JP5178335B2 - AC motor control device - Google Patents
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Description
本発明は、交流電動機の制御装置における電流推定方法に関する。 The present invention relates to a current estimation method in an AC motor control device.
従来、電動機を制御するのに必要な電流情報を得る手段として、相電流センサを省略し、インバータの直流シャント電流を検出して、電動機の相電流を再現するワンシャント電流検出方式がある。 Conventionally, as a means for obtaining current information necessary for controlling an electric motor, there is a one-shunt current detection method in which a phase current sensor is omitted and a DC shunt current of an inverter is detected to reproduce the phase current of the electric motor.
しかし、ワンシャント電流検出方式では、異なる2相の電流を精微なタイミングで検出する必要があり、また、パルス状となる電流が検出可能な最小幅よりも小さくなると、電流の検出ができなくなる問題がある。 However, with the one-shunt current detection method, it is necessary to detect different two-phase currents with fine timing, and if the pulsed current becomes smaller than the minimum detectable width, the current cannot be detected. There is.
そこで、インバータのパルス幅を修正する電圧指令を作成する方式や、インバータのスイッチングパターンを入れ替える方式などにより、電流検出可能な条件を作ることで、2相分の電流情報を得る方法が検討されてきた。 Therefore, methods for obtaining current information for two phases have been studied by creating conditions that allow current detection, such as by creating a voltage command for correcting the pulse width of the inverter or by switching the inverter switching pattern. It was.
しかし、これらの方法では電流を検出するために精微なタイミングを管理する点は変わらない。そのため、電圧指令を修正する演算やスイッチングパターンを入れ替えるための演算が計算量の増加を招くため十分な演算能力や、精微なタイミングで検出するために高精度なタイマが必要となることから、高機能なマイコンを選択せざるを得なかった。 However, these methods do not change the point of managing fine timing in order to detect current. For this reason, the calculation to correct the voltage command and the calculation to switch the switching pattern increase the amount of calculation, so that sufficient calculation capability and a highly accurate timer to detect at precise timing are required. I had to choose a functional microcomputer.
しかし、高機能なマイコンではコストが高くなる問題がある。また、ファンやポンプ駆動を用途として考えた場合に、回路規模縮小の妨げにもなる。 However, there is a problem that the cost becomes high in a high-performance microcomputer. In addition, when a fan or pump drive is considered as an application, it also hinders circuit scale reduction.
このような背景から、電流の検出タイミングを簡略化した電流検出法が望まれていた。
特許文献1では、検出タイミングを簡略化する一つの方法として、タイミングを固定にする方法が提案されており、パルス状電流に対して、各通流期間の中間時刻近傍での電流値をサンプリングして得られた電流値I0sを用いて、電動機制御を行う方法が開示されている。
Against this background, a current detection method that simplifies the current detection timing has been desired.
In
この電流値I0sは、電圧指令の最大相の電流であり、電流値I0sより、有効分と無効分を検出し、次に、励磁成分であるd軸電流とトルク成分であるq軸電流の推定演算を行い、電動機制御を行っている。 This current value I0s is the current of the maximum phase of the voltage command, detects the effective component and the invalid component from the current value I0s, and then estimates the d-axis current as the excitation component and the q-axis current as the torque component. Calculation is performed to control the motor.
従来の方式では、有効分と無効分の電流を、電圧位相に基づいて励磁成分であるd軸電流とトルク成分であるq軸電流に変換している。しかし、電動機の加減速運転時には、制御の基準軸と電動機の磁束軸との位相偏差である軸誤差が発生するため、制御軸上の電流検出値は、電動機軸上のd軸電流とq軸電流とは異なってしまう。その結果、制御軸と電動機軸の電流成分に誤差を生じることで、加減速性能や運転効率が劣化する。これらの課題を解決する必要があった。 In the conventional method, the current for the effective portion and the portion for the ineffective portion are converted into the d-axis current as the excitation component and the q-axis current as the torque component based on the voltage phase. However, during the acceleration / deceleration operation of the motor, an axis error that is a phase deviation between the reference axis of control and the magnetic flux axis of the motor is generated. Therefore, the detected current value on the control axis is the d-axis current on the motor shaft and the q-axis. It will be different from the current. As a result, an error is generated in the current components of the control shaft and the motor shaft, so that acceleration / deceleration performance and operation efficiency are deteriorated. It was necessary to solve these problems.
