WO2014168055A1

WO2014168055A1 - チューニング支援装置およびチューニングシステム

Info

Publication number: WO2014168055A1
Application number: PCT/JP2014/059721
Authority: WO
Inventors: 江桁劉
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2014-04-02
Publication date: 2014-10-16
Anticipated expiration: 2015-10-08

Abstract

　電動機駆動装置に設定する電動機のパラメータを最適な値に調整するチューニングの精度を良くする技術的手段を提供する。チューニング支援装置１０の制御部１１０は、チューニングシーケンス１６０に従って、電動機駆動装置２０の制御部２１０にチューニングプログラム２６０を実行させる。チューニングプログラム２６０の実行結果を示す情報はチューニング支援装置に送られる。これらが複数回行われる。チューニング支援装置１０の制御部１１０は、データ処理プログラム１７０に従って、チューニングプログラム２６０の各々の実行結果を示す情報から電動機駆動装置２０に最終的に設定する電動機３０のパラメータを決定し、その結果を電動機駆動装置２０に送る。

Description

チューニング支援装置およびチューニングシステム

　この発明は、電動機駆動装置に設定する電動機のパラメータを最適な値に調整するチューニングを支援する装置およびそのチューニング支援装置を含むチューニングシステムに関する。

　電動機駆動装置により電動機を正確にベクトル制御するためには、制御対象の電動機のパラメータ（例えば、インダクタンス、巻き線抵抗、永久磁石の磁束、磁極の位置など）を電動機駆動装置に正確に設定する必要がある。このため、電動機駆動装置では、電動機のパラメータを測定して当該電動機駆動装置に設定する電動機のパラメータを最適な値に調整するチューニングが行われる（例えば特許文献１参照）。

　図４は、従来のチューニング支援装置および電動機駆動装置の構成を示すブロック図である。図４に示すように、電動機駆動装置６０には、チューニングプログラム６１０が実装されている。チューニングプログラム６１０は、制御対象の電動機のパラメータを測定して当該電動機駆動装置６０に設定するプログラムである。このチューニングプログラム６１０は、チューニング支援装置５０からの指示により実行される。チューニングプログラム６１０の実行により得られた電動機のパラメータは電動機駆動装置６０のパラメータ記憶部６２０に上書きされる。このようにして、電動機駆動装置６０に設定する電動機のパラメータが最適な値に調整（チューニング）される。このチューニングにおいて、チューニングプログラムは１回実行される。

特開２０１１－２７７４９号公報

　図４に示す従来のチューニング支援装置５０は、チューニングプログラム６１０を１回実行して得られた電動機のパラメータを電動機駆動装置６０に設定していたため、例えば、チューニングプログラム６１０の実行結果を示す情報に不適切な値が含まれていた場合、その不適切な値を電動機のパラメータとして電動機駆動装置６０に設定してしまう可能性がありチューニングの精度が良くない、という問題がある。

　チューニングの精度を良くするために、チューニングプログラムを複数回実行するとともにその複数回実行した各々の結果をデータ処理（例えば平均化など）するプログラムを電動機駆動装置に実装することが考えられる。しかし、この態様には、
（１）電動機駆動装置におけるチューニングに関する処理が複雑となる、
（２）このプログラムを実行する制御用ＣＰＵのメモリ等のリソースが多く占有される、
（３）データ処理の柔軟性に欠ける、
という問題がある。

　この発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、電動機駆動装置に設定する電動機のパラメータを最適な値に調整するチューニングの精度を良くする技術的手段を提供することを目的としている。

　この発明は、電動機のパラメータを測定して電動機駆動装置に設定する電動機のパラメータを求めるチューニングプログラムを前記電動機駆動装置に１または複数回実行させるチューニングシーケンスを実行するチューニングシーケンス実行手段と、前記電動機駆動装置から１または複数の前記チューニングプログラムの実行結果を示す情報を各々受け取り、前記電動機駆動装置に最終的に設定する電動機のパラメータを決定するデータ処理手段と、を具備することを特徴とするチューニング支援装置を提供する。

