KR20060048738A - 영구자석 동기전동기의 제어장치 및 모듈 - Google Patents

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KR20060048738A
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츠네히로 엔도
히데후미 시라하마
요시키 이토
시게히사 아오야기
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가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명은 약화시킨 계자영역에 있어서도, 높은 정밀도, 높은 응답의 모터토오크를 실현하는 것과, 또 저렴한 전류검출을 행하는 시스템이나, 자극위치 검출기를 생략한 시스템에 있어서도, 공통으로 적용 가능한 영구자석 동기전동기의 약화시킨 계자 벡터제어장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에서는 이를 위하여 d축 전류지령을 작성하는 연산부의 제어게인을 전동기의 주파수지령값에 의하여 자동 수정하는 것과, 또한 무부하시에 발생하는 d축 전류지령을 미리 연산에 의하여 구하여 d축 전류지령값을 작성하는 연산부의 출력에 가산한다.

Description

영구자석 동기전동기의 제어장치 및 모듈{CONTROL APPARATUS AND MODULE OF PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MOTOR}
도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타내는 영구자석 동기전동기의 약화시킨 계자 벡터제어장치의 구성도,
도 2는 도 1의 제어장치에 있어서의 약화시킨 계자지령 연산부(8)의 설명도,
도 3은 약화시킨 계자지령 연산부(8)가 없는 경우의 전압포화 특성도의 일례,
도 4는 약화시킨 계자지령 연산부(8)를 넣은 경우의 전압포화 특성도의 일례,
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 영구자석 동기전동기의 약화시킨 계자 벡터제어장치의 구성도,
도 6은 도 5의 제어장치에 있어서의 약화시킨 계자지령 연산부(8a)의 설명도의 일례,
도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 영구자석 동기전동기의 약화시킨 계자 벡터제어장치의 구성도,
도 8은 도 7의 제어장치에 있어서의 약화시킨 계자지령 연산부(8b)의 설명도의 일례,
도 9는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 영구자석 동기전동기의 약화시킨 계자 벡터제어장치의 구성도,
도 10은 도 9의 제어장치에 있어서의 약화시킨 계자지령 연산부(8c)의 설명도의 일례,
도 11은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 영구자석 동기전동기의 약화시킨 계자 벡터제어장치의 구성도,
도 12는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 영구자석 동기전동기의 약화시킨 계자 벡터제어장치의 구성도,
도 13은 본 발명의 실시예를 모듈에 적용한 경우의 구성도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 영구자석 동기전동기 2 : 전력변환기
3 : 전류검출기 4 : 자극위치 검출기
5 : 주파수 연산부 6 : 위상 연산부
7, 13 : 좌표 변환부
8, 8a, 8b, 8c : 약화시킨 계자지령 연산부
9 : d축 전류지령 연산부 10 : q축 전류지령 연산부
11 : 전압벡터 연산부 12 : 출력전압 연산부
14 : 전류 추정부 15 : 위상 오차 연산부
21 : 직류전원
IDC : 입력직류 모선전류 검출값 Id* : 제 1 d축 전류지령값
Id** : 제 2 d축 전류지령값 Iq* : 제 1 q축 전류지령값
Iq** : 제 2 q축 전류지령값
V1*ref : 약화시킨 계자영역에 있어서의 출력전압지령값
V1* : 출력전압값 θc* : 회전위상 지령
ω1* : 주파수지령
본 발명은 영구자석 동기전동기의 약화시킨 계자영역의 벡터제어방식에 관한것이다.
약화시킨 계자영역의 벡터제어방식의 종래의 기술로서는, 일본국 특개평8-182398호 공보에 기재된 d축 전류지령값을 테이블화하여 d축 및 q축의 전류제어를 비례연산방식으로 하는 방법이나, 일본국 특개2002-95300호 공보에 기재된 바와 같이 d축 및 q축의 전류제어부로부터 전동기의 단자전압을 구하여, 단자전압의 지령값과 상기 단자전압의 편차를 비례·적분연산으로 상기 d축 전류지령값을 연산하는 방법이 있다.
[특허문헌 1]
일본국 특개평8-182398호 공보
[특허문헌 2]
일본국 특개2002-95300호 공보
그러나 일본국 특개평8-182398호 공보에 기재된 방법에서는 전류제어가 비례연산방식이기 때문에, 전류지령값대로의 전류가 발생하지 않아 토오크 정밀도가 열화되고, 일본국 특개2002-95300호 공보에 기재된 방법에서는 d축 전류지령의 발생이 느리기 때문에 토오크응답이 열화되는 경향이 있다.
