KR20080002630A

KR20080002630A - 회전기 제어 장치

Info

Publication number: KR20080002630A
Application number: KR1020070022747A
Authority: KR
Inventors: 도시미츠 아이자와; 즈요시 호소이토
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2006-06-28
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2008-01-04
Also published as: JP4928850B2; KR100919268B1; US20080042613A1; US7638967B2; JP2008011628A; CN101098121A

Abstract

본 발명은 기동시를 포함한 센서리스 구동에 있어서 회전 이상을 신속하게 검출하는 것을 목적으로 한다.

회전 이상 검출부(8)는 기동 운전시에 모터 파라미터와 지령 회전 속도(ωr)와 모터(2)의 전류(Id, Iq)를 모터(2)의 전압 전류 방정식에 적용하여 모터(2)의 이론상의 전압(Vf)을 연산하고, 모터(2)의 실 전압이 이론상의 전압(Vf)보다 낮은 경우에 회전 이상이라고 판정한다. 지령 회전 속도(ωr) 대신에 회전 속도·각도 추정부(7)에서 추정한 회전 속도(ωest)를 이용함으로써, 위치 추정 운전시에도 모터(2)의 회전 이상을 검출할 수 있다.

Description

회전기 제어 장치 {DEVICE FOR CONTROLLING MOTOR}

도 1은 본 발명의 일 실시 형태를 도시한 위치 추정 운전시에 있어서의 인버터 장치의 전기적인 블록 구성도.

도 2는 기동 운전시에 있어서의 회전 이상 검출부의 블록 구성도.

도 3은 기동 운전시에 있어서의 실제의 측정 파형으로서, (a)는 정상적으로 가속하고 있는 경우의 파형도, (b)는 탈조(脫調)의 발생에 의해 가속되지 않는 경우의 파형도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 모터 제어 장치(회전기 제어 장치)

2 : 모터(회전기)

2a, 2b, 2c : 권선

2r : 회전자

2m : 영구자석

2s : 고정자

4 : 인버터(전력 변환 장치)

6 : 전류 제어부(기동 제어 수단, 구동 제어 수단)

7 : 회전 속도·각도 추정부(추정 수단)

23 : 전압 연산부(전압 연산 수단)

24 : 판정부(판정 수단).

본 발명은 회전자에 영구자석을 구비한 회전기를 소위 센서리스로 제어하는 회전기 제어 장치에 관한 것이다.

에어컨 등의 컴프레서용 모터나 팬용 모터, 전기 자동차의 구동용 모터 등에서는, 광범위한 가변속 제어, 소비전력의 저감, 유지 보수성의 개선 등이 요청되고 있다. 이것에 응하기 위해서 회전자에 영구자석을 구비한 영구자석 모터를, 홀 IC 등의 회전자 위치 검출용 센서를 부착하지 않고 인버터 장치를 사용하여 벡터 제어하는 센서리스 구동 방식이 많이 채용되게 되었다.

예컨대 에어컨의 실외기 등에 사용되는 팬용 모터에서는, 모터가 외력이나 모터 자체의 원인에 의해 로크되어 회전하지 않게 되거나, 탈조 등에 의해 회전 속도가 매우 저하된다고 하는 이상이 발생하는 경우가 있다. 상기 회전자 위치 검출용 센서를 이용하지 않는 센서리스 구동 방식에서는, 이 회전 이상을 직접적으로 검출할 수 없다. 그래서, 특허문헌 1에서는, 위치 추정 운전시에 d축 유기 전압 추정값을 제로(0)로 수속시킴으로써 회전자의 각 주파수를 검출하고, 그 검출한 각 주파수와 각 주파수 지령값과의 차에 기초하여 회전 이상을 판정하고 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-319698호 공보

