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JP6422796B2 - Synchronous machine control device and drive system - Google Patents

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JP6422796B2
JP6422796B2 JP2015043484A JP2015043484A JP6422796B2 JP 6422796 B2 JP6422796 B2 JP 6422796B2 JP 2015043484 A JP2015043484 A JP 2015043484A JP 2015043484 A JP2015043484 A JP 2015043484A JP 6422796 B2 JP6422796 B2 JP 6422796B2
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峻 谷口
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健太郎 鈴木
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和明 結城
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

本発明の実施形態は、同期機制御装置及び駆動システムに関する。   Embodiments described herein relate generally to a synchronous machine control device and a drive system.

従来、同期機の制御方法として、小型軽量化、低コスト化、及び信頼性向上のために、レゾルバエンコーダ等の回転センサを用いないセンサレス制御が提案されている。一般に、センサレス制御では、低速域における制御精度の向上が困難であり、多様な開発が進められている。   Conventionally, as a control method of a synchronous machine, sensorless control that does not use a rotation sensor such as a resolver encoder has been proposed in order to reduce the size and weight, reduce the cost, and improve the reliability. In general, in sensorless control, it is difficult to improve control accuracy in a low speed region, and various developments are being made.

例えば、低速域における制御方法として、PWM高調波を利用した方法や、電圧指令に高周波電圧を重畳する方法や、電流指令に高周波電流を重畳する方法が利用されている。いずれの場合も、同期機に流れる電流や電圧の高周波成分に基づいて、同期機の回転位相角や角周波数を推定することができる。また、重畳する高周波信号を可変とすることで、騒音を低減する方法も提案されている。これらの方法を用いることにより、低速域における同期機のセンサレス制御が可能となる。   For example, as a control method in a low speed region, a method using PWM harmonics, a method of superposing a high frequency voltage on a voltage command, or a method of superposing a high frequency current on a current command is used. In either case, the rotational phase angle and angular frequency of the synchronous machine can be estimated based on the high-frequency components of the current and voltage flowing through the synchronous machine. In addition, a method for reducing noise by making the superposed high-frequency signal variable has also been proposed. By using these methods, sensorless control of the synchronous machine in the low speed range is possible.

しかしながら、指令に高周波信号を重畳する場合、同期機の角周波数に応じて発生するスロット高調波の影響により、出力高周波成分に誤差が発生し、同期機の回転位相角や角周波数を精度よく推定できない恐れがあった。回転位相角の推定精度が低下すると、制御の不安定化や脱調が生じるという問題があった。   However, when a high-frequency signal is superimposed on a command, an error occurs in the output high-frequency component due to the effect of slot harmonics generated according to the angular frequency of the synchronous machine, and the rotational phase angle and angular frequency of the synchronous machine are accurately estimated. There was a fear that I could not. When the estimation accuracy of the rotational phase angle is lowered, there is a problem that the control becomes unstable and the step-out occurs.

特開2009−153347号公報JP 2009-153347 A 特開2001−339999号公報JP 2001-339999 A 特開2011−172324号公報JP 2011-172324 A

スロット高調波の影響を抑制し、同期機の回転位相角を精度よく推定できる同期機制御装置及び駆動システムを提供する。   Provided are a synchronous machine control device and a drive system capable of suppressing the influence of slot harmonics and accurately estimating the rotational phase angle of the synchronous machine.

一実施形態に係る同期機制御装置は、インバータと、電圧指令生成部と、高周波重畳部と、推定部と、を備える。インバータは、同期機を駆動する。電圧指令生成部は、電流指令及びインバータの出力電流に基づいて電圧指令を生成する。高周波重畳部は、電流指令又は電圧指令に所定の高周波信号を重畳可能である。推定部は、同期機の推定回転位相角を算出する。高周波重畳部は、スロット高調波の周波数と、高周波信号の周波数と、のずれが所定値以上のとき、高周波信号を重畳し、所定値未満のとき、高周波信号を重畳しない。   A synchronous machine control device according to an embodiment includes an inverter, a voltage command generation unit, a high frequency superimposition unit, and an estimation unit. The inverter drives the synchronous machine. The voltage command generation unit generates a voltage command based on the current command and the output current of the inverter. The high frequency superimposing unit can superimpose a predetermined high frequency signal on the current command or the voltage command. The estimation unit calculates an estimated rotational phase angle of the synchronous machine. The high frequency superimposing unit superimposes the high frequency signal when the difference between the slot harmonic frequency and the frequency of the high frequency signal is equal to or greater than a predetermined value, and does not superimpose the high frequency signal when the difference is less than the predetermined value.

