WO2024252552A1 - モータ制御装置 - Google Patents

モータ制御装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2024252552A1
WO2024252552A1 PCT/JP2023/021142 JP2023021142W WO2024252552A1 WO 2024252552 A1 WO2024252552 A1 WO 2024252552A1 JP 2023021142 W JP2023021142 W JP 2023021142W WO 2024252552 A1 WO2024252552 A1 WO 2024252552A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
speed
value
axis current
command value
synchronous motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2023/021142
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
隆貴 下田
聡史 猪飼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Priority to JP2025525520A priority Critical patent/JPWO2024252552A1/ja
Priority to PCT/JP2023/021142 priority patent/WO2024252552A1/ja
Priority to CN202380098759.5A priority patent/CN121263953A/zh
Priority to DE112023005820.2T priority patent/DE112023005820T5/de
Publication of WO2024252552A1 publication Critical patent/WO2024252552A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/18—Estimation of position or speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022—Synchronous motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/182—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings

Definitions

  • the present invention relates to a motor control device.
  • a known method of controlling motor speed is vector control, which adjusts the magnetic flux current (d-axis current) that is in phase with the rotor and the torque current (q-axis current) that is 90° out of phase with the rotor.
  • the rotor position can be detected by a sensor such as an encoder.
  • sensorless vector control which estimates the rotor position and performs vector control, has the advantage of simplifying the motor configuration.
  • a widely used method for estimating the rotor position is to use an extended electromotive force observer, that is, to estimate the extended electromotive force using an extended electromotive force model (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • the extended electromotive force model cannot accurately estimate the rotor position in the low-speed range where the induced voltage is small.
  • the q-axis current is set to zero, so a large torque cannot be obtained, and the motor acceleration cannot be increased. For this reason, a motor control device with high acceleration and deceleration performance in the low speed range is desired.
  • a motor control device is a motor control device that performs sensorless vector control of a synchronous motor, and includes an induced voltage estimation unit that estimates an induced voltage of the synchronous motor, a speed estimation unit that estimates the speed of the synchronous motor based on the induced voltage estimated by the induced voltage estimation unit, a speed control unit that generates a d-axis current command value and a q-axis current command value by receiving feedback of the speed estimated by the speed estimation unit so as to realize the synchronous motor speed specified by a speed command value, a d-axis current control unit that controls the d-axis current value of the synchronous motor to match the d-axis current command value, a q-axis current control unit that controls the q-axis current value of the synchronous motor to match the q-axis current command value, and an offset addition unit that adds an offset value to the d-axis current command value output from the speed control unit.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a motor control device according to an embodiment of the present disclosure.
  • 4 is a graph illustrating a relationship between a d-axis current command value and a rotation speed of the motor control device of FIG. 1 .
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a motor control device 1 according to one embodiment of the present disclosure.
  • the motor control device 1 is a device that performs sensorless vector control of a synchronous motor 2, and controls the output of an inverter 3 that supplies power to the synchronous motor 2.
  • the motor control device 1 also performs sensorless vector control in the low speed range.
  • the motor control device 1 includes a speed control unit 11, a d-axis current control unit 12, a q-axis current control unit 13, a two-phase/three-phase conversion unit 14, a three-phase/two-phase conversion unit 15, an induced voltage estimation unit 16, a speed estimation unit 17, a position calculation unit 18, an offset addition unit 19, and a saturation adjustment unit 20.
  • the speed control unit 11 receives a speed command value ⁇ * that specifies the speed of the synchronous motor 2, and generates a d-axis current command value i * ⁇ 0 that specifies the magnitude of the d-axis ( ⁇ -axis) component of the current input to the synchronous motor 2 and a q-axis current command value i * ⁇ that specifies the magnitude of the q-axis ( ⁇ -axis) component of the current input to the synchronous motor 2.
  • the "d-axis in the control” and the "q-axis in the control” are simply referred to as the "d-axis" and the "q-axis”.
  • the speed control unit 11 receives feedback of the speed ⁇ ⁇ estimated by a speed estimation unit 17 described later so as to realize the speed of the synchronous motor 2 specified by the speed command value ⁇ *, and calculates the d-axis current command value i * ⁇ 0 and the q-axis current command value i * ⁇ .
  • the configuration of the speed control unit 11 can be the same as that in a conventional motor control device.
  • " * " is added to the command value and " ⁇ " is added to the estimated value according to convention.
