JP2016127697A - Motor control device and generator control device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、モータ制御装置及び発電機制御装置に関する。 The present disclosure relates to a motor control device and a generator control device.
3相モータの駆動方式の一例として、直接トルク制御(DTC:Direct Torque Control)が知られている。直接トルク制御の一例では、まず、インバータに接続された3相モータの相電流及び相電圧を検出する。次に、相電流及び相電圧から、3相モータの電機子鎖交磁束及びモータトルクを求める。次に、求められたトルクと、指令トルクと、指令振幅と、電機子鎖交磁束の位置とから、指令磁束ベクトルを求める。指令トルク及び指令振幅は、例えば、速度制御装置で求められる。次に、指令磁束ベクトルと、電機子鎖交磁束とから、インバータから3相モータに印加されるべき電圧ベクトルを決定する。次に、決定された電圧ベクトルが3相モータに印加されるように、インバータのスイッチングを制御する。直接トルク制御の駆動アルゴリズムはシンプルである。また、エンコーダ、レゾルバ等の位置センサを省略できる。特許文献1、非特許文献1、非特許文献2及び非特許文献3には、直接トルク制御に関連する技術が記載されている。
As an example of a three-phase motor drive system, direct torque control (DTC) is known. In an example of direct torque control, first, a phase current and a phase voltage of a three-phase motor connected to an inverter are detected. Next, the armature linkage flux and motor torque of the three-phase motor are obtained from the phase current and phase voltage. Next, a command magnetic flux vector is obtained from the obtained torque, command torque, command amplitude, and armature flux linkage position. The command torque and the command amplitude are obtained by a speed control device, for example. Next, a voltage vector to be applied from the inverter to the three-phase motor is determined from the command magnetic flux vector and the armature linkage magnetic flux. Next, switching of the inverter is controlled so that the determined voltage vector is applied to the three-phase motor. The drive algorithm for direct torque control is simple. Further, position sensors such as encoders and resolvers can be omitted.
3相モータの駆動方式としては、直接トルク制御以外の種々の方式も知られている。直接トルク制御を含め、多くの方式では、3相モータのモータ磁束が指令磁束ベクトルに追従するように、インバータを用いて3相モータに電圧ベクトルが印加される。このような方式は、磁束制御方式と呼ばれることがある。 Various systems other than direct torque control are also known as driving systems for the three-phase motor. In many systems, including direct torque control, a voltage vector is applied to the three-phase motor using an inverter so that the motor magnetic flux of the three-phase motor follows the command magnetic flux vector. Such a system is sometimes called a magnetic flux control system.
従来の磁束制御方式には、3相モータの始動及び低速駆動の安定性確保の観点から改善の余地がある。そこで、本開示は、始動及び低速駆動に適した技術を提供することを目的とする。 The conventional magnetic flux control method has room for improvement from the viewpoint of starting the three-phase motor and ensuring the stability of low-speed driving. Accordingly, an object of the present disclosure is to provide a technique suitable for starting and low-speed driving.
すなわち、本開示は、
3相モータのモータ磁束が指令磁束ベクトルに追従するように、インバータを用いて前記3相モータに電圧ベクトルを印加するモータ制御装置であって、
前記3相モータからフィードバックされる信号であって前記3相モータを流れるモータ電流を表す信号を生成する電流センサと、
前記指令磁束ベクトルの位相を特定する位相特定部と、
前記指令磁束ベクトルの振幅を特定する振幅特定部と、
前記位相特定部で特定された前記指令磁束ベクトルの前記位相と、前記振幅特定部で特定された前記指令磁束ベクトルの前記振幅と、を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する指令磁束特定部と、を備え、
前記振幅特定部は、(i)仮振幅を設定する仮設定部と、(ii)前記信号を用いて特定された前記3相モータに印加されている制御対象量を用いて振幅修正量を生成する振幅修正量生成部と、(iii)前記振幅修正量を用いて、前記指令磁束特定部に与えられるべき前記振幅として前記仮振幅よりも大きい補正振幅を特定する補正部と、を有する、モータ制御装置を提供する。
That is, this disclosure
A motor control device that applies a voltage vector to the three-phase motor using an inverter so that the motor magnetic flux of the three-phase motor follows a command magnetic flux vector,
A current sensor that generates a signal that is fed back from the three-phase motor and that represents a motor current flowing through the three-phase motor;
A phase specifying unit for specifying the phase of the command magnetic flux vector;
An amplitude specifying unit for specifying the amplitude of the command magnetic flux vector;
A command magnetic flux specifying unit for specifying the command magnetic flux vector using the phase of the command magnetic flux vector specified by the phase specifying unit and the amplitude of the command magnetic flux vector specified by the amplitude specifying unit; With
The amplitude specifying unit generates an amplitude correction amount using (i) a temporary setting unit for setting a temporary amplitude, and (ii) a control target amount applied to the three-phase motor specified using the signal. And (iii) a correction unit that specifies a correction amplitude larger than the temporary amplitude as the amplitude to be given to the command magnetic flux specifying unit using the amplitude correction amount. A control device is provided.
上記のモータ制御装置は、3相モータの始動及び低速駆動に適している。 The motor control device described above is suitable for starting and low-speed driving of a three-phase motor.
3相モータを制御する方式として、磁束制御方式が知られている。磁束制御方式では、3相モータのモータ磁束が指令磁束ベクトルに追従するように、インバータを用いて3相モータに電圧ベクトルが印加される。 A magnetic flux control system is known as a system for controlling a three-phase motor. In the magnetic flux control method, a voltage vector is applied to the three-phase motor using an inverter so that the motor magnetic flux of the three-phase motor follows the command magnetic flux vector.
インバータにおける半導体素子では、電圧降下が生じる。この電圧降下は、実際に3相モータに印加される磁束ベクトルの振幅を指令磁束ベクトルの振幅よりも小さくする。また、インバータには、デッドタイムが設けられている。デッドタイムも、実際に3相モータに印加される磁束ベクトルの振幅を指令磁束ベクトルの振幅よりも小さくする原因となり得る。これらの誤差は、3相モータの始動時、低速駆動時等、インバータにおける誘起電圧が小さい場合に顕在化する。このため、始動時、低速駆動時等においては、3相モータに印加される電圧ベクトルの振幅が不十分となり、トルクが不足し易い。このような理由で、3相モータを安定して始動させたり、3相モータを安定して低速駆動させたりすることは、必ずしも容易ではない。 A voltage drop occurs in the semiconductor element in the inverter. This voltage drop makes the amplitude of the magnetic flux vector actually applied to the three-phase motor smaller than the amplitude of the command magnetic flux vector. The inverter is provided with a dead time. The dead time can also cause the amplitude of the magnetic flux vector actually applied to the three-phase motor to be smaller than the amplitude of the command magnetic flux vector. These errors become apparent when the induced voltage in the inverter is small, such as when the three-phase motor is started or driven at a low speed. For this reason, the amplitude of the voltage vector applied to the three-phase motor becomes insufficient at the time of start-up, low-speed driving, etc., and the torque tends to be insufficient. For this reason, it is not always easy to start the three-phase motor stably or to stably drive the three-phase motor at a low speed.
上述の誤差を緩和するための技術が、非特許文献2に記載されている。この技術では、3相モータの速度に反比例するように、フィードフォワードで指令磁束ベクトルの振幅を設定する。非特許文献2によれば、この技術は、始動時及び低速駆動時において振幅が十分大きい電圧ベクトルを3相モータに印加することを可能とし、3相モータの始動及び低速駆動を容易にする。
Non-patent
しかしながら、本発明者らの検討によれば、非特許文献2に記載されている技術を用いても、3相モータの始動及び低速駆動は十分には安定化されない。この技術では、3相モータの運転環境に応じて指令磁束ベクトルの振幅を設定しているわけはなく、フィードフォーワードで指令磁束ベクトルの振幅を設定しているに過ぎないため、負荷変動への適切な対応ができないためである。本発明者らは、このような事情に鑑み、3相モータの始動及び低速駆動に適したモータ制御装置を提供することを検討した。
However, according to the study by the present inventors, even if the technique described in Non-Patent
すなわち、本開示の第1態様は、
3相モータのモータ磁束が指令磁束ベクトルに追従するように、インバータを用いて前記3相モータに電圧ベクトルを印加するモータ制御装置であって、
前記3相モータからフィードバックされる信号であって前記3相モータを流れるモータ電流を表す信号を生成する電流センサと、
前記指令磁束ベクトルの位相を特定する位相特定部と、
前記指令磁束ベクトルの振幅を特定する振幅特定部と、
前記位相特定部で特定された前記指令磁束ベクトルの前記位相と、前記振幅特定部で特定された前記指令磁束ベクトルの前記振幅と、を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する指令磁束特定部と、を備え、
前記振幅特定部は、(i)仮振幅を設定する仮設定部と、(ii)前記信号を用いて特定された前記3相モータに印加されている制御対象量を用いて振幅修正量を生成する振幅修正量生成部と、(iii)前記振幅修正量を用いて、前記指令磁束特定部に与えられるべき前記振幅として前記仮振幅よりも大きい補正振幅を特定する補正部と、を有する、モータ制御装置を提供する。
That is, the first aspect of the present disclosure is:
A motor control device that applies a voltage vector to the three-phase motor using an inverter so that the motor magnetic flux of the three-phase motor follows a command magnetic flux vector,
A current sensor that generates a signal that is fed back from the three-phase motor and that represents a motor current flowing through the three-phase motor;
A phase specifying unit for specifying the phase of the command magnetic flux vector;
An amplitude specifying unit for specifying the amplitude of the command magnetic flux vector;
A command magnetic flux specifying unit for specifying the command magnetic flux vector using the phase of the command magnetic flux vector specified by the phase specifying unit and the amplitude of the command magnetic flux vector specified by the amplitude specifying unit; With
The amplitude specifying unit generates an amplitude correction amount using (i) a temporary setting unit for setting a temporary amplitude, and (ii) a control target amount applied to the three-phase motor specified using the signal. And (iii) a correction unit that specifies a correction amplitude larger than the temporary amplitude as the amplitude to be given to the command magnetic flux specifying unit using the amplitude correction amount. A control device is provided.
3相モータの適切な運転条件は、3相モータの運転環境によって異なる。従って、ある運転環境に適合した仮振幅を設定したとしても、その仮振幅は別の運転環境において適切であるとは限らない。このため、設定された仮振幅をそのまま指令磁束特定部に与えると、トルクが不足するおそれがある。このようなトルク不足は、3相モータの始動時及び低速駆動時に発生し易い。この点、第1態様の振幅特定部は、仮振幅よりも大きい補正振幅が特定されるように構成されている。このことは、トルク不足を引き起こし難くする。さらに、第1態様によれば、3相モータからフィードバックされた信号を用いて制御対象量が特定され、その制御対象量を用いて補正振幅が特定される。すなわち、指令磁束ベクトルの振幅に、3相モータからフィードバックされた信号が反映される。このことは、3相モータの運転環境に応じた運転を可能とする。以上の理由で、第1態様のモータ制御装置は、3相モータの始動及び低速駆動に適している。 Appropriate operating conditions for the three-phase motor depend on the operating environment of the three-phase motor. Therefore, even if a temporary amplitude suitable for a certain driving environment is set, the temporary amplitude is not always appropriate in another driving environment. For this reason, if the set temporary amplitude is directly applied to the command magnetic flux specifying unit, the torque may be insufficient. Such a torque shortage is likely to occur when the three-phase motor is started and when it is driven at a low speed. In this regard, the amplitude specifying unit of the first aspect is configured such that a correction amplitude larger than the temporary amplitude is specified. This makes it difficult to cause torque shortage. Furthermore, according to the first aspect, the control target amount is specified using the signal fed back from the three-phase motor, and the correction amplitude is specified using the control target amount. That is, the signal fed back from the three-phase motor is reflected in the amplitude of the command magnetic flux vector. This enables operation according to the operation environment of the three-phase motor. For the above reasons, the motor control device of the first aspect is suitable for starting and low-speed driving of a three-phase motor.
本開示の第2態様は、第1態様に加え、
前記制御対象量は、前記3相モータを流れるモータ電流の振幅である、モータ制御装置を提供する。
The second aspect of the present disclosure includes, in addition to the first aspect,
The control target amount provides a motor control device having an amplitude of a motor current flowing through the three-phase motor.
本開示の第3態様は、第1態様に加え、
前記制御対象量は、前記3相モータに印加される無効電力である、モータ制御装置を提供する。
The third aspect of the present disclosure includes, in addition to the first aspect,
The control target amount provides a motor control device that is reactive power applied to the three-phase motor.
本開示の第4態様は、第3態様に加え、
前記振幅修正量生成部は、(a)前記3相モータを流れているモータ電流と前記モータ磁束との第1内積を特定し、特定した前記第1内積に推定された前記3相モータの速度又は指令速度を乗じて前記無効電力を特定する、又は(b)前記3相モータを流れているモータ電流を2相座標によって表したものである軸電流と、前記3相モータに印加されるべき前記電圧ベクトルを前記2相座標によって表したものである軸電圧と、を用いて前記無効電力を特定する、モータ制御装置を提供する。
The fourth aspect of the present disclosure includes, in addition to the third aspect,
The amplitude correction amount generation unit specifies (a) a first inner product of a motor current flowing through the three-phase motor and the motor magnetic flux, and the speed of the three-phase motor estimated to the specified first inner product. Alternatively, the reactive power is specified by multiplying by the command speed, or (b) an axial current that represents the motor current flowing through the three-phase motor by two-phase coordinates and the three-phase motor. There is provided a motor control device that specifies the reactive power using an axial voltage that represents the voltage vector by the two-phase coordinates.
