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JP5537399B2 - Control device - Google Patents

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JP5537399B2
JP5537399B2 JP2010280000A JP2010280000A JP5537399B2 JP 5537399 B2 JP5537399 B2 JP 5537399B2 JP 2010280000 A JP2010280000 A JP 2010280000A JP 2010280000 A JP2010280000 A JP 2010280000A JP 5537399 B2 JP5537399 B2 JP 5537399B2
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

本発明は、誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置に関する。   The present invention relates to a speed sensorless vector control device for an induction motor.

従来の誘導電動機の制御装置として、特開2005−45847号公報には、速度不明時に大電流を流すとトルクショックが発生するために、微少なd軸電流を印加することが記載されている。しかし、速度起電力が小さく電圧誤差の影響を受けやすい低速域では、d軸電流を増加して磁束を増加することで速度起電力を増加させ、速度推定精度を改善する。つまり、低速域で、速度推定値とd軸電流指令値とd軸電流検出値とから求めた電圧補償値を、d軸電圧指令値に印加して磁束を増加させて、推定速度の初期値の極性と実速度の極性とが異なる場合に生じる推定速度が、実速度に収束する過程で磁束が減少するために、速度推定精度が劣化することを回避するものである。   As a conventional control device for an induction motor, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-45847 describes that a minute d-axis current is applied because a torque shock occurs when a large current is applied when the speed is unknown. However, in a low speed range where the speed electromotive force is small and easily affected by a voltage error, the speed electromotive force is increased by increasing the d-axis current and increasing the magnetic flux, thereby improving the speed estimation accuracy. That is, in the low speed range, a voltage compensation value obtained from the estimated speed value, the d-axis current command value, and the d-axis current detection value is applied to the d-axis voltage command value to increase the magnetic flux, and the initial value of the estimated speed This is to prevent the speed estimation accuracy from deteriorating because the magnetic flux decreases in the process where the estimated speed generated when the polarity of the actual speed and the polarity of the actual speed are different from each other.

特開2005−45847号公報JP 2005-45847 A

従来技術として示した誘導電動機の制御装置は、低速域で電圧補償値をd軸電圧指令値に印加して磁束を増加させるためにトルクショックが発生することがある。   In the induction motor control device shown as the prior art, a torque shock may occur in order to increase the magnetic flux by applying the voltage compensation value to the d-axis voltage command value in the low speed region.

本発明の課題は、低速域でd軸電圧指令に電圧補償を行わなくても、速度推定精度が劣化せず、かつ低速域から高速域の全速度域においても高精度な速度推定が可能な、電動機の制御装置を提供することである。   The problem of the present invention is that speed estimation accuracy does not deteriorate even if voltage compensation is not performed on the d-axis voltage command in the low speed range, and high speed estimation is possible in all speed ranges from the low speed range to the high speed range. It is to provide a control device for an electric motor.

上記課題を解決するために、本発明は、回転座標系のd軸電流検出値が前記回転座標系の第1のd軸電流指令値に近づくように、前記回転座標系の第2のd軸電流指令値を生成するd軸電流指令生成部と、回転座標系のq軸電流検出値が前記回転座標系の第1のq軸電流指令値に近づくように、前記回転座標系の第2のq軸電流指令値を生成するq軸電流指令生成部と、前記第2のd軸電流指令値と、前記第2のq軸電流指令値に基づいて、前記電力変換器の電圧指令を生成する電圧ベクトル演算部と、前記q軸電流検出値と、前記第2のq軸電流指令値に基づいて、電動機の速度推定値を生成する速度推定部と、を備える。   In order to solve the above-described problem, the present invention provides a second d-axis of the rotating coordinate system so that the detected d-axis current value of the rotating coordinate system approaches the first d-axis current command value of the rotating coordinate system. A d-axis current command generation unit that generates a current command value; and a second axis of the rotating coordinate system so that a q-axis current detection value of the rotating coordinate system approaches a first q-axis current command value of the rotating coordinate system. A voltage command for the power converter is generated based on a q-axis current command generation unit that generates a q-axis current command value, the second d-axis current command value, and the second q-axis current command value. A voltage vector calculation unit; a q-axis current detection value; and a speed estimation unit that generates a motor speed estimation value based on the second q-axis current command value.

本発明によれば、d軸電圧指令に電圧補償を行わずに、低速域における速度推定精度を向上させる、または速度推定精度の劣化を防ぐことができる。   According to the present invention, it is possible to improve speed estimation accuracy in a low speed range or prevent deterioration of speed estimation accuracy without performing voltage compensation on the d-axis voltage command.

