JPWO2013057780A1 - モータ制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態1に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。実施の形態1に係るモータ制御装置50は、図1に示すように、座標変換部6,7、磁束推定部8、すべり速度算出部9、励磁電流制御器10、トルク電流制御器11、インバータ回路制御信号生成部12、磁束制御器13、速度制御器14、積分器15、制御パラメータ変更値算出部16、減算器17,18,20,21、加算器19、トルク電流制限器22および、励磁電流制限器23を備えて構成される。
・モータ最高回転速度:ωmax
・モータ最大トルク:Tmax
・モータ最大出力:Pout
・負荷イナーシャ:Jm
・モータ駆動前は非励磁状態であり、初期磁束は0である。
・モータ駆動時直後に非励磁状態から励磁状態となるステップ状の磁束指令が入力される。
・摩擦負荷等の負荷トルクは0とする。
図7は、実施の形態2に係るモータ制御装置の一構成例を示すブロック図である。図7において、制御パラメータ変更値算出部16の出力に、インバータ回路3のスイッチング素子を制御する際のスイッチング周波数を変更するための制御信号(第3の制御信号)SWが付加されていることを除き、実施の形態1に示すモータ制御装置と同一の構成である。なお、図1と図7の同一部分については、同一符号を付して示し、重複する内容は適宜省略した説明とする。
実施の形態3では、インバータ回路3に具備されるスイッチング素子について説明する。インバータ回路3に用いられるスイッチング素子としては、珪素(Si)を素材とする半導体スイッチング素子(IGBT、MOSFETなど、以下「Si−SW」と略記)が一般的である。上記実施の形態1,2で説明した技術は、この一般的なSi−SWを用いて構成することができる。
2 検出器
3 インバータ回路
4 キャパシタ
5 電流検出部
6,7 座標変換部
8 磁束推定部
9 すべり速度算出部
10 励磁電流制御器
11 トルク電流制御器
12 インバータ回路制御信号生成部
13 磁束制御器
14 速度制御器
15 積分器
16 制御パラメータ変更値算出部
17,18,20,21 減算器
19 加算器
22 トルク電流制限器
23 励磁電流制限器
24 電流制限値算出部
25 応答帯域定数算出部
26 許容最大電流値算出部
50 モータ制御装置
Claims (10)
- インバータ回路によって駆動されるモータに流出入する1次電流をトルク電流と励磁電流に分けてそれぞれを個別に制御するモータ制御装置において、
前記モータに流れる1次電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器で検出された1次電流をトルク電流値および励磁電流値に変換する変換手段と、
前記励磁電流値に基づいて磁束推定値を推定する磁束推定部と、
入力される磁束偏差に基づいて励磁電流指令を算出する磁束制御器と、
前記磁束制御器が出力する前記励磁電流指令の出力値を制限する励磁電流制限器と、
前記励磁電流制限器の出力と前記励磁電流値とにより生成された励磁電流偏差に基づき、前記インバータ回路のスイッチング素子を制御するための電圧指令を生成する励磁電流制御器と、
前記励磁電流制限器が出力する励磁電流指令の出力制限値を変更する第1の制御信号と、前記磁束制御器のゲインの大きさを決定する応答帯域定数を変更する第2の制御信号とを生成可能に構成される制御パラメータ変更値算出部と、
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。 - 前記制御パラメータ変更値算出部は、
前記インバータ回路の許容最大電流値と、トルク電流値またはトルク電流指令に基づいて、前記励磁電流制限器の電流制限値を算出する電流制限値算出部と、
前記電流制限値と、前記モータで必要となる所定の磁束または磁束指令に基づいて、前記磁束制御器のゲインの大きさを決定する応答帯域定数を算出する応答帯域定数算出部と、
を備え、
前記算出した電流制限値を前記第1の制御信号として前記励磁電流制限器に出力すると共に、前記算出した応答帯域定数を前記第2の制御信号として前記磁束制御器に出力することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。 - 前記制御パラメータ変更値算出部は、前記第1および第2の制御信号に加え、前記インバータ回路のスイッチング素子を制御するスイッチング周波数を変更する第3の制御信号を生成可能に構成されることを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
- 前記制御パラメータ変更値算出部は、
入力されたスイッチング周波数をより低値のスイッチング周波数に変更し、変更後のスイッチング周波数に基づいて前記インバータ回路の許容最大電流値を算出する許容最大電流値算出部と、
前記許容最大電流値と、トルク電流値またはトルク電流指令に基づいて、前記励磁電流制限器の電流制限値を算出する電流制限値算出部と、
前記電流制限値と、前記モータを駆動するために必要となる磁束または磁束指令値に基づいて、前記磁束制御器のゲインの大きさを決定する応答帯域定数を算出する応答帯域定数算出部と、
を備え、
前記算出した電流制限値を前記第1の制御信号として前記励磁電流制限器に出力し、前記算出した応答帯域定数を前記第2の制御信号として前記磁束制御器に出力すると共に、前記変更後のスイッチング周波数を前記第3の制御信号として出力することを特徴とする請求項3に記載のモータ制御装置。 - 前記応答帯域定数算出部は、磁束指令に追従する磁束がオーバーシュートしないように前記応答帯域定数を算出することを特徴とする請求項2または4に記載のモータ制御装置。
- 前記許容最大電流値算出部は、前記スイッチング周波数に基づいて前記インバータ回路の総損失を算出すると共に、算出した総損失に基づいて前記許容最大電流値を算出することを特徴とする請求項4に記載のモータ制御装置。
- 前記制御パラメータ変更値算出部は、前記磁束指令に対し、磁束の立ち上がり時には前記スイッチング周波数を本来のスイッチング周波数よりも低値に設定し、前記磁束の立ち上がり後においては、前記スイッチング周波数を、前記本来のスイッチング周波数に戻すことを特徴とする請求項3、4または6に記載のモータ制御装置。
- 前記制御パラメータ変更値算出部は、前記磁束指令に対し、前記磁束が追従した後は、前記スイッチング周波数を前記本来のスイッチング周波数に戻す一方で、前記応答帯域定数は前記スイッチング周波数を低値に設定した状態で算出したときの応答帯域定数を維持することを特徴する請求項4または7に記載のモータ制御装置。
- 前記スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体にて形成されることを特徴とする請求項1または3に記載のモータ制御装置。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化ケイ素、窒化ガリウム系材料または、ダイヤモンドを用いた半導体であることを特徴とする請求項9に記載のモータ制御装置。
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