본 발명의 목적은 약화시킨 계자제어영역에 있어서도, 「높은 정밀도·높은 응답의 토오크제어」를 실현할 수 있는 「영구자석 동기전동기의 약화시킨 계자제어장치」를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, d축 전류지령값을 작성하는 약화시킨 계자지령 연산부의 적분제어 게인을 전동기의 주파수지령값에 의하여 자동수정함으로써, d축 전류지령값을 높은 응답으로 발생시킬 수 있다.
또한 무부하시에 발생하는 d축 전류지령을 미리 연산에 의하여 구하여, d축 전류지령값을 작성하는 연산부의 출력에 가산하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 사용하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
[실시예 1]
도 1은 본 발명의 일 실시예인 영구자석 동기전동기의 약화시킨 계자 벡터제 어장치의 구성예를 나타낸다. 1은 영구자석 동기전동기, 2는 3상 교류의 전압지령값 Vu*, Vv*, Vw*에 비례한 전압을 출력하는 전력변환기, 21은 직류전원, 3은 3상 교류전류(Iu, Iv, Iw)를 검출할 수 있는 전류검출기, 4는 전동기의 전기각 60°마다의 위치검출값(θi)을 검출할 수 있는 자극위치 검출기, 5는 위치검출값(θi)으로부터 주파수지령값(ω1*)을 연산하는 주파수 연산부, 6은 위치검출값(θi)과 주파수지령값(ω1*)으로부터 전동기의 회전위상 지령(θc*)을 연산하는 위상 연산부, 7은 상기 3상교류전류(Iu, Iv, Iw)의 검출값(Iuc, Ivc, Iwc)과 회전위상 지령(θc*)으로부터 d축 및 q축의 전류검출값(Idc, Iqc)을 출력하는 좌표 변환부, 8은 약화시킨 계자영역에 있어서의 출력전압지령값(V1*ref)과 출력전압값(V1*)의 편차로부터 제 1 d축 전류지령값(Id*)을 연산하는 약화시킨 계자지령 연산부, 9는 약화시킨 계자지령 연산부의 출력인 제 1 d축 전류지령값(Id*)과 d축 전류검출값(Idc)의 편차에 따라 제 2 d축 전류지령값(Id**)을 출력하는 d축 전류지령 연산부, 10은 제 1 q축 전류지령값(Iq*)과 q 축 전류검출값(Iqc)의 편차에 따라 제 2 q축 전류지령값(Iq**)을 출력하는 q축 전류지령 연산부, 11은 전동기(1)의 전기정수와 제 2 전류지령값(Id**, Iq**) 및 주파수지령값(ω1*) 에 의거하여 전압지령값(Vd*, Vq*)을 연산하는 전압벡터 연산부, 12는 전압지령값(Vd*, Vq*)으로부터 전력변환기의 출력전압값(V1*)을 연산하는 출력전압 연산부, 13은 전압지령값(Vd*, Vq*)과 회전위상 지령(θc*)으로부터 3상 교류의 전압지령값(Vu*, Vv*, Vw*)을 출력하는 좌표변환부이 다.
처음에 본 발명의 특징인 약화시킨 계자지령 연산을 사용한 경우에 있어서의 벡터제어방식의 전압제어와 위상제어의 기본동작에 대하여 설명한다.
전압제어에서는 도 1에 있어서의 출력전압 연산부(12)에 있어서, 수학식 1로 나타내는 바와 같이 d축 및 q축의 전압지령값(Vd*, Vq*)을 사용하여 출력전압값(V1*)이 연산된다.
Figure 112005035264087-PAT00001
약화시킨 계자지령 연산부(8)에서는 상기한 출력전압값(V1*)이, 약화시킨 계자영역에 있어서의 출력전압 지령값(V1*ref)과 일치하도록, 제 1 d축 전류지령값(Id*)을 연산한다.
또, 전압벡터 연산부(11)에서는, 미리 수학식 2에서 나타내는 제 2 d축 및 q축의 전류지령값과 모터정수를 사용하여, d축 및 q축의 전압지령값(Vd*, Vq*)을 연산하여, 변환기 출력전압을 제어한다.
