JP6682313B2 - Motor control device - Google Patents
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Description
本発明は、交流モータを制御するモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device that controls an AC motor.
従来、交流モータをd軸及びq軸にてベクトル制御するモータ制御装置が知られている。このモータ制御装置は、電流指令(d軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*)を生成し、電流指令をPI制御器により電流制御して電圧指令(d軸電圧指令vd*及びq軸電圧指令vq*)を生成する。 Conventionally, there is known a motor control device that vector-controls an AC motor with d-axis and q-axis. This motor control device generates a current command (d-axis current command id * and q-axis current command iq *), current-controls the current command by a PI controller, and voltage commands (d-axis voltage command vd * and q-axis). The voltage command vq *) is generated.
モータ制御装置は、電圧指令を座標変換し、U相、V相及びW相の3相交流電圧指令(U相交流電圧指令Vu*、V相交流電圧指令Vv*及びW相交流電圧指令Vw*)を生成する。そして、モータ制御装置は、3相交流電圧指令を電力増幅器へ出力することで、交流モータを制御する。 The motor control device performs coordinate conversion of the voltage command, and U-phase, V-phase, and W-phase three-phase AC voltage commands (U-phase AC voltage command Vu *, V-phase AC voltage command Vv *, and W-phase AC voltage command Vw *). ) Is generated. Then, the motor control device controls the AC motor by outputting the three-phase AC voltage command to the power amplifier.
また、モータ制御装置は、電力増幅器と交流モータとの間に設けられた電流検出器により検出されたU相、V相及びW相の3相交流電流フィードバック(U相交流電流フィードバックiu、V相交流電流フィードバックiv及びW相交流電流フィードバックiw)を入力する。そして、モータ制御装置は、3相交流電流フィードバックを座標変換し、電流フィードバック(d軸電流フィードバックid及びq軸電流フィードバックiq)を生成する。 Further, the motor control device includes a three-phase AC current feedback (U-phase AC current feedback iu, V-phase) of U-phase, V-phase and W-phase detected by a current detector provided between the power amplifier and the AC motor. The alternating current feedback iv and the W-phase alternating current feedback iw) are input. Then, the motor control device performs coordinate conversion on the three-phase AC current feedback to generate current feedback (d-axis current feedback id and q-axis current feedback iq).
このようなモータ制御装置により制御される交流モータは、d軸電流によって、位相が90°進む方向のq軸上に電圧が発生し、また、q軸電流によって、位相が90°進む方向のd軸上に電圧が発生する。これらの電圧は、それぞれq軸上及びd軸上で干渉電圧となる。このため、モータ制御装置は、これらの干渉電圧を考慮して交流モータを制御する必要がある。 In the AC motor controlled by such a motor control device, a voltage is generated on the q-axis in the direction in which the phase advances by 90 ° by the d-axis current, and a d-direction in the direction by 90 ° in the phase is generated by the q-axis current. A voltage is generated on the shaft. These voltages become interference voltages on the q-axis and the d-axis, respectively. Therefore, the motor control device needs to control the AC motor in consideration of these interference voltages.
干渉電圧をキャンセルするための制御を、非干渉制御といい、様々な手法が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。この特許文献1では、モータ制御装置は、d軸電流フィードバックid及びq軸電流フィードバックiq等に基づいて、これらの干渉電圧の影響をなくすためのd軸非干渉電圧及びq軸非干渉電圧を生成する。そして、モータ制御装置は、d軸電圧指令vd*にd軸非干渉電圧を加算して新たなd軸電圧指令vd*を求め、q軸電圧指令vq*にq軸非干渉電圧を加算して新たなq軸電圧指令vq*を求める。このようにして求めた新たなd軸電圧指令vd*及び新たなq軸電圧指令vq*により、交流モータが制御され、干渉電圧をキャンセルすることができる。
The control for canceling the interference voltage is called non-interference control, and various methods have been proposed (for example, refer to Patent Document 1). In
また、非干渉制御を、PI制御器にて実現する手法もある。具体的には、PI制御器は、干渉電圧に対応する指令を生成するために、これに相当する分のゲインを通常のゲインに加えて制御を行う。 There is also a method of realizing non-interference control with a PI controller. Specifically, in order to generate the command corresponding to the interference voltage, the PI controller performs control by adding a gain corresponding to this to the normal gain.
しかしながら、前述の特許文献1には、干渉電圧をキャンセルするためのd軸非干渉電圧及びq軸非干渉電圧を生成する具体的な処理内容が記載されていない。また、この手法が、必ずしも全ての交流モータに適用できるとは限らない。複数種類の交流モータに適用するためには、交流モータの種類毎に、非干渉制御を実現する回路を設ける必要があり、回路規模が大きくなってしまうという問題がある。
However, the above-mentioned
また、前述のPI制御器を用いる場合は、ゲインを通常よりも大きく設定する必要があることから、過補償となり、交流モータを適切に制御することができない場合があるという問題がある。 Further, when the PI controller described above is used, the gain needs to be set higher than usual, resulting in overcompensation, and there is a problem that the AC motor may not be appropriately controlled.
そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、シンクロナスリラクタンスモータ(SynRM)またはIPMシンクロナスモータ(IPMSM)を制御する際に、これらの交流モータに適用する共通回路にて非干渉制御を実現可能なモータ制御装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and its object is to apply these alternating-current motors when controlling a synchronous reluctance motor (SynRM) or an IPM synchronous motor (IPMSM). It is to provide a motor control device that can realize non-interference control with a common circuit.