前記課題を解決するために、本発明の電動機制御装置は、制御軸上の電流検出値を演算する際に、電圧位相に加えて、新しく軸誤差を考慮した。軸誤差を考慮することで、加減速運転時であっても、電動機軸上のd軸電流とq軸電流に一致した電流値を推定することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the motor control device of the present invention newly considers a shaft error in addition to the voltage phase when calculating the current detection value on the control shaft. By considering the axis error, the current value matching the d-axis current and the q-axis current on the motor shaft is estimated even during acceleration / deceleration operation.
本発明によれば、電動機の励磁成分であるd軸電流とトルク成分であるq軸電流を精度良く推定演算することが可能となる。その結果、加減速運転の性能が向上し、高応答な運転特性と高効率運転を実現できる。 According to the present invention, it is possible to accurately estimate and calculate a d-axis current that is an excitation component of a motor and a q-axis current that is a torque component. As a result, the performance of acceleration / deceleration operation is improved, and highly responsive operation characteristics and high efficiency operation can be realized.
本発明は、交流電動機を駆動するインバータの入力電流検出値より、インバータの出力電圧の位相から電動機の有効分電流及び無効分電流を検出し、電流検出値から、励磁電流成分及びトルク電流成分の電流推定演算を行うベクトル制御装置であって、電動機の有効分及び無効分の電流検出値と、第1の位相値であるインバータ出力電圧の位相値に、電動機の磁束軸と制御の基準軸との位相誤差値を加算した第2の位相値を用いて、電動機の励磁成分であるd軸電流とトルク成分であるq軸電流の少なくとも一方の推定演算を行うことを特徴とする。 The present invention detects the effective current and reactive current of the motor from the phase of the output voltage of the inverter from the input current detection value of the inverter that drives the AC motor, and the excitation current component and the torque current component of the current detection value are detected. A vector control device that performs a current estimation calculation, wherein a current detection value of an effective part and an ineffective part of a motor, and a phase value of an inverter output voltage that is a first phase value, a magnetic flux axis of the motor, a control reference axis, The second phase value obtained by adding these phase error values is used to estimate at least one of the d-axis current that is the excitation component of the motor and the q-axis current that is the torque component.
また、本発明は、第2の位相値が、第1の位相値と前記位相誤差値との加算値のロー・パス・フィルタ値であることを特徴とする。 In addition, the present invention is characterized in that the second phase value is a low-pass filter value obtained by adding the first phase value and the phase error value.
さらに、インバータ出力電圧の位相が、ベクトル制御の演算で求めたd軸の電圧指令値とq軸の電圧指令値との比の逆正接によって求まることを特徴とする。 Further, the phase of the inverter output voltage is obtained by the arc tangent of the ratio between the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value obtained by vector control calculation.
また、位相誤差値が、ベクトル制御で演算される電圧指令値と、周波数演算値あるいは周波数指令値と、推定演算により求めたd軸電流あるいはq軸電流の電流推定値と、を用いて演算することを特徴とする。 Further, the phase error value is calculated using a voltage command value calculated by vector control, a frequency calculation value or a frequency command value, and a current estimation value of the d-axis current or the q-axis current obtained by the estimation calculation. It is characterized by that.
さらに、本発明は、インバータのベクトル制御の演算が、前記d軸電流あるいはq軸電流の電流推定値を用いて、d軸及びq軸の電圧指令値を演算すること、上位から与えられるd軸及びq軸の電流指令値と、d軸電流あるいはq軸電流の電流推定値との偏差に基づいて、d軸及びq軸の電圧指令値を演算すること、或いは、上位から与えられるd軸及びq軸の電流指令値とd軸電流あるいはq軸電流の電流推定値との偏差に基づいて、第2のd軸及びq軸の電流指令値を演算し、第2の電流指令値とモータ定数及び周波数推定値を用いてd軸及びq軸の電圧指令値を演算することを特徴とする。 Further, according to the present invention, the calculation of the vector control of the inverter calculates the voltage command value of the d-axis and the q-axis using the current estimated value of the d-axis current or the q-axis current, And calculating the d-axis and q-axis voltage command values based on the deviation between the current command value of the q-axis and the current estimate value of the d-axis current or the q-axis current, or the d-axis and Based on the deviation between the q-axis current command value and the d-axis current or the estimated current value of the q-axis current, the second d-axis and q-axis current command values are calculated, and the second current command value and the motor constant are calculated. And a voltage command value for the d-axis and the q-axis is calculated using the estimated frequency value.
以下、図を参照しながら、本発明の詳細を説明する。 Hereinafter, the details of the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、以下の実施形態では、交流電動機として、永久磁石型同期電動機を用いて説明するが、誘導電動機やリラクタンスモータなどの他の交流電動機に関しても、同様に実現可能である。 In the following embodiments, a permanent magnet type synchronous motor will be described as an AC motor. However, other AC motors such as an induction motor and a reluctance motor can be similarly realized.