本開示の第5態様は、第1態様に加え、
前記制御対象量は、前記3相モータに印加される無効電力に相関のある物理量である、モータ制御装置を提供する。
The fifth aspect of the present disclosure includes, in addition to the first aspect,
The control target amount provides a motor control device that is a physical quantity correlated with reactive power applied to the three-phase motor.
本開示の第6態様は、第5態様に加え、
前記振幅修正量生成部は、前記3相モータを流れているモータ電流と前記モータ磁束との第1内積を特定し、特定した前記第1内積を用いて前記物理量を特定する、モータ制御装置を提供する。
The sixth aspect of the present disclosure includes, in addition to the fifth aspect,
The amplitude correction amount generation unit specifies a first inner product of a motor current flowing through the three-phase motor and the motor magnetic flux, and specifies the physical quantity using the specified first inner product. provide.
本開示の第7態様は、第5態様に加え、
前記振幅修正量生成部は、前記3相モータを流れているモータ電流と前記3相モータの永久磁石の磁石磁束との第2内積を特定し、特定した前記第2内積を前記物理量として用いる、モータ制御装置を提供する。
The seventh aspect of the present disclosure includes, in addition to the fifth aspect,
The amplitude correction amount generation unit specifies a second inner product of a motor current flowing through the three-phase motor and a magnet magnetic flux of a permanent magnet of the three-phase motor, and uses the specified second inner product as the physical quantity. A motor control device is provided.
本開示の第8態様は、第2態様、第3態様、第4態様又は第7態様に加え、
前記振幅修正量生成部は、特定された前記制御対象量が正となるように前記振幅修正量を特定する、モータ制御装置を提供する。
The eighth aspect of the present disclosure includes, in addition to the second aspect, the third aspect, the fourth aspect, or the seventh aspect,
The amplitude correction amount generation unit provides a motor control device that specifies the amplitude correction amount so that the specified control target amount is positive.
第2〜第8態様のモータ制御装置は、シンプルに構成され得る。また、第8態様の制御対象量が正となるように振幅修正量を特定することは、MTPAが成立している場合よりも振幅が大きいモータ電流が3相モータに流れることを意味し、トルク不足防止に寄与し、3相モータの始動及び低速駆動には好都合である。なお、MTPA制御は、最大トルク/電流制御の略語であり、最小の電流で最大のトルクを発生させるための制御である。MTPA制御の詳細については、公知の文献(武田洋次、森本茂雄、松井信行、本田幸夫、「埋込磁石同期モータの設計と制御」、株式会社オーム社、2001年10月25日発行、等)を参照されたい。 The motor control devices of the second to eighth aspects can be configured simply. Further, specifying the amplitude correction amount so that the control target amount in the eighth mode is positive means that a motor current having a larger amplitude than that when MTPA is established flows to the three-phase motor, and torque This contributes to prevention of shortage and is convenient for starting and low-speed driving of a three-phase motor. The MTPA control is an abbreviation for maximum torque / current control, and is control for generating the maximum torque with the minimum current. For details of MTPA control, publicly known documents (Yoji Takeda, Shigeo Morimoto, Nobuyuki Matsui, Yukio Honda, “Design and Control of Embedded Magnet Synchronous Motor”, Ohm Co., Ltd., issued on October 25, 2001, etc.) Please refer to.
本開示の第9態様は、第1〜8態様のいずれか1つに加え、
前記振幅修正量生成部は、前記制御対象量と目標値との偏差をゼロに収束させるフィードバック制御によって前記振幅修正量を生成する、モータ制御装置を提供する。
The ninth aspect of the present disclosure is in addition to any one of the first to eighth aspects,
The amplitude correction amount generation unit provides a motor control device that generates the amplitude correction amount by feedback control that converges a deviation between the control target amount and a target value to zero.
本開示の第10態様は、第9態様に加え、
前記振幅修正量生成部は、前記目標値から前記制御対象量を引いて得た偏差が大きければ大きいほど大きい前記振幅修正量を特定し、
前記補正部は、前記振幅修正量が大きければ大きいほど大きい前記補正振幅を特定する、モータ制御装置を提供する。
In a tenth aspect of the present disclosure, in addition to the ninth aspect,
The amplitude correction amount generation unit specifies the larger amplitude correction amount as the deviation obtained by subtracting the control target amount from the target value is larger,
The correction unit provides a motor control device that specifies the larger correction amplitude as the amplitude correction amount is larger.
第9態様及び第10態様によれば、制御対象量を目標値に追従させることができる。このことによって、当該制御対象量以外の3相モータの物理量もある程度制御される。従って、第9態様及び第10態様によれば、制御対象量の制御を通じて、適切なトルクを確保することができる。 According to the ninth aspect and the tenth aspect, the control target amount can be made to follow the target value. As a result, the physical quantity of the three-phase motor other than the control target quantity is also controlled to some extent. Therefore, according to the ninth aspect and the tenth aspect, an appropriate torque can be ensured through control of the control target amount.
本開示の第11態様は、第1〜10態様のいずれか1つに加え、
前記位相特定部は、指令速度を用いて前記モータ磁束の位相が移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、特定された前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの前記位相を特定する、モータ制御装置を提供する。
In an eleventh aspect of the present disclosure, in addition to any one of the first to tenth aspects,
The phase specifying unit specifies a moving amount for each control cycle in which the phase of the motor magnetic flux should move using the command speed, and specifies the phase of the command magnetic flux vector using the specified moving amount. A motor control device is provided.
第11態様の位相特定部は、シンプルに構成され得る。 The phase specifying unit of the eleventh aspect can be configured simply.
本開示の第12態様は、第11態様に加え、
前記位相特定部は、前記移動量を積算することによって、前記指令磁束ベクトルの前記位相を特定する、モータ制御装置を提供する。
The twelfth aspect of the present disclosure includes, in addition to the eleventh aspect,
The phase specifying unit provides a motor control device that specifies the phase of the command magnetic flux vector by integrating the movement amount.
第12態様によれば、指令磁束ベクトルの位相を容易に特定することができる。また、第12態様によれば、フィードフォーワード制御によって指令磁束ベクトルの位相を特定することができる。このことは、モータ制御装置の演算負荷の軽減に繋がる。 According to the twelfth aspect, the phase of the command magnetic flux vector can be easily specified. According to the twelfth aspect, the phase of the command magnetic flux vector can be specified by feedforward control. This leads to a reduction in calculation load of the motor control device.
本開示の第13態様は、第11態様に加え、
前記モータ制御装置は、
前記3相モータを流れているモータ電流を2相座標によって表したものである軸電流と、前記3相モータに印加されるべき前記電圧ベクトルを前記2相座標によって表したものである軸電圧と、を用いて前記3相モータに印加されている前記モータ磁束を推定するモータ磁束推定部と、
前記モータ磁束推定部で推定された前記モータ磁束を用いて前記モータ磁束の前記位相を推定する位相推定部と、を備え、
前記位相特定部は、前記位相推定部で推定された前記モータ磁束の前記位相と、前記移動量と、を用いて前記指令磁束ベクトルの前記位相を特定する、モータ制御装置を提供する。
The thirteenth aspect of the present disclosure, in addition to the eleventh aspect,
The motor control device
A shaft current representing the motor current flowing through the three-phase motor in two-phase coordinates, and a shaft voltage representing the voltage vector to be applied to the three-phase motor in the two-phase coordinates; , And a motor magnetic flux estimator for estimating the motor magnetic flux applied to the three-phase motor,
A phase estimation unit that estimates the phase of the motor magnetic flux using the motor magnetic flux estimated by the motor magnetic flux estimation unit;
The phase identification unit provides a motor control device that identifies the phase of the command magnetic flux vector using the phase of the motor magnetic flux estimated by the phase estimation unit and the movement amount.
第13態様によれば、指令磁束ベクトルの位相を容易に特定することができる。また、第13態様では、指令磁束ベクトルの位相の特定に推定されたモータ磁束が用いられ、その推定には軸電流が用いられる。このことは、指令磁束ベクトルの位相の特定にモータ電流の情報が反映されることを意味し、指令磁束ベクトルの位相を適切に設定することに寄与し、3相モータの始動及び低速駆動を安定させることに役立つ。 According to the thirteenth aspect, the phase of the command magnetic flux vector can be easily specified. In the thirteenth aspect, the motor magnetic flux estimated for specifying the phase of the command magnetic flux vector is used, and the axial current is used for the estimation. This means that the motor current information is reflected in the specification of the phase of the command magnetic flux vector, which contributes to the proper setting of the phase of the command magnetic flux vector and stabilizes the start and low-speed driving of the three-phase motor. It helps to make it.
本開示の第14態様は、第11〜13態様のいずれか1つに加え、
前記位相特定部は、(p)推定されたモータトルクの振動成分を用いて前記指令速度を補正し、補正された前記指令速度を用いて前記移動量を特定し、特定された前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの前記位相を特定する、(q)前記指令速度を用いて前記移動量を特定し、特定された前記移動量を推定されたモータトルクの振動成分を用いて補正し、補正された前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの前記位相を特定する、又は(r)前記指令速度を用いて前記移動量を特定し、特定された前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの前記位相を特定し、特定された前記位相を推定されたモータトルクの定常成分を用いて補正する、モータ制御装置を提供する。
The fourteenth aspect of the present disclosure is in addition to any one of the eleventh to thirteenth aspects,
The phase specifying unit (p) corrects the command speed using the estimated vibration component of the motor torque, specifies the movement amount using the corrected command speed, and determines the specified movement amount. (Q) identifying the amount of movement using the command speed, correcting the identified amount of movement using a vibration component of the estimated motor torque, The phase of the command magnetic flux vector is specified using the corrected amount of movement, or (r) the amount of movement is specified using the command speed, and the command magnetic flux vector is used using the specified amount of movement. A motor control device is provided that identifies the phase of the motor and corrects the identified phase using a stationary component of the estimated motor torque.
第14態様によれば、指令磁束ベクトルの位相を特定する際にモータトルクの振動成分又は定常成分の情報が反映される。このことは、3相モータの始動及び低速駆動を安定させることに役立つ。 According to the fourteenth aspect, the vibration component or steady component information of the motor torque is reflected when the phase of the command magnetic flux vector is specified. This helps to stabilize the starting and low speed driving of the three-phase motor.
本開示の第15態様は、第1〜10態様のいずれか1つに加え、
前記モータ制御装置は、
前記3相モータの前記モータ磁束及びモータトルクが前記指令磁束ベクトル及び指令トルクに追従するように、前記インバータを用いて前記3相モータに前記電圧ベクトルを印加し、
前記3相モータを流れているモータ電流を2相座標によって表したものである軸電流と、前記3相モータに印加されるべき前記電圧ベクトルを前記2相座標によって表したものである軸電圧と、を用いて前記3相モータに印加されている前記モータ磁束を推定するモータ磁束推定部と、
前記軸電流と、推定された前記モータ磁束とから、前記モータトルクを推定するトルク推定部と、
推定された前記モータ磁束の位相から前記3相モータの速度を推定する速度推定部と、
指令速度と、推定された前記速度とから、前記指令トルクを生成する指令トルク生成部と、を備え、
前記位相特定部は、前記指令トルクと推定された前記モータトルクとの間のトルク偏差を用いて前記モータ磁束の位相が移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、特定された前記移動量と、推定された前記モータ磁束の前記位相とを用いて前記指令磁束ベクトルの前記位相を特定する、モータ制御装置を提供する。
The fifteenth aspect of the present disclosure is in addition to any one of the first to tenth aspects,
The motor control device
Applying the voltage vector to the three-phase motor using the inverter so that the motor magnetic flux and the motor torque of the three-phase motor follow the command magnetic flux vector and the command torque;
A shaft current representing the motor current flowing through the three-phase motor in two-phase coordinates, and a shaft voltage representing the voltage vector to be applied to the three-phase motor in the two-phase coordinates; , And a motor magnetic flux estimator for estimating the motor magnetic flux applied to the three-phase motor,
A torque estimator for estimating the motor torque from the shaft current and the estimated motor magnetic flux;
A speed estimator for estimating the speed of the three-phase motor from the estimated phase of the motor magnetic flux;
A command torque generator for generating the command torque from the command speed and the estimated speed,
The phase specifying unit specifies a moving amount for each control cycle in which the phase of the motor magnetic flux should move using a torque deviation between the command torque and the estimated motor torque, and the specified moving amount And a motor control device that identifies the phase of the command magnetic flux vector using the estimated phase of the motor magnetic flux.
第15態様のモータ制御装置は、シンプルに構成され得る。 The motor control device of the fifteenth aspect can be configured simply.
