト
ルクを出力する交流電流の電流指令値Ｉａに変換する演
算を行う。即ち，前述した式（５），τ＝３ＫＩΦ／２
の逆演算によってトルク（式（５）に示すτ）を出力
する電流値（式（５）に示すＩ）を算出する演算を行
う。式（５）に示すＫ，Φ，は予め電流指令値演算手段
１に設定されている。電流指令値Ｉａは電流指令値修正
演算手段１０に入力して，前述した電流指令値修正係数
Ｉｍによる修正演算をする。修正演算は，式（５）に示
すように，出力トルクが，電流と磁束の積によって定ま
るので，電流指令値Ｉａに対して，この電動機６の磁束
特性デ−タを含んでいる電流指令値修正係数Ｉｍを掛け
算することによって得られる。電流指令値修正演算手段
１０からは上記演算の結果指令電流基準値Ｉｓを出力し
て指令電流値演算手段２に入力する。指令電流値演算手
段２には詳細を後述する正弦波基準信号Ｓが入力してい
る。正弦波基準信号Ｓが，例えば，Ａｓｉｎθに示すよ
うに変化していて，指令電流値演算手段２においてＩｓ
×Ｓの演算をすると， 演算出力＝Ｉｓ×Ａｓｉｎθ ・・・・・（６） となる。従って，式（６）において（Ｉｓ×Ａ）＝Ｉと
すれば，前述した式（２）に示したＵ相の正弦波電流信
号ｉuが得られる。同様に，記述を省略した他の相も同
様の演算によって，式（３），式（４）に示した正弦波
電流信号ｉu，ｉvが得られる。
明する。前述した電機子電圧値Ｖａは，電動機の生産時
に電動機回転軸に駆動機構を結合して定格回転速度で回
転し，その時の電機子電圧を計測し，その電動機の銘板
に記載しておく。電動機を交換した時に図示しないオペ
レ−タは電機子電圧値Ｖａをその電動機の銘板から読み
取って電機子電圧値設定器１１に設定する。電機子電圧
値設定器１１に設定された電機子電圧値Ｖａは後段の電
流指令値修正演算手段１０に設けた演算内容に対応させ
て，例えば，電流指令値修正演算手段１０に設けた演算
内容とこの電動機６の基準特性によって予め設定した定
数ｋと電機子電圧値Ｖａの逆数との積を演算して，電流
指令値修正係数Ｉｍを出力する。即ち，定数ｋと電機子
電圧値Ｖａの逆数との掛け算によって電流に対応する修
正係数がえられる。図示しないオペレ−タが設定し，ま
たは，この電動機６および電動機６によって駆動される
被駆動機械（図示せず）を含むシステムの上位制御装置
から出力されるトルク指令値ｔは，電流指令値演算手段
１において，この電動機（磁石式同期電動機）の特性に
対応して定まるこの電動機６がトルク指令値ｔ通りのト
ルクを出力する交流電流の電流指令値Ｉａに変換する演
算を行う。即ち，前述した式（５），τ＝３ＫＩΦ／２
の逆演算によってトルク（式（５）に示すτ）を出力
する電流値（式（５）に示すＩ）を算出する演算を行
う。式（５）に示すＫ，Φ，は予め電流指令値演算手段
１に設定されている。電流指令値Ｉａは電流指令値修正
演算手段１０に入力して，前述した電流指令値修正係数
Ｉｍによる修正演算をする。修正演算は，式（５）に示
すように，出力トルクが，電流と磁束の積によって定ま
るので，電流指令値Ｉａに対して，この電動機６の磁束
特性デ−タを含んでいる電流指令値修正係数Ｉｍを掛け
算することによって得られる。電流指令値修正演算手段
１０からは上記演算の結果指令電流基準値Ｉｓを出力し
て指令電流値演算手段２に入力する。指令電流値演算手
段２には詳細を後述する正弦波基準信号Ｓが入力してい
る。正弦波基準信号Ｓが，例えば，Ａｓｉｎθに示すよ
うに変化していて，指令電流値演算手段２においてＩｓ
×Ｓの演算をすると， 演算出力＝Ｉｓ×Ａｓｉｎθ ・・・・・（６） となる。従って，式（６）において（Ｉｓ×Ａ）＝Ｉと
すれば，前述した式（２）に示したＵ相の正弦波電流信
号ｉuが得られる。同様に，記述を省略した他の相も同
様の演算によって，式（３），式（４）に示した正弦波
電流信号ｉu，ｉvが得られる。
【００１１】指令電流値演算手段２で算出された各相の
