JPH0681547B2 - Control method of voltage type PWM inverter in AC servo motor - Google Patents

Control method of voltage type PWM inverter in AC servo motor

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JPH0681547B2
JPH0681547B2 JP60127317A JP12731785A JPH0681547B2 JP H0681547 B2 JPH0681547 B2 JP H0681547B2 JP 60127317 A JP60127317 A JP 60127317A JP 12731785 A JP12731785 A JP 12731785A JP H0681547 B2 JPH0681547 B2 JP H0681547B2
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章 難波江
泰文 赤木
悟司 小笠原
義典 中西
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Shibaura Machine Co Ltd
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Toshiba Machine Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、交流サーボモータにおいて電流制御を目的と
した電圧形PWM(Pulse Width Modulation,パルス幅変
調)インバータの制御方法に係り、特に、定常状態では
高調波を抑制しつつ、過度状態における電流指令の急激
な変化に対して高速電流追従が可能なものに関し、産業
用ロボットその他の自動工作機械等の制御用モータを駆
動する方法として利用できる。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control method for a voltage-type PWM (Pulse Width Modulation) inverter for current control in an AC servomotor, and more particularly to a steady-state method. It can be used as a method to drive a control motor for industrial robots and other automatic machine tools, etc., as long as it suppresses harmonics and is capable of high-speed current follow-up to a sudden change in current command in a transient state. .

〔背景技術とその問題点〕[Background technology and its problems]

交流電動機の高性能サーボシステムにおいては、その定
常状態でのトルクリップル、騒音の低減が要求される。
この要求を満たすためには電流の高調波成分を低減する
必要があり、そのためには電圧形PWMインバータで高調
波を抑制するスイッチングを実施する必要がある。そし
て現在までに種々のスイッチング制御方式が考案されて
いる(例えば、G.Pfaff et al;“Design and Experimen
tal Results of a Brushless AC Servo-Drive"in Conf.
Rec.1982 17th Annu.Meet.IEEE IA S; J.Holtz et al;
“A Predictive Controller for the Stator Current V
ector of AC Machines Fed from a Switched Voltage S
ource"in Conf.Rec.1983 Annu.Meet.IPEC;D.M.Brod et
al;“Crrent Control of VSI-PWM Inverters"in Conf.R
ec.1984 Annual.Meet.IEEE IAS)。
In a high-performance servo system for an AC motor, it is required to reduce torque ripple and noise in the steady state.
In order to meet this requirement, it is necessary to reduce the harmonic components of the current, and for that purpose it is necessary to implement switching that suppresses the harmonics in the voltage-type PWM inverter. And various switching control methods have been devised to date (for example, G. Pfaff et al; “Design and Experimen
tal Results of a Brushless AC Servo-Drive "in Conf.
Rec.1982 17th Annu.Meet.IEEE IA S; J. Holtz et al;
“A Predictive Controller for the Stator Current V
ector of AC Machines Fed from a Switched Voltage S
ource "in Conf.Rec.1983 Annu.Meet.IPEC; DMBrod et
al; "Crrent Control of VSI-PWM Inverters" in Conf.R
ec.1984 Annual.Meet.IEEE IAS).

しかしながら、これらの方法は、理論的には優れている
ものの、演算が複雑であったり、実現のための回路が複
雑である等の理由から、一般産業用としては実用性に乏
しいという欠点を有している。
However, although these methods are theoretically excellent, they have a drawback that they are not practical for general industrial use because of complicated operations and complicated circuits for implementation. is doing.

また、交流電動機の高性能サーボシステムにおいては、
その過度状態での電流指令の急激な変化に対しては高速
電流追従性が要求される。しかしながら電圧形PWMイン
バータにおいては高速電流追従と前述の高調波電流抑制
とは相反する関係にあるため両者を同時に満足するよう
なスイッチングシステムは実現が非常に困難である。実
際にはサーボシステムの適用目的に応じて相互にトレー
ドオフを行っているので両者を共に要求する場合にはシ
ステム的汎用性は低い。
In addition, in the high-performance servo system of the AC motor,
High-speed current followability is required for a sudden change in the current command in the transient state. However, in a voltage-type PWM inverter, high-speed current tracking and the above-mentioned harmonic current suppression are contradictory, so it is very difficult to realize a switching system that satisfies both of them at the same time. Actually, there are trade-offs depending on the purpose of application of the servo system, so when both are requested together, system versatility is low.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明は、定常時にあっては高調波を抑制でき、過度状
態時にあっては高速電流追従可能であるとともに、実行
する制御回路が比較的簡単で済む交流サーボモータにお
ける電圧形PWMインバータの制御方法を提供することで
ある。
The present invention can suppress harmonics in a steady state, can follow a high-speed current in an excessive state, and can control a voltage-type PWM inverter in an AC servomotor in which a control circuit to be executed is relatively simple. Is to provide.