前記課題を解決するために、請求項1のモータ制御装置は、d軸電流指令からd軸電圧指令を生成し、q軸電流指令からq軸電圧指令を生成し、前記d軸電圧指令及び前記q軸電圧指令から3相交流電圧指令を生成し、前記3相交流電圧指令を電力増幅器へ出力することで交流モータを制御するモータ制御装置において、前記交流モータにおけるq軸電流により発生するd軸上の干渉電圧をキャンセルするためのd軸非干渉電圧補償、及び前記交流モータにおけるd軸電流により発生するq軸上の干渉電圧をキャンセルするためのq軸非干渉電圧補償を算出する非干渉電圧補償部と、前記d軸電圧指令に、前記非干渉電圧補償部により算出された前記d軸非干渉電圧補償を加算し、新たなd軸電圧指令を求め、前記q軸電圧指令に、前記非干渉電圧補償部により算出された前記q軸非干渉電圧補償を加算し、新たなq軸電圧指令を求める第1の加算器と、前記第1の加算器により求めた前記新たなd軸電圧指令及び前記新たなq軸電圧指令を、前記3相交流電圧指令に座標変換する座標変換部と、を備え、前記非干渉電圧補償部が、前記交流モータの回転子電気角速度に前記q軸電流指令を乗算して第1の乗算結果を求め、前記第1の乗算結果に予め設定されたq軸リアクタンス同定値を乗算して第2の乗算結果を求める第1の乗算器と、前記第1の乗算器により求めた前記第2の乗算結果を反転させ、前記d軸非干渉電圧補償を求める第1の反転器と、前記交流モータの回転子電気角速度に前記d軸電流指令を乗算して第3の乗算結果を求め、前記第3の乗算結果に予め設定されたd軸リアクタンス同定値を乗算して第4の乗算結果を求める第2の乗算器と、前記交流モータの回転子電気角速度に予め設定された逆起電圧定数を乗算して第5の乗算結果を求める第3の乗算器と、前記第2の乗算器により求めた前記第4の乗算結果に、前記第3の乗算器により求めた前記第5の乗算結果を加算し、前記q軸非干渉電圧補償を求める第2の加算器と、を備え、前記予め設定された逆起電圧定数は、前記交流モータがシンクロナスリラクタンスモータの場合、0が用いられ、前記交流モータがIPMシンクロナスモータの場合、所定値が用いられ、当該モータ制御装置が、さらに、前記d軸電流指令及び前記q軸電流指令を生成する電流指令生成部を備え、前記電流指令生成部が、前記第1の加算器により求めた前記新たなd軸電圧指令及び前記新たなq軸電圧指令に基づいて、電圧指令フィードバックを算出する電圧指令FB(フィードバック)生成部と、前記電力増幅器の直流バス電圧の設定値を示す端子電圧指令から、前記電圧指令FB生成部により算出された前記電圧指令フィードバックを減算し、端子電圧偏差を求める第1の減算器と、前記第1の減算器により求めた前記端子電圧偏差が0になるように、端子電流指令を算出し、前記端子電流指令に対して0からマイナスの所定値までの範囲で制限を加え、前記0からマイナスの所定値までの範囲の前記端子電流指令を出力する端子電圧制御部と、予め設定された速度指令から、前記交流モータの速度を示す速度フィードバックを減算し、速度偏差を求める第2の減算器と、前記第2の減算器により求めた前記速度偏差が0になるように、速度偏差電流指令を算出し、予め設定された外部電流指令に前記速度偏差電流指令を加算して電流指令を求め、前記電流指令及び予め設定された電流位相角指令に基づいて、d軸分担電流指令及びq軸分担電流指令を求め、前記q軸分担電流指令を前記q軸電流指令とする速度制御部と、前記速度制御部により求めた前記d軸分担電流指令に、前記端子電圧制御部により出力された前記端子電流指令を加算し、前記d軸電流指令を求める第3の加算器と、を備え、前記予め設定された電流位相角指令は、前記交流モータがシンクロナスリラクタンスモータの場合、第1の所定値が用いられ、前記交流モータがIPMシンクロナスモータの場合、第2の所定値が用いられる、ことを特徴とする。
In order to solve the problem, the motor control device according to
また、請求項2のモータ制御装置は、請求項1に記載のモータ制御装置において、前記速度制御部が、前記第2の減算器により求めた前記速度偏差が0になるように、前記速度偏差電流指令を算出する速度制御器と、前記交流モータの回転速度の制限値を示す予め設定された制限速度指令、及び前記速度フィードバックに基づいて、前記予め設定された制限速度指令と前記速度フィードバックとの間の偏差に対応した速度制限電流を算出する速度制限電流生成器と、前記所定の外部電流指令に、前記速度制御器により算出された前記速度偏差電流指令及び前記速度制限電流生成器により算出された前記速度制限電流を加算し、前記電流指令を求める第4の加算器と、前記第4の加算器により求めた前記電流指令について、その絶対値を算出する絶対値演算器と、前記絶対値演算器により算出された前記電流指令の絶対値に対し、前記予め設定された電流位相角指令を角度とした余弦関数を乗算し、前記d軸分担電流指令を求めるコサイン演算器と、前記第4の加算器により求めた前記電流指令に対し、前記予め設定された電流位相角指令を角度とした正弦関数を乗算し、前記q軸分担電流指令を前記q軸電流指令として求めるサイン演算器と、を備えたことを特徴とする。 A motor control device according to a second aspect is the motor control device according to the first aspect , wherein the speed deviation is such that the speed deviation obtained by the second subtractor is zero by the speed control unit. A speed controller that calculates a current command, a preset speed limit command that indicates a limit value of the rotation speed of the AC motor, and based on the speed feedback, the preset speed limit command and the speed feedback Between the speed limit current generator that calculates a speed limit current corresponding to the deviation between the speed limit current generator and the predetermined external current command, and the speed deviation current command calculated by the speed controller and the speed limit current generator. The absolute value of the fourth adder for obtaining the current command and the current command obtained by the fourth adder is calculated by adding the speed limiting currents thus obtained. An absolute value calculator and an absolute value of the current command calculated by the absolute value calculator are multiplied by a cosine function whose angle is the preset current phase angle command to obtain the d-axis shared current command. The cosine arithmetic unit to be obtained and the current command obtained by the fourth adder are multiplied by a sine function whose angle is the preset current phase angle command, and the q-axis shared current command is given to the q-axis. And a sine calculator that obtains a current command.
また、請求項3のモータ制御装置は、請求項2のモータ制御装置において、前記速度制限電流生成器が、前記予め設定された制限速度指令から前記速度フィードバックを減算し、制限速度偏差を求める第3の減算器と、前記第3の減算器により求めた前記制限速度偏差に、予め設定された係数を乗算し、乗算結果の制限速度偏差を求める第4の乗算器と、前記第4の乗算器により求めた前記乗算結果の制限速度偏差に対し、0からマイナスの所定値までの範囲で制限を加え、前記0からマイナスの所定値までの範囲の前記乗算結果の制限速度偏差を出力する第1のリミッタと、前記予め設定された制限速度指令を反転させる第2の反転器と、前記第2の反転器により反転させた前記予め設定された制限速度指令から、前記速度フィードバックを減算し、反転制限速度偏差を求める第4の減算器と、前記第4の減算器により求めた前記反転制限速度偏差に、予め設定された係数を乗算し、乗算結果の反転制限速度偏差を求める第5の乗算器と、前記第5の乗算器により求めた前記乗算結果の反転制限速度偏差に対し、プラスの所定値から0までの範囲で制限を加え、前記プラスの所定値から0までの範囲の前記乗算結果の反転制限速度偏差を出力する第2のリミッタと、前記第1のリミッタにより出力された前記乗算結果の制限速度偏差に、前記第2のリミッタにより出力された前記乗算結果の反転制限速度偏差を加算し、前記速度制限電流を求める第5の加算器と、を備えたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the motor control device of the second aspect , wherein the speed limiting current generator subtracts the speed feedback from the preset speed limiting command to obtain a speed limiting deviation. A third subtractor, a fourth multiplier that multiplies the speed limit deviation obtained by the third subtractor by a preset coefficient, and obtains a speed limit deviation as a multiplication result, and the fourth multiplication A limit value is added to the speed limit deviation of the multiplication result obtained by a multiplier in the range of 0 to a predetermined negative value, and the speed limit deviation of the multiplication result of the range of 0 to a predetermined negative value is output. 1 limiter, a second inverter that inverts the preset speed limit command, and the speed feedback from the preset speed limit command that is inverted by the second inverter. A fourth subtracter that subtracts and obtains a reverse speed limit deviation, and the reverse speed limit deviation obtained by the fourth subtractor is multiplied by a preset coefficient to obtain a reverse speed limit deviation as a result of the multiplication. A fifth multiplier and the inversion speed limit deviation of the multiplication result obtained by the fifth multiplier are limited within a range from a predetermined plus value to 0 to obtain a value from the plus predetermined value to 0. A second limiter for outputting the inversion speed limit deviation of the multiplication result of the range; and a speed limit deviation of the multiplication result output by the first limiter for the multiplication result output by the second limiter. A fifth adder for adding the inversion limit speed deviation to obtain the speed limit current.
以上のように、本発明によれば、シンクロナスリラクタンスモータ及びIPMシンクロナスモータを制御する際に、これらの交流モータに適用する共通回路にて、非干渉制御を実現することが可能となる。 As described above, according to the present invention, when controlling the synchronous reluctance motor and the IPM synchronous motor, non-interference control can be realized by the common circuit applied to these AC motors.
