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JP5625008B2 - Power converter, electric motor drive system, conveyor, lifting device - Google Patents

Power converter, electric motor drive system, conveyor, lifting device Download PDF

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JP5625008B2 JP2012055725A JP2012055725A JP5625008B2 JP 5625008 B2 JP5625008 B2 JP 5625008B2 JP 2012055725 A JP2012055725 A JP 2012055725A JP 2012055725 A JP2012055725 A JP 2012055725A JP 5625008 B2 JP5625008 B2 JP 5625008B2
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陽一郎 荒川
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雄作 小沼
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    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
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Description

本発明は、電力変換装置と、この電力変換装置を備えた電動機駆動システム、搬送機および昇降装置とに関する。   The present invention relates to a power converter, an electric motor drive system including the power converter, a transporter, and a lifting device.

同期モータや誘導モータ等の交流電動機(以下、単に「電動機」と称する。)の駆動システムでは、直流電力を交流電力に変換して電動機を駆動する電動機駆動装置として、電圧型インバータに代表される電力変換装置が多用される。こうした電動機駆動用電力変換装置を高性能化するためには、電動機の回転子の制御情報として、回転子の磁極位置や回転速度などを精度よく検出する必要がある。近年の電力変換装置は、位置センサや速度検出器などを電動機に取りつけて実際に回転子の回転状態を測定するのではなく、電動機に発生する逆起電圧情報から回転子の回転状態を推定することで高精度な制御量推定を行う制御方法を使用している。   In a drive system for an AC electric motor (hereinafter simply referred to as “motor”) such as a synchronous motor or an induction motor, a voltage-type inverter is represented as a motor driving device that converts DC power into AC power to drive the motor. A power converter is frequently used. In order to improve the performance of such a power conversion device for driving a motor, it is necessary to accurately detect the magnetic pole position of the rotor, the rotation speed, and the like as control information for the rotor of the motor. Recent power converters do not actually measure the rotational state of the rotor by attaching a position sensor, speed detector, etc. to the motor, but estimate the rotational state of the rotor from back electromotive voltage information generated in the motor. Therefore, a control method that performs highly accurate control amount estimation is used.

しかし、このように逆起電圧情報から回転子の回転状態を推定する電動機の制御方法は、電動機の回転速度が極低速付近では、逆起電圧が絶対的に小さくなることから、その適用が困難である。そこで、低速での制御量推定方法として、電動機の突極性を利用する方法がある。   However, the motor control method for estimating the rotation state of the rotor from the back electromotive voltage information is difficult to apply because the back electromotive voltage becomes absolutely small near the extremely low speed of the motor. It is. Therefore, as a control amount estimation method at a low speed, there is a method using the saliency of the electric motor.

特許文献1には、特に永久磁石同期電動機の突極性を利用して、回転子の回転状態を表す磁極位置の推定を行う磁極位置検出装置が記載されている。この磁極位置検出装置は、電動機の所定の位相に交番磁界を発生させ、この位相に対して直交する成分の高周波電流(あるいは電圧)を検出し、これに基づいて電動機回転子の磁極位置を推定演算する。この技術は、電動機回転子の電気的インダクタンスが重畳位相に対して変化する特性(電気的突極性)を利用して、電動機回転子の磁極位置を推定するものである。すなわち、高周波電圧と脈動電流の相関関係からインダクタンスを測定することで、突極性に基づいて磁極位置を推定している。   Patent Document 1 describes a magnetic pole position detection device that estimates a magnetic pole position that represents the rotation state of a rotor, particularly using the saliency of a permanent magnet synchronous motor. This magnetic pole position detection device generates an alternating magnetic field in a predetermined phase of the motor, detects a high-frequency current (or voltage) of a component orthogonal to this phase, and estimates the magnetic pole position of the motor rotor based on this Calculate. This technique estimates the magnetic pole position of the motor rotor by using the characteristic (electric saliency) that the electric inductance of the motor rotor changes with respect to the superimposed phase. That is, the magnetic pole position is estimated based on the saliency by measuring the inductance from the correlation between the high frequency voltage and the pulsating current.

この方法により、回転子の回転状態を検出するためのセンサを用いることなく、電動機の運転情報を精度良く推定することができる。これにより、センサおよびセンサの検出信号を出力するケーブル等のコストや、これらの設置の手間を削減することができる。更には、センサの組み付け誤差や周囲環境に起因するノイズ、センサの故障などによる電動機駆動の不適切な挙動を抑制することができる。   With this method, it is possible to accurately estimate the operation information of the electric motor without using a sensor for detecting the rotation state of the rotor. Thereby, the cost of a sensor and a cable for outputting a detection signal of the sensor, and the trouble of installing them can be reduced. Furthermore, inappropriate behavior of the motor drive due to sensor assembly error, noise due to the surrounding environment, sensor failure, and the like can be suppressed.

特許第3312472号Japanese Patent No. 331472

特許文献1に記載の技術のように、電圧指令に高周波電圧を加算して高周波電流を発生させる電動機の制御方法は、電流動作点付近の局所的なインダクタンスを利用している。しかし、電動機では一般に、負荷が増大して電流量が増大すると、磁束飽和現象が発生し、局所的インダクタンスの突極性が非線形に減少する傾向がある。そのため、高負荷領域では突極性を利用した磁極位置検出の感度が悪化してしまい、その結果、電流脈動やトルク振動が増加するという問題がある。さらに、場合によっては脱調の危険性もある。   As in the technique described in Patent Document 1, a motor control method that generates a high-frequency current by adding a high-frequency voltage to a voltage command uses a local inductance near the current operating point. However, in general, in a motor, when the load increases and the amount of current increases, a magnetic flux saturation phenomenon occurs, and the saliency of local inductance tends to decrease nonlinearly. Therefore, the sensitivity of magnetic pole position detection using saliency deteriorates in a high load region, and as a result, there is a problem that current pulsation and torque vibration increase. In some cases, there is a risk of step-out.

本発明は、上記のような問題に対してなされたものであり、その主な目的は、高負荷領域での脱調を未然に防いで電動機の駆動を安全に持続させるために、電動機の突極性による磁極位置の検出感度を推定することにある。   The present invention has been made with respect to the above-described problems, and its main purpose is to prevent out-of-step in a high load region and to keep the drive of the motor safe. The purpose is to estimate the detection sensitivity of the magnetic pole position by polarity.

本発明の一態様による電力変換装置は、直流電圧を交流電圧に変換して突極性を有する交流電動機に出力する電圧変換手段と、交流電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出された電流から高周波電流を抽出する電流抽出手段と、電流抽出手段により抽出された高周波電流に基づいて、交流電動機の回転子の磁極位置を推定すると共に回転子の回転周期とは異なる周期で変化する交番電圧を重畳する位相を調整するための高周波電圧位相指令値を出力する重畳電圧位相調整手段と、重畳電圧位相調整手段により出力された高周波電圧位相指令値に基づいて、磁極位置を推定し、交流電動機に流れる電流を制御するための基本波電圧指令を出力する電流制御手段と、交流電動機の固定子を基準とした固定子座標平面上で高周波電流の軌跡が互いに位相の異なる2以上の線分を描くように、高周波電圧位相指令値を調整する重畳電圧位相シフト手段と、重畳電圧位相シフト手段により調整された高周波電圧位相指令値に基づいて、交番電圧を基本波電圧指令に重畳して電圧変換手段へ出力する電圧重畳手段と、電流抽出手段により抽出された高周波電流と、重畳電圧位相シフト手段により調整された高周波電圧位相指令値とに基づいて、磁極位置の推定に対する感度を演算する感度演算手段とを備える。
本発明の他の一態様による電力変換装置は、直流電圧を交流電圧に変換して突極性を有する交流電動機に出力する電圧変換手段と、交流電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出された電流から高周波電流を抽出する電流抽出手段と、電流抽出手段により抽出された高周波電流に基づいて、交流電動機の回転子の磁極位置を推定すると共に回転子の回転周期とは異なる周期で変化する交番電圧を重畳する位相を調整するための高周波電圧位相指令値を出力する重畳電圧位相調整手段と、重畳電圧位相調整手段により出力された高周波電圧位相指令値に基づいて、磁極位置を推定し、交流電動機に流れる電流を制御するための基本波電圧指令を出力する電流制御手段と、少なくとも2以上の所定の位相シフト量を周期的に切り替えて高周波電圧位相指令値に加算することにより、高周波電圧位相指令値を調整する重畳電圧位相シフト手段と、重畳電圧位相シフト手段により調整された高周波電圧位相指令値に基づいて、交番電圧を基本波電圧指令に重畳して電圧変換手段へ出力する電圧重畳手段と、電流抽出手段により抽出された高周波電流と、重畳電圧位相シフト手段により調整された高周波電圧位相指令値とに基づいて、磁極位置の推定に対する感度を演算する感度演算手段とを備える。
本発明による電動機起動システムは、上記の電力変換装置と交流電動機とを備える。
本発明による搬送機は、上記電力変換装置と、交流電動機と、交流電動機により発生される駆動力を用いて動作する搬送部とを備える。
本発明による昇降装置は、上記電力変換装置と、交流電動機と、昇降部と、交流電動機により発生される駆動力を用いて昇降部を上下に移動させる巻き上げ機構とを備える。
A power conversion device according to an aspect of the present invention includes a voltage conversion unit that converts a DC voltage into an AC voltage and outputs the voltage to an AC motor having saliency, a current detection unit that detects a current flowing through the AC motor, and a current detection unit. Current extraction means for extracting a high-frequency current from the current detected by the method, and estimating the magnetic pole position of the rotor of the AC motor based on the high-frequency current extracted by the current extraction means, and a period different from the rotation period of the rotor The magnetic pole position is determined based on the superposed voltage phase adjusting means for outputting the high frequency voltage phase command value for adjusting the phase for superimposing the alternating voltage changing in step, and the high frequency voltage phase command value output by the superposed voltage phase adjusting means. estimated, a current control means for outputting a fundamental wave voltage instruction for controlling the current flowing to the AC motor, the stator coordinates relative to the stator of the AC motor Rights As the trajectory of the high-frequency current on the draw phase of two or more different segments with each other, the high-frequency voltage phase and superimposing the voltage phase shifting means for adjusting the command value, a high frequency voltage phase command value adjusted by the superimposed voltage phase shifting means Based on the above, the voltage superimposing means for superimposing the alternating voltage on the fundamental voltage command and outputting it to the voltage converting means, the high frequency current extracted by the current extracting means, and the high frequency voltage phase command adjusted by the superposed voltage phase shifting means Sensitivity calculating means for calculating the sensitivity to the estimation of the magnetic pole position based on the value.
A power conversion device according to another aspect of the present invention includes a voltage conversion unit that converts a DC voltage into an AC voltage and outputs the voltage to an AC motor having saliency, a current detection unit that detects a current flowing through the AC motor, a current Current extraction means for extracting a high-frequency current from the current detected by the detection means, and estimating the magnetic pole position of the rotor of the AC motor based on the high-frequency current extracted by the current extraction means and the rotation period of the rotor Based on the superposed voltage phase adjusting means for outputting a high frequency voltage phase command value for adjusting the phase on which the alternating voltage changing at different periods is superposed, and the high frequency voltage phase command value outputted by the superposed voltage phase adjusting means, the magnetic pole Current control means for estimating a position and outputting a fundamental voltage command for controlling a current flowing through the AC motor, and at least a predetermined phase shift amount of 2 or more By switching periodically and adding to the high-frequency voltage phase command value, the superimposed voltage phase shift means for adjusting the high-frequency voltage phase command value, and the alternating voltage based on the high-frequency voltage phase command value adjusted by the superimposed voltage phase shift means Based on the voltage superimposing means that superimposes the voltage on the fundamental voltage command and outputs it to the voltage converting means, the high-frequency current extracted by the current extracting means, and the high-frequency voltage phase command value adjusted by the superimposed voltage phase shift means And sensitivity calculating means for calculating the sensitivity to the estimation of the magnetic pole position.
An electric motor starting system according to the present invention includes the above power conversion device and an AC electric motor.
The conveyance machine by this invention is provided with the said power converter device, an alternating current motor, and the conveyance part which operate | moves using the driving force generated by the alternating current motor.
A lifting device according to the present invention includes the power conversion device, an AC motor, a lifting unit, and a winding mechanism that moves the lifting unit up and down using a driving force generated by the AC motor.

本発明によれば、電動機の突極性による磁極位置の検出感度を推定することができる。   According to the present invention, it is possible to estimate the magnetic pole position detection sensitivity based on the saliency of the electric motor.

本発明の第1実施形態による電動機駆動システム110aの構成図である。It is a lineblock diagram of electric motor drive system 110a by a 1st embodiment of the present invention. 基本波電流と高周波電流の説明図である。It is explanatory drawing of a fundamental wave current and a high frequency current. 基本波電流ベクトルI1と基本波電圧ベクトルV1の関係、および高周波電流ベクトルIhと高周波電圧ベクトルVhの関係の説明図である。It is explanatory drawing of the relationship between the fundamental wave current vector I1 and the fundamental wave voltage vector V1, and the relationship between the high frequency current vector Ih and the high frequency voltage vector Vh. 位相差θivhと位相差θvhdの関係を表すグラフの模式図である。It is a schematic diagram of the graph showing the relationship between phase difference (theta) ivh and phase difference (theta) vhd. 比較例による電動機駆動システム110bの構成図である。It is a block diagram of the electric motor drive system 110b by a comparative example. 比較例における高周波電圧ベクトルVhと高周波電流ベクトルIhの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the high frequency voltage vector Vh and the high frequency current vector Ih in a comparative example. 重畳電圧位相シフト手段8の説明図である。It is explanatory drawing of the superimposition voltage phase shift means. 本発明における高周波電圧ベクトルVhと高周波電流ベクトルIhの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the high frequency voltage vector Vh and the high frequency current vector Ih in this invention. 本発明における感度演算の原理説明図である。It is principle explanatory drawing of the sensitivity calculation in this invention. 本発明の第2実施形態による電動機駆動システム110cの構成図である。It is a block diagram of the electric motor drive system 110c by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による電動機駆動システム110dの構成図である。It is a block diagram of the electric motor drive system 110d by 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による電動機駆動システム110eの構成図である。It is a block diagram of the electric motor drive system 110e by 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態による搬送機130の構成図である。It is a block diagram of the conveying machine 130 by 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態による昇降装置140の構成図である。It is a block diagram of the raising / lowering apparatus 140 by 6th Embodiment of this invention. 過渡現象による感度検出誤差の原理説明図である。It is a principle explanatory view of sensitivity detection error by a transient phenomenon.

以下、本発明の第1から第6の各実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、各図で共通する構成要素には同一の符号をそれぞれ付しており、それらの重複する構成要素についての説明を省略する。   Hereinafter, first to sixth embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are given to the components common to the drawings, and the description of the overlapping components is omitted.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態による電動機駆動システム110aの構成図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of an electric motor drive system 110a according to a first embodiment of the present invention.

図1において、電動機駆動システム110aは、電力変換装置101aと電動機1とを備える。電力変換装置101aは、電動機制御装置100aと、電圧変換手段3と、電流検出手段2とを備える。   In FIG. 1, the electric motor drive system 110 a includes a power conversion device 101 a and an electric motor 1. The power conversion device 101a includes an electric motor control device 100a, a voltage conversion unit 3, and a current detection unit 2.

はじめに、電動機駆動システム110aの動作を説明するために用いられる記号の定義について説明する。まずは、電動機駆動システム110aにおいて電動機1を駆動した場合に電力変換装置101aから電動機1へ流れる基本波電流と高周波電流について、図2の説明図を用いて説明する。   First, the definition of symbols used to describe the operation of the electric motor drive system 110a will be described. First, the fundamental wave current and the high frequency current that flow from the power converter 101a to the motor 1 when the motor 1 is driven in the motor drive system 110a will be described with reference to the explanatory diagram of FIG.