  • the d-axis current control unit 12 calculates a d-axis voltage command value v * ⁇ that specifies a d-axis voltage value that can output a d-axis current that coincides with the d-axis current command value i* ⁇ output from the speed control unit 11 and after an offset is added by the offset adder 19 and the saturation adjuster 20.
  • the d-axis current control unit 12 calculates the d-axis voltage command value v * ⁇ by receiving feedback of the value of the d-axis current actually applied to the synchronous motor 2, that is, the d-axis current value i ⁇ calculated by the three-phase/ two -phase conversion unit 1 from the current value of the synchronous motor 2.
  • the configuration of the d-axis current control unit 12 can be the same as that in a conventional motor control device, and can be configured to perform, for example, PI control.
  • the q-axis current control unit 13 calculates a q-axis voltage command value v * ⁇ that specifies a value of a q-axis voltage that can output a q-axis current that coincides with the q-axis current command value i* ⁇ output from the speed control unit 11.
  • the q-axis current control unit 13 calculates the q-axis voltage command value v* ⁇ by receiving feedback of the q-axis current value i ⁇ calculated by the three-phase/two-phase conversion unit 1 from the current value of the synchronous motor 2.
  • the configuration of the q-axis current control unit 13 may be the same as that in a conventional motor control device, and may be configured to perform, for example, PI control.
  • the two-phase/three-phase converter 14 converts two-phase voltage commands, the d-axis voltage command value v * ⁇ output from the d-axis current controller 12 and the q-axis voltage command value v * ⁇ output from the q-axis current controller 13, into voltage command values v * u , v * v , and v * w for each phase of the three-phase voltage to be input to the synchronous motor 2.
  • the configuration of the two-phase/three-phase converter 14 can be the same as that in a conventional motor control device.
  • the three-phase/two-phase converter 15 performs dq conversion on the detected values of the three-phase currents (current values of at least two phases) supplied to the synchronous motor 2, and calculates the actual d-axis current value i ⁇ and q-axis current value i ⁇ .
  • the configuration of the three-phase/two-phase converter 15 can be the same as that in a conventional motor control device.
  • the induced voltage estimator 16 estimates the d-axis extended induced voltage e ⁇ ⁇ and the q-axis extended induced voltage e ⁇ ⁇ for control of the synchronous motor 2 from the d-axis voltage command value v * ⁇ output from the d-axis current control unit 12, the q-axis voltage command value v* ⁇ output from the q-axis current control unit 13, and the actual d-axis current value i ⁇ and q-axis current value i ⁇ calculated by the three-phase/two-phase conversion unit 15.
  • the induced voltage estimator 16 can be configured by a well-known extended induced voltage observer.
  • the speed estimator 17 estimates the actual speed ⁇ of the synchronous motor 2 based on the d-axis extended induced voltage e ⁇ ⁇ and the q-axis extended induced voltage e ⁇ ⁇ estimated by the induced voltage estimator.
  • the speed estimator 17 may have a configuration similar to that of a conventional motor control device.
  • the position calculation unit 18 estimates the actual rotational angle position ⁇ of the synchronous motor 2 from the actual speed ⁇ of the synchronous motor 2 estimated by the speed estimation unit 17.
  • the configuration of the position calculation unit 18 can be the same as that in a conventional motor control device, and can be configured to estimate the rotational angle position ⁇ by integrating the rotational angle position ⁇ (transfer function 1/s), for example.
  • the offset adder 19 adds an offset value i * ⁇ 1 to the d-axis current command value i * ⁇ 0 output from the speed control unit 11.
  • the offset value i * ⁇ 1 can be adjusted by a saturation adjuster 20 (described later) so as not to exceed the current value permitted by the synchronous motor 2 and the inverter 3, but the offset adder 19 generates an offset value i * ⁇ 1 that does not take into account such equipment limitations. Therefore, the offset adder 19 can be configured to determine the offset value based only on the speed command value ⁇ * input to the speed control unit 11 or the speed ⁇ estimated by the speed estimator 17.
  • the offset adding unit 19 is preferably configured to set a first speed threshold ⁇ T1 and a second speed threshold ⁇ T2 larger than the first speed threshold ⁇ T1 in advance, set the offset value i * ⁇ 1 to a constant value when the absolute value of the speed command value ⁇ * or the speed ⁇ ⁇ is less than the first speed threshold ⁇ T1 (offset control), set the offset value i * ⁇ 1 to a value that monotonically decreases with an increase in the absolute value of the speed command value ⁇ * or the speed ⁇ when the absolute value of the speed command value ⁇ * or the speed ⁇ is equal to or greater than the first speed threshold ⁇ T1 and equal to or less than the second speed threshold ⁇ T2 (transition control), and set the offset value i * ⁇ 1 to 0 when the absolute value of the speed command value ⁇ * or the speed ⁇ exceeds the second speed threshold ⁇ T2 (normal sensorless vector control).
  • the second speed threshold ⁇ T2 can be set to a lower limit speed that is considered to be appropriately controlled by normal sensorless vector control, and the first speed threshold ⁇ T1 is preferably set so that the offset control and the sensorless vector control can be smoothly switched even when the speed change is large.