第1実施形態に係る同期機駆動システムを示す図。The figure which shows the synchronous machine drive system which concerns on 1st Embodiment. 三相固定座標系及びdcqc軸回転座標系を説明する図。The figure explaining a three-phase fixed coordinate system and a dcqc axis | shaft rotation coordinate system. 図1の高周波重畳部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the high frequency superimposition part of FIG. 図1の速度・回転位相角推定部29の構成を示す図。The figure which shows the structure of the speed and rotational phase angle estimation part 29 of FIG. 図4の第1誤差推定部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the 1st error estimation part of FIG. 図5の振幅検出部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the amplitude detection part of FIG. 図6のバンドパスフィルタの機能を説明する図。The figure explaining the function of the band pass filter of FIG. 図6のFFT解析部による振幅の検出方法を説明する図。The figure explaining the detection method of the amplitude by the FFT analysis part of FIG. 図4の第2誤差推定部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the 2nd error estimation part of FIG. スロット及びスロット高調波を説明する図。The figure explaining a slot and a slot harmonic. 図1の制御方式切替部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the control system switching part of FIG. スロット高調波による影響を説明する図。The figure explaining the influence by a slot harmonic. スロット高調波による影響を説明する図。The figure explaining the influence by a slot harmonic. スロット高調波による影響を説明する図。The figure explaining the influence by a slot harmonic. スロット高調波による影響を説明する図。The figure explaining the influence by a slot harmonic. スロット高調波による影響を説明する図。The figure explaining the influence by a slot harmonic. スロット高調波による影響を説明する図。The figure explaining the influence by a slot harmonic. スロット高調波による影響を説明する図。The figure explaining the influence by a slot harmonic. スロット高調波による影響を説明する図。The figure explaining the influence by a slot harmonic. 第2実施形態に係る同期機駆動システムを示す図。The figure which shows the synchronous machine drive system which concerns on 2nd Embodiment. 図20の高周波重畳部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the high frequency superimposition part of FIG. 高周波電圧の周波数及び振幅の変更方法を説明する図。The figure explaining the change method of the frequency and amplitude of a high frequency voltage. 高周波電圧の周波数及び振幅の変更方法を説明する図。The figure explaining the change method of the frequency and amplitude of a high frequency voltage. 高周波電圧の周波数及び振幅の変更方法を説明する図。The figure explaining the change method of the frequency and amplitude of a high frequency voltage. 高周波電圧の周波数及び振幅の変更方法を説明する図。The figure explaining the change method of the frequency and amplitude of a high frequency voltage. 高周波電圧の周波数及び振幅の変更方法を説明する図。The figure explaining the change method of the frequency and amplitude of a high frequency voltage.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1実施形態)
第1実施形態に係る同期機駆動システム(以下、「システム」という)について、図1〜図19を参照して説明する。図1は、本実施形態に係るシステムの構成を示す図である。図1に示すように、本実施形態に係るシステムは、同期機1と、同期機制御装置2と、を備える。
(First embodiment)
A synchronous machine drive system (hereinafter referred to as “system”) according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a system according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the system according to the present embodiment includes a synchronous machine 1 and a synchronous machine control device 2.

同期機1は、固定子及び回転子を備えるモータである。同期機1は、永久磁石を備える永久磁石同期機、シンクロナスリラクタンスモータ(SynRM)などの磁気的突極性を利用するリラクタンス式同期機、又は界磁磁束を二次巻線により供給する巻線界磁式同期機であるが、これに限られない。以下では、同期機1は、永久磁石同期機であるものとする。   The synchronous machine 1 is a motor including a stator and a rotor. The synchronous machine 1 is a permanent magnet synchronous machine including a permanent magnet, a reluctance synchronous machine that uses magnetic saliency such as a synchronous reluctance motor (SynRM), or a winding field that supplies field magnetic flux by a secondary winding. Although it is a magnetic synchronous machine, it is not restricted to this. Hereinafter, it is assumed that the synchronous machine 1 is a permanent magnet synchronous machine.

