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JP2007306756A - Controller for wound field synchronous machine - Google Patents

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JP2007306756A
JP2007306756A JP2006134936A JP2006134936A JP2007306756A JP 2007306756 A JP2007306756 A JP 2007306756A JP 2006134936 A JP2006134936 A JP 2006134936A JP 2006134936 A JP2006134936 A JP 2006134936A JP 2007306756 A JP2007306756 A JP 2007306756A
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彰 佐竹
Atsuo Haishi
敦生 葉石
Noriyuki Wada
典之 和田
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller of a wound field synchronous machine, capable of keeping the current control response of windings uniform, corresponding to changes in the operating state. <P>SOLUTION: A parameter setter stores the reference control parameters of a stator and a field current control system that assumes operating state of the synchronous machine; inputs and calculates current command values to the stator and field winding from an external control system; and then multiplies the result with a reference parameter for outputting it to a stator winding current and the field current control system. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、回転子の界磁巻線により界磁磁界を発生する巻線界磁式同期機の制御装置に関するものであり、特に運転状態の変化に対応して安定した電流制御を可能とする制御装置に係るものである。   The present invention relates to a control device for a winding field synchronous machine that generates a field magnetic field by a field winding of a rotor, and particularly enables stable current control in response to changes in operating conditions. This relates to the control device.

巻線界磁式同期機などの回転機の制御では、各巻線に流れる電流を所望の値に制御するために、各巻線の電流を検出して印加する電圧を操作する、いわゆる電流フィードバック制御が行われる。この制御には一般的に電流制御系の比例積分制御を行うPI制御器が用いられるが、この制御器に設定すべき制御パラメータは、制御する巻線の物理的な特性値(抵抗、インダクタンス)と、要求される制御応答性により決定される。ところが実際の回転機においては、これらの物理的な特性値は運転条件により変化するので、制御器の制御パラメータを一定にしたままでは同じ制御応答性を保つことは出来ない。これに対して、例えば永久磁石モータについては、運転条件(出力電圧、出力周波数、モータ温度等)により電流制御装置の制御パラメータを可変とする方式が提案されている(例えば、特許文献1)。   In the control of a rotating machine such as a winding field type synchronous machine, so-called current feedback control is performed in which the current flowing through each winding is controlled to a desired value, and the voltage applied to the winding is detected and applied. Done. For this control, a PI controller that performs proportional-integral control of the current control system is generally used. The control parameter to be set in this controller is a physical characteristic value (resistance, inductance) of the winding to be controlled. And the required control responsiveness. However, in an actual rotating machine, these physical characteristic values vary depending on operating conditions, and therefore the same control response cannot be maintained with the control parameters of the controller kept constant. On the other hand, for a permanent magnet motor, for example, a method has been proposed in which the control parameters of the current control device are made variable according to operating conditions (output voltage, output frequency, motor temperature, etc.) (for example, Patent Document 1).

特開2001−275381号公報(第13〜16段落、図1)JP 2001-275382 A (13th to 16th paragraphs, FIG. 1)

しかしながら、前記特許文献1に示された制御装置は、固定子のみに巻線を持つ永久磁石モータを対象としているため、回転子側にも界磁巻線を持ち、固定子電流と界磁電流の相互作用により運転状態が変化する巻線界磁式同期機には、同様の方式を適用できないという問題点があった。
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、巻線界磁式同期機において、運転状態が変化しても各巻線の電流制御応答性を同一に保つことが出来る、巻線界磁式同期機の制御装置を実現することを目的としている。
However, since the control device disclosed in Patent Document 1 is intended for a permanent magnet motor having a winding only on the stator, it has a field winding on the rotor side, and the stator current and the field current. However, there is a problem that the same method cannot be applied to the wound field type synchronous machine whose operating state changes due to the interaction of.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and in a winding field synchronous machine, the current control responsiveness of each winding can be kept the same even if the operating state changes. An object of the present invention is to realize a control device for a winding field type synchronous machine.