  • the monotonic decrease when the absolute value of the speed command value ⁇ * or the speed ⁇ is equal to or greater than the first speed threshold value ⁇ T1 and equal to or less than the second speed threshold value ⁇ T2 may have any profile, such as a quadratic curve.
  • the d-axis current command value i * ⁇ 0 output by the speed control unit 11 is a negative value proportional to the speed in order to utilize reluctance torque or apply flux-weakening control. In this way, when the speed is extremely low, the offset value i * ⁇ 1 ensures a certain amount of d-axis current and forms sufficient magnetic flux, so that step-out does not easily occur even if the error in the speed ⁇ becomes large.
  • the saturation adjustment unit 20 adjusts the offset value i * ⁇ 1 so that the norm of the vector sum does not exceed the norm threshold, preferably so that the norm of the vector sum matches the norm threshold, and adds the adjusted offset value i * ⁇ 2 to the d-axis current command value i * ⁇ 0 output by the speed control unit 11.
  • the saturation adjustment unit 20 can be configured to set the smaller of the offset value ⁇ (i a 2 -i * ⁇ 2 ) 1/2 -i * ⁇ 0 ⁇ where the norm of the vector sum ⁇ ( i * ⁇ 2 +i * ⁇ 2 ) 1/2 ⁇ coincides with the norm threshold i a and the offset value i * ⁇ 1 calculated by the offset addition unit 19 as an adjusted offset value i * ⁇ 2 to be added to the d-axis current command value i * ⁇ 0 output by the speed control unit 11.
  • This makes it possible to protect the device by preventing the generation of a command value requesting a current that exceeds the capabilities of the synchronous motor 2 and the inverter 3, and to prevent operation stop due to the activation of a safety device such as a current trip.
  • the motor control device 1 having the above configuration performs sensorless vector control using the d-axis current command value i * ⁇ 0 and the q-axis current command value i * ⁇ calculated by the speed control unit 11 even in the low speed range, and therefore ensures acceleration/deceleration performance by applying a q-axis current according to the q-axis current command value i * ⁇ that generates torque in the synchronous motor 2.
  • the motor control device 1 adds an offset value i * ⁇ 1 to the d-axis current command value i * ⁇ 0 to ensure a certain level of d-axis current and form a sufficient magnetic flux, so that step-out does not easily occur even when the error in the speed ⁇ becomes large.
  • a motor control device (1) is a motor control device (1) that performs sensorless vector control of a synchronous motor, an induced voltage estimation unit (16) for estimating an induced voltage of a synchronous motor (2); a speed estimation unit (17) that estimates a speed of the synchronous motor (2) based on the induced voltage estimated by the induced voltage estimation unit (16); a speed control unit (11) that receives feedback of a speed estimated by a speed estimation unit (17) and generates a d-axis current command value and a q-axis current command value so as to realize a speed of a synchronous motor (2) designated by the speed command value; a d-axis current control unit (12) that controls a value of a d-axis current of a synchronous motor (2) so that the value coincides with a d-axis current command value; a q-axis current control unit (13) that controls a value of a q-axis current of
  • the offset addition unit (19) may be configured so that a first speed threshold and a second speed threshold greater than the first speed threshold are set in advance, and when the speed command value or the absolute value of the speed is less than the first speed threshold, the offset value is set to a constant value, when the speed command value or the absolute value of the speed is equal to or greater than the first speed threshold and equal to or less than the second speed threshold, the offset value is set to a value that monotonically decreases as the speed command value or the absolute value of the speed increases, and when the speed command value or the absolute value of the speed exceeds the second speed threshold, the offset value is set to 0.
  • the motor control device (1) of Supplementary Note 1 or 2 may further include a saturation adjustment unit (20) that, when the norm of a vector sum of the d-axis current command value and the q-axis current command value to which the offset value has been added exceeds a predetermined norm threshold, adjusts at least one of the offset value, the d-axis current command value, and the q-axis current command value so that the norm of the vector sum does not exceed the norm threshold.
  • a saturation adjustment unit (20) that, when the norm of a vector sum of the d-axis current command value and the q-axis current command value to which the offset value has been added exceeds a predetermined norm threshold, adjusts at least one of the offset value, the d-axis current command value, and the q-axis current command value so that the norm of the vector sum does not exceed the norm threshold.
  • the saturation adjustment unit (20) may adjust the offset value so that the norm of the vector sum coincides with a norm threshold value.
  • the saturation adjustment unit can be omitted.
  • the saturation adjustment unit may adjust at least one of the d-axis current command value and the q-axis current command value output by the speed control unit.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