本開示の第16態様は、
3相発電機の発電機磁束が指令磁束ベクトルに追従するように、コンバータを用いて前記3相発電機に電圧ベクトルを印加する発電機制御装置であって、
前記3相発電機からフィードバックされる信号であって前記3相発電機を流れる発電機電流を表す信号を生成する電流センサと、
前記指令磁束ベクトルの位相を特定する位相特定部と、
前記指令磁束ベクトルの振幅を特定する振幅特定部と、
前記位相特定部で特定された前記指令磁束ベクトルの前記位相と、前記振幅特定部で特定された前記指令磁束ベクトルの前記振幅と、を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する指令磁束特定部と、を備え、
前記振幅特定部は、(i)仮振幅を設定する仮設定部と、(ii)前記信号を用いて特定された前記3相発電機に印加されている制御対象量を用いて振幅修正量を生成する振幅修正量生成部と、(iii)前記振幅修正量を用いて、前記指令磁束特定部に与えられるべき前記振幅として前記仮振幅よりも大きい補正振幅を特定する補正部と、を有する、発電機制御装置を提供する。
The sixteenth aspect of the present disclosure includes
A generator control device that applies a voltage vector to the three-phase generator using a converter so that the generator magnetic flux of the three-phase generator follows a command magnetic flux vector,
A current sensor for generating a signal fed back from the three-phase generator and representing a generator current flowing through the three-phase generator;
A phase specifying unit for specifying the phase of the command magnetic flux vector;
An amplitude specifying unit for specifying the amplitude of the command magnetic flux vector;
A command magnetic flux specifying unit for specifying the command magnetic flux vector using the phase of the command magnetic flux vector specified by the phase specifying unit and the amplitude of the command magnetic flux vector specified by the amplitude specifying unit; With
The amplitude specifying unit includes: (i) a temporary setting unit for setting a temporary amplitude; and (ii) an amplitude correction amount using a control target amount applied to the three-phase generator specified using the signal. An amplitude correction amount generation unit to generate, and (iii) a correction unit that specifies a correction amplitude larger than the temporary amplitude as the amplitude to be given to the command magnetic flux specifying unit using the amplitude correction amount, A generator control device is provided.
本開示の第17態様は、
3相モータのモータ磁束が指令磁束ベクトルに追従するように、インバータを用いて前記3相モータに電圧ベクトルを印加するモータ制御方法であって、
前記3相モータからフィードバックされる信号であって前記3相モータを流れるモータ電流を表す信号を生成するステップと、
前記指令磁束ベクトルの位相を特定するステップと、
前記指令磁束ベクトルの振幅を特定するステップと、
特定された前記指令磁束ベクトルの前記位相と、特定された前記指令磁束ベクトルの前記振幅と、を用いて前記指令磁束ベクトルを特定するステップと、を備え、
前記振幅を特定するステップは、(i)仮振幅を設定するステップと、(ii)前記信号を用いて特定された前記3相モータに印加されている制御対象量を用いて振幅修正量を生成するステップと、(iii)前記振幅修正量を用いて、前記指令磁束ベクトルを特定するステップで用いられるべき前記振幅として前記仮振幅よりも大きい補正振幅を特定するステップと、を有する、モータ制御方法を提供する。
A seventeenth aspect of the present disclosure includes
A motor control method for applying a voltage vector to the three-phase motor using an inverter so that the motor magnetic flux of the three-phase motor follows a command magnetic flux vector,
Generating a signal fed back from the three-phase motor and representing a motor current flowing through the three-phase motor;
Identifying the phase of the command magnetic flux vector;
Identifying the amplitude of the command magnetic flux vector;
Identifying the command magnetic flux vector using the phase of the identified command magnetic flux vector and the amplitude of the identified command magnetic flux vector,
The step of specifying the amplitude includes: (i) setting a temporary amplitude; and (ii) generating an amplitude correction amount using the control target amount applied to the three-phase motor specified using the signal. And (iii) specifying a correction amplitude larger than the provisional amplitude as the amplitude to be used in the step of specifying the command magnetic flux vector using the amplitude correction amount. I will provide a.
本開示の第18態様は、
3相発電機の発電機磁束が指令磁束ベクトルに追従するように、コンバータを用いて前記3相発電機に電圧ベクトルを印加する発電機制御方法であって、
前記3相発電機からフィードバックされる信号であって前記3相発電機を流れる発電機電流を表す信号を生成するステップと、
前記指令磁束ベクトルの位相を特定するステップと、
前記指令磁束ベクトルの振幅を特定するステップと、
特定された前記指令磁束ベクトルの前記位相と、特定された前記指令磁束ベクトルの前記振幅と、を用いて前記指令磁束ベクトルを特定するステップと、を備え、
前記振幅を特定するステップは、(i)仮振幅を設定するステップと、(ii)前記信号を用いて特定された前記3相発電機に印加されている制御対象量を用いて振幅修正量を生成するステップと、(iii)前記振幅修正量を用いて、前記指令磁束ベクトルを特定するステップで用いられるべき前記振幅として前記仮振幅よりも大きい補正振幅を特定するステップと、を有する、発電機制御方法を提供する。
According to an eighteenth aspect of the present disclosure,
A generator control method of applying a voltage vector to the three-phase generator using a converter so that a generator magnetic flux of the three-phase generator follows a command magnetic flux vector,
Generating a signal fed back from the three-phase generator and representing a generator current flowing through the three-phase generator;
Identifying the phase of the command magnetic flux vector;
Identifying the amplitude of the command magnetic flux vector;
Identifying the command magnetic flux vector using the phase of the identified command magnetic flux vector and the amplitude of the identified command magnetic flux vector,
The step of specifying the amplitude includes (i) a step of setting a temporary amplitude, and (ii) an amplitude correction amount using a control target amount applied to the three-phase generator specified using the signal. And (iii) specifying a correction amplitude larger than the provisional amplitude as the amplitude to be used in the step of specifying the command magnetic flux vector using the amplitude correction amount. Provide a control method.
第16〜第18態様によれば、第1の態様の効果と同様の効果が得られる。 According to the sixteenth to eighteenth aspects, the same effect as that of the first aspect can be obtained.
モータ制御装置に関する技術は、発電機制御装置に適用できる。発電機制御装置に関する技術は、モータ制御装置に適用できる。両方の場合において、制御の態様はよく似ているためである。モータと発電機とでは、モータ/発電機を流れる電流の位相が逆となる等の相違があるが、当業者であればこれらの相違を考慮しつつ両制御装置を構成できる。 The technology related to the motor control device can be applied to the generator control device. The technology related to the generator control device can be applied to the motor control device. This is because the control mode is very similar in both cases. There is a difference between the motor and the generator such that the phase of the current flowing through the motor / generator is reversed, but those skilled in the art can configure both control devices in consideration of these differences.
モータ制御装置及び発電機制御装置に関する技術は、モータ制御方法及び発電機制御方法に適用できる。モータ制御方法及び発電機制御方法に関する技術は、モータ制御装置及び発電機制御装置に適用できる。 The technology related to the motor control device and the generator control device can be applied to the motor control method and the generator control method. The technology related to the motor control method and the generator control method can be applied to the motor control device and the generator control device.
以下、本開示の実施形態及び変形例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、特に断りがない場合は、以下の説明は、3相モータの始動及び低速駆動に関するものである。 Hereinafter, embodiments and modifications of the present disclosure will be described in detail based on the drawings. Unless otherwise specified, the following description relates to starting of the three-phase motor and low-speed driving.
(第1の実施形態)
図1に示すように、モータ制御装置100は、第1電流センサ105a、第2電流センサ105b、モータ制御部103及びデューティ生成部101を含んでいる。モータ制御装置100は、インバータ104及び3相モータ102に接続される。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the
モータ制御部103は、3相モータ102の位置センサレス運転を実行するように構成されている。位置センサレス運転は、エンコーダ、レゾルバ等の位置センサを用いない運転である。本実施形態の位置センサレス運転では、指令速度を用いてモータ磁束の位相を特定し、その位相を用いてモータ磁束を制御する。モータ磁束は、3相モータ102に印加されている3相交流座標上の電機子鎖交磁束と、この電機子鎖交磁束を座標変換することにより得た磁束の両方を含む概念である。本明細書では、「振幅」は、単に大きさ(絶対値)を指す場合がある。また、特に断りがない場合は、「速度」は、3相モータ102の回転子の角速度(単位:rad/s)を表す。
The
モータ制御装置100は、DSP(Digital Signal Processor)又はマイクロコンピュータにおいて実行される制御アプリケーションによって提供される要素を含んでいてもよい。DSP又はマイクロコンピュータは、コア、メモリ、A/D変換回路及び通信ポート等の周辺装置を含んでいてもよい。また、モータ制御装置100は、論理回路によって構成された要素を含んでいてもよい。
The
(モータ制御装置100を用いた制御の概要)
図1を参照しながら、モータ制御装置100を用いた制御の概要を説明する。電流センサ105a,105bによって、相電流iu,iwが検出される。モータ制御部103によって、指令速度ωref *及び相電流iu,iwから、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *が生成される。指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *の各成分は、それぞれ3相交流座標上のU相電圧、V相電圧及びW相電圧に対応する。デューティ生成部101によって、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *から、デューティDu,Dv,Dwが生成される。インバータ104によって、デューティDu,Dv,Dwから、3相モータ102に印加するべき電圧ベクトルvu,vv,vwが生成される。指令速度ωref *は、上位制御装置からモータ制御装置100に与えられる。指令速度ωref *は、3相モータ102の速度が追従するべき速度を表す。このような制御により、3相モータ102は、速度が指令速度ωref *に追従するように制御される。
(Outline of control using the motor control device 100)
An overview of control using the
以下では、α−β座標(2相座標)に基づいてモータ制御装置100を説明することがある。図2に、α−β座標、U−V−W座標及びd−q座標を示す。α−β座標は、固定座標である。α−β座標は、静止座標とも交流座標とも称される。α軸は、U軸と同一方向に延びる軸として設定される。また、d軸はロータの回転子と一致する軸として定義されており、その位置をθで定義している。また、d軸から90度進んだ位置をq軸として定義している。
Hereinafter, the
(モータ制御部103について)
図3に示すように、モータ制御部103は、u,w/α,β変換部(3相2相座標変換部)106、指令電圧演算部107、モータ磁束推定部108、位相特定部111、振幅特定部115、指令磁束特定部112、α軸磁束偏差演算部113a、β軸磁束偏差演算部113b、α,β/u,v,w変換部(2相3相座標変換部)109を含んでいる。
(About the motor control unit 103)
As shown in FIG. 3, the
モータ制御部103では、u,w/α,β変換部106によって、相電流iu,iwが、軸電流iα,iβに変換される。軸電流iα,iβは、3相モータ102のα−β座標上におけるα軸電流iα及びβ軸電流iβをまとめて記載したものである。モータ磁束推定部108によって、軸電流iα,iβ及び軸電圧(指令軸電圧)vα *,vβ *から、モータ磁束が推定される(推定磁束Ψsが求められる)。推定磁束Ψsのα軸成分及びβ軸成分をそれぞれ推定磁束Ψα,Ψβと記載する。位相特定部111によって、指令速度ωref *から指令磁束ベクトルの位相θs *が特定される。振幅特定部115によって、軸電流iα,iβから指令磁束ベクトルの振幅|Ψs **|が決定される。指令磁束特定部112によって、振幅|Ψs **|と位相θs *から、指令磁束ベクトルΨs *が求められる。指令磁束ベクトルΨs *のα軸成分及びβ軸成分を、それぞれα軸指令磁束Ψα *、β軸指令磁束Ψβ *と記載する。α軸磁束偏差演算部113aによって、α軸指令磁束Ψα *と推定磁束Ψαとの偏差(磁束偏差)ΔΨαが求められる。β軸磁束偏差演算部113bによって、β軸指令磁束Ψβ *と推定磁束Ψβとの偏差(磁束偏差)ΔΨβが求められる。指令電圧演算部107によって、磁束偏差ΔΨα,ΔΨβ及び軸電流iα,iβから、軸電圧vα *,vβ *が求められる。軸電圧vα *,vβ *は、3相モータ102のα−β座標上におけるα軸指令電圧vα *及びβ軸指令電圧vβ *をまとめて記載したものである。α,β/u,v,w変換部109によって、軸電圧vα *,vβ *が、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *に変換される。
In the
このような制御により、3相モータ102の速度が指令速度ωref *に追従し、モータ磁束が指令磁束ベクトルΨs *に追従するように、インバータ104を介して3相モータ102に電圧ベクトルが印加される。
By such control, the voltage vector is supplied to the three-
本明細書では、軸電流iα,iβは、実際に3相モータ102を流れる電流ではなく、情報として伝達される電流値を意味する。軸電圧vα *,vβ *、推定磁束Ψs、指令速度ωref *、指令磁束ベクトルΨs *、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *等も同様である。
In the present specification, the shaft currents i α and i β mean current values transmitted as information, not currents actually flowing through the three-
本実施形態の制御に関する各構成要素について、以下で説明する。 Each component regarding control of this embodiment is explained below.