Figure 112005035264087-PAT00002
여기에, R1*은 저항의 설정값, Ld*는 d축 인덕턴스의 설정값, Lq*는 q축 인 덕턴스의 설정값, Ke*는 유기전압 정수의 설정값이다.
한편, 위상제어에서는 자극위치 검출기(4)에 있어서, 전기각 60도마다의 자극위치를 파악할 수 있다. 이때의 위치검출값(θi)을 본 실시예에서는,
Figure 112005035264087-PAT00003
여기에, i = 0, 1, 2, 3, 4, 5 라 하고 있다.
주파수연산부(5)에 있어서는, 이 위치검출값(θi)으로부터 최단으로 60도 구간에 있어서의 평균의 회전주파수(ω1*)(이하, 주파수지령값)를 산출한다.
Figure 112005035264087-PAT00004
여기에, Δθ = θi - θ(i-1)이며, Δt는, 60도 구간의 위치검출신호를 검출하기까지의 시간이다.
또, 위상 연산부(6)에서는 위치검출값(θi)과 주파수지령(ω1*)을 사용하여 회전위상 지령(θc*)을 수학식 5와 같이 연산하여 전동기(1)의 기준위상을 제어한다.
Figure 112005035264087-PAT00005
이상이, 전압제어와 위상제어의 기본동작이다.
다음에 도 2를 사용하여 본 발명의 특징인 피드백제어방식에 의한 약화시킨 계자지령 연산부(8)에 대하여 설명한다.
약화시킨 계자지령 연산부(8)에서는, 약화시킨 계자영역에 있어서의 출력전압지령값(V1* ref)과 출력전압값(V1*)의 편차가 적분 게인(K)의 정수를 가지는 적분연산부(81)에 입력되어 적분연산이 행하여진다. 그 연산값은 + 측을 「제로」로 제한하는 리미터 연산부(82)에 입력되고, 그 출력값이 제 1 d축 전류지령(Id*)이 된다.
다음에, 본 발명이 초래하는 작용효과에 대하여 본 실시예에 의하여 설명한다.
도 1의 제어장치에 있어서, 제 1 d축 전류지령값(Id*)을「제로」로 제어한 경우에 대하여 생각한다(약화시킨 계자지령 연산은 행하지 않은 경우).
전압벡터 연산부(11)에서 출력되는 V1*은, 수학식 2를 수학식 1에 대입하면,
Figure 112005035264087-PAT00006
또, V1*의 포화값을 V1*max라 하면, 전압 포화영역에서는 수학식 7의 관계가 된다.
Figure 112005035264087-PAT00007
여기서 수학식 7을 정리하면, 주파수지령(ω1*)에 대한 2차방정식을 얻을 수 있고,
Figure 112005035264087-PAT00008
여기에,
Figure 112005035264087-PAT00009
수학식 8로부터 V1*가 포화될 때의 ω1*을 구할 수 있다.
Figure 112005035264087-PAT00010
여기서, Id** = Id* = 0, Iq** = τ/KT라 한 경우의 모터 토오크(τ)와 주파수지령(ω1*)의 관계를 도 3에 나타낸다.
여기에, τ는 모터 토오크이고, KT는 토오크계수이다.
도 3에 나타내는 실선은, V1*이 포화되는 경계선이고, 경계선의 위쪽이 포화영역, 아래쪽이 비포화영역으로 실제 운전 가능한 범위가 된다.
이 때문에, d축 전류지령값(Id*)을 「제로」로 설정하는 벡터제어에서는, 고속영역에 있어서의 운전범위가 낮게 제한되는 과제가 있었다.
따라서 본 실시예에서는, 출력전압값(V1*)이, 약화시킨 계자영역에 있어서의 출력전압지령값(V1*ref)과 일치하도록 제 1 d축 전류지령값(Id*)을 연산하고, 이 Id*를 사용하여 제 2 d축 전류지령값(Id**)을 작성하여 전압벡터의 연산을 행하도록 하고 있다.
여기서, 약화시킨 계자영역의 출력전압지령값(V1*ref)은, 수학식 10과 같이 설정한다.
Figure 112005035264087-PAT00011
이 결과, 출력전압값(V1*)이 포화되지 않도록(V1*max보다 작은 값이 된다), 전압벡터 연산부(11)에서 전압지령값(Vd*, Vq*)이 연산되기 때문에, 고속영역에 있어서의 운전범위를 확대할 수 있다.