이 특허문헌 1에는 위치 추정 운전시에 있어서의 회전 이상의 판정 수단이 기재되어 있다. 그러나, 상기 모터를 기동하는 경우, 회전자의 위치 검출이 가능해질 정도로 유기 전압이 커질 때까지는 일정 패턴의 통전 신호를 이용하여 강제적으로 전류(轉流)해야 한다. 이 강제 전류(轉流)에서는, 회전 위치의 피드백이 없기 때문에, 부하 상태 등에 따라 탈조 등의 회전 이상이 발생하기 쉬우며, 또한 회전 이상에 따라 이음(異音)이 발생하는 등의 문제가 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 강제 전류(轉流)를 행하는 기동시를 포함한 센서리스 구동에 있어서 회전 이상을 신속하게 검출할 수 있는 회전기 제어 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서 청구항 1에 기재한 회전기 제어 장치는 회전자에 영구자석을 구비하고 고정자에 권선이 권취된 회전기에 대하여 전류(轉流) 신호에 따라 통전을 행하는 전력 변환 장치와, 기동 운전시에 상기 전력 변환 장치에 대하여 지령 회전 속도에 따른 소정의 통전 패턴을 갖는 전류(轉流) 신호를 출력하는 기동 제어 수단과, 상기 기동 운전시에 상기 회전기의 파라미터와 상기 지령 회전 속도와 상기 회전기의 권선에 흐르는 전류를 상기 회전기의 전압 전류 방정식에 적용하여 상기 회전기의 전압을 연산하는 전압 연산 수단과, 상기 기동 운전시에 상기 전압 연산 수단에 의해 연산된 전압과 상기 회전기의 실 전압을 비교하여, 상기 실 전압 쪽이 낮은 경우에 회전 이상이라고 판정하는 판정 수단을 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해서 청구항 5에 기재한 회전기 제어 장치는 회전자에 영구자석을 구비하고 고정자에 권선이 권취된 회전기에 대하여 전류 신호에 따라 통전을 행하는 전력 변환 장치와, 상기 회전자의 회전 속도와 회전 위치를 추정하는 추정 수단과, 위치 추정 운전시에 상기 추정 수단에 의해 추정된 회전 위치에 기초하여 상기 전력 변환 장치에 대하여 전류(轉流) 신호를 출력하는 구동 제어 수단과, 상기 위치 추정 운전시에 상기 회전기의 파라미터와 상기 추정 수단에 의해 추정된 회전 속도와 상기 회전기의 권선에 흐르는 전류를 상기 회전기의 전압 전류 방정식에 적용하여 상기 회전기의 전압을 연산하는 전압 연산 수단과, 상기 위치 추정 운전시에 상기 전압 연산 수단에 의해 연산된 전압과 상기 회전기의 실 전압을 비교하여, 상기 실 전압 쪽이 낮은 경우에 회전 이상이라고 판정하는 판정 수단을 포함한 것을 특징으로 한다.

회전기가 회전하고 있는 경우에는, 권선의 리액턴스가 커지기 때문에, 회전기의 지령 회전 속도가 높아짐에 따라 회전기의 전압도 높아진다. 이것에 대하여, 회전기가 정지 또는 지령 회전 속도보다도 저하하고 있으면, 권선의 리액턴스가 작아지고, 회전기의 지령 회전 속도가 높아져도 회전기의 전압은 낮은 상태가 된다. 이 때문에, 기동을 수반하는 센서리스 구동에 있어서, 전압 전류 방정식에 기초하여 연산된 전압과 회전기의 실 전압을 비교함으로써, 회전 이상의 발생을 신속하게 판정할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은 위치 추정 운전시에 있어서의 모터 제어 장치의 구성을 기능 블록에 의해 나타낸 것이다. 모터 제어 장치(1)의 제어 대상인 모터(2)(회전기)는 회전자(2r)에 영구자석(2m)을 구비하고, 고정자(2s)에 전기자(電機子) 권선(2a, 2b, 2c)이 권취되어 이루어지는 3상 영구자석 동기 모터(PM 모터)이다. 회전자(2r)의 위치를 직접 검출하는 센서는 부착되어 있지 않고, 모터 제어 장치(1)는 소위 센서리스 벡터 제어에 의해 모터(2)를 구동 제어하도록 되어 있다.