この発明に係る巻線界磁式同期機の制御装置は、固定子巻線につながる多相インバータと、界磁巻線につながる単相アンプとを備え
固定子巻線のd軸電流、q軸電流の制御を行って多相インバータを駆動する固定子電流制御系と、界磁巻線の電流制御を行って単相アンプを駆動する界磁電流制御系と、固定子、界磁電流制御系の制御パラメータを設定するパラメータ設定器とが設けられ、このパラメータ設定器は同期機の運転状態を想定した固定子、界磁電流制御系の基準制御パラメータを格納するとともに、上位制御系からの固定子巻線のd軸、q軸および界磁巻線への電流指令値を入力して演算を行い、その演算結果を格納する各基準制御パラメータにそれぞれ乗算して、固定子電流制御系および界磁電流制御系にそれぞれ出力するものである。
A control device for a winding field type synchronous machine according to the present invention comprises a multiphase inverter connected to a stator winding, and a single-phase amplifier connected to a field winding, d-axis current of the stator winding, q-axis Stator current control system that drives the multi-phase inverter by controlling the current, field current control system that drives the single-phase amplifier by controlling the current of the field winding, and stator and field current control system The parameter setting unit is used to set the control parameters of the synchronous machine. The parameter setting unit stores the reference control parameters of the stator and field current control system assuming the operating state of the synchronous machine, and is fixed from the host control system. Calculation is performed by inputting current command values to the d-axis, q-axis, and field winding of the child winding, and each of the reference control parameters for storing the calculation results is multiplied to obtain a stator current control system and a field winding. Output to the magnetic current control system It is.

この発明に係る巻線界磁式同期機の制御装置は、固定子、界磁電流制御系の制御パラメータを設定するパラメータ設定器とが設けられ、このパラメータ設定器は同期機の運転状態を想定した固定子、界磁電流制御系の基準制御パラメータを格納するとともに、上位制御系からの固定子巻線のd軸、q軸および界磁巻線への電流指令値を入力して演算に、その演算結果を格納する各基準制御パラメータにそれぞれ乗算して、固定子電流制御系および界磁電流制御系にそれぞれ出力するので、同期機の運転状態が変化しても、各巻線の電流制御応答性を同一に保つことができ、安定した制御が可能となるという効果がある。   The winding field synchronous machine control device according to the present invention is provided with a stator and a parameter setting unit for setting control parameters of the field current control system, and the parameter setting unit assumes an operating state of the synchronous machine. The reference control parameters of the stator and the field current control system are stored, and the current command values to the d-axis, q-axis and field winding of the stator winding from the upper control system are input to the calculation, Each reference control parameter that stores the calculation result is multiplied and output to the stator current control system and the field current control system, respectively. Therefore, even if the operating state of the synchronous machine changes, the current control response of each winding Therefore, there is an effect that the control can be kept the same and stable control becomes possible.