本発明の第1の実施形態による誘導電動機の制御装置の構成図である。It is a block diagram of the control apparatus of the induction motor by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の制御装置を備えた鉄道車両駆動システムの構成図である。It is a lineblock diagram of a rail car drive system provided with a control device of a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態におけるd軸電流指令演算部の構成図である。It is a block diagram of the d-axis current command calculating part in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態におけるq軸電流指令演算部の構成図である。It is a block diagram of the q-axis current command calculating part in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態における速度推定演算部の構成図である。It is a block diagram of the speed estimation calculating part in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態による誘導電動機の制御装置の構成図である。It is a block diagram of the control apparatus of the induction motor by the 2nd Embodiment of this invention.

以下本発明の詳細を図面を用いながら説明する。   The details of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施例の誘導電動機の制御装置について図1と図2を用いて説明する。   The induction motor control apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図2は、本発明を適用した鉄道車両駆動システムを示している。架線201および軌道202から、それぞれ集電器203および車輪204を介して受電した直流電圧を、受電フィルタ205を介して電力半導体スイッチング素子を備えた電力変換器206に入力する。受電フィルタ205はフィルタリアクトル205aとフィルタコンデンサ205bとを備えている。   FIG. 2 shows a railway vehicle drive system to which the present invention is applied. The DC voltage received from the overhead line 201 and the track 202 via the current collector 203 and the wheel 204 is input to the power converter 206 provided with the power semiconductor switching element via the power receiving filter 205. The power receiving filter 205 includes a filter reactor 205a and a filter capacitor 205b.

主幹制御部209は、運転士のノッチ操作をノッチ指令α*に変換し、電流指令生成部210にノッチ指令α*を入力する。電流指令生成部210は、ノッチ指令α*に基づき、第1のd軸電流指令値Id *と、第1のq軸電流指令値Iq *を生成し、このd軸電流指令Id *とq軸電流指令Iq *をベクトル制御部211に入力する。ベクトル制御部211は、電流指令生成部210から送られるd軸電流指令Id *と、q軸電流指令Iq *と、電流検出器207で検出した3相電流検出値Iu,Iv,Iwとから、3相電圧指令Vu *,Vv *,Vw *を生成する。 Master controller unit 209 converts a notch operation of the motorman the notch command alpha *, enter the notch command alpha * to the current command generator 210. The current command generation unit 210 generates a first d-axis current command value I d * and a first q-axis current command value I q * based on the notch command α * , and this d-axis current command I d *. And the q-axis current command I q * are input to the vector control unit 211. The vector control unit 211 includes a d-axis current command I d * , a q-axis current command I q *, and three-phase current detection values I u , I v , Three-phase voltage commands V u * , V v * , V w * are generated from I w .

電力変換器206は、ベクトル制御部211から送られる3相電圧指令Vu *,Vv *,Vw *に従い、前記の集電した直流電圧を、可変電圧,可変周波数の交流電圧に変換して誘導電動機208を駆動する。誘導電動機208は、電力変換器206から供給された交流電圧によりトルクを発生し、図示していないギアを介して車輪204を駆動する。 The power converter 206 converts the collected DC voltage into a variable voltage and a variable frequency AC voltage in accordance with the three-phase voltage commands V u * , V v * , and V w * sent from the vector control unit 211. Then, the induction motor 208 is driven. The induction motor 208 generates torque by the AC voltage supplied from the power converter 206, and drives the wheels 204 via a gear (not shown).

なお、図2では1台の誘導電動機を図示しているが、駆動する誘導電動機は2台あるいは4台など複数台でもよい。   In addition, although one induction motor is illustrated in FIG. 2, a plurality of induction motors such as two or four may be driven.

次に、図1を用いてベクトル制御部211の詳細な構成を説明する。   Next, a detailed configuration of the vector control unit 211 will be described with reference to FIG.

座標変換部1は、位相指令θ*に基づいて、3相電流検出値Iu,Iv,Iwをd軸電流Idと、q軸電流Iqとに変換する。d軸電流指令演算部6およびq軸電流指令演算部7は、前記の電流検出値Id,Iqが、上位装置から与えられる第1のd軸およびq軸電流指令値Id *,Iq *に各々一致するように、第2のd軸およびq軸電流指令値Id **,Iq **を演算する。 The coordinate conversion unit 1 converts the three-phase current detection values I u , I v and I w into a d-axis current I d and a q-axis current I q based on the phase command θ * . The d-axis current command calculation unit 6 and the q-axis current command calculation unit 7 are configured such that the detected current values I d and I q are the first d-axis and q-axis current command values I d * and I given from the host device. The second d-axis and q-axis current command values I d ** and I q ** are calculated so as to match q * .