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。
〔モータ制御システム〕
図1は、本発明の実施形態によるモータ制御装置を含むモータ制御システムの構成例を示す全体図である。このモータ制御システムは、モータ制御装置1、電力増幅器2、交流モータ3及びPG(パルスジェネレータ)4を備えて構成される。尚、図1には、本発明と直接関連する構成部のみ示してあり、直接関連しない構成部は省略してある。交流モータ3は、シンクロナスリラクタンスモータまたはIPMシンクロナスモータのいずれかとする。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Motor control system]
FIG. 1 is an overall view showing a configuration example of a motor control system including a motor control device according to an embodiment of the present invention. This motor control system includes a
モータ制御装置1は、交流モータ3をd軸及びq軸にてベクトル制御する装置である。モータ制御装置1は、交流モータ3の回転速度を制御する電流指令(d軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*)を生成する。この電流指令は、交流モータ3の回転速度を所定の制限速度以下とする指令でもある。
The
モータ制御装置1は、電流指令を電流制御し、非干渉電圧を加算することで、電圧指令(d軸電圧指令vd*及びq軸電圧指令vq*)を生成する。この電圧指令は、交流モータ3にて発生する干渉電圧をキャンセルするための指令でもある。
The
モータ制御装置1は、電気角θeに基づいて、電圧指令をU相、V相及びW相の3相交流電圧指令(U相交流電圧指令Vu*、V相交流電圧指令Vv*及びW相交流電圧指令Vw*)に変換し、3相交流電圧指令を電力増幅器2へ出力する。
The
モータ制御装置1は、電力増幅器2と交流モータ3との間に設けられた電流検出器により検出されたU相、V相及びW相の3相交流電流フィードバック(U相交流電流フィードバックiu、V相交流電流フィードバックiv及びW相交流電流フィードバックiw)を入力する。また、モータ制御装置1は、PG4から、交流モータ3の速度を示す速度フィードバックωを入力する。
The
電力増幅器2は、インバータを備えている。電力増幅器2は、モータ制御装置1から3相交流電圧指令を入力し、3相交流電圧指令からPWM信号を生成し、PWM信号によってインバータのスイッチング素子のゲートをオンオフし、インバータに入力される直流バス電圧ebusをスイッチングして交流電圧に変換する。そして、電力増幅器2は、交流電圧を交流モータ3へ供給する。
The
PG4は、交流モータ3の回転に応じたパルス信号を発生する。このパルス信号のカウント値から交流モータ3の回転速度である速度フィードバックωが得られ、当該速度フィードバックωがモータ制御装置1へ入力される。尚、図1には、PG4からモータ制御装置1へ、速度フィードバックωが入力されるように略して示してある。
PG4 generates a pulse signal according to the rotation of
〔モータ制御装置1〕
次に、図1に示したモータ制御装置1について詳細に説明する。図1に示すように、モータ制御装置1は、電流指令生成部10、減算器11,12、電流制御部13,14、加算器15,16、座標変換部17,18、変換器19、積分器20及び非干渉電圧FF(フィードフォワード)補償部21を備えている。
[Motor control device 1]
Next, the
電流指令生成部10は、予め設定された端子電圧指令v*及び速度指令ω*を入力すると共に、PG4から速度フィードバックω、加算器15からd軸電圧指令vd*、及び加算器16からq軸電圧指令vq*を入力する。端子電圧指令v*は、電力増幅器2の直流バス電圧ebusの設定値を示す。そして、電流指令生成部10は、これらのデータに基づいて、d軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*を生成する。これにより、交流モータ3の回転速度を、予め設定された制限速度指令ωMAX以下とするd軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*が生成される。
The
電流指令生成部10は、d軸電流指令id*を減算器11及び非干渉電圧FF補償部21に出力すると共に、q軸電流指令iq*を減算器12及び非干渉電圧FF補償部21に出力する。電流指令生成部10の詳細については後述する。
The
減算器11は、電流指令生成部10からd軸電流指令id*を入力すると共に、後述する座標変換部18からd軸電流フィードバックidを入力する。そして、減算器11は、d軸電流指令id*からd軸電流フィードバックidを減算し、減算結果をd軸電流偏差として電流制御部13に出力する。
The subtractor 11 inputs the d-axis current command id * from the current
減算器12は、電流指令生成部10からq軸電流指令iq*を入力すると共に、後述する座標変換部18からq軸電流フィードバックiqを入力する。そして、減算器12は、q軸電流指令iq*からq軸電流フィードバックiqを減算し、減算結果をq軸電流偏差として電流制御部14に出力する。
The subtractor 12 inputs the q-axis current command iq * from the current
電流制御部13は、減算器11からd軸電流偏差を入力し、d軸電流偏差が0になるように、予め設定された比例ゲイン及び積分ゲインを用いてPI制御器による電流制御を行い、d軸電圧指令を算出する。そして、電流制御部13は、d軸電圧指令を加算器15に出力する。
The
電流制御部14は、減算器12からq軸電流偏差を入力し、q軸電流偏差が0になるように、予め設定された比例ゲイン及び積分ゲインを用いてPI制御器による電流制御を行い、q軸電圧指令を算出する。そして、電流制御部14は、q軸電圧指令を加算器16に出力する。
The
加算器15は、電流制御部13からd軸電圧指令を入力すると共に、後述する非干渉電圧FF補償部21からd軸非干渉電圧FF(フィードフォワード)補償Δvd*を入力する。そして、加算器15は、d軸電圧指令にd軸非干渉電圧FF補償Δvd*を加算し、加算結果をd軸電圧指令vd*として座標変換部17及び電流指令生成部10に出力する。これにより、交流モータ3のd軸上に発生した干渉電圧をキャンセルするためのd軸電圧指令vd*が算出される。
The
加算器16は、電流制御部14からq軸電圧指令を入力すると共に、後述する非干渉電圧FF補償部21からq軸非干渉電圧FF補償Δvq*を入力する。そして、加算器16は、q軸電圧指令にq軸非干渉電圧FF補償Δvq*を加算し、加算結果をq軸電圧指令vq*として座標変換部17及び電流指令生成部10に出力する。これにより、交流モータ3のq軸上に発生した干渉電圧をキャンセルするためのq軸電圧指令vq*が算出される。
The
ここで、d軸非干渉電圧FF補償Δvd*及びq軸非干渉電圧FF補償Δvq*のフィードフォワードは、後述する非干渉電圧FF補償部21において、フィードバック制御ではなくフィードフォワード制御にて生成されることを意味する。
Here, the feedforwards of the d-axis non-interference voltage FF compensation Δvd * and the q-axis non-interference voltage FF compensation Δvq * are generated in the non-interference voltage
座標変換部17は、加算器15からd軸電圧指令vd*を入力すると共に、加算器16からq軸電圧指令vq*を入力し、さらに、後述する積分器20から電気角θeを入力する。そして、座標変換部17は、電気角θeに基づいて、回転座標系のd軸電圧指令vd*及びq軸電圧指令vq*をU相交流電圧指令Vu*、V相交流電圧指令Vv*及びW相交流電圧指令Vw*に座標変換する。座標変換部17は、U相交流電圧指令Vu*、V相交流電圧指令Vv*及びW相交流電圧指令Vw*を電力増幅器2へ出力する。
The coordinate