実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図に基づいて説明する。
図1は実施の形態1による巻線界磁式同期機の制御装置100を示す図である。
同期機1の固定子巻線には三相インバータ2が、界磁巻線には単相アンプ3が接続され、各巻線の電流は固定子電流センサ4(三相分をまとめて図示)および界磁電流センサ5により検出される。同期機1に所望の運転をさせるために必要な、固定子電流指令および界磁電流指令は上位制御系(図示せず)より与えられ、固定子電流指令は、回転子d軸、即ち界磁巻線が発生する磁束と同方向のd軸電流成分と、d軸に直交するq軸電流成分に分割され、それぞれd軸電流指令、q軸電流指令として与えられる。また回転子位相(回転子d軸の位相)は回転子角度センサ6によって検出される。固定子電流センサ4により検出された固定子電流は第1の座標変換器7によりd軸電流およびq軸電流に変換される。第1の加算器8はd軸電流指令から前記固定子電流センサ4で検出され変換されたd軸電流を減算し、得られた誤差はd軸電流制御器9に入力されて制御演算が行われる。同様に、第2の加算器10はq軸電流指令から同様に変換されたq軸電流を減算し、得られた誤差はq軸電流制御器11に入力されて制御演算が行われる。d軸電流制御器9から出力されたd軸電圧指令と、q軸電流制御器11から出力されたq軸電圧指令は、座標変換器12に入力されて三相電圧指令に変換され、これにより三相インバータ2が駆動されて所望の電圧が同期機1の固定子巻線に印加される。ここで前記三相インバータ2、固定子電流センサ4、第1の座標変換器7、d軸電流制御器9、q軸電流制御器11および第1、第2の加算器8、10で、固定子電流制御系が構成される。
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a control apparatus 100 for a winding field type synchronous machine according to the first embodiment.
A three-phase inverter 2 is connected to the stator winding of the synchronous machine 1, and a single-phase amplifier 3 is connected to the field winding. The current of each winding is a stator current sensor 4 (three phases are shown together) and It is detected by the field current sensor 5. A stator current command and a field current command necessary for causing the synchronous machine 1 to perform a desired operation are supplied from a host control system (not shown). The stator current command is a rotor d-axis, that is, a field magnet. It is divided into a d-axis current component in the same direction as the magnetic flux generated by the winding and a q-axis current component orthogonal to the d-axis, which are given as a d-axis current command and a q-axis current command, respectively. The rotor phase (rotor d-axis phase) is detected by a rotor angle sensor 6. The stator current detected by the stator current sensor 4 is converted into a d-axis current and a q-axis current by the first coordinate converter 7. The first adder 8 subtracts the d-axis current detected and converted by the stator current sensor 4 from the d-axis current command, and the obtained error is input to the d-axis current controller 9 for control calculation. Is called. Similarly, the second adder 10 subtracts the q-axis current similarly converted from the q-axis current command, and the obtained error is input to the q-axis current controller 11 to perform control calculation. The d-axis voltage command output from the d-axis current controller 9 and the q-axis voltage command output from the q-axis current controller 11 are input to the coordinate converter 12 and converted into a three-phase voltage command. The three-phase inverter 2 is driven and a desired voltage is applied to the stator winding of the synchronous machine 1. Here, the three-phase inverter 2, the stator current sensor 4, the first coordinate converter 7, the d-axis current controller 9, the q-axis current controller 11, and the first and second adders 8 and 10 are fixed. A child current control system is configured.

一方、第3の加算器13は界磁電流指令から界磁電流センサ5が検出した界磁電流を減算し、得られた誤差は界磁電流制御器14に入力されて制御演算が行われ、得られた界磁電圧指令は単相アンプ3に入力されて、所望の電圧が同期機1の界磁巻線に印加される。ここで単相アンプ3、界磁電流センサ5、第3の加算器13、界磁電流制御器14で界磁電流制御系が構成される。   On the other hand, the third adder 13 subtracts the field current detected by the field current sensor 5 from the field current command, and the obtained error is input to the field current controller 14 for control calculation. The obtained field voltage command is input to the single-phase amplifier 3, and a desired voltage is applied to the field winding of the synchronous machine 1. Here, the single-phase amplifier 3, the field current sensor 5, the third adder 13, and the field current controller 14 constitute a field current control system.

このとき、d軸電流制御器9においては、d軸電流誤差Δidよりd軸電圧指令Vdrefは次の式(1)で求められる。ただし、sはラプラス演算子である。   At this time, in the d-axis current controller 9, the d-axis voltage command Vdref is obtained by the following equation (1) from the d-axis current error Δid. Here, s is a Laplace operator.

Figure 2007306756
Figure 2007306756

同様に、q軸電流制御器11においては、q軸電流誤差Δiqよりq軸電圧指令Vqrefは次の式(2)で求められる。   Similarly, in the q-axis current controller 11, the q-axis voltage command Vqref is obtained by the following equation (2) from the q-axis current error Δiq.

Figure 2007306756
Figure 2007306756

また、界磁電流制御器14においては、界磁電流誤差Δifより界磁電圧指令Vfrefは次の式(3)で求められる。   In the field current controller 14, the field voltage command Vfref is obtained by the following equation (3) from the field current error Δif.

