JP2005328635A - Controller of switched reluctance motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スイッチトリラクタンスモータの制御装置に関するものであり、位置センサを使用しないで回転子位置を推定する技術に関するものである。 The present invention relates to a control device for a switched reluctance motor, and relates to a technique for estimating a rotor position without using a position sensor.
スイッチトリラクタンスモータを制御する場合、固定子の突極部と固定子の突極部との位置関係によってトルク方向が変わるので、回転子の位置を検出する位置センサが必要となる。しかし、位置センサは、システムの大型化、信頼性の低下を招き、悪い設置環境には適用できなくなる。そこで、特許文献1や特許文献2などには、位置センサを用いないでスイッチトリラクタンスモータを制御する技術が提示されている。これらの文献においてどちらも、相電圧から巻き線抵抗による電圧降下を引いたものを時間積分することで相磁束鎖交数を求め、相磁束鎖交数と相電流から位置を推定するものである。
特許文献1や特許文献2などで提示された方法では、相磁束鎖交数を正確に求めることが不可欠であるが、それには巻き線抵抗が正確に把握されている必要がある。つまり、前述したように相磁束鎖交数は、相電圧から巻き線抵抗による電圧降下を引いたものを時間積分することで得られるため、モータの温度変動などで相磁束鎖交数演算に用いる巻き線抵抗値に誤差が現れると相磁束鎖交数の演算値には時間経過とともに誤差が積算されてしまう。その相磁束鎖交数の誤差は、位置推定の誤差を引き起こし、正常な運転ができなくなる恐れがある。 In the methods presented in Patent Document 1, Patent Document 2, and the like, it is indispensable to accurately obtain the number of interphase flux linkages. For this purpose, the winding resistance needs to be accurately grasped. That is, as described above, the number of phase flux linkages is obtained by time integration of the phase voltage minus the voltage drop due to the winding resistance, so it is used for phase flux linkage number calculations due to motor temperature fluctuations, etc. If an error appears in the winding resistance value, the error is integrated over time with the calculated value of the number of interphase flux linkages. The error in the number of phase flux linkages may cause an error in position estimation, and normal operation may not be possible.
そこで本発明は、スイッチトリラクタンスモータの制御装置において、隣り合った期間T1とT2を想定し、前記スイッチトリラクタンスモータの1相の巻き線の電流の前記T1期間の時間に対する平均変化率DI1と前記T2期間の時間に対する平均変化率DI2とを出力する電流微分検出器と、前記巻き線に印加された電圧の前記T1期間の平均値V1と前記T2期間の平均値V2と出力する平均電圧検出器と、前記V1と前記V2との差を前記DI1と前記DI2との差で除することで前記巻き線のインダクタンスを求めるインダクタンス演算器と、該インダクタンス演算器の出力と前記巻き線の電流値を入力して前記スイッチトリラクタンスモータの回転子位置を推定する位置推定器を具備することを特徴とする。 Therefore, the present invention assumes a period of time T1 and T2 adjacent to each other in a switched reluctance motor control apparatus, and an average rate of change DI1 of the current of one phase winding of the switched reluctance motor with respect to the time of the T1 period. A current differential detector that outputs an average rate of change DI2 with respect to time in the T2 period, and an average voltage detection that outputs an average value V1 in the T1 period and an average value V2 in the T2 period of the voltage applied to the winding. , An inductance calculator for determining the inductance of the winding by dividing the difference between V1 and V2 by the difference between DI1 and DI2, the output of the inductance calculator and the current value of the winding And a position estimator for estimating the rotor position of the switched reluctance motor.
本発明では、相磁束鎖交数を求める必要が無く、検出した電流と電圧よりインダクタンスを求め、電流と前記インダクタンスより位置を推定するため、巻き線抵抗値を用いないので、巻き線抵抗値が温度で変動しても、位置推定には全く影響を及ぼさず、前述の問題点を解決できる。 In the present invention, there is no need to obtain the number of interphase magnetic flux linkages, the inductance is obtained from the detected current and voltage, and the position is estimated from the current and the inductance, so the winding resistance value is not used. Even if the temperature fluctuates, the position estimation is not affected at all, and the above-mentioned problems can be solved.
位置センサなしで、巻き線の抵抗値を用いないで、スイッチトリラクタンスモータの運転が実現した。 A switched reluctance motor can be operated without a position sensor and without using the resistance value of the winding.