図2(a)は、電力変換装置101aから電動機1へ流れる三相交流電流の各相の波形の一例を模式的に示している。この図に示すように、u相の交流電流Iu、v相の交流電流Ivおよびw相の交流電流Iwでは、互いに120°位相が離れた正弦波に高周波電流がそれぞれ重畳されている。この高周波電流は、後で説明するように、電動機1の回転子の磁極位置を推定するために、電動機制御装置100aにおいて重畳される重畳電圧により発生するものである。   FIG. 2A schematically shows an example of the waveform of each phase of the three-phase alternating current flowing from the power converter 101a to the electric motor 1. FIG. As shown in this figure, in the u-phase AC current Iu, the v-phase AC current Iv, and the w-phase AC current Iw, high-frequency currents are superimposed on sine waves that are 120 ° apart from each other. As will be described later, this high-frequency current is generated by a superimposed voltage that is superimposed in the motor control device 100a in order to estimate the magnetic pole position of the rotor of the motor 1.

図2(b)は、図2(a)に示した三相交流電流波形の1周期分を一般的な三相二相変換によって固定子座標系に変換することで得られる電流軌跡である。この図2(b)の電流軌跡は、図2(a)の正弦波成分に対応する円軌道成分と、その円軌道成分に対して高周波で振動する振動成分とに分離して考えることができる。以下では、この円軌道成分を基本波成分と呼び、振動成分を高周波成分と呼ぶ。   FIG. 2B is a current locus obtained by converting one cycle of the three-phase alternating current waveform shown in FIG. 2A into a stator coordinate system by a general three-phase two-phase conversion. The current trajectory in FIG. 2B can be considered separately into a circular orbit component corresponding to the sine wave component in FIG. 2A and a vibration component that vibrates at a high frequency with respect to the circular orbit component. . Hereinafter, this circular orbit component is referred to as a fundamental wave component, and the vibration component is referred to as a high frequency component.

図2(b)の電流軌跡における各瞬間の電流は、原点からのベクトルIで表すことができる。この電流ベクトルIは、以下の式(1)で表される。式(1)において、I1は電流の基本波成分を表す基本波電流ベクトルであり、Ihは電流の高周波成分を表す高周波電流ベクトルである。すなわち、電力変換装置101aから電動機1へ流れる三相交流電流は、基本波電流ベクトルI1の回転に高周波電流ベクトルIhの振動を加えたものとして表すことができる。
I=Il+Ih ・・・(1)
The current at each moment in the current locus in FIG. 2B can be represented by a vector I from the origin. This current vector I is expressed by the following equation (1). In Expression (1), I1 is a fundamental wave current vector representing the fundamental wave component of the current, and Ih is a high frequency current vector representing the high frequency component of the current. That is, the three-phase alternating current flowing from the power converter 101a to the electric motor 1 can be expressed as the rotation of the fundamental current vector I1 plus the vibration of the high-frequency current vector Ih.
I = Il + Ih (1)

電力変換装置101aから電動機1に印加される三相交流電圧についても、上記で説明したような三相交流電流と同様に、固定子座標系に変換することで以下の式(2)に示される電圧ベクトルVで表すことができる。式(2)において、V1は電圧の基本波成分を表す基本波電圧ベクトルであり、Vhは電圧の高周波成分を表す高周波電圧ベクトルである。
V=Vl+Vh ・・・(2)
The three-phase AC voltage applied from the power conversion device 101a to the electric motor 1 is also expressed by the following equation (2) by converting it into the stator coordinate system, as in the three-phase AC current described above. It can be represented by a voltage vector V. In Equation (2), V1 is a fundamental voltage vector that represents a fundamental component of voltage, and Vh is a high-frequency voltage vector that represents a high-frequency component of voltage.
V = Vl + Vh (2)

次に、上記の基本波電流ベクトルI1と基本波電圧ベクトルV1の関係、および高周波電流ベクトルIhと高周波電圧ベクトルVhの関係について、図3の説明図を用いて説明する。   Next, the relationship between the fundamental wave current vector I1 and the fundamental wave voltage vector V1 and the relationship between the high frequency current vector Ih and the high frequency voltage vector Vh will be described with reference to the explanatory diagram of FIG.

図3(a)は、図2(b)の電流軌跡におけるある瞬間の基本波電流ベクトルI1と、これに対応する基本波電圧ベクトルV1とを模式的に示している。図3(a)に示すように、α相(u相)に対する基本波電流ベクトルI1、基本波電圧ベクトルV1の位相を、基本波電流位相θi1、基本波電圧位相θv1とそれぞれ定義する。   FIG. 3A schematically shows a fundamental wave current vector I1 at a certain moment in the current locus of FIG. 2B and a fundamental wave voltage vector V1 corresponding thereto. As shown in FIG. 3A, the phases of the fundamental wave current vector I1 and the fundamental wave voltage vector V1 with respect to the α phase (u phase) are defined as a fundamental wave current phase θi1 and a fundamental wave voltage phase θv1, respectively.

ここで、電動機1は回転子に永久磁石を用いた同期電動機であるとする。この場合、基本波電流位相θi1の角速度、すなわち基本波電流ベクトルI1の回転速度と、基本波電圧ベクトルV1の角速度、すなわち基本波電圧ベクトルV1の回転速度とは、電動機1の回転子の回転速度ωrと略一致する。なお、図3(a)では、基本波電流ベクトルI1と基本波電圧ベクトルV1の各ノルムをそれぞれ正規化することで、電圧と電流という別々の物理量を同じ固定子座標平面上に模式的に表現している。   Here, it is assumed that the electric motor 1 is a synchronous motor using a permanent magnet as a rotor. In this case, the angular velocity of the fundamental wave current phase θi1, that is, the rotational speed of the fundamental wave current vector I1, and the angular velocity of the fundamental wave voltage vector V1, that is, the rotational velocity of the fundamental wave voltage vector V1, are the rotational speed of the rotor of the motor 1. It almost coincides with ωr. In FIG. 3A, the respective norms of the fundamental wave current vector I1 and the fundamental wave voltage vector V1 are normalized so that different physical quantities of voltage and current are schematically represented on the same stator coordinate plane. doing.

図3(b)は、図2(b)の電流軌跡におけるある瞬間の高周波電流ベクトルIhと、これに対応する高周波電圧ベクトルVhとを模式的に示している。図3(b)に示すように、α相(u相)に対する高周波電流ベクトルIh、高周波電圧ベクトルVhの位相を、高周波電流位相θih、高周波電圧位相θvhとそれぞれ定義する。   FIG. 3B schematically shows a high-frequency current vector Ih at a certain moment in the current locus of FIG. 2B and a corresponding high-frequency voltage vector Vh. As shown in FIG. 3B, the phases of the high-frequency current vector Ih and the high-frequency voltage vector Vh with respect to the α phase (u phase) are defined as a high-frequency current phase θih and a high-frequency voltage phase θvh, respectively.

ここで、電動機制御装置100aはPWM等の変調信号により電圧指令を変調して出力する電圧型インバータであるとする。この場合、高周波電流ベクトルIhや高周波電圧ベクトルVhは、前述の重畳電圧による成分に加えて、変調信号に起因する成分をも含むこととなる。しかし、ここでは重畳電圧による成分が支配的になっていると仮定し、変調信号に起因する成分を無視できるものと仮定する。また、高周波電流ベクトルIhや高周波電圧ベクトルVhの振動周波数は、回転速度ωrの近傍値である基本波周波数と比較して十分大きいものと仮定する。これらの仮定のもとで、固定子座標平面上で観測される高周波電流ベクトルIhおよび高周波電圧ベクトルVhは、図3(b)に示すように、基本波電流ベクトルI1と基本波電圧ベクトルV1の各終点(動作点)を中心に、直線状の軌道をそれぞれ描く。すなわち、基本波電流ベクトルI1の終点は、高周波電流ベクトルIhの始点として定義される。また、基本波電圧ベクトルV1の終点は、高周波電圧ベクトルVhの始点として定義される。   Here, it is assumed that the motor control device 100a is a voltage-type inverter that modulates and outputs a voltage command using a modulation signal such as PWM. In this case, the high-frequency current vector Ih and the high-frequency voltage vector Vh include a component due to the modulation signal in addition to the above-described component due to the superimposed voltage. However, it is assumed here that the component due to the superimposed voltage is dominant, and the component due to the modulation signal can be ignored. Further, it is assumed that the vibration frequency of the high-frequency current vector Ih and the high-frequency voltage vector Vh is sufficiently larger than the fundamental frequency that is a value near the rotation speed ωr. Under these assumptions, the high-frequency current vector Ih and the high-frequency voltage vector Vh observed on the stator coordinate plane are represented by the fundamental current vector I1 and the fundamental voltage vector V1, as shown in FIG. A linear trajectory is drawn around each end point (operation point). That is, the end point of the fundamental wave current vector I1 is defined as the start point of the high-frequency current vector Ih. Further, the end point of the fundamental wave voltage vector V1 is defined as the start point of the high-frequency voltage vector Vh.

次に、本発明における突極性に基づく電動機1の磁極位置の検出原理について説明する。電動機1における前述の電圧ベクトルVと電流ベクトルIの関係は、以下の式(3)で表すことができる。式(3)において、Φは電動機1の主磁束ベクトルを表し、rは電動機1の抵抗値を表す。   Next, the detection principle of the magnetic pole position of the electric motor 1 based on the saliency in the present invention will be described. The relationship between the voltage vector V and the current vector I in the electric motor 1 can be expressed by the following equation (3). In Expression (3), Φ represents the main magnetic flux vector of the electric motor 1, and r represents the resistance value of the electric motor 1.

・・・(3) ... (3)

式(3)において高周波成分のみに注目すると、抵抗値rによる電圧降下分は十分無視することができる。そのため、高周波電圧ベクトルVhによる磁束の変動は、局所的なインダクタンス行列Lと高周波電流ベクトルIhとの積で近似することができる。したがって、式(3)を以下の式(4)のように変形することができる。   If attention is paid only to the high frequency component in the expression (3), the voltage drop due to the resistance value r can be sufficiently ignored. Therefore, the fluctuation of the magnetic flux due to the high frequency voltage vector Vh can be approximated by the product of the local inductance matrix L and the high frequency current vector Ih. Therefore, Formula (3) can be transformed into the following Formula (4).

・・・(4) ... (4)

ここで、電動機1の回転子の構造がその位置方向に対して対称でない場合、式(4)のインダクタンス行列Lは回転子の位置に応じた異方性を有する。そのため、α相(u相)に対する回転子の磁極位置に応じた電気角位相を磁極位置θdと定義すると、インダクタンス行列Lは磁極位置θdの関数として表すことができる。このように非対称な回転子形状を有する永久磁石同期電動機の多くは、回転子に埋め込まれた磁石による磁束に平行な方向のインダクタンスが最小となり、その方向に直交する方向のインダクタンスが最大となるような特性を持っている。このような特性は、突極性と呼ばれている   Here, when the structure of the rotor of the electric motor 1 is not symmetric with respect to the position direction, the inductance matrix L of Expression (4) has anisotropy corresponding to the position of the rotor. Therefore, when the electrical angle phase corresponding to the magnetic pole position of the rotor with respect to the α phase (u phase) is defined as the magnetic pole position θd, the inductance matrix L can be expressed as a function of the magnetic pole position θd. In many of the permanent magnet synchronous motors having the asymmetric rotor shape as described above, the inductance in the direction parallel to the magnetic flux by the magnet embedded in the rotor is minimized, and the inductance in the direction orthogonal to the direction is maximized. It has special characteristics. Such a characteristic is called saliency.

上記のような突極性を電動機1が有する場合、図3(b)に示したように、高周波電圧位相θvhと高周波電流位相θihとは必ずしも一致しない。そのため、この場合の高周波電流位相θihと高周波電圧位相θvhとの差を、位相差θivhと定義する。また、高周波電圧位相θvhと磁極位置θdとの差を、位相差θvhdと定義する。すなわち、位相差θivh、θvhdはそれぞれ以下の式(5)、(6)で表される。
θivh=θih−θvh ・・・(5)
θvhd=θvh−θd ・・・(6)
When the electric motor 1 has the saliency as described above, the high-frequency voltage phase θvh and the high-frequency current phase θih do not necessarily match as shown in FIG. Therefore, the difference between the high frequency current phase θih and the high frequency voltage phase θvh in this case is defined as a phase difference θivh. Further, the difference between the high frequency voltage phase θvh and the magnetic pole position θd is defined as a phase difference θvhd. That is, the phase differences θivh and θvhd are expressed by the following equations (5) and (6), respectively.
θivh = θih−θvh (5)
θvhd = θvh−θd (6)

図4は、上記の位相差θivhと位相差θvhdの関係を表すグラフの模式図である。位相差θvhdを横軸、位相差θivhを縦軸にとってこれらの関係を示すグラフを作成すると、図4(a)に示すような正弦波に近いグラフを得られることが知られている。図4(a)のグラフから、θvhd=0のときにθivh=0となることが分かる。   FIG. 4 is a schematic diagram of a graph showing the relationship between the phase difference θivh and the phase difference θvhd. It is known that when a graph showing these relationships is created with the phase difference θvhd as the horizontal axis and the phase difference θivh as the vertical axis, a graph close to a sine wave as shown in FIG. From the graph of FIG. 4A, it can be seen that θivh = 0 when θvhd = 0.

図4(a)のグラフにおいて、ゼロ点付近は直線として近似することができる。この直線の傾きを、突極性に基づく磁極位置推定の感度KΔθ(<0)と定義する。ゼロ点付近では、この感度KΔθを用いて、位相差θivhと位相差θvhdの間に以下の(7)の関係が成り立つ。
θivh=KΔθ×θvhd ・・・(7)
In the graph of FIG. 4A, the vicinity of the zero point can be approximated as a straight line. The slope of this straight line is defined as the magnetic pole position estimation sensitivity KΔθ (<0) based on the saliency. In the vicinity of the zero point, the following relationship (7) is established between the phase difference θivh and the phase difference θvhd using this sensitivity KΔθ.
θivh = KΔθ × θvhd (7)

式(7)から、θivh=0となるように重畳電圧の位相を調整することで、θvhd=0とすることができる。これにより、式(6)から、高周波電圧位相θvhと磁極位置θdを常に一致させることができることが分かる。つまり、高周波電圧位相θvhの値から磁極位置θdを知ることができる。   From equation (7), θvhd = 0 can be achieved by adjusting the phase of the superimposed voltage so that θivh = 0. Thereby, it can be seen from the equation (6) that the high-frequency voltage phase θvh and the magnetic pole position θd can always be matched. That is, the magnetic pole position θd can be known from the value of the high-frequency voltage phase θvh.

ここで、上記のような位相差θivhと位相差θvhdの関係は、電動機1の突極性の大きさによって変化する。その様子を図4(b)に示す。図4(b)では、突極性が大きくなるほど感度KΔθの絶対値が増大し、突極性が小さくなるほど感度KΔθの絶対値が減少する様子を示している。   Here, the relationship between the phase difference θivh and the phase difference θvhd as described above varies depending on the magnitude of the saliency of the electric motor 1. This is shown in FIG. FIG. 4B shows that the absolute value of the sensitivity KΔθ increases as the saliency increases, and the absolute value of the sensitivity KΔθ decreases as the saliency decreases.

前述のように、電動機1の突極性とは、電動機1におけるインダクタンスの異方性である。電動機1において出力トルクが大きくなり電流量が増大すると、それに応じて回転子に鎖交する電流磁束が徐々に増加する。このとき、磁気飽和現象により回転子のインダクタンスは徐々に下がっていく。特に、電流が効率的にトルクに変換される位相(有効電流方向)と、前述のインダクタンスが最大となる位相とは、電動機1において略一致しており、電流の増加とともにその位相方向のインダクタンスが低下する。このように、電動機1においてインダクタンスが低下すると、それに応じて相対的に、突極性すなわち回転子のインダクタンスの異方性も失われていく。したがって、電動機1の運転中にトルクを増加させていくと、ある動作点から突極性が悪化していき、感度KΔθの絶対値が小さくなる。その結果、感度KΔθが所定の検出限界を下回ると、電動機1を制御できなくなり、脱調が発生する危険性がある。   As described above, the saliency of the electric motor 1 is the anisotropy of inductance in the electric motor 1. When the output torque increases in the electric motor 1 and the amount of current increases, the current magnetic flux linked to the rotor gradually increases accordingly. At this time, the inductance of the rotor gradually decreases due to the magnetic saturation phenomenon. In particular, the phase in which the current is efficiently converted into torque (effective current direction) and the phase in which the inductance is maximized are substantially the same in the motor 1, and the inductance in the phase direction increases as the current increases. descend. As described above, when the inductance of the electric motor 1 is reduced, the saliency, that is, the anisotropy of the rotor inductance is also relatively lost. Therefore, when the torque is increased during the operation of the electric motor 1, the saliency deteriorates from a certain operating point, and the absolute value of the sensitivity KΔθ decreases. As a result, when the sensitivity KΔθ falls below a predetermined detection limit, the electric motor 1 cannot be controlled, and there is a risk that step-out occurs.