〔問題点を解決するための手段および作用〕[Means and Actions for Solving Problems]

本発明は が所定値以下のとき(定常時)は が常に小となるスイッチングモードを選択し、 が所定値を超えたとき(過度状態時)には偏差電流ベク
トルの属する領域と対角に位置する を最も大きく発生するスイッチングモードを選択するよ
うにしたもので、定常時においては、高調波を抑制で
き、過度状態時にあっては高速電流追従を可能としたも
のである。
The present invention When is less than the specified value (at steady state) Select a switching mode in which is always small, Is above the specified value (in the transient state), it is located diagonally to the region to which the deviation current vector belongs The switching mode that produces the largest value is selected, and harmonics can be suppressed in the steady state, and high-speed current tracking can be performed in the transient state.

具体的には、電流制御を目的とした電圧形PWMインバー
タのスイッチング状態によって決まる6種類の電圧ベク
トルと2種類の零電圧ベクトルとを8種類のスイッチン
グモードに対応させ、このスイッチングモードの選択に
よって交流サーボモータを制御する交流サーボモータに
おける電圧形PWMインバータの制御方法であって、 前記サーボモータの巻線のインダクタンス、抵抗をL,
R、 としたとき、 を、 とした場合において、 電流指令ベクトルと電流ベクトルとの差である偏差電流
ベクトルおよびその偏差電流ベクトルの変化率を求め、 前記インバータのスイッチングモードに対応して、中心
角60°で6つの領域〜に6等分された電流複素平面
において、前記偏差電流ベクトルがどの領域〜に属
しているかを判定する一方、 前記零電圧ベクトルを原点とし、かつ、その零電圧ベク
トルを1つの頂点、前記6種類の電圧ベクトルのうち隣
合う2種類の電圧ベクトルを2辺とする6つの正三角形
領域I〜VIに6等分された電圧複素平面において、前記
偏差電流ベクトルの変化率を用いて、前記モータ端子電
圧ベクトルがどの正三角形領域I〜VIに属しているかを
判定し、 前記偏差電流ベクトルが所定の大きさ以下の場合に、次
のスイッチングモードを決定するにあたって、前記電圧
複素平面において前記モータ端子電圧ベクトルが属する
前記正三角形領域I〜VIの2辺となる2種類の電圧ベク
トルと2種類の零電圧ベクトルとに対応する4つのスイ
ッチングモードのなかから、前記偏差電流ベクトルの変
化率が小となるスイッチングモードを、前記モータ端子
電圧ベクトルが属する前記正三角形領域I〜VIと前記偏
差電流ベクトルが属する前記電流複素平面の領域〜
との組合せから選択するとともに、 前記偏差電流ベクトルが所定の大きさを超える場合に、
次のスイッチングモードを決定するにあたって、前記電
流複素平面上において前記偏差電流ベクトルの属する領
域〜と対角に位置する領域〜に対応しかつ前記
偏差電流ベクトルの変化率成分を最も大きく発生するス
イッチングモードを選択する、構成としている。
Specifically, 6 types of voltage vectors and 2 types of zero voltage vectors determined by the switching state of the voltage type PWM inverter for current control are made to correspond to 8 types of switching modes, and by selecting this switching mode, alternating current A method for controlling a voltage-type PWM inverter in an AC servomotor for controlling a servomotor, wherein the inductance and resistance of the servomotor winding are L,
R, And when To In this case, the deviation current vector, which is the difference between the current command vector and the current vector, and the rate of change of the deviation current vector are obtained, and in accordance with the switching mode of the inverter, the central angle 60 ° is divided into six areas. In the current complex plane divided into six equal parts, to which area the deviation current vector belongs is determined, while the zero voltage vector is the origin, and the zero voltage vector is one vertex, and the six types In the voltage complex plane that is equally divided into six equilateral triangular regions I to VI having two sides of two adjacent voltage vectors of the voltage vector, the motor terminal voltage is calculated using the rate of change of the deviation current vector. It is determined which equilateral triangle region I to VI the vector belongs to, and if the deviation current vector is equal to or smaller than a predetermined magnitude, the next switching mode is selected. In determining, among the four switching modes corresponding to two types of voltage vectors and two types of zero voltage vectors which are two sides of the equilateral triangular regions I to VI to which the motor terminal voltage vector belongs in the voltage complex plane. From the equilateral triangular region I to VI to which the motor terminal voltage vector belongs and the region of the current complex plane to which the deviation current vector belongs to.
While selecting from the combination with, when the deviation current vector exceeds a predetermined magnitude,
In determining the next switching mode, a switching mode corresponding to a region to which the deviation current vector belongs on the current complex plane and a region diagonally located on the current complex plane, and which produces the largest change rate component of the deviation current vector Select the configuration.