変換器19は、PG4から速度フィードバックωを入力し、速度フィードバックω、並びに予め設定された対極数Np(=極数/2)、定格角速度ω0(rad/s)及び基底角速度ωbase(rad/s)に基づいて、回転子電気角速度ω1を算出する。具体的には、変換器19は、(Np×ω0)/(Np×ωbase)の演算を行い、回転子電気角速度ω1を求める。そして、変換器19は、回転子電気角速度ω1を積分器20及び非干渉電圧FF補償部21に出力する。
The
積分器20は、変換器19から回転子電気角速度ω1を入力し、回転子電気角速度ω1を積分することで電気角θeを求める。そして、積分器20は、電気角θeを座標変換部17,18に出力する。
The
座標変換部18は、電力増幅器2と交流モータ3との間に設けられた電流検出器により検出されたU相交流電流フィードバックiu、V相交流電流フィードバックiv及びW相交流電流フィードバックiwを入力すると共に、積分器20から電気角θeを入力する。そして、座標変換部18は、電気角θeに基づいて、U相交流電流フィードバックiu、V相交流電流フィードバックiv及びW相交流電流フィードバックiwを回転座標系のd軸電流フィードバックid及びq軸電流フィードバックiqに座標変換する。座標変換部18は、d軸電流フィードバックidを減算器11に出力すると共に、q軸電流フィードバックiqを減算器12に出力する。
The coordinate
非干渉電圧FF補償部21は、予め設定された逆起電圧定数ec^、d軸リアクタンス同定値Xd^及びq軸リアクタンス同定値Xq^を入力する共に、変換器19から回転子電気角速度ω1、電流指令生成部10からd軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*を入力する。そして、非干渉電圧FF補償部21は、これらのデータに基づいて、d軸非干渉電圧FF補償Δvd*及びq軸非干渉電圧FF補償Δvq*を算出する。
The non-interference
これにより、交流モータ3のd軸上に発生した干渉電圧をキャンセルするためのd軸非干渉電圧FF補償Δvd*が算出される。また、交流モータ3のq軸上に発生した干渉電圧をキャンセルするためのq軸非干渉電圧FF補償Δvq*が算出される。
Thus, d-axis non-interference voltage FF compensation Δvd * for canceling the interference voltage generated on the d-axis of
非干渉電圧FF補償部21は、d軸非干渉電圧FF補償Δvd*を加算器15に出力し、q軸非干渉電圧FF補償Δvq*を加算器16に出力する。非干渉電圧FF補償部21の詳細については後述する。
The non-interference voltage
(電流指令生成部10)
次に、図1に示した電流指令生成部10について詳細に説明する。前述のとおり、電流指令生成部10は、予め設定された端子電圧指令v*、速度指令ω*及び制限速度指令ωMAX等、並びに入力した速度フィードバックω、d軸電圧指令vd*及びq軸電圧指令vq*に基づいて、d軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*を生成する。
(Current command generator 10)
Next, the
図2は、電流指令生成部10の構成例を示すブロック図である。この電流指令生成部10は、電圧指令FB(フィードバック)生成部30、減算器31,32、端子電圧制御部33、速度制御部34及び加算器35を備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the current
電圧指令FB生成部30は、加算器15からd軸電圧指令vd*を入力すると共に、加算器16からq軸電圧指令vq*を入力し、d軸電圧指令vd*及びq軸電圧指令vq*に基づいて、以下の式により電圧指令フィードバックv1*を算出する。
v1*=√(vd*2+vq*2)
そして、電圧指令FB生成部30は、電圧指令フィードバックv1*を減算器31に出力する。
The voltage command
v1 * = √ (vd * 2 + vq * 2 )
Then, the voltage command
減算器31は、予め設定された端子電圧指令v*を入力すると共に、電圧指令FB生成部30から電圧指令フィードバックv1*を入力し、端子電圧指令v*から電圧指令フィードバックv1*を減算する。そして、減算器31は、減算結果を端子電圧偏差Δv1として端子電圧制御部33に出力する。
The
端子電圧制御部33は、減算器31から端子電圧偏差Δv1を入力し、端子電圧偏差Δv1が0になるように電圧制御を行い、端子電流指令を算出する。そして、端子電圧制御部33は、0から−1までの範囲の端子電流指令を端子電流指令id1*として加算器35に出力する。
The terminal
図3は、端子電圧制御部33の構成例を示すブロック図である。この端子電圧制御部33は、電圧制御器40及びリミッタ41を備えている。電圧制御器40は、減算器31から端子電圧偏差Δv1を入力し、端子電圧偏差Δv1が0になるように、予め設定された比例ゲイン及び積分ゲインを用いてPI制御器による電圧制御を行い、端子電流指令を算出する。そして、端子電圧制御部33は、端子電流指令をリミッタ41に出力する。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the terminal
リミッタ41は、電圧制御器40から端子電流指令を入力し、端子電流指令に対して0から−1までの範囲で制限を加え、0から−1までの範囲の端子電流指令id1*を加算器35に出力する。
The
これにより、電圧指令フィードバックv1*が端子電圧指令v*よりも大きい場合、0から−1までの範囲の端子電流指令id1*が加算器35に出力され、加算器35にてd軸電流指令id*を小さくすることができる。そして、d軸電流指令id*が小さくなるとd軸電圧指令vd*も小さくなるから、結果として、電圧指令フィードバックv1*を小さくして、電圧指令フィードバックv1*を端子電圧指令v*に近づけることができる。
Accordingly, when the voltage command feedback v1 * is larger than the terminal voltage command v *, the terminal current command id1 * in the range of 0 to −1 is output to the
図2に戻って、減算器32は、予め設定された速度指令ω*を入力すると共に、PG4から速度フィードバックωを入力し、速度指令ω*から速度フィードバックωを減算し、減算結果を速度偏差Δωとして速度制御部34に出力する。
Returning to FIG. 2, the
速度制御部34は、減算器32から速度偏差Δωを入力し、速度偏差Δωが0になるように速度制御を行い、速度偏差電流指令Δi1*を算出する。そして、速度制御部34は、速度偏差電流指令Δi1*、後述する速度制限電流i1LMT、後述する外部電流指令i*、及び電流位相角指令βに基づいて、d軸分担電流指令id*’及びq軸分担電流指令iq*’を算出する。
The
速度制御部34は、d軸分担電流指令id*’を加算器35に出力し、q軸分担電流指令iq*’をq軸電流指令iq*として減算器12及び非干渉電圧FF補償部21に出力する。速度制御部34の詳細については後述する。
The
加算器35は、端子電圧制御部33から0から−1までの範囲の端子電流指令id1*を入力すると共に、速度制御部34からd軸分担電流指令id*’を入力する。そして、加算器35は、d軸分担電流指令id*’に0から−1までの範囲の端子電流指令id1*を加算し、加算結果をd軸電流指令id*として減算器11及び非干渉電圧FF補償部21に出力する。
The
図4は、速度制御部34の構成例を示すブロック図である。この速度制御部34は、速度制御器42、速度制限電流生成器43、加算器44、絶対値演算器45、コサイン演算器46及びサイン演算器47を備えている。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the
速度制御器42は、減算器32から速度偏差Δωを入力し、速度偏差Δωが0になるように、予め設定された比例ゲイン及び積分ゲインを用いてPI制御器による速度制御を行い、速度偏差電流指令Δi1*を算出する。そして、速度制御器42は、速度偏差電流指令Δi1*を加算器44に出力する。
The
速度制限電流生成器43は、予め設定された制限速度指令ωMAX及び速度フィードバックωに基づいて、速度制限電流i1LMTを算出し、速度制限電流i1LMTを加算器44に出力する。制限速度指令ωMAXは、交流モータ3の回転速度の制限値を示し、交流モータ3の最高速度が設定される。速度制限電流生成器43の詳細については後述する。