そこで、本発明による電動機駆動システム110aでは、このような問題を解消するために感度KΔθを推定し、その推定結果が所定の基準値を下回ると、感度不足を示す警告を出力する。これにより、高負荷領域での脱調を未然に防いで電動機1の駆動を安全に持続させるようにする。なお、この点については後で詳しく説明する。   Therefore, the motor drive system 110a according to the present invention estimates the sensitivity KΔθ in order to solve such a problem, and outputs a warning indicating insufficient sensitivity when the estimation result falls below a predetermined reference value. Thereby, the step-out in the high load region is prevented in advance, and the drive of the electric motor 1 is maintained safely. This point will be described in detail later.

以上が本発明における突極性に基づく磁極位置の検出原理である。   The above is the magnetic pole position detection principle based on the saliency in the present invention.

ここで図1に戻り、電動機駆動システム110aの各構成の動作について説明する。   Here, returning to FIG. 1, the operation of each component of the motor drive system 110a will be described.

電流検出手段2は、電圧変換手段3から電動機1に流れる三相交流電流の瞬時値、すなわち前述の電流ベクトルIを検出し、その検出結果を電流抽出手段6へ出力する。電流検出手段2は、たとえばホール素子を用いた電流センサにより実現される。   The current detection means 2 detects the instantaneous value of the three-phase alternating current flowing from the voltage conversion means 3 to the motor 1, that is, the current vector I described above, and outputs the detection result to the current extraction means 6. The current detection means 2 is realized by a current sensor using a Hall element, for example.

電圧変換手段3は、電動機制御装置100aで生成された電圧ベクトル指令Vに基づいて、直流電源(不図示)からの直流電圧を三相交流電圧に変換し、電動機1へ出力する。このとき電圧変換手段3から電動機1に対して出力される三相交流電圧は、前述の電圧ベクトルVにより表される。電圧変換手段3は、たとえばMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などをスイッチング素子として用いたインバータにより実現される。 The voltage conversion means 3 converts a DC voltage from a DC power supply (not shown) into a three-phase AC voltage based on the voltage vector command V * generated by the motor control device 100a, and outputs it to the motor 1. At this time, the three-phase AC voltage output from the voltage conversion means 3 to the electric motor 1 is represented by the voltage vector V described above. The voltage conversion means 3 is realized by an inverter using, for example, a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) as a switching element.

電動機1は、三相の同期電動機であり、電圧変換手段3からの三相交流電圧によって動作する。電動機1は、前述のような突極性を有する永久磁石同期電動機であり、複数の永久磁石が組み込まれた回転子が固定子の内部を回転するように構成されている。なお、こうした電動機1の構成の詳細については図示を省略する。   The electric motor 1 is a three-phase synchronous motor and operates with a three-phase AC voltage from the voltage conversion means 3. The electric motor 1 is a permanent magnet synchronous motor having the saliency as described above, and is configured such that a rotor in which a plurality of permanent magnets are incorporated rotates inside a stator. The details of the configuration of the electric motor 1 are not shown.

電動機制御装置100aは、トルク指令発生手段4、電流制御手段5、電流抽出手段6、重畳電圧位相調整手段7、重畳電圧位相シフト手段8、電圧重畳手段9、感度演算手段10および警報発令手段11を備えている。なお、電動機制御装置100aは、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、CPU(Central Processing Unit)、プログラムなどによって構成されている。すなわち、電動機制御装置100aが有する上記の各手段は、CPUがプログラムに応じて実行する処理としてそれぞれ実現されるものである。   The motor control device 100a includes a torque command generation unit 4, a current control unit 5, a current extraction unit 6, a superimposed voltage phase adjusting unit 7, a superimposed voltage phase shift unit 8, a voltage superimposing unit 9, a sensitivity calculating unit 10, and an alarm issuing unit 11. It has. The motor control device 100a includes a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a CPU (Central Processing Unit), a program, and the like. In other words, each of the above-described units included in the motor control device 100a is realized as a process executed by the CPU according to a program.

ここで、電動機制御装置100aの特徴を分かりやすく説明するために、本発明による感度KΔθの推定を適用しない場合の電動機1の制御方法を比較例として先に説明する。図5は、比較例による電動機駆動システム110bの構成図である。この電動機駆動システム110bは、図1と共通の電動機1と、電力変換装置101bとを備える。電力変換装置101bは、図1と共通の電圧変換手段3および電流検出手段2と、電動機制御装置100bとを備える。   Here, in order to explain the characteristics of the motor control device 100a in an easy-to-understand manner, the control method of the motor 1 when the estimation of the sensitivity KΔθ according to the present invention is not applied will be described first as a comparative example. FIG. 5 is a configuration diagram of an electric motor drive system 110b according to a comparative example. The electric motor drive system 110b includes the electric motor 1 common to FIG. 1 and a power conversion device 101b. The power conversion device 101b includes a voltage conversion unit 3 and a current detection unit 2 that are common to those in FIG. 1, and an electric motor control device 100b.

電動機制御装置100bは、図1の電動機制御装置100aと共通の構成要素として、トルク指令発生手段4、電流制御手段5、電流抽出手段6、重畳電圧位相調整手段7および電圧重畳手段9を備えている。一方、図1の重畳電圧位相シフト手段8、感度演算手段10および警報発令手段11は備えていない。すなわち、図1の電動機制御装置100aは、図5の電動機制御装置100bと比較して、重畳電圧位相シフト手段8、感度演算手段10および警報発令手段11を備えている点が特徴である。   The motor control device 100b includes torque command generation means 4, current control means 5, current extraction means 6, superposed voltage phase adjustment means 7 and voltage superposition means 9 as components common to the motor control apparatus 100a of FIG. Yes. On the other hand, the superimposed voltage phase shift means 8, the sensitivity calculation means 10 and the alarm issuing means 11 of FIG. 1 are not provided. That is, the motor control device 100a in FIG. 1 is characterized in that it includes a superimposed voltage phase shift means 8, a sensitivity calculation means 10, and an alarm issuing means 11 as compared with the motor control device 100b in FIG.

続いて、図5の電動機制御装置100bの各構成の動作について説明する。   Next, the operation of each component of the motor control device 100b in FIG. 5 will be described.

トルク指令発生手段4は、上位システムからの要求等に基づいて、電動機1に対するトルク指令τを電流制御手段5へ出力する。 The torque command generation means 4 outputs a torque command τ * for the electric motor 1 to the current control means 5 based on a request from the host system.

電流抽出手段6は、電流検出手段2により検出された電流ベクトルIから、基本波電流ベクトルI1と高周波電流ベクトルIhを抽出する。そして、基本波電流ベクトルI1を電流制御手段5へ出力し、高周波電流ベクトルIhを重畳電圧位相調整手段7へ出力する。なお、電流抽出手段6において電流ベクトルIから基本波電流ベクトルI1と高周波電流ベクトルIhを抽出する具体的な方法については、後で詳しく説明する。   The current extraction unit 6 extracts the fundamental wave current vector I1 and the high frequency current vector Ih from the current vector I detected by the current detection unit 2. Then, the fundamental current vector I 1 is output to the current control unit 5, and the high-frequency current vector Ih is output to the superimposed voltage phase adjustment unit 7. A specific method for extracting the fundamental wave current vector I1 and the high-frequency current vector Ih from the current vector I in the current extraction means 6 will be described in detail later.

重畳電圧位相調整手段7は、電流抽出手段6からの高周波電流ベクトルIhにより、前述のような突極性に基づく磁極位置の検出原理に従って、高周波電圧位相θvhに対する目標値としての高周波電圧位相指令値θvhを決定する。具体的には、高周波電流ベクトルIhから高周波電流位相θihを求め、これに基づいて、高周波電流位相θihと高周波電圧位相θvhとが一致するように、高周波電圧位相指令値θvhを出力する。すなわち、高周波電流位相θihと高周波電圧位相θvhとの位相差θivhが0となり、それによりθvhd=0となることで磁極位置θdが高周波電圧位相θvhに一致するように、高周波電圧位相指令値θvhを決定する。そして、決定した高周波電圧位相指令値θvhを電流制御手段5と電圧重畳手段9へ出力する。これにより、電流制御手段5に対しては、磁極位置θdを推定するための情報として、高周波電圧位相指令値θvhを出力する。また、電圧重畳手段9に対しては、電流制御手段5からの基本波電圧ベクトル指令V1に対して後述するような交番電圧を重畳する位相を調整するための情報として、高周波電圧位相指令値θvhを出力する。 The superposed voltage phase adjusting unit 7 uses the high frequency current vector Ih from the current extracting unit 6 to detect the high frequency voltage phase command value θvh as a target value for the high frequency voltage phase θvh according to the magnetic pole position detection principle based on the saliency as described above. * Is determined. Specifically, the high-frequency current phase θih is obtained from the high-frequency current vector Ih, and based on this, the high-frequency voltage phase command value θvh * is output so that the high-frequency current phase θih matches the high-frequency voltage phase θvh. That is, the phase difference θivh between the high-frequency current phase θih and the high-frequency voltage phase θvh becomes 0, whereby θvhd = 0, so that the magnetic pole position θd matches the high-frequency voltage phase θvh *. To decide. Then, the determined high-frequency voltage phase command value θvh * is output to the current control means 5 and the voltage superimposing means 9. As a result, the high-frequency voltage phase command value θvh * is output to the current control means 5 as information for estimating the magnetic pole position θd. For the voltage superimposing means 9, as information for adjusting the phase for superimposing an alternating voltage as described later on the fundamental wave voltage vector command V 1 * from the current control means 5, a high-frequency voltage phase command value is used. θvh * is output.

電流制御手段5は、トルク指令発生手段4から入力されたトルク指令τに基づいて、基本波電流ベクトルI1に対する目標値としての基本波電流ベクトル指令I1を算出する。そして、電動機1に流れる電流ベクトルIに含まれる基本波電流ベクトルI1がこの基本波電流ベクトル指令I1に一致するように、基本波電圧ベクトルV1に対する目標値としての基本波電圧ベクトル指令V1を決定して出力する。 The current control unit 5 calculates a fundamental wave current vector command I1 * as a target value for the fundamental wave current vector I1 based on the torque command τ * input from the torque command generation unit 4. Then, the fundamental wave voltage vector command V1 * as a target value for the fundamental wave voltage vector V1 is set so that the fundamental wave current vector I1 included in the current vector I flowing through the motor 1 coincides with the fundamental wave current vector command I1 *. Determine and output.

なお、電流制御手段5は、基本波電流ベクトル指令I1を算出する際に、重畳電圧位相調整手段7からの高周波電圧位相指令値θvhに基づいて磁極位置θdを推定する。すなわち、同期電動機である電動機1が出力するトルクは、基本波電流ベクトルI1と磁極位置θdの関数で表される。そのため、トルクを一定に保つためには、基本波電流位相θi1と磁極位置θdとを同期させてその差を一定とし、かつ基本波電流ベクトルI1の振幅を制御する必要がある。これを行うためには磁極位置θdを推定する必要である。ここで、高周波電圧位相指令値θvhは前述のようにして重畳電圧位相調整手段7から出力されるものであるため、磁極位置θdに略一致しているとみなすことができる。したがって、高周波電圧位相指令値θvhから磁極位置θdを推定し、基本波電流ベクトル指令I1を算出することができる。 The current control means 5 estimates the magnetic pole position θd based on the high-frequency voltage phase command value θvh * from the superimposed voltage phase adjustment means 7 when calculating the fundamental wave current vector command I1 * . That is, the torque output from the electric motor 1 that is a synchronous motor is expressed as a function of the fundamental wave current vector I1 and the magnetic pole position θd. Therefore, in order to keep the torque constant, it is necessary to synchronize the fundamental wave current phase θi1 and the magnetic pole position θd to make the difference constant and to control the amplitude of the fundamental wave current vector I1. In order to do this, it is necessary to estimate the magnetic pole position θd. Here, since the high-frequency voltage phase command value θvh * is output from the superimposed voltage phase adjusting means 7 as described above, it can be regarded as substantially coincident with the magnetic pole position θd. Therefore, the magnetic pole position θd can be estimated from the high-frequency voltage phase command value θvh * , and the fundamental current vector command I1 * can be calculated.

電圧重畳手段9は、重畳電圧位相調整手段7からの高周波電圧位相指令値θvhに基づいて、高周波電圧ベクトルVhに対する目標値としての高周波電圧ベクトル指令Vhを調整して出力する。ここで、高周波電圧ベクトルVhのノルム波形は後で説明するように、周期的に変化する矩形波である。この矩形波の周波数、すなわち高周波電圧ベクトルVhの振動周波数は、前述のように回転子の回転速度ωrよりも十分大きい。電圧重畳手段9では、高周波電圧位相指令値θvhに対して、このような矩形波に応じた交番電圧が出力されるように高周波電圧ベクトル指令Vhを決定し、出力する。 The voltage superimposing means 9 adjusts and outputs the high frequency voltage vector command Vh * as a target value for the high frequency voltage vector Vh based on the high frequency voltage phase command value θvh * from the superimposed voltage phase adjusting means 7. Here, the norm waveform of the high-frequency voltage vector Vh is a rectangular wave that changes periodically, as will be described later. The frequency of this rectangular wave, that is, the vibration frequency of the high-frequency voltage vector Vh is sufficiently larger than the rotational speed ωr of the rotor as described above. The voltage superimposing means 9 determines and outputs a high-frequency voltage vector command Vh * so that an alternating voltage corresponding to such a rectangular wave is output with respect to the high-frequency voltage phase command value θvh * .

電流制御手段5からの基本波電圧ベクトル指令V1と、電圧重畳手段9からの高周波電圧ベクトル指令Vhとが加算され、電圧ベクトル指令Vとして電圧変換手段3へ出力される。すなわち、電動機制御装置100aから電圧変換手段3へ出力される電圧ベクトル指令Vでは、基本波電圧ベクトル指令V1に対して、電圧重畳手段9により、高周波電圧ベクトル指令Vhに応じた交番電圧が重畳されている。 The fundamental voltage vector command V1 * from the current control unit 5 and the high frequency voltage vector command Vh * from the voltage superimposing unit 9 are added and output to the voltage conversion unit 3 as the voltage vector command V * . That is, in the voltage vector command V * output from the motor control device 100a to the voltage conversion means 3, the voltage superimposing means 9 performs an alternating voltage corresponding to the high-frequency voltage vector command Vh * with respect to the fundamental voltage vector command V1 * . Are superimposed.

次に、突極性に基づく磁極位置の検出において中心的な役割を果たす上記の電圧重畳手段9と電流抽出手段6の動作について詳しく説明する。これらが以下で説明するように連携して動作することにより、電動機1の磁極位置を検出することができる。   Next, the operations of the voltage superimposing means 9 and the current extracting means 6 that play a central role in detecting the magnetic pole position based on the saliency will be described in detail. As described below, the magnetic pole positions of the electric motor 1 can be detected by operating in cooperation with each other.

前述のように、電動機1の突極性とは、電動機1におけるインダクタンスの性質である。式(4)からインダクタンス情報を得るためには、電圧ベクトルVhとそれによって発生する電流ベクトルIhをそれぞれ求めることが必要である。これを実現するため、電動機制御装置100bでは、高周波電圧ベクトルVhを矩形波とし、この矩形波の位相と電流ベクトルIの検出タイミングとを同期させている。   As described above, the saliency of the electric motor 1 is a property of inductance in the electric motor 1. In order to obtain inductance information from equation (4), it is necessary to obtain a voltage vector Vh and a current vector Ih generated thereby. In order to realize this, in the motor control device 100b, the high-frequency voltage vector Vh is a rectangular wave, and the phase of the rectangular wave and the detection timing of the current vector I are synchronized.