同期機1の固定子は、3つの励磁相(U相、V相、及びW相)を有し、各励磁相に流れる3相交流電流によって磁界を発生させる。固定子が発生させた磁界により、回転子が回転する。   The stator of the synchronous machine 1 has three excitation phases (U phase, V phase, and W phase), and generates a magnetic field by a three-phase alternating current flowing in each excitation phase. The rotor is rotated by the magnetic field generated by the stator.

本実施形態に係る同期機制御装置2(以下、「制御装置2」という)は、高周波信号を利用する制御方式と、高周波信号を利用しない制御方式と、の2種類の制御方式を用いて、同期機1をセンサレスで制御する。以下では、高周波信号として高周波電圧を利用する場合について説明するが、高周波信号として高周波電流を利用してもよい。   The synchronous machine control device 2 (hereinafter referred to as “control device 2”) according to the present embodiment uses two types of control methods, a control method using a high-frequency signal and a control method using no high-frequency signal. The synchronous machine 1 is controlled without a sensor. Hereinafter, a case where a high-frequency voltage is used as the high-frequency signal will be described, but a high-frequency current may be used as the high-frequency signal.

図1に示すように、この制御装置2は、インバータ21と、電流検出器22と、座標変換部23と、電圧指令生成部24と、座標変換部25と、変調部26と、電圧検出器27と、高周波重畳部28と、速度・回転位相角推定部29と、制御方式切替部30と、を備える。   As shown in FIG. 1, the control device 2 includes an inverter 21, a current detector 22, a coordinate conversion unit 23, a voltage command generation unit 24, a coordinate conversion unit 25, a modulation unit 26, and a voltage detector. 27, a high frequency superimposing unit 28, a speed / rotation phase angle estimating unit 29, and a control method switching unit 30.

インバータ21は、スイッチング素子を備える回路である。インバータ21は、スイッチング素子のON/OFFを切替えることにより、電源(図示省略)からの電力を交流に変換して、同期機1に供給する。インバータ21は、各スイッチング素子のON/OFFを制御する制御信号を変調部26から入力される。   The inverter 21 is a circuit including a switching element. The inverter 21 converts the power from a power source (not shown) into alternating current by switching ON / OFF of the switching element, and supplies it to the synchronous machine 1. The inverter 21 receives a control signal for controlling ON / OFF of each switching element from the modulation unit 26.

電流検出器22は、同期機1の固定子に流れる3相交流電流のうち、2相又は3相の電流を検出する。図1は、2相(U相及びW相)の電流iu,iwを検出する構成を示している。尚、同期機1の固定子に流れる3相交流電流は、インバータ21の直流側電流に基づき演算により求めてもよい。この場合、制御装置2は、電流検出器22を備えなくてもよい。   The current detector 22 detects a two-phase or three-phase current among the three-phase alternating current flowing through the stator of the synchronous machine 1. FIG. 1 shows a configuration for detecting two-phase (U-phase and W-phase) currents iu and iw. The three-phase alternating current flowing through the stator of the synchronous machine 1 may be obtained by calculation based on the direct current on the inverter 21. In this case, the control device 2 may not include the current detector 22.

座標変換部23は、電流検出器22が検出した電流iu,iwを、三相固定座標系からdcqc軸回転座標系に座標変換し、電流idc,iqcを算出する。電流idcは、固定子に流れる電流(インバータ21の出力電流)のdc軸成分であり、電流iqcは、固定子に流れる電流(インバータ21の出力電流)のqc軸成分である。ここで、三相固定座標系及びdcqc軸回転座標系について、図2を参照して説明する。   The coordinate conversion unit 23 converts the currents iu and iw detected by the current detector 22 from the three-phase fixed coordinate system to the dcqc axis rotation coordinate system, and calculates the currents idc and iqc. The current idc is the dc axis component of the current flowing through the stator (output current of the inverter 21), and the current iqc is the qc axis component of the current flowing through the stator (output current of the inverter 21). Here, the three-phase fixed coordinate system and the dcqc axis rotation coordinate system will be described with reference to FIG.