모터 제어 장치(1)는 제어부(3), 인버터(4), 및 전류 검출기(5a, 5b, 5c)로 구성되어 있다. 인버터(4)(전력 변환 장치에 해당)는 스위칭 소자, 예컨대 IGBT 4ap, 4an, …을 3상 브릿지의 회로 형태로 접속하여 이루어지는 주지의 전압형 인버터로서, 그 출력 단자와 모터(2)의 단자와의 사이에는 홀 CT, 션트 저항 등으로 구성되는 상기 전류 검출기(5a, 5b, 5c)가 설치되어 있다.

제어부(3)는 CPU 코어나 메모리 등의 기본 구성 이외에, A/D 변환기, 타이머, 입출력 포트, 통신 인터페이스 등의 주변 회로를 갖춘 프로세서에 의해 구성되어 있고, 플래시 메모리 등의 비휘발성 메모리에 기억된 제어 프로그램을 실행함으로써 모터(2)를 제어하도록 되어 있다. 제어부(3)는 모터(2)의 자속축 방향을 d축으로 하고, 이것에 직교하는 토크축 방향을 q축으로 하며, 이들 dq 좌표계에서 전압 및 전류를 제어함으로써 벡터 제어를 실행한다.

제어부(3)는 전류 제어부(6), 회전 속도·각도 추정부(7) 및 회전 이상 검출부(8)로서의 기능을 실현하도록 되어 있다. 회전 속도·각도 추정부(7)는 회전자(2r)의 회전 속도(ω)와 자극 위치(회전자 각도 θ)를 추정하는 것으로 추정 수 단에 해당한다. 전류 제어부(6)는 기동 운전시에 있어서는 인버터(4)에 대하여 지령 회전 속도에 따른 소정의 통전 패턴을 갖는 강제적인 전류(轉流) 신호를 출력하는 기동 제어 수단으로서 동작하고, 위치 추정 운전시에 있어서는 추정한 회전자 위치에 기초하여 권선(2a, 2b, 2c)에 흐르게 하는 전류의 위상과 크기를 제어하는 구동 제어 수단으로서 동작한다. 회전 이상 검출부(8)는 기동 운전시 및 위치 추정 운전시에 있어서, 회전자(2r)가 로크한 것 또는 회전 속도가 매우 저하된 것을 검출하기 위한 수단이다.

전류 제어부(6)에 있어서, 3상-2상 변환부(9)는 전류 검출기(5a, 5b, 5c)에 의해 검출된 3상의 전류(Ia, Ib, Ic)를 이것과 등가인 2상의 전류(Iα, Iβ)로 변환한다. 또한, 회전 좌표 변환부(10)는 이 αβ 좌표계의 전류(Iα, Iβ)를 dq 좌표계의 전류(Id, Iq)로 변환한다. 이 회전 좌표 변환의 연산에 있어서는, 후술하는 회전 속도·각도 추정부(7)에 의해 추정된 회전자 각도(θest)가 이용된다.

제어부(3)에는 지령 회전 속도(ωr)가 입력되어 있다. 감산기(11)는 지령 회전 속도(ωr)로부터 회전 속도·각도 추정부(7)에서 추정된 회전 속도(ωest)를 감산하여 속도 편차(Δω)를 구하고, PI 연산부(12)는 속도 편차(Δω)에 대한 PI 연산을 실행하여 지령 q축 전류(Iqr)를 생성한다. 지령 d축 전류(Idr)는 일정값으로 하고 있다.