図6は、比較例の電動機制御装置100bにおける高周波電圧ベクトルVhと高周波電流ベクトルIhの一例を示す図である。図6(a)は、高周波電圧ベクトルVhおよび高周波電流ベクトルIhのノルム波形例を示す。なお、これらのノルム波形では、高周波電圧位相θvh、高周波電流位相θihからそれぞれ180°反転した位相方向への変位を負の値として示している。図6(b)、図6(c)は、図6(a)に対応する、電動機1の固定子を基準とした固定子座標平面上での高周波電圧ベクトルVhと高周波電流ベクトルIhの例をそれぞれ示す。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the high-frequency voltage vector Vh and the high-frequency current vector Ih in the motor control device 100b of the comparative example. FIG. 6A shows a norm waveform example of the high-frequency voltage vector Vh and the high-frequency current vector Ih. In these norm waveforms, the displacement in the phase direction that is inverted by 180 ° from the high-frequency voltage phase θvh and the high-frequency current phase θih is shown as a negative value. FIGS. 6B and 6C show examples of the high-frequency voltage vector Vh and the high-frequency current vector Ih on the stator coordinate plane with reference to the stator of the electric motor 1 corresponding to FIG. Each is shown.

図6(a)において、最初の1周期を(1)〜(4)の4つの期間に分割すると、(1)、(2)の期間では、高周波電圧ベクトルVhのノルムが正の値を示している。これらの期間において、高周波電流ベクトルIhのノルムは、局所的なインダクタンスに応じた変化率で増加する。一方、(3)、(4)の期間では、高周波電圧ベクトルVhのノルムが負の値を示している。これらの期間において、高周波電流ベクトルIhのノルムは、局所的なインダクタンスに応じた減少率で減少する。   In FIG. 6A, when the first period is divided into four periods (1) to (4), the norm of the high-frequency voltage vector Vh shows a positive value in the periods (1) and (2). ing. During these periods, the norm of the high-frequency current vector Ih increases at a rate of change corresponding to the local inductance. On the other hand, in the periods (3) and (4), the norm of the high-frequency voltage vector Vh shows a negative value. In these periods, the norm of the high-frequency current vector Ih decreases at a reduction rate corresponding to the local inductance.

ここで、電圧重畳手段9と電流抽出手段6において、上記(1)〜(4)の各期間に合わせて、高周波電圧ベクトル指令Vhを変化させるタイミングと、電流検出手段2により検出された電流ベクトルIをサンプリングするタイミングとを同期させるようにする。これを各周期で繰り返し行う。すなわち、電流抽出手段6は、図6(a)において高周波電流ベクトルIhのノルム波形上に示した各電流ベクトル検出点のタイミングに合わせて、電流ベクトルIを取得する。このようにすると、電流抽出手段6は、電流ベクトルIとして、高周波電流ベクトルIhの上下の各ピーク値および中心値を交互に取得することができる。 Here, in the voltage superimposing means 9 and the current extracting means 6, the timing at which the high-frequency voltage vector command Vh * is changed in accordance with the periods (1) to (4) and the current detected by the current detecting means 2. The timing for sampling the vector I is synchronized. This is repeated at each cycle. That is, the current extraction unit 6 acquires the current vector I in accordance with the timing of each current vector detection point shown on the norm waveform of the high-frequency current vector Ih in FIG. In this way, the current extraction means 6 can alternately acquire the upper and lower peak values and the center value of the high-frequency current vector Ih as the current vector I.

電流抽出手段6は、上記のようにして電流ベクトルIを取得することで、電流ベクトルIから高周波電流ベクトルIhおよび基本波電流ベクトルI1を抽出することができる。すなわち、今回検出された電流ベクトルIから前回検出された電流ベクトルIを減算することで、高周波電流ベクトルIhを求めることができる。また、所定期間内における電流ベクトルIの平均を算出することで、電流ベクトルIから高周波成分をキャンセルして基本波電流ベクトルI1を求めることができる。このようにして、電流ベクトルIから高周波電流ベクトルIhおよび基本波電流ベクトルI1を抽出することにより、これらを互いに分離して求めることができる。   The current extraction unit 6 can extract the high-frequency current vector Ih and the fundamental current vector I1 from the current vector I by acquiring the current vector I as described above. That is, the high-frequency current vector Ih can be obtained by subtracting the current vector I detected last time from the current vector I detected this time. Further, by calculating the average of the current vector I within a predetermined period, the fundamental wave current vector I1 can be obtained by canceling the high frequency component from the current vector I. Thus, by extracting the high-frequency current vector Ih and the fundamental wave current vector I1 from the current vector I, they can be obtained separately from each other.

上記のようにして、高周波電圧ベクトルVhを矩形波として出力し、さらに電圧重畳手段9と電流抽出手段6を連携して動作させることで、検出した電流ベクトルIから高周波電流ベクトルIhおよび基本波電流ベクトルI1を求めることができる。その結果、前述のような突極性に基づく磁極位置の検出原理により、電動機1の磁極位置を検出することができる。   As described above, the high-frequency voltage vector Vh is output as a rectangular wave, and the voltage superimposing means 9 and the current extracting means 6 are operated in cooperation, whereby the high-frequency current vector Ih and the fundamental current are detected from the detected current vector I. Vector I1 can be determined. As a result, the magnetic pole position of the electric motor 1 can be detected by the magnetic pole position detection principle based on the saliency as described above.

比較例による電動機駆動システム110bは、以上説明したような構成を有している。   The electric motor drive system 110b according to the comparative example has the configuration as described above.

次に、図1に示した本発明の第1実施形態による電動機駆動システム110aについて、上記の比較例による図5の電動機駆動システム110bとの差分を中心に説明する。図1の電動機駆動システム110aにおいて、電動機制御装置100aは、図5の電動機制御装置100bが備える各構成に加えて、さらに重畳電圧位相シフト手段8、感度演算手段10および警報発令手段11を備えている。   Next, the electric motor drive system 110a according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described focusing on the difference from the electric motor drive system 110b of FIG. 5 according to the above comparative example. In the motor drive system 110a of FIG. 1, the motor control device 100a further includes a superimposed voltage phase shift means 8, a sensitivity calculation means 10, and an alarm issuing means 11 in addition to the components included in the motor control device 100b of FIG. Yes.

重畳電圧位相シフト手段8には、重畳電圧位相調整手段7からの高周波電圧位相指令値θvhが入力される。この高周波電圧位相指令値θvhに対して、重畳電圧位相シフト手段8は、所定の位相シフト量を加算することでその値を調整する。そして、調整した値をシフト後の高周波電圧位相指令値θvh**として、電圧重畳手段9および感度演算手段10へ出力する。 The superposed voltage phase shift means 8 receives the high frequency voltage phase command value θvh * from the superposed voltage phase adjustment means 7. The superimposed voltage phase shift means 8 adjusts the high frequency voltage phase command value θvh * by adding a predetermined phase shift amount. Then, the adjusted value is output to the voltage superimposing means 9 and the sensitivity calculating means 10 as the shifted high-frequency voltage phase command value θvh ** .

図7は、重畳電圧位相シフト手段8の説明図である。図7(a)は、重畳電圧位相シフト手段8の内部構成の一例を示す図である。   FIG. 7 is an explanatory diagram of the superimposed voltage phase shift means 8. FIG. 7A is a diagram showing an example of the internal configuration of the superimposed voltage phase shift means 8.

図7(a)に示すように、重畳電圧位相シフト手段8は、重畳パターン発生手段71および信号セレクタ72を有する。信号セレクタ72は、3つのシフト量候補値θvh1、θvh2、θvh3の中からいずれか一つを選択し、位相シフト量として出力する。この信号セレクタ72が選択するシフト量候補値は、重畳パターン発生手段71から入力される重畳パターン信号に応じて順次切り替えられる。   As shown in FIG. 7A, the superimposed voltage phase shift unit 8 includes a superimposed pattern generation unit 71 and a signal selector 72. The signal selector 72 selects any one of the three shift amount candidate values θvh1, θvh2, and θvh3 and outputs it as a phase shift amount. The shift amount candidate value selected by the signal selector 72 is sequentially switched according to the superposition pattern signal input from the superposition pattern generation means 71.

重畳パターン発生手段71は、信号セレクタ72に対して、選択するシフト量候補値を決定するための重畳パターン信号を出力する。このとき重畳パターン発生手段71は、電流抽出手段6が前述のようにして電流ベクトルIをサンプリングするときのサンプリング周期、またはその正数倍の周期で重畳パターン信号を変化させる。これにより、信号セレクタ72から出力される位相シフト量がθvh1、θvh2、θvh3の間で順次切り替えられる。   The superposition pattern generation means 71 outputs a superposition pattern signal for determining a shift amount candidate value to be selected to the signal selector 72. At this time, the superimposition pattern generation means 71 changes the superposition pattern signal at the sampling period when the current extraction means 6 samples the current vector I as described above, or at a positive multiple. Thereby, the phase shift amount output from the signal selector 72 is sequentially switched between θvh1, θvh2, and θvh3.

信号セレクタ72から出力された位相シフト量は、重畳電圧位相シフト手段8に対して入力された高周波電圧位相指令値θvhと加算される。そして、シフト後の高周波電圧位相指令値θvh**として、重畳電圧位相シフト手段8から出力される。 The phase shift amount output from the signal selector 72 is added to the high-frequency voltage phase command value θvh * input to the superimposed voltage phase shift means 8. Then, it is output from the superimposed voltage phase shift means 8 as the high frequency voltage phase command value θvh ** after the shift.

図7(b)は、図7(a)の重畳電圧位相シフト手段8の入出力信号の例を示す図である。ここでは、θvh1=20°、θvh2=0°、θvh3=−20°としたときの例を示している。図7(b)に示すように、重畳電圧位相シフト手段8への入力信号である高周波電圧位相指令値θvhは、電動機1の駆動周波数と同期して増加する。これに対して、重畳電圧位相シフト手段8からの出力信号であるシフト後の高周波電圧位相指令値θvh**は、正負方向にそれぞれ所定量ずつ位相がシフトしている。 FIG. 7B is a diagram showing an example of input / output signals of the superimposed voltage phase shift means 8 of FIG. Here, an example is shown in which θvh1 = 20 °, θvh2 = 0 °, and θvh3 = −20 °. As shown in FIG. 7B, the high-frequency voltage phase command value θvh * that is an input signal to the superimposed voltage phase shift means 8 increases in synchronization with the drive frequency of the electric motor 1. In contrast, the high-frequency voltage phase command value Shitavh ** is the shifted is the output signal from the superimposed voltage phase shifting means 8, phase by respectively predetermined amounts in positive and negative directions is shifted.

なお上記の例では、3つのシフト量候補値θvh1、θvh2、θvh3の中からいずれかを選択して位相シフト量とする例を説明した。また、位相シフト量の具体例として、θvh1=20°、θvh2=0°、θvh3=−20°とする例を説明した。しかし、重畳電圧位相シフト手段8において適用可能な位相シフト量はこれらの例に限定されない。−45°〜45°の範囲内の実数であれば、重畳電圧位相シフト手段8は、少なくとも2種類以上の任意の値をシフト量候補値とし、その中からいずれかを選択して位相シフト量とすることが可能である。   In the above example, the example in which any one of the three shift amount candidate values θvh1, θvh2, and θvh3 is selected as the phase shift amount has been described. Further, as a specific example of the phase shift amount, the example in which θvh1 = 20 °, θvh2 = 0 °, and θvh3 = −20 ° has been described. However, the phase shift amount applicable in the superimposed voltage phase shift means 8 is not limited to these examples. If it is a real number within a range of −45 ° to 45 °, the superimposed voltage phase shift means 8 sets at least two or more arbitrary values as shift amount candidate values, and selects one of them as a phase shift amount. Is possible.

ここで、比較例による図5の電動機駆動システム110b(電動機制御装置100b)では、電圧重畳手段9は前述のように、重畳電圧位相調整手段7からの高周波電圧位相指令値θvhに基づいて高周波電圧ベクトル指令Vhを調整していた。これに対して、本発明による図1の電動機駆動システム110a(電動機制御装置100a)では、電圧重畳手段9は、上記のようにして重畳電圧位相シフト手段8から出力されるシフト後の高周波電圧位相指令値θvh**に基づいて、高周波電圧ベクトル指令Vhを調整する。 Here, in the motor drive system 110b (motor control device 100b) of FIG. 5 according to the comparative example, the voltage superimposing means 9 has a high frequency based on the high frequency voltage phase command value θvh * from the superimposed voltage phase adjusting means 7 as described above. The voltage vector command Vh * was adjusted. On the other hand, in the electric motor drive system 110a (electric motor control device 100a) of FIG. 1 according to the present invention, the voltage superimposing means 9 is the high-frequency voltage phase after the shift output from the superposed voltage phase shifting means 8 as described above. Based on the command value θvh ** , the high-frequency voltage vector command Vh * is adjusted.

図8は、本発明の電動機制御装置100aにおける高周波電圧ベクトルVhと高周波電流ベクトルIhの一例を示す図である。図8(a)は、図6(a)と同様の高周波電圧ベクトルVhおよび高周波電流ベクトルIhのノルム波形例と、シフト後の高周波電圧位相指令値θvh**の例とを示す。なお図8(a)において、シフト後の高周波電圧位相指令値θvh**は、図7(b)の例に対応するものを示している。図8(b)、図8(c)は、図8(a)に対応する固定子座標平面上での高周波電圧ベクトルVhと高周波電流ベクトルIhの例をそれぞれ示す。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the high-frequency voltage vector Vh and the high-frequency current vector Ih in the motor control device 100a of the present invention. FIG. 8A shows a norm waveform example of the high-frequency voltage vector Vh and the high-frequency current vector Ih similar to FIG. 6A and an example of the shifted high-frequency voltage phase command value θvh ** . In FIG. 8A, the high-frequency voltage phase command value θvh ** after the shift corresponds to the example of FIG. 7B. FIGS. 8B and 8C show examples of the high-frequency voltage vector Vh and the high-frequency current vector Ih on the stator coordinate plane corresponding to FIG. 8A, respectively.

図8(a)において、各波形を図中に示すように(1)〜(8)の8つの期間に分割すると、(1)、(2)の期間ではθvh**=θvh+θvh2であり、(3)、(4)の期間ではθvh**=θvh+θvh1である。また、(5)、(6)の期間ではθvh**=θvh+θvh2であり、(7)、(8)の期間ではθvh**=θvh+θvh3である。ここで、前述のようにθvh1=20°、θvh2=0°、θvh3=−20°である。すなわち、(1)、(2)、(5)、(6)の各期間ではθvh**=θvhである。 In FIG. 8 (a), when divided into eight periods of each waveform as shown in FIG. (1) to (8), (1), be θvh ** = θvh * + θvh2 the period (2) , (3), it is a θvh ** = θvh * + θvh1 in the period of (4). Also, (5), in the period (6) is θvh ** = θvh * + θvh2, (7), a θvh ** = θvh * + θvh3 in the period (8). Here, as described above, θvh1 = 20 °, θvh2 = 0 °, and θvh3 = −20 °. That is, θvh ** = θvh * in the periods (1), (2), (5), and (6).

図8(b)、図8(c)に示すように、(1)、(2)、(5)、(6)の期間と、(3)、(4)の期間と、(7)、(8)の期間とでは、高周波電圧ベクトルVhおよび高周波電流ベクトルIhの傾きが互いに異なっている。すなわち、シフト後の高周波電圧位相指令値θvh**において重畳されている位相シフト量の変化に応じて、これらのベクトルの傾きが変化する。なお、これらのベクトルの傾きは、各ベクトルの位相を表している。すなわち、高周波電圧ベクトルVhの傾きは高周波電圧位相θvhを表し、高周波電流ベクトルIhの傾きは高周波電流位相θihを表している。 As shown in FIGS. 8B and 8C, the periods (1), (2), (5), (6), the periods (3), (4), (7), In the period (8), the slopes of the high-frequency voltage vector Vh and the high-frequency current vector Ih are different from each other. That is, the gradients of these vectors change according to the change in the amount of phase shift superimposed on the high-frequency voltage phase command value θvh ** after the shift. Note that the inclination of these vectors represents the phase of each vector. That is, the slope of the high frequency voltage vector Vh represents the high frequency voltage phase θvh, and the slope of the high frequency current vector Ih represents the high frequency current phase θih.