〔実施例〕〔Example〕

第1図乃至第14図は本発明の実施例を説明するための図
である。
1 to 14 are views for explaining an embodiment of the present invention.

今、第1図に示されるような内部誘起電圧とインダクタ
ンスL、抵抗Rを有する負荷を考える。この電圧電流方
程式は、 で与えられる。ただし、 を表す。(1)式において、 が成立し、次式を得る。
Now, consider a load having an internal induced voltage, an inductance L, and a resistance R as shown in FIG. This voltage-current equation is Given in. However, Represents In equation (1), Holds and the following equation is obtained.

次に、スイッチングモード(スイッチング状態)と との関係を表6に示す。 Next, the switching mode (switching state) Table 6 shows the relationship with.

ここで、k=0,7は下または上にて3相短絡された零電
圧モードである。また、第2図にベクトル図を示す。
(8)式の左辺は、偏差電流の変化率であり電流応答性
はこの大きさと向きで定まる。これにより、高速電流追
従させるには の大きなモードを選択し、逆に高調波を抑制するには の小さなモードを選択すればよい。このように のみに着目してスイッチング状態を決定すれば、負荷定
数値を知る必要はない。
Here, k = 0, 7 is a zero voltage mode in which three phases are short-circuited below or above. A vector diagram is shown in FIG.
The left side of the equation (8) is the rate of change of the deviation current, and the current responsiveness is determined by this magnitude and direction. With this, to follow the high-speed current To select a large mode and suppress harmonics You can choose the smaller mode of. in this way It is not necessary to know the load constant value if the switching state is determined by focusing on only the above.

電流追従させるためには、 に対して、これと180度°位相の異なる を発生する が必要となる。第3図に示す の場合、逆向きの太線で示した 成分を発生させるような出力電圧の選択で、電流追従が
可能となる。一方、インバータ出力電圧が零電圧を含め
た7状態であることを考慮し、第4図に示すように、イ
ンバータのスイッチングモードに対応して、中心角60°
で6つの領域〜に6等分された電流複素平面におい
て、偏差電流ベクトルがどの領域〜に属しているか
を検出する。ここで、各相の偏差電流は図に示されるよ
うに位置するので、コンパレータによって簡単に検出で
きる。
To make the current follow, In contrast, this is 180 degrees out of phase To generate Is required. Shown in FIG. In the case of It is possible to follow the current by selecting the output voltage that causes the component. On the other hand, considering that the inverter output voltage is in seven states including zero voltage, as shown in FIG. 4, the central angle of 60 ° corresponds to the switching mode of the inverter.
In the current complex plane, which is divided into 6 regions by 6 in (6), it is detected to which region the deviation current vector belongs. Here, since the deviation current of each phase is positioned as shown in the figure, it can be easily detected by the comparator.

高調波成分を抑制するには の小さなモード(零電圧モードを含む)を選択する必要
がある。
To suppress harmonic components It is necessary to select a small mode (including zero voltage mode) of.