본 발명을 적용하면 전류지령값대로 전류를 발생시킬 수 있기 때문에, 높은 정밀도의 토오크제어를 실현할 수 있고, 또 도 4에 나타내는 바와 같이 운전범위도 확대할 수 있다.
또한, 토오크제어운전시에 있어서 높은 토오크가 요구되면 토오크에 알맞은 큰 전류를 흘릴 필요가 있다. 연속된 시간으로 높은 토오크가 요구되는 경우에는 전동기전류에 의한 발열에 의하여 시간과 함께 전동기 내부의 권선저항값(R)이 증가한다. 그러면 전압벡터 연산부에서 연산하는 저항설정값과 실제 저항치가 일치하지 않게 되기 때문에, 전동기에 필요한 전압을 공급할 수 없게 되고, 그 결과, 토오크발생에 필요한 전류가 흐르지 않아 토오크부족에 빠지는 것이 염려된다.
따라서 본 실시예의 도 1과 같이 벡터 연산부의 상류부에 전류지령 연산부를 가짐으로써, 전동기 전류를 전류지령값에 일치시키도록 출력전압이 제어되어, 전동기 정수의 변동이나, 홀소자 등의 설치오차의 영향을 받지 않고 저속도영역으로부터 토오크부족을 일으키지 않는 교류전동기의 제어장치를 제공할 수 있다.
(실시예 2)
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다.
본 실시예는, 피드백제어방식에 의한 약화시킨 계자지령 연산부의 적분 게인을 주파수지령(ω1*)으로 변경하는 방식의 영구자석 동기전동기의 제어장치이다.
도 5에 있어서, 1∼7, 9∼13, 21은 도 1과 동일하다. 8a는 주파수지령(ω1*)에 따라 V1*ref와 V1*의 편차를 적분연산할 때의 적분 게인을 자동수정하는 약화시킨 계자지령 연산부이다.
다음에, 도 6을 사용하여 본 발명의 특징인 약화시킨 계자지령 연산부(8a)를 설명한다.
약화시킨 계자지령 연산부(8a)에서는 약화시킨 계자영역에 있어서의 출력전압지령값(V1*ref)과 출력전압값(V1)의 편차가, 적분 게인(K)의 정수를 가지는 적분연산부(8a1)에 입력되어, 적분연산이 행하여진다. 그때 적분 게인(K)은 주파수(ω1)에 의하여 자동수정된다. 적분연산부(8a1)의 출력값은 + 측을 「제로」로 제한하는 리미터 연산부(8a2)에 입력되어, 그 출력값이 제 1 d축 전류지령(Id*)이 된다.
이 전류지령값(Id*)을 사용하여 제 2 전류지령값(Id**)을 작성하고, 전압지령값(Vd*, Vq*)을 연산하여 변환기 출력전압을 제어한다.
여기서, 본 발명이 초래하는 작용효과에 대하여 설명을 한다.
약화시킨 계자지령 연산에서 사용하는 적분 게인(K)이 일정한 경우, 무부하시(Iq* = 0)에 있어서의 V1*ref부터 Id*까지의 폐쇄루프 전달함수[Gφ(S)]는,
Figure 112005035264087-PAT00012
여기에 s는 라플러스 연산자이다. 수학식 11로부터 Id*는 1차 지연에서 발생하고, 그 응답시정수(Tφ)는 수학식 12가 되고, Tφ는 주파수지령(ω1*)에 의하여 변화되는 것을 알 수 있다.
Figure 112005035264087-PAT00013
따라서 8a1의 적분 게인(K)을, 수학식 13으로 나타내는 바와 같이 연산한다.
Figure 112005035264087-PAT00014
여기에, ωc는 약화시킨 계자지령 연산의 제어응답 각주파수(rad/s)이다. 그러면 새로운 전달함수[Gφ'(s)]는,
Figure 112005035264087-PAT00015
가 된다. 여기서, 새로운 응답시정수(Tφ')는,
Figure 112005035264087-PAT00016
이다. 이것으로부터 Tφ'는 주파수지령(ω1*)과 무관하게 설정할 수 있어, 더욱 높은 응답의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예의 피드백제어방식에 의한 약화시킨 계자지령 연산부의 적분 게인을 주파수지령(ω1*)으로 변경하는 방식의 영구자석 동기전동기의 제어장치는, 도 5와 같은 전압 벡터 연산부의 상류부에 전류지령 연산부를 가지는 제어계 이외의 제어계에 있어서도 적용 가능하다.