本開示の一態様に係るモータ制御装置は、同期モータをセンサレスベクトル制御するモータ制御装置であって、前記同期モータの誘起電圧を推定する誘起電圧推定部と、前記誘起電圧推定部が推定した誘起電圧に基づいて前記同期モータの速度を推定する速度推定部と、速度指令値が指定する前記同期モータの速度を実現するよう、前記速度推定部が推定した速度のフィードバックを受けてｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を生成する速度制御部と、前記同期モータのｄ軸電流の値を前記ｄ軸電流指令値に一致させるよう制御するｄ軸電流制御部と、前記同期モータのｑ軸電流の値を前記ｑ軸電流指令値に一致させるよう制御するｑ軸電流制御部と、前記速度制御部から出力される前記ｄ軸電流指令値にオフセット値を加算するオフセット加算部と、を備える。

Description

モータ制御装置
　本発明は、モータ制御装置に関する。
　モータの速度制御方法として、回転子と同位相の磁束電流（ｄ軸電流）と回転子と位相が９０°異なるトルク電流（ｑ軸電流）とをそれぞれ調整するベクトル制御が知られている。回転子の位置は、エンコーダ等のセンサで検出できる。しかしながら、演算装置の能力向上に伴って、モータの電流値等から演算により回転子の位置を推定する技術も普及している。このように、回転子の位置を推定してベクトル制御を行うセンサレスベクトル制御は、モータの構成を簡素化できるという利点を有する。
　回転子の位置を推定する方法としては、拡張誘起電圧オブザーバを用いる方法、つまり拡張誘起電圧モデルを用いて拡張誘起電圧を推定する方法が広く採用されている（例えば非特許文献１参照）。しかしながら、拡張誘起電圧モデルでは、誘起電圧が小さくなる低速域において回転子の位置を正確に推定することができない。
　この問題を回避するために、中高速域ではセンサレスベクトル制御を行い、低速域ではベクトル制御を行わずに同期制御を行うこと、具体的には、低速時にはｑ軸電流をゼロに設定し、ｄ軸電流を固定値に設定してオープンループ制御することで、脱調及びサーマルトリップを防止することが提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２０１５－１３３８０２号公報
森本茂雄、河本啓助、武田洋次著「推定位置誤差情報を利用したＩＰＭＳＭの位置・速度センサレス制御」電気学会論文誌Ｄ、１２２巻７号、Ｐ．７２２－７２９、２００２年
　同期制御では、ｑ軸電流をゼロに設定するので大きなトルクが得られないため、モータの加速度を大きくできない。このため、低速域における加減速性能が高いモータ制御装置が望まれる。
　本開示の一態様に係るモータ制御装置は、同期モータをセンサレスベクトル制御するモータ制御装置であって、前記同期モータの誘起電圧を推定する誘起電圧推定部と、前記誘起電圧推定部が推定した誘起電圧に基づいて前記同期モータの速度を推定する速度推定部と、速度指令値が指定する前記同期モータの速度を実現するよう、前記速度推定部が推定した速度のフィードバックを受けてｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を生成する速度制御部と、前記同期モータのｄ軸電流の値を前記ｄ軸電流指令値に一致させるよう制御するｄ軸電流制御部と、前記同期モータのｑ軸電流の値を前記ｑ軸電流指令値に一致させるよう制御するｑ軸電流制御部と、前記速度制御部から出力される前記ｄ軸電流指令値にオフセット値を加算するオフセット加算部と、を備える。
本開示の一実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 図１のモータ制御装置のｄ軸電流指令値と回転数との関係を例示するグラフである。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本開示の一実施形態に係るモータ制御装置１の構成を示すブロック図である。モータ制御装置１は、同期モータ２をセンサレスベクトル制御する装置であって、同期モータ２に電力を供給するインバータ３の出力を制御する。モータ制御装置１は、低速域においてもセンサレスベクトル制御を行う。