そこで、第5図に示すように、 を原点とし、かつ、 を1つの頂点、前記6種類の のうち隣合う2種類の電圧ベクトルを2辺とする6つの
正三角形領域I〜VIに6等分された電圧複素平面におい
て、前記偏差電流ベクトルの変化率dΔi/dtを用いて、 がどの正三角形領域I〜VIに属しているかを検出し、ス
イッチングモードの選択に次のような制限を加える。つ
まり が小さく、かつ電流追従させたいので、 の属している三角形の頂点に当たる4モード(零電圧が
2モード)のみから出力電圧を選択する。これを表1に
示す。
Therefore, as shown in FIG. Is the origin, and One vertex, the above 6 types In the voltage complex plane that is equally divided into six equilateral triangular regions I to VI having two adjacent voltage vectors on two sides, using the change rate dΔi / dt of the deviation current vector, To which of the equilateral triangle regions I to VI belongs is detected, and the following restrictions are applied to the selection of the switching mode. That is Is small, and I want the current to follow, so The output voltage is selected only from the four modes (zero voltage is the two modes) corresponding to the vertices of the triangle to which is belongs. This is shown in Table 1.

また第5図には、 がIの領域にあり、その代表例として正三角形の重心に
あるときの を示す。第6図には、 と先に示した偏差電流ベクトルの領域(第4図)を合わ
せて記す。この場合に三角形の4モードで電流追従させ
るためには、 が,にあるときk=2を選択し、,にあるとき
k=1を選択し、,にあるときk=0,7(スイチン
グの切換え回数の少ない方を選ぶ)を選択すればよい。
なお、 がI,III,Vでは が第6図に示される通りである。一方、II,IV,VIでは60
°位相が遅れ、第7図に示されるようになる。以上を、
全ての領域について考えたものが表2である。
In addition, in FIG. Is in the region of I, and its representative example is at the center of gravity of an equilateral triangle, Indicates. In Figure 6, And the area of the deviation current vector shown in FIG. 4 (FIG. 4). In this case, in order to follow the current in the four triangular modes, When is in or, k = 2 is selected, when is in, k = 1 is selected, and when is in, k = 0, 7 (the one with the smaller number of switching times is selected).
In addition, But in I, III, V Is as shown in FIG. On the other hand, in II, IV and VI, 60
° The phase is delayed and it becomes as shown in FIG. The above
Table 2 shows all the areas considered.

また、第4図の六角形内部に があるときスイッチングは行わず出力電圧は保持され
る。これより、六角形の幅Δεを変化させることで、ス
イッチング周波数fswのフィードバック制御が可能であ
る。このブロック図を第8図に示す。
Also, inside the hexagon of Fig. 4, When there is, switching is not performed and the output voltage is held. From this, feedback control of the switching frequency fsw is possible by changing the width Δε of the hexagon. This block diagram is shown in FIG.

で与えられる。ここで、各相の電流偏差の座標を30°遅
らせ、その新座標軸をΔx、Δy、Δzで表すと、 となり、第9図で示すことができる。よって Δx,Δy、Δzの微分dΔx/dt、dΔy/dt、dΔz/dtの
符号を検出することで がどの領域に属するかが一意的に定まる。
Given in. Here, if the coordinates of the current deviation of each phase are delayed by 30 ° and the new coordinate axes are represented by Δx, Δy, and Δz, And can be shown in FIG. Therefore By detecting the sign of the differential dΔx / dt, dΔy / dt, dΔz / dt of Δx, Δy, and Δz The region to which is belongs is uniquely determined.

のとき前述のように本方式では の属している三角形の頂点にある4モードのみからスイ
ッチング状態を決定する。従って、 が出力されているときは、IがVIかのどちらかに が属していると考えることができる。よって、第9図よ
り、dΔz/dtの符号から決定することができる。他のモ
ードについても同様に考え、表3にこの結果を示す。
In this method, as described above, The switching state is determined only from the four modes at the vertices of the triangle to which the. Therefore, Is output, I is either VI or Can be considered to belong to. Therefore, it can be determined from the sign of dΔz / dt from FIG. The other modes are considered in the same manner, and Table 3 shows the results.

以上の方法により、 は検出可能であるが微分信号はノイズの影響を受け易
い。そこで、実際に はどのようにするまうかを考えてみる。定常時(高調波
抑制可能なスイッチング方式は過度時には用いない)の は、(7)式が成立するので、(9)式が定義される。
一方、電流指令は、 となるので(9)式に代入し次式を得る。
By the above method, Can be detected, but the differential signal is easily affected by noise. So actually Think about how you want to do it. Constant (do not use a switching method that can suppress harmonics when transient) Since the expression (7) is satisfied, the expression (9) is defined.
On the other hand, the current command is Therefore, the following equation is obtained by substituting into equation (9).