The speed limit
加算器44は、速度制御器42から速度偏差電流指令Δi1*を入力すると共に、速度制限電流生成器43から速度制限電流i1LMTを入力し、さらに、予め設定された外部電流指令i*を入力する。加算器44は、速度偏差電流指令Δi1*に速度制限電流i1LMT及び外部電流指令i*を加算し、加算結果を電流指令i1*として絶対値演算器45及びサイン演算器47に出力する。
The
絶対値演算器45は、加算器44から電流指令i1*を入力し、電流指令i1*の絶対値|i1*|を算出し、電流指令i1*の絶対値|i1*|をコサイン演算器46に出力する。
The
コサイン演算器46は、絶対値演算器45から電流指令i1*の絶対値|i1*|を入力すると共に、予め設定された電流位相角指令βを入力し、電流指令i1*の絶対値|i1*|にcosβ(電流位相角指令βを角度とした余弦関数)を乗算する。そして、コサイン演算器46は、乗算結果をd軸分担電流指令id*’として加算器35に出力する。
The
ここで、電流位相角指令βには、交流モータ3の最大トルクまたは最大効率等を実現する目的に応じて、交流モータ3の種類毎に異なる値が予め設定される。例えばシンクロナスリラクタンスモータの場合、電流位相角指令β=45°が設定され、IPMシンクロナスモータの場合、電流位相角指令β=90°が設定される
Here, the current phase angle command β is preset with a different value for each type of the
サイン演算器47は、加算器44から電流指令i1*を入力すると共に、予め設定された電流位相角指令βを入力し、電流指令i1*にsinβ(電流位相角指令βを角度とした正弦関数)を乗算する。そして、サイン演算器47は、乗算結果であるq軸分担電流指令iq*’をq軸電流指令iq*として減算器12に出力する。
The
図5は、速度制限電流生成器43の構成例を示すブロック図である。この速度制限電流生成器43は、減算器50,52、反転器51、乗算器53,54、リミッタ55,56及び加算器57を備えている。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the speed limiting
減算器50は、予め設定された制限速度指令ωMAXを入力すると共に、PG4から速度フィードバックωを入力し、制限速度指令ωMAXから速度フィードバックωを減算し、減算結果を制限速度偏差として乗算器53に出力する。
The
乗算器53は、減算器50から制限速度偏差を入力し、制限速度偏差に、予め設定された係数KDROOPを乗算し、乗算結果の制限速度偏差をリミッタ55に出力する。
The
リミッタ55は、乗算器53から乗算結果の制限速度偏差を入力し、乗算結果の制限速度偏差に対し、0から予め設定されたマイナスの値(−η)までの範囲で制限を加え、0から−ηまでの範囲の速度制限電流を加算器57に出力する。
The
これにより、交流モータ3の正転運転時には、0から−ηまでの範囲の速度制限電流が算出される。
As a result, during the normal rotation operation of the
反転器51は、予め設定された制限速度指令ωMAXを入力し、制限速度指令ωMAXに−1を乗算することで、制限速度指令ωMAXの符号を反転させ、反転した制限速度指令ωMAXを減算器52に出力する。
減算器52は、反転器51から反転した制限速度指令ωMAXを入力すると共に、PG4から速度フィードバックωを入力し、反転した制限速度指令ωMAXから速度フィードバックωを減算し、減算結果を反転制限速度偏差として乗算器54に出力する。
The
乗算器54は、減算器52から反転制限速度偏差を入力し、反転制限速度偏差に、予め設定された係数KDROOPを乗算し、乗算結果の反転制限速度偏差をリミッタ56に出力する。
The
リミッタ56は、乗算器54から乗算結果の反転制限速度偏差を入力し、乗算結果の変転制限速度偏差に対して、予め設定されたプラスの値(+η)から0までの範囲で制限を加え、+ηから0までの範囲の速度制限電流を加算器57に出力する。
The
これにより、交流モータ3の逆転運転時には、+ηから0までの範囲の速度制限電流が算出される。
Accordingly, the speed limiting current in the range from + η to 0 is calculated during the reverse rotation operation of the
加算器57は、リミッタ55から、0から−ηまでの範囲の速度制限電流を入力すると共に、リミッタ56から、+ηから0までの範囲の速度制限電流を入力する。そして、加算器57は、入力した2つの速度制限電流を加算し、加算結果を速度制限電流i1LMTとして加算器44に出力する。この場合、加算器57は、リミッタ55から、0から−ηまでの範囲の速度制限電流を入力した場合、リミッタ56から0の速度制限電流を入力する。また、加算器57は、リミッタ56から、+ηから0までの範囲の速度制限電流を入力した場合、リミッタ55から0の速度制限電流を入力する。つまり、加算器57は、リミッタ55から入力した0から−ηまでの範囲の速度制限電流、または、リミッタ56から入力した+ηから0までの範囲の速度制限電流を出力する。
The
これにより、交流モータ3が正転運転している場合に、0から−ηまでの範囲の速度制限電流i1LMTが加算器44に出力され、交流モータ3が逆転運転している場合に、+ηから0までの範囲の速度制限電流i1LMTが加算器44に出力される。そして、前述のとおり、加算器44において、速度制限電流i1LMTが外部電流指令i*及び速度偏差電流指令Δi1*に加算され、電流指令i1*が求められる。
As a result, when the
例えば交流モータ3が正転運転しており、速度フィードバックωが制限速度指令ωMAXよりも大きくなり、外部電流指令i*がプラスの場合を想定する。この場合、速度制限電流生成器43により、0から−ηまでの範囲の速度制限電流i1LMTが算出される。そして、図4の加算器44において、0から−ηまでの範囲の速度制限電流i1LMTがプラスの外部電流指令i*及び速度偏差電流指令Δi1*に加算されることで、電流指令i1*は0に近づく。一方、例えば交流モータ3が逆転運転しており、マイナスの速度フィードバックωの絶対値が制限速度指令ωMAXよりも大きくなり、外部電流指令i*がマイナスの場合を想定する。この場合、速度制限電流生成器43により、+ηから0までの範囲の速度制限電流i1LMTが算出される。そして、図4の加算器44において、+ηから0までの範囲の速度制限電流i1LMTがマイナスの外部電流指令i*及び速度偏差電流指令Δi1*に加算されることで、電流指令i1*は0に近づく。このように、電流指令i1*を0に相殺することで、電流制御において、交流モータ3の回転速度を、制限速度指令ωMAX以下とすることができる。
For example, assume that the
このように、電流指令生成部10により、予め設定された端子電圧指令v*、速度指令ω*及び制限速度指令ωMAX等、並びに入力した速度フィードバックω、d軸電圧指令vd*及びq軸電圧指令vq*に基づいて、交流モータ3の回転速度を、予め設定された制限速度指令ωMAX以下とするd軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*が生成される。また、電流指令生成部10の処理は、予め設定された電流位相角指令βに応じて、シンクロナスリラクタンスモータまたはIPMシンクロナスモータに適用することができる。
As described above, the current
(非干渉電圧FF補償部21)
次に、図1に示した非干渉電圧FF補償部21について詳細に説明する。前述のとおり、非干渉電圧FF補償部21は、予め設定された逆起電圧定数ec^、d軸リアクタンス同定値Xd^及びq軸リアクタンス同定値Xq^、並びに入力した回転子電気角速度ω1、d軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*に基づいて、d軸非干渉電圧FF補償Δvd*及びq軸非干渉電圧FF補償Δvq*を算出する。
(Non-interference voltage FF compensator 21)
Next, the non-interference