正弦波電流信号は，自動電流調節器３の減算入力部３ａ
において電流値検出手段６ｉで検出される電動機駆動電
流値ｉと比較して偏差値が算出され，算出された偏差値
は，演算増幅部３ｂで，偏差値に対応する電流値指令信
号に変換されて出力し，ＰＷＭ回路４に入力する。従っ
て，この電流値指令信号はＰＷＭ回路４で，正弦波基準
信号Ｓに指定される位相で，指令電流基準値Ｉｓとフィ
−ドバックされる電動機駆動電流値ｉとの偏差値に対応
する電流値指令信号値でパルス幅変調したパルス信号に
変換される。従って，ＰＷＭ回路４からは，電力変換部
５に適応する電動機６を駆動する交流各相ごとの電流値
指令信号が出力される。電力変換部５においては，入力
する電流値指令信号に制御されて，図示しない直流入力
を，例えば，サイリスタによって，各相ごとに指令信号
値通りの位相で振幅の正弦波電流を電動機６に供給す
る。
正弦波電流信号は，自動電流調節器３の減算入力部３ａ
において電流値検出手段６ｉで検出される電動機駆動電
流値ｉと比較して偏差値が算出され，算出された偏差値
は，演算増幅部３ｂで，偏差値に対応する電流値指令信
号に変換されて出力し，ＰＷＭ回路４に入力する。従っ
て，この電流値指令信号はＰＷＭ回路４で，正弦波基準
信号Ｓに指定される位相で，指令電流基準値Ｉｓとフィ
−ドバックされる電動機駆動電流値ｉとの偏差値に対応
する電流値指令信号値でパルス幅変調したパルス信号に
変換される。従って，ＰＷＭ回路４からは，電力変換部
５に適応する電動機６を駆動する交流各相ごとの電流値
指令信号が出力される。電力変換部５においては，入力
する電流値指令信号に制御されて，図示しない直流入力
を，例えば，サイリスタによって，各相ごとに指令信号
値通りの位相で振幅の正弦波電流を電動機６に供給す
る。
【００１２】電動機６に供給される電流値は電流値検出
手段６ｉによって検出され，電動機駆動電流値ｉとして
前述した自動電流調節器３に入力する。また，電動機６
の回転は，回転検出手段（パルスエンコ−ダ）６ｎによ
って検出される。回転検出手段６ｎで検出されたパルス
はカウンタ７に入力する。回転角検出手段７を構成する
カウンタは，後述する基準正弦波発生手段８に設けた正
弦波関数テ−ブルに対応する最大桁数をもってアップま
たはダウンし，また，電動機の回転方向によってアップ
ダウンの方向を反転する機能を備えている。カウンタ７
のカウント内容値は電動機６を駆動する相数分の基準正
弦波発生手段８に入力する。基準正弦波発生手段８に
は，例えば，電動機駆動交流が３相の場合は，カウンタ
７の内容値と対応する３個の正弦波関数テ−ブルがあっ
て，カウンタの内容値に対応して各相に出力すべきディ
ジタル値の正弦波信号を出力する。正弦波信号は，ＤＡ
変換機能でアナログ値の正弦波基準信号Ｓに変換され，
前述したように指令電流値演算手段２に入力している。
即ち，基準正弦波発生手段８からは，前述したＡｓｉｎ
θの他に，Ａｓｉｎ（θ−２π／３），Ａｓｉｎ（θ−
４π／３）が出力してそれぞれ指令電流値演算手段２に
入力する。従って，例えば，Ａ＝１とすれば，前述した
ＩｓをＩになるように設定しておくことによって，各演
算式の演算が容易になる。従って，電動機６の永久磁石
の磁束特性のばらつきを修正した指令電流基準値Ｉｓに
よって，電動機６，回転検出手段６ｎ，回転角検出手段
７，基準正弦波発生手段８を経由するフィ−ドバックル
−プの働きで指令トルクｔの通りの出力を電動機６から
得るに適切な電動機駆動用正弦波電流が作成される。ま
た，電動機６から電流値検出手段６ｉ，自動電流調節器
３を経由するフィ−ドバックル−プの働きによって前述
した電動機駆動用正弦波電流通りの駆動電流が電動機６
に供給される。即ち，上述の構成によって，予め計測さ
れた永久磁石式同期電動機の永久磁石の磁気特性によっ
て変化する電気特性値により，永久磁石式同期電動機の