　モータ制御装置１は、速度制御部１１、ｄ軸電流制御部１２、ｑ軸電流制御部１３、２相／３相変換部１４、３相／２相変換部１５、誘起電圧推定部１６、速度推定部１７、位置算出部１８、オフセット加算部１９及び飽和調整部２０を備える。
　速度制御部１１は、同期モータ２の速度を指定する速度指令値ω＊が入力され、同期モータ２に入力される電流の制御上のｄ軸（γ軸）方向の成分の大きさを特定するｄ軸電流指令値ｉ＊ γ０及び制御上のｑ軸（δ軸）方向の成分の大きさ特定するｑ軸電流指令値ｉ＊ δを生成する。なお、以下の説明では「制御上のｄ軸」及び「制御上のｑ軸」について、単に「ｄ軸」及び「ｑ軸」という。速度制御部１１は、速度指令値ω＊が指定する同期モータ２の速度を実現するよう、後述する速度推定部１７が推定した速度ω＾のフィードバックを受けて、ｄ軸電流指令値ｉ＊ γ０及びｑ軸電流指令値ｉ＊ δを算出する。速度制御部１１の構成は、従来のモータ制御装置におけるものと同様の構成とすることができる。なお、各種の値について、慣例に従って指令値には「＊」、推定値には「＾」を付す。
　ｄ軸電流制御部１２は、速度制御部１１から出力され、オフセット加算部１９及び飽和調整部２０によってオフセットが加算された後のｄ軸電流指令値ｉ＊ γに一致するｄ軸電流を出力できるｄ軸電圧の値を特定するｄ軸電圧指令値ｖ＊ γを算出する。ｄ軸電流制御部１２は、実際に同期モータ２に印加されているｄ軸電流の値、つまり３相／２相変換部１が同期モータ２の電流値から算出したｄ軸電流値ｉγのフィードバックを受けて、ｄ軸電圧指令値ｖ＊ γを算出する。ｄ軸電流制御部１２の構成は、従来のモータ制御装置におけるものと同様の構成とすることができ、例えばＰＩ制御を行うものとされ得る。
　ｑ軸電流制御部１３は、速度制御部１１から出力されるｑ軸電流指令値ｉ＊ δに一致するｑ軸電流を出力できるｑ軸電圧の値を特定するｑ軸電圧指令値ｖ＊ δを算出する。ｑ軸電流制御部１３は、３相／２相変換部１が同期モータ２の電流値から算出したｑ軸電流値ｉδのフィードバックを受けて、ｑ軸電圧指令値ｖ＊ δを算出する。ｑ軸電流制御部１３の構成は、従来のモータ制御装置におけるものと同様の構成とすることができ、例えばＰＩ制御を行うものとされ得る。
　２相／３相変換部１４は、ｄ軸電流制御部１２から出力されるｄ軸電圧指令値ｖ＊ γとｑ軸電流制御部１３から出力されるｑ軸電圧指令値ｖ＊ δとの２相の電圧指令を、同期モータ２に入力すべき３相電圧の各層の電圧指令値ｖ＊ ｕ，ｖ＊ ｖ，ｖ＊ ｗに変換する。２相／３相変換部１４の構成は、従来のモータ制御装置におけるものと同様の構成とすることができる。
　３相／２相変換部１５は、同期モータ２に供給される３相電流の検出値（少なくとも２相の電流値）を、ｄｑ変換し、実際のｄ軸電流値ｉγ及びｑ軸電流値ｉδを算出する。３相／２相変換部１５の構成は、従来のモータ制御装置におけるものと同様の構成とすることができる。
　誘起電圧推定部１６は、ｄ軸電流制御部１２から出力されるｄ軸電圧指令値ｖ＊ γ及びｑ軸電流制御部１３から出力されるｑ軸電圧指令値ｖ＊ δと、３相／２相変換部１５が算出した実際のｄ軸電流値ｉγ及びｑ軸電流値ｉδから、同期モータ２の制御上のｄ軸拡張誘起電圧ｅ＾γ及びｑ軸拡張誘起電圧ｅ＾δを推定する。誘起電圧推定部１６は、周知の拡張誘起電圧オブザーバにより構成できる。
　速度推定部１７は、誘起電圧推定部が推定したｄ軸拡張誘起電圧ｅ＾γ及びｑ軸拡張誘起電圧ｅ＾δに基づいて、実際の同期モータ２の速度ω＾を推定する。速度推定部１７の構成は、従来のモータ制御装置におけるものと同様の構成とすることができる。