(第1電流センサ105a、第2電流センサ105b)
本実施形態では、3相モータ102からフィードバックされる信号を生成するセンサとして、電流センサ105a,105bを用いている。すなわち、信号は、3相モータ102を流れる電流を表す信号である。図1に示すように、第1電流センサ105aは、u相を流れる相電流iuを測定するように設けられている。第2電流センサ105bは、w相を流れる相電流iwを測定するように設けられている。ただし、第1電流センサ105a及び第2電流センサ105bは、u相及びw相の2相以外の組み合わせの2相の電流を測定するように設けられていてもよい。電流センサ105a,105bの具体例は、カレントトランス及びシャント抵抗である。
(First
In the present embodiment,
(u,w/α,β変換部106)
図3に示すu,w/α,β変換部106は、相電流iu,iwを軸電流iα,iβに変換する。具体的に、u,w/α,β変換部106は、式(1)及び(2)により、相電流iu,iwを軸電流iα,iβに変換して、軸電流iα,iβを出力する。
(U, w / α, β converter 106)
The u, w / α,
(モータ磁束推定部108)
モータ磁束推定部108は、軸電流iα,iβ及び軸電圧vα *,vβ *から、推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)を求める。具体的に、モータ磁束推定部108は、式(3)及び(4)を用いて、推定磁束Ψα,Ψβを求める。式(3)及び(4)におけるΨα|t=0、Ψβ|t=0は、それぞれ推定磁束Ψα,Ψβの初期値である。式(3)及び(4)におけるRは、3相モータ102の巻線抵抗である。モータ磁束推定部108は、完全積分器であってもよく不完全積分器であってもよい。モータ磁束推定部108がDSP、マイクロコンピュータ等のディジタル制御装置に組み込まれている場合は、式(3)及び(4)における演算のために必要となる積分器は離散系で構成され得る。この場合の典型例では、1制御周期前における推定磁束Ψα,Ψβに、現在の制御周期に由来する値を加減算する。
(Motor magnetic flux estimation unit 108)
The motor magnetic
(振幅特定部115)
振幅特定部115は、軸電流iα,iβから、指令磁束特定部112に与えられるべき振幅として補正振幅|Ψs **|を特定する。振幅特定部115は、仮設定部130と、振幅修正量生成部114と、指令磁束加算部117とを有している。
(Amplitude specifying unit 115)
The
(仮設定部130)
仮設定部130では、指令磁束ベクトルΨs *の仮振幅|Ψs *|が設定される。指令磁束ベクトルΨs *の振幅には、定常運転時の制御の目的(MTPA等)に応じた最適値が存在する。一例では、仮振幅|Ψs *|は、その最適値と同程度に設定される。最適値は、事前の測定を通じて把握され得る。具体的に、3相モータ102の速度に対してモータトルクが一意に定まる等、運転ポイントが分かっている場合がある。詳細は省略するが、このような場合には、3相モータ102の速度と、その速度を得るための指令磁束ベクトルΨs *の振幅との関係も概ね分かっているということになる。このため、その振幅を仮振幅|Ψs *|として出力するように振幅特定部115を構成することができる。具体的に、振幅特定部115として、指令速度ωref *から仮振幅|Ψs *|を特定する近似式又はルックアップテーブルを用いることができる。また、3相モータ102の速度とモータトルクとの関係を事前の測定などを通じて把握することもできる。このようにすれば、同様の近似式又はルックアップテーブルを設けることができる。ただし、仮振幅|Ψs *|は、3相モータ102の定常運転時において、指令磁束加算部117で補正され得るため、仮振幅|Ψs *|は定数であってもよい。具体的に、仮振幅|Ψs *|は、磁束パラメータΨaであってもよい。磁束パラメータΨaは、3相モータ102における永久磁石が作る磁石磁束の振幅として与えられた定数(モータパラメータ)である。仮振幅|Ψs *|は、3相モータ102の始動時及び低速駆動時には、指令磁束加算部117で仮振幅|Ψs *|よりも大きな補正振幅|Ψs **|へと補正される。
(Temporary setting unit 130)
In the
(振幅修正量生成部114)
振幅修正量生成部114は、軸電流iα,iβから、振幅修正量ΔΨを特定する。図4に示すように、振幅修正量生成部114は、電機子電流特定部131と、電機子電流偏差演算部118と、PI補償部(PI制御器)119とを有している。
(Amplitude correction amount generator 114)
The amplitude correction
(電機子電流特定部131)
電機子電流特定部131は、軸電流iα,iβから、電機子電流Iaを特定する。具体的に、電機子電流特定部131は、式(5)を用いて電機子電流Iaを特定する。電機子電流Iaは、軸電流iα及び軸電流iβの2乗和平方根である。電機子電流Iaは、3相モータ102を流れる電流(モータ電流)の振幅である。
(Armature current specifying part 131)
The armature
(電機子電流偏差演算部118)
電機子電流偏差演算部118は、指令電機子電流Ia *と電機子電流Iaとの偏差ΔIa(=Ia *−Ia)を演算する。電機子電流偏差演算部118としては、公知の演算子を用いることができる。本実施形態では、指令電機子電流Ia *は、任意の正の定数である。具体的に、指令電機子電流Ia *は、3相モータ102の始動時及び低速駆動時には、3相モータ102に、十分大きい振幅を有するモータ電流が印加され、十分大きい振幅を有するモータ磁束が印加され、十分なトルクが印加されるように設定される。指令電機子電流Ia *は、3相モータ102の用途等に応じて、経験則に基づいて設定したり、モータパラメータに基づいて設定したり、事前の測定を通じて設定したりすることができる。なお、典型的には、定常運転時には、始動時及び低速駆動時よりも指令電機子電流Ia *を小さくする。これにより、3相モータ102の高効率な定常運転が可能となる。
(Armature current deviation calculation unit 118)
The armature current
(PI補償部119)
PI補償部119は、指令電機子電流Ia *と電機子電流Iaとの偏差ΔIa(=Ia *−Ia)を取得し、偏差ΔIaがゼロとなるように振幅修正量ΔΨを特定する。具体的には、式(6)に示すように、偏差ΔIaを入力とする比例・積分演算を実施することにより振幅修正量ΔΨを求める。Kpは比例ゲインである。KIは積分ゲインである。sはラプラス演算子である。
(PI compensation unit 119)
The
式(6)と指令電機子電流Ia *が正の値であることとから理解されるように、本実施形態では、電機子電流特定部131で特定された電機子電流Ia(制御対象量)が正となるように、振幅修正量生成部114によって振幅修正量ΔΨが特定される。
As can be understood from the equation (6) and the command armature current I a * being a positive value, in this embodiment, the armature current I a specified by the armature current specifying unit 131 (control target) The amplitude correction amount ΔΨ is specified by the amplitude correction
(指令磁束加算部117)
図3に戻って、指令磁束加算部117は、仮振幅|Ψs *|と振幅修正量ΔΨとから、補正振幅|Ψs **|を特定する。具体的に、指令磁束加算部117は、式(7)を用いて補正振幅|Ψs **|を求める。すなわち、補正振幅|Ψs **|は、仮振幅|Ψs *|と振幅修正量ΔΨとの合計である。
(Command magnetic flux adding unit 117)
Returning to FIG. 3, the command magnetic
以上のように、振幅特定部115は、(i)仮振幅|Ψs *|を設定する仮設定部130と、(ii)3相モータ102からフィードバックされた信号を用いて特定された3相モータ102に印加されている制御対象量を用いて振幅修正量ΔΨを生成する振幅修正量生成部114と、(iii)振幅修正量ΔΨを用いて、指令磁束特定部112に与えられるべき振幅として仮振幅|Ψs *|よりも大きい補正振幅|Ψs **|を特定する補正部(指令磁束加算部117)とを有している。この構成によれば、モータ磁束Ψsが確保され易い。すなわち、この構成は、トルク不足の防止に適している。また、本実施形態では、振幅修正量生成部114は、制御対象量と目標値との偏差をゼロに収束させるフィードバック制御によって振幅修正量を生成すると言える。本実施形態では、制御対象量として3相モータ102を流れる電流の振幅(電機子電流Ia)を用い、目標値として指令電機子電流Ia *を用い、これらの偏差ΔIa(=Ia *−Ia)をゼロにするフィードバック制御によって振幅修正量ΔΨを特定しているためである。本実施形態では、このようなフィードバック制御を通じて、振幅修正量生成部114は、目標値(指令電機子電流Ia *)から制御対象量(電機子電流Ia)を引いて得た偏差が大きければ大きいほど大きい振幅修正量ΔΨを特定し、補正部(指令磁束加算部117)は、振幅修正量ΔΨが大きければ大きいほど大きい補正振幅|Ψs **|を特定する。
As described above, the
(位相特定部111)
位相特定部111は、指令速度ωref *から指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。具体的には、図5に示すように位相特定部111は、積分器116を有しており、指令速度ωref *を積分して指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を求める。本実施形態では、位相特定部111はディジタル制御装置に組み込まれており、積分器116は離散系で構成されている。従って、本実施形態の位相特定部111は、位相特定部111に入力された指令速度ωref *を用いてモータ磁束Ψsの位相θが移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、特定された移動量を用いて指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定すると言える。具体的に、位相特定部111は、移動量を積算することによって指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定すると言える。ディジタル制御装置としては、DSP、マイクロコンピュータが例示される。
(Phase identification unit 111)
The
(指令磁束特定部112)
指令磁束特定部112は補正振幅|Ψs **|及び位相θs *から、指令磁束ベクトルΨs *(指令磁束Ψα *,Ψβ *)を求める。具体的には、式(8)及び(9)を用いて、指令磁束Ψα *,Ψβ *を求める。
(Command magnetic flux specifying unit 112)
The command magnetic
(α軸磁束偏差演算部113a、β軸磁束偏差演算部113b)
α軸磁束偏差演算部113aは、指令磁束Ψα *と推定磁束Ψαを取得し、これらの偏差(磁束偏差ΔΨα:Ψα *−Ψα)を求める。β軸磁束偏差演算部113bは、指令磁束Ψβ *と推定磁束Ψβを取得し、これらの偏差(磁束偏差ΔΨβ:Ψβ *−Ψβ)を求める。磁束偏差演算部113a,113bとしては、公知の演算子を用いることができる。
(Α-axis magnetic
alpha -axis magnetic flux
(指令電圧演算部107)
指令電圧演算部107は、磁束偏差ΔΨα,ΔΨβ及び軸電流iα,iβから、軸電圧vα *,vβ *を求める。具体的に、指令電圧演算部107は、式(10)を用いて、α軸指令電圧vα *を求める。また、指令電圧演算部107は、式(11)を用いて、β軸指令電圧vβ *を求める。
(Command voltage calculation unit 107)
The command
(α,β/u,v,w変換部109)
α,β/u,v,w変換部109は、軸電圧vα *,vβ *を、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *に変換する。具体的に、α,β/u,v,w変換部109は、式(12)により、軸電圧vα *,vβ *を指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *に変換して、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *を出力する。
(Α, β / u, v, w converter 109)
The α, β / u, v,
(デューティ生成部101)
図1に示すデューティ生成部101は、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *から、デューティDu,Dv,Dwを生成する。本実施形態では、デューティ生成部101は、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *の各成分を、各相のデューティDu,Dv,Dwに変換する。デューティDu,Dv,Dwの生成方法としては、一般的な電圧形PWMインバータに用いられる方法を用いることができる。例えば、デューティDu,Dv,Dwは、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *を、直流電源122(図6)の電圧値Vdcの半分の値で除すことにより求めてもよい。この場合、デューティDuは、2×vu */Vdcである。デューティDvは、2×vv */Vdcである。デューティDwは、2×vw */Vdcである。デューティ生成部101は、デューティDu,Dv,Dwを出力する。
(Duty generator 101)
(インバータ104)
本実施形態では、インバータ104はPWMインバータである。図6に示すように、インバータ104は、スイッチング素子123a,123b,123c,123d,123e,123f及び還流ダイオード124a,124b,124c,124d,124e,124fが対になった変換回路、ベースドライバ120、平滑コンデンサ121及び直流電源122を含む。直流電源122は、ダイオードブリッジ等によって整流された出力を表す。なお、本明細書では、変換回路及び平滑コンデンサ121を併せた構成をインバータと記載する。
(Inverter 104)
In the present embodiment, the
インバータ104は、PWM制御によって3相モータ102に電圧ベクトルを印加する。具体的には、3相モータ102への給電は、スイッチング素子123a〜123fを介して、直流電源122から行われる。より具体的には、まず、デューティDu,Dv,Dwがベースドライバ120に入力される。次に、デューティDu,Dv,Dwがスイッチング素子123a〜123fを電気的に駆動するためのドライブ信号に変換される。次に、ドライブ信号に従って各スイッチング素子123a〜123fが動作する。
The
本実施形態では、インバータ104は、スイッチング素子123a〜123fを用いた3相スイッチング回路である。スイッチング素子123a〜123fとしては、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)及びIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が挙げられる。
In the present embodiment, the
(3相モータ102)
図1に示す3相モータ102は、モータ制御装置100の制御対象である。3相モータ102には、インバータ104によって、電圧ベクトルが印加される。「3相モータ102に電圧ベクトルが印加される」とは、3相モータ102における3相交流座標上の3相(U相、V相、W相)の各々に電圧が印加されることを指す。本実施形態では、3相(U相、V相、W相)の各々が、相対的に高電圧を有する高電圧相と、相対的に低電圧を有する低電圧相との2種類から選択されるいずれかとなるように、3相モータ102が制御される。
(Three-phase motor 102)
A three-
本実施形態における3相モータ102は、同期モータである。詳細には、本実施形態における3相モータ102は、永久磁石同期モータである。3相モータ102は、SPMSM(Surface Permanent Magnet Synchronous Motor)であっても、IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)であってもよい。SPMSMでは、d軸インダクタンスLdとq軸インダクタンスLqとが同じである。IPMSMは、d軸インダクタンスLdとq軸インダクタンスLqとが相違する突極性(一般には、Lq>Ldの逆突極性)を有する。IPMSMは、マグネットトルクに加えてリラクタンストルクも利用できる。このため、IPMSMの駆動効率は極めて高い。
The three-
(本実施形態の効果)
典型的には、インバータ104におけるスイッチング素子123a〜123f及び還流ダイオード124a〜124fが対になった変換回路(図6参照)は、半導体素子によって構成されている。これらの半導体素子では、電圧降下が生じる。電圧降下は、実際に3相モータ102に印加される磁束ベクトルの振幅を指令磁束ベクトルの振幅よりも小さくする。また、通常、インバータ104には、デッドタイムが設けられている。デッドタイムも、実際に3相モータ102に印加される磁束ベクトルの振幅を指令磁束ベクトルの振幅よりも小さくする原因となり得る。これらの誤差は、3相モータ102の始動時、低速駆動時等、インバータ104における誘起電圧が小さい場合に顕在化する。このため、始動時、低速駆動時等においては、3相モータ102に印加される電圧ベクトルの振幅が不十分となり、トルクが不足し易い。しかしながら、本実施形態では、振幅特定部115は、電機子電流Iaが指令電機子電流Ia *に追従するように、振幅修正量ΔΨを生成する。指令電機子電流Ia *は、3相モータ102の始動時及び低速駆動時において、3相モータ102に、十分大きい振幅を有するモータ電流が流れ、十分大きい振幅を有するモータ磁束が発生するように設定されている。すなわち、振幅修正量ΔΨを生成することにより、上述の誤差に由来するモータ磁束の振幅の減少分を補償することができる。このため、トルク不足が解消され、3相モータ102を安定して始動させることができる。また、3相モータ102を安定して低速駆動させることができる。また、大きい指令電機子電流Ia *を用いて振幅修正量ΔΨをこの補償に必要な量よりも大きくすることによって、3相モータ102の始動及び低速駆動のさらなる安定化を図ることもできる。
(Effect of this embodiment)
Typically, the conversion circuit (see FIG. 6) in which the
(変形例1−1A)
以下、変形例1−1Aのモータ制御装置について説明する。なお、変形例1−1Aでは、第1の実施形態と同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 1-1A)
Hereinafter, the motor control device of Modification 1-1A will be described. In the modified example 1-1A, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.