Figure 2007306756
Figure 2007306756

以上の制御演算に用いられる制御パラメータであるところの、d軸比例ゲインKpd、d軸積分時定数Tid、q軸比例ゲインKpq、q軸積分時定数Tiq、界磁比例ゲインKpf、界磁積分時定数Tifは、パラメータ設定器15により与えられる。パラメータ設定器15は、d軸電流指令、q軸電流指令、界磁電流指令の組み合わせで運転した状態で所望の各電流制御応答が得られるような制御パラメータの組み合わせが格納されており、各電流指令を入力することにより適切な制御パラメータを出力することが出来る。   The d-axis proportional gain Kpd, the d-axis integral time constant Tid, the q-axis proportional gain Kpq, the q-axis integral time constant Tiq, the field proportional gain Kpf, and the field integral time, which are control parameters used for the above control calculation. The constant Tif is given by the parameter setting unit 15. The parameter setter 15 stores combinations of control parameters that can obtain desired current control responses in a state of operation with a combination of a d-axis current command, a q-axis current command, and a field current command. Appropriate control parameters can be output by inputting commands.

次にパラメータ設定器15の動作の詳細について説明する。
前記固定子電流制御系および界磁電流制御系が駆動する巻線を、抵抗RとインダクタンスLが直列接続された等価回路で表せば、電圧を入力、電流を出力とした時の伝達関数Gcoは次の式(4)で表される。
Next, details of the operation of the parameter setting unit 15 will be described.
If the windings driven by the stator current control system and the field current control system are represented by an equivalent circuit in which a resistor R and an inductance L are connected in series, the transfer function Gco when the voltage is input and the current is output is It is represented by the following formula (4).

Figure 2007306756
Figure 2007306756

式(4)で表される制御対象に、図1に示すように各制御器を直列に接続した場合の、電流制御系の開ループ伝達関数Gccは、次の式(5)で表される。このときKpは比例ゲイン、Tiは積分時定数である。   The open loop transfer function Gcc of the current control system when each controller is connected in series as shown in FIG. 1 to the controlled object represented by Expression (4) is represented by the following Expression (5). . At this time, Kp is a proportional gain, and Ti is an integration time constant.

Figure 2007306756
Figure 2007306756

式(5)より、その特性が単純な積分特性になるようにするにはTi=L/Rとすれば良い。またその時の公差周波数ωccは、式(5)においてS=ωccとしたときに右辺が1となる値であるから、Kp=ωcc・Lの関係にあることが分かる。
以上に示したように、前記固定子、界磁電流制御系の比例ゲインは所望の電流制御応答≒公差周波数とインダクタンスから算出することができ、積分時定数は、巻線の抵抗とインダクタンスが分かれば算出することが出来る。
しかしながら実際のモータでは、各巻線のインダクタンスと抵抗は運転状態により変化し、特に巻線界磁式同期機では磁気飽和によるインダクタンス変化が大きい。各巻線のインダクタンスは各巻線の電流値に応じて変化し、またd軸、q軸、界磁の各巻線間でインダクタンス変化の干渉があることが知られている。
これまでの説明より分かるように、電流制御系の比例ゲインが一定での場合、インダクタンスが変化すると電流制御応答が変化する。これをなくすには、各巻線電流よりインダクタンス変化を推定し、このインダクタンス変化に比例して電流制御の比例ゲインを変化させればよい。
From equation (5), Ti = L / R may be used in order to make the characteristic a simple integral characteristic. Further, since the tolerance frequency ωcc at that time is a value in which the right side becomes 1 when S = ωcc in equation (5), it can be seen that Kp = ωcc · L.
As shown above, the proportional gain of the stator and field current control system can be calculated from the desired current control response ≒ tolerance frequency and inductance, and the integral time constant is divided into the winding resistance and inductance. Can be calculated.
However, in an actual motor, the inductance and resistance of each winding change depending on the operating state, and particularly in a winding field type synchronous machine, the inductance change due to magnetic saturation is large. It is known that the inductance of each winding changes in accordance with the current value of each winding, and there is an interference in inductance change between the d-axis, q-axis, and field windings.
As can be seen from the above description, when the proportional gain of the current control system is constant, the current control response changes when the inductance changes. In order to eliminate this, an inductance change is estimated from each winding current, and the proportional gain of the current control is changed in proportion to the inductance change.