감산기(13), 지령 d축 전류(Idr)로부터 검출된 d축 전류(Id)를 감산하여 d축 전류 편차(ΔId)를 구하고, PI 연산부(14)는 그 d축 전류 편차(ΔId)에 대한 PI 연산을 실행하여 지령 d축 전압(Vd)을 생성한다. 마찬가지로, 감산기(15)는 지령 q축 전류(Iqr)로부터 검출된 q축 전류(Iq)를 감산하여 q축 전류 편차(ΔIq)를 구하고, PI 연산부(16)는 그 q축 전류 편차(ΔIq)에 대한 PI 연산을 실행하여 지령 q축 전압(Vq)을 생성한다.

회전 좌표 변환부(17)는 이들 d축 전압(Vd)과 q축 전압(Vq)에 대하여 회전자 각도(θest)를 이용하여 회전 좌표 변환을 행하고, αβ 좌표계의 전압(Vα, Vβ)을 출력한다. PWM 형성기(18)는 이 전압(Vα, Vβ)에 기초하여 PWM 변조된 전류 신호를 생성한다. 인버터(4)를 구성하는 IGBT 4ap, 4an, …은 도시하지 않은 드라이브 회로를 통해 부여되는 상기 전류 신호에 따라 스위칭 동작을 행한다. 이에 따라, 모터(2)의 권선(2a, 2b, 2c)에 전압(Vα, Vβ)에 따른 전압이 인가되어 모터(2)가 회전 구동된다.

회전 속도·각도 추정부(7)는 dq 좌표계에서의 모터 모델을 이용하여 회전 속도(ωest)와 회전자 각도(θest)를 구한다. d축 유기 전압 추정부(19)는 회전자(2r)가 회전함으로써 권선(2a, 2b, 2c)에 발생하는 유기 전압의 d축 성분 추정값(Ed)을 다음 수학식 1에 의해 계산한다.

[수학식 1]

여기서, R은 모터(2)의 1상분의 권선 저항, Ld, Lq는 모터(2)의 1상분의 d축, q축 인덕턴스, ωest는 회전자(2r)의 회전 속도의 추정값, p는 미분 연산자이다. 또한, 전류(Id, Iq)에는 검출된 전류값을 이용하고, d축 전압(Vd)에는 인버 터(4)의 응답성이 좋아서 검출값 대신에 지령값을 이용하고 있다.

PI 연산부(20)는 수학식 1에 의해 구한 유기 전압의 d축 성분 추정값(Ed)에 대한 PI 연산을 실행하여 회전 속도 오차(ωerr)를 출력하고, 감산기(21)는 하기 수학식 2에서 나타낸 바와 같이 지령 회전 속도(ωr)로부터 회전 속도 오차(ωerr)를 감산하여 회전 속도(ωest)를 구한다.

[수학식 2]

이러한 추정 방법에 따르면, 유기 전압의 d축 성분 추정값(Ed)은 제로(0)로 수속된다. 적분기(22)는 회전 속도(ωest)를 적분하여 회전자 각도(θest)를 출력한다.

도 2는 기동 운전시에 있어서의 회전 이상 검출부(8)의 구성을 나타내고 있다. 회전 이상 검출부(8)는 전압 연산부(23)(전압 연산 수단에 해당)와 판정부(24)(판정 수단에 해당)로 구성되어 있다. 전압 연산부(23)는 기동 운전시에 있어서는 모터(2)의 파라미터와 지령 회전 속도(ωr)와 검출한 전류(Id, Iq)를 모터(2)의 전압 전류 방정식에 적용하여 모터(2)의 이론상의 전압(Vf)을 연산하고, 위치 추정 운전시에 있어서는 지령 회전 속도(ωr) 대신에 추정한 회전 속도(ωest)를 이용하여 전압(Vf)을 연산한다. 판정부(24)는 모터(2)가 정상적으로 회전하고 있다고 해서 구한 이론상의 전압(Vf)과, 모터(2)의 실 전압[본 실시 형태에서는 지령 전압(V)으로 대용]을 비교하여, 지령 전압(V) 쪽이 낮은 경우에 회전 이상이 라고 판정하여 판정 신호(Sa)를 H 레벨로 한다.