　位置算出部１８は、速度推定部１７が推定した実際の同期モータ２の速度ω＾から、実際の同期モータ２の回転角度位置θ＾を推定する。位置算出部１８の構成は、従来のモータ制御装置におけるものと同様の構成とすることができ、例えば回転角度位置θ＾の積分（伝達関数１／ｓ）により回転角度位置θ＾を推定するよう構成され得る。
　オフセット加算部１９は、速度制御部１１から出力されるｄ軸電流指令値ｉ＊ γ０にオフセット値ｉ＊ γ１を加算する。本実施形態では、オフセット値ｉ＊ γ１は、後述する飽和調整部２０により同期モータ２及びインバータ３が許容する電流値を超えないよう調整され得るが、オフセット加算部１９は、そのような設備上の制限を考慮しないオフセット値ｉ＊ γ１を生成する。したがって、オフセット加算部１９は、速度制御部１１に入力される速度指令値ω＊又は速度推定部１７が推定した速度ω＾のみに基づいてオフセット値を決定するよう構成され得る。
　オフセット加算部１９は、予め第１速度閾値ωＴ１と第１速度閾値ωＴ１よりも大きい第２速度閾値ωＴ２が設定され、速度指令値ω＊又は速度ω＾の絶対値が第１速度閾値ωＴ１未満のときは、オフセット値ｉ＊ γ１を一定値とすし（オフセット制御）、速度指令値ω＊又は速度ω＾の絶対値が第１速度閾値ωＴ１以上第２速度閾値ωＴ２以下であるときは、オフセット値ｉ＊ γ１を速度指令値ω＊又は速度ω＾の絶対値の増大に伴って単調減少する値とし（移行制御）、速度指令値ω＊又は速度ω＾の絶対値が第２速度閾値ωＴ２を超えるときは、オフセット値ｉ＊ γ１を０とする（通常のセンサレスベクトル制御）ことが好ましい。なお、第２速度閾値ωＴ２は、通常のセンサレスベクトル制御で適切に制御し得ると考えられる下限速度とすることができ、第１速度閾値ωＴ１は、速度変化が大きい場合にもオフセット制御とセンサレスベクトル制御をスムーズに切り替えることができるよう設定されることが好ましい。また、速度指令値ω＊又は速度ω＾の絶対値が第１速度閾値ωＴ１以上第２速度閾値ωＴ２以下であるときの単調減少は、例えば二次曲線状等、任意のプロファイルとされ得る。
　図２に、同期モータ２の速度に対する、ｄ軸電流指令値ｉ＊ γ０、オフセット値ｉ＊ γ１及びその合計値（ｄ軸電流制御部１２に入力されるｄ軸電流指令値）ｉ＊ γ（＝ｉ＊ γ０＋ｉ＊ γ１）の関係を例示する。速度制御部１１が出力するｄ軸電流指令値ｉ＊ γ０は、リラクタンストルクの活用又は弱め磁束制御の適用のために、速度に比例する負の値となっている。このように、速度が極めて低い状態において、オフセット値ｉ＊ γ１によりある程度のｄ軸電流を確保し、十分な磁束を形成するので、速度ω＾の誤差が大きくなっても容易に脱調しない。
　飽和調整部２０は、オフセット値ｉ＊ γ１を加算した後のｄ軸電流指令値ｉ＊ γとｑ軸電流指令値ｉ＊ δのベクトル和のノルム（合成電流値）が所定のノルム閾値（許容最大電流値）を超える場合、ベクトル和のノルムがノルム閾値を超えないよう、好ましくはベクトル和のノルムがノルム閾値に一致するよう、オフセット値ｉ＊ γ１を調整し、調整後のオフセット値ｉ＊ γ２を速度制御部１１が出力するｄ軸電流指令値ｉ＊ γ０に加算する。ノルム閾値をｉａとすると、飽和調整部２０は、ベクトル和のノルム｛（ｉ＊ γ ２＋ｉ＊ δ ２）１／２｝がノルム閾値ｉａに一致するオフセット値｛（ｉａ ２－ｉ＊ δ ２）１／２－ｉ＊ γ０｝と、オフセット加算部１９が算出したオフセット値ｉ＊ γ１との小さい方を速度制御部１１が出力するｄ軸電流指令値ｉ＊ γ０に加算する調整後のオフセット値ｉ＊ γ２とするよう構成され得る。これにより、同期モータ２及びインバータ３の能力を超える電流を要求する指令値を生成しないようにして、装置を保護できるとともに、電流トリップ等の安全装置に作動による運転停止を防止できる。