これより、 は電流指令に対してφだけ遅れた位相関係をもち、同じ
角速度ωで回転することがわかる。従って、 の出力へL.P.F(Low Pass Filter)を挿入することで微
分回路等で生じたノイズの影響を取り除くことができ
る。
Than this, It can be seen that has a phase relationship delayed by φ with respect to the current command and rotates at the same angular velocity ω. Therefore, By inserting LPF (Low Pass Filter) into the output of, it is possible to remove the effect of noise generated in the differentiating circuit.

交流電流の場合、位置検出を行うので の演算が容易にできる。式(14),(15)より、その回
路構成図を第10図に示す。
In the case of alternating current, the position is detected, so Can be easily calculated. The circuit configuration diagram is shown in FIG. 10 from the equations (14) and (15).

高速電流追従させるには、偏差電流ベクトルの属する領
域と対角に位置する 成分を最も大きく発生するスイッチングモードを選択す
ればよい。第3図の場合、偏差電流ベクトルがの領域
にあるので、これと対角に位置する の方向成分が最も大きなK=2、即ち、 を選択すればよい。また、(8)式より、 で表される。従って、各領域について、最も大きな を発生させる出力電圧は、 によらず一意的に定まる。これを表4に示す。
In order to follow the high-speed current, it must be located diagonally to the area to which the deviation current vector belongs. It suffices to select the switching mode that produces the largest component. In the case of FIG. 3, since the deviation current vector is in the area of, it is located diagonally to this area. Has the largest directional component of K = 2, that is, Should be selected. From equation (8), It is represented by. Therefore, for each region, the largest The output voltage that produces It is uniquely determined regardless of This is shown in Table 4.

このスイッチング方式は、各相の偏差電流の符号を直接
ゲート信号とするコンパレータ方式であり、高速電流追
従が可能である。
This switching method is a comparator method in which the sign of the deviation current of each phase is directly used as a gate signal, and high-speed current tracking is possible.

の大きさで両方式を切換える。例えば第11図の点線で示
すような設定値Δh*を与え、この六角形内ならば高調波
抑制可能なスイッチング方式とする。第12図にはこの回
路構成を示す。
Both types are switched by the size of. For example, a set value Δh * as shown by the dotted line in FIG. 11 is given, and a switching method capable of suppressing harmonics within this hexagon is used. FIG. 12 shows this circuit configuration.

第13図に制御回路を示す。FIG. 13 shows the control circuit.

は汎用性を考慮して前述の説明のような方法を用いて検
出する。また第14図には永久磁石同期電動機を用いた速
度制御系を示し、表5には、この場合に用いられる永久
磁石同期電動機の定格を示す。
Is detected using the method as described above in consideration of versatility. Further, FIG. 14 shows a speed control system using a permanent magnet synchronous motor, and Table 5 shows the ratings of the permanent magnet synchronous motor used in this case.

次に、前記表5に示される定格を有する永久磁石同期電
動機を前記本発明の実施例による制御方法によって制御
した場合と従来の公知のコンパレターを用いた制御方法
によって制御した場合との実験結果を説明する。
Next, experimental results of a case where the permanent magnet synchronous motor having the rating shown in Table 5 is controlled by the control method according to the embodiment of the present invention and a case where the conventional permanent magnet synchronous motor is controlled by the control method using a known comparator. Will be explained.

なお、前記実験において、本実施例の制御方法を実施す
る回路としては、前記第10図、第12図、第13図及び第14
図で示されるものを用い、従来のコンパレータを用いた
制御方法を実施する装置は特に図示しないが、公知の一
般的な装置を用いた。
In the experiment, as a circuit for implementing the control method of the present embodiment, the circuit shown in FIG. 10, FIG. 12, FIG. 13 and FIG.
Although not shown in the figure, an apparatus for implementing the conventional control method using a comparator using the one shown in the figure is a known general apparatus.