모터(2)의 기동 운전시에 있어서의 전압 전류 방정식은 하기 수학식 3과 같다.

[수학식 3]

여기서, Vd는 d축 전압, Vq는 q축 전압, R은 모터(2)의 1상분의 권선 저항, Ld, Lq는 모터(2)의 1상분의 d축, q축 인덕턴스, Id는 d축 전류, Iq는 q축 전류, Ke는 유기 전압 정수, ω는 회전 속도이다.

또한, 모터(2)의 실 전압(선간 전압에 해당하는 전압)으로서 대용하는 지령 전압(V)은 하기 수학식 4와 같다.

[수학식 4]

다음에, 모터(2)의 회전 이상의 검출에 대해서 도 3도 참조하면서 설명한다.

전류 제어부(6)는 정지 상태에 있는 모터(2)에 대하여 기동 운전을 실행하고, 회전 속도·각도 추정부(7)가 회전 속도(ωest)와 회전자 각도(θest)를 정확하게 추정 가능해지는 회전 속도까지 모터(2)를 가속시킨다. 이 기동 운전에 있어서는, 지령 d축 전류를 Idrst(일정값)로 하고, 지령 q축 전류(Iqr)를 제로(0)로 한 후에, 지령 회전 속도(ωr)에 따라 회전자 각도(θ)를 증가시키는 강제 전류(轉流) 를 행한다. 이 때, 회전자(2r)의 자극 위치에 대해서 오픈 루프 제어가 되기 때문에, 부하 상태 등에 의해 탈조 등의 회전 이상이 발생하기 쉽게 된다.

회전 이상 검출부(8)는 기동 운전시에 수학식 3에 나타낸 전압 전류 방정식에 있어서 d축 전류(Id)에 지령 d축 전류(Idrst)를 대입하고, q축 전류(Iq)에 0을 대입하며, 회전 속도(ω)에 지령 회전 속도(ωr)를 대입함으로써, 모터(2)의 이론상의 d축 전압(Vd)과 q축 전압(Vq)을 연산한다. 그리고, 전압 전류 방정식에 기초한 모터(2)의 이론상의 전압(Vf)(선간 전압에 해당하는 전압)을 하기 수학식 5와 같이 연산한다. 또한, 수학식 3에 있어서 d축 전류(Id)의 미분항과 q축 전류(Iq)의 미분항은 제로(0)로 하고 있다.

[수학식 5]

도 3은 기동 운전시에 있어서의 실제의 측정 파형을 나타내고 있다. (a)는 정상적으로 가속하고 있는 경우의 파형이고, (b)는 탈조의 발생에 의해 가속되지 않는 경우의 파형이다. 각 도면에는 모터(2)의 지령 전압(V), 이론상의 전압(Vf), 판정부(24)가 출력하는 판정 신호(Sa), 기동 운전으로부터 위치 추정 운전으로의 전환 신호(Sb)가 도시되어 있다. 판정 신호(Sa)는 정상 회전일 때에 L 레벨이 되고, 이상 회전일 때에 H 레벨이 된다. 전환 신호(Sb)는 기동 운전시에 L 레벨, 위치 추정 운전시에 H 레벨이 된다. 시험이기 때문에 (b)에 있어서 판정 신호(Sa)가 H 레벨이 되어도 기동 운전을 계속하고 있지만, 실제로는 소정 시간 이상 연속하여 판정 신호(Sa)가 H 레벨이 되면 회전 이상에 의해 운전을 정지한다.