各巻線電流よりインダクタンスを推定するには、あらかじめいくつかの巻線電流の組み合わせに対するインダクタンスを測定し、これを数式化する方法が考えられる。具体的には、インダクタンスLを、d軸電流id、q軸電流iq、界磁電流ifの関数として次に示す式(6)のように考える。式(6)では、インダクタンスを各電流の二次の線形結合で表しており、kd1、kd2、kq1、kq2、kf1、kf2は各項の係数である。L0は各電流が0の時のインダクタンスに相当し、以下ではこの値を基準インダクタンスと呼ぶ。   In order to estimate the inductance from each winding current, it is conceivable to measure the inductance for a combination of several winding currents in advance and formulate this. Specifically, the inductance L is considered as the following equation (6) as a function of the d-axis current id, the q-axis current iq, and the field current if. In the equation (6), the inductance is expressed by a quadratic linear combination of each current, and kd1, kd2, kq1, kq2, kf1, and kf2 are coefficients of each term. L0 corresponds to the inductance when each current is 0, and this value is hereinafter referred to as a reference inductance.

Figure 2007306756
Figure 2007306756

あらかじめ測定した各電流とインダクタンスの関係を式(6)に当てはめ、最小二乗法等により誤差が最小になるように各係数を決定することにより、実際の同期機について式(6)を得ることが出来る。なお、以上の説明では数式に二次の線形結合を用いたが、インダクタンス変化の特性によってはその他の数式を用いてもよいことはもちろんである。
ここで説明の便宜上、式(6)の両辺を基準インダクタンスL0で除した値をインダクタンス係数kと称し、次の式(7)で表すことにする。
By applying the relationship between each current and inductance measured in advance to Equation (6) and determining each coefficient so that the error is minimized by the least square method or the like, Equation (6) can be obtained for an actual synchronous machine. I can do it. In the above description, a quadratic linear combination is used in the equation, but other equations may be used depending on the characteristics of the inductance change.
For convenience of explanation, the value both sides divided by the reference inductance L0 was of the formula (6) and the inductance coefficient k L, to be expressed by the following equation (7).

Figure 2007306756
Figure 2007306756

図2にパラメータ設定器15の詳細な処理内容を示す。d軸、q軸、界磁の各電流指令は、d軸インダクタンス係数発生器16、q軸インダクタンス係数発生器17、界磁インダクタンス係数発生器18に入力される。各インダクタンス係数発生器16、17、18は、d軸、q軸、界磁の各インダクタンスについての式(7)相当の計算を行い、同期機1の現在の運転状態でのインダクタンス係数を出力する。乗算器19、21、23は、それぞれd軸、q軸、界磁の基準ゲインとインダクタンス係数を乗算し、d軸、q軸、界磁の電流制御比例ゲインを計算する。ここで、基準ゲインは基準インダクタンスL0を用いて次の式(8)で求められる。ωccは所望の電流制御応答である。   FIG. 2 shows the detailed processing contents of the parameter setting unit 15. The d-axis, q-axis, and field current commands are input to the d-axis inductance coefficient generator 16, the q-axis inductance coefficient generator 17, and the field inductance coefficient generator 18. Each of the inductance coefficient generators 16, 17, 18 performs calculation corresponding to the equation (7) for each of the d-axis, q-axis, and field inductances, and outputs the inductance coefficient in the current operating state of the synchronous machine 1. . Multipliers 19, 21, and 23 multiply the d-axis, q-axis, and field reference gains by the inductance coefficient, respectively, and calculate d-axis, q-axis, and field current proportional gains. Here, the reference gain is obtained by the following equation (8) using the reference inductance L0. ωcc is the desired current control response.

Figure 2007306756
Figure 2007306756

また、乗算器20、22、24は、それぞれd軸、q軸、界磁の基準時定数とインダクタンス係数を乗算し、d軸、q軸、界磁の電流制御積分時定数を計算する。ここで、基準時定数は基準インダクタンスL0と抵抗Rを用いて式(9)で求められる。   The multipliers 20, 22, and 24 multiply the d-axis, q-axis, and field reference time constants by the inductance coefficient, respectively, and calculate the d-axis, q-axis, and field current integration time constants. Here, the reference time constant is obtained by Expression (9) using the reference inductance L0 and the resistance R.

