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JP2001204199A - 永久磁石型同期電動機の制御装置 - Google Patents

永久磁石型同期電動機の制御装置

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Publication number
JP2001204199A
JP2001204199A JP2000007550A JP2000007550A JP2001204199A JP 2001204199 A JP2001204199 A JP 2001204199A JP 2000007550 A JP2000007550 A JP 2000007550A JP 2000007550 A JP2000007550 A JP 2000007550A JP 2001204199 A JP2001204199 A JP 2001204199A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis current
permanent magnet
synchronous motor
current command
input voltage
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.)
Pending
Application number
JP2000007550A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigenori Hagiwara
茂教 萩原
Yoichi Omori
洋一 大森
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.)
Toyo Electric Manufacturing Ltd
Original Assignee
Toyo Electric Manufacturing Ltd
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 Toyo Electric Manufacturing Ltd filed Critical Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority to JP2000007550A priority Critical patent/JP2001204199A/ja
Publication of JP2001204199A publication Critical patent/JP2001204199A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 永久磁石型同期電動機の入力電圧を制限し
て、高性能かつ安全な制御を行う。 【解決手段】 永久磁石型同期電動機の入力電圧制限値
を演算する電圧制限値演算器と、永久磁石型同期電動機
の入力電圧を検出又は推定する電圧検出器と、入力電圧
制限値と入力電圧とを比較して入力電圧が大きい時には
電流制御器に入力されるd軸電流指令を徐々に負の方向
へ増大させ、小さい時には最適d軸電流指令を上限とし
て徐々に正の方向へ増大させるd軸電流調整器とを具備
し、このd軸電流調整器出力をd軸電流指令として前記
電流制御器へ出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、永久磁石型同期電動機を駆動す
るインバータの制御に関するもので、特に永久磁石型同
期電動機の入力電圧の大きさを制限するものである。
【発明の属する技術分野】
【0002】
【従来の技術】従来技術の一例を図2に示し、これにつ
いて説明する。電力変換器3は、永久磁石型同期電動機
1に電力を供給する。電流検出器2は永久磁石型同期電
動機1の入力電流iを検出する。電流成分変換器7は、
入力電流iを入力とし、永久磁石型同期電動機1の永久
磁石と平行方向であるd軸電流idと、垂直方向である
q軸電流iqとを出力する。
【0003】q軸電流指令算出器5は、d軸電流id
と、トルク指令Tcとを入力してq軸電流指令iqrを
出力する。最適d軸電流指令算出器6は、永久磁石型同
期電動機1を最高効率で運転するための最適d軸電流指
令を算出する。電流制御器4は、最適d軸電流指令算出
器6の出力をd軸電流指令idrとして入力し、d軸電
流idとq軸電流iqがそれぞれd軸電流指令idrと
q軸電流指令iqrに追従するような制御信号を電力変
換器3に出力する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】電力変換器3が永久磁