トルク指令値から決定される電流指令値を修正するよう
にしており，この電流指令値に従ったトルクを発生する
ように電動機６は駆動され同期回転速度で回転する。
手段６ｉによって検出され，電動機駆動電流値ｉとして
前述した自動電流調節器３に入力する。また，電動機６
の回転は，回転検出手段（パルスエンコ−ダ）６ｎによ
って検出される。回転検出手段６ｎで検出されたパルス
はカウンタ７に入力する。回転角検出手段７を構成する
カウンタは，後述する基準正弦波発生手段８に設けた正
弦波関数テ−ブルに対応する最大桁数をもってアップま
たはダウンし，また，電動機の回転方向によってアップ
ダウンの方向を反転する機能を備えている。カウンタ７
のカウント内容値は電動機６を駆動する相数分の基準正
弦波発生手段８に入力する。基準正弦波発生手段８に
は，例えば，電動機駆動交流が３相の場合は，カウンタ
７の内容値と対応する３個の正弦波関数テ−ブルがあっ
て，カウンタの内容値に対応して各相に出力すべきディ
ジタル値の正弦波信号を出力する。正弦波信号は，ＤＡ
変換機能でアナログ値の正弦波基準信号Ｓに変換され，
前述したように指令電流値演算手段２に入力している。
即ち，基準正弦波発生手段８からは，前述したＡｓｉｎ
θの他に，Ａｓｉｎ（θ−２π／３），Ａｓｉｎ（θ−
４π／３）が出力してそれぞれ指令電流値演算手段２に
入力する。従って，例えば，Ａ＝１とすれば，前述した
ＩｓをＩになるように設定しておくことによって，各演
算式の演算が容易になる。従って，電動機６の永久磁石
の磁束特性のばらつきを修正した指令電流基準値Ｉｓに
よって，電動機６，回転検出手段６ｎ，回転角検出手段
７，基準正弦波発生手段８を経由するフィ−ドバックル
−プの働きで指令トルクｔの通りの出力を電動機６から
得るに適切な電動機駆動用正弦波電流が作成される。ま
た，電動機６から電流値検出手段６ｉ，自動電流調節器
３を経由するフィ−ドバックル−プの働きによって前述
した電動機駆動用正弦波電流通りの駆動電流が電動機６
に供給される。即ち，上述の構成によって，予め計測さ
れた永久磁石式同期電動機の永久磁石の磁気特性によっ
て変化する電気特性値により，永久磁石式同期電動機の
トルク指令値から決定される電流指令値を修正するよう
にしており，この電流指令値に従ったトルクを発生する
ように電動機６は駆動され同期回転速度で回転する。
【００１３】上述の説明は本発明の技術思想を実現する
ための基本方法と装置の構成を示したものであって，種
々応用改変することができる。例えば，各演算手段を含
む機能要素は，それぞれ，または，いずれかを，実施例
によって説明した以外の機能要素や演算手段を使用す
る。また，各機能要素を分割し，また，統合する等全体
として上記説明した永久磁石式同期電動機のトルク制御
方法または制御装置の技術思想に従えば，即ち，予め計
測されたこの永久磁石式同期電動機に装着された永久磁
石の磁気特性によって変化する電気特性値によって，こ
の永久磁石式同期電動機のトルク指令値から決定される
電流指令値を修正できれば良いことは当然である。例え
ば，基準正弦波発生手段にＤＡ変換機能を設けるように
説明したが，ＤＡ変換機能を設けず，その他の演算機能
もディジタル処理を行うようにして，コンピュ−タによ
る処理を行うようにしても良い。また，すべての処理を
アナログ値で行っても良く，また，ＰＷＭ回路４のかわ
りに，ＤＡ変換機能を用いても良い。また，永久磁石式
電動機の永久磁石の磁気特性によって影響する電気特性
値として電機子電圧値を使用するように説明したが，永
久磁石の磁気特性によって影響するその他の特性値を，
その特性値の性質に対応する修正手段を用いて修正に使
用しても良いことは当然である。
ための基本方法と装置の構成を示したものであって，種
々応用改変することができる。例えば，各演算手段を含
む機能要素は，それぞれ，または，いずれかを，実施例