図1は、本発明の1実施例のブロック図である。駆動回路4は、トルク制御器10の出力のスイッチング信号に従って直流電源5をスイッチトリラクタンスモータ1の3相巻き線Lu,Lv,Lwに印加する。電流検出器3は、所定のサンプル時点の各相の電流を検出する。例えば図2に示されるように、t1,t2,t3の時点で電流を検出し、それぞれの時点の電流値がI1,I2,I3となる。電流微分検出器7は、電流検出器3の出力を入力し、t1からt2時点までの電流の時間に対する平均変化率DI1とt2からt3時点までの電流の時間に対する平均変化率DI2を例えば
DI1=(I2−I1)/T1 (1)
DI1=(I3−I2)/T2 (2)
で求めて出力する。ここでT1=t2−t1、T2=t3−t2である。
FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention. The drive circuit 4 applies a DC power source 5 to the three-phase windings Lu, Lv, Lw of the switched reluctance motor 1 in accordance with the switching signal output from the
DI1 = (I3-I2) / T2 (2)
To obtain and output. Here, T1 = t2-t1 and T2 = t3-t2.
電圧検出器2は、巻き線に印加された電圧を検出し出力する。または、駆動回路4に入力されたスイッチング信号と直流電源5の電圧から推定して出力しても良い。平均電圧検出器6は、前記t1からt2間における電圧の平均値と、前記t2からt3間における電圧の平均値を求めて、それぞれV1、V2として出力する。インダクタンス演算器8は、電流微分検出器7の出力と平均電圧検出器6の出力から
L=(V2−V1)/(DI2−DI1) (3)
の演算により、巻き線のインダクタンスを求めて出力する。
The voltage detector 2 detects and outputs a voltage applied to the winding. Alternatively, the switching signal input to the driving circuit 4 and the voltage of the DC power supply 5 may be estimated and output. The
By calculating the above, the winding inductance is obtained and output.
位置推定器9は、インダクタンス演算器8の出力のインダクタンスLと、電流検出器3の出力の電流値の平均値(例えばI=(I2+I3)/2)を用いて、テーブルまたは近似式を用いて回転子の位置を推定して出力する。例えば、インダクタンスと電流と位置の関係は、図3に示されるグラフで示される。このグラフをテーブル化して記憶しておけばインダクタンスと電流値からテーブルを参照することで位置を得ることができる。また図3のグラフを一次または2次関数で近似し、またその係数を電流値を用いる関数で近似することで、近似式で位置を求めることができる。
The
トルク制御器10は、位置推定器9出力の位置情報に基づいて励磁する相を決定し、その相にトルク指令Trefに応じた電流を流すべくスイッチング信号を出力する。
The
以下は(3)式によってインダクタンスが求められる理由について述べる。
励磁相の電圧方程式は
v=R・i+ω・i・dL/dθ+L・di/dt (4)
で表される。前記のt1からt3の期間において、その期間は1ミリ秒以下の非常に短い時間なので、(4)式の第1項と第2項とLは変化しないと仮定できる。そこでT1期間とT2期間に分けて(4)式を記述し直すと
V1=R・i+ω・i・dL/dθ+L・DI1 (5)
V2=R・i+ω・i・dL/dθ+L・DI2 (6)
となり、(5)(6)式の両辺の差から(3)式が導き出される。
The reason why the inductance is obtained by the equation (3) will be described below.
The voltage equation of the excitation phase is v = R · i + ω · i · dL / dθ + L · di / dt (4)
It is represented by In the period from t1 to t3, since the period is a very short time of 1 millisecond or less, it can be assumed that the first term, the second term, and L in the equation (4) do not change. Therefore, when the equation (4) is rewritten for the T1 period and T2 period, V1 = R · i + ω · i · dL / dθ + L · DI1 (5)
V2 = R · i + ω · i · dL / dθ + L · DI2 (6)
Thus, equation (3) is derived from the difference between both sides of equations (5) and (6).
位置センサ無しで、温度によって変動する巻き線抵抗値を用いないで位置推定してスイッチトリラクタンスモータを運転できることから、劣悪な環境にモータをおくことも可能となり、産業上の利用の可能性は大いにある。 Without a position sensor, it is possible to operate a switched reluctance motor by estimating the position without using a winding resistance value that fluctuates depending on temperature, so it is possible to place the motor in a poor environment, and the possibility of industrial use is There is much.
1 スイッチトリラクタンスモータ
2 電圧検出器
3 電流検出器
4 駆動回路
5 直流電源
6 平均電圧検出器
7 電流微分検出器
8 インダクタンス演算器
9 位置推定器
10 トルク制御器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Switched reluctance motor 2
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