電圧ベクトル演算部8では、演算された電流指令値Id **,Iq **と電力変換器周波数指令ω1 *と誘導電動機定数を用いて、電圧指令値Vd *,Vq *を演算し、座標変換部9は、位相指令θ*に基づいて、電圧指令Vd *,Vq *を三相電圧指令Vu *,Vv *,Vw *に変換して、電力変換器出力電圧を制御する。 The voltage vector calculation unit 8 calculates the voltage command values V d * and V q * using the calculated current command values I d ** and I q ** , the power converter frequency command ω 1 *, and the induction motor constant. Based on the phase command θ * , the coordinate conversion unit 9 converts the voltage commands V d * , V q * into three-phase voltage commands V u * , V v * , V w * based on the phase command θ * , and converts the power command to the power converter. Control the output voltage.

速度推定演算部2は、第1のd軸電流指令値Id *と第2のq軸電流指令値Iq **とq軸電流検出値Iqと電力変換器周波数指令値ω1 *に基づいて速度推定値ωr^を演算する。 The speed estimation calculation unit 2 sets the first d-axis current command value I d * , the second q-axis current command value I q ** , the q-axis current detection value I q, and the power converter frequency command value ω 1 * . Based on this, the estimated speed value ω r ^ is calculated.

すべり演算部3では、第1のd軸電流指令値Id *と第1のq軸電流指令値Iq *に基づいて、すべり周波数指令ωs *を演算する。加算器4で速度推定値ωr^とすべり周波数指令ωs *とを加算することにより、電力変換器周波数指令ω1 *を生成する。位相演算部5は、この電力変換器周波数指令ω1 *を積分し、位相指令θ*を生成する。 The slip calculation unit 3 calculates a slip frequency command ω s * based on the first d-axis current command value I d * and the first q-axis current command value I q * . By adding the estimated speed value omega r ^ and the slip frequency command omega s * by the adder 4, and generates a power converter frequency command omega 1 *. Phase calculating unit 5 integrates the power converter frequency command omega 1 *, to generate a phase command theta *.

以上が、本発明の誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置での電圧制御と速度推定演算の基本動作である。   The above is the basic operation of the voltage control and the speed estimation calculation in the speed sensorless vector control device of the induction motor of the present invention.

次に、図3と図4を用いて、d軸電流指令演算部6およびq軸電流指令演算部7の構成について説明する。図3は、d軸電流指令演算部6の構成であり、上位装置から与えられる第1のd軸電流指令値Id *とd軸電流検出値Idの偏差に積分ゲインKidを乗じて積分処理を行い、第2のd軸電流指令値Id **を出力する。図4は、q軸電流指令演算部7の構成であり、上位装置から与えられる第1のq軸電流指令値Iq *とq軸電流検出値Iqの偏差に積分ゲインKiqを乗じて積分処理を行い、第2のq軸電流指令値Iq **を出力する。ここでは、d軸電流指令演算部6およびq軸電流指令演算部7において、積分演算の処理を行っているが、比例あるいは比例+積分演算に置き換えることも可能である。 Next, the configuration of the d-axis current command calculation unit 6 and the q-axis current command calculation unit 7 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 shows the configuration of the d-axis current command calculation unit 6. The deviation between the first d-axis current command value I d * and the d-axis current detection value I d given from the host device is multiplied by the integral gain K id. Integration processing is performed, and the second d-axis current command value I d ** is output. FIG. 4 shows the configuration of the q-axis current command calculation unit 7, which is obtained by multiplying the deviation between the first q-axis current command value I q * and the q-axis current detection value I q given from the host device by an integral gain K iq. Integration processing is performed, and the second q-axis current command value I q ** is output. Here, the d-axis current command calculation unit 6 and the q-axis current command calculation unit 7 perform the integral calculation process, but can be replaced with a proportional or proportional + integral calculation.

次に、電圧ベクトル演算部8の詳細な構成を説明する。   Next, a detailed configuration of the voltage vector calculation unit 8 will be described.

電圧ベクトル演算部8では、式(1)と式(2)で示すように、第2のd軸電流指令値Id **と第2のq軸電流指令値Iq **とモータ定数を用いて、電圧指令値Vd **とVq **を演算し、電力変換機出力電圧を制御する。 In the voltage vector calculation unit 8, the second d-axis current command value I d ** , the second q-axis current command value I q **, and the motor constant are set as shown in the equations (1) and (2). The voltage command values V d ** and V q ** are calculated to control the power converter output voltage.