図7に示すように、変形例1−1Aのモータ制御部203は、位相特定部111に代えて位相特定部211aを有している。また、モータ制御部203は、トルク推定部221を有している。
As shown in FIG. 7, the
モータ制御部203では、トルク推定部221によって、推定磁束Ψα,Ψβと、軸電流iα,iβから、トルクが推定される(推定トルクTeが求められる)。位相特定部211aによって、指令速度ωref *と推定トルクTeとから、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *が特定される。
In the
(トルク推定部221)
図8に示すように、トルク推定部221は、式(13)を用いて、推定トルクTeを求める。式(13)におけるPnは、3相モータ102の極対数である。
(Torque estimation unit 221)
As shown in FIG. 8, the
(位相特定部211a)
位相特定部211aは、指令速度ωref *と推定トルクTeとから、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。図9Aに示すように、位相特定部211aは、ハイパスフィルタ261aと、ゲイン乗算部262と、速度偏差演算部223aと、速度偏差積分器216aと、を有している。位相特定部211aは、離散系で構成されている。
(Phase
(ハイパスフィルタ261a)
ハイパスフィルタ261aは、推定トルクTeの振動成分(トルク振動成分)THのみを特定(抽出)する。
(High-
High-
(ゲイン乗算部262)
ゲイン乗算部262は、トルク振動成分THにゲインK1を乗じて速度振動成分K1THを特定する。
(Gain multiplier 262)
ハイパスフィルタ261a及びゲイン乗算部262の動作は、式(14)によって表現される。gはカットオフ周波数であり、単位は[rad/s]である。sはラプラス演算子である。K1は安定化制御ゲインである。
The operations of the
(速度偏差演算部223a)
速度偏差演算部223aは、指令速度ωref *と速度振動成分K1THの速度偏差ωref *−K1THを演算する。ωref *−K1THは、補正された指令速度と考えることができる。
(Speed
Speed
(速度偏差積分器216a)
速度偏差積分器216aは、速度偏差ωref *−K1THを積分する。これにより、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を得る。変形例1−1Aの速度偏差積分器216aは離散系で構成されている。従って、速度偏差積分器216aは、速度偏差(補正された指令速度)ωref *−K1THを用いてモータ磁束Ψsの位相θが移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、特定された移動量を用いて(具体的には積算して)指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定すると言える。
(
速度偏差演算部223a及び速度偏差積分器216aの動作は、式(15)によって表現される。
The operations of the
変形例1−1Aでは、トルク推定部221において、推定されたモータ磁束(推定磁束Ψs)と、軸電流iα,iβと、を用いてモータトルクを推定する(推定トルクTeを求める)。位相特定部211aは、ハイパスフィルタ261aによって、推定トルクTeから、モータトルクの振動成分(トルク振動成分)THを推定(特定)する。位相特定部211aは、推定されたトルク振動成分THを用いて指令速度ωref *を補正し、補正された指令速度ωref *−K1THを用いて移動量を特定し、特定された移動量を用いて(具体的には、積算して)指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。変形例1−1Aによれば、3相モータ102の速度が指令速度ωref *から逸脱することを防止することができる。従って、モータ制御部203を用いれば、モータ制御部103を用いる場合よりも、3相モータ102を安定して駆動させることができる。
In Modification Example 1-1A, the
(変形例1−1B)
変形例1−1Aの位相特定部211aに代えて、図9Bに示す位相特定部211bを用いることもできる。以下、位相特定部211bについて説明する。
(Modification 1-1B)
It can replace with the phase
(位相特定部211b)
位相特定部211bは、指令速度ωref *と推定トルクTeとから、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。図9Bに示すように、位相特定部211bは、ローパスフィルタ261bと、ゲイン乗算部262と、速度積分器216bと、位相偏差演算部223bと、を有している。位相特定部211bは、離散系で構成されている。
(
(ローパスフィルタ261b)
ローパスフィルタ261bは、推定トルクTeの定常成分(トルク定常成分)TLのみを特定(抽出)する。
(Low-
(ゲイン乗算部262)
ゲイン乗算部262は、トルク定常成分TLにゲインK1を乗じて積K1TLを特定する。
(Gain multiplier 262)
The
ローパスフィルタ261b及びゲイン乗算部262の動作は、式(16)によって表現される。
The operations of the low-
(速度積分器216b)
速度積分器216bは、指令速度ωref *を積分する。指令速度ωref *の積分は位相の次元を有するため、以下では、指令速度ωref *の積分を位相Xと称することがある。位相Xは、第1の実施形態の積分器116(位相特定部111)で得られる位相θs *と同じである。
(
The
(位相偏差演算部223b)
位相偏差演算部223bは、位相Xから積K1TLを減じる。これにより、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を得る。
(Phase
The phase
速度積分器216b及び位相偏差演算部223bの動作は、式(17)によって表現される。
The operations of the
変形例1−1Bの位相特定部211bは、離散系で構成されている。従って、位相特定部211bは、指令速度ωref *を用いて移動量を特定し、特定された移動量を用いて指令磁束ベクトルの位相Xを特定するといえる。さらに、位相特定部211bは、特定された位相Xを推定されたモータトルクの定常成分(トルク定常成分)TLを用いて補正する。これにより、3相モータ102の速度が指令速度ωref *から逸脱することが防止される。
The
(変形例1−2A)
以下、変形例1−2Aのモータ制御装置について説明する。なお、変形例1−2Aでは、第1の実施形態と同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 1-2A)
Hereinafter, the motor control device of Modification 1-2A will be described. Note that in the modified example 1-2A, the same portions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.
図10Aに示すように、変形例1−2Aのモータ制御部303aは、振幅特定部115に代えて振幅特定部315aを有している。
As illustrated in FIG. 10A, the
(振幅特定部315a)
振幅特定部315aは、軸電流iα,iβと推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)とから、指令磁束特定部112に与えられるべき振幅として補正振幅|Ψs **|を特定する。振幅特定部315aは、仮設定部130と、振幅修正量生成部314aと、指令磁束加算部117とを有している。
(
The
(振幅修正量生成部314a)
振幅修正量生成部314aは、軸電流iα,iβと推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)とから、振幅修正量ΔΨを特定する。図11Aに示すように、振幅修正量生成部314aは、誤差パラメータ演算部321aと、誤差パラメータ偏差演算部322と、PI補償部323とを有している。
(Amplitude correction
The amplitude correction
振幅修正量生成部314aは、d軸インダクタンスLdとq軸インダクタンスLqとが相違する場合でも、一致する場合においても、同じ動作を実施する。具体的には、インダクタンス差がある場合において、インダクタンスLとして、d軸インダクタンスとq軸インダクタンスとの間の値を用いることができる。また、磁気的突極性が大きくない場合は、L=Ldと取り扱っても差し支えがない。つまり、インダクタンスの値として、d軸インダクタンスの値、d軸インダクタンスよりも大きくq軸インダクタンスよりも小さい値、又はd軸インダクタンスよりも小さくq軸インダクタンスよりも大きい値を用いることができる。
The amplitude correction
特許文献1は、上記のようにインダクタンスLを設定する上で参考になる。特許文献1には、dm−qm座標系に関する技術が記載されている。dm−qm座標系は、埋込磁石構造の永久磁石同期モータ等の磁気的突極性を有するモータを、磁気的突極性を有していない永久磁石同期モータと同様に扱うことを可能とする。dm−qm座標系を用い、dm軸電流(制御座標系ではγ軸電流)をゼロにすることによって、MTPA制御(最大トルク制御)を行うことができる。変形例1−2Aでは、MTPA制御は、始動用及び低速駆動用にではなく定常運転用に用いられ得る。3相モータ102が磁気的突極性を有する場合、d軸電流をdm軸電流に、磁石磁束Ψaを拡張鎖交磁束ベクトルΦexmに、インダクタンスLを仮想インダクタンスLmに、それぞれ置き換えることができる。dm軸電流、拡張鎖交磁束ベクトルΦexm及び仮想インダクタンスLmの詳細については、特許文献1(数式36及び段落0182〜0183等)を参照されたい。なお、Lmは、Ld≦Lm<Lqを満たす。また、インダクタンス差がない場合においては、dm−qm座標系と、一般的なd−q座標系とは一致し、Lm=Ld=Lqとすればよい。すなわち、インダクタンス差がある場合についての考え方は、インダクタンス差がない場合の考え方を包含することになる。
(誤差パラメータ演算部321a)
誤差パラメータ演算部321aは、仮想インダクタンス(3相モータ102のインダクタンス)Lmと軸電流iα,iβと推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)とから、誤差パラメータεを演算する。具体的には、まず、電機子反作用磁束を推定する(推定電機子反作用磁束Lmiaを求める)。推定電機子反作用磁束Lmiaのα軸成分及びβ軸成分を、それぞれ推定電機子反作用磁束Lmiα、推定電機子反作用磁束Lmiβと記載する。推定電機子反作用磁束Lmiα、推定電機子反作用磁束Lmiβは、仮想インダクタンスLmと、軸電流iα,iβとの積である。次に、推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)及び推定電機子反作用磁束Lmia(推定電機子反作用磁束Lmiα,Lmiβ)から、磁石磁束を推定する(推定磁石磁束Ψ’aeを求める)。推定磁石磁束Ψ’aeのα軸成分及びβ軸成分を、それぞれ推定磁石磁束Ψ’aeα、Ψ’aeβと記載する。具体的には、式(18)及び(19)に示すように、推定磁束Ψα,Ψβから推定電機子反作用磁束Lmiα,Lmiβを減じることにより推定磁石磁束Ψ’aeα,Ψ’aeβを求める。次に、推定磁石磁束Ψ’aeα、Ψ’aeβと軸電流iα,iβから誤差パラメータεを式(20)のように計算する。
(
Error
(誤差パラメータ偏差演算部322)
誤差パラメータ偏差演算部322は、指令誤差パラメータε*と誤差パラメータεの偏差(誤差パラメータ偏差Δε:ε*−ε)を求める。誤差パラメータ偏差演算部322としては、公知の演算子を用いることができる。
(Error parameter deviation calculation unit 322)
The error parameter
後述のPI補償部323によって、誤差パラメータ偏差Δεがゼロとなるような制御がなされる。MTPA制御を実現できるように制御系全体を構築する場合には、推定磁石磁束Ψ’aeと軸電流iα,iβとが直交するように、つまり、式(20)に示した内積Ψ’aeαiα+Ψ’aeβiβがゼロとなるように、指令誤差パラメータε*をゼロに設定するべきである。内積Ψ’aeαiα+Ψ’aeβiβがゼロとなることはd軸電流がゼロとなることを意味し、d軸電流がゼロとなることがMTPA制御の成立条件であるためである。しかしながら、MTPA制御は、3相モータ102の始動時、低速駆動時等におけるトルク不足を防止する制御としては必ずしも適していない。そこで、誤差パラメータ偏差演算部322では、MTPA制御用ではなくトルク不足防止用の指令誤差パラメータε*を用いる。具体的には、正の(ゼロよりも大きい)指令誤差パラメータε*が用いられる。これにより、3相モータ102に正のd軸電流が流れ、MTPA制御が行われている場合に比べて大きい振幅修正量ΔΨが得られ、3相モータ102を安定して始動させたり低速駆動させたりするに足りるモータトルクを確保することができる。指令誤差パラメータε*は、任意の正の定数とすることができる。指令誤差パラメータε*は、3相モータ102の用途等に応じて、経験則に基づいて設定したり、モータパラメータに基づいて設定したり、事前の測定を通じて設定したりすることができる。なお、典型的には、定常運転時には、始動時及び低速駆動時よりも指令誤差パラメータε*を小さくする。具体的には、指令誤差パラメータε*をゼロにする。これにより、3相モータ102の高効率な定常運転が可能となる。
A