図6は、非干渉電圧FF補償部21の構成例を示すブロック図である。この非干渉電圧FF補償部21は、乗算器60,61,62,63,64、反転器65及び加算器66を備えている。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the non-interference voltage
乗算器60は、変換器19から回転子電気角速度ω1を入力すると共に、電流指令生成部10からq軸電流指令iq*を入力し、回転子電気角速度ω1にq軸電流指令iq*を乗算し、乗算結果を乗算器62に出力する。
The
乗算器62は、乗算器60から乗算結果を入力し、乗算結果に、予め設定されたq軸リアクタンス同定値Xq^を乗算し、その乗算結果(ω1×iq*×Xq^)を反転器65に出力する。
The
反転器65は、乗算器62から乗算結果(ω1×iq*×Xq^)を入力し、乗算結果(ω1×iq*×Xq^)に−1を乗算することで、乗算結果(ω1×iq*×Xq^)の符号を反転させる。そして、反転器65は、反転した乗算結果(−ω1×iq*×Xq^)をd軸非干渉電圧FF補償Δvd*として加算器15に出力する。
The
乗算器61は、変換器19から回転子電気角速度ω1を入力すると共に、電流指令生成部10からd軸電流指令id*を入力し、回転子電気角速度ω1にd軸電流指令id*を乗算し、乗算結果を乗算器63に出力する。
The
乗算器63は、乗算器61から乗算結果を入力し、乗算結果に、予め設定されたd軸リアクタンス同定値Xd^を乗算し、その乗算結果(ω1×id*×Xd^)を加算器66に出力する。
The
乗算器64は、変換器19から回転子電気角速度ω1を入力し、回転子電気角速度ω1に、予め設定された逆起電圧定数ec^を乗算し、その乗算結果(ω1×ec^)を加算器66に出力する。
The
ここで、逆起電圧定数ec^には、交流モータ3の種類毎に異なる値が予め設定される。例えばシンクロナスリラクタンスモータの場合、逆起電圧定数ec^=0が設定され、IPMシンクロナスモータの場合、所定の逆起電圧定数ec^が設定される。
Here, the back electromotive force constant ec ^ is preset with a different value for each type of the
加算器66は、乗算器63から乗算結果(ω1×id*×Xd^)を入力すると共に、乗算器64から乗算結果(ω1×ec^)を入力し、乗算結果(ω1×id*×Xd^)に乗算結果(ω1×ec^)を加算する。そして、加算器66は、加算結果(ω1×id*×Xd^+ω1×ec^)をq軸非干渉電圧FF補償Δvq*として加算器16に出力する。
The
このように、非干渉電圧FF補償部21により、予め設定された逆起電圧定数ec^、d軸リアクタンス同定値Xd^及びq軸リアクタンス同定値Xq^、並びに入力した回転子電気角速度ω1、d軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*に基づいて、交流モータ3にて発生する干渉電圧をキャンセルするためのd軸非干渉電圧FF補償Δvd*(−ω1×iq*×Xq^)及びq軸非干渉電圧FF補償Δvq*(ω1×id*×Xd^+ω1×ec^)が算出される。
As described above, the non-interference
つまり、交流モータ3にd軸電流が流れることにより、q軸上に、q軸電流と同じ極性の干渉電圧(ω1×id*×Xd^+ω1×ec^)が発生し、この干渉電圧がq軸非干渉電圧FF補償Δvq*として算出される。また、交流モータ3にq軸電流が流れることにより、d軸上に、d軸電流とは逆の極性の干渉電圧(−ω1×iq*×Xq^)が発生し、この干渉電圧がd軸非干渉電圧FF補償Δvd*として算出される。
That is, when the d-axis current flows in the
また、非干渉電圧FF補償部21の処理は、予め設定された逆起電圧定数ec^に応じて、シンクロナスリラクタンスモータまたはIPMシンクロナスモータに適用することができる。交流モータ3がシンクロナスリラクタンスモータの場合、逆起電圧定数ec^=0が設定され、非干渉電圧FF補償部21により、d軸非干渉電圧FF補償Δvd*(−ω1×iq*×Xq^)及びq軸非干渉電圧FF補償Δvq*(ω1×id*×Xd^)が算出される。また、交流モータ3がIPMシンクロナスモータの場合、所定の逆起電圧定数ec^が設定され、非干渉電圧FF補償部21により、d軸非干渉電圧FF補償Δvd*(−ω1×iq*×Xq^)及びq軸非干渉電圧FF補償Δvq*(ω1×id*×Xd^+ω1×ec^)が算出される。
Further, the process of the non-interference voltage
以上のように、本発明の実施形態のモータ制御装置1によれば、電流指令生成部10は、予め設定された端子電圧指令v*、速度指令ω*及び制限速度指令ωMAX等、並びに入力した速度フィードバックω、d軸電圧指令vd*及びq軸電圧指令vq*に基づいて、交流モータ3の回転速度を制限速度指令ωMAX以下とするd軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*を生成する。ここで、電流指令生成部10は、予め設定された電流位相角指令βに応じて、シンクロナスリラクタンスモータまたはIPMシンクロナスモータのいずれかに適用するd軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*を生成する。
As described above, according to the
これにより、シンクロナスリラクタンスモータ及びIPMシンクロナスモータの2種類の交流モータ3を制御する際に、交流モータ3の回転速度を制限速度指令ωMAX以下とした制御を共通回路にて実現することができる。
As a result, when controlling the two types of
また、非干渉電圧FF補償部21は、予め設定された逆起電圧定数ec^、d軸リアクタンス同定値Xd^及びq軸リアクタンス同定値Xq^、並びに入力した回転子電気角速度ω1、d軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*に基づいて、交流モータ3にて発生する干渉電圧をキャンセルするためのd軸非干渉電圧FF補償Δvd*(−ω1×iq*×Xq^)及びq軸非干渉電圧FF補償Δvq*(ω1×id*×Xd^+ω1×ec^)を算出する。ここで、非干渉電圧FF補償部21は、シンクロナスリラクタンスモータの場合、予め設定された逆起電圧定数ec^=0にて処理を行い、IPMシンクロナスモータの場合、予め設定された所定の逆起電圧定数ec^にて処理を行う。
Further, the non-interference voltage
これにより、シンクロナスリラクタンスモータ及びIPMシンクロナスモータを制御する際に、これらの交流モータ3に適用する共通回路にて、非干渉制御を実現することが可能となる。
As a result, when controlling the synchronous reluctance motor and the IPM synchronous motor, non-interference control can be realized by the common circuit applied to these
〔測定結果〕
次に、モータ制御装置1による測定結果について説明する。図7は、シンクロナスリラクタンスモータを用いた場合の実機による測定結果を示すグラフであり、図8は、IPMシンクロナスモータを用いた場合の実機による測定結果を示すグラフである。
〔Measurement result〕
Next, the measurement result by the
図7及び図8において、グラフの上から、速度フィードバックω、電流指令i1*、d軸電流指令id*、d軸電流フィードバックid、q軸電流指令iq*、q軸電流フィードバックiq、直流バス電圧ebus及び電圧指令フィードバックv1*の特性を示している。横軸は時間である。 7 and 8, from the top of the graph, speed feedback ω, current command i1 *, d-axis current command id *, d-axis current feedback id, q-axis current command iq *, q-axis current feedback iq, DC bus voltage The characteristics of the e bus and the voltage command feedback v1 * are shown. The horizontal axis is time.