Figure 2007306756
Figure 2007306756

d軸、q軸、界磁のそれぞれについて求められた電流制御比例ゲインと電流制御積分時定数は、d軸、q軸、界磁のそれぞれの制御パラメータとして、パラメータ設定器15より前記固定子および界磁電流制御系に出力される。
なお、以上の説明ではインダクタンス係数発生器16、17、18としてインダクタンス特性を数式でモデル化したものを説明したが、数式によらずテーブルなどのデータの形でインダクタンス特性を格納、算出する方式としても良いことは言うまでもない。また数式による場合でも、図2に示すパラメータ設定器15の構成以外の計算方法も可能であるが、効果は同様であることは明らかである。
The current control proportional gain and the current control integral time constant obtained for each of the d-axis, q-axis, and field are obtained from the parameter setter 15 as control parameters for the d-axis, q-axis, and field, respectively. Output to the field current control system.
In the above description, the inductance coefficient generators 16, 17, 18 have been described by modeling the inductance characteristics using mathematical formulas. However, as a method for storing and calculating the inductance characteristics in the form of data such as a table regardless of the mathematical formulas. It goes without saying that it is also good. Even in the case of mathematical formulas, calculation methods other than the configuration of the parameter setting unit 15 shown in FIG. 2 are possible, but it is clear that the effects are the same.

また以上の説明では、d軸、q軸、界磁のすべての電流制御系の制御パラメータを運転条件により調節しているが、特に応答が要求される一部の制御系のみでパラメータの調節を行うようにしても良く、必要な効果が得られることは明らかである。
さらに以上の説明では、抵抗の変化による影響については対応していないが、同期機1の温度を検出して抵抗変化を推定し、推定した抵抗値により式(9)の基準時定数の計算を行うようにすれば、抵抗変化による積分時定数の変化の補正を行うことも可能になる。
また、以上の説明ではインダクタンス係数発生器には各電流の指令値を入力したが、かわりに各電流の検出値を用いても同様の効果が得られることは勿論である。
以上のように、この発明の実施の形態1によれば、運転状態が変化しても各巻線の電流制御応答性を同一に保つことが出来、安定した制御が可能になるという効果がある。
In the above description, the control parameters of all the current control systems for the d-axis, q-axis, and field are adjusted according to the operating conditions. However, the parameters are adjusted only for some control systems that require a response. Obviously, it may be performed, and the necessary effect can be obtained.
Further, in the above description, the effect of the resistance change is not dealt with, but the resistance change is estimated by detecting the temperature of the synchronous machine 1, and the reference time constant of Equation (9) is calculated based on the estimated resistance value. By doing so, it becomes possible to correct the change in the integration time constant due to the resistance change.
In the above description, the command value of each current is input to the inductance coefficient generator. However, it goes without saying that the same effect can be obtained by using the detected value of each current instead.
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the current control responsiveness of each winding can be kept the same even when the operating state changes, and there is an effect that stable control becomes possible.

実施の形態2.
次に実施の形態2を図3、図4によって説明する。一般に巻線界磁型同期機においては、d軸と界磁軸は同じ電気角位相方向であるため非常に強く結合しており、d軸電流と界磁電流が磁気飽和に与える影響をほとんど等価と見てよい場合がある。図3に巻線界磁型同期機のd、q軸上のベクトル図(力率1運転時)を示すが、d軸電流と界磁電流は互いに方向が逆で打ち消しあうように流れているのに対して、q軸電流はこれに直交する方向に流れている。
以上の特性から、インダクタンス変化をモデル化する際に、d軸電流と界磁電流を独立した要因と考えずに、これらの合計を用いてモデル化を行う方法も有効である。具体的には、インダクタンスLを式(6)の代わりに以下に示す式(10)のように考える。この様なモデル化を行うと変数の数が減るため、モデルを作成するのに必要な測定データの数が少なくなり、モデル化の作業が容易になるとともに、パラメータ設定器15での演算量が減少する。なお式(10)では、界磁電流を固定子相当に換算する必要があるため、巻数比nを乗じて換算している。
Embodiment 2. FIG.
Next, the second embodiment will be described with reference to FIGS. Generally, in a wound field type synchronous machine, the d-axis and the field axis are in the same electrical angle phase direction, so they are very strongly coupled, and the effects of the d-axis current and field current on magnetic saturation are almost equivalent. It may be good to see. FIG. 3 shows a vector diagram (during power factor 1 operation) on the d and q axes of the wound field type synchronous machine. The d-axis current and the field current flow so as to cancel each other in opposite directions. On the other hand, the q-axis current flows in a direction orthogonal thereto.
From the above characteristics, when modeling the change in inductance, it is also effective to perform modeling using the sum of these, without considering the d-axis current and the field current as independent factors. Specifically, the inductance L is considered as the following formula (10) instead of the formula (6). When such modeling is performed, the number of variables is reduced, so that the number of measurement data necessary for creating the model is reduced, the modeling work is facilitated, and the amount of calculation in the parameter setting unit 15 is reduced. Decrease. In the equation (10), the field current needs to be converted to equivalent to the stator, and is converted by multiplying the turn ratio n.