〔第1実施形態〕
図1の構成図を用いて、本発明の実施例1について説明する。
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the configuration diagram of FIG.
本実施例の制御装置の構成は、
電動機に周波数指令ωr*を与える周波数指令発生器1と、
電動機の交流印加電圧を演算し、パルス幅変調した(PWM)信号に変換して出力する制御器2と、
このPWM信号により駆動されるインバータ3と、
インバータ3に電力を供給する直流電源4と、
制御対象である永久磁石型の電動機5と、
直流電源4がインバータへ供給する入力電流である直流母線電流I0を検出する電流検出手段6からなる。
The configuration of the control device of this embodiment is
A
A
An
A DC power supply 4 for supplying power to the
A permanent magnet type electric motor 5 to be controlled;
It comprises current detecting means 6 for detecting a DC bus current I0 which is an input current supplied from the DC power supply 4 to the inverter.
制御器2は、上位から与えられる周波数指令ωr*と電流検出値Idc及びIqcからd軸及びq軸の電圧指令値Vdc*及びVqc*を演算するベクトル演算部50aと、制御軸の位相θcを用いてd軸及びq軸の電圧指令値から三相交流印加電圧を演算する座標変換部61と、その交流印加電圧をPWM信号に変換するPWM演算部62を備えている。
The
制御器2の電流検出値Idc及びIqcは、直流母線電流I0をサンプル・ホールド回路13により検出した電流I0sから、有効及び無効電流演算手段14により有効電流Iaと無効電流Irを演算し、dq軸電流演算手段10aにて演算する。
The current detection values Idc and Iqc of the
同様に、制御軸の位相θcは、まず、軸誤差演算部15により制御の基準軸(dc軸)と電動機の磁束軸(d軸)との位相偏差である軸誤差Δθを電動機定数と電圧指令値と電気角速度ω1及び電流検出値とにより軸誤差推定値Δθcを演算し、PLL16によりΔθcをゼロとするように電気角速度ω1を制御し、そのω1を積分器17で積分してθcを制御軸の位相としている。
Similarly, for the phase θc of the control axis, first, an axis error Δθ, which is a phase deviation between the control reference axis (dc axis) and the magnetic flux axis (d axis) of the motor, is determined by the axis
dq軸電流演算手段10aは、d軸電圧指令値Vdc*とq軸電圧指令値Vqc*との比の逆正接で得られる位相φと、軸誤差推定値Δθcを用いて、電流座標変換手段11は、有効分の電流Iaと無効分の電流Irから、d軸電流に相当する検出値Idcあるいはq軸電流に相当する検出値Iqcの少なくとも一方を推定する。 The dq-axis current calculation means 10a uses the phase φ obtained by the arc tangent of the ratio between the d-axis voltage command value Vdc * and the q-axis voltage command value Vqc * , and the axis error estimated value Δθc to determine the current coordinate conversion means 11. Estimates at least one of a detection value Idc corresponding to the d-axis current or a detection value Iqc corresponding to the q-axis current from the current Ia and the current Ir which is ineffective.
ベクトル演算部50aは、周波数指令ωr*を電動機5のモータの極数Pを用いた変換ゲイン51により電気角周波数ω1*へ換算し、電流指令演算52は電流検出値Idc及びIqcもしくはどちらか一方を用いて電流指令値Id*及びIq*を演算して、電圧指令演算部53においてω1*,Id*,Iq*及び電動機定数を用いて、d軸及びq軸の電圧指令値Vdc*及びVqc*を演算する。
The
インバータ3は、主回路31と主回路へのゲート信号を発生するゲート・ドライバ32から構成される。インバータ3に電力を供給する直流電源4は、交流電源41と、交流を整流するダイオード・ブリッジ回路42と、直流電源に含まれる脈動成分を抑制する平滑コンデンサ43で構成される。
The
次に、図1を用いて、「制御動作の原理」を説明する。 Next, the “principle of control operation” will be described with reference to FIG.
電流指令演算手段52は、検出値Iqcに基づいて、指令値Iq*を作成する。 Current command calculation means 52 creates command value Iq * based on detection value Iqc.
電流指令は通常運転では、Id*はゼロを設定、Iq*はIqcを入力したロー・パス・フィルタの出力として作成される。 In normal operation, the current command is generated as an output of a low-pass filter in which Id * is set to zero and Iq * is input Iqc.