第15図及び第16図は、それぞれ前記実験において定常状
態時の電流応答性をオッシロスコープで測定した結果を
示すもので、第15図はfo=OHzの場合を示し、第15図
(a)は従来の制御方法による場合、第15図(b)は前
記実施例による場合をそれぞれ示している。なお、図に
おいて、縦軸は電流(A)を示し、図の1目盛が6Aであ
り、横軸は時間(ms)を示し、1目盛が2msである。
FIG. 15 and FIG. 16 show the results of measurement of the current responsiveness in the steady state by the oscilloscope in the above experiment. FIG. 15 shows the case of fo = OHz, and FIG. In the case of the conventional control method, FIG. 15 (b) shows the case of the above embodiment. In the figure, the vertical axis represents current (A), one scale of the figure is 6 A, the horizontal axis represents time (ms), and one scale is 2 ms.

また、第16図はfo=20Hzの場合を示し、第16図(a)は
従来の制御方法による場合、第16図(b)は前記実施例
の方法による場合をそれぞれ示している。なお、図にお
いて、縦軸は電流(A)を示し、図の1目盛が6Aであ
り、横軸は時間(ms)を示し、図の1目盛が5msであ
る。
16 shows the case of fo = 20 Hz, FIG. 16 (a) shows the case of the conventional control method, and FIG. 16 (b) shows the case of the method of the above embodiment. In the figure, the vertical axis represents current (A), one scale in the figure is 6 A, the horizontal axis represents time (ms), and one scale in the figure is 5 ms.

前記実施例の方法による場合及び前記従来の方法による
場合ともにスイッチング周波数fsw=2KHzとなるように
Δεのフィードバック制御が行われているものである。
In both the case of the method of the embodiment and the case of the conventional method, the feedback control of Δε is performed so that the switching frequency fsw = 2 KHz.

この場合、第15図(b)における前記実施例の方法にお
いて、fo=OHzでは主回路のデッドタイムでfswが制限さ
れ約800Hzとなっっている。
In this case, in the method of the above-mentioned embodiment in FIG. 15 (b), fsw is limited to about 800 Hz at fo = OHz due to the dead time of the main circuit.

第15図及び第16図から明らかなように、前記本発明の実
施例の方法によるものは常に の小さなモードを選択するので、従来の方法によるもの
に比較して高調波電流が著しく抑制されている。
As apparent from FIGS. 15 and 16, the method according to the embodiment of the present invention is always , The harmonic current is significantly suppressed as compared with the conventional method.

また、第17図は、前記本実施例の方法による場合及び前
記従来の方法による場合の無負荷運転時における回転数
と騒音との関係の測定結果を示すものである。
Further, FIG. 17 shows the measurement results of the relationship between the rotation speed and the noise during no-load operation in the case of the method of the present embodiment and the case of the conventional method.

図において、縦軸は騒音(db)であり、横軸は回転数
(rpm)である。
In the figure, the vertical axis represents noise (db), and the horizontal axis represents rotation speed (rpm).

第17図において曲線Iが従来の方法による場合であり、
曲線IIが本実施例の方法による場合である。
In FIG. 17, the curve I is obtained by the conventional method,
Curve II is the case according to the method of this embodiment.

第17図から明らかなように、本実施例の方法によるもの
は特に低速領域において従来の方法による場合に比較し
て騒音が極めて小さい。
As is clear from FIG. 17, the method according to the present embodiment produces extremely low noise, especially in the low speed region, as compared with the conventional method.

これは、低速領域においては が小さいので、零電圧モードが騒音低下に大きく寄与す
るためである。
This is in the low speed range This is because the zero voltage mode greatly contributes to the noise reduction since

なお、高速領域で比較的騒音が増大するは が増大し、零電圧モードでの が大きくなるためである。In addition, the noise increases relatively in the high speed range Increase in zero voltage mode Because it becomes larger.

第18図ないし第19図は過度状態時の電流応答性の測定結
果を示すものである。
18 to 19 show the results of measuring the current responsiveness in the transient state.

第18図が従来の方法による場合であり、第19図は本実施
例の方法による場合である。
FIG. 18 shows the case of the conventional method, and FIG. 19 shows the case of the method of the present embodiment.

なお、この場合永久磁石同期電動機の電流指令はid*
0,iq=iτで与えた。
In this case, the current command of the permanent magnet synchronous motor is id * =
It was given by 0, iq = iτ * .

また、第18図ないし第19図において、横軸は時間(ms)
であり、縦軸は第18図及び第19図ともに(a)及び
(b)は回転数(rpm)を示し、(c)及び(d)が電
流(A)を示している。
Also, in Figures 18 to 19, the horizontal axis represents time (ms).
In each of FIGS. 18 and 19, (a) and (b) show the rotation speed (rpm), and (c) and (d) show the current (A).