Figure 0005537399
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Figure 0005537399
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式(1)と式(2)においてR1 *,Lσ *,M*,L2 *,ω1 *,T2,sは、それぞれ誘導電動機208の1次抵抗設定値,漏れインダクタンス設定値,相互インダクタンス設定値,2次インダクタンス設定値,電力変換器周波数指令値,2次時定数,微分演算子である。 In equations (1) and (2), R 1 * , L σ * , M * , L 2 * , ω 1 * , T 2 , and s are the primary resistance setting value and leakage inductance setting value of induction motor 208, respectively. , Mutual inductance setting value, secondary inductance setting value, power converter frequency command value, secondary time constant, differential operator.

また、第2のd軸電流指令値Id **および第2のq軸電流指令値Iq **の時間微分に関する電圧の演算においては、第2の電流指令値が第1の電流指令値と電流検出値の偏差を積分処理して演算されることから、d軸電流指令演算部6およびq軸電流指令演算部7の積分と式(1)と式(2)の微分演算子とがキャンセルすることは明らかで、微分演算において出力信号が±∞に発散することが回避できるため、制御演算を安定に実行することができる。式(1)の第1項のカッコ内第2項と、式(1)第3項のd軸電流指令値Id **の微分演算と、式(2)の第1項のカッコ内第2項のq軸電流指令値Iq **の微分演算については、従来の制御では無視していたが、本願においてはこれらの項を考慮することで、過渡状態においても高精度に制御することができる。そして、式(2)の第3項の速度起電力項については、従来の制御ではd軸電流指令が通常は一定であるため、d軸磁束指令値φd *を一定として取扱っていたが、本願では第2のd軸電流指令値Id **により、d軸磁束指令値の変動についても高精度に制御することができるため、制御を安定に行うことが可能である。このように直列に、第1段目で電流指令値の演算を行い、その電流指令値に基づいて第2段目で電圧ベクトルの演算を行えば、電動機電流を電流指令値に一致させるように出力電圧が精度よく追従して制御され、高精度な制御を実現することができる。 In addition, in the calculation of the voltage related to the time differentiation of the second d-axis current command value I d ** and the second q-axis current command value I q ** , the second current command value is the first current command value. And the deviation of the detected current value are calculated by integration processing, so that the integration of the d-axis current command calculation unit 6 and the q-axis current command calculation unit 7 and the differential operators of the equations (1) and (2) It is clear that the output is canceled and the output signal can be prevented from diverging to ± ∞ in the differential operation, so that the control operation can be executed stably. The second term in parentheses in the first term of the equation (1), the differential operation of the d-axis current command value I d ** in the third term in the equation (1), and the second item in the parenthesis of the first term in the equation (2). The differential calculation of the q-axis current command value I q ** of 2 terms was ignored in the conventional control, but in this application, by controlling these terms, it is possible to control with high accuracy even in a transient state. Can do. For the speed electromotive force term of the third term in the equation (2), since the d-axis current command is normally constant in the conventional control, the d-axis magnetic flux command value φ d * is handled as constant. In the present application, since the fluctuation of the d-axis magnetic flux command value can be controlled with high accuracy by the second d-axis current command value I d ** , the control can be stably performed. In this way, when the current command value is calculated in the first stage and the voltage vector is calculated in the second stage based on the current command value, the motor current is made to match the current command value. The output voltage is controlled with high accuracy and high-precision control can be realized.

次に、図5を用いて、速度推定演算部2の詳細な構成を説明する。   Next, a detailed configuration of the speed estimation calculation unit 2 will be described with reference to FIG.

誘導電動機のq軸電圧方程式は、式(3)に示す通りであり、速度推定には、右辺第3項の、速度ωrとd軸磁束φdとに比例する電動機の速度起電力を利用する。そのため、精度よく速度の推定を行うためには、速度ωrとd軸磁束φdが十分な大きさの値であり、電流検出が精度よくできることが必要である。しかし、速度ωrは、車両の運転状態により零の近傍から最高速度までの範囲で変わり得るので、速度に依存せず速度推定を高精度に行うためには、第2のd軸電流指令値に基づいて、d軸の電圧ベクトル演算を行うことにより、電動機の運転に必要なd軸磁束φdを高精度に制御して、十分な大きさの速度起電力を得る必要がある。 The q-axis voltage equation of the induction motor is as shown in Equation (3). For speed estimation, the speed electromotive force of the motor proportional to the speed ω r and the d-axis magnetic flux φ d in the third term on the right side is used. To do. Therefore, in order to estimate the speed with high accuracy, it is necessary that the speed ω r and the d-axis magnetic flux φ d are sufficiently large values and current detection can be performed with high accuracy. However, since the speed ω r can vary in the range from near zero to the maximum speed depending on the driving state of the vehicle, the second d-axis current command value is used to perform speed estimation with high accuracy without depending on the speed. Based on the above, it is necessary to obtain a sufficiently large speed electromotive force by controlling the d-axis magnetic flux φ d required for the operation of the motor with high accuracy by performing the d-axis voltage vector calculation.