　この発明によれば、チューニング支援装置は、電動機駆動装置にチューニングプログラムを１または複数回実行させるとともに、チューニングプログラムの実行結果を示す情報を電動機駆動装置から受け取り、チューニングプログラムの実行結果を示す情報を処理対象として電動機駆動装置に最終的に設定する電動機のパラメータを決定するデータ処理を行い、そのデータ処理結果を電動機駆動装置に設定する。従って、１または複数個のチューニングプログラムの実行結果を示す情報から電動機駆動装置に最終的に設定する電動機のパラメータを決定するためチューニングの精度を良くすることができる。

この発明の第１実施形態であるチューニング支援装置１０を含むチューニングシステム１の構成を示すブロック図である。同チューニングシステム１によるチューニング動作を説明するブロック図である。この発明の第２実施形態であるチューニング支援装置１０Ａを含むチューニングシステム１Ａによるチューニング動作を説明するブロック図である。従来のチューニング支援装置および電動機駆動装置の構成を示すブロック図である。

　以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。
　＜第１実施形態＞
　図１は、この発明の第１実施形態によるチューニング支援装置１０を含むチューニングシステム１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、チューニングシステム１は、電動機３０と、電動機駆動装置２０と、電動機駆動装置２０に設定する電動機３０のパラメータ（例えば電動機３０のインダクタンスや永久磁石の磁束など）を最適な値に調整するチューニングを支援するチューニング支援装置１０と、電動機駆動装置２０とチューニング支援装置１０との間の通信を媒介する通信ケーブル４０とから構成されている。本実施形態によるチューニングシステム１では、チューニング支援装置１０からチューニングの開始を指示された電動機駆動装置２０が電動機３０のパラメータを測定して電動機駆動装置２０に設定する電動機３０のパラメータを求め、チューニング支援装置１０が電動機駆動装置２０において求めた電動機３０のパラメータを処理対象としてデータ処理を行いチューニングの最終結果を決定する。チューニングシステム１によるチューニングは、例えば、電動機３０や電動機駆動装置２０の性能試験や出荷検査のときに行われる。

　電動機駆動装置２０は、例えばインバータ装置などであり、電動機３０（例えば電気自動車に使用される永久磁石型同期電動機など）を駆動および制御する装置である。電動機駆動装置２０は、制御部２１０、通信インターフェース（以下、通信Ｉ／Ｆという）２２０、駆動制御部２３０、記憶部２４０およびこれら構成要素間のデータ授受を媒介するバス２５０を有している。通信Ｉ／Ｆ２２０は、外部機器と制御部２１０との間の通信を行うための回路である。通信Ｉ／Ｆ２２０には、チューニング支援装置１０と接続している通信ケーブル４０が接続されている。駆動制御部２３０は、電動機３０を駆動および制御する主装置であり、電動機３０に接続されている。駆動制御部２３０は、電動機３０に電力を供給するインバータの制御を行う回路を有する。また、駆動制御部２３０は、電動機３０に出力する電圧や電流を測定するセンサなどを有しており、電動機３０のパラメータの測定を行う機能を有する。

　制御部２１０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ：中央処理装置）であり、記憶部２４０（より正確には不揮発性記憶部２４４）に格納されているプログラムを実行することにより電動機駆動装置２０の各部を制御する制御中枢である。記憶部２４０は、揮発性記憶部２４２および不揮発性記憶部２４４を有している。揮発性記憶部２４２は、例えばＲＡＭである。揮発性記憶部２４２は、制御部２１０によりワークエリアとして利用される。不揮発性記憶部２４４は、ハードディスク装置等のデータ書き換えが可能な不揮発性記憶装置である。不揮発性記憶部２４４には、本実施形態に特に関連のあるプログラムとしてチューニングプログラム２６０が格納されている。チューニングプログラム２６０は、電動機３０のパラメータを測定して当該電動機駆動装置２０に設定する電動機３０のパラメータを求めるプログラムである。このチューニングプログラム２６０は、電動機駆動装置２０に設定する電動機３０のパラメータを求めるための必要最小限の測定命令および演算命令により構成されている。また、不揮発性記憶部２４４は、パラメータ記憶部２７０を有している。パラメータ記憶部２７０は、電動機駆動装置２０において設定している電動機３０のパラメータを記憶する記憶エリアである。駆動制御部２３０は、パラメータ記憶部２７０に記憶されている電動機３０のパラメータを読み出して電動機３０の駆動および制御を行う。