電圧指令演算部52は、電流指令Id*,Iq*と、電気角周波数指令ω1*及び電動機定数を用いて、(数1)により、d軸及びq軸の電圧指令値Vdc*,Vqc*を演算する。
The voltage
電動機定数はそれぞれ
R*:抵抗の設定値
Ld*:d軸インダクタンスの設定値
Lq*:q軸インダクタンスの設定値
Ke*:誘起電圧定数の設定値
である。
The motor constants are R * : resistance set value Ld * : d-axis inductance set value Lq * : q-axis inductance set value Ke * : induced voltage constant set value.
座標変換部61は、交流印加電圧に相当する交流電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を出力する。
The coordinate
軸誤差演算部15は、制御軸の基軸の位相θcと電動機の磁束軸の位相θとの偏差である軸誤差Δθを(数2)によりΔθcとして演算し、Δθを推定する。
The axis
PLL16は推定値である軸誤差推定値Δθcをゼロとなるように電気角速度ω1を演算し出力する。積分器17はω1を積分演算し、制御軸の位相θdcを出力する。 The PLL 16 calculates and outputs the electrical angular velocity ω1 so that the estimated axis error value Δθc is zero. The integrator 17 integrates ω1 and outputs the phase θdc of the control axis.
ここで、有効電流Iaと無効電流Irの演算方法について説明する。 Here, a method of calculating the effective current Ia and the reactive current Ir will be described.
サンプル・ホールド回路13は、I0の通電期間の中間時点近傍で電流をサンプリングし、I0sを検出する。
The sample and hold
有効及び無効電流演算手段14は、特開2007−221999号公報に記載の方法により、検出されたI0sを電気角60度期間で積分することで有効電流Ia及び無効電流Irを求める。 The effective and reactive current calculation means 14 obtains the effective current Ia and the reactive current Ir by integrating the detected I0s in an electrical angle period of 60 degrees by the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-221999.
具体的には、有効電流分と無効電流分を切り出す周期関数Fc及びFsを用いて、検出電流I0sとの積をそれぞれ積分して、60度期間の平均値IamとIrmを求める。 Specifically, by using the periodic functions Fc and Fs for cutting out the effective current and the reactive current, the products of the detection current I0s are integrated, and the average values Iam and Irm for the 60-degree period are obtained.
これら平均値から(数3)と(数4)を用いて、有効電流Ia及び無効電流Irを求める。 The effective current Ia and the reactive current Ir are obtained from these average values using (Equation 3) and (Equation 4).
次に、本発明の特徴となる電流座標変換手段13について説明する。 Next, the current coordinate conversion means 13 that characterizes the present invention will be described.
電流座標変換手段11では、(数5)に示すように、有効電流Ia、無効電流Irから、電圧位相φ及び軸誤差推定値Δθcを用いて、制御軸を基準としたd軸及びq軸の電流検出値Idc,Iqcの推定演算を行う。 In the current coordinate conversion means 11, as shown in (Equation 5), the d-axis and q-axis with respect to the control axis are used from the effective current Ia and the reactive current Ir using the voltage phase φ and the axis error estimated value Δθc. An estimation calculation of the current detection values Idc and Iqc is performed.
ここに、電圧位相φは、Vdc*とVqc*を合成した1次電圧ベクトルVとqc軸との相差角であり、(数6)となる。 Here, the voltage phase φ is a phase difference angle between the primary voltage vector V obtained by synthesizing Vdc * and Vqc * and the qc axis, and is expressed by (Equation 6).
ここで、電圧と電流の位相関係について説明する。 Here, the phase relationship between voltage and current will be described.
図2に、電圧と電流の位相関係をベクトル図で示す。 FIG. 2 is a vector diagram showing the phase relationship between voltage and current.
まず、磁束−トルク軸を、電動機軸はd−q軸、制御軸はdc−qc軸と定める。図2では軸誤差推定値Δθc=0を考えているので、電動機軸と制御軸は一致している。 First, the magnetic flux-torque axis is defined as the dq axis for the motor axis and the dc-qc axis for the control axis. In FIG. 2, since the estimated shaft error value Δθc = 0 is considered, the motor shaft and the control shaft coincide with each other.
また、1次電圧ベクトルVと一致する位相を有効分のa軸とし、a軸から位相90°遅れた軸を無効分のr軸と定義している。有効及び無効電流演算手段14により求めるIa及びIrは、1次電流I1をa−r軸に分解した電流ベクトルと等価である。 In addition, the phase coincident with the primary voltage vector V is defined as an effective a-axis, and the axis delayed by 90 ° from the a-axis is defined as an ineffective r-axis. Ia and Ir obtained by the effective and reactive current calculation means 14 are equivalent to a current vector obtained by resolving the primary current I1 along the ar axis.
