JPWO2018185877A1 - モータ制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(2)次に、同期運転モードとして、モータ制御装置は、d軸電流指令値を一定値のままとして、インバータの周波数指令値を増加させ、ある回転数まで加速する。
(3)次に、位置センサレスモードとして、モータ制御装置は、磁極位置の推定値もしくは磁極位置センサ等による回転角度位置の情報を用いて運転する。
本実施の形態1のモータ制御装置の構成を説明する。図1は、本発明の実施の形態1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。モータ制御装置1は、3相電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)にしたがって電圧を永久磁石モータ(PM(Permanent Magnet)モータ)6に印加する電力変換回路5と、電力変換回路5から永久磁石モータ6に供給される電流からd軸電流検出値Idcおよびq軸電流検出値Iqcを求め、これらの電流検出値を入力として演算を行って3相電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)を電力変換回路5に出力する制御部2とを有する。電力変換回路5から永久磁石モータ6に供給される3相の交流電流のうち、U相電流Iuを検出するモータ電流検出手段7aが設けられている。また、永久磁石モータ6に供給される3相の交流電流のうち、W相電流Iwを検出するモータ電流検出手段7bが設けられている。なお、3相の交流電流のうち、任意の2相、もしくは3相全てを検出してもよい。
図1に示した磁束推定器10の構成を説明する。
磁束推定器10は、d軸電流検出値Idcおよびq軸電流検出値Iqcを3φ/dq変換器8から受け取り、d軸電圧指令値Vd*およびq軸電圧指令値Vq*を電流制御器42、43から受け取る。磁束推定器10は、d軸電流検出値Idcおよびq軸電流検出値Iqcとd軸電圧指令値Vd*およびq軸電圧指令値Vq*とを用いて、永久磁石モータ6に生じる磁束および永久磁石モータ6の角速度を推定する。磁束推定器10は、推定した磁束である推定磁束Φ1と、推定した角速度である推定角速度ω1とを出力する。
次に、図1に示した電流制御器42、43の構成について説明する。図5は、図1に示したd軸側の電流制御器の一構成例を示す図である。電流制御器42は、比例演算部42Aと、積分演算部42Bと、加算器42Cとを有する。電流制御器42は、式(5)にしたがって、d軸電圧指令値Vd*を算出する。具体的には、減算器11bが、上位コントローラを含む上位装置(不図示)または磁束制御器15から入力されるd軸電流指令値Id*とd軸電流検出値Idcとの偏差を算出して出力する。電流制御器42は、比例演算部42Aが減算器11bの出力値に比例ゲインKpdを乗じた結果と、積分演算部42Bが減算器11bの出力値に積分ゲインKidを乗じて積分処理を行った結果とを加算して、d軸電圧指令値Vd*を算出する。そして、電流制御器42はd軸電圧指令値Vd*をdq/3φ変換器4に出力する。
次に、図1に示した速度制御器14の構成を説明する。図7は、図1に示した速度制御器の一構成例を示す図である。速度制御器14は、比例演算部14Aと、積分演算部14Bと、加算器14Cとを有する。速度制御器14は、制御モードが位置センサレス第1モードおよび位置センサレス第2モードである場合、式(7)にしたがって、q軸電流指令値Iq*を算出する。
次に、図1に示した磁束制御器15の構成を説明する。図8は、図1に示した磁束制御器の一構成例を示す図である。磁束制御器15は、比例演算部15Aと、積分演算部15Bと、加算器15Cとを有する。制御モードが同期磁束モードおよび位置センサレス第2モードである場合、磁束制御器15は、式(8)にしたがって、電流指令値I0*を算出する。具体的には、減算器11eは、上位装置(不図示)から入力される磁束指令値Φ*と推定磁束Φ1との偏差を算出して出力する。磁束制御器15は、比例演算部15Aが減算器11eの出力値に比例ゲインKpfを乗じた結果と、積分演算部15Bが減算器11eの出力値に積分ゲインKifを乗じて積分処理を行った結果とを加算して、電流指令値I0*を算出する。
次に、永久磁石モータ6を起動する際のモータ制御装置1の動作について説明する。図9は、図1に示したモータ制御装置が永久磁石モータを起動する際、およびその後における各制御モードの遷移を示す簡略図である。図10は、図1に示したモード切替スイッチによる切替動作の手順を示すフローチャートである。
図9および図10を参照して、制御モードが同期磁束モードの後に位置センサレス第1モードに遷移する場合で説明したが、同期磁束モードの後に位置センサレス第2モードに遷移してもよい。位置センサレス第2モードでは、磁束指令値Φ*の設定により、永久磁石モータ6を任意の動作点で駆動させることができる。例えば、電力最小点で永久磁石モータ6を駆動させることができる。また、位置センサレス第2モードでは、永久磁石モータ6に対して、速度制御を行い、かつ磁束制御も行っているため、印加する電圧の算出に巻線インダクタンスおよび誘起電圧定数の値が不要である。そのため、巻線インダクタンスおよび誘起電圧定数の値の変化および高調波による影響を抑制し、永久磁石モータ6を安定に駆動することができる。