　以上の構成を備えるモータ制御装置１は、低速域においても、速度制御部１１が算出するｄ軸電流指令値ｉ＊ γ０及びｑ軸電流指令値ｉ＊ δを使用するセンサレスベクトル制御を行うため、同期モータ２にトルクを生じさせるｑ軸電流指令値ｉ＊ δに従うｑ軸電流を印加して加減速性能を担保する。これと同時に、モータ制御装置１は、ｄ軸電流指令値ｉ＊ γ０にオフセット値ｉ＊ γ１を加算することによって、ある程度の大きさのｄ軸電流を確保して十分な磁束を形成するので、速度ω＾の誤差が大きくなった場合にも容易に脱調しない。
　上記実施形態および変形例に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
　モータ制御装置（１）は、同期モータをセンサレスベクトル制御するモータ制御装置（１）であって、
　同期モータ（２）の誘起電圧を推定する誘起電圧推定部（１６）と、
　誘起電圧推定部（１６）が推定した誘起電圧に基づいて同期モータ（２）の速度を推定する速度推定部（１７）と、
　速度指令値が指定する同期モータ（２）の速度を実現するよう、速度推定部（１７）が推定した速度のフィードバックを受けてｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を生成する速度制御部（１１）と、
　同期モータ（２）のｄ軸電流の値をｄ軸電流指令値に一致させるよう制御するｄ軸電流制御部（１２）と、
　同期モータ（２）のｑ軸電流の値をｑ軸電流指令値に一致させるよう制御するｑ軸電流制御部（１３）と、
　速度制御部（１１）から出力されるｄ軸電流指令値にオフセット値を加算するオフセット加算部（１９）と、
を備える。
（付記２）
　付記１のモータ制御装置（１）において、オフセット加算部（１９）は、予め第１速度閾値と第１速度閾値よりも大きい第２速度閾値が設定され、速度指令値又は速度の絶対値が第１速度閾値未満のときは、オフセット値を一定値とし、速度指令値又は速度の絶対値が第１速度閾値以上第２速度閾値以下であるときは、オフセット値を速度指令値又は速度の絶対値の増大に伴って単調減少する値とし、速度指令値又は速度の絶対値が第２速度閾値を超えるときは、オフセット値を０としてもよい。
（付記３）
　付記１又は２のモータ制御装置（１）は、オフセット値を加算したｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値のベクトル和のノルムが所定のノルム閾値を超える場合、ベクトル和のノルムがノルム閾値を超えないよう、オフセット値、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値の少なくともいずれかを調整する飽和調整部（２０）をさらに備えてもよい。
（付記４）
　付記３のモータ制御装置（１）において、飽和調整部（２０）は、ベクトル和のノルムがノルム閾値に一致するようオフセット値を調整してもよい。
　以上、本開示について詳述したが、本開示は上述した個々の実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、または、特許請求の範囲に記載された内容とその均等物から導き出される本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、置き換え、変更、部分的削除等が可能である。
　例として、飽和調整部は、省略可能である。また、飽和調整部は、オフセット値を小さくすることに加えて、又はオフセット値を小さくすることに替えて、速度制御部が出力するｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値の少なくとも一方を調整してもよい。
　１　モータ制御装置
　２　同期モータ
　３　インバータ
　１１　速度制御部
　１２　ｄ軸電流制御部
　１３　ｑ軸電流制御部
　１４　２相／３相変換部
　１５　３相／２相変換部
　１６　誘起電圧推定部
　１７　速度推定部
　１８　位置算出部
　１９　オフセット加算部
　２０　飽和調整部