重畳電圧位相シフト手段8は、前述のように位相シフト量を変化させることで、重畳電圧位相調整手段7からの高周波電圧位相指令値θvhを調整し、シフト後の高周波電圧位相指令値θvh**として出力する。これにより、高周波電圧ベクトルVhと高周波電流ベクトルIhの各軌跡は、図8(b)、図8(c)に示すように、固定子座標平面上でそれぞれ互いに傾き(すなわち位相)の異なる2以上の線分を描く。重畳電圧位相シフト手段8は、このようにして高周波電圧位相指令値θvhを調整することができる。 The superimposed voltage phase shift means 8 adjusts the high frequency voltage phase command value θvh * from the superimposed voltage phase adjustment means 7 by changing the phase shift amount as described above, and the shifted high frequency voltage phase command value θvh *. Output as * . Thereby, as shown in FIGS. 8B and 8C, two or more trajectories of the high-frequency voltage vector Vh and the high-frequency current vector Ih have different inclinations (that is, phases) on the stator coordinate plane. Draw a line segment. The superimposed voltage phase shift means 8 can adjust the high-frequency voltage phase command value θvh * in this way.

ここで、(3)、(4)の期間に対応する高周波電圧ベクトルVhと高周波電流ベクトルIhを、高周波電圧ベクトルVh1、高周波電流ベクトルIh1とそれぞれ表す。また、(1)、(2)、(5)、(6)の期間に対応する高周波電圧ベクトルVhと高周波電流ベクトルIhを、高周波電圧ベクトルVh2、高周波電流ベクトルIh2とそれぞれ表し、(7)、(8)の期間に対応する高周波電圧ベクトルVhと高周波電流ベクトルIhを、高周波電圧ベクトルVh3、高周波電流ベクトルIh3とそれぞれ表す。本発明の電動機制御装置100aでは、シフト後の高周波電圧位相指令値θvh**において重畳されている位相シフト量が周期的に変化することにより、これらのベクトルが交互に現れる。 Here, the high-frequency voltage vector Vh and the high-frequency current vector Ih corresponding to the periods (3) and (4) are represented as a high-frequency voltage vector Vh1 and a high-frequency current vector Ih1, respectively. The high-frequency voltage vector Vh and the high-frequency current vector Ih corresponding to the periods (1), (2), (5), and (6) are represented as a high-frequency voltage vector Vh2 and a high-frequency current vector Ih2, respectively (7), The high-frequency voltage vector Vh and the high-frequency current vector Ih corresponding to the period (8) are represented as a high-frequency voltage vector Vh3 and a high-frequency current vector Ih3, respectively. In the motor control device 100a of the present invention, these vectors appear alternately as the amount of phase shift superimposed on the shifted high-frequency voltage phase command value θvh ** periodically changes.

感度演算手段10は、電流抽出手段6によって抽出される上記の各高周波電流ベクトルIh1、Ih2およびIh3に対して、高周波電流位相θih1、θih2、θih3をそれぞれ求める。そして、これらの各高周波電流位相θih1、θih2、θih3と、そのとき重畳電圧位相シフト手段8から出力されていたシフト後の高周波電圧位相指令値θvh**とを用いて、これらの間の位相差θivh1、θivh2、θivh3をそれぞれ算出する。ここで、シフト後の高周波電圧位相指令値θvh**は、上記の各高周波電圧ベクトルVh1、Vh2、Vh3の位相をそれぞれ表している。そのため、上記のようにして算出される位相差θivh1、θivh2、θivh3は、各高周波電流ベクトルIh1、Ih2、Ih3と対応する各高周波電圧ベクトルVh1、Vh2、Vh3との間の位相差をそれぞれ表している。 The sensitivity calculation means 10 obtains high-frequency current phases θih1, θih2, and θih3 for the high-frequency current vectors Ih1, Ih2, and Ih3 extracted by the current extraction means 6, respectively. Then, using each of these high-frequency current phases θih1, θih2, θih3 and the shifted high-frequency voltage phase command value θvh ** outputted from the superimposed voltage phase shift means 8 at that time, a phase difference between them is obtained. θivh1, θivh2, and θivh3 are respectively calculated. Here, the shifted high-frequency voltage phase command value θvh ** represents the phase of each of the high-frequency voltage vectors Vh1, Vh2, and Vh3. Therefore, the phase differences θivh1, θivh2, and θivh3 calculated as described above represent the phase differences between the high-frequency current vectors Ih1, Ih2, and Ih3 and the corresponding high-frequency voltage vectors Vh1, Vh2, and Vh3, respectively. Yes.

上記のようにして位相差θivh1、θivh2、θivh3を算出したら、続いて感度演算手段10は、そのうち位相差θivh1およびθivh3を用いて、以下で説明するような方法により、電動機1の突極性に応じた感度KΔθの推定を行う。   After calculating the phase differences θivh1, θivh2, and θivh3 as described above, the sensitivity calculation means 10 subsequently uses the phase differences θivh1 and θivh3 to respond to the saliency of the electric motor 1 by the method described below. The estimated sensitivity KΔθ is estimated.

突極性に基づく磁極位置の検出原理に従って重畳電圧位相調整手段7が正常に動作している場合、前述のように高周波電圧位相θvhと磁極位置θdとの位相差θvhdは0である。すなわち、重畳電圧位相調整手段7から出力される高周波電圧位相指令値θvhは磁極位置θdと一致している。このとき、上記の位相差θivh1は、高周波電圧位相θvhが磁極位置θdから位相シフト量θvh1分だけずれているときの高周波電流位相θihと高周波電圧位相θvhとの位相差θivhを表している。同様に、上記の位相差θivh3は、高周波電圧位相θvhが磁極位置θdから位相シフト量θvh3分だけずれているときの高周波電流位相θihと高周波電圧位相θvhとの位相差θivhを表している。 When the superimposed voltage phase adjusting means 7 is operating normally according to the magnetic pole position detection principle based on the saliency, the phase difference θvhd between the high-frequency voltage phase θvh and the magnetic pole position θd is 0 as described above. That is, the high-frequency voltage phase command value θvh * output from the superimposed voltage phase adjusting means 7 matches the magnetic pole position θd. At this time, the phase difference θivh1 represents the phase difference θivh between the high-frequency current phase θivh and the high-frequency voltage phase θvh when the high-frequency voltage phase θvh is shifted from the magnetic pole position θd by the phase shift amount θvh1. Similarly, the phase difference θivh3 represents the phase difference θivh between the high-frequency current phase θivh and the high-frequency voltage phase θvh when the high-frequency voltage phase θvh is shifted from the magnetic pole position θd by the phase shift amount θvh3.

図9は、本発明における感度演算の原理を説明するために、上記のような高周波電圧位相θvhと位相差θivh1、θivh3との関係を図4に示したような位相差θivhと位相差θvhdのグラフ上に示したものである。図9において、位相差θivh1はグラフ上の点91に相当する。この点91の座標は(θvh1、θivh1)で表すことができる。また、位相差θivh3はグラフ上の点92に相当する。この点92の座標は(θvh3、θivh3)で表すことができる。   9 illustrates the relationship between the high-frequency voltage phase θvh and the phase differences θivh1 and θivh3 as described above with respect to the phase difference θivh and the phase difference θvhd shown in FIG. This is shown on the graph. In FIG. 9, the phase difference θivh1 corresponds to a point 91 on the graph. The coordinates of this point 91 can be represented by (θvh1, θivh1). The phase difference θivh3 corresponds to a point 92 on the graph. The coordinates of the point 92 can be expressed by (θvh3, θivh3).

ここで、前述のように感度KΔθは、図9のグラフにおけるゼロ点付近の直線の傾きで定義される。すなわち感度KΔθは、上記の点91と点92とを結ぶ一次関数の傾きとして、以下の式(8)により算出することができる。
KΔθ=(θivh3−θivh1)/(θvh3−θvh1) ・・・(8)
Here, as described above, the sensitivity KΔθ is defined by the slope of a straight line near the zero point in the graph of FIG. That is, the sensitivity KΔθ can be calculated by the following equation (8) as the slope of the linear function connecting the points 91 and 92.
KΔθ = (θivh3-θivh1) / (θvh3-θvh1) (8)

感度演算手段10は、以上説明したようにして感度KΔθを算出することで、電動機1の突極性に応じた感度KΔθの推定を行う。そして、算出した感度KΔθを警報発令手段11へ出力する。   The sensitivity calculation means 10 estimates the sensitivity KΔθ according to the saliency of the electric motor 1 by calculating the sensitivity KΔθ as described above. Then, the calculated sensitivity KΔθ is output to the alarm issuing means 11.

なお、上記の例ではθvh2=0°である。そのため、重畳電圧位相調整手段7では、このときの位相差θivh2を用いることで、前述のような突極性に基づく磁極位置の検出原理に従って、高周波電圧位相指令値θvhを調整することができる。これにより、比較例による図5の電動機駆動システム110bで説明したのと同様の方法で、電動機1を駆動させることができる。 In the above example, θvh2 = 0 °. Therefore, the superimposed voltage phase adjusting means 7 can adjust the high-frequency voltage phase command value θvh * according to the magnetic pole position detection principle based on the saliency as described above by using the phase difference θivh2 at this time. Thereby, the electric motor 1 can be driven by the same method as that described in the electric motor drive system 110b of FIG. 5 according to the comparative example.

警報発令手段11は、感度演算手段10からの感度KΔθの絶対値を所定の基準値と比較する。その結果、感度KΔθの絶対値が基準値を下回った場合は、感度不足であると判定し、そのことを示す警報を出力する。たとえば、警報音を出力したり、警報ランプを点灯したりすることで、システム使用者に対して警告を行い、状況に応じた措置をとるように促す。また、上位システムに対して警報信号を出力することで、これを受けた上位システムがトルク制限等の必要な制御を行うようにしてもよい。   The alarm issuing means 11 compares the absolute value of the sensitivity KΔθ from the sensitivity calculation means 10 with a predetermined reference value. As a result, when the absolute value of the sensitivity KΔθ is lower than the reference value, it is determined that the sensitivity is insufficient, and an alarm indicating the fact is output. For example, by outputting an alarm sound or turning on an alarm lamp, the system user is warned and urged to take measures according to the situation. In addition, by outputting an alarm signal to the host system, the host system that receives the alarm signal may perform necessary control such as torque limitation.

以上説明したように、本実施形態による電動機駆動システム110aでは、電動機1の駆動中に、感度演算手段10により継続的に感度KΔθを算出し、その絶対値が所定の基準値を下回ると、警報発令手段11により警報を出力する。これにより、磁気飽和などに起因する電動機1の非線形特性に伴う感度不足を察知し、システム使用者や上位システムに知らせることができる。そのため、システム使用者や上位システムは、感度不足のために電動機1の運転を持続するのが困難であると判断して適切な措置をとることで、脱調を未然に防ぐことが可能となる。   As described above, in the electric motor drive system 110a according to the present embodiment, the sensitivity calculation means 10 continuously calculates the sensitivity KΔθ while the electric motor 1 is being driven, and if the absolute value falls below a predetermined reference value, an alarm is issued. An alarm is output by the issuing means 11. As a result, it is possible to detect a lack of sensitivity associated with the nonlinear characteristics of the electric motor 1 due to magnetic saturation or the like, and to notify the system user or the host system. Therefore, it is possible for the system user and the host system to prevent step-out in advance by determining that it is difficult to continue the operation of the electric motor 1 due to insufficient sensitivity and taking appropriate measures. .

なお、上記の説明では、位相差θivh1およびθivh3から感度KΔθを演算することとしたが、図9から明らかなように、他の位相差の組み合わせ、たとえばθivh1とθivh2の組や、θivh2とθivh3の組などからも感度KΔθを求めることができる。すなわち、任意の2つの位相差から感度KΔθの計算は可能である。そのため、重畳電圧位相シフト手段8が切り替える位相シフト量としては、2つ以上の任意の値とすることができる。ただし、−45°〜45°の範囲内で、正および負の値からそれぞれ1つ以上の値を位相シフト量として選択することが好ましい。いずれの場合においても、上記実施形態で説明したのと同等の効果が得られる。   In the above description, the sensitivity KΔθ is calculated from the phase differences θivh1 and θivh3. However, as is apparent from FIG. 9, other combinations of phase differences, for example, combinations of θivh1 and θivh2, or θivh2 and θivh3 Sensitivity KΔθ can also be obtained from a set or the like. That is, the sensitivity KΔθ can be calculated from any two phase differences. Therefore, the phase shift amount switched by the superimposed voltage phase shift means 8 can be an arbitrary value of two or more. However, it is preferable to select one or more values as the phase shift amount from positive and negative values within a range of −45 ° to 45 °. In any case, the same effect as described in the above embodiment can be obtained.

また、位相シフト量の切り替えパターンについても、図8に示したような例に限定されない。すなわち、電流抽出手段6による電流ベクトルIのサンプリング周期またはその正数倍の周期で、2つ以上の位相シフト量を偏りなく切り替えるものである限り、任意の切り替えパターンを用いることができる。いずれの場合においても、上記実施形態で説明したのと同等の効果が得られる。   Also, the phase shift amount switching pattern is not limited to the example shown in FIG. That is, any switching pattern can be used as long as two or more phase shift amounts are switched without deviation in the sampling period of the current vector I by the current extraction means 6 or a positive multiple of the sampling period. In any case, the same effect as described in the above embodiment can be obtained.

以上説明した本発明の第1実施形態によれば、次の作用効果を奏することができる。   According to 1st Embodiment of this invention demonstrated above, there can exist the following effect.

(1)電力変換装置101aは、電圧変換手段3と電動機制御装置100aを備える。電動機制御装置100aにおいて、電流抽出手段6は、電流検出手段2で検出された電流ベクトルIから高周波電流ベクトルIhを抽出する。この高周波電流ベクトルIhに基づいて、重畳電圧位相調整手段7は、電動機1の回転子の磁極位置θdを推定すると共にその回転子の回転周期とは異なる周期で変化する交番電圧を重畳する位相を調整するための高周波電圧位相指令値θvhを出力する。この高周波電圧位相指令値θvhに基づいて、電流制御手段5は、磁極位置θdを推定し、電動機1に流れる電流ベクトルIを制御するための基本波電圧ベクトル指令V1を出力する。また、重畳電圧位相シフト手段8は、高周波電圧位相指令値θvhを調整し、シフト後の高周波電圧位相指令値θvh**を出力する。このシフト後の高周波電圧位相指令値θvh**に基づいて、電圧重畳手段9は、交番電圧を基本波電圧ベクトル指令V1に重畳して電圧変換手段3へ出力する。感度演算手段10は、電流抽出手段6により抽出された高周波電流ベクトルIhと、重畳電圧位相シフト手段8により調整されたシフト後の高周波電圧位相指令値θvh**とに基づいて、磁極位置θdの推定に対する感度KΔθを演算する。このようにしたので、電動機1の突極性による磁極位置θdの検出感度を推定することができる。 (1) The power conversion device 101a includes the voltage conversion means 3 and the motor control device 100a. In the motor control device 100a, the current extraction unit 6 extracts a high-frequency current vector Ih from the current vector I detected by the current detection unit 2. Based on the high-frequency current vector Ih, the superimposed voltage phase adjusting means 7 estimates the magnetic pole position θd of the rotor of the electric motor 1 and superimposes a phase for superimposing an alternating voltage that changes at a period different from the rotation period of the rotor. A high-frequency voltage phase command value θvh * for adjustment is output. Based on the high frequency voltage phase command value θvh * , the current control means 5 estimates the magnetic pole position θd and outputs a fundamental voltage vector command V1 * for controlling the current vector I flowing through the electric motor 1. Also, superimposed voltage phase shifting means 8 adjusts the high-frequency voltage phase command value Shitavh *, and outputs a high-frequency voltage phase command value after the shift θvh **. Based on the shifted high-frequency voltage phase command value θvh ** , the voltage superimposing means 9 superimposes the alternating voltage on the fundamental voltage vector command V1 * and outputs it to the voltage converting means 3. The sensitivity calculation means 10 determines the magnetic pole position θd based on the high-frequency current vector Ih extracted by the current extraction means 6 and the shifted high-frequency voltage phase command value θvh ** adjusted by the superimposed voltage phase shift means 8. A sensitivity KΔθ for estimation is calculated. Since it did in this way, the detection sensitivity of magnetic pole position (theta) d by the saliency of the electric motor 1 can be estimated.