판정부(24)는 수학식 4에서 나타낸 모터(2)의 지령 전압(V)(실 전압에 해당)과 수학식 5에서 나타낸 이론상의 전압(Vf)을 비교한다. 모터(2)가 회전하고 있는 경우에는, 권선(2a, 2b, 2c)의 리액턴스가 커지기 때문에, 모터(2)의 지령 회전 속도(ωr)가 높아짐에 따라 모터(2)의 전압도 높아진다. 도 3의 (a)에서는, 지령 전압(V)은 이론상의 전압(Vf)과 마찬가지로 지령 회전 속도(ωr)의 상승에 따라 증가하고 있고, 기동 운전 기간에 있어서 지령 전압(V)이 이론상의 전압(Vf)보다도 항상 높아진다. 그 결과, 판정 신호(Sa)는 항상 L 레벨이 된다.

이것에 대하여, 모터(2)가 탈조에 의해 정지 또는 지령 회전 속도(ωr)보다도 저하되면, 권선(2a, 2b, 2c)의 리액턴스가 작아지고, 모터(2)의 지령 회전 속도(ωr)가 높아져도 모터(2)의 전압은 낮은 상태가 된다. 도 3의 (b)에서는, 지령 전압(V)은 거의 일정한 상태이고, 기동 운전 도중에 지령 전압(V)이 이론상의 전압(Vf)보다도 낮아진다. 그 결과, 판정 신호(Sa)가 L 레벨에서 H 레벨로 변화된다.

이와 같이, 판정부(24)는 기동 운전시에 모터(2)의 지령 전압(V)(실 전압에 해당)과 이론상의 전압(Vf)을 비교함으로써, 회전 이상의 발생을 신속하게 검출할 수 있다. 이 회전 이상은 위치 추정 운전시에 있어서도 마찬가지로 하여 검출할 수 있다. 즉, 부하가 일정한 경우에는, 근사적으로 수학식 3에 나타낸 전압 전류 방정식이 성립되기 때문에, d축 전류(Id)에 지령 d축 전류(Idr)를 대입하고, q축 전류(Iq)에 지령 q축 전류(Iqr)를 대입하며, 회전 속도(ω)에 회전 속도·각도 추정부(7)에서 추정한 회전 속도(ωest)를 대입함으로써, 모터(2)의 이론상의 d축 전 압(Vd)과 q축 전압(Vq)을 연산한다. 그리고, 전압 전류 방정식에 기초한 모터(2)의 이론상의 전압(Vf)(선간 전압에 해당하는 전압)을 하기 수학식 6과 같이 연산한다. 판정부(24)는 위치 추정 운전시에 지령 전압(V)이 이론상의 전압(Vf)보다도 낮아지면, 회전 이상이라고 판정하여 판정 신호(Sa)를 H 레벨로 한다.

[수학식 6]

또한, 부하 변동이 있는 경우에는, 수학식 3에 나타낸 전압 전류 방정식 대신에 하기 수학식 7에 나타낸 전압 전류 방정식을 이용하면 좋다.

[수학식 7]

그런데, 이 회전 이상 검출 방법에서는 모터 파라미터를 이용하여 이론상의 전압(Vf)을 연산하기 때문에, 파라미터에 오차가 존재하면 오판정이 발생하는 것이 염려된다. 그래서, 기동 운전시에 있어서의 파라미터의 오차의 영향에 대해서 몬테카를로법을 이용한 시뮬레이션에 의한 검증을 행하고 있다. 그 결과, 추정한 회전자 각도(θest)와 실제 회전자 각도와의 어긋남, 전류·전압의 검출 오차, 유기 전압(유기 전압 정수 Ke)의 오차, 권선 인덕턴스(Ld, Lq)의 오차, 권선 저항(R)의 오차 등이 실제 시스템에서의 변동 정도 존재하여도, 탈조에 의한 회전 이상을 거의 확실하게 검출할 수 있는 것을 확인하였다.