変形例1−2Aの誤差パラメータ偏差演算部322では、式(21)に従って指令誤差パラメータε*が生成される。式(21)のΨaは磁束パラメータ(3相モータ102における永久磁石が作る磁石磁束の振幅として与えられた定数)である。id *は、指令d軸電流である。指令d軸電流id *は、任意の正の定数とすることができる。指令d軸電流id *は、3相モータ102の用途等に応じて、経験則に基づいて設定したり、モータパラメータに基づいて設定したり、事前の測定を通じて設定したりすることができる。なお、典型的には、定常運転時には、始動時及び低速駆動時よりも指令d軸電流id *を小さくする。具体的には、指令d軸電流id *をゼロにする。これにより、3相モータ102の高効率な定常運転が可能となる。
In the error parameter
(PI補償部323)
PI補償部323は、誤差パラメータ偏差Δεを取得し、これがゼロなるように振幅修正量ΔΨを特定する。これにより、誤差パラメータεが指令誤差パラメータε*に追従する。具体的には、式(22)に示すように、誤差パラメータ偏差Δεを入力とした比例・積分演算を実施することにより振幅修正量ΔΨを求める。式(22)のKpは比例ゲインである。KIは積分ゲインである。
(PI compensation unit 323)
The
式(22)と指令誤差パラメータε*が正の値であることとから理解されるように、本実施形態では、誤差パラメータ演算部321aで特定された誤差パラメータε(=内積Ψ’aeαiα+Ψ’aeβiβ;制御対象量)が正となるように、振幅修正量生成部314aによって振幅修正量ΔΨが特定される。
As can be understood from the equation (22) and the command error parameter ε * being a positive value, in this embodiment, the error parameter ε (= inner product ψ ′ aeα i α specified by the error
以上のように、振幅特定部315aは、(i)仮振幅|Ψs *|を設定する仮設定部130と、(ii)3相モータ102からフィードバックされた信号を用いて特定された3相モータ102に印加されている制御対象量を用いて振幅修正量ΔΨを生成する振幅修正量生成部314aと、(iii)振幅修正量ΔΨを用いて、指令磁束特定部112に与えられるべき振幅として仮振幅|Ψs *|よりも大きい補正振幅|Ψs **|を特定する補正部(指令磁束加算部117)とを有している。この構成によれば、モータ磁束Ψsが確保され易い。すなわち、この構成は、トルク不足の防止に適している。また、変形例1−2Aでは、制御対象量として3相モータ102に印加される無効電力に相関のある物理量を用いている。具体的に、3相モータ102を流れているモータ電流と3相モータ102の永久磁石の磁石磁束との第2内積(誤差パラメータε=内積Ψ’aeαiα+Ψ’aeβiβ)を特定し、その第2内積を上述の物理量として用いている。目標値として正の値である指令誤差パラメータε*を用いている。そして、指令誤差パラメータε*と誤差パラメータεとの偏差Δε(=ε*−ε)をゼロにするフィードバック制御によって振幅修正量ΔΨを特定している。従って、振幅修正量生成部314aは、制御対象量と目標値との偏差をゼロに収束させるフィードバック制御によって振幅修正量を生成すると言える。変形例1−2Aでは、このようなフィードバック制御を通じて、振幅修正量生成部314aは、目標値(指令誤差パラメータε*)から制御対象量(誤差パラメータε)を引いて得た偏差が大きければ大きいほど大きい振幅修正量ΔΨを特定し、補正部(指令磁束加算部117)は、振幅修正量ΔΨが大きければ大きいほど大きい補正振幅|Ψs **|を特定する。
As described above, the
変形例1−2Aでは、振幅特定部315aは誤差パラメータεが指令誤差パラメータε*に追従するように、振幅修正量ΔΨを生成する。指令誤差パラメータε*は、3相モータ102の始動時及び低速駆動時において、3相モータ102に、十分大きい振幅を有するモータ電流が印加され、十分大きい振幅を有するモータ磁束が印加されるように設定される。すなわち、変形例1−2Aによれば、第1実施形態と同様に、トルク不足が解消され、3相モータ102を安定して始動させることができる。また、3相モータ102を安定して低速駆動させることができる。
In the modified example 1-2A, the
図12A〜図12Cに、各種モータパラメータを用いたシミュレーション結果を示す。このシミュレーションでは、t=0.2秒で3相モータ102の始動を開始した。このシミュレーションでは、指令d軸電流id *を、t=0.2秒からt=1.7秒までは5.5Aに設定し、t=1.7秒において0Aに変更し、t=1.7秒以降は0Aに維持した。図12A〜図12Cのグラフは、無負荷の場合のものである。図12Aは、d軸電流id及びq軸電流iqの時間変化を表す。図12Bは、補正振幅|Ψs **|及び推定磁束Ψsの絶対値の時間変化を表す。図12Cは、指令速度ωref *及び3相モータ102の速度の時間変化を示す。シミュレーション結果から、指令d軸電流id *が5.5Aであるt=0.2〜1.7秒の期間には、d軸電流idも5.5Aであり(図12A)、大きい補正振幅|Ψs **|及び推定磁束Ψsの絶対値が得られている(図12B)こと、つまりモータトルクが確保されていることが分かる。また、指令d軸電流id *が0Aであるt=1.7秒以降の期間には、d軸電流idも0Aであること(図12A)、つまりMTPAが実現されていることが分かる。
12A to 12C show simulation results using various motor parameters. In this simulation, starting of the three-
(変形例1−2B)
以下、変形例1−2Bのモータ制御装置について説明する。なお、変形例1−2Bでは、変形例1−2Aと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 1-2B)
Hereinafter, the motor control device of Modification 1-2B will be described. Note that in the modified example 1-2B, the same parts as those in the modified example 1-2A are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.
図10Bに示すように、変形例1−2Bのモータ制御部303bは、振幅特定部315aに代えて振幅特定部315bを有している。振幅特定部315bは、振幅修正量生成部314aに代えて振幅修正量生成部314bを有している。
As illustrated in FIG. 10B, the
(振幅修正量生成部314b)
図11Bに示すように、振幅修正量生成部314bは、誤差パラメータ演算部321bと、誤差パラメータ偏差演算部322と、PI補償部323とを有している。
(Amplitude correction
As illustrated in FIG. 11B, the amplitude correction
(誤差パラメータ演算部321b)
誤差パラメータ演算部321bは、仮想インダクタンスLm(3相モータ102のインダクタンス)と軸電流iα,iβと推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)とから、誤差パラメータεを演算する。具体的には、推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)と軸電流iα,iβとの内積Ψαiα+Ψβiβを特定する。仮想インダクタンスLmと、軸電流iα,iβとから、仮想インダクタンスと電流の振幅の2乗との積Lm(iα 2+iβ 2)を特定する。内積Ψαiα+Ψβiβから積Lm(iα 2+iβ 2)を減じて差Ψαiα+Ψβiβ−Lm(iα 2+iβ 2)を特定し、誤差パラメータεを得る。誤差パラメータ演算部321bが行う演算は、式(23)により表現される。
(Error
The
変形例1−2Bでは、振幅修正量生成部315bは、3相モータ102を流れているモータ電流とモータ磁束との第1内積Ψαiα+Ψβiβを特定し、特定した第1内積Ψαiα+Ψβiβを用いて変形例1−2Aで説明した物理量(誤差パラメータε)を特定する。変形例1−2Bの振幅修正量生成部314bでは、変形例1−2Aの振幅修正量生成部314aで用いた式とは異なる式を用いるものの、変形例1−2Aのときと同じ振幅修正量ΔΨを特定する。従って、変形例1−2Bのモータ制御部303bを用いれば、モータ制御部303aを用いる場合と同じ効果を得ることができる。
In the modified example 1-2B, the amplitude correction
なお、制御対象量として、誤差パラメータεの代わりに内積(第1内積)Ψαiα+Ψβiβそのものを用いることも可能である。この場合にも、当業者であれば適切に目標値を設定できる。つまり、「第1内積Ψαiα+Ψβiβを特定し、特定した第1内積を用いて物理量を特定する」は、物理量として第1内積そのものを用いることを含む概念である。 Note that the inner product (first inner product) Ψ α i α + Ψ β i β itself can be used as the control target amount instead of the error parameter ε. Also in this case, those skilled in the art can appropriately set the target value. That is, “specifying the first inner product Ψ α i α + Ψ β i β and specifying the physical quantity using the specified first inner product” is a concept including using the first inner product itself as the physical quantity.
制御対象量として、3相モータ102に印加される無効電力を用いることもできる。無効電力は、内積Ψαiα+Ψβiβに指令速度ωref *を乗じることで求めることができる。推定磁束Ψsの位相を微分して3相モータ102の速度を推定し(推定速度ωrを求め)、その速度を内積Ψαiα+Ψβiβに乗じることで無効電力を求めることもできる。推定磁束Ψsの位相の特定には後述の位相推定部518を用いることができ、その位相の微分には後述の速度推定部920を用いることができる。また、軸電流iα,iβと軸電圧vα *,vβ *とから無効電力を求めることもできる。すなわち、振幅修正量生成部は、(a)3相モータ102を流れているモータ電流とモータ磁束との第1内積Ψαiα+Ψβiβを特定し、特定した第1内積Ψαiα+Ψβiβに推定速度ωr又は指令速度ωref *を乗じて無効電力を特定するものであってもよく、又は(b)3相モータ102を流れているモータ電流を2相座標によって表したものである軸電流iα,iβと、3相モータ102に印加されるべき電圧ベクトルを2相座標によって表したものである軸電圧vα *,vβ *と、を用いて無効電力を特定するものであってもよい。制御対象量として無効電力を用いる場合の一例では、無効電力Qが正となるように、振幅修正量生成部によって振幅修正量ΔΨが特定される。具体的には、変形例1−2A及び1−2Bと同様に、誤差パラメータεが正となるように、無効電力Qが特定される。ここで、式(23)から理解されるように、誤差パラメータεが正になることはQ=ω(Ψαiα+Ψβiβ)>ωLm(iα 2+iβ 2)が成立することに等しい。すなわち、無効電力Qは、この不等式が成立するように特定される。なお、ωは3相モータ102の速度であり、ωとしては推定速度ωr又は指令速度ωref *が用いられうる。
The reactive power applied to the three-
(変形例1−3)
以下、変形例1−3のモータ制御装置について説明する。なお、変形例1−3では、変形例1−1A又は変形例1−2Aと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 1-3)
Hereinafter, the motor control device of Modification 1-3 will be described. In Modification 1-3, parts similar to Modification 1-1A or Modification 1-2A may be denoted by the same reference numerals and description thereof may be omitted.
図13に示すように、モータ制御部403は、変形例1−1A(図7、図8及び図9A)で説明したトルク推定部221及び位相特定部211aと、変形例1−2A(図10A及び図11A)で説明した振幅特定部315aを有している。変形例1−3によれば、変形例1−1Aの効果と変形例1−2Aの効果の両方を得ることができる。
As shown in FIG. 13, the
なお、振幅修正量生成部314aに代えて振幅修正量生成部314bを設けてもよい。
Note that an amplitude correction
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態のモータ制御装置について説明する。なお、第2の実施形態では、第1の実施形態と同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the motor control device of the second embodiment will be described. Note that in the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.