ここで、(数5)において、Δθc=0の場合を考える。この仮定において、IaとIrからIdc及びIqcを得ることができる。 Here, consider the case of Δθc = 0 in (Equation 5). Under this assumption, Idc and Iqc can be obtained from Ia and Ir.
このように、I1からIdc及びIqcの電流検出値を直接的に得ることは不可能だが、Ia及びIrを介すことで可能になる。 Thus, although it is impossible to directly obtain the current detection values of Idc and Iqc from I1, it is possible through Ia and Ir.
次に、電動機の加減速運転中に軸誤差Δθが発生する場合を考える。 Next, consider a case where an axis error Δθ occurs during the acceleration / deceleration operation of the electric motor.
図3に、軸誤差が発生し、Δθc≠0となる場合の電圧と電流の位相関係をベクトル図で示す。(数5)において、Δθcを考慮せずにIdc及びIqcを求めると、図3に示すIdc及びIqcの電流ベクトルとなり、d−q軸に相当する電流成分を得ることができない。 FIG. 3 is a vector diagram showing the phase relationship between voltage and current when an axis error occurs and Δθc ≠ 0. In (Equation 5), if Idc and Iqc are obtained without considering Δθc, the current vectors of Idc and Iqc shown in FIG. 3 are obtained, and a current component corresponding to the dq axis cannot be obtained.
そこで、(数5)においてΔθcを考慮することで、d−q軸に相当する電流成分を得ることを考える。 Therefore, it is considered that a current component corresponding to the dq axis is obtained by considering Δθc in (Equation 5).
図4に、発生した軸誤差を考慮した場合の電圧と電流の位相関係をベクトル図で示す。 FIG. 4 is a vector diagram showing the phase relationship between voltage and current when the generated axis error is taken into consideration.
図4において、IaとIrは図3と同一であるが、φに加えΔθcを考慮することで、d−q軸に相当する電流成分をIqc及びIdcとして求めることが可能となる。 In FIG. 4, Ia and Ir are the same as those in FIG. 3, but by considering Δθc in addition to φ, the current components corresponding to the dq axes can be obtained as Iqc and Idc.
本発明の効果について説明する。 The effect of the present invention will be described.
最初に、従来技術における加速運転時の制御特性を図5に示す。 First, FIG. 5 shows control characteristics during acceleration operation in the prior art.
図5の上段から順に(a)速度、(b)d軸電流成分、(c)q軸電流成分、(d)有効電流及び無効電流、(e)軸誤差を示している。 (A) Speed, (b) d-axis current component, (c) q-axis current component, (d) active current and reactive current, and (e) axis error are shown in order from the top of FIG.
q軸電流成分が速度に関係して増加しているが、電動機には速度に比例して負荷を印加している。 Although the q-axis current component increases in relation to the speed, a load is applied to the motor in proportion to the speed.
加速時における電動機の電流Id,Iqと、電流検出値Idc,Iqcに誤差が生じている様子がわかる。これは、図5(e)に示す軸誤差Δθが発生しているためである。 It can be seen that there is an error between the motor currents Id and Iq during acceleration and the current detection values Idc and Iqc. This is because the axis error Δθ shown in FIG.
一方、図6には、本発明を用いた場合の加速運転時の制御特性を示す。 On the other hand, FIG. 6 shows control characteristics during acceleration operation when the present invention is used.
加速時に発生する軸誤差Δθを考慮して、有効分電流Ia,無効分Irと軸誤差推定値Δθcを用いて、電動機の電流Id,Iqの推定演算を行うことで、電流Id,Iqに略一致した電流検出値Idc,Iqcを得ることができている。 Considering the shaft error Δθ that occurs during acceleration, the currents Id and Iq of the motor are approximated to the currents Id and Iq by performing an estimation calculation of the motor currents Id and Iq using the effective component current Ia, the reactive component Ir, and the shaft error estimated value Δθc. The matched current detection values Idc and Iqc can be obtained.
本発明では、(数5)において、加減速運転時に発生する軸誤差を推定値Δθcにより考慮することで、電動機のId,Iqに一致した電流値を検出することが可能になった。 In the present invention, in (Equation 5), it is possible to detect a current value that coincides with Id and Iq of the motor by taking into account the shaft error that occurs during acceleration / deceleration operation by the estimated value Δθc.
これにより、加減速運転の性能が向上し、高応答な運転特性と高効率運転を実現できる。 As a result, the performance of acceleration / deceleration operation is improved, and high-responsive operation characteristics and high-efficiency operation can be realized.
〔第2実施形態〕
本発明の他の実施例を、図1に示すdq軸電流演算手段10aをdq軸電流演算手段10bに置き替えて示す。
[Second Embodiment]
Another embodiment of the present invention is shown by replacing the dq-axis current calculation means 10a shown in FIG. 1 with a dq-axis current calculation means 10b.