Figure 2007306756
Figure 2007306756

これより、対応する基準インダクタンスL0は式(11)で表される。   Accordingly, the corresponding reference inductance L0 is expressed by Expression (11).

Figure 2007306756
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以上のインダクタンス変化のモデルに対応するパラメータ設定器15の構成を図4に示す。図示省略した上位制御系からのd軸電流指令と界磁電流指令は第4の加算器25で加算され、その結果とq軸電流指令が、d軸インダクタンス係数発生器16、q軸インダクタンス係数発生器17、界磁インダクタンス係数発生器18に入力される。各インダクタンス係数発生器16、17、18は、d軸、q軸、界磁の各インダクタンスについての式(11)相当の計算を行い、現在の同期機1の運転状態でのインダクタンス係数を出力する。以降の働きは、図2と同様である。
なお、本実施の形態2の場合にも、インダクタンス特性を数式によらずテーブルなどのデータの形でインダクタンス特性を格納、算出する方式としても良い。特にテーブルを用いる場合、実施の形態1に対して、大幅にデータが削減される。
また実施の形態1同様に、特に応答が要求される一部の電流制御系のみでパラメータの調節を行うようにしても良く、必要な効果が得られることは明らかである。
以上のように、この発明の実施の形態2によれば、より少ないデータおよび演算量で、各巻線の電流制御応答性を同一に保つためのインダクタンスのモデル化を実現できるという効果がある。
FIG. 4 shows the configuration of the parameter setting unit 15 corresponding to the above inductance change model. The d-axis current command and the field current command from the host control system (not shown) are added by the fourth adder 25, and the result and the q-axis current command are generated by the d-axis inductance coefficient generator 16 and the q-axis inductance coefficient generation. And the field inductance coefficient generator 18. Each of the inductance coefficient generators 16, 17, and 18 performs calculation corresponding to Equation (11) for each of the d-axis, q-axis, and field inductances, and outputs the inductance coefficient in the current operating state of the synchronous machine 1. . The subsequent operation is the same as in FIG.
In the case of the second embodiment, the inductance characteristic may be stored and calculated in the form of data such as a table regardless of the mathematical expression. In particular, when a table is used, data is greatly reduced as compared with the first embodiment.
As in the first embodiment, the parameter may be adjusted only with a part of the current control system that requires a response, and it is clear that the necessary effect can be obtained.
As described above, according to the second embodiment of the present invention, there is an effect that it is possible to realize an inductance modeling for keeping the current control responsiveness of each winding the same with less data and an operation amount.

この発明の実施の形態1、2は巻線界磁式同期機の制御装置に利用可能である。   Embodiments 1 and 2 of the present invention can be used for a control device for a winding field type synchronous machine.

