JPH0697801B2 - 同期モ−タの制御装置 - Google Patents

同期モ−タの制御装置

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JPH0697801B2
JPH0697801B2 JP61228478A JP22847886A JPH0697801B2 JP H0697801 B2 JPH0697801 B2 JP H0697801B2 JP 61228478 A JP61228478 A JP 61228478A JP 22847886 A JP22847886 A JP 22847886A JP H0697801 B2 JPH0697801 B2 JP H0697801B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、入力されたトルク指令信号に対して同期モ
ータを適確に制御する同期モータの制御装置に関する。
(従来の技術) 同期モータを入力された所望のトルク指令信号に対して
制御するのに、従来モータの回転子位置信号およびトル
ク指令信号に基づいて算出されるモータ電流の振幅指令
値およびトルク角指令値から電流指令信号を演算し、こ
の信号に基づいてモータ電流をフィードバック制御する
ように構成している。
(発明が解決しようとする問題点) 従来の同期モータの制御装置においては、上述したよう
に電流指令信号を算出し、この信号に基づいてモータ電
流をフィードバック制御しているので、該制御系の構成
が複雑となり、非経済的であるとともに、電流フィード
バック系の利得が例えばモータ回転数によって異なるた
め、制御精度がよくないという問題がある。
この発明は、上記に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、簡単な構成で適確に制御することができる
同期モータの制御装置を提供することにある。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 上記問題点を解決するため、この発明は、車輪を駆動さ
せる同期モータと、前記同期モータの回転数を検出する
回転数検出手段と、アクセルの踏込量に応じた前記同期
モータへのトルク指令値を出力するトルク指令出力手段
と、同期モータの回転数及びトルク指令値に対応づけ
て、負荷角が予じめ記憶され、前記回転数検出手段が検
出した前記回転数及び前記トルク指令出力手段が出力し
た前記トルク指令値に基づいて前記負荷角を求める負荷
角算出手段と、同期モータの回転数及びトルク指令値に
対応づけて、モータへの印加電圧波高値が予じめ記憶さ
れ、前記回転数検出手段が検出した前記回転数及び前記
トルク指令出力手段が出力した前記トルク指令値に基づ
いて前記印加電圧波高値を求める波高値算出手段と、前
記同期モータの回転角を検出する回転角検出手段と、印
加電圧の位相角を負荷角と回転角との加算により求める
電圧位相角演算手段と、該電圧位相角演算手段で求めた
電圧位相角及び前記波高値算出手段で求めた印加電圧波
高値に基づいて前記同期モータを制御する制御手段とを
有することを要旨とする。
(作用) この発明による同期モータの制御装置であれば、負荷角
算出手段には、同期モータの回転数及びトルク指令値に
対応づけて、回転磁界の位相角と回転子の位相角との差
を表わす負荷角が予じめ記憶されており、この負荷角算
出手段により回転数検出手段が検出した同期モータの回
転数及びトルク指令出力手段が出力したトルク指令値に
基づいて負荷角を求める。
また、波高値算出手段には、同期モータの回転数及びト
ルク指令値に対応づけて、モータへの印加電圧波高値が
予じめ記憶されており、この波高値算出手段により回転
数検出手段が検出した同期モータの回転数及びトルク指
令出力手段が出力したトルク指令値に基づいて印加電圧
波高値を求める。
そして、回転角検出手段で同期モータの回転角を検出
し、また、その回転角と負荷角とを電圧位相角演算手段
にて加算することにより、この電圧位相角演算手段で求
めた電圧位相角及び上記の波高値算出手段で求めた印加
電圧波高値に基づいて同期モータを制御することにな
る。
(実施例) 以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明する。
第1図はこの発明の一実施例に係る同期モータの制御装
置のブロック図である。この同期モータの制御装置は例
えば電気自動車を駆動する同期モータを制御するのに利
用されているものである。
一般に、同期モータは、その特性上、モータ回転数がω
である時、モータへの印加電圧波高値Vおよび負荷角
(回転磁界の位相角と回転子の位相角との差)δを与
えると、これらの値に対応して一義的にモータ電流波高