(실시예 3)
도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 본 실시예는 약화시킨 계자지령 연산부에 피드포워드방식을 사용한 경우의 영구자석 동기전동기의 약화시킨 계자 벡터제어장치이다.
도 7에 있어서, 구성요소의 1∼7, 9∼13, 21은 도 1의 것과 동일물이다.
도 8을 사용하여 본 발명의 특징인 피드포워드제어방식에 의한 약화시킨 계자지령 연산부(8b)를 설명한다.
본 실시예 이외는 무부하시에 발생하는 d축 전류지령을 미리 연산에 의하여 구하는 것이다.
약화시킨 계자지령 연산부(8b)에서는, 연산부(8b1)에 있어서, 약화시킨 계자영역에 있어서의 출력전압지령값(V1*ref)으로부터 유기전압지령값(= ω1*Ke*)을 감산하여, 그 감산값을 ω1*과 Ld*의 승산값에 의하여 제산연산을 행한다. 연산부(8b1)의 출력값은, 1차 지연 필터(8b2)에 입력된다. 또한 8b2의 출력값은 + 측을 「제로」로 제한하는 리미터 연산부(8b2)에 입력되고, 그 출력값이 제 1 d축 전류지령(Id*)이 된다.
이 전류지령값(Id*)을 사용하여, 제 2 전류지령값(Id**)을 작성하고, 전압지 령값(Vd*, Vq*)을 연산하여, 변환기 출력전압을 제어한다.
고속영역에서는 토오크가 「제로」이어도 Vq*의 유기전압지령값(=ω1* Ke*)만으로 V1*이 포화되어 버린다.
전압포화영역으로부터 빠져 나가기 위하여 필요한 d축 전류지령값을 Id*ff0라하면,
Figure 112005035264087-PAT00017
이에 의하여 8b2의 1차 지연필터 시정수(T)를, 수학식 17과 같이 설정함으로써, 피드포워드제어방식에서도 실시예 2와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
Figure 112005035264087-PAT00018
또한 본 실시예의 약화시킨 계자지령 연산부에 피드포워드방식을 사용한 경우의 영구자석 동기전동기의 약화시킨 계자 벡터제어장치는, 도 7과 같은 전압 벡터 연산부의 상류부에 전류지령 연산부를 가지는 제어계 이외의 제어계에 있어서도 적용하는 것이 가능하다.
(실시예 4)
도 9는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 본 실시예는 약화시킨 계자지령 연산부에 피드포워드제어방식과 피드백제어방식을 사용한 경우의 영구자석 동기전동기의 제어장치이다.
도 9에 있어서, 구성요소의 1∼7, 9∼13, 21은 도 1의 것과 동일물이다. 도 10을 사용하여 본 발명의 특징인 피드포워드제어방식과 피드백제어방식에 의한 약화시킨 계자지령 연산부(8c)를 설명한다.
약화시킨 계자지령 연산부(8c)에서는, 연산부(8c1)에 있어서, 약화시킨 계자영역에 있어서의 출력전압지령값(V1*ref)으로부터 유기전압지령값(= ω1*Ke*)을 감산하여, 그 감산값을 ω1*과 Ld*의 승산값으로 제산연산을 행한다.
연산부(8c1)의 출력값은 1차 지연필터(8c2)에 입력된다. 또한 8c2의 출력값은 + 측을 「제로」로 제한하는 리미터연산부(8c3)에 입력되고, 그 출력값이 Id*ff가된다.
또, 동시에 출력전압지령값(V1*ref)과 출력전압값(V1)이, 적분 게인(K)의 정수를 가지는 적분연산부(8c4)에 입력되어 적분연산이 행하여진다. 그때 적분 게인(K)은 주파수(ω1)에 의하여 자동수정된다.
적분연산부(8c4)의 출력값은 + 측을 「제로」로 제한하는 리미터연산부(8c5)에 입력되고, 그 출력값이 Id*fb가 된다.
따라서, 수학식 18에 나타내는 바와 같이, 피드포워드제어의 출력값(Id*ff)과 피드백제어의 출력값(Id*fb)의 가산값에 의하여 제 1 d축 전류지령(Id*)을 연산 한다.