또한, 모터(2)를 보다 확실하게 기동하기 위해서 기동 운전에 앞서 소정 상의 권선에 대하여 직류 통전을 행하는 위치 결정 운전을 실행하는 경우가 있다. 이 경우에는, 위치 결정 운전시에 있어서의 d축 전압(Vd)과 d축 전류(Id)를 측정하고, 이들 측정값에 기초하여 권선 저항(R)을 구하여, 그 저항값을 모터 파라미터로서 이용하면 좋다. 이에 따라, 권선 온도의 변동에 의한 전압(Vf)의 연산 오차를 저감할 수 있다. 전술한 시뮬레이션에 의한 검증에서도, 권선 저항(R)의 오차가 감소되면, 탈조에 의한 회전 이상을 보다 확실하게 검출할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 모터 제어 장치(1)는 기동 운전시에 모터 파라미터와 지령 회전 속도(ωr)와 모터(2)의 전류(Id, Iq)를 모터(2)의 전압 전류 방정식에 적용하여 모터(2)가 정상적으로 회전하고 있는 경우의 이론상의 전압(Vf)을 연산하고, 모터(2)의 실 전압이 이론상의 전압(Vf)보다 낮은 경우에 회전 이상이라고 판정하는 회전 이상 검출부(8)를 구비하고 있다. 회전 이상 검출부(8)는 지령 회전 속도(ωr) 대신에 회전 속도·각도 추정부(7)에서 추정한 회전 속도(ωest)를 이용함으로써, 위치 추정 운전시에도 모터(2)의 회전 이상을 검출할 수 있다. 따라서, 기동 운전시를 포함한 센서리스 구동에 있어서, 부하의 급변 등에 의한 로크이나 탈조에 의한 회전수 저하 등의 발생을 신속하게 검출할 수 있다.

기동 불량을 이른 단계에서 검출하여 모터(2)로의 통전을 중지할 수 있기 때문에, 기동 운전시에 있어서의 불필요한 전력을 억제할 수 있고, 이음(異音)의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 모터 파라미터에 다소의 오차가 존재하여도 회전 이상 을 거의 확실하게 검출할 수 있기 때문에, 사용자는 모터 파라미터를 설정한 후에, 기동 불량 검출을 위한 조정이 필요 없게 된다.

모터(2)에 인가되는 전압은 지령 전압에 대하여 우수한 추종성을 갖고 있기 때문에, 회전 이상 검출부(8)는 이론상의 전압(Vf)과 비교하는 전압으로서 실 전압 대신에 지령 전압(V)을 이용할 수 있다. 이에 따라 전압 검출기가 필요 없게 된다.

회전 이상 검출부(8)는 모터(2)의 권선(2a, 2b, 2c)에 흐르는 전류로서 지령 전류(Idr, Idrst, Iqr)를 이용하여 이론상의 전압(Vf)을 연산하고 있기 때문에, 진동이 쉽게 발생하지 않게 되어 계가 안정된다. 또한, 기동 운전시에는, 지령 d축 전류를 Idrst(일정값)로 하고, 지령 q축 전류(Iqr)를 0으로 하고 있기 때문에, 모터(2)의 전압 전류 방정식에 있어서의 전류에 관한 미분항을 생략할 수 있다. 그 결과, 프로세서의 처리 부담이 경감된다.

또한, 본 발명은 상기하고 또한 도면에 도시한 실시 형태에 한정되지 않고, 예컨대 이하와 같이 변형 또는 확장이 가능하다.

이론상의 전압(Vf)의 연산에 있어서, 권선(2a, 2b, 2c)에 흐르는 전류로서 검출한 전류(Id, Iq)와 지령 전류(Idr, Idrst, Iqr) 중 어느 하나를 이용하여도 좋다.

회전 속도(ωest)와 회전자 각도(θest)의 추정 방법은 유기 전압의 d축 성분 추정값(Ed)을 0으로 수속시키는 회전 속도·각도 추정부(7)에 의한 추정 방법에 한정되지 않는다.

전압 검출기를 설치하여, 회전 이상 검출부(8)는 이론상의 전압(Vf)과 검출 한 실 전압을 비교하여 회전 이상을 판정하여도 좋다.