図7に、dq軸電流演算手段10bを示す。 FIG. 7 shows the dq axis current calculation means 10b.
図において、電流座標変換手段11とインバータ出力電圧の位相φをVd*とVq*から求める逆正接要素12は、図1と同一である。
In the figure, the arc
図7では、電流座標変換手段11の入力にロー・パス・フィルタ要素18を追加している。
In FIG. 7, a low-
このロー・パス・フィルタ要素18は、一次遅れ要素であり、時定数Tは、軸誤差演算の演算周期以下の応答に設定するのが好ましい。
The low-
ロー・パス・フィルタ要素18を追加することで、軸誤差推定値Δθcの高周波成分を除去することができ、加減速時に発生する軸誤差の低周波成分に対して応答(追従)することができる。
By adding the low-
〔第3実施形態〕
本実施例は、速度制御器と電流制御器を設けた制御装置に、本発明を適用した一例である。
[Third Embodiment]
The present embodiment is an example in which the present invention is applied to a control device provided with a speed controller and a current controller.
図8に、図1に示した制御器2の構成のうちベクトル演算部50aを置き換え、速度制御器54と電流制御器55を追加したベクトル演算部50bを示す。
FIG. 8 shows a
速度制御器54は、電気角速度指令ω1*と電気角速度ω1の偏差をゼロとするように、比例+積分(あるいは積分)演算によりトルク電流指令Iq*を出力する。
The
電流制御器55は、電流指令Id*,Iq*と電流検出値Idc,Iqcの偏差をゼロとするように、比例+積分(あるいは積分)演算により、第2の電流指令Id**とIq**を出力する。
The
電圧指令演算部53では、第2の電流指令Id**とIq**と、電気角速度ω1及び電動機定数を用いて、(数7)により、電圧指令Vdc**,Vqc**を出力する。
The voltage
なお、図8においては、電流制御器55を電圧指令演算部53に縦列に接続したが、並列に接続しても良い。
In FIG. 8, the
また、制御器2の構成において、図1に示すdq軸電流演算手段10aを、図7に示すdq軸電流演算手段10bに置き替えることで一次遅れ要素18を追加しても良い。
Further, in the configuration of the
さらに、周波数指令を与える速度制御系を示したが、周波数指令発生器1,変換ゲイン51,速度制御器54を取り除き、トルク指令に相当するq軸電流指令Iq*とd軸電流指令Id*を与える電流制御系(いわゆるトルク制御系)の構成としても良い。
Further, although the speed control system for giving the frequency command is shown, the
本実施例において電流制御器55を追加した構成とすることで、電動機のd軸電流あるいはq軸電流を検出した電流フィードバック制御を行うことが可能になり、高いトルク応答特性や高効率な運転が可能になる。
By adding the
〔第4実施形態〕
図9に、実施例1から実施例3をモジュール化した例を示す。
[Fourth Embodiment]
FIG. 9 shows an example in which the first to third embodiments are modularized.
本実施例は、速度指令発生器1及び制御器2をマイコンで構成し、インバータ3をIC化したモジュールとして、電流検出手段6とインバータ3に交流を整流するダイオード・ブリッジ回路42及び平滑コンデンサ43とを同一基板上に作成した例である。
In this embodiment, the
インバータ3の出力を制御対象である永久磁石型の電動機5に接続し、駆動する。
The output of the
モジュール化したことで、ICモジュールを一つの部品として扱え、組み立てが容易になると同時に、装置の小型化が可能になる。 The modularization allows the IC module to be handled as a single component, facilitating assembly and reducing the size of the device.
〔第5実施形態〕
図10に、ファン301をモータ駆動システム300により駆動する例を示す。
[Fifth Embodiment]
FIG. 10 shows an example in which the fan 301 is driven by the
モータ駆動システム300は、モータ302とモータ制御装置303により構成される。
The
モータ制御装置303は、図1の交流電源41と電動機5を除いた構成であり、実施例1から実施例4で述べた形態である。
The
ファン301を駆動することで、放熱フィンや熱交換機などの空冷や、集塵フィルタを用いた集塵を行う。 By driving the fan 301, air cooling such as a heat radiating fin or a heat exchanger or dust collection using a dust collection filter is performed.
本実施例によりファンを駆動することで、高い応答特性や高効率な運転が可能となり、優れた冷却性能や集塵能力を得ることができる。 By driving the fan according to this embodiment, high response characteristics and high-efficiency operation are possible, and excellent cooling performance and dust collection capability can be obtained.