石型同期電動機1に印加できる電圧には限界があり、電
流制御器4が出力する制御信号によってこの限界を越え
るような電圧が必要となっても永久磁石型同期電動機1
には印加できない。すると、q軸電流iqやd軸電流i
dがそれらの電流指令のiqrやidrに追従しなくな
り、永久磁石型同期電動機1の出力トルクがトルク指令
Tcに追従しなくなる。
【0005】逆に、永久磁石型同期電動機1に印加され
る電圧も制限が必要な場合があり、この電圧より高い電
圧が電力変換器3によって印加されると、永久磁石型同
期電動機1を故障させる恐れがある。
【0006】また、永久磁石型同期電動機の入力電圧を
周波数で除算した値は永久磁石型同期電動機の一次鎖交
磁束となるが、この一次鎖交磁束が大きくなると永久磁
石型同期電動機の磁気飽和や騒音の問題が出てくる。本
発明は上述した点に鑑みて創案されたもので、その目的
とするところは、永久磁石型同期電動機の入力電圧を制
限する機能を設けて上記問題点を解決するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、電流制御器出力を制御入力とする電力変換器を介し
て永久磁石型同期電動機に供給される入力電流を検出す
る電流検出器と、この電流検出器出力を前記永久磁石型
同期電動機の永久磁石と平行方向であるd軸電流と垂直
方向であるq軸電流とに変換出力する電流成分変換器を
有し、前記永久磁石型同期電動機を最高効率で運転する
ための最適d軸電流指令を算出する最適d軸電流指令算
出器と前記永久磁石型同期電動機の出力トルクを所定値
にするためのq軸電流指令を算出するq軸電流指令算出
器とを有し、前記最適d軸電流指令をd軸電流指令とし
て入力し、前記d軸電流と前記q軸電流がそれぞれ前記
d軸電流指令と前記q軸電流指令に追従するような信号
を前記電力変換器に出力する電流制御器を具備する永久
磁石型同期電動機の制御装置において、前記永久磁石型
同期電動機の入力電圧制限値を演算する電圧制限値演算
器と、前記永久磁石型同期電動機の入力電圧を検出又は
推定する電圧検出器と、前記入力電圧が前記入力電圧制
限値を超過しないようにd軸電流指令を調整するd軸電
流調整器とを具備し、前記d軸電流調整器の出力を前記
d軸電流指令として前記電流制御器に出力するよう構成
する。
【0008】また、前記入力電圧制限値と前記入力電圧
とを比較し、入力電圧が大きい時には前記電流制御器に
入力されるd軸電流指令を徐々に負の方向へ増大させ、
小さい時には前記電流制御器に入力されるd軸電流指令
を前記最適d軸電流指令を上限として徐々に正の方向へ
増大させるd軸電流調整器を具備し、このd軸電流調整
器出力を前記d軸電流指令として前記電流制御器へ出力
するよう構成する。
【0009】また、前記入力電圧制限値と前記永久磁石
型同期電動機の周波数との比が任意の定数となるように
前記入力電圧制限値を演算する前記電圧制限値演算器を
具備する。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図1に示し、以
下、この図について説明する。なお、前述の従来技術例
と同一部分の説明は省略する。速度検出器9は、永久磁
石型同期電動機1の回転速度ωを検出する。電圧検出器
8は、入力電圧vを検出する。電圧制限値演算器10
は、回転速度ωを入力して永久磁石型同期電動機1の周
波数fを演算し、周波数fと入力電圧vの演算制限値v
fとの比が任意の定数となるような演算制限値vfを出
力する。なお、電圧制限値演算器10に入力される回転
速度ωは、理論演算等による推定速度でもよい。また、
演算制限値vfは、回転速度ωに関係するが、必要に応
じて種々のパターンを採ることができる。
【0011】スイッチ11は、演算制限値vfと演算制
限値vfの最大値vmとを入力して、小さい方の値を選
択して入力電圧vの制限値vlとして出力する。最大値
vmは、永久磁石型同期電動機1に印加される最大電圧
か、永久磁石型同期電動機1の最大電圧よりも電力変換
器3が印加できる最大電圧が小さければ電力変換器3の
最大電圧を選択する。図3に永久磁石型同期電動機1の
電圧制限値vlと周波数fとのパターン図の一例を示
す。電圧制限値vlは最大値vmとなる周波数fまでは
fに比例した演算制限値vfとなるようにスイッチ11
で選択される。d軸電流調整器12は、制限値vlと入
力電圧vと最適d軸電流指令算出器6の出力とを入力し
て、d軸電流指令idrを出力する。
【0012】d軸電流調整器12は、比較器13とスイ
ッチ14と積分器15と制限器16とにより構成され
る。比較器13は、制限値vlと入力電圧vとを比較
し、入力電圧vの方が大きければ+1を出力し、入力電
圧vの方が小さければ−1を出力する。スイッチ14
は、比較器13の出力が+1なら任意の正の定数Aを出