(2)重畳電圧位相シフト手段8は、図8(c)に示すように、電動機1の固定子を基準とした固定子座標平面上で高周波電流ベクトルIhの軌跡が互いに位相の異なる2以上の線分を描くように、高周波電圧位相指令値θvhを調整する。具体的には、位相シフト量θvh1、θvh2およびθvh3のうち少なくとも2以上を周期的に切り替えて高周波電圧位相指令値θvhに加算することにより、高周波電圧位相指令値θvhを調整するようにした。これにより、感度演算手段10において、各高周波電流ベクトルIh1、Ih2、Ih3に対して高周波電流位相θih1、θih2、θih3をそれぞれ求め、これに基づいて感度KΔθを演算することができる。 (2) As shown in FIG. 8C, the superposed voltage phase shift means 8 has two or more loci whose high-frequency current vectors Ih have different phases on the stator coordinate plane with the stator of the electric motor 1 as a reference. The high frequency voltage phase command value θvh * is adjusted so as to draw a line segment. Specifically, the phase shift amount Shitavh1, by adding the θvh2 and high-frequency voltage phase command value periodically switched at least two or more of θvh3 θvh *, and to adjust the high-frequency voltage phase command value Shitavh * . As a result, the sensitivity calculation means 10 can calculate the high-frequency current phases θih1, θih2, and θih3 for the high-frequency current vectors Ih1, Ih2, and Ih3, respectively, and can calculate the sensitivity KΔθ based on these.

(3)重畳電圧位相シフト手段8は、位相シフト量θvh1とθvh3とを周期的に切り替えて、高周波電圧位相指令値θvhに加算する。このとき電圧重畳手段9は、位相シフト量θvh1が加算されたシフト後の高周波電圧位相指令値θvh**に応じて、高周波電圧ベクトルVh1を基本波電圧ベクトル指令V1に重畳すると共に、位相シフト量θvh3が加算されたシフト後の高周波電圧位相指令値θvh**に応じて、高周波電圧ベクトルVh3を基本波電圧ベクトル指令V1に重畳する。感度演算手段10は、高周波電流ベクトルIh1と高周波電圧ベクトルVh1との間の位相差θivh1と、高周波電流ベクトルIh3と高周波電圧ベクトルVh3との間の位相差θivh3とを算出し、算出したこれらの位相差に基づいて、前述の式(8)を用いて感度KΔθを演算する。すなわち図9に示すように、位相シフト量θvh1および位相差θivh1の組に応じた座標点91と、位相シフト量θvh3および位相差θivh3の組に応じた座標点92との傾きを算出することにより、感度KΔθを演算する。このようにしたので、感度KΔθを簡単な計算で正確に演算することができる。 (3) The superimposed voltage phase shift means 8 periodically switches the phase shift amounts θvh1 and θvh3 and adds them to the high frequency voltage phase command value θvh * . At this time, the voltage superimposing means 9 superimposes the high-frequency voltage vector Vh1 on the fundamental voltage vector command V1 * according to the shifted high-frequency voltage phase command value θvh ** added with the phase shift amount θvh1, and also performs phase shift. The high-frequency voltage vector Vh3 is superimposed on the fundamental voltage vector command V1 * in accordance with the shifted high-frequency voltage phase command value θvh ** added with the amount θvh3. The sensitivity calculation means 10 calculates the phase difference θivh1 between the high-frequency current vector Ih1 and the high-frequency voltage vector Vh1, and the phase difference θivh3 between the high-frequency current vector Ih3 and the high-frequency voltage vector Vh3, and these calculated positions. Based on the phase difference, the sensitivity KΔθ is calculated using the above equation (8). That is, as shown in FIG. 9, by calculating the inclination between the coordinate point 91 corresponding to the set of the phase shift amount θvh1 and the phase difference θivh1, and the coordinate point 92 corresponding to the set of the phase shift amount θvh3 and the phase difference θivh3. Then, the sensitivity KΔθ is calculated. Since it did in this way, sensitivity Kdeltatheta can be correctly calculated by simple calculation.

(4)重畳電圧位相シフト手段8は、−45°〜45°の範囲内で正および負の値からそれぞれ1つ以上の値を位相シフト量として選択することができる。このようにすれば、感度演算手段10により感度KΔθを確実に演算することができる。 (4) The superimposed voltage phase shift means 8 can select one or more values as a phase shift amount from positive and negative values within a range of −45 ° to 45 °. In this way, the sensitivity calculation means 10 can reliably calculate the sensitivity KΔθ.

(5)電動機制御装置100aにおいて、警報発令手段11は、感度演算手段10により演算された感度KΔθに基づいて警報を出力する。このようにしたので、システム使用者や上位システムに対して、感度不足のために電動機1の運転を持続するのが困難であることを警告し、適切な措置により脱調を未然に防ぐように促すことができる。 (5) In the motor control device 100a, the alarm issuing means 11 outputs an alarm based on the sensitivity KΔθ calculated by the sensitivity calculating means 10. Since it did in this way, it warns that it is difficult to maintain the driving | operation of the electric motor 1 for lack of sensitivity to a system user and a high-order system, and prevents step-out beforehand by an appropriate measure. Can be urged.

(第2実施形態)
図10は、本発明の第2実施形態による電動機駆動システム110cの全体構成図である。電動機駆動システム110cは、電力変換装置101cと電動機1とを備える。電力変換装置101cは、電動機制御装置100cと、電圧変換手段3と、電流検出手段2とを備える。なお、電動機1、電圧変換手段3および電流検出手段2は、図1に示す電動機駆動システム110aと同じものである。以下、本実施形態の電動機制御装置100cと第1実施形態で説明した電動機制御装置100aとの違いについて説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is an overall configuration diagram of an electric motor drive system 110c according to the second embodiment of the present invention. The electric motor drive system 110 c includes a power conversion device 101 c and the electric motor 1. The power conversion device 101 c includes an electric motor control device 100 c, a voltage conversion unit 3, and a current detection unit 2. The electric motor 1, the voltage conversion means 3, and the current detection means 2 are the same as the electric motor drive system 110a shown in FIG. Hereinafter, the difference between the motor control device 100c of the present embodiment and the motor control device 100a described in the first embodiment will be described.

図10において、電動機制御装置100cが図1に示した電動機制御装置100aと異なるのは、重畳電圧振幅調整手段12が追加されている点である。   In FIG. 10, the motor control device 100c is different from the motor control device 100a shown in FIG. 1 in that a superimposed voltage amplitude adjusting means 12 is added.

重畳電圧振幅調整手段12は、電流抽出手段6からの高周波電流ベクトルIhと、感度演算手段10からの感度KΔθとに基づいて、電圧重畳手段9から出力される高周波電圧ベクトル指令Vhの振幅を調整するための高周波電圧振幅指令VhAmpを決定する。そして、決定した高周波電圧振幅指令VhAmpを電圧重畳手段9へ出力することで、電流制御手段5からの基本波電圧ベクトル指令V1に対して重畳される前述のような矩形波による交番電圧の振幅を調整する。これにより、第1実施形態では固定値であった交番電圧の振幅を、本実施形態では感度KΔθの大きさに応じて調整するようにする。 The superposed voltage amplitude adjusting means 12 determines the amplitude of the high frequency voltage vector command Vh * output from the voltage superposing means 9 based on the high frequency current vector Ih from the current extracting means 6 and the sensitivity KΔθ from the sensitivity calculating means 10. A high frequency voltage amplitude command VhAmp * for adjustment is determined. Then, by outputting the determined high-frequency voltage amplitude command VhAmp * to the voltage superimposing means 9, the alternating voltage by the rectangular wave as described above is superimposed on the fundamental voltage vector command V1 * from the current control means 5. Adjust the amplitude. Thereby, the amplitude of the alternating voltage, which was a fixed value in the first embodiment, is adjusted according to the magnitude of the sensitivity KΔθ in the present embodiment.

ここで、重畳電圧振幅調整手段12により高周波電圧振幅指令VhAmpを決定する原理について説明する。重畳電圧位相調整手段7において高周波電流位相θihを正しく計算するためには、電流検出手段2による電流ベクトルIの検出誤差に対して、高周波電流ベクトルIhのノルムが十分に大きい必要がある。しかし、高周波電流ベクトルIhのノルムが大きいと、電動機1においてトルク脈動が大きくなったり、電磁騒音が大きくなったりするなどの欠点がある。そのため、高周波電流ベクトルIhのノルムは、高周波電流位相θihの計算に必要な範囲で最低限の大きさに制限することが望ましい。 Here, the principle of determining the high frequency voltage amplitude command VhAmp * by the superimposed voltage amplitude adjusting means 12 will be described. In order for the superimposed voltage phase adjusting means 7 to correctly calculate the high frequency current phase θih, the norm of the high frequency current vector Ih needs to be sufficiently larger than the detection error of the current vector I by the current detecting means 2. However, when the norm of the high-frequency current vector Ih is large, there are disadvantages such as torque pulsation increases in the electric motor 1 and electromagnetic noise increases. Therefore, it is desirable to limit the norm of the high-frequency current vector Ih to a minimum size within a range necessary for calculating the high-frequency current phase θih.

ところで、感度KΔθの絶対値が小さくなると、それに応じて、前述の図4から分かるように、ある軸誤差(磁極位置θdに対する高周波電圧位相θvhの誤差)に対する高周波電流位相θihと高周波電圧位相θvhとの位相差θivhの絶対値が小さくなる。そのため、高周波電流ベクトルIhのノルムの大きさが位相差θivhの検出精度に及ぼす影響が相対的に大きくなる。したがってこのような場合は、高周波電流位相θihを計算するために、高周波電流ベクトルIhのノルムを比較的大きくする必要がある。また、これとは反対に、感度KΔθの絶対値が大きい場合は、それに応じて軸誤差に対する位相差θivhの絶対値も大きくなるため、高周波電流ベクトルIhのノルムの大きさが位相差θivhの検出精度に及ぼす影響は相対的に小さくなる。したがってこの場合は、高周波電流ベクトルIhのノルムは小さくてもよい。このように、高周波電流位相θihを計算するために必要な最低限の高周波電流ベクトルIhのノルムの大きさは、感度KΔθに応じて決まることが分かる。   By the way, as the absolute value of the sensitivity KΔθ becomes smaller, the high-frequency current phase θih and the high-frequency voltage phase θvh corresponding to a certain axis error (error of the high-frequency voltage phase θvh with respect to the magnetic pole position θd) are correspondingly obtained as shown in FIG. The absolute value of the phase difference θivh is small. Therefore, the influence of the norm of the high-frequency current vector Ih on the detection accuracy of the phase difference θivh is relatively large. Therefore, in such a case, the norm of the high-frequency current vector Ih needs to be relatively large in order to calculate the high-frequency current phase θih. On the other hand, when the absolute value of the sensitivity KΔθ is large, the absolute value of the phase difference θivh with respect to the axis error is correspondingly increased. Therefore, the magnitude of the norm of the high-frequency current vector Ih is detected by the phase difference θivh. The effect on accuracy is relatively small. Therefore, in this case, the norm of the high-frequency current vector Ih may be small. Thus, it can be seen that the minimum norm of the high-frequency current vector Ih necessary for calculating the high-frequency current phase θih is determined according to the sensitivity KΔθ.

そこで、重畳電圧振幅調整手段12は、下記の式(9)を用いて、高周波電流ベクトルIhのノルムに対する指令値としての高周波電流振幅指令IhAmpを、感度KΔθに基づいて算出する。 Therefore, the superimposed voltage amplitude adjusting means 12 calculates a high frequency current amplitude command IhAmp * as a command value for the norm of the high frequency current vector Ih using the following equation (9) based on the sensitivity KΔθ.

・・・(9) ... (9)

上記の式(9)において、Kは任意の定数である。この定数Kの値は状況に応じて変化させてもよい。たとえば、位相差θivhの検出精度を高くして磁極位置θdを精度良く推定したい場合はKを大きくしたり、磁極位置θdの精度よりも高周波における電動機1のトルク脈動や電磁騒音を抑えることを重視したい場合はKを小さくしたりすることができる。   In the above formula (9), K is an arbitrary constant. The value of the constant K may be changed according to the situation. For example, when it is desired to accurately detect the magnetic pole position θd by increasing the detection accuracy of the phase difference θivh, it is important to increase K or to suppress the torque pulsation and electromagnetic noise of the motor 1 at a higher frequency than the accuracy of the magnetic pole position θd. If desired, K can be reduced.

さらに重畳電圧振幅調整手段12は、電流抽出手段6からの高周波電流ベクトルIhに基づいて、そのノルムを表す高周波電流振幅IhAmpを算出する。そして、この高周波電流振幅IhAmpが上記の高周波電流振幅指令IhAmpと一致するように、高周波電圧振幅指令VhAmpを決定し、電圧重畳手段9へ出力する。 Further, the superimposed voltage amplitude adjusting unit 12 calculates a high frequency current amplitude IhAmp representing the norm based on the high frequency current vector Ih from the current extracting unit 6. Then, the high-frequency voltage amplitude command VhAmp * is determined so that the high-frequency current amplitude IhAmp matches the high-frequency current amplitude command IhAmp *, and is output to the voltage superimposing means 9.

以上説明した本発明の第2実施形態によれば、電動機制御装置100cにおいて、重畳電圧振幅調整手段12は、感度演算手段10により演算された感度KΔθに基づいて、電圧重畳手段9により基本波電圧ベクトル指令V1に重畳される交番電圧の振幅を調整するようにした。このようにしたので、基本波電圧ベクトル指令V1に対して重畳する交番電圧を感度KΔθに応じて動的に最適化することができる。これにより、たとえば感度KΔθの絶対値の高い運転条件では交番電圧の重畳量を減らして騒音を抑制し、反対に感度KΔθの絶対値が小さい運転条件では交番電圧の重畳量を増やして必要な位置精度を確保することができる。 According to the second embodiment of the present invention described above, in the motor control device 100c, the superimposed voltage amplitude adjusting means 12 is controlled by the voltage superimposing means 9 based on the sensitivity KΔθ calculated by the sensitivity calculating means 10. The amplitude of the alternating voltage superimposed on the vector command V1 * is adjusted. Since it did in this way, the alternating voltage superimposed on fundamental wave voltage vector instruction | command V1 * can be optimized dynamically according to sensitivity K (DELTA) (theta). Thus, for example, under operating conditions where the absolute value of the sensitivity KΔθ is high, the amount of alternating voltage superimposed is reduced to suppress noise, and conversely, under the operating conditions where the absolute value of the sensitivity KΔθ is small, the alternating voltage superimposed amount is increased to increase the necessary position. Accuracy can be ensured.

(第3実施形態)
図11は、本発明の第3実施形態による電動機駆動システム110dの全体構成図である。電動機駆動システム110dは、電力変換装置101dと電動機1とを備える。電力変換装置101dは、電動機制御装置100dと、電圧変換手段3と、電流検出手段2とを備える。なお、電動機1、電圧変換手段3および電流検出手段2は、図1に示す電動機駆動システム110aと同じものである。以下、本実施形態の電動機制御装置100dと第1実施形態で説明した電動機制御装置100aとの違いについて説明する。
(Third embodiment)
FIG. 11 is an overall configuration diagram of an electric motor drive system 110d according to the third embodiment of the present invention. The electric motor drive system 110d includes a power conversion device 101d and the electric motor 1. The power conversion device 101d includes an electric motor control device 100d, a voltage conversion unit 3, and a current detection unit 2. The electric motor 1, the voltage conversion means 3, and the current detection means 2 are the same as the electric motor drive system 110a shown in FIG. Hereinafter, the difference between the motor control device 100d of this embodiment and the motor control device 100a described in the first embodiment will be described.

図11において、電動機制御装置100dが図1に示した電動機制御装置100aと異なるのは、警報発令手段11を備えていない点と、感度演算手段10からの感度KΔθがトルク指令発生手段4に入力されている点である。   In FIG. 11, the motor control device 100 d is different from the motor control device 100 a shown in FIG. 1 in that the alarm control means 11 is not provided and the sensitivity KΔθ from the sensitivity calculation means 10 is input to the torque command generation means 4. It is a point that has been.