Figure 112005035264087-PAT00019
이 방식에서도 상기 실시예와 동일하게 동작하여, 더욱 높은 응답의 효과를 얻을 수 있다.
또한 마찬가지로 본 실시예의 약화시킨 계자지령 연산부에 피드포워드제어방식과 피드백제어방식을 사용한 경우의 영구자석 동기전동기의 제어장치는, 도 9와 같은 전압벡터 연산부의 상류부에 전류지령 연산부를 가지는 제어계 이외의 제어계에 있어서도 적용 가능하다.
[실시예 5]
실시예 1 ∼ 실시예 4까지는, 고가의 전류검출기(3)로 검출한 3상의 교류전류 (Iu∼Iw)를 검출하는 방식이었으나, 저렴한 전류검출을 행하는 제어장치에 있어서도 적용할 수 있다.
도 11에 이 실시예를 나타낸다. 도 11에 있어서 구성요소 1, 2, 4 ∼ 7, 8a, 9 ∼ 13, 21은 도 5의 것과 동일물이다.
14는 전력변환기의 입력모선에 흐르는 직류전류(IDC)로부터 전동기(1)에 흐르는 3상의 교류전류(Iu, Iv, Iw)를 추정하는 전류추정부이다.
이 추정전류값(Iu^, Iv^, Iw^)을 사용하여, 좌표변환부(7)에 있어서 d축 및 q축의 전류검출값(Idc, Iqc)을 연산한다.
이와 같은 전류센서리스제어방식에서도 Id*와 Idc, Iq*와 Iqc가 각각 일치하기 때문에, 상기 실시예와 동일하게 동작하여, 동일한 효과를 얻을 수 있는 것은 분명하다.
또, 본 실시예에서는 약화시킨 계자지령 연산부에 도 6의 방식을 사용하고 있으나, 도 2, 도 8, 도 10의 방식을 사용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
[실시예 6]
도 12는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다.
본 실시예는 저렴한 전류검출을 행하여 자극위치 검출기를 생략한 제어장치에 적용한 것이다.
도 12에 있어서의 구성요소 1, 2, 7, 8a, 9 ∼ 13, 21은 도 5의 것과 동일물이다.
6'는 주파수지령(ωl*)을 적분하여 회전위상 지령(θc*)을 연산하는 위상 연산부가다.
14는 전력변환기의 입력모선에 흐르는 직류전류(IDC)로부터 동기전동기에 흐르는 3상의 교류전류(Iu, Iv, Iw)를 추정하는 전류추정부이다.
이 추정전류값(Iu^, Iv^, Iw^)을 사용하여 좌표변환부(7)에 있어서 d축 및 q축의 전류검출값(Idc, Iqc)을 연산한다.
또, 15는 전압지령값(Vd*, Vq*)과 전류검출값(Idc, Iqc)에 의거하여, 회전위상 지령(θc*)과 전동기(1)의 회전위상(θ)의 편차인 위상 오차[Δθc(=θc * θ)] 를 추정하는 위상 오차 연산부이다.
16은 위상 오차(Δθc)를 「제로」로 하도록 ω1**를 연산하는 주파수 추정부이다. 이와 같은 위치, 전류센서리스제어방식에서도 상기 실시예와 동일하게 동작하여 동일한 효과를 얻을 수 있는 것은 분명하다.
또, 본 실시예에서는 약화시킨 계자지령 연산부에 도 6의 방식을 사용하고 있으나, 도 2, 도 8, 도 10의 방식을 사용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
[실시예 7]
도 13을 사용하여 본 발명을 모듈에 적용한 예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 실시예 1의 실시형태를 나타내는 것이다. 여기서 주파수 연산부(5), 위상 연산부(6), 좌표변환부(7), 약화시킨 계자지령 연산부(8), d축 전류지령 연산부(9), q축 전류지령 연산부(10), 전압벡터 연산부(11), 출력전압 연산부(12), 좌표변환부(13)는 원칩 마이크로컴퓨터를 사용하여 구성하고 있다. 또 상기 원칩 마이크로컴퓨터와 전력변환기는, 동일기판상에서 구성되는 1 모듈 내에 넣어져 있는 형태로 되어 있다. 여기서 말하는 모듈이란, 「규격화된 구성단위」라는 의미이며, 분리 가능한 하드웨어/소프트웨어의 부품으로 구성되어 있는 것이다. 또한 제조상, 동일기판상에서 구성되어 있는 것이 바람직하나, 동일기판에 한정되지는 않는다. 이것보다 동일 박스체에 내장된 복수의 회로기판상에 구성되어도 좋다. 다른 실시예에 있어서도 동일한 형태 구성을 취할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 약화시킨 계자영역에 있어서도 높은 정밀도, 높은 응답의 모터 토오크를 실현할 수 있고, 또 저렴한 전류검출을 행하는 시스템이나, 자극위치 검출기를 생략한 시스템에 있어서도, 공통으로 적용 가능한 영구자석 동기전동기의 약화시킨 계자 벡터제어장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 약화시킨 계자영역에 있어서도, 높은 정밀도, 높은 응답의 모터토오크를 실현할 수 있다.