図14に示すように、第2の実施形態のモータ制御部503は、位相特定部111に代えて、位相特定部511を有している。また、モータ制御部503は、位相推定部518を有している。
As illustrated in FIG. 14, the
(位相推定部518)
位相推定部518は、推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)から推定磁束Ψsの位相θsを求める。具体的に、位相推定部518は、式(24)により、推定磁束Ψsの位相θsを求める。
(Phase estimation unit 518)
The
(位相特定部511)
位相特定部511は、指令速度ωref *と推定磁束Ψsの位相θsから指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を求める。図15に示すように、位相特定部511は、乗算部520と、位相加算演算部542とを有している。
(Phase identifying unit 511)
The
(乗算部520)
乗算部520は、指令速度ωref *に制御周期Tsを乗ずることによって、移動量Δθを特定する。
(Multiplier 520)
(位相加算演算部542)
位相加算演算部542は、移動量Δθと推定磁束Ψsの位相θsを加算することで、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を求める。
(Phase addition operation unit 542)
The phase
第2の実施形態のモータ制御部503は、3相モータ102における3相交流座標上の相電流(モータ電流)iu,iwを2相座標によって表したものである軸電流iα,iβと、3相モータ102に印加されるべき電圧ベクトルvu,vv,vwを2相座標によって表したものである軸電圧vα *,vβ *と、を用いて3相モータ102に印加されているモータ磁束を推定する(推定磁束Ψsを求める)モータ磁束推定部108を備えている。モータ制御部503は、推定されたモータ磁束を用いて、モータ磁束の位相θsを推定する位相推定部518を備えている。位相特定部511は、位相推定部518で推定されたモータ磁束Ψsの位相θsと、移動量Δθと、を用いて(より具体的には、位相θsと移動量Δθと足し合わせて)指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。第2の実施形態のモータ制御部503によれば、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を容易に特定することができる。また、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *の特定に推定されたモータ磁束が用いられ、その推定には軸電流iα,iβが用いられる。このことは、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *の特定に、3相モータ102で実際に流れているモータ電流が反映されることを意味する。すなわち、このことは、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を適切に設定することに寄与し、3相モータ102の駆動を安定させることに役立つ。
The
(変形例2−1A)
以下、変形例2−1Aのモータ制御装置について説明する。なお、変形例2−1Aでは、変形例1−1又は第2の実施形態と同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 2-1A)
Hereinafter, the motor control device of Modification 2-1A will be described. Note that in the modification 2-1A, the same reference numerals are given to the same parts as those in the modification 1-1 or the second embodiment, and the description may be omitted.
図16に示すように、モータ制御部603は、変形例1−1A(図7、図8及び図9A)で説明したトルク推定部221と、第2の実施形態(図14及び図15)で説明した位相推定部518を有している。また、モータ制御部603は、位相特定部211a又は511に代えて位相特定部611aを有している。
As illustrated in FIG. 16, the
(位相特定部611a)
位相特定部611aは、指令速度ωref *と、推定トルクTeと、推定磁束Ψsの位相θsとから、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。図17Aに示すように、位相特定部611aは、ハイパスフィルタ261aと、ゲイン乗算部262と、速度偏差演算部223aと、乗算部620aと、位相加算演算部642aとを有している。
(
The
(乗算部620a)
乗算部620aは、速度偏差ωref *−K1THに制御周期TSを乗ずることによって移動量Δθを求める。
(
Multiplying
(位相加算演算部642a)
位相加算演算部642aは、推定磁束Ψsの位相θsに移動量Δθを加算することによって、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を求める。
(Phase
The phase
変形例2−1Aの位相特定部611aは、推定されたトルク振動成分THを用いて指令速度ωref *を補正し、補正された指令速度ωref *−K1THを用いて移動量Δθを特定し、特定された移動量Δθを用いて(具体的には、位相推定部518で推定されたモータ磁束Ψsの位相θsと移動量Δθとを足し合わせて)指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。変形例2−1Aによれば、変形例1−1Aの効果と第2の実施形態の効果との両方を得ることができる。
(変形例2−1B)
変形例2−1Aの位相特定部611aに代えて、図17Bに示す位相特定部611bを用いることもできる。以下、位相特定部611bについて説明する。変形例2−1Bでは、変形例2−1Aと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 2-1B)
It can replace with the phase
(位相特定部611b)
位相特定部611bは、指令速度ωref *と推定トルクTeと推定磁束Ψsの位相θsとから、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。図17Bに示すように、位相特定部611bは、ハイパスフィルタ261aと、乗算部663と、乗算部620bと、移動量偏差演算部623bと、位相加算演算部642bとを有している。
(乗算部663)
乗算部663は、トルク振動成分THにゲインK2を乗じて積K2THを特定する。ゲインK2は、変形例1−1A及び変形例2−1AのゲインK1と制御周期TSとの積である。
(
(Multiplier 663)
(乗算部620b)
乗算部620bは、指令速度ωref *に制御周期Tsを乗じて、積ωref *Tsを特定する。積ωref *Tsは、第2の実施形態の乗算部520で得られる移動量Δθと同じである。
(
Multiplying
(移動量偏差演算部623b)
移動量偏差演算部623bは、積ωref *Tsから積K2THを減じることによって、差ωref *Ts−K2THを特定する。
(Movement
Movement amount
(位相加算演算部642b)
位相加算演算部642bは、推定磁束Ψsの位相θsに差ωref *Ts−K2THを加算することによって、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を求める。
(Phase
変形例2−1Bでは、位相特定部611bは、指令速度ωref *を用いて移動量(積ωref *Ts)を特定し、特定された移動量ωref *Tsを推定されたモータトルクの振動成分(トルク振動成分)THを用いて補正し、補正された移動量(差ωref *Ts−K2TH)を用いて(より具体的には、位相θsと補正された移動量ωref *Ts−K2THと足し合わせて)指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。図17A及び図17Bのブロック図とK2=K1×TSであることとから、変形例2−1Bの位相特定部611bと変形例2−1Aの位相特定部611aとが同じ位相θs *を特定することは明らかである。従って、変形例2−1Bによれば、変形例2−1Aの効果と同じ効果を得ることができる。
In the modified example 2-1B, the
(変形例2−2)
以下、変形例2−2のモータ制御装置について説明する。なお、変形例2−2では、変形例1−2A又は第2の実施形態と同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 2-2)
Hereinafter, the motor control device of Modification 2-2 will be described. In addition, in the modification 2-2, the same code | symbol is attached | subjected about the part similar to the modification 1-2A or 2nd Embodiment, and description may be abbreviate | omitted.
図18に示すように、モータ制御部703は、変形例1−2A(図10A及び図11A)で説明した振幅特定部315aと、第2の実施形態(図14及び図15)で説明した位相特定部511及び位相推定部518とを有している。変形例2−2によれば、変形例1−2Aの効果と第2の実施形態の効果の両方を得ることができる。
As shown in FIG. 18, the
なお、振幅修正量生成部314aに代えて振幅修正量生成部314bを設けてもよい。
Note that an amplitude correction
(変形例2−3)
以下、変形例2−3のモータ制御装置について説明する。なお、変形例2−3では、変形例1−2A又は変形例2−1Aと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 2-3)
Hereinafter, the motor control device of Modification 2-3 will be described. Note that in the modification 2-3, the same parts as those in the modification 1-2A or the modification 2-1A are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.
図19に示すように、モータ制御部803は、変形例1−2A(図10A及び図11A)で説明した振幅特定部315aと、変形例2−1A(図16及び図17A)で説明した位相特定部611a及び位相推定部518とを有している。変形例2−3によれば、変形例1−2Aの効果と変形例2−1Aの効果の両方を得ることができる。
As shown in FIG. 19, the
なお、振幅修正量生成部314aに代えて振幅修正量生成部314bを設けてもよい。
Note that an amplitude correction
(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態のモータ制御装置について説明する。なお、第3の実施形態では、変形例2−1Aと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Third embodiment)
Hereinafter, the motor control device of the third embodiment will be described. Note that in the third embodiment, the same portions as those of the modified example 2-1A are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.
図20に示すように、モータ制御部903は、振幅特定部115に代えて、振幅特定部915を有している。モータ制御部903は、位相特定部611aに代えて、位相特定部911を有している。また、モータ制御部903は、速度推定部920、指令トルク生成部921及びトルク偏差演算部922を有している。
As shown in FIG. 20, the
(速度推定部920)
速度推定部920は、現在の制御周期において求めた位相θs(n)と、前回の制御周期において求めた位相θs(n−1)とを用いて、式(25)により、推定速度ωrを求める。速度推定部920は、公知の速度推定器である。ここで、Tsは制御周期(サンプリング周期)を意味する。nは、タイムステップである。
(Speed estimation unit 920)
The
(指令トルク生成部921)
指令トルク生成部921は、指令速度ωref *及び推定速度ωrから、指令トルクTe *を求める。具体的に、指令トルク生成部921は、式(26)により、指令トルクTe *を求める。式(26)におけるKsPは比例ゲインである。KsIは積分ゲインである。指令トルク生成部921は、公知のPI補償器である。
(Command torque generator 921)
(振幅特定部915)
振幅特定部915は、軸電流iα,iβ及び指令トルクTe *から、指令磁束特定部112に与えられるべき振幅として補正振幅|Ψs **|を特定する。振幅特定部915は、仮設定部930と、振幅修正量生成部114と、指令磁束加算部(補正部)117とを有している。
(Amplitude specifying unit 915)
The
(仮設定部930)
仮設定部930は、指令トルクTe *を用いて、仮振幅|Ψs *|を設定する。仮設定部930は、ルックアップテーブル、計算式(近似式)等が格納された演算子等を用いて構成できる。ルックアップテーブルを用いる場合、指令トルクTe *と仮振幅|Ψs *|との対応関係を表すルックアップテーブルを事前に準備することができる。演算子における計算式も、事前に準備できる。このようなルックアップテーブル及び計算式は、予め行った測定データ又は理論に基づいて設定できる。本実施形態では、最小の電流で最大のトルクを発生できる最大トルク/電流制御(MTPA)を満たすトルクと磁束との関係を利用する。
(Temporary setting unit 930)
The
具体的に、仮振幅|Ψs *|は、以下の考え方に基づいて特定され得る。すなわち、3相モータ102として磁気的突極性を有さないモータを用いる場合、モータ磁束の振幅|Ψs|及びモータトルクTは、式(27A)及び(27B)で概算される。|Ψa|は、磁束パラメータである。Lは、3相モータの電機子巻線の一相当たりのインダクタンスである。iqはq軸電流である。Pnは、モータの極対数である。式(27A)及び(27B)から、式(27C)が導かれる。Tを図20の指令トルクTe *に、|Ψs|を仮振幅|Ψs *|にそれぞれ置き換えることで、指令トルクTe *と仮振幅|Ψs *|との関係式が導かれる。この関係式を用いれば、指令トルクTe *から仮振幅|Ψs *|を求めることができる。当然ながら、変換テーブルを作成することもできる。3相モータとして磁気的突極性を有するモータを用いる場合、モータ磁束の振幅|Ψs|及びモータトルクTは、式(27D)及び(27E)で概算される。Ldは、d軸インダクタンスである。Lqは、q軸インダクタンスである。idはd軸電流である。d軸電流id及びq軸電流iqは、式(27F)の関係を概ね満たす。式(27D)、(27E)及び(27F)によって、変数id,iqを用いることなくモータトルクTからモータ磁束の振幅|Ψs|を特定可能な変換テーブルが得られる。Tを図20の指令トルクTe *に、|Ψs|を振幅|Ψs *|にそれぞれ置き換えることで、指令トルクTe *から仮振幅|Ψs *|を特定することができる。
Specifically, the provisional amplitude | Ψ s * | can be specified based on the following concept. That is, when a motor having no magnetic saliency is used as the three-
(トルク偏差演算部922)
トルク偏差演算部922は、指令トルクTe *と推定トルクTeとの偏差(トルク偏差ΔT:Te *−Te)を求める。トルク偏差演算部922としては、公知の演算子を用いることができる。
(Torque deviation calculator 922)
Torque
(位相特定部911)
位相特定部911は、トルク偏差ΔTと推定磁束Ψsの位相θsとから、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。図21に示すように、位相特定部911は、位相変化量生成部919と、位相加算演算部942とを有している。
(Phase identifying unit 911)
The
(位相変化量生成部919)
位相変化量生成部919は、トルク偏差ΔTから、モータ磁束の位相が移動するべき制御周期毎の移動量Δθを求める。具体的に、位相変化量生成部919は、式(28)を用いて、移動量Δθを求める。式(28)におけるKθPは比例ゲインである。KθIは積分ゲインである。位相変化量生成部919は、トルク偏差ΔTをゼロに近づける。この点で、位相変化量生成部919は、トルクの補償機構を構成するともいえる。位相変化量生成部919がDSP、マイクロコンピュータ等のディジタル制御装置に組み込まれている場合は、式(28)における演算のために必要となる積分器は離散系で構成され得る。
(Phase change amount generation unit 919)
The phase change
(位相加算演算部942)
位相加算演算部942は、移動量Δθと推定磁束Ψsの位相θsとから、指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。具体的に、位相加算演算部942は、式(29)に従い、移動量Δθと位相θsを加算することによって、位相θs *を求める。
(Phase addition operation unit 942)
The phase
第3の実施形態のモータ制御装置は、3相モータ102のモータ磁束及びモータトルクが指令磁束ベクトルΨs *及び指令トルクTe *に追従するように、インバータ104を用いて3相モータ102に電圧ベクトルを印加する。モータ磁束推定部108では、3相モータ102を流れているモータ電流をα−β座標(2相座標)によって表したものである軸電流iα,iβと、3相モータ102に印加されるべき電圧ベクトルをα−β座標(2相座標)によって表したものである軸電圧vα *,vβ *とから、推定磁束Ψsが特定される(3相モータ102に印加されているモータ磁束が推定される)。トルク推定部221では、軸電流iα,iβと、推定磁束Ψsとから、推定トルクTeが特定される(モータトルクが推定される)。速度推定部920では、推定トルクTeの位相から、推定速度ωrが特定される(3相モータ102の速度が推定される)。指令トルク生成部921では、指令速度ωref *と、推定速度ωrとから、指令トルクTe *が生成される。位相特定部911は、指令トルクTe *と推定トルクTeとの間のトルク偏差ΔTを用いてモータ磁束の位相が移動するべき制御周期毎の移動量Δθを特定し、特定された移動量Δθと、推定磁束Ψsの位相θsとを用いて指令磁束ベクトルΨs *の位相θs *を特定する。第3の実施形態によれば、3相モータ102に正のd軸電流が流れ、MTPA制御が行われている場合に比べて大きい振幅修正量ΔΨが得られ、3相モータ102を安定して始動させたり低速駆動させたりするに足りるモータトルクを確保することができる。
The motor control device of the third embodiment uses the
(変形例3−1)
以下、変形例3−1のモータ制御装置について説明する。なお、変形例3−1では、変形例1−2A又は第3の実施形態と同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
(Modification 3-1)
Hereinafter, the motor control device of Modification 3-1 will be described. Note that in Modification 3-1, the same parts as those in Modification 1-2A or the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.