Figure 0005537399
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速度推定演算部2では、式(4)に示すように、q軸電流検出値と、第2のq軸電流指令値Iq **と、電力変換器周波数指令ω1 *とモータ定数を用いて、速度推定値ωr^を演算する。式(4)のカッコ内の第1項はq軸電流指令値比例電圧演算部501、カッコ内の第2項はq軸電流検出値比例電圧演算部503、第3項はq軸電流指令値時間微分電圧演算部502に相当する。ゲインKαは、所望の速度推定性能が得られるように0以上の値で調整すればよい。 The speed estimation calculation unit 2 uses the q-axis current detection value, the second q-axis current command value I q ** , the power converter frequency command ω 1 *, and the motor constant as shown in Equation (4). Thus, the estimated speed value ω r ^ is calculated. In equation (4), the first term in parentheses is the q-axis current command value proportional voltage calculation unit 501, the second term in parentheses is the q-axis current detection value proportional voltage calculation unit 503, and the third term is the q-axis current command value. This corresponds to the time differential voltage calculation unit 502. The gain K alpha, may be adjusted at a value of 0 or more as desired velocity estimation performance.

Figure 0005537399
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また、第2のq軸電流指令値は、第1のq軸電流指令値とq軸電流検出値の偏差を積分処理して演算されることから、q軸電流指令演算部7の積分と電流指令値時間微分電圧演算部502の微分とがキャンセルすることは明らかで、q軸電流指令値時間微分電圧演算部502の出力信号が±∞に発散することは回避できるため、制御演算を安定に実行することができる。   Further, since the second q-axis current command value is calculated by integrating the deviation between the first q-axis current command value and the q-axis current detection value, the integration and current of the q-axis current command calculation unit 7 are calculated. It is clear that the differentiation of the command value time differential voltage calculation unit 502 cancels, and the output signal of the q-axis current command value time differential voltage calculation unit 502 can be avoided to diverge to ± ∞. Can be executed.

速度推定演算において、速度推定値ωr^と実速度ωrが一致していない場合には、速度推定値ωr^とすべり周波数指令ωs *との加算値である電力変換器周波数指令ω1 *を積分して演算される位相指令θ*は誤差を含む値になるため、この位相指令θ*に基づいて演算されるd軸およびq軸の電流検出値Id,Iqも誤差を含む値になるが、d軸電流指令演算部6およびq軸電流指令演算部7と、電圧ベクトル演算部8とにより、電動機電流を電流指令値に一致するように出力電圧が制御される。この制御により、電動機電流が電流指令値に一致するときには、電力変換器周波数指令ω1 *とすべり周波数指令ωs *が精度よく演算されて、位相指令θ*が電動機の位相に一致しているのであるから、結果、速度推定値ωr^と実速度ωrとが一致する。 In the speed estimation calculation, when the speed estimated value ω r ^ and the actual speed ω r do not match, the power converter frequency command ω, which is an addition value of the speed estimated value ω r ^ and the slip frequency command ω s * Since the phase command θ * calculated by integrating 1 * has a value including an error, the detected current values I d and I q of the d-axis and the q-axis calculated based on the phase command θ * also have an error. The output voltage is controlled by the d-axis current command calculation unit 6, the q-axis current command calculation unit 7, and the voltage vector calculation unit 8 so that the motor current matches the current command value. With this control, when the motor current matches the current command value, the power converter frequency command ω 1 * and the slip frequency command ω s * are accurately calculated, and the phase command θ * matches the phase of the motor. As a result, the estimated speed value ω rと matches the actual speed ω r .