本実施形態において、トルク指令発生手段4は、感度演算手段10からの感度KΔθに基づいて、電動機1に対するトルク指令τを調整する。これにより、電動機1に流れる電流ベクトルIが大きくなりすぎて感度KΔθが低下したときに、電流制御手段5から電圧変換手段3へ出力される基本波電圧ベクトル指令V1を調整して電流ベクトルIを制限し、感度KΔθの低下を防ぐようにする。その原理について以下に説明する。 In the present embodiment, the torque command generation means 4 adjusts the torque command τ * for the electric motor 1 based on the sensitivity KΔθ from the sensitivity calculation means 10. Thus, when the current vector I flowing through the electric motor 1 becomes too large and the sensitivity KΔθ decreases, the fundamental wave voltage vector command V1 * output from the current control unit 5 to the voltage conversion unit 3 is adjusted to adjust the current vector I. To prevent a decrease in sensitivity KΔθ. The principle will be described below.

一般的に、感度KΔθの絶対値の減少は、前述したように電動機1において電流量が増大することにより磁気飽和現象が起こり、それによって突極性が悪化することで発生する。そのため、感度KΔθが悪化した場合は、基本波電流ベクトルI1の絶対値をそれ以上増加させないようにすることで、感度KΔθが失われるのを防ぎ、それに続く脱調の発生を予防することができる。   In general, the decrease in the absolute value of the sensitivity KΔθ occurs when a magnetic saturation phenomenon occurs due to an increase in the amount of current in the electric motor 1 as described above, and thereby the saliency deteriorates. Therefore, when the sensitivity KΔθ is deteriorated, the absolute value of the fundamental wave current vector I1 is not increased any more, so that the sensitivity KΔθ can be prevented from being lost and the subsequent step-out can be prevented from occurring. .

そこで、本実施形態では、感度KΔθの絶対値が所定値を下回った場合、トルク指令発生手段4においてトルク指令τの絶対値がそれ以上増加するのを制限する。あるいは、トルク指令τの絶対値を減少させるようにする。このようにして抑制されたトルク指令τを受けた電流制御手段5は、その抑制後のトルク指令τに応じた基本波電圧ベクトル指令V1を出力する。これにより、感度KΔθの減少を抑えて電動機1の運転を維持できるようにする。 Therefore, in the present embodiment, when the absolute value of the sensitivity KΔθ falls below a predetermined value, the torque command generating means 4 restricts the absolute value of the torque command τ * from increasing further. Alternatively, the absolute value of the torque command τ * is decreased. The current control means 5 that has received the torque command τ * suppressed in this way outputs a fundamental voltage vector command V1 * corresponding to the torque command τ * after the suppression. As a result, the decrease in the sensitivity KΔθ is suppressed and the operation of the electric motor 1 can be maintained.

以上説明した本発明の第3実施形態によれば、電動機制御装置100dにおいて、電流制御手段5は、感度演算手段10により演算された感度KΔθに基づいてトルク指令発生手段4により抑制されたトルク指令τを受けて、電動機1に流れる電流ベクトルIを制限するように基本波電圧ベクトル指令V1を調整して出力する。このようにしたので、感度KΔθが必要以上に減少してしまうのを防ぎ、電動機1の脱調を未然に防止することができる。 According to the third embodiment of the present invention described above, in the motor control device 100d, the current control unit 5 is controlled by the torque command generation unit 4 based on the sensitivity KΔθ calculated by the sensitivity calculation unit 10. In response to τ * , the fundamental voltage vector command V1 * is adjusted and output so as to limit the current vector I flowing through the electric motor 1. Since it did in this way, it can prevent that sensitivity K (DELTA) (theta) reduces more than needed, and can prevent the out-of-step of the electric motor 1 beforehand.

なお、以上説明した第3実施形態では、感度演算手段10からの感度KΔθに基づいてトルク指令発生手段4によりトルク指令τを抑制することで、電流制御手段5から出力される基本波電圧ベクトル指令V1を調整して感度KΔθの減少を抑えるようにした。しかし、こうした動作を電流制御手段5のみで行うようにしてもよい。たとえば、電流制御手段5において、感度低下時の基本波電流ベクトルI1の絶対値を予め設定しておく。そして、感度演算手段10からの感度KΔθに基づいて、感度KΔθの絶対値が所定値を下回ったか否かを判定し、所定値を下回った場合は、トルク指令発生手段4からのトルク指令τに関わらず、予め設定された感度低下時の基本波電流ベクトルI1の絶対値に基づいて基本波電圧ベクトル指令V1を決定する。このようにしても、上記と同様の作用効果を得ることができる。 In the third embodiment described above, the fundamental voltage vector output from the current controller 5 is suppressed by the torque command generator 4 suppressing the torque command τ * based on the sensitivity KΔθ from the sensitivity calculator 10. The command V1 * is adjusted to suppress the decrease in sensitivity KΔθ. However, such an operation may be performed only by the current control means 5. For example, in the current control means 5, the absolute value of the fundamental wave vector I1 when sensitivity is lowered is set in advance. Based on the sensitivity KΔθ from the sensitivity calculation means 10, it is determined whether or not the absolute value of the sensitivity KΔθ is below a predetermined value. If the absolute value is below the predetermined value, the torque command τ * from the torque command generation means 4 is determined . Regardless, the fundamental voltage vector command V1 * is determined based on the preset absolute value of the fundamental current vector I1 when the sensitivity is lowered. Even if it does in this way, the effect similar to the above can be acquired.

(第4実施形態)
図12は、本発明の第4実施形態による電動機駆動システム110eの全体構成図である。電動機駆動システム110eは、電力変換装置101eと電動機1とを備える。電力変換装置101eは、電動機制御装置100eと、電圧変換手段3と、電流検出手段2とを備える。なお、電動機1、電圧変換手段3および電流検出手段2は、図1に示す電動機駆動システム110aと同じものである。以下、本実施形態の電動機制御装置100eと第1実施形態で説明した電動機制御装置100aとの違いについて説明する。
(Fourth embodiment)
FIG. 12 is an overall configuration diagram of an electric motor drive system 110e according to the fourth embodiment of the present invention. The electric motor drive system 110e includes a power conversion device 101e and the electric motor 1. The power conversion device 101e includes an electric motor control device 100e, a voltage conversion unit 3, and a current detection unit 2. The electric motor 1, the voltage conversion means 3, and the current detection means 2 are the same as the electric motor drive system 110a shown in FIG. Hereinafter, the difference between the motor control device 100e of the present embodiment and the motor control device 100a described in the first embodiment will be described.

図12において、電動機制御装置100eが図1に示した電動機制御装置100aと異なるのは、無効電流指令発生手段13が追加されている点である。   In FIG. 12, the motor control device 100e is different from the motor control device 100a shown in FIG. 1 in that a reactive current command generating means 13 is added.

無効電流指令発生手段13は、感度演算手段10からの感度KΔθの絶対値を所定の基準値と比較する。その結果、感度KΔθの絶対値が基準値よりも低い場合、電流制御手段5に対して所定の信号を出力する。この信号を受けると、電流制御手段5は、電流ベクトルIにおいて無効電流が増加するように、基本波電圧ベクトル指令V1の値を調整して出力する。これにより、感度KΔθの絶対値が低下した場合、電流ベクトルIにおいて無効電流を増加させる。なお、無効電流とは、電動機1においてトルクの発生に寄与せず、運転時の損失となる電流である。 The reactive current command generation means 13 compares the absolute value of the sensitivity KΔθ from the sensitivity calculation means 10 with a predetermined reference value. As a result, when the absolute value of the sensitivity KΔθ is lower than the reference value, a predetermined signal is output to the current control unit 5. Upon receiving this signal, the current control means 5 adjusts and outputs the value of the fundamental voltage vector command V1 * so that the reactive current in the current vector I increases. Thereby, when the absolute value of the sensitivity KΔθ is lowered, the reactive current is increased in the current vector I. The reactive current is a current that does not contribute to the generation of torque in the electric motor 1 and is a loss during operation.

ここで、感度KΔθの絶対値が低下した場合に電流ベクトルIにおいて無効電流を増加させる理由について説明する。感度KΔθの絶対値の減少は、電動機1において有効電流の位相方向の磁束が飽和することにより発生する。そのため、このような場合は、通常の運転時にはほぼ生じない無効電流を意図的に増加させ、それによって無効電流の位相方向の磁束飽和をさらに強めるようにする。これにより、相対的にインダクタンスの異方性を発生させ、感度KΔθを回復させることが可能となる。   Here, the reason why the reactive current is increased in the current vector I when the absolute value of the sensitivity KΔθ decreases will be described. The decrease in the absolute value of the sensitivity KΔθ occurs when the magnetic flux in the phase direction of the effective current is saturated in the electric motor 1. Therefore, in such a case, the reactive current that hardly occurs during normal operation is intentionally increased, thereby further increasing the magnetic flux saturation in the phase direction of the reactive current. As a result, anisotropy of inductance is relatively generated, and the sensitivity KΔθ can be recovered.

そこで、本実施形態では、無効電流指令発生手段13により感度KΔθの絶対値を所定の基準値と比較し、感度KΔθの絶対値が基準値を下回った場合は所定の信号を出力する。この信号に応じて、感度KΔθが基準値を維持するまで無効電流指令を増加させるように電流制御手段5を動作させる。その結果、脱調を未然に防ぎつつ、前述の第3実施形態よりも高いトルクを電動機1から出力させることが可能となる。ただしこの場合、無効電流が増加する分、電動機1の運転効率は悪化することになる。   Therefore, in the present embodiment, the reactive current command generation means 13 compares the absolute value of the sensitivity KΔθ with a predetermined reference value, and outputs a predetermined signal when the absolute value of the sensitivity KΔθ falls below the reference value. In response to this signal, the current control means 5 is operated so as to increase the reactive current command until the sensitivity KΔθ maintains the reference value. As a result, it is possible to output a higher torque from the electric motor 1 than in the third embodiment while preventing step-out. However, in this case, the operating efficiency of the electric motor 1 deteriorates as the reactive current increases.

以上説明した本発明の第4実施形態によれば、電動機制御装置100eにおいて、電流制御手段5は、感度演算手段10により演算された感度KΔθに基づいて無効電流指令発生手段13から出力される信号に応じて、電動機1に流れる無効電流を増加させるように基本波電圧ベクトル指令V1を調整して出力する。このようにしたので、感度KΔθが必要以上に減少してしまうのを防ぎ、電動機1の脱調を未然に防止することができる。さらに、これを行いつつ、第3実施形態で説明した電動機制御装置100dよりも高いトルクを電動機1から出力させることができる。 According to the fourth embodiment of the present invention described above, in the motor control device 100e, the current control means 5 is a signal output from the reactive current command generation means 13 based on the sensitivity KΔθ calculated by the sensitivity calculation means 10. Accordingly, the fundamental voltage vector command V1 * is adjusted and output so as to increase the reactive current flowing through the electric motor 1. Since it did in this way, it can prevent that sensitivity K (DELTA) (theta) reduces more than needed, and can prevent the out-of-step of the electric motor 1 beforehand. Furthermore, while performing this, a higher torque can be output from the electric motor 1 than the electric motor control device 100d described in the third embodiment.

(第5実施形態)
図13は、本発明の第5実施形態による搬送機130の全体構成図である。搬送機130は、電動機1、電力変換装置131、動力電圧機構132および搬送部133を備える。なお、電力変換装置131には、第1〜第4実施形態で説明した電力変換装置101a、101c、101d、101eのいずれかを用いることができる。また電動機1は、第1〜第4実施形態で説明したのと同じものである。
(Fifth embodiment)
FIG. 13 is an overall configuration diagram of a conveyor 130 according to the fifth embodiment of the present invention. The transport machine 130 includes the electric motor 1, a power conversion device 131, a power voltage mechanism 132, and a transport unit 133. As the power conversion device 131, any of the power conversion devices 101a, 101c, 101d, and 101e described in the first to fourth embodiments can be used. The electric motor 1 is the same as that described in the first to fourth embodiments.

電力変換装置131は、上記第1〜第4実施形態で説明したような方法により電動機1の動作を制御する。電動機1により発生された駆動力は、動力伝達機構132を介して搬送部133に伝達される。搬送部133は、この駆動力を用いて動作することで、設置された荷物等を所定の位置から別の所定の位置まで搬送する。   The power conversion device 131 controls the operation of the electric motor 1 by the method described in the first to fourth embodiments. The driving force generated by the electric motor 1 is transmitted to the transport unit 133 via the power transmission mechanism 132. The transport unit 133 operates using this driving force to transport an installed baggage or the like from a predetermined position to another predetermined position.

以上説明したように、本発明は搬送機においても適用することができる。   As described above, the present invention can also be applied to a conveyor.

(第6実施形態)
図14は、本発明の第6実施形態による昇降装置140の全体構成図である。昇降装置140は、電動機1、電力変換装置141、巻き上げ機構142、ワイヤ143および昇降部144を備える。なお、電力変換装置141には、第1〜第4実施形態で説明した電力変換装置101a、101c、101d、101eのいずれかを用いることができる。また電動機1は、第1〜第4実施形態で説明したのと同じものである。
(Sixth embodiment)
FIG. 14 is an overall configuration diagram of an elevating device 140 according to a sixth embodiment of the present invention. The elevating device 140 includes the electric motor 1, the power conversion device 141, a winding mechanism 142, a wire 143, and an elevating unit 144. Note that any of the power conversion devices 101a, 101c, 101d, and 101e described in the first to fourth embodiments can be used as the power conversion device 141. The electric motor 1 is the same as that described in the first to fourth embodiments.

電力変換装置141は、上記第1〜第4実施形態で説明したような方法により電動機1の動作を制御する。巻き上げ機構142は、電動機1により発生された駆動力を用いて、昇降部144に接続されているワイヤ143を巻き上げたり巻き下げたりすることで、昇降部144を上下に移動させる。   The power conversion device 141 controls the operation of the electric motor 1 by the method described in the first to fourth embodiments. The hoisting mechanism 142 moves the elevating unit 144 up and down by hoisting and lowering the wire 143 connected to the elevating unit 144 using the driving force generated by the electric motor 1.

以上説明したように、本発明は昇降装置においても適用することができる。   As described above, the present invention can also be applied to a lifting device.

(変形例)
なお、以上説明した各実施形態において、過渡現象によって軸誤差、すなわち磁極位置θdに対する高周波電圧位相θvhの誤差が大きい場合は、感度KΔθを正しく演算するのが困難となる。したがって、このような場合は感度演算手段10による感度KΔθの演算を中止してもよい。この点について、以下に図15を用いて詳しく説明する。
(Modification)
In each of the embodiments described above, if the axis error, that is, the error of the high-frequency voltage phase θvh with respect to the magnetic pole position θd is large due to a transient phenomenon, it is difficult to calculate the sensitivity KΔθ correctly. Therefore, in such a case, the calculation of the sensitivity KΔθ by the sensitivity calculation means 10 may be stopped. This point will be described in detail below with reference to FIG.

図15は、過渡現象による感度検出誤差の原理説明図である。この図は、過渡現象によって軸誤差が生じている場合の高周波電圧位相θvhと位相差θivhとの関係を、図4、9に示したような位相差θivhと位相差θvhdのグラフ上に示したものである。   FIG. 15 is a diagram for explaining the principle of sensitivity detection error due to a transient phenomenon. This figure shows the relationship between the high-frequency voltage phase θvh and the phase difference θivh when the axis error is caused by a transient phenomenon on the graph of the phase difference θivh and the phase difference θvhd as shown in FIGS. Is.

第1実施形態で説明したのと同様に、重畳電圧位相シフト手段8において位相シフト量θvh1、θvh2、θvh3を順次切り替えて重畳パターン信号を変化させる場合、前述のようにθvh2=0°である。重畳電圧位相調整手段7は、このときの高周波電流ベクトルIh2と高周波電圧ベクトルVh2との位相差θivh2を用いることで、突極性に基づく磁極位置の検出原理に従って、高周波電圧位相指令値θvhを調整する。 In the same manner as described in the first embodiment, when the superimposed voltage signal is changed by sequentially switching the phase shift amounts θvh1, θvh2, and θvh3 in the superimposed voltage phase shift means 8, θvh2 = 0 ° as described above. The superimposed voltage phase adjusting means 7 uses the phase difference θivh2 between the high-frequency current vector Ih2 and the high-frequency voltage vector Vh2 at this time to adjust the high-frequency voltage phase command value θvh * according to the magnetic pole position detection principle based on the saliency . To do.