본 발명의 회전기 제어 장치에 따르면, 강제적인 전류(轉流)를 행하는 기동시를 포함한 센서리스 구동에 있어서 회전 이상을 신속하게 검출할 수 있다.

Claims

회전자에 영구자석을 구비하고 고정자에 권선이 권취된 회전기에 대하여 전류(轉流) 신호에 따라 통전을 행하는 전력 변환 장치와,

기동 운전시에 상기 전력 변환 장치에 대하여 지령 회전 속도에 따른 소정의 통전 패턴을 갖는 전류(轉流) 신호를 출력하는 기동 제어 수단과,

상기 기동 운전시에 상기 회전기의 파라미터와 상기 지령 회전 속도와 상기 회전기의 권선에 흐르는 전류(電流)를 상기 회전기의 전압 전류 방정식에 적용하여 상기 회전기의 전압을 연산하는 전압 연산 수단과,

상기 기동 운전시에 상기 전압 연산 수단에 의해 연산된 전압과 상기 회전기의 실 전압을 비교하여, 상기 실 전압 쪽이 낮은 경우에 회전 이상이라고 판정하는 판정 수단

을 포함한 것을 특징으로 하는 회전기 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 전압 연산 수단은 상기 회전기의 권선에 흐르는 전류로서 지령 전류를 이용하여 상기 회전기의 전압을 연산하는 것을 특징으로 하는 회전기 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기동 제어 수단은 상기 기동 운전에 앞서 상기 회전기의 소정 상(相)의 권선에 대하여 통전을 행하는 위치 결정 운전을 실행 하고,

상기 전압 연산 수단은 상기 위치 결정 운전시에 상기 권선의 저항값을 구하여, 그 저항값을 상기 회전기의 파라미터로서 이용하여 상기 회전기의 전압을 연산하는 것을 특징으로 하는 회전기 제어 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판정 수단은 상기 회전기의 실 전압으로서 상기 회전기의 지령 전압을 이용하는 것을 특징으로 하는 회전기 제어 장치.
회전자에 영구자석을 구비하고 고정자에 권선이 권취된 회전기에 대하여 전류 신호에 따라 통전을 행하는 전력 변환 장치와,

상기 회전자의 회전 속도와 회전 위치를 추정하는 추정 수단과,

위치 추정 운전시에 상기 추정 수단에 의해 추정된 회전 위치에 기초하여 상기 전력 변환 장치에 대하여 전류(轉流) 신호를 출력하는 구동 제어 수단과,

상기 위치 추정 운전시에 상기 회전기의 파라미터와 상기 추정 수단에 의해 추정된 회전 속도와 상기 회전기의 권선에 흐르는 전류를 상기 회전기의 전압 전류 방정식에 적용하여 상기 회전기의 전압을 연산하는 전압 연산 수단과,

상기 위치 추정 운전시에 상기 전압 연산 수단에 의해 연산된 전압과 상기 회전기의 실 전압을 비교하여, 상기 실 전압 쪽이 낮은 경우에 회전 이상이라고 판정하는 판정 수단

을 포함한 것을 특징으로 하는 회전기 제어 장치.
제5항에 있어서, 상기 전압 연산 수단은 상기 회전기의 권선에 흐르는 전류로서 지령 전류를 이용하여 상기 회전기의 전압을 연산하는 것을 특징으로 하는 회전기 제어 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 구동 제어 수단은 상기 회전기의 기동 운전에 앞서 소정 상의 권선에 대하여 통전을 행하는 위치 결정 운전을 실행하고,

상기 전압 연산 수단은 상기 위치 결정 운전시에 상기 권선의 저항값을 구하고, 그 저항값을 상기 회전기의 파라미터로서 이용하여 상기 회전기의 전압을 연산하는 것을 특징으로 하는 회전기 제어 장치.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판정 수단은 상기 회전기의 실 전압으로서 상기 회전기의 지령 전압을 이용하는 것을 특징으로 하는 회전기 제어 장치.