Claims (11)

  1. 제 1 d축 및 q축의 전류지령값과 전류검출값에 의하여 연산한 제 2 d축 및 q축의 전류지령값 및 주파수지령값에 따라, 영구자석 동기전동기를 구동하는 전력변환기의 출력전압값을 제어하는 영구자석 동기전동기의 제어장치에 있어서,
    출력전압지령값과 상기 출력전압값과의 편차의 적분연산값을, 상기 제 1 d축 전류지령값으로 하는 약화시킨 계자지령 연산부를 가지는 것을 특징으로 하는 영구자석 동기전동기의 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 출력전압지령값과 출력전압값과의 편차의 적분연산은, 적분 게인을 주파수지령값에 따라 수정하는 것을 특징으로 하는 영구자석 동기전동기의 제어장치.
  3. d축 및 q축의 전류지령값, 및 주파수지령값에 따라, 영구자석 동기전동기를 구동하는 전력변환기의 출력전압값을 제어하는 영구자석 동기전동기의 제어장치에 있어서,
    출력전압 지령값과 상기 출력전압값과의 편차의 적분연산값을, d축 전류지령값으로 하는 약화시킨 계자지령 연산부를 가지고,
    상기 출력전압지령값과 출력전압값과의 편차의 적분연산은,
    적분 게인을 주파수지령값에 따라 수정하는 것을 특징으로 하는 영구자석 동 기전동기의 제어장치.
  4. d축 및 q축의 전류지령값 및 주파수지령값에 따라, 영구자석 동기전동기를 구동하는 전력변환기의 출력전압값을 제어하는 영구자석 동기전동기의 제어장치에 있어서,
    약화시킨 계자영역의 출력전압지령값과 주파수지령값 및 모터정수에 의하여 d축 전류지령값이 연산되는 것을 특징으로 하는 영구자석 동기전동기의 제어장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    출력전압지령값과 출력전압값과의 편차의 적분연산값과, 상기 출력전압지령값과 상기 주파수지령값 및 모터정수에 의하여 연산된 값과의 가산값을, d축 전류지령값으로 하는 것을 특징으로 하는 영구자석 동기전동기의 제어장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 출력전압지령값과 출력전압값과의 편차의 적분연산은, 적분 게인을 주파수지령값에 따라 수정하는 것을 특징으로 하는 영구자석 동기전동기의 제어장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 출력전압지령값과 주파수지령값 및 모터정수에 의한 연산은, 상기 출력전압지령값으로부터 전동기의 유기전압지령값을 감산하고, 그 감산값을 주파수지령 값과 d축 인덕턴스의 승산값으로 제산연산하는 것을 특징으로 하는 영구자석 동기전동기의 제어장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 전류검출값은, 상기 전력변환기의 입력직류 모선전류 검출값으로부터 전동기전류를 재현한 전류인 것을 특징으로 하는 영구자석 동기전동기의 제어장치.
  9. 제 1항 또는 제 8중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주파수지령값은, d축 및 q축의 전압지령값과, 검출한 전동기전류 또는 재현한 전류에 의하여 회전위상 지령과 상기 전동기의 회전위상과의 편차를 연산하고, 상기 편차가 제로가 되도록 연산되는 것을 특징으로 하는 영구자석 동기전동기의 제어장치.
  10. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 기재된 제어장치와, 직류를 교류로 변환하는 전력변환기를 가지는 것을 특징으로 하는 모듈.
  11. 제 9항에 기재된 제어장치와, 직류를 교류로 변환하는 전력변환기를 가지는 것을 특징으로 하는 모듈.
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