　チューニング支援装置１０は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）やプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）などであり、電動機駆動装置２０の上位装置である。チューニング支援装置１０は、制御部１１０、通信Ｉ／Ｆ１２０、ユーザインターフェース（以下、ユーザＩ／Ｆという）１３０、記憶部１４０およびこれら構成要素間のデータ授受を媒介するバス１５０を有している。通信Ｉ／Ｆ１２０は、外部機器と制御部１１０との間の通信を行うための回路である。通信Ｉ／Ｆ１２０には、通信ケーブル４０を介して電動機駆動装置２０が接続されている。ユーザＩ／Ｆ１３０は、例えば、キーボードや操作パネルなどの入力装置およびディスプレイなどの表示装置を含んでいる。

　制御部１１０は、例えばＣＰＵであり、記憶部１４０（より正確には不揮発性記憶部１４４）に格納されているプログラムを実行することによりチューニング支援装置１０の各部を制御する制御中枢である。記憶部１４０は、揮発性記憶部１４２および不揮発性記憶部１４４を有している。揮発性記憶部１４２は、例えばＲＡＭである。揮発性記憶部１４２は、制御部１１０によりワークエリアとして利用される。不揮発性記憶部１４４は、ハードディスク装置等のデータ書き換えが可能な不揮発性記憶装置である。不揮発性記憶部１４４には、本実施形態に特有なものとして、チューニングシーケンス１６０およびデータ処理プログラム１７０が格納されている。チューニングシーケンス１６０は、電動機駆動装置２０の制御部２１０にチューニングプログラム２６０を実行させる指示を行うプログラムである。チューニングシーケンス１６０には、チューニングプログラム２６０の実行の開始を示す情報（以下、チューニング指令という）と、チューニングプログラム２６０における電動機３０のパラメータ測定の条件や演算の条件を示す情報（以下、チューニング条件という）が含まれている。また、チューニングシーケンス１６０は、所定時間間隔毎でチューニングプログラム２６０を１または複数回実行させる内容となっている。データ処理プログラム１７０は、チューニングプログラム２６０の実行結果から電動機駆動装置２０に最終的に設定する電動機３０のパラメータ（すなわちチューニングの最終結果）を決定するデータ処理を行うプログラムである。このデータ処理プログラム１７０には、例えば、複数回のチューニングプログラム２６０の実行結果の平均値を電動機３０のパラメータの種類毎に求める処理や平均化の前処理として同パラメータの中から最大値あるいは最小値を切り捨てる処理などが含まれる。そして、制御部１１０は、チューニングシーケンス１６０を実行するチューニングシーケンス実行手段およびデータ処理プログラム１７０を実行するデータ処理手段として機能する。
　以上が、チューニング支援装置１０を含むチューニングシステム１の構成である。

　次に、チューニング支援装置１０を含むチューニングシステム１におけるチューニング動作について説明する。図２は、チューニング動作を説明するブロック図である。図２に示す例のチューニングシーケンス１６０は、チューニングプログラム２６０を３回実行させる内容となっている。チューニング支援装置１０のユーザがユーザＩ／Ｆ１３０の入力装置にチューニングを行う旨の指示を入力すると、チューニング支援装置１０の制御部１１０は、チューニングシーケンス１６０およびデータ処理プログラム１７０を実行する。