前記各図において、(a)は回転数制御指令(ω)の
変化を示し、(b)はその指令に基づいて変化した電動
機の実際の回転数(ω)を示しているもので、図の場合
は、ω=−600→+600rpmの指令に対し、約15msecで
応答しており、この場合加速トルクは定格の約4.7倍で
ある。
In each of the figures, (a) shows a change in the rotation speed control command (ω * ), and (b) shows an actual rotation speed (ω) of the electric motor changed based on the command. In the case of, the response is about 15 msec to the command of ω * = − 600 → + 600 rpm. In this case, the acceleration torque is about 4.7 times the rated value.

また、前記各図において、(c)及び(d)はそれぞれ
電流指令(iu*)及び電流(iu)を示している。
Further, in each of the above figures, (c) and (d) show the current command (iu * ) and the current (iu), respectively.

第18図(d)及び第19図(d)から明らかなようにスイ
ッチング方式の切換えにより、両者の電流応答性に差は
なく、本実施例の制御方法では高速電流追従は可能で、
且つ、定常状態時では高調波電流が抑制されている。
As apparent from FIGS. 18 (d) and 19 (d), there is no difference in the current responsiveness of the two due to the switching of the switching method, and the control method of this embodiment enables high-speed current tracking.
Moreover, the harmonic current is suppressed in the steady state.

このように本実施例の制御方法によれば高調波を抑制し
つつ高速応答が可能である。
As described above, according to the control method of the present embodiment, high-speed response is possible while suppressing harmonics.

従って、トルクリップルや騒音が極めて小さい。また、
本実施例の制御方法は のみからスイッチングモードを選択しているので、モー
タの負荷定数に依存せず、モータの負荷定数を知る必要
がない。
Therefore, torque ripple and noise are extremely small. Also,
The control method of this embodiment is Since the switching mode is selected only from the above, there is no need to know the load constant of the motor without depending on the load constant of the motor.

さらに、複雑な演算がなく、制御回路が簡単である。Furthermore, there is no complicated calculation and the control circuit is simple.

このようなことから本実施例の制御方法は極めて汎用性
に富むという利点を有する。
For this reason, the control method of this embodiment has an advantage of being extremely versatile.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上詳述したように、本発明は定常状態では電圧複素平
面において の2辺となる2種類の電圧ベクトルと2種類の零電圧ベ
クトルとに対応する4つのスイッチングモードのなかか
ら、偏差電流ベクトルの変化率が小となるスイッチング
モードを選択し、過度状態では高速電流追従可能なスイ
ッチングモードを選択するようにしているから、高調波
を抑制しつつ高速応答が可能となり、トルクリップルや
騒音が少ないとともに、複雑な演算がないから制御回路
を簡単にでき、更には、負荷定数に依存しないから汎用
性に富む等の優れた効果を有する。
As described in detail above, the present invention is in the voltage complex plane in the steady state. From the four switching modes corresponding to the two types of voltage vectors and the two types of zero voltage vectors on the two sides of, the switching mode in which the deviation current vector change rate is small is selected. Since a switching mode that can be followed is selected, high-speed response is possible while suppressing harmonics, there is little torque ripple and noise, and there is no complicated calculation, so the control circuit can be simplified, and further, Since it does not depend on the load constant, it has excellent effects such as versatility.