ところで、鉄道車両では、例えば、停止状態の初期速度ωr=0から電力変換器を起動する場合と、上り坂において後退した状態すなわち負の初期速度ωr<0から起動する場合と、電力変換器の損失を低減する目的で惰行時には電力変換器を停止させることから、正の初期速度ωr>0から電力変換器を再起動時する場合と、がある。これらの起動時には、トルクショックを避けるために、負の速度を含む低速域から高速域までの幅広い初期速度の推定において、速度推定値ωr^を速やかに実速度ωrに一致させる必要がある。そこで、このような初期速度を推定する場合について説明する。 By the way, in a railway vehicle, for example, when starting an electric power converter from an initial speed ω r = 0 in a stopped state, when starting up from a state of retreating on an uphill, that is, starting from a negative initial speed ω r <0, Since the power converter is stopped during coasting for the purpose of reducing the loss of the converter, there is a case where the power converter is restarted from a positive initial speed ω r > 0. At these startups, in order to avoid torque shock, it is necessary to quickly match the estimated speed value ω r ^ to the actual speed ω r in the estimation of a wide range of initial speeds from the low speed range including the negative speed to the high speed range. . Therefore, a case where such an initial speed is estimated will be described.

初期速度推定時は、停止,後退または惰行の状態で制御していないのであるから、速度を推定するために電力変換器を起動するときは、第1のq軸電流指令値Iq *=0とする。
このとき、すべり周波数指令ωs *=0となるので、電力変換器周波数指令ω1 *=ωr^+ωs *と速度推定値ωr^は一致する。d軸電流検出値が第1のd軸電流指令値Id *(電動機の運転に必要な電流値)に一致するように、かつ、q軸電流検出値Iqが第1のq軸電流指令値Iq *=0に一致するように出力電圧を制御すると、第2のq軸電流指令Iq **=0、q軸電流検出値Iq=0となるので、その結果、速度推定演算部2の出力である速度推定値ωr^は実速度ωrに一致させることができる。また、電流がId=Id *,Iq=Iq *=0になるように出力電圧が制御され、その結果、磁束がφd=φd *,φq=0に収束すれば、原理的にトルクショックは発生しないので、第1のd軸電流指令値Id *には微小な電流値を与える必要はない。ここでは、ω1 *に初期値を設定していないが、速度推定を行う速度範囲の間の正の値を初期値として与えることで、速度推定時間を短縮することができる。
At the time of initial speed estimation, control is not performed in a stopped, reverse, or coasting state. Therefore, when starting the power converter to estimate the speed, the first q-axis current command value I q * = 0 And
At this time, since the slip frequency command ω s * = 0, the power converter frequency command ω 1 * = ω r ++ ω s * coincides with the speed estimated value ω r ^. The q-axis current detection value I q is equal to the first q-axis current command value so that the d-axis current detection value matches the first d-axis current command value I d * (current value necessary for the operation of the motor). When the output voltage is controlled so as to match the value I q * = 0, the second q-axis current command I q ** = 0 and the q-axis current detection value I q = 0, so that the speed estimation calculation The speed estimated value ω r ^ which is the output of the unit 2 can be made to coincide with the actual speed ω r . Further, if the output voltage is controlled so that the current becomes I d = I d * , I q = I q * = 0, and as a result, the magnetic flux converges to φ d = φ d * , φ q = 0, Since a torque shock does not occur in principle, it is not necessary to give a minute current value to the first d-axis current command value I d * . Here, although an initial value is not set for ω 1 * , the speed estimation time can be shortened by giving a positive value between the speed ranges in which speed estimation is performed as an initial value.

以上のように、速度の極性に関わらず推定速度ωr^が実速度ωrに収束し、速度推定が可能になる。 As described above, the estimated speed ω r ^ converges to the actual speed ω r regardless of the polarity of the speed, and the speed can be estimated.

図6は本発明の実施例2を示す。   FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention.

実施例2は、図2に示したベクトル制御部211の構成の一部が実施例1と異なる実施例であり、第1のd軸およびq軸電流指令値Id *,Iq *と、電流指令演算部6,7の出力値Id **,Iq **との加算値により、第2のd軸およびq軸電流指令値Id ***,Iq ***を演算する方式である。図6において、1〜9は図1と同一物である。10は、第1のd軸電流指令値Id *とd軸電流指令演算部6の出力値Id **とを加算する加算器、11は、第1のq軸電流指令値Iq *とq軸電流指令演算部7の出力値Iq **とを加算する加算器である。 Example 2 is an example in which a part of the configuration of the vector control unit 211 shown in FIG. 2 is different from Example 1, and the first d-axis and q-axis current command values I d * , I q * , The second d-axis and q-axis current command values I d *** and I q *** are calculated by adding the output values I d ** and I q ** of the current command calculation units 6 and 7. It is a method. In FIG. 6, 1 to 9 are the same as those in FIG. 10 is an adder that adds the first d-axis current command value I d * and the output value I d ** of the d-axis current command calculation unit 6, and 11 is the first q-axis current command value I q *. And an output value I q ** of the q-axis current command calculation unit 7.