力し、比較器13の出力が−1なら任意の負の定数Bを
出力する。
【0013】積分器15は、スイッチ14の出力を時間
積分する。制限器16は、積分器15の出力を最適d軸
電流指令6の出力を上限値として制限し、d軸電流指令
idrとして出力する。
【0014】ここで、本発明によって、前記問題点を解
決できる理由を説明するために、d軸電流調整器12に
ついて述べる。d軸電流調整器12は、永久磁石型同期
電動機1の入力電圧vが制限値vlよりも大きくなる
と、d軸電流指令idrを減少させて入力電圧vを小さ
くさせるように動作する。逆に、入力電圧vが制限値v
lよりも小さくなると、d軸電流指令idrを上限値ま
で増加させて入力電圧vを大きくするように動作する。
つまり、自動的にd軸電流指令idrの大きさが調整さ
れて入力電圧vが制限値vlを越えないようにすること
ができる。
【0015】以上述べたように、d軸電流調整器12に
入力電圧vと制限値vlと最適d軸電流指令算出器6の
出力とを入力しd軸電流指令idrを出力することで、
電圧制限値演算器10によって演算された制限電圧、ま
たは電力変換器3が印加できる限界の電圧、または永久
磁石型同期電動機1に印加される限界の電圧に制御する
ことができる。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、永久磁石型同期電動機
の入力電圧の大きさを制限できるようになり、永久磁石
型同期電動機を故障させることなく高精度な制御が可能
となって、実用上おおいに有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を表すブロック図である。
【図2】従来方式の一実施例を表すブロック図である。
【図3】本発明の一実施例を表す電圧制限値と周波数と
のパターン図である。
【符号の説明】
1 永久磁石型同期電動機 2 電流検出器 3 電力変換器 4 電流制御器 5 q軸電流指令算出器 6 最適d軸電流指令算出器 7 電流成分変換器 8 電圧検出器 9 速度検出器 10 電圧制限値演算器 11 スイッチ 12 d軸電流調整器 13 比較器 14 スイッチ 15 積分器 16 制限器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電流制御器出力を制御入力とする電力変
    換器を介して永久磁石型同期電動機に供給される入力電
    流を検出する電流検出器と、この電流検出器出力を前記
    永久磁石型同期電動機の永久磁石と平行方向であるd軸
    電流と垂直方向であるq軸電流とに変換出力する電流成
    分変換器を有し、前記永久磁石型同期電動機を最高効率
    で運転するための最適d軸電流指令を算出する最適d軸
    電流指令算出器と前記永久磁石型同期電動機の出力トル
    クを所定値にするためのq軸電流指令を算出するq軸電
    流指令算出器とを有し、前記最適d軸電流指令をd軸電
    流指令として入力し、前記d軸電流と前記q軸電流がそ
    れぞれ前記d軸電流指令と前記q軸電流指令に追従する
    ような信号を前記電力変換器に出力する電流制御器を具
    備する永久磁石型同期電動機の制御装置において、前記
    永久磁石型同期電動機の入力電圧制限値を演算する電圧
    制限値演算器と、前記永久磁石型同期電動機の入力電圧
    を検出又は推定する電圧検出器と、前記入力電圧が前記
    入力電圧制限値を超過しないようにd軸電流指令を調整
    するd軸電流調整器とを具備し、前記d軸電流調整器の
    出力を前記d軸電流指令として前記電流制御器に出力す
    るよう構成したことを特徴とする永久磁石型同期電動機
    の制御装置。
  2. 【請求項2】 前記入力電圧制限値と前記入力電圧とを
    比較し、入力電圧が大きい時には前記電流制御器に入力
    されるd軸電流指令を徐々に負の方向へ増大させ、小さ
    い時には前記電流制御器に入力されるd軸電流指令を前
    記最適d軸電流指令を上限として徐々に正の方向へ増大
    させるd軸電流調整器を具備し、このd軸電流調整器出
    力を前記d軸電流指令として前記電流制御器へ出力する
    よう構成したことを特徴とする請求項1記載の永久磁石
    型同期電動機の制御装置。
  3. 【請求項3】 前記入力電圧制限値と前記永久磁石型同
    期電動機の周波数との比が任意の定数となるように前記
    入力電圧制限値を演算する前記電圧制限値演算器を具備
    することを特徴とする請求項1及び請求項2記載の永久
    磁石型同期電動機の制御装置。
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