　チューニング支援装置１０の制御部１１０は、チューニングシーケンス１６０に従って、チューニング指令と所定のチューニング条件とを含む情報を通信Ｉ／Ｆ１２０および通信ケーブル４０を介して電動機駆動装置２０に送る。通信Ｉ／Ｆ２２０を介してチューニング指令と所定のチューニング条件とを含む情報を受け取った電動機駆動装置２０の制御部２１０は、受け取った所定のチューニング条件でチューニングプログラム２６０の実行を開始する。より詳細に説明すると、制御部２１０は、チューニングプログラム２６０に従って、受け取った所定のチューニング条件で駆動制御部２３０に電動機３０のパラメータの測定をさせる。このようにして得られたチューニングプログラム２６０の実行結果を示す情報は、通信Ｉ／Ｆ２２０および通信ケーブル４０を介してチューニング支援装置１０に送られる。チューニング支援装置１０の制御部１１０は、通信Ｉ／Ｆ１２０を介して受け取ったチューニングプログラム２６０の実行結果を示す情報をレジスタに格納する。

　次に、チューニング支援装置１０の制御部１１０は、チューニングシーケンス１６０に従って、２回目のチューニングプログラム２６０の実行を指示するチューニング指令と所定のチューニング条件とを含む情報を通信Ｉ／Ｆ１２０および通信ケーブル４０を介して電動機駆動装置２０に送る。これらの情報を受け取った電動機駆動装置２０の制御部２１０は、受け取った所定のチューニング条件でチューニングプログラム２６０の実行を再度開始する。このチューニングプログラム２６０の２回目の実行結果を示す情報は、通信Ｉ／Ｆ２２０および通信ケーブル４０を介してチューニング支援装置１０に送られる。そして、チューニング支援装置１０の制御部１１０は、このチューニングプログラム２６０の２回目の実行結果を示す情報をレジスタに格納する。

　同様にして、チューニング支援装置１０の制御部１１０は、３回目のチューニングプログラム２６０の実行を電動機駆動装置２０に指示する。チューニングプログラム２６０の３回目の実行結果を示す情報はチューニング支援装置１０のレジスタに格納される。

　次に、チューニング支援装置１０の制御部１１０は、データ処理プログラム１７０に従って、レジスタに格納された１～３回目の各々のチューニングプログラム２６０の実行結果を示す情報を対象としてデータ処理を行う。より詳細に説明すると、制御部１１０は、３回のチューニングプログラム２６０の実行結果における各々の電動機３０のパラメータの平均値を求める。そして、この求めた平均値を、電動機駆動装置２０に最終的に設定する電動機３０のパラメータ（すなわち、チューニングの最終結果）として決定する。

　チューニング支援装置１０の制御部１１０は、データ処理プログラム１７０の実行結果であるチューニングの最終結果を示す情報を、通信Ｉ／Ｆ１２０および通信ケーブル４０を介して電動機駆動装置２０に送る。通信Ｉ／Ｆ２２０を介してチューニングの最終結果を示す情報を受け取った電動機駆動装置２０の制御部２１０は、チューニングの最終結果を示す情報、すなわち、電動機駆動装置２０に最終的に設定する電動機３０のパラメータをパラメータ記憶部２７０に上書きする。このようにして、電動機駆動装置２０に設定する電動機３０のパラメータが最適な値に調整（チューニング）される。そして、駆動制御部２３０は、パラメータ記憶部２７０に上書きされた電動機３０のパラメータを読み出して電動機３０を駆動および制御する。
　以上が、チューニング動作の説明である。

　このように、電動機駆動装置２０よりも上位の装置であるチューニング支援装置１０は、電動機駆動装置２０にチューニングプログラム２６０を実行させるとともに、チューニングプログラム２６０の実行結果を示す情報を通信ケーブル４０を介して電動機駆動装置２０から受け取り、チューニングプログラム２６０の実行結果を示す情報を対象として電動機駆動装置２０に最終的に設定する電動機３０のパラメータを決定するデータ処理を行い、その最終結果を電動機駆動装置２０に引き渡す。これにより、チューニングの精度を良くすることができる。また、電動機駆動装置２０に実装するチューニングプログラム２６０を必要最小限の内容に簡略することができる。そして、電動機駆動装置２０におけるチューニングプログラム２６０の実行に伴うＣＰＵリソースの消費を削減することができる。

　また、パーソナルコンピュータなどの汎用機器をチューニング支援装置１０として機能させることにより、汎用機器が有している汎用のデータ処理プログラムをデータ処理プログラム１７０に利用することができる。