図2に示すように、三相固定座標系は、α軸とβ軸とからなる固定座標系である。図2において、α軸は、U相方向に設定され、β軸は、α軸と垂直な方向に設定されている。電流検出器22により検出された電流iu,iwは、このような三相固定座標上で表される。   As shown in FIG. 2, the three-phase fixed coordinate system is a fixed coordinate system composed of an α axis and a β axis. In FIG. 2, the α axis is set in the U-phase direction, and the β axis is set in a direction perpendicular to the α axis. The currents iu and iw detected by the current detector 22 are represented on such three-phase fixed coordinates.

これに対して、dcqc軸回転座標系は、dc軸とqc軸とからなる回転座標系である。dc軸は、制御装置2がd軸方向(回転子のインダクタンスが最小の方向)と推定した方向に設定され、qc軸は、制御装置2がq軸方向(回転子のインダクタンスが最大の方向)と推定した方向に設定される。図2のインダクタンス楕円は、回転子のインダクタンスを示している。   On the other hand, the dcqc axis rotation coordinate system is a rotation coordinate system including a dc axis and a qc axis. The dc axis is set in the direction estimated by the control device 2 as the d-axis direction (the direction in which the rotor inductance is minimum), and the qc axis is the q-axis direction in the q-axis direction (the direction in which the rotor inductance is maximum). Is set in the estimated direction. The inductance ellipse in FIG. 2 indicates the inductance of the rotor.

図2に示すように、dcqc軸と、dq軸と、は必ずしも一致するとは限らない。回転子の実際の回転位相角θは、α軸からd軸までの角度で表される。また、制御装置2が推定した回転子の推定回転位相角θestは、α軸からdc軸までの角度で表される。以下では、回転位相角θと推定回転位相角θestとの誤差を、誤差Δθという。   As shown in FIG. 2, the dcqc axis and the dq axis do not always coincide with each other. The actual rotational phase angle θ of the rotor is represented by an angle from the α axis to the d axis. Further, the estimated rotational phase angle θest of the rotor estimated by the control device 2 is represented by an angle from the α axis to the dc axis. Hereinafter, an error between the rotational phase angle θ and the estimated rotational phase angle θest is referred to as an error Δθ.

座標変換部23は、速度・回転位相角推定部29が出力した推定回転位相角θestを用いることにより、三相固定座標系をdcqc軸回転座標系に変換することができる。   The coordinate conversion unit 23 can convert the three-phase fixed coordinate system into the dcqc axis rotation coordinate system by using the estimated rotation phase angle θest output from the speed / rotation phase angle estimation unit 29.

電圧指令生成部24(電流制御部)は、電流idc,iqc、電流指令idc,iqc、及び推定速度ωestに基づいて、同期機1に流れる電流が電流指令idc,iqcとなるように、電圧指令vdc,vqcを算出する。 The voltage command generation unit 24 (current control unit) causes the current flowing through the synchronous machine 1 to be the current commands idc * and iqc * based on the currents idc and iqc, the current commands idc * and iqc * , and the estimated speed ωest. Then, voltage commands vdc * and vqc * are calculated.

電流指令idcは、同期機1に流す電流のdc軸成分である。電流指令iqcは、同期機1に流す電流のqc軸成分である。推定速度ωestは、制御装置2が推定した回転子の速度(角周波数)ωである。電圧指令vdcは、同期機1の固定子に印加する電圧のdc軸成分である。電圧指令vqcは、同期機1の固定子に印加する電圧のqc軸成分である。 The current command idc * is a dc axis component of the current flowing through the synchronous machine 1. The current command iqc * is the qc axis component of the current that flows through the synchronous machine 1. The estimated speed ωest is the rotor speed (angular frequency) ω estimated by the control device 2. The voltage command vdc * is a dc axis component of the voltage applied to the stator of the synchronous machine 1. The voltage command vqc * is a qc-axis component of a voltage applied to the stator of the synchronous machine 1.