によって説明した以外の機能要素や演算手段を使用す
る。また，各機能要素を分割し，また，統合する等全体
として上記説明した永久磁石式同期電動機のトルク制御
方法または制御装置の技術思想に従えば，即ち，予め計
測されたこの永久磁石式同期電動機に装着された永久磁
石の磁気特性によって変化する電気特性値によって，こ
の永久磁石式同期電動機のトルク指令値から決定される
電流指令値を修正できれば良いことは当然である。例え
ば，基準正弦波発生手段にＤＡ変換機能を設けるように
説明したが，ＤＡ変換機能を設けず，その他の演算機能
もディジタル処理を行うようにして，コンピュ−タによ
る処理を行うようにしても良い。また，すべての処理を
アナログ値で行っても良く，また，ＰＷＭ回路４のかわ
りに，ＤＡ変換機能を用いても良い。また，永久磁石式
電動機の永久磁石の磁気特性によって影響する電気特性
値として電機子電圧値を使用するように説明したが，永
久磁石の磁気特性によって影響するその他の特性値を，
その特性値の性質に対応する修正手段を用いて修正に使
用しても良いことは当然である。
【００１４】
【発明の効果】本発明は上述したような方法にし，その
方法を実現するように構成したので，以下に記すような
優れた効果が得られた。 電動機を交換した場合にも簡単な初期設定のみで複雑
な調節を行わないでも優れたトルク制御特性が得られ
る。 この永久磁石式同期電動機によって定まる定数と電機
子電圧値の逆数およびトルク指令値から決定される電流
指令値との積を求めるようにすることによって上記効果
が簡易に実現できる。 上記方法をそれぞれ機能回路で構成することによっ
て，上記方法が容易に実現できる。 高精度のトルク制御が可能になる。
方法を実現するように構成したので，以下に記すような
優れた効果が得られた。 電動機を交換した場合にも簡単な初期設定のみで複雑
な調節を行わないでも優れたトルク制御特性が得られ
る。 この永久磁石式同期電動機によって定まる定数と電機
子電圧値の逆数およびトルク指令値から決定される電流
指令値との積を求めるようにすることによって上記効果
が簡易に実現できる。 上記方法をそれぞれ機能回路で構成することによっ
て，上記方法が容易に実現できる。 高精度のトルク制御が可能になる。
【図１】本発明に基づく永久磁石式同期電動機のトルク
制御方法を適用した永久磁石式同期電動機のトルク制御
装置例を示すブロック図である。
制御方法を適用した永久磁石式同期電動機のトルク制御
装置例を示すブロック図である。
【図２】従来の永久磁石式同期電動機のトルク制御方法
を適用した永久磁石式同期電動機のトルク制御装置例を
示すブロック図である。
を適用した永久磁石式同期電動機のトルク制御装置例を
示すブロック図である。
１：電流指令値演算手段 ２：指令電流値演算手段 ３：自動電流調節器 ４：ＰＷＭ回路 ５：電力変換部 ６：電動機（永久磁石式同期電動機） ６ｉ：電流値検出手段（ＣＴ） ６ｎ：回転検出手段（パルスエンコ−ダ） ７：回転角検出手段（カウンタ） ８：基準正弦波発生手段 １０：電流指令値修正演算手段 １１：電機子電圧値設定器 １２：電流修正係数演算手段 Ｓ：正弦波基準信号 ｔ：トルク指令値 Ｉａ：電流指令値 Ｉｍ：電流指令値修正係数 Ｉｓ：指令電流基準値 Ｖａ：電機子電圧値
Claims (3)
- 【請求項１】 トルク指令値によって制御される永久磁
石式同期電動機のトルク制御方法において，予め計測さ
れた当該永久磁石式同期電動機の永久磁石の磁気特性に
よって変化する電気特性値により当該永久磁石式同期電
動機のトルク指令値から決定される電流指令値を修正す
るようにしたことを特徴とする永久磁石式同期電動機の
トルク制御方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の永久磁石式同期電動機の
永久磁石の磁気特性によって変化する電気特性値は，永