図7及び図8を参照して、交流モータ3が正転加速、正転減速、逆転加速及び逆転減速のパターンの速度フィードバックωで動作した場合、d軸電流指令id*に対してd軸電流フィードバックidが追従していることがわかる。また、q軸電流指令iq*に対してq軸電流フィードバックiqも追従していることがわかる。つまり、シンクロナスリラクタンスモータ及びIPMシンクロナスモータの2種類の交流モータ3に対し、モータ制御装置1における共通回路にて非干渉制御を実現していることがわかる。
Referring to FIGS. 7 and 8, when
1 モータ制御装置
2 電力増幅器
3 交流モータ
4 PG(パルスジェネレータ)
10 電流指令生成部
11,12,31,32,50,52 減算器
13,14 電流制御部
15,16,35,44,57,66 加算器
17,18 座標変換部
19 変換器
20 積分器
21 非干渉電圧FF(フィードフォワード)補償部
30 電圧指令FB(フィードバック)生成部
33 端子電圧制御部
34 速度制御部
40 電圧制御器
41,55,56 リミッタ
42 速度制御器
43 速度制限電流生成器
45 絶対値演算器
46 コサイン演算器
47 サイン演算器
51,65 反転器
53,54,60,61,62,63,64 乗算器
id* d軸電流指令
id*’ d軸分担電流指令
iq* q軸電流指令
iq*’ q軸分担電流指令
vd* d軸電圧指令
vq* q軸電圧指令
Δvd* d軸非干渉電圧FF(フィードフォワード)補償
Δvq* q軸非干渉電圧FF(フィードフォワード)補償
v* 端子電圧指令
v1* 電圧指令フィードバック
Δi1* 速度偏差電流指令
Vu* U相交流電圧指令
Vv* V相交流電圧指令
Vw* W相交流電圧指令
id1* 端子電流指令
i* 外部電流指令
i1* 電流指令
β 電流位相角指令
ωmax 制限速度指令
iu U相交流電流フィードバック
iv V相交流電流フィードバック
iw W相交流電流フィードバック
id d軸電流フィードバック
iq q軸電流フィードバック
i1LMT 速度制限電流
ω 速度フィードバック
ω1 回転子電気角速度
θe 電気角
Np 極対数
ω0 定格角速度
ωbase 基底角速度
Δv1 端子電圧偏差
Δω 速度偏差
Xd^ d軸リアクタンス同定値
Xq^ q軸リアクタンス同定値
ec^ 逆起電圧定数
ebus 直流バス電圧
1
10 Current command generator 11, 12, 31, 32, 50, 52 Subtractor 13, 14 Current controller 15, 16, 35, 44, 57, 66 Adder 17, 18 Coordinate converter 19 Converter 20 Integrator 21 Non-interference voltage FF (feed forward) compensator 30 Voltage command FB (feedback) generator 33 Terminal voltage controller 34 Speed controller 40 Voltage controllers 41, 55, 56 Limiter 42 Speed controller 43 Speed limiting current generator 45 Absolute Value calculator 46 Cosine calculator 47 Sine calculator 51, 65 Inverter 53, 54, 60, 61, 62, 63, 64 Multiplier id * d-axis current command id * 'd-axis shared current command iq * q-axis current Command iq * 'q-axis shared current command vd * d-axis voltage command vq * q-axis voltage command Δvd * d-axis non-interference voltage FF (feed forward) compensation Δvq * q-axis non-interference Voltage FF (feed forward) compensation v * Terminal voltage command v1 * Voltage command feedback Δi1 * Speed deviation current command Vu * U-phase AC voltage command Vv * V-phase AC voltage command Vw * W-phase AC voltage command id1 * Terminal current command i * External current command i1 * Current command β Current phase angle command ω max Speed limit command iu U-phase AC current feedback iv V-phase AC current feedback iw W-phase AC current feedback id d-axis current feedback iq q-axis current feedback i1 LMT speed limit Current ω Velocity feedback ω1 Rotor electrical angular velocity θe Electrical angle N p Number of pole pairs ω 0 Rated angular velocity ω base Base angular velocity Δv1 Terminal voltage deviation Δω Speed deviation Xd ^ d-axis reactance identification value Xq ^ q-axis reactance identification value ec ^ Back electromotive force Constant e bus DC bus voltage
Claims (3)
前記交流モータにおけるq軸電流により発生するd軸上の干渉電圧をキャンセルするためのd軸非干渉電圧補償、及び前記交流モータにおけるd軸電流により発生するq軸上の干渉電圧をキャンセルするためのq軸非干渉電圧補償を算出する非干渉電圧補償部と、
前記d軸電圧指令に、前記非干渉電圧補償部により算出された前記d軸非干渉電圧補償を加算し、新たなd軸電圧指令を求め、前記q軸電圧指令に、前記非干渉電圧補償部により算出された前記q軸非干渉電圧補償を加算し、新たなq軸電圧指令を求める第1の加算器と、
前記第1の加算器により求めた前記新たなd軸電圧指令及び前記新たなq軸電圧指令を、前記3相交流電圧指令に座標変換する座標変換部と、を備え、
前記非干渉電圧補償部は、
前記交流モータの回転子電気角速度に前記q軸電流指令を乗算して第1の乗算結果を求め、前記第1の乗算結果に予め設定されたq軸リアクタンス同定値を乗算して第2の乗算結果を求める第1の乗算器と、
前記第1の乗算器により求めた前記第2の乗算結果を反転させ、前記d軸非干渉電圧補償を求める第1の反転器と、
前記交流モータの回転子電気角速度に前記d軸電流指令を乗算して第3の乗算結果を求め、前記第3の乗算結果に予め設定されたd軸リアクタンス同定値を乗算して第4の乗算結果を求める第2の乗算器と、
前記交流モータの回転子電気角速度に予め設定された逆起電圧定数を乗算して第5の乗算結果を求める第3の乗算器と、
前記第2の乗算器により求めた前記第4の乗算結果に、前記第3の乗算器により求めた前記第5の乗算結果を加算し、前記q軸非干渉電圧補償を求める第2の加算器と、を備え、
前記予め設定された逆起電圧定数は、前記交流モータがシンクロナスリラクタンスモータの場合、0が用いられ、前記交流モータがIPMシンクロナスモータの場合、所定値が用いられ、
当該モータ制御装置は、さらに、前記d軸電流指令及び前記q軸電流指令を生成する電流指令生成部を備え、
前記電流指令生成部は、
前記第1の加算器により求めた前記新たなd軸電圧指令及び前記新たなq軸電圧指令に基づいて、電圧指令フィードバックを算出する電圧指令FB(フィードバック)生成部と、
前記電力増幅器の直流バス電圧の設定値を示す端子電圧指令から、前記電圧指令FB生成部により算出された前記電圧指令フィードバックを減算し、端子電圧偏差を求める第1の減算器と、
前記第1の減算器により求めた前記端子電圧偏差が0になるように、端子電流指令を算出し、前記端子電流指令に対して0からマイナスの所定値までの範囲で制限を加え、前記0からマイナスの所定値までの範囲の前記端子電流指令を出力する端子電圧制御部と、
予め設定された速度指令から、前記交流モータの速度を示す速度フィードバックを減算し、速度偏差を求める第2の減算器と、
前記第2の減算器により求めた前記速度偏差が0になるように、速度偏差電流指令を算出し、予め設定された外部電流指令に前記速度偏差電流指令を加算して電流指令を求め、前記電流指令及び予め設定された電流位相角指令に基づいて、d軸分担電流指令及びq軸分担電流指令を求め、前記q軸分担電流指令を前記q軸電流指令とする速度制御部と、
前記速度制御部により求めた前記d軸分担電流指令に、前記端子電圧制御部により出力された前記端子電流指令を加算し、前記d軸電流指令を求める第3の加算器と、を備え、
前記予め設定された電流位相角指令は、前記交流モータがシンクロナスリラクタンスモータの場合、第1の所定値が用いられ、前記交流モータがIPMシンクロナスモータの場合、第2の所定値が用いられる、ことを特徴とするモータ制御装置。 A d-axis voltage command is generated from the d-axis current command, a q-axis voltage command is generated from the q-axis current command, a three-phase AC voltage command is generated from the d-axis voltage command and the q-axis voltage command, and the three-phase is described. In a motor control device that controls an AC motor by outputting an AC voltage command to a power amplifier,
D axis non-interference voltage compensation for canceling the d-axis interference voltage generated by the q-axis current in the AC motor, and canceling the q-axis interference voltage generated by the d-axis current in the AC motor. a non-interference voltage compensator for calculating q-axis non-interference voltage compensation,
The d-axis non-interference voltage compensation calculated by the non-interference voltage compensator is added to the d-axis voltage command to obtain a new d-axis voltage command, and the q-axis voltage command includes the non-interference voltage compensator. A first adder for adding the q-axis non-interference voltage compensation calculated by
A coordinate conversion unit that performs coordinate conversion of the new d-axis voltage command and the new q-axis voltage command obtained by the first adder into the three-phase AC voltage command;
The non-interference voltage compensation unit,
The electric angular velocity of the rotor of the AC motor is multiplied by the q-axis current command to obtain a first multiplication result, and the first multiplication result is multiplied by a preset q-axis reactance identification value and second multiplication is performed. A first multiplier for obtaining the result,
A first inverter that inverts the second multiplication result obtained by the first multiplier to obtain the d-axis non-interference voltage compensation;
The electric angular velocity of the rotor of the AC motor is multiplied by the d-axis current command to obtain a third multiplication result, and the third multiplication result is multiplied by a preset d-axis reactance identification value and fourth multiplication is performed. A second multiplier for finding the result,
A third multiplier for multiplying the rotor electrical angular velocity of the AC motor by a preset back electromotive force constant to obtain a fifth multiplication result;
A second adder for adding the fifth multiplication result obtained by the third multiplier to the fourth multiplication result obtained by the second multiplier to obtain the q-axis non-interference voltage compensation. And
The preset back electromotive force constant is 0 when the AC motor is a synchronous reluctance motor, and a predetermined value is used when the AC motor is an IPM synchronous motor .