本実施例では、電流指令値は基本的にId *とIq *により供給される。Id *とId,Iq *とIqが各々一致することを考慮すれば、前記実施例と同様に動作し、同様の効果が得られることは明らかである。また、制御演算周期が長い場合は、制御ゲインを上げることができず、高応答を実現することができないが、本実施例のようなフィードフォワード制御をすることにより、即応性を高めることが可能になる。 In this embodiment, the current command value is basically supplied by I d * and I q * . Considering that I d * and I d , and I q * and I q match each other, it is clear that the operation is the same as in the above-described embodiment, and the same effect can be obtained. In addition, when the control calculation cycle is long, the control gain cannot be increased and high response cannot be realized. However, the responsiveness can be improved by performing the feedforward control as in this embodiment. become.

1 座標変換部
2 速度推定演算部
3 すべり演算部
4,10,11 加算器
5 位相演算部
6 d軸電流指令演算部
7 q軸電流指令演算部
8 電圧ベクトル演算部
9 座標変換部
201 架線
202 軌道
203 集電器
204 車輪
205 受電フィルタ
205a フィルタリアクトル
205b フィルタコンデンサ
206 電力変換器
207 電流検出器
208 誘導電動機
209 主幹制御部
210 電流指令生成部
211 ベクトル制御部
501 q軸電流指令値比例電圧演算部
502 q軸電流指令値時間微分電圧演算部
503 q軸電流検出値比例電圧演算部
504 周波数演算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coordinate conversion part 2 Speed estimation calculating part 3 Slip calculating part 4, 10, 11 Adder 5 Phase calculating part 6 d-axis current command calculating part 7 q-axis current command calculating part 8 Voltage vector calculating part 9 Coordinate converting part 201 Overhead line 202 Track 203 Current collector 204 Wheel 205 Power receiving filter 205a Filter reactor 205b Filter capacitor 206 Power converter 207 Current detector 208 Induction motor 209 Main controller 209 Current command generator 211 Vector controller 501 q-axis current command value proportional voltage calculator 502 q-axis current command value time differential voltage calculation unit 503 q-axis current detection value proportional voltage calculation unit 504 frequency calculation unit

Claims (5)