〔第6実施形態〕
図11に、ポンプ404をモータ駆動システム404で駆動する例を示す。ポンプ404は、油圧回路410と配管406で接続され、油を回路へ供給する。本実施例では、油を例に説明するが、媒体は油の代わりに水であっても構わない。
[Sixth Embodiment]
FIG. 11 shows an example in which the pump 404 is driven by the motor drive system 404. The pump 404 is connected to the hydraulic circuit 410 by a pipe 406 and supplies oil to the circuit. In this embodiment, oil will be described as an example, but the medium may be water instead of oil.
油圧回路410は、油圧を設定値以下に保つリリーフバルブ407,アクチュエータとして動作するシリンダ409,油圧回路を切り替えるソレノイドバルブ406,油を貯めるタンク405で構成され、ポンプ404から供給される圧油により仕事を行う。
The hydraulic circuit 410 includes a
ポンプ404とモータ制御システム400は、電動ポンプシステム401を構成する。モータ制御システム400は、ポンプ404の駆動源となるモータ403と、そのモータを駆動するモータ制御装置402で構成される。 The pump 404 and the motor control system 400 constitute an electric pump system 401. The motor control system 400 includes a motor 403 that is a drive source of the pump 404 and a motor control device 402 that drives the motor.
モータ制御装置402は、図1の交流電源41と電動機5を除いた構成であり、実施例1から実施例4で述べた形態である。
The motor control device 402 has a configuration excluding the
油圧回路410は、ソレノイドバルブ406により、回路が切り替わることで、ポンプ404に対する負荷が変化し、モータ403の負荷外乱となる。 In the hydraulic circuit 410, when the circuit is switched by the solenoid valve 406, the load on the pump 404 is changed, resulting in a load disturbance of the motor 403.
本実施例によりポンプを駆動することで、高い応答特性と高効率な運転が可能となり、このような負荷外乱に対しても優れた応答性を得ることができる。 By driving the pump according to this embodiment, high response characteristics and highly efficient operation are possible, and excellent responsiveness to such load disturbance can be obtained.
〔第7実施形態〕
図12に、エアコン室外機に本発明を適用した例を示す。エアコン室外機500においてモータの駆動に係わる構成は、モータ制御装置501と、圧縮機502と、室外機ファン503である。
[Seventh Embodiment]
FIG. 12 shows an example in which the present invention is applied to an air conditioner outdoor unit. In the air conditioner outdoor unit 500, the configuration related to the driving of the motor is a motor control device 501, a compressor 502, and an outdoor unit fan 503.
圧縮機502には駆動源としてモータが組み込まれており、冷媒を圧縮・膨張させ、熱サイクルにより室内の温度調節を行う。 The compressor 502 incorporates a motor as a drive source, compresses and expands the refrigerant, and adjusts the indoor temperature by a thermal cycle.
モータ制御装置501は、図1の交流電源41と電動機5を除いた構成であり、実施例1から実施例4で述べた形態である。
The motor control device 501 has a configuration excluding the
本実施例により圧縮機を駆動することで、高い応答特性や高効率な運転が可能となり、優れた温度調節能力を得ることができる。 By driving the compressor according to this embodiment, high response characteristics and high-efficiency operation are possible, and excellent temperature control capability can be obtained.
また、エアコンには、室外機ファン503の他にも、エアコン室内機に室内の送風を行うファンがあり、どちらもファンを駆動する実施例5の適用例となる。 In addition to the outdoor unit fan 503, the air conditioner includes a fan that blows indoor air to the air conditioner indoor unit, both of which are application examples of the fifth embodiment that drives the fan.
〔第8実施形態〕
図13に、洗濯機601に本発明を適用した例を示す。洗濯機601において、水受け槽607の中に洗濯槽606と攪拌翼(パルセータ)605を備え、洗濯槽606と攪拌翼605をモータ制御システム600で駆動する。洗濯槽606と攪拌翼605のどちらを駆動するかは、洗濯工程中にクラッチ部604によって切り替える。なお、クラッチ部604の減速機構はあってもなくても、いずれでも良い。モータ制御システム600は、駆動用モータ603とそれを駆動するモータ制御装置602で構成される。
[Eighth Embodiment]
FIG. 13 shows an example in which the present invention is applied to a washing machine 601. In the washing machine 601, a
洗濯機では、洗濯物の量や種類によって、負荷トルクや慣性モーメントが大幅に変化する特徴がある。 A washing machine is characterized in that the load torque and the moment of inertia vary greatly depending on the amount and type of laundry.