Claims (4)

  1. 　同期モータをセンサレスベクトル制御するモータ制御装置であって、
    　前記同期モータの誘起電圧を推定する誘起電圧推定部と、
    　前記誘起電圧推定部が推定した誘起電圧に基づいて前記同期モータの速度を推定する速度推定部と、
    　速度指令値が指定する前記同期モータの速度を実現するよう、前記速度推定部が推定した速度のフィードバックを受けてｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を生成する速度制御部と、
    　前記同期モータのｄ軸電流の値を前記ｄ軸電流指令値に一致させるよう制御するｄ軸電流制御部と、
    　前記同期モータのｑ軸電流の値を前記ｑ軸電流指令値に一致させるよう制御するｑ軸電流制御部と、
    　前記速度制御部から出力される前記ｄ軸電流指令値にオフセット値を加算するオフセット加算部と、
    を備える、モータ制御装置。
  2. 　前記オフセット加算部は、
    　予め第１速度閾値と前記第１速度閾値よりも大きい第２速度閾値が設定され、
    　前記速度指令値又は前記速度の絶対値が前記第１速度閾値未満のときは、前記オフセット値を一定値とし、
    　前記速度指令値又は前記速度の絶対値が前記第１速度閾値以上前記第２速度閾値以下であるときは、前記オフセット値を前記速度指令値又は前記速度の絶対値の増大に伴って単調減少する値とし、
    　前記速度指令値又は前記速度の絶対値が前記第２速度閾値を超えるときは、前記オフセット値を０とする、請求項１に記載のモータ制御装置。
  3. 　前記オフセット値を加算した前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値のベクトル和のノルムが所定のノルム閾値を超える場合、前記ベクトル和のノルムが前記ノルム閾値を超えないよう、前記オフセット値、前記ｄ軸電流指令値及び前記ｑ軸電流指令値の少なくともいずれかを調整する飽和調整部をさらに備える、請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
  4. 　前記飽和調整部は、前記ベクトル和のノルムが前記ノルム閾値に一致するよう前記オフセット値を調整する、請求項３に記載のモータ制御装置。
PCT/JP2023/021142 2023-06-07 2023-06-07 モータ制御装置 Ceased WO2024252552A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2025525520A JPWO2024252552A1 (ja) 2023-06-07 2023-06-07
PCT/JP2023/021142 WO2024252552A1 (ja) 2023-06-07 2023-06-07 モータ制御装置
CN202380098759.5A CN121263953A (zh) 2023-06-07 2023-06-07 电动机控制装置
DE112023005820.2T DE112023005820T5 (de) 2023-06-07 2023-06-07 Motorsteuervorrichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2023/021142 WO2024252552A1 (ja) 2023-06-07 2023-06-07 モータ制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024252552A1 true WO2024252552A1 (ja) 2024-12-12

Family

ID=93795587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/021142 Ceased WO2024252552A1 (ja) 2023-06-07 2023-06-07 モータ制御装置

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JPWO2024252552A1 (ja)
CN (1) CN121263953A (ja)
DE (1) DE112023005820T5 (ja)
WO (1) WO2024252552A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010063336A (ja) * 2008-09-08 2010-03-18 Denso Corp 回転機の制御装置
JP2017046397A (ja) * 2015-08-25 2017-03-02 富士電機株式会社 電力変換装置
JP2017046391A (ja) * 2015-08-25 2017-03-02 富士電機株式会社 電力変換装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010063336A (ja) * 2008-09-08 2010-03-18 Denso Corp 回転機の制御装置
JP2017046397A (ja) * 2015-08-25 2017-03-02 富士電機株式会社 電力変換装置
JP2017046391A (ja) * 2015-08-25 2017-03-02 富士電機株式会社 電力変換装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN121263953A (zh) 2026-01-02
JPWO2024252552A1 (ja) 2024-12-12
DE112023005820T5 (de) 2025-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6014401B2 (ja) 電動機制御装置
JP5957704B2 (ja) 電動機制御装置
JP5257365B2 (ja) モータ制御装置とその制御方法
JP3860031B2 (ja) 同期電動機制御装置、同期電動機の制御方法
TWI587622B (zh) Drive system and inverter device
JP5948613B2 (ja) モータの制御装置
JP6008264B2 (ja) 永久磁石型同期電動機の磁極位置検出装置
JP4797074B2 (ja) 永久磁石モータのベクトル制御装置、永久磁石モータのベクトル制御システム、及びスクリュー圧縮器
CN104779872A (zh) 同步电动机的控制装置及控制方法
KR102288428B1 (ko) 인버터형 센서리스 모터의 제어 장치 및 방법
JP6003143B2 (ja) 同期モータの制御装置
JP7714991B2 (ja) モータ制御装置
JP5648310B2 (ja) 同期モータの制御装置、及び同期モータの制御方法
JP5392532B2 (ja) 誘導電動機の制御装置
US12126284B2 (en) Electric motor control method and electric motor system
WO2024252552A1 (ja) モータ制御装置
JP2019050684A (ja) パワーステアリング装置の制御装置
JP7536418B2 (ja) 電力変換装置およびその制御方法
JP6183521B2 (ja) 同期モータの制御装置
JP3956080B2 (ja) 同期電動機の速度制御方法
JP5307578B2 (ja) 電動機制御装置
JP7363161B2 (ja) モータ制御装置
JP7206707B2 (ja) モータ制御装置
JP4123335B2 (ja) 誘導電動機の速度センサレス制御装置
JP7009861B2 (ja) モータ制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23940656

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2025525520

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2025525520

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112023005820

Country of ref document: DE

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 112023005820

Country of ref document: DE