以下では、電流指令idc,iqcは、外部装置から入力されるものとするが、制御装置2が、トルク指令などに基づいて電流指令idc,iqcを生成する電流指令生成部を更に備える構成も可能である。 In the following, it is assumed that the current commands idc * and iqc * are input from an external device, but the control device 2 further includes a current command generation unit that generates the current commands idc * and iqc * based on a torque command or the like. It is possible to provide a configuration.

座標変換部25は、電圧指令生成部24が出力した電圧指令vdc,vdcを、dcqc軸回転座標系から三相固定座標系に座標変換する。座標変換部25は、座標変換部23と同様、推定回転位相角θestを用いることにより、dcqc軸回転座標系を三相固定座標系に変換する。 The coordinate conversion unit 25 converts the voltage commands vdc * and vdc * output from the voltage command generation unit 24 from a dcqc axis rotation coordinate system to a three-phase fixed coordinate system. Similar to the coordinate conversion unit 23, the coordinate conversion unit 25 converts the dcqc-axis rotation coordinate system into a three-phase fixed coordinate system by using the estimated rotation phase angle θest.

以下では、座標変換部25が座標変換した電圧指令vdc,vdcを、電圧指令vu,vv,vwという。電圧指令vuは、固定子のU相に印加する電圧であり、電圧指令vvは、固定子のV相に印加する電圧であり、電圧指令vwは、固定子のW相に印加する電圧である。 Hereinafter, the voltage commands vdc * and vdc * coordinate-converted by the coordinate conversion unit 25 are referred to as voltage commands vu * , vv * and vw * . The voltage command vu * is a voltage applied to the U phase of the stator, the voltage command vv * is a voltage applied to the V phase of the stator, and the voltage command vw * is applied to the W phase of the stator. Voltage.

変調部26は、電圧指令vu,vv,vwに基づいて、インバータ21の各スイッチング素子のON/OFFを制御する制御信号vu′,vv′,vw′を生成する。制御信号vu′は、U相のスイッチング素子のON/OFFに対応する2値の信号である。制御信号vv′,vw′についても同様である。 The modulation unit 26 generates control signals vu ′, vv ′, vw ′ for controlling ON / OFF of each switching element of the inverter 21 based on the voltage commands vu * , vv * , vw * . The control signal vu ′ is a binary signal corresponding to ON / OFF of the U-phase switching element. The same applies to the control signals vv ′ and vw ′.

変調部26は、例えば、電圧指令vu,vv,vwを、三角波を用いたPWM(Pulse-Width Modulation)によって変調することにより、制御信号vu′,vv′,vw′を生成することができる。変調部26は、生成した制御信号vu′,vv′,vw′をインバータ21に入力する。 The modulation unit 26 generates the control signals vu ′, vv ′, vw ′ by modulating the voltage commands vu * , vv * , vw * by PWM (Pulse-Width Modulation) using a triangular wave, for example. Can do. The modulation unit 26 inputs the generated control signals vu ′, vv ′, vw ′ to the inverter 21.

電圧検出器27は、変調部27が出力した制御信号vu′,vv′,vw′を検出し、速度・回転位相角推定部29に入力する。   The voltage detector 27 detects the control signals vu ′, vv ′, vw ′ output from the modulation unit 27 and inputs them to the speed / rotation phase angle estimation unit 29.

高周波重畳部28は、制御方式切替部30から入力される切替信号に応じて、電圧指令vdcに高周波電圧vdhを重畳する。高周波電圧vdhは、電圧指令vdcに重畳する電圧値である。 The high frequency superimposing unit 28 superimposes the high frequency voltage vdh on the voltage command vdc * according to the switching signal input from the control method switching unit 30. The high frequency voltage vdh is a voltage value superimposed on the voltage command vdc * .

ここで、図3は、高周波重畳部28を示す図である。図3に示すように、高周波重畳部28は、高周波電圧算出部31を備える。   Here, FIG. 3 is a diagram illustrating the high frequency superimposing unit 28. As shown in FIG. 3, the high frequency superimposing unit 28 includes a high frequency voltage calculating unit 31.

高周波電圧算出部