久磁石式同期電動機の定格回転速度における電機子電圧
値であり，トルク指令値から決定される電流指令値を修
正するには，該永久磁石式同期電動機によって定まる定
数と上記電機子電圧値の逆数およびトルク指令値から決
定される電流指令値との積を求めるようにした永久磁石
式同期電動機のトルク制御方法。 - 【請求項３】 トルク指令値によって制御される永久磁
石式同期電動機のトルク制御装置において，当該永久磁
石式同期電動機の定格回転速度における電機子電圧値設
定手段と，該設定された電機子電圧値の逆数を算出する
手段と，該算出した逆数と予め設定された，該永久磁石
式同期電動機によって定まる定数との積を求める手段
と，該積算結果と該永久磁石式電動機に指令するトルク
指令値から求めた電流指令値と上記積算結果との積を求
める手段とを備えたことを特徴とする永久磁石式同期電
動機のトルク制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5134157A JPH06327283A (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 永久磁石式同期電動機のトルク制御方法とこの制御方法を用いた永久磁石式同期電動機のトルク制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5134157A JPH06327283A (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 永久磁石式同期電動機のトルク制御方法とこの制御方法を用いた永久磁石式同期電動機のトルク制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06327283A true JPH06327283A (ja) | 1994-11-25 |
Family
ID=15121802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5134157A Pending JPH06327283A (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 永久磁石式同期電動機のトルク制御方法とこの制御方法を用いた永久磁石式同期電動機のトルク制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06327283A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009296678A (ja) * | 2008-06-02 | 2009-12-17 | Panasonic Corp | 出力推定装置、それを用いたモータ制御装置およびモータ制御システム |
| JP2010004696A (ja) * | 2008-06-23 | 2010-01-07 | Panasonic Corp | 出力推定装置、それを用いたモータ制御装置およびモータ制御システム |
-
1993
- 1993-05-13 JP JP5134157A patent/JPH06327283A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009296678A (ja) * | 2008-06-02 | 2009-12-17 | Panasonic Corp | 出力推定装置、それを用いたモータ制御装置およびモータ制御システム |
| JP2010004696A (ja) * | 2008-06-23 | 2010-01-07 | Panasonic Corp | 出力推定装置、それを用いたモータ制御装置およびモータ制御システム |
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