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

第1図ないし第14図は本発明実施例を説明するための
図、第15図ないし第16図は本発明の実施例の制御方法に
よって永久磁石同期電動機を制御した場合と従来の制御
方法によって制御した場合とにおけるトルクリップルの
測定結果を示す図、第17図は本発明の実施例の制御方法
によって永久磁石同期電動機を制御した場合と従来の制
御方法によって制御した場合とにおける騒音の測定結果
を示す図、第18図ないし第19図は過度状態時における本
発明実施例の制御方法による場合と従来例による場合と
の電流応答性をそれぞれ示す図である。
1 to 14 are views for explaining an embodiment of the present invention, and FIGS. 15 to 16 are for a case where a permanent magnet synchronous motor is controlled by the control method of the embodiment of the present invention and a conventional control method. FIG. 17 is a diagram showing measurement results of torque ripple in the case of control, FIG. 17 is a measurement result of noise in the case of controlling the permanent magnet synchronous motor by the control method of the embodiment of the present invention and in the case of controlling by the conventional control method. FIG. 18 and FIG. 19 are diagrams showing current responsiveness in the transient state by the control method of the embodiment of the present invention and by the conventional example, respectively.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電流制御を目的とした電圧形PWMインバー
タのスイッチング状態によって決まる6種類の電圧ベク
トルと2種類の零電圧ベクトルとを8種類のスイッチン
グモードに対応させ、このスイッチングモードの選択に
よって交流サーボモータを制御する交流サーボモータに
おける電圧形PWMインバータの制御方法であって、 前記サーボモータの巻線のインダクタンス、抵抗をL,
R、 としたとき、 を、 とした場合において、 電流指令ベクトルと電流ベクトルとの差である偏差電流
ベクトルおよびその偏差電流ベクトルの変化率を求め、 前記インバータのスイッチングモードに対応して、中心
角60°で6つの領域〜に6等分された電流複素平面
において、前記偏差電流ベクトルがどの領域〜に属
しているかを判定する一方、 前記零電圧ベクトルを原点とし、かつ、その零電圧ベク
トルを1つの頂点、前記6種類の電圧ベクトルのうち隣
合う2種類の電圧ベクトルを2辺とする6つの正三角形
領域I〜VIに6等分された電圧複素平面において、前記
偏差電流ベクトルの変化率を用いて、前記モータ端子電
圧ベクトルがどの正三角形領域I〜VIに属しているかを
判定し、 前記偏差電流ベクトルが所定の大きさ以下の場合に、次
のスイッチングモードを決定するにあたって、前記電圧
複素平面において前記モータ端子電圧ベクトルが属する
前記正三角形領域I〜VIの2辺となる2種類の電圧ベク
トルと2種類の零電圧ベクトルとに対応する4つのスイ
ッチングモードのなかから、前記偏差電流ベクトルの変
化率が小となるスイッチングモードを、前記モータ端子
電圧ベクトルが属する前記正三角形領域I〜VIと前記偏
差電流ベクトルが属する前記電流複素平面の領域〜
との組合せから選択するとともに、 前記偏差電流ベクトルが所定の大きさを超える場合に、
次のスイッチングモードを決定するにあたって、前記電
流複素平面上において前記偏差電流ベクトルの属する領
域〜と対角に位置する領域〜に対応しかつ前記
偏差電流ベクトルの変化率成分を最も大きく発生するス
イッチングモードを選択する、 ことを特徴とする交流サーボモータにおける電圧形PWM
インバータの制御方法。
1. Six types of voltage vectors and two types of zero voltage vectors determined by the switching state of a voltage type PWM inverter for current control are made to correspond to eight types of switching modes, and alternating current is selected by selecting these switching modes. A method for controlling a voltage-type PWM inverter in an AC servomotor for controlling a servomotor, wherein the inductance and resistance of the servomotor winding are L,
R, And when To In this case, the deviation current vector, which is the difference between the current command vector and the current vector, and the rate of change of the deviation current vector are obtained, and in accordance with the switching mode of the inverter, the central angle 60 ° is divided into six areas. In the current complex plane divided into six equal parts, to which area the deviation current vector belongs is determined, while the zero voltage vector is the origin, and the zero voltage vector is one vertex, and the six types In the voltage complex plane that is equally divided into six equilateral triangular regions I to VI having two sides of two adjacent voltage vectors of the voltage vector, the motor terminal voltage is calculated using the rate of change of the deviation current vector. It is determined which equilateral triangle region I to VI the vector belongs to, and if the deviation current vector is equal to or smaller than a predetermined magnitude, the next switching mode is selected. In determining, among the four switching modes corresponding to two types of voltage vectors and two types of zero voltage vectors which are two sides of the equilateral triangular regions I to VI to which the motor terminal voltage vector belongs in the voltage complex plane. From the equilateral triangular region I to VI to which the motor terminal voltage vector belongs and the region of the current complex plane to which the deviation current vector belongs to.
While selecting from the combination with, when the deviation current vector exceeds a predetermined magnitude,
In determining the next switching mode, a switching mode corresponding to a region to which the deviation current vector belongs on the current complex plane and a region diagonally located on the current complex plane, and which produces the largest change rate component of the deviation current vector Voltage source PWM in AC servo motor characterized by selecting
Inverter control method.
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