　また、電動機駆動装置２０におけるチューニングプログラム２６０を変更することなく、チューニング支援装置１０において、チューニングプログラムの実行回数、チューニング条件、チューニングの順番（電動機３０の複数種のパラメータの中における測定順番など）を自由に変更することができる。

　また、チューニングシーケンス１６０とデータ処理プログラム１７０とチューニングプログラム２６０が各々個別のプログラムとなっているため、例えば、チューニング条件を変更する場合にはチューニングシーケンス１６０のみを変更し、データ処理内容を変更する場合にはデータ処理プログラム１７０のみを変更するという具合に、個々のプログラム毎に変更すれば良く、チューニングに関するすべてのプログラムを変更する必要はない。

　また、チューニングプログラム２６０の実行回数を変更する場合やデータ処理内容を変更する場合、台数の少ない上位装置であるチューニング支援装置１０のチューニングシーケンス１６０やデータ処理プログラム１７０を変更すれば良く、台数の多い電動機駆動装置２０のチューニングプログラム２６０を変更する必要はない。従って、チューニングプログラム２６０の実行回数の変更やデータ処理内容の変更の手間を減らすことができる。

　＜第２実施形態＞
　図３は、この発明の第２実施形態によるチューニング支援装置１０Ａを含むチューニングシステム１Ａのチューニング動作を説明する図である。図３に示すように、チューニング支援装置１０Ａは、データ処理プログラム１７０に代えてデータ処理プログラム１７０Ａとした点において第１実施形態によるチューニング支援装置１０と異なる（図２参照）。

　本実施形態において、チューニング支援装置１０に送られるチューニングプログラム２６０の実行結果を示す情報には、チューニングプログラム２６０が正常に行われたか否かを示す情報が含まれている。より具体的には、チューニングプログラム２６０による電動機３０のパラメータの測定において、例えば過電流などの異常値が検出された場合、その異常値に応じたエラーコードがチューニングプログラム２６０の実行結果を示す情報に含まれる。

　チューニング支援装置１０Ａの制御部１１０は、データ処理プログラム１７０Ａに従って、チューニングプログラム２６０の実行結果を示す情報に対してデータ処理を行うに際し、このチューニングプログラム２６０の実行結果を示す情報にチューニングプログラム２６０が正常に行われていない旨を示す情報（エラーコード）が含まれていた場合、データ処理を中断し、チューニングシーケンス１６０を再度実行する。このとき、制御部１１０は、当該エラーコードの内容により、チューニングシーケンス１６０の内容（具体的には、チューニング指令の回数（チューニングプログラム２６０の実行回数）およびチューニング条件（電動機３０のパラメータ測定の条件など））を変更して実行するようにしても良い。

　このように、本実施形態によるチューニング支援装置１０Ａでは、チューニングプログラム２６０が正常に行われていない旨を示す情報を受け取った場合にデータ処理を中断してチューニングシーケンス１６０を再度実行するというフィードバックが為されている。このため、電動機３０のパラメータ測定の失敗などによりチューニングプログラムの実行結果を示す情報に異常値が含まれていても、その異常値を含んでチューニングの最終結果が決定されることがなく、チューニングの最終結果の精度を高くすることができる。また、本実施形態においても第１実施形態と同様の効果が得られる。

　＜他の実施形態＞
　以上、この発明の第１～第２実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば次の通りである。

（１）上記各実施形態において、チューニングシーケンス１６０は、チューニングプログラム２６０を３回実行させるものであったがこれに限られない。チューニングシーケンス１６０は、チューニングプログラム２６０を１または複数回実行させる内容であれば良い。例えばチューニングプログラム２６０の実行回数を増加させれば、チューニングの最終結果の精度がより高くなるからである。また、データ処理プログラム１７０のデータ処理の内容は、平均値を求めるものに限られない。例えば、チューニングプログラム２６０の複数の実行結果の中の最大値あるいは最小値を切り捨てる処理を行うようにすれば、チューニングプログラム２６０の実行結果の中に異常に大きな値あるいは異常に小さな値がある場合にその異常値を除いてチューニングの最終結果を決定することができ、チューニングの最終結果の精度が高くなるからである。