図22に示すように、モータ制御部1003は、モータ制御部903の振幅特定部915に代えて振幅特定部1015を有している。振幅特定部1015は、振幅修正量生成部114に代えて振幅修正量生成部314aを有している。
As shown in FIG. 22, the
変形例3−1によれば、変形例1−2A及び第3の実施形態と同様に、3相モータ102を安定して始動させたり低速駆動させたりするに足りるモータトルクを確保することができる。
According to the modified example 3-1, as in the modified example 1-2A and the third embodiment, it is possible to secure a motor torque sufficient to stably start or drive the three-
また、定常運転時には、始動時及び低速駆動時よりも指令誤差パラメータε*(指令d軸電流id *)を小さくすることができる。具体的には、指令誤差パラメータε*(指令d軸電流id *)をゼロにすることができる。このようにすれば、仮設定部930においてMTPA制御に適した仮磁束|Ψs *|が特定されるとともに、振幅修正量生成部314aにおいてMTPA制御に適合した振幅修正量ΔΨが生成される。すなわち、指令磁束加算部117において、MTPA制御に適した仮磁束|Ψs *|がMTPA制御に適合した振幅修正量ΔΨによって補正されることによって、補正振幅|Ψs **|が生成される。従って、応答性が高く精度の高いMTPA制御が可能となる。
Further, at the time of steady operation, the command error parameter ε * (command d-axis current i d * ) can be made smaller than at the time of start-up and low-speed drive. Specifically, the command error parameter ε * (command d-axis current i d * ) can be made zero. In this way, the provisional magnetic flux | Ψ s * | suitable for MTPA control is specified in the
なお、振幅修正量生成部314aに代えて振幅修正量生成部314bを設けてもよい。
Note that an amplitude correction
(第4の実施形態)
非特許文献3に示されているような一次磁束制御を行う場合にも、本開示に係る技術を適用することができる。すなわち、モータに印加されるべき磁束の振幅を、本開示に係る振幅修正量ΔΨを用いて補正することができる。このようにすれば、一次磁束制御を行う場合において、モータを好適に始動させたり低速駆動させたりすることができる。
(Fourth embodiment)
The technique according to the present disclosure can also be applied when performing primary magnetic flux control as shown in
本開示は、SPMSM、IPMSM等の同期モータに適用できる。それらの同期モータは、冷暖房装置又は給湯機に使用されたヒートポンプ式冷凍装置に適している。 The present disclosure can be applied to synchronous motors such as SPMSM and IPMSM. Those synchronous motors are suitable for a heat pump refrigeration apparatus used in an air conditioner or a water heater.
100 モータ制御装置
101 デューティ生成部
102 3相モータ
103,203,303a,303b,403,503,603,703,803,903,1003 モータ制御部
104 インバータ
105a 第1電流センサ
105b 第2電流センサ
106 u,w/α,β変換部
107 指令電圧演算部
108 モータ磁束推定部
109 α,β/u,v,w変換部
111,211a,211b,511,611a,611b,911 位相特定部
112 指令磁束特定部
113a α軸磁束偏差演算部
113b β軸磁束偏差演算部
114,314a,314b 振幅修正量生成部
115,315a,315b,915,1015 振幅特定部
116,216a,216b 積分器
117 指令磁束加算部(補正部)
118 電機子電流偏差演算部
119,323 PI補償部
120 ベースドライバ
121 平滑コンデンサ
122 直流電源
123a〜123f スイッチング素子
124a〜124f 還流ダイオード
130,930 仮設定部
131 電機子電流特定部
221 トルク推定部
223a 速度偏差演算部
223b 位相偏差演算部
623b 移動量偏差演算部
261a ハイパスフィルタ
261b ローパスフィルタ
262 ゲイン乗算部
321a,321b 誤差パラメータ演算部
322 誤差パラメータ偏差演算部
518 位相推定部
520,620a,620b,663 乗算部
542,642a、642b,942 位相加算演算部
919 位相変化量生成部
920 速度推定部
921 指令トルク生成部
922 トルク偏差演算部
DESCRIPTION OF
118 Armature current deviation calculation unit 119,323
Claims (16)
前記3相モータからフィードバックされる信号であって前記3相モータを流れるモータ電流を表す信号を生成する電流センサと、
前記指令磁束ベクトルの位相を特定する位相特定部と、
前記指令磁束ベクトルの振幅を特定する振幅特定部と、
前記位相特定部で特定された前記指令磁束ベクトルの前記位相と、前記振幅特定部で特定された前記指令磁束ベクトルの前記振幅と、を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する指令磁束特定部と、を備え、
前記振幅特定部は、(i)仮振幅を設定する仮設定部と、(ii)前記信号を用いて特定された前記3相モータに印加されている制御対象量を用いて振幅修正量を生成する振幅修正量生成部と、(iii)前記振幅修正量を用いて、前記指令磁束特定部に与えられるべき前記振幅として前記仮振幅よりも大きい補正振幅を特定する補正部と、を有する、モータ制御装置。 A motor control device that applies a voltage vector to the three-phase motor using an inverter so that the motor magnetic flux of the three-phase motor follows a command magnetic flux vector,
A current sensor that generates a signal that is fed back from the three-phase motor and that represents a motor current flowing through the three-phase motor;
A phase specifying unit for specifying the phase of the command magnetic flux vector;
An amplitude specifying unit for specifying the amplitude of the command magnetic flux vector;
A command magnetic flux specifying unit for specifying the command magnetic flux vector using the phase of the command magnetic flux vector specified by the phase specifying unit and the amplitude of the command magnetic flux vector specified by the amplitude specifying unit; With
The amplitude specifying unit generates an amplitude correction amount using (i) a temporary setting unit for setting a temporary amplitude, and (ii) a control target amount applied to the three-phase motor specified using the signal. And (iii) a correction unit that specifies a correction amplitude larger than the temporary amplitude as the amplitude to be given to the command magnetic flux specifying unit using the amplitude correction amount. Control device.
前記補正部は、前記振幅修正量が大きければ大きいほど大きい前記補正振幅を特定する、請求項9に記載のモータ制御装置。 The amplitude correction amount generation unit specifies the larger amplitude correction amount as the deviation obtained by subtracting the control target amount from the target value is larger,
The motor control device according to claim 9, wherein the correction unit specifies the correction amplitude that is larger as the amplitude correction amount is larger.
前記3相モータを流れているモータ電流を2相座標によって表したものである軸電流と、前記3相モータに印加されるべき前記電圧ベクトルを前記2相座標によって表したものである軸電圧と、を用いて前記3相モータに印加されている前記モータ磁束を推定するモータ磁束推定部と、
前記モータ磁束推定部で推定された前記モータ磁束を用いて前記モータ磁束の前記位相を推定する位相推定部と、を備え、
前記位相特定部は、前記位相推定部で推定された前記モータ磁束の前記位相と、前記移動量と、を用いて前記指令磁束ベクトルの前記位相を特定する、請求項11に記載のモータ制御装置。 The motor control device
A shaft current representing the motor current flowing through the three-phase motor in two-phase coordinates, and a shaft voltage representing the voltage vector to be applied to the three-phase motor in the two-phase coordinates; , And a motor magnetic flux estimator for estimating the motor magnetic flux applied to the three-phase motor,
A phase estimation unit that estimates the phase of the motor magnetic flux using the motor magnetic flux estimated by the motor magnetic flux estimation unit;
The motor control device according to claim 11, wherein the phase identification unit identifies the phase of the command magnetic flux vector using the phase of the motor magnetic flux estimated by the phase estimation unit and the movement amount. .
前記3相モータの前記モータ磁束及びモータトルクが前記指令磁束ベクトル及び指令トルクに追従するように、前記インバータを用いて前記3相モータに前記電圧ベクトルを印加し、
前記3相モータを流れているモータ電流を2相座標によって表したものである軸電流と、前記3相モータに印加されるべき前記電圧ベクトルを前記2相座標によって表したものである軸電圧と、を用いて前記3相モータに印加されている前記モータ磁束を推定するモータ磁束推定部と、
前記軸電流と、推定された前記モータ磁束とから、前記モータトルクを推定するトルク推定部と、
推定された前記モータ磁束の位相から前記3相モータの速度を推定する速度推定部と、
指令速度と、推定された前記速度とから、前記指令トルクを生成する指令トルク生成部と、を備え、
前記位相特定部は、前記指令トルクと推定された前記モータトルクとの間のトルク偏差を用いて前記モータ磁束の位相が移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、特定された前記移動量と、推定された前記モータ磁束の前記位相とを用いて前記指令磁束ベクトルの前記位相を特定する、請求項1から10のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 The motor control device
Applying the voltage vector to the three-phase motor using the inverter so that the motor magnetic flux and the motor torque of the three-phase motor follow the command magnetic flux vector and the command torque;
A shaft current representing the motor current flowing through the three-phase motor in two-phase coordinates, and a shaft voltage representing the voltage vector to be applied to the three-phase motor in the two-phase coordinates; , And a motor magnetic flux estimator for estimating the motor magnetic flux applied to the three-phase motor,
A torque estimator for estimating the motor torque from the shaft current and the estimated motor magnetic flux;
A speed estimator for estimating the speed of the three-phase motor from the estimated phase of the motor magnetic flux;
A command torque generator for generating the command torque from the command speed and the estimated speed,
The phase specifying unit specifies a moving amount for each control cycle in which the phase of the motor magnetic flux should move using a torque deviation between the command torque and the estimated motor torque, and the specified moving amount The motor control device according to any one of claims 1 to 10, wherein the phase of the command magnetic flux vector is specified using the estimated phase of the motor magnetic flux.
前記3相発電機からフィードバックされる信号であって前記3相発電機を流れる発電機電流を表す信号を生成する電流センサと、
前記指令磁束ベクトルの位相を特定する位相特定部と、
前記指令磁束ベクトルの振幅を特定する振幅特定部と、
前記位相特定部で特定された前記指令磁束ベクトルの前記位相と、前記振幅特定部で特定された前記指令磁束ベクトルの前記振幅と、を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する指令磁束特定部と、を備え、
前記振幅特定部は、(i)仮振幅を設定する仮設定部と、(ii)前記信号を用いて特定された前記3相発電機に印加されている制御対象量を用いて振幅修正量を生成する振幅修正量生成部と、(iii)前記振幅修正量を用いて、前記指令磁束特定部に与えられるべき前記振幅として前記仮振幅よりも大きい補正振幅を特定する補正部と、を有する、発電機制御装置。 A generator control device that applies a voltage vector to the three-phase generator using a converter so that the generator magnetic flux of the three-phase generator follows a command magnetic flux vector,
A current sensor for generating a signal fed back from the three-phase generator and representing a generator current flowing through the three-phase generator;
A phase specifying unit for specifying the phase of the command magnetic flux vector;
An amplitude specifying unit for specifying the amplitude of the command magnetic flux vector;
A command magnetic flux specifying unit for specifying the command magnetic flux vector using the phase of the command magnetic flux vector specified by the phase specifying unit and the amplitude of the command magnetic flux vector specified by the amplitude specifying unit; With
The amplitude specifying unit includes: (i) a temporary setting unit for setting a temporary amplitude; and (ii) an amplitude correction amount using a control target amount applied to the three-phase generator specified using the signal. An amplitude correction amount generation unit to generate, and (iii) a correction unit that specifies a correction amplitude larger than the temporary amplitude as the amplitude to be given to the command magnetic flux specifying unit using the amplitude correction amount, Generator control device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014266443A JP2016127697A (en) | 2014-12-26 | 2014-12-26 | Motor control device and generator control device |
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JP (1) | JP2016127697A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024047930A1 (en) * | 2022-08-29 | 2024-03-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Synchronous-machine control device, compression system, and refrigeration-cycle device |
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2014
- 2014-12-26 JP JP2014266443A patent/JP2016127697A/en active Pending
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