Claims (9)
- 電圧指令値に対応してモータに電圧を印加する電力変換回路と、
前記電力変換回路から前記モータに供給される電流を検出した値である電流検出値を出力する電流検出手段と、
前記電圧指令値を調整する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記モータに印加される電圧の基になる電流指令値に対応して前記電圧指令値を算出する電流制御器と、
前記電圧指令値および前記電流検出値に基づいて、前記モータで生じる磁束を推定した値である推定磁束と、前記モータの角速度を推定した値である推定角速度とを出力する磁束推定器と、
前記推定磁束が磁束指令値になるように前記電流指令値を調整する磁束制御器と、
前記推定角速度が角速度指令値になるように前記電流指令値を調整する速度制御器と、を有し、
前記制御部は、
前記電流指令値の調整に適用される制御器として、前記速度制御器の適用の有無と前記磁束制御器の適用の有無との組み合わせを切り替え、
前記速度制御器および前記磁束制御器のいずれも適用しない同期電流モードから、前記速度制御器を適用しないが前記磁束制御器を適用する同期磁束モードに切り替えた後、前記速度制御器および前記磁束制御器を適用するモードに切り替える、モータ制御装置。 - 前記制御部は、
前記同期磁束モードから、前記速度制御器および前記磁束制御器を適用するモードに切り替える前に、前記磁束制御器を適用しないが前記速度制御器を適用するモードに切り替える、請求項1に記載のモータ制御装置。 - 前記制御部は、前記電流検出手段で検出する、前記モータに供給される電流に基づいて、前記電流検出値としてd軸電流検出値およびq軸電流検出値を算出し、
前記電流制御器は、前記電流指令値として入力されるd軸電流指令値およびq軸電流指令値に対応して、前記電圧指令値としてd軸電圧指令値およびq軸電圧指令値を算出し、
前記制御部が前記同期電流モードから前記同期磁束モードに切り替えると、
前記磁束制御器は、
前記推定磁束が前記磁束指令値になるように、前記電流制御器に供給する前記q軸電流指令値を調整する、請求項1または2に記載のモータ制御装置。 - 前記磁束推定器は、
前記同期磁束モードにおいて、前記d軸電流検出値に前記モータの一次巻線の抵抗値を乗じた値を前記d軸電圧指令値から減算し、減算の結果に前記角速度指令値とq軸上の推定磁束であるq軸推定磁束とを掛け合わせたものを加算し、該加算の結果に一次遅れフィルタ処理をすることでd軸上の推定磁束であるd軸推定磁束を算出し、
前記q軸電流検出値に前記一次巻線の抵抗値を乗じた結果の値を前記q軸電圧指令値から減算し、減算の結果に前記角速度指令値と前記d軸推定磁束とを掛け合わせたものを減算し、減算の結果に一次遅れフィルタ処理をすることで前記q軸推定磁束を算出し、該q軸推定磁束を前記推定磁束として前記磁束制御器に出力する、請求項3に記載のモータ制御装置。 - 前記制御部は、前記電流検出手段で検出する、前記モータに供給される電流に基づいて、前記電流検出値としてd軸電流検出値およびq軸電流検出値を算出し、
前記電流制御器は、前記電流指令値として入力されるd軸電流指令値およびq軸電流指令値に対応して、前記電圧指令値としてd軸電圧指令値およびq軸電圧指令値を算出し、
前記制御部が前記同期磁束モードから前記速度制御器を適用するモードに切り替えると、前記磁束推定器が前記推定角速度を出力し、
前記速度制御器は、
前記推定角速度が前記角速度指令値になるように前記q軸電流指令値を調整する、請求項1または2に記載のモータ制御装置。 - 前記速度制御器を適用するモードにおいて、
前記磁束推定器は、
前記d軸電流検出値に前記モータの一次巻線の抵抗値を乗じた結果の値を前記d軸電圧指令値から減算し、減算の結果に一次遅れフィルタ処理をすることでd軸推定磁束を算出し、該d軸推定磁束を前記推定磁束として前記磁束制御器に出力する、請求項5に記載のモータ制御装置。 - 前記速度制御器を適用するモードにおいて、
前記磁束推定器は、
前記q軸電流検出値に前記一次巻線の抵抗値を乗じた結果の値を前記q軸電圧指令値から減算し、減算の結果を前記d軸推定磁束で割ることで、前記推定角速度を算出する、請求項6に記載のモータ制御装置。 - 前記速度制御器を適用するモードにおいて、前記d軸電流指令値は他の装置から入力される、請求項5〜7のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
- 前記速度制御器を適用するモードにおいて、前記磁束指令値は他の装置から入力され、
前記磁束制御器は、
前記推定磁束が前記磁束指令値になるように前記d軸電流指令値を調整する、請求項5〜7のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
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