（２）上記第２実施形態では、チューニングプログラム２６０が正常に行われていない旨を示す情報を検出した場合にデータ処理を中断してチューニングシーケンス１６０を再度実行していた。しかし、チューニングシーケンス１６０を再度実行する態様はこれに限られない。例えば、電動機駆動装置２０に設定する電動機３０のパラメータの閾値を予め設定しておき、データ処理を行った結果がその閾値を越えた場合に、チューニングシーケンス１６０を再度実行するようにしても良い。また、チューニングシーケンス１６０を再度実行するとともに、ユーザＩ／Ｆ１３０の表示装置にエラーがあった旨を示す表示を行っても良い。また、チューニングプログラム２６０が正常に行われていない旨を示す情報を検出した場合等において、ユーザＩ／Ｆ１３０の表示装置にエラーがあった旨を示す表示を行い、ユーザＩ／Ｆ１３０の入力装置を介してユーザからチューニングシーケンス１６０の実行指示があった後にチューニングシーケンス１６０の再実行を行っても良い。

（３）上記各実施形態では、１のチューニング支援装置１０と１の電動機駆動装置２０との間で通信を行っていた。しかし、通信の態様はこれに限られない。例えば、１のチューニング支援装置１０と多数の電動機駆動装置２０とを通信ケーブルで接続しても良い。このような態様にすることにより、１のチューニング支援装置１０で多数の電動機駆動装置２０に対するチューニングを略同時に行うことができる。また、このような態様では、例えば、各電動機駆動装置２０の中の過半数台の電動機駆動装置２０のチューニングプログラム２６０の実行結果を示す情報にエラーコードが含まれていた場合、チューニング支援装置１０はデータ処理を中断してチューニングシーケンス１６０を再度実行する、というようなフィードバックを行うこともできる。

（４）上記各実施形態では、パーソナルコンピュータやプログラマブルコントローラをチューニング支援装置１０として機能させていたがこの態様に限られない。例えば、電動機３０や電動機駆動装置２０を搭載した車を修理するときに電動機駆動装置２０のチューニングを行うことも考えられる。このような場合、車載コントローラにチューニングシーケンス１６０とデータ処理プログラム１７０を実行させて、車載コントローラをチューニング支援装置１０として機能させても良い。

１，１Ａ…チューニングシステム、１０，１０Ａ…チューニング支援装置、２０…電動機駆動装置、３０…電動機、４０…通信ケーブル、１１０，２１０…制御部、１２０，２２０…通信Ｉ／Ｆ、１３０…ユーザＩ／Ｆ、１４０，２４０…記憶部、１４２，２４２…揮発性記憶部、１４４，２４４…不揮発性記憶部、１５０，２５０…バス、１６０…チューニングシーケンス、１７０，１７０Ａ…データ処理プログラム、２３０…駆動制御部、２６０…チューニングプログラム、２７０…パラメータ記憶部。

Claims

　電動機のパラメータを測定して電動機駆動装置に設定する電動機のパラメータを求めるチューニングプログラムを前記電動機駆動装置に１または複数回実行させるチューニングシーケンスを実行するチューニングシーケンス実行手段と、
　前記電動機駆動装置から１または複数の前記チューニングプログラムの実行結果を示す情報を各々受け取り、前記電動機駆動装置に最終的に設定する電動機のパラメータを決定するデータ処理手段と、
　を具備することを特徴とするチューニング支援装置。
　前記データ処理手段は、前記電動機駆動装置から受け取った前記チューニングプログラムの実行結果を示す情報が所定の条件を満たした場合、前記チューニングシーケンス実行手段に前記チューニングシーケンスを再度実行させることを特徴とする請求項１に記載のチューニング支援装置。
　請求項１に記載のチューニング支援装置と、
　前記チューニング支援装置の指示の下にチューニングが行われる電動機駆動装置と、
　を具備することを特徴とするチューニングシステム。
　請求項２に記載のチューニング支援装置と、
　前記チューニング支援装置の指示の下にチューニングが行われる電動機駆動装置と、
　を具備することを特徴とするチューニングシステム。