電動機を駆動する電力変換器の出力電圧を制御する制御装置において、
回転座標系のd軸電流検出値が前記回転座標系の第1のd軸電流指令値に近づくように、前記回転座標系の第2のd軸電流指令値を生成するd軸電流指令生成部と、
回転座標系のq軸電流検出値が前記回転座標系の第1のq軸電流指令値に近づくように、前記回転座標系の第2のq軸電流指令値を生成するq軸電流指令生成部と、
前記第2のd軸電流指令値と、前記第2のq軸電流指令値に基づいて、前記電力変換器の電圧指令を生成する電圧ベクトル演算部と、
前記q軸電流検出値と、前記第2のq軸電流指令値に基づいて、電動機の速度推定値を生成する速度推定部と、を備え
前記速度推定部は、前記q軸電流検出値と、前記第2のq軸電流指令値と、前記第2のq軸電流指令値の時間変化率と、電力変換機周波数指令とを用いて演算することにより、前記電動機の速度推定値を生成すること
を特徴とする制御装置。
In a control device that controls the output voltage of a power converter that drives an electric motor,
A d-axis current command generation unit that generates a second d-axis current command value of the rotating coordinate system so that the d-axis current detection value of the rotating coordinate system approaches the first d-axis current command value of the rotating coordinate system. When,
A q-axis current command generation unit that generates a second q-axis current command value of the rotating coordinate system so that the q-axis current detection value of the rotating coordinate system approaches the first q-axis current command value of the rotating coordinate system. When,
A voltage vector calculation unit that generates a voltage command for the power converter based on the second d-axis current command value and the second q-axis current command value;
A speed estimation unit that generates an estimated speed value of the electric motor based on the q-axis current detection value and the second q-axis current command value ;
The speed estimator calculates using the q-axis current detection value, the second q-axis current command value, the time change rate of the second q-axis current command value, and a power converter frequency command. By doing so, the speed estimated value of the said electric motor is produced | generated .
請求項1記載の制御装置において、
前記電圧ベクトル演算部は、前記第2のd軸電流指令値と、前記第2のd軸電流指令値の時間変化率と、前記第2のq軸電流指令値と、前記第2のq軸電流指令値の時間変化率とを用いて演算することにより、前記電力変換器の電圧指令を生成すること
を特徴とする制御装置。
The control device according to claim 1,
The voltage vector calculation unit includes the second d-axis current command value, a time change rate of the second d-axis current command value, the second q-axis current command value, and the second q-axis. A control device that generates a voltage command for the power converter by calculating using a time change rate of a current command value .
電動機を駆動する電力変換器の出力電圧を制御する制御装置において、
回転座標系のd軸電流検出値が前記回転座標系の第1のd軸電流指令値に近づくように、前記回転座標系の第2のd軸電流指令値を生成するd軸電流指令生成部と、
回転座標系のq軸電流検出値が前記回転座標系の第1のq軸電流指令値に近づくように、前記回転座標系の第2のq軸電流指令値を生成するq軸電流指令生成部と、
前記第2のd軸電流指令値と、前記第2のq軸電流指令値と、前記第2のd軸電流指令値の時間変化率と、前記第2のq軸電流指令値の時間変化率とを用いて演算し、d軸の2次磁束指令値は第2のd軸の電流指令値に基づいて演算することにより、前記電力変換器の電圧指令を生成する電圧ベクトル演算部と、
前記q軸電流検出値と、前記第2のq軸電流指令値に基づいて、前記電動機の速度推定値を生成する速度推定部と、を備え、
前記速度推定部は、前記q軸電流検出値と、前記第2のq軸電流指令値と、前記第2のq軸電流指令値の時間変化率と、電力変換機周波数指令とを用いて演算することにより、前記電動機の速度推定値を生成すること
を特徴とする制御装置。
In a control device that controls the output voltage of a power converter that drives an electric motor,
A d-axis current command generation unit that generates a second d-axis current command value of the rotating coordinate system so that the d-axis current detection value of the rotating coordinate system approaches the first d-axis current command value of the rotating coordinate system. When,
A q-axis current command generation unit that generates a second q-axis current command value of the rotating coordinate system so that the q-axis current detection value of the rotating coordinate system approaches the first q-axis current command value of the rotating coordinate system. When,
The second d-axis current command value, the second q-axis current command value, the time change rate of the second d-axis current command value, and the time change rate of the second q-axis current command value A voltage vector calculation unit that generates a voltage command of the power converter by calculating a secondary magnetic flux command value of the d-axis based on a current command value of the second d-axis,
A speed estimation unit that generates a speed estimation value of the electric motor based on the q-axis current detection value and the second q-axis current command value;
The speed estimator calculates using the q-axis current detection value, the second q-axis current command value, the time change rate of the second q-axis current command value, and a power converter frequency command. By doing so, the speed estimated value of the said electric motor is produced | generated.
請求項3記載の制御装置において、
前記電圧ベクトル演算部は、前記第2のd軸電流指令値と、前記第2のd軸電流指令値の時間変化率と、前記第2のq軸電流指令値と、前記第2のq軸電流指令値の時間変化率とを用いて演算することにより、前記電力変換器の電圧指令を生成すること
を特徴とする制御装置。
The control apparatus according to claim 3 Symbol mounting,
The voltage vector calculation unit includes the second d- axis current command value, a time change rate of the second d- axis current command value, the second q-axis current command value, and the second q-axis. A control device that generates a voltage command for the power converter by calculating using a time change rate of a current command value.
請求項1乃至4のいずれかに記載の制御装置と、前記制御装置により制御される電力変換器と、前記電力変換器により駆動される誘導電動機とを備え、前記誘導電動機により車輪を駆動して走行すること  5. A control device according to claim 1, a power converter controlled by the control device, and an induction motor driven by the power converter, wherein a wheel is driven by the induction motor. Traveling
を特徴とする電気車両。  An electric vehicle characterized by.
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JP3513561B2 (en) * 2000-02-29 2004-03-31 株式会社日立製作所 Induction motor control device
JP4147970B2 (en) * 2003-02-20 2008-09-10 株式会社日立製作所 Induction motor control method
JP4517793B2 (en) * 2004-09-14 2010-08-04 株式会社日立製作所 Permanent magnet synchronous motor control device and module
EP1944862B1 (en) * 2007-01-15 2011-08-03 Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. Induction motor controller
JP4884342B2 (en) * 2007-09-14 2012-02-29 株式会社日立製作所 Induction motor control device
JP5469897B2 (en) * 2009-03-31 2014-04-16 株式会社日立産機システム AC motor control device and AC motor drive system

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