この発明の実施の形態1の巻線界磁式同期機の制御装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control apparatus of the winding field type synchronous machine of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の制御装置のパラメータ設定器による処理の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the process by the parameter setting device of the control apparatus of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2の巻線界磁式同期機のd、q軸上のベクトルを示す図である。It is a figure which shows the vector on d and q axis | shafts of the winding field type | mold synchronous machine of Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2の制御装置のパラメータ設定器による処理の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the process by the parameter setting device of the control apparatus of Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 同期機、2 三相インバータ、3 単相アンプ、
15,15a パラメータ設定器、16 d軸インダクタンス係数発生器、
17 q軸インダクタンス係数発生器、18 界磁インダクタンス係数発生器、
100 制御装置。
1 Synchronous machine, 2 Three-phase inverter, 3 Single-phase amplifier,
15, 15a Parameter setter, 16 d-axis inductance coefficient generator,
17 q-axis inductance coefficient generator, 18 field inductance coefficient generator,
100 Control device.

Claims (3)

固定子巻線につながる多相インバータと、界磁巻線につながる単相アンプとを備えた巻線界磁式同期機の制御装置であって、
前記固定子巻線のd軸電流、q軸電流の制御を行って前記多相インバータを駆動する固定子電流制御系と、前記界磁巻線の電流制御を行って前記単相アンプを駆動する界磁電流制御系と、前記固定子、界磁電流制御系の制御パラメータを設定するパラメータ設定器とが設けられ、該パラメータ設定器は前記同期機の運転状態を想定した前記固定子、界磁電流制御系の基準制御パラメータを格納するとともに、上位制御系からの前記固定子巻線のd軸、q軸および界磁巻線への電流指令値を入力して演算を行い、その演算結果を前記格納する各基準制御パラメータにそれぞれ乗算して、前記固定子電流制御系および界磁電流制御系にそれぞれ出力することを特徴とする巻線界磁式同期機の制御装置。
A control device for a winding field type synchronous machine having a multi-phase inverter connected to a stator winding and a single-phase amplifier connected to a field winding,
A stator current control system that controls the d-axis current and q-axis current of the stator winding to drive the multiphase inverter, and a current control of the field winding to drive the single-phase amplifier. A field current control system; and a parameter setter for setting control parameters of the stator and field current control system. The parameter setter includes the stator and field assuming the operating state of the synchronous machine. In addition to storing reference control parameters for the current control system, calculation is performed by inputting current command values to the d-axis, q-axis and field winding of the stator winding from the host control system, and the calculation result is A control apparatus for a wound field type synchronous machine, wherein the stored reference control parameters are respectively multiplied and output to the stator current control system and the field current control system, respectively.
前記パラメータ設定器には、d軸、q軸および界磁の各インダクタンス係数発生器が設けられているとともに、前記格納する基準制御パラメータは、d軸、q軸および界磁の基準インダクタンスであり、前記演算は前記上位制御系からの電流指令値を前記各インダクタンス係数発生器にそれぞれ入力して、d軸、q軸および界磁のインダクタンス係数を求めることを特徴とする請求項1に記載の巻線界磁式同期機の制御装置。 The parameter setter is provided with d-axis, q-axis, and field inductance coefficient generators, and the stored reference control parameter is a d-axis, q-axis, and field reference inductance, 2. The winding according to claim 1, wherein in the calculation, a current command value from the host control system is input to each of the inductance coefficient generators to obtain d-axis, q-axis, and field inductance coefficients. Control device for wire field synchronous machine. 前記パラメータ設定器には、加算器が設けられており、該加算器は前記上位制御系のd軸および界磁電流指令値とを加算するとともに、その加算結果が前記d軸、q軸および界磁の各インダクタンス係数発生器に入力され、前記q軸電流指令値は前記q軸インダクタンス係数発生器に入力され、前記演算は前記各インダクタンス係数発生器がそれぞれに、d軸、q軸および界磁のインダクタンス係数を求めることを特徴とする請求項2に記載の巻線界磁式同期機の制御装置。 The parameter setter is provided with an adder. The adder adds the d-axis and field current command value of the host control system, and the addition result is the d-axis, q-axis and field. The q-axis current command value is input to the q-axis inductance coefficient generator, and the calculation is performed by each of the inductance coefficient generators for the d-axis, the q-axis, and the field. The coil field synchronous machine control device according to claim 2, wherein an inductance coefficient of the winding field synchronous machine is obtained.
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