値Iおよび出力トルクTが決定される。従って、種々の
印加電圧波高値Vおよび負荷角δを入力し、これに
対して発生する出力トルクTおよびモータ電流波高値I
を例えば実験的にデータとして予め求めておき、これを
逆に検索して利用すれば、モータから出力したい所望の
トルクに対する印加電圧波高値Vおよび負荷角δ
算出することができ、この算出した印加電圧波高値V
および負荷角δをインバータを介して同期モータに供
給することによりモータから前記所望のトルクを出力す
ることができるのである。
第2図はあるモータ回転数ω=ω1において印加電圧波
高値Vおよび負荷角δに対して出力トルクTおよび
モータ電流波高値Iの関係を実験的に求めたものであ
る。図においては負荷角δおよび印加電圧波高値V
はそれぞれδ1,δ2,δ3,δ4(δ1<δ2<δ3<δ
4)およびV1,V2,V3,V4(V1<V2<V3<V4)の4つのパ
ラメータに対して出力トルクTおよびモータ電流波高値
Iの関係が示されている。なお、V1,V2,V3,V4はそれぞ
れ〇,△,□,☆のマークで図示されている。この図か
ら、ある印加電圧波高値Vおよび負荷角δが与えら
れると、これに対応した出力トルクTおよびモータ電流
波高値Iが決定されるが、これを逆に所望の出力トルク
Tを得たい場合、この出力トルクTに対する印加電圧波
高値Vおよび負荷角δがあるモータ電流波高値Iに
おいて得られる。従って、この印加電圧波高値Vおよ
び印加電圧位相差角δを入力すれば上記所望の出力ト
ルクTがあるモータ電流波高値Iのもとに得られること
になる。ここにおいて、所望の出力トルクTを得る場
合、モータ電流波高値Iが最も少ないことが効率的に、
すなわち最大効率制御および最大力率制御の点から最も
好ましいものである。従って、図において所望の出力ト
ルクTを得る印加電圧波高値Vおよび負荷角δに対
して最もモータ電流波高値Iが小さくなる印加電圧波高
値Vと負荷角δが最も良いものとなるが、このよう
に出力トルクTに対してモータ電流波高値Iが最も小さ
い印加電圧波高値Vおよび負荷角δを選んだ点が図
において点線で示す包絡線A−A′である。従って、こ
の包絡線A−A′で示す制御パラメータを選択すること
が所望の出力トルクTに対して最も効率的な印加電圧波
高値Vおよび負荷角δとなる。
そして、このようにモータ電流波高値Iが最小となり、
最も効率的となる印加電圧波高値Vおよび負荷角δ
に対する出力トルクTの関係を逆にテーブル化してお
く。すなわち、指令される所望の出力トルクTを得るた
めに、第2図に示すデータから逆に、この出力トルクT
およびモータ回転数ωに対する負荷角δおよび印加電
圧波高値Vをモータ電流波高値Iが最小の条件下にお
いて算出するデータをテーブル化して作成しておけば、
このテーブル化されたデータが所望の出力トルクTを得
るために負荷角δおよび印加電圧波高値Vを容易に
求めることができるものである。
第1図の実施例の同期モータの制御装置は、このような
テーブルを第2図に示すようなデータから予め作成して
記憶しておき、このテーブルを利用して所望の出力トル
クTを得るための負荷角δおよび印加電圧波高値V
を算出しているものである。
このために第1図の装置は第1および第2のテーブル1,
2を有しているが、第1のテーブル1はモータ回転数ω
およびトルク指令信号Tに対する負荷角δを算出す
る負荷角算出テーブルであり、また第2のテーブル2は
モータ回転数ωおよびトルク指令信号Tに対する印加
電圧波高値Vを算出する印加電圧波高値算出テーブル
である。なお、この場合、各テーブル1,2はモータ電流
波高値Iが上述したように最小となる条件で求められて
いる。
第1の負荷角算出テーブル1および第2の印加電圧波高
値算出テーブル2は上述したように予め実験等で第2図
に示すように求めたデータから逆に求めてテーブル化し
たものであるが、これは例えばROM等のメモリに記憶し
ておき、各入力パラメータに対して所定のデータを出力
するものである。
上記モータ回転数ωは、同期モータ8に取り付けられた
モータ回転数検出器10から供給され、また出力トルクT
はアクセル17から入力されるものである。
また、同期モータ8の回転軸には例えばレゾルバ等のモ
ータのロータ回転角を検出する回転角検出器9が取り付
けられているが、この回転角検出器9で検出された回転
角θは加算器4において第1の負荷角算出テーブル1か
らの負荷角δに加算され、この加算値θ=θ+δ
が前記第2の印加電圧波高値算出テーブル2からの印加
電圧波高値Vとともにベクトル合成器5に供給されて
いる。ベクトル合成器5はこれらの入力信号に基づいて
次式に示す3相交流電圧指令信号を発生する。
=Vsin(θ+δ) v=Vsin(θ+δ+2π/3) w=Vsin(θ+δ+4π/3) この3相交流指令信号はパルス幅変調(PWM)を行なうP