本実施例によれば、このような負荷トルクや慣性モーメントの変化に対して、十分な応答性を得ることができ、洗濯性能が向上し、洗濯時間の短縮も可能となる。 According to the present embodiment, sufficient responsiveness can be obtained with respect to such changes in load torque and moment of inertia, washing performance is improved, and washing time can be shortened.
また、乾燥機機能を備えた洗濯乾燥機では、送風を行うためのファンを備えており、ファンの駆動は実施例5の適用例となる。 Further, the washing / drying machine having a dryer function includes a fan for blowing air, and driving of the fan is an application example of the fifth embodiment.
P モータの極数
Δθ 制御の基準軸(dc軸)と電動機の磁束軸(d軸)との位相偏差である軸誤差
Δθc 軸誤差推定値
P Number of motor poles Δθ Axis error Δθc Axis error estimated value which is phase deviation between reference axis (dc axis) of control and magnetic flux axis (d axis) of motor
Claims (6)
インバータの出力電圧の位相から電動機の有効分電流及び無効分電流を検出し、
該電流検出値から、励磁成分であるd軸電流とトルク成分であるq軸電流の電流推定演算を行うベクトル制御装置であって、
前記電動機の有効分及び無効分の電流検出値と、第1の位相値であるインバータ出力電圧の位相値に、前記電動機の磁束軸と制御の基準軸との位相誤差値のロー・パス・フィルタ値を加算した第2の位相値を用いて、前記電動機のd軸電流あるいはq軸電流の少なくとも一方の推定演算を行うことを特徴とする交流電動機の制御装置。 From the input current detection value of the inverter that drives the AC motor,
Detect the effective and reactive currents of the motor from the phase of the inverter output voltage,
A vector control device that performs current estimation calculation of a d-axis current as an excitation component and a q-axis current as a torque component from the detected current value,
A low-pass filter of a phase error value between the magnetic flux axis of the motor and the control reference axis is added to the current detection value of the effective and ineffective portions of the motor and the phase value of the inverter output voltage which is the first phase value. A control apparatus for an AC motor, wherein at least one of a d-axis current and a q-axis current of the motor is estimated using a second phase value obtained by adding the values .
前記インバータ出力電圧の位相が、ベクトル制御の演算で求めたd軸の電圧指令値とq軸の電圧指令値との比の逆正接によって求まることを特徴とする交流電動機の制御装置。 The control device according to claim 1,
An AC motor control apparatus characterized in that the phase of the inverter output voltage is obtained by an arc tangent of a ratio of a d-axis voltage command value and a q-axis voltage command value obtained by vector control calculation .
前記位相誤差値が、ベクトル制御で演算される電圧指令値と、周波数演算値あるいは周波数指令値と、推定演算により求めたd軸あるいはq軸の電流推定値と、を用いて演算されることを特徴とする交流電動機の制御装置。 The control device according to claim 1,
The phase error value is calculated using a voltage command value calculated by vector control, a frequency calculation value or frequency command value, and a d-axis or q-axis current estimation value obtained by estimation calculation. A control device for an AC electric motor that is characterized .
前記インバータのベクトル制御の演算が、前記d軸あるいはq軸の電流推定値を用いて、d軸及びq軸の電圧指令値を演算することを特徴とする交流電動機の制御装置。 The control device according to claim 1,
An AC motor control apparatus characterized in that the vector control calculation of the inverter calculates a d-axis and q-axis voltage command value using the d-axis or q-axis current estimation value .
前記インバータのベクトル制御の演算が、上位から与えられるd軸及びq軸の電流指令値と、前記d軸あるいはq軸の電流推定値と、の偏差に基づいて、d軸及びq軸の電圧指令値を演算することを特徴とする交流電動機の制御装置。 The control device according to claim 1,
Based on the deviation between the d-axis and q-axis current command values given from the host and the estimated current value of the d-axis or q-axis, the inverter vector control calculation is based on the d-axis and q-axis voltage commands. A control apparatus for an AC motor , characterized by calculating a value .
前記インバータのベクトル制御の演算が、上位から与えられるd軸及びq軸の電流指令値と前記d軸あるいはq軸の電流推定値と、の偏差に基づいて、第2のd軸及びq軸の電流指令値を演算し、前記第2の電流指令値とモータ定数及び周波数推定値を用いてd軸及びq軸の電圧指令値を演算することを特徴とする交流電動機の制御装置。 The control device according to claim 1,
Based on the deviation between the d-axis and q-axis current command values given from the host and the estimated current value of the d-axis or q-axis, the calculation of the vector control of the inverter is based on the second d-axis and q-axis. An AC motor control apparatus , comprising: calculating a current command value, and calculating a d-axis and q-axis voltage command value using the second current command value, a motor constant, and a frequency estimation value .
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