The motor control device further includes a current command generation unit that generates the d-axis current command and the q-axis current command,
The current command generator,
A voltage command FB (feedback) generation unit that calculates a voltage command feedback based on the new d-axis voltage command and the new q-axis voltage command obtained by the first adder;
A first subtractor that subtracts the voltage command feedback calculated by the voltage command FB generation unit from a terminal voltage command indicating a set value of the DC bus voltage of the power amplifier to obtain a terminal voltage deviation;
The terminal current command is calculated so that the terminal voltage deviation obtained by the first subtractor becomes 0, and the terminal current command is limited within a range from 0 to a negative predetermined value. To a terminal voltage control unit that outputs the terminal current command in a range from a negative predetermined value,
A second subtractor for subtracting speed feedback indicating the speed of the AC motor from a preset speed command to obtain a speed deviation;
A speed deviation current command is calculated so that the speed deviation obtained by the second subtractor becomes 0, and the speed deviation current command is added to a preset external current command to obtain a current command. A speed control unit that obtains a d-axis shared current command and a q-axis shared current command based on the current command and a preset current phase angle command, and uses the q-axis shared current command as the q-axis current command,
A third adder for adding the terminal current command output by the terminal voltage control unit to the d-axis shared current command obtained by the speed control unit to obtain the d-axis current command,
As the preset current phase angle command, a first predetermined value is used when the AC motor is a synchronous reluctance motor, and a second predetermined value is used when the AC motor is an IPM synchronous motor. A motor control device characterized by the above.
前記速度制御部は、
前記第2の減算器により求めた前記速度偏差が0になるように、前記速度偏差電流指令を算出する速度制御器と、
前記交流モータの回転速度の制限値を示す予め設定された制限速度指令、及び前記速度フィードバックに基づいて、前記予め設定された制限速度指令と前記速度フィードバックとの間の偏差に対応した速度制限電流を算出する速度制限電流生成器と、
前記所定の外部電流指令に、前記速度制御器により算出された前記速度偏差電流指令及び前記速度制限電流生成器により算出された前記速度制限電流を加算し、前記電流指令を求める第4の加算器と、
前記第4の加算器により求めた前記電流指令について、その絶対値を算出する絶対値演算器と、
前記絶対値演算器により算出された前記電流指令の絶対値に対し、前記予め設定された電流位相角指令を角度とした余弦関数を乗算し、前記d軸分担電流指令を求めるコサイン演算器と、
前記第4の加算器により求めた前記電流指令に対し、前記予め設定された電流位相角指令を角度とした正弦関数を乗算し、前記q軸分担電流指令を前記q軸電流指令として求めるサイン演算器と、を備えたことを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 1 ,
The speed control unit,
A speed controller that calculates the speed deviation current command so that the speed deviation obtained by the second subtractor becomes 0;
A speed limit current corresponding to a deviation between the preset speed limit command and the speed feedback, based on a preset speed limit command indicating the limit value of the rotation speed of the AC motor and the speed feedback. A speed limited current generator for calculating
A fourth adder for obtaining the current command by adding the speed deviation current command calculated by the speed controller and the speed limiting current calculated by the speed limiting current generator to the predetermined external current command. When,
An absolute value calculator that calculates an absolute value of the current command obtained by the fourth adder;
A cosine calculator that obtains the d-axis shared current command by multiplying the absolute value of the current command calculated by the absolute value calculator by a cosine function whose angle is the preset current phase angle command;
A sine operation for multiplying the current command obtained by the fourth adder by a sine function having the preset current phase angle command as an angle to obtain the q-axis shared current command as the q-axis current command. And a motor control device.
前記速度制限電流生成器は、
前記予め設定された制限速度指令から前記速度フィードバックを減算し、制限速度偏差を求める第3の減算器と、
前記第3の減算器により求めた前記制限速度偏差に、予め設定された係数を乗算し、乗算結果の制限速度偏差を求める第4の乗算器と、
前記第4の乗算器により求めた前記乗算結果の制限速度偏差に対し、0からマイナスの所定値までの範囲で制限を加え、前記0からマイナスの所定値までの範囲の前記乗算結果の制限速度偏差を出力する第1のリミッタと、
前記予め設定された制限速度指令を反転させる第2の反転器と、
前記第2の反転器により反転させた前記予め設定された制限速度指令から、前記速度フィードバックを減算し、反転制限速度偏差を求める第4の減算器と、
前記第4の減算器により求めた前記反転制限速度偏差に、予め設定された係数を乗算し、乗算結果の反転制限速度偏差を求める第5の乗算器と、
前記第5の乗算器により求めた前記乗算結果の反転制限速度偏差に対し、プラスの所定値から0までの範囲で制限を加え、前記プラスの所定値から0までの範囲の前記乗算結果の反転制限速度偏差を出力する第2のリミッタと、
前記第1のリミッタにより出力された前記乗算結果の制限速度偏差に、前記第2のリミッタにより出力された前記乗算結果の反転制限速度偏差を加算し、前記速度制限電流を求める第5の加算器と、を備えたことを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 2 ,
The speed limiting current generator is
A third subtractor for subtracting the speed feedback from the preset speed limit command to obtain a speed limit deviation;
A fourth multiplier that multiplies the speed limit deviation obtained by the third subtractor by a preset coefficient to obtain a speed limit deviation as a result of multiplication;
The speed limit deviation of the multiplication result obtained by the fourth multiplier is limited in the range from 0 to a predetermined negative value, and the speed limit of the multiplication result in the range from 0 to the predetermined negative value is applied. A first limiter that outputs the deviation,
A second inverter for inverting the preset speed limit command;
A fourth subtractor for subtracting the speed feedback from the preset speed limit command inverted by the second inverter to obtain an inversion speed limit deviation;
A fifth multiplier for multiplying the reversal speed limit deviation obtained by the fourth subtractor by a preset coefficient to obtain a reversal speed limit deviation as a result of multiplication;
The reversal speed limit deviation of the multiplication result obtained by the fifth multiplier is limited within a range from a plus predetermined value to 0, and the multiplication result is inverted within the range from the plus predetermined value to 0. A second limiter for outputting the speed limit deviation;
A fifth adder for obtaining the speed limiting current by adding the reversal speed limit deviation of the multiplication result output by the second limiter to the speed limit deviation of the multiplication result output by the first limiter. A motor control device comprising:
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