WM発振器6に供給されて、パルス幅変調された信号に変
換される。このパルス幅変調された信号はインバータ7
を介して同期モータ8を駆動し、これによりアクセル17
からのトルク指令信号Tに対応して出力トルクTがモ
ータ電流波高値Iが最小となる条件下で同期モータ8か
ら得られるようになっている。
以上のように、この発明の一実施例に係る同期モータの
制御装置は構成されている。次にその作用を説明する。
アクセル17が操作されて、トルク指令信号Tが入力さ
れると、このトルク指令信号Tは第1の負荷角算出テー
ブル1および第2の印加電圧波高値算出テーブル2に供
給される。また、第1および第2のテーブには回転数検
出器10で検出された同期モータ8のモータ回転数ωが供
給され、第1のテーブル1からは負荷角δが算出さ
れ、加算器4に供給されるとともに、第2のテーブル2
からは印加電圧波高値Vが算出され、ベクトル合成器
5に供給される。加算器4は回転角検出器9から供給さ
れる回転角θと負荷角δとを加算し、この加算信号を
ベクトル合成器5に供給する。ベクトル合成器5はこの
加算信号および前記第2のテーブル2からの印加電圧波
高値Vに基づいて前述した3相交流電圧指令信号を発
生する。
この3相交流電圧指令信号はPWM発振器6でパルス幅変
調され、この信号によってインバータ7を介して同期モ
ータ8を駆動する。この結果、同期モータ8はアクセル
17から入力されたトルク指令信号Tに相当する出力ト
ルクTを発生するのである。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明では、同期モータの回転
数及びトルク指令値に対応づけて、回転磁界の位相角と
回転子の位相角との差を表わす負荷角が予じめ記憶され
た負荷角算出手段において、回転数検出手段が検出した
同期モータの回転数及びトルク指令出力手段が出力した
トルク指令値に基づいて前記負荷角を求める。また同期
モータの回転数及びトルク指令に対応づけて、モータへ
の印加電圧波高値が予じめ記憶された波高値算出手段に
おいて、回転数検出手段が検出した同期モータの回転数
及びトルク指令出力手段が出力した前記トルク指令値に
基づいて印加電圧波高値を求める。
そして、回転角検出手段で同期モータの回転角を検出
し、また、その回転角と負荷角とを電圧位相角演算手段
にて加算することにより、この電圧位相角演算手段で求
めた電圧位相角及び上記の波高値算出手段で求めた印加
電圧波高値に基づいて同期モータを制御している。
従って、この発明によれば、従来のような電流フィード
バック制御が不要となっているため、構成が比較的簡単
である上、高い制御精度をもって適格に制御することが
できるとともに、更にモータ電流が最小であるように制
御することにより最大効率で安定した制御が達成でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係る同期モータの制御装
置のブロック図、第2図は同期モータの負荷角および印
加電圧波高値に対する出力トルクおよびモータ電流波高
値の関係を示す特性図である。 1……負荷角算出テーブル 2……第2の印加電圧波高値算出テーブル 4……加算器 5……ベクトル合成器 6……PWM発振器 7……インバータ 8……同期モータ 17……アクセル

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車輪を駆動させる同期モータと、 前記同期モータの回転数を検出する回転数検出手段と、 アクセルの踏込量に応じた前記同期モータへのトルク指
    令値を出力するトルク指令出力手段と、 同期モータの回転数及びトルク指令値に対応づけて、負
    荷角が予じめ記憶され、前記回転数検出手段が検出した
    前記回転数及び前記トルク指令出力手段が出力した前記
    トルク指令値に基づいて前記負荷角を求める負荷角算出
    手段と、 同期モータの回転数及びトルク指令値に対応づけて、モ
    ータへの印加電圧波高値が予じめ記憶され、前記回転数
    検出手段が検出した前記回転数及び前記トルク指令出力
    手段が出力した前記トルク指令値に基づいて前記印加電
    圧波高値を求める波高値算出手段と、 前記同期モータの回転角を検出する回転角検出手段と、 印加電圧の位相角を負荷角と回転角との加算により求め
    る電圧位相角演算手段と、 該電圧位相角演算手段で求めた電圧位相角及び前記波高
    値算出手段で求めた印加電圧波高値に基づいて前記同期
    モータを制御する制御手段と、 を具備することを特徴とする同期モータの制御装置。
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