ここで図15に示すように、過渡現象に起因する軸誤差により高周波電圧位相θvhと磁極位置θdとの位相差θvhdが0ではないとする。この場合、位相シフト量θvh1に対する位相差θivh1はグラフ上の点151に相当し、位相シフト量θvh3に対する位相差θivh3はグラフ上の点152に相当する。したがって、第1実施形態で説明したように、これらの点を結ぶ一次関数の傾きにより感度KΔθを求めると、実際とは異なる値が算出されてしまうことになる。すなわち、過渡現象による軸誤差が大きく発生している場合は、位相シフト量θvh1、θivh3に対して検出される位相差θivh1、θivh3が原点付近の線形近似領域を逸脱してしまう。そのため、正しい感度KΔθを算出することが原理的に困難となる。   Here, as shown in FIG. 15, it is assumed that the phase difference θvhd between the high-frequency voltage phase θvh and the magnetic pole position θd is not 0 due to an axis error caused by a transient phenomenon. In this case, the phase difference θivh1 with respect to the phase shift amount θvh1 corresponds to a point 151 on the graph, and the phase difference θivh3 with respect to the phase shift amount θvh3 corresponds to a point 152 on the graph. Therefore, as described in the first embodiment, when the sensitivity KΔθ is obtained from the slope of the linear function connecting these points, a value different from the actual value is calculated. That is, when a large axis error due to a transient phenomenon occurs, the phase differences θivh1 and θivh3 detected with respect to the phase shift amounts θvh1 and θivh3 deviate from the linear approximation region near the origin. Therefore, it is theoretically difficult to calculate the correct sensitivity KΔθ.

そこで、感度演算手段10において、位相シフト量θvh2が0であるときの高周波電流ベクトルIh2と高周波電圧ベクトルVh2との位相差θivh2を求め、その絶対値を所定の基準値と比較する。ここで、過渡現象による軸誤差が発生していないとすると、位相差θivh2はほぼ0となるはずである。そのため、位相差θivh2の絶対値が基準値を超えている場合は、過渡現象に起因する軸誤差が発生しており、重畳電圧位相調整手段7による交番電圧の重畳位相の調整が収束していないと判断できる。したがってこの場合は感度KΔθを正しく算出できないため、感度演算手段10による感度KΔθの演算を中止してその出力を停止することが好ましい。   Therefore, the sensitivity calculation means 10 obtains the phase difference θivh2 between the high-frequency current vector Ih2 and the high-frequency voltage vector Vh2 when the phase shift amount θvh2 is 0, and compares the absolute value with a predetermined reference value. Here, if no axis error due to a transient phenomenon occurs, the phase difference θivh2 should be almost zero. Therefore, when the absolute value of the phase difference θivh2 exceeds the reference value, an axis error due to a transient phenomenon has occurred, and the adjustment of the superimposed phase of the alternating voltage by the superimposed voltage phase adjusting means 7 has not converged. It can be judged. Therefore, in this case, since the sensitivity KΔθ cannot be calculated correctly, it is preferable to stop the output by stopping the calculation of the sensitivity KΔθ by the sensitivity calculation means 10.

以上説明した変形例によれば、過渡現象による感度KΔθの演算誤差を抑制することができる。   According to the modification described above, it is possible to suppress the calculation error of the sensitivity KΔθ due to the transient phenomenon.

なお、以上説明した各実施形態や変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。   Each embodiment and modification described above are merely examples, and the present invention is not limited to these contents as long as the features of the invention are not impaired.

1 電動機
2 電流検出手段
3 電圧変換手段
4 トルク指令発生手段
5 電流制御手段
6 電流抽出手段
7 重畳電圧位相調整手段
8 重畳電圧位相シフト手段
9 電圧重畳手段
10 感度演算手段
11 警報発令手段
12 重畳電圧振幅調整手段
13 無効電流指令発生手段
71 重畳パターン発生手段
72 信号セレクタ
100a、100b、100c、100d、100e 電動機制御装置
101a、101b、101c、101d、101e 電力変換装置
110a、110b、110c、110d、110e 電動機駆動システム
130 搬送機
140 昇降装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric motor 2 Current detection means 3 Voltage conversion means 4 Torque command generation means 5 Current control means 6 Current extraction means 7 Superposed voltage phase adjustment means 8 Superposed voltage phase shift means 9 Voltage superposition means 10 Sensitivity calculation means 11 Alarm issuing means 12 Superposed voltage Amplitude adjusting means 13 Reactive current command generating means 71 Superposed pattern generating means 72 Signal selectors 100a, 100b, 100c, 100d, 100e Electric motor control devices 101a, 101b, 101c, 101d, 101e Power converters 110a, 110b, 110c, 110d, 110e Electric motor drive system 130 Conveyor 140 Lifting device

Claims (12)

直流電圧を交流電圧に変換して突極性を有する交流電動機に出力する電圧変換手段と、
前記交流電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段により検出された電流から高周波電流を抽出する電流抽出手段と、
前記電流抽出手段により抽出された高周波電流に基づいて、前記交流電動機の回転子の磁極位置を推定すると共に前記回転子の回転周期とは異なる周期で変化する交番電圧を重畳する位相を調整するための高周波電圧位相指令値を出力する重畳電圧位相調整手段と、
前記重畳電圧位相調整手段により出力された高周波電圧位相指令値に基づいて、前記磁極位置を推定し、前記交流電動機に流れる電流を制御するための基本波電圧指令を出力する電流制御手段と、
前記交流電動機の固定子を基準とした固定子座標平面上で前記高周波電流の軌跡が互いに位相の異なる2以上の線分を描くように、前記高周波電圧位相指令値を調整する重畳電圧位相シフト手段と、
前記重畳電圧位相シフト手段により調整された高周波電圧位相指令値に基づいて、前記交番電圧を前記基本波電圧指令に重畳して前記電圧変換手段へ出力する電圧重畳手段と、
前記電流抽出手段により抽出された高周波電流と、前記重畳電圧位相シフト手段により調整された高周波電圧位相指令値とに基づいて、前記磁極位置の推定に対する感度を演算する感度演算手段とを備えることを特徴とする電力変換装置。
A voltage conversion means for converting a DC voltage into an AC voltage and outputting it to an AC motor having saliency;
Current detecting means for detecting a current flowing in the AC motor;
Current extraction means for extracting a high-frequency current from the current detected by the current detection means;
In order to estimate the magnetic pole position of the rotor of the AC motor based on the high-frequency current extracted by the current extraction means, and to adjust the phase for superimposing the alternating voltage that changes at a period different from the rotation period of the rotor Superimposed voltage phase adjusting means for outputting a high frequency voltage phase command value of
Current control means for estimating the magnetic pole position based on the high-frequency voltage phase command value output by the superimposed voltage phase adjustment means and outputting a fundamental voltage command for controlling the current flowing through the AC motor;
Superimposed voltage phase shift means for adjusting the high-frequency voltage phase command value so that the locus of the high-frequency current draws two or more line segments having different phases on a stator coordinate plane with respect to the stator of the AC motor. When,
Based on the high-frequency voltage phase command value adjusted by the superimposed voltage phase shift unit, a voltage superimposing unit that superimposes the alternating voltage on the fundamental voltage command and outputs it to the voltage conversion unit;
Sensitivity calculation means for calculating the sensitivity to the estimation of the magnetic pole position based on the high frequency current extracted by the current extraction means and the high frequency voltage phase command value adjusted by the superimposed voltage phase shift means. A power conversion device.
直流電圧を交流電圧に変換して突極性を有する交流電動機に出力する電圧変換手段と、
前記交流電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段により検出された電流から高周波電流を抽出する電流抽出手段と、
前記電流抽出手段により抽出された高周波電流に基づいて、前記交流電動機の回転子の磁極位置を推定すると共に前記回転子の回転周期とは異なる周期で変化する交番電圧を重畳する位相を調整するための高周波電圧位相指令値を出力する重畳電圧位相調整手段と、
前記重畳電圧位相調整手段により出力された高周波電圧位相指令値に基づいて、前記磁極位置を推定し、前記交流電動機に流れる電流を制御するための基本波電圧指令を出力する電流制御手段と、
なくとも2以上の所定の位相シフト量を周期的に切り替えて前記高周波電圧位相指令値に加算することにより、前記高周波電圧位相指令値を調整する重畳電圧位相シフト手段と、
前記重畳電圧位相シフト手段により調整された高周波電圧位相指令値に基づいて、前記交番電圧を前記基本波電圧指令に重畳して前記電圧変換手段へ出力する電圧重畳手段と、
前記電流抽出手段により抽出された高周波電流と、前記重畳電圧位相シフト手段により調整された高周波電圧位相指令値とに基づいて、前記磁極位置の推定に対する感度を演算する感度演算手段とを備えることを特徴とする電力変換装置。
A voltage conversion means for converting a DC voltage into an AC voltage and outputting it to an AC motor having saliency;
Current detecting means for detecting a current flowing in the AC motor;
Current extraction means for extracting a high-frequency current from the current detected by the current detection means;
In order to estimate the magnetic pole position of the rotor of the AC motor based on the high-frequency current extracted by the current extraction means, and to adjust the phase for superimposing the alternating voltage that changes at a period different from the rotation period of the rotor Superimposed voltage phase adjusting means for outputting a high frequency voltage phase command value of
Current control means for estimating the magnetic pole position based on the high-frequency voltage phase command value output by the superimposed voltage phase adjustment means and outputting a fundamental voltage command for controlling the current flowing through the AC motor;
By adding to the high-frequency voltage phase command value 2 or more predetermined phase shift amount periodically switched even without low, the superimposed voltage phase shifting means for adjusting the high-frequency voltage phase command value,
Based on the high-frequency voltage phase command value adjusted by the superimposed voltage phase shift unit, a voltage superimposing unit that superimposes the alternating voltage on the fundamental voltage command and outputs it to the voltage conversion unit;
Sensitivity calculation means for calculating the sensitivity to the estimation of the magnetic pole position based on the high frequency current extracted by the current extraction means and the high frequency voltage phase command value adjusted by the superimposed voltage phase shift means. A power conversion device.
請求項2に記載の電力変換装置において、
前記重畳電圧位相シフト手段は、前記位相シフト量として、第1の位相シフト量と第2の位相シフト量とを周期的に切り替えて前記高周波電圧位相指令値に加算し、
前記電圧重畳手段は、前記第1の位相シフト量が加算された高周波電圧位相指令値に応じて、前記交番電圧としての第1の高周波電圧を前記基本波電圧指令に重畳すると共に、前記第2の位相シフト量が加算された高周波電圧位相指令値に応じて、前記交番電圧としての第2の高周波電圧を前記基本波電圧指令に重畳し、
前記感度演算手段は、前記高周波電流と前記第1の高周波電圧との間の第1の位相差と、前記高周波電流と前記第2の高周波電圧との間の第2の位相差とを算出し、算出した第1の位相差および第2の位相差に基づいて前記感度を演算することを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 2 ,
The superimposed voltage phase shift means periodically switches the first phase shift amount and the second phase shift amount as the phase shift amount, and adds the phase shift amount to the high frequency voltage phase command value,
The voltage superimposing unit superimposes the first high frequency voltage as the alternating voltage on the fundamental voltage command according to the high frequency voltage phase command value to which the first phase shift amount is added, and the second voltage voltage command. In accordance with the high-frequency voltage phase command value to which the phase shift amount is added, the second high-frequency voltage as the alternating voltage is superimposed on the fundamental voltage command,
The sensitivity calculation means calculates a first phase difference between the high-frequency current and the first high-frequency voltage, and a second phase difference between the high-frequency current and the second high-frequency voltage. A power conversion device that calculates the sensitivity based on the calculated first phase difference and second phase difference.
請求項3に記載の電力変換装置において、
前記感度演算手段は、前記第1の位相シフト量および前記第1の位相差の組に応じた第1の座標点と、前記第2の位相シフト量および前記第2の位相差の組に応じた第2の座標点との傾きを算出することにより、前記感度を演算することを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 3 ,
The sensitivity calculation unit is configured to respond to a first coordinate point corresponding to the set of the first phase shift amount and the first phase difference, and to a set of the second phase shift amount and the second phase difference. A power conversion device, wherein the sensitivity is calculated by calculating an inclination with respect to the second coordinate point.
請求項2に記載の電力変換装置において、
前記重畳電圧位相シフト手段は、−45°〜45°の範囲内で正および負の値からそれぞれ1つ以上の値を前記位相シフト量として選択することを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 2 ,
The superposed voltage phase shift means selects one or more values from positive and negative values within a range of −45 ° to 45 °, respectively, as the phase shift amount.
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電力変換装置において、
前記感度演算手段により演算された感度に基づいて警報を出力する警報発令手段をさらに備えることを特徴とする電力変換装置。
In the power converter according to any one of claims 1 to 5 ,
The power conversion device further comprising alarm issuing means for outputting an alarm based on the sensitivity calculated by the sensitivity calculating means.
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の電力変換装置において、
前記感度演算手段により演算された感度に基づいて、前記電圧重畳手段により前記基本波電圧指令に重畳される交番電圧の振幅を調整する重畳電圧振幅調整手段をさらに備えることを特徴とする電力変換装置。
In the power converter according to any one of claims 1 to 6 ,
The power conversion device further comprising: a superimposed voltage amplitude adjusting unit that adjusts an amplitude of the alternating voltage superimposed on the fundamental voltage command by the voltage superimposing unit based on the sensitivity calculated by the sensitivity calculating unit. .
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の電力変換装置において、
前記電流制御手段は、前記感度演算手段により演算された感度に基づいて、前記交流電動機に流れる電流を制限するように前記基本波電圧指令を調整して出力することを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device according to any one of claims 1 to 7 ,
The power control device, wherein the current control unit adjusts and outputs the fundamental voltage command so as to limit a current flowing through the AC motor based on the sensitivity calculated by the sensitivity calculation unit.
請求項1乃至8のいずれか一項に記載の電力変換装置において、
前記電流制御手段は、前記感度演算手段により演算された感度に基づいて、前記交流電動機に流れる無効電流を増加させるように前記基本波電圧指令を調整して出力することを特徴とする電力変換装置。
In the power converter according to any one of claims 1 to 8 ,
The current control means adjusts and outputs the fundamental voltage command so as to increase the reactive current flowing through the AC motor based on the sensitivity calculated by the sensitivity calculation means. .
請求項1乃至9のいずれか一項に記載の電力変換装置と、
前記交流電動機とを備えることを特徴とする電動機駆動システム。
The power conversion device according to any one of claims 1 to 9 ,
An electric motor drive system comprising the AC electric motor.
請求項1乃至9のいずれか一項に記載の電力変換装置と、
前記交流電動機と、
前記交流電動機により発生される駆動力を用いて動作する搬送部とを備えることを特徴とする搬送機。
The power conversion device according to any one of claims 1 to 9 ,
The AC motor;
A transport unit that operates using a driving force generated by the AC motor.
請求項1乃至9のいずれか一項に記載の電力変換装置と、
前記交流電動機と、
昇降部と、
前記交流電動機により発生される駆動力を用いて前記昇降部を上下に移動させる巻き上げ機構とを備えることを特徴とする昇降装置。
The power conversion device according to any one of claims 1 to 9 ,
The AC motor;
Elevating part;
An elevating apparatus comprising: a hoisting mechanism that moves the elevating part up and down using a driving force generated by the AC motor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3312472B2 (en) * 1994-03-01 2002-08-05 富士電機株式会社 Magnetic pole position detection device for motor
JP3719426B2 (en) * 2002-07-08 2005-11-24 株式会社安川電機 AC motor control method and control apparatus
JP4120420B2 (en) * 2003-02-20 2008-07-16 日産自動車株式会社 Motor control device
JP4899509B2 (en) * 2006-01-07 2012-03-21 日本電産株式会社 AC motor rotor phase estimation device
JP2008295200A (en) * 2007-05-24 2008-12-04 Aisin Seiki Co Ltd Synchronous motor control device and method for optimizing synchronous motor control
JP5098439B2 (en) * 2007-05-25 2012-12-12 株式会社明電舎 Sensorless control device for permanent magnet synchronous motor
JP5109790B2 (en) * 2008-05-08 2012-12-26 富士電機株式会社 Control device for permanent magnet type synchronous motor
JP5281339B2 (en) * 2008-09-01 2013-09-04 株式会社日立製作所 Synchronous motor drive system and control device used therefor
JP5397023B2 (en) * 2009-06-01 2014-01-22 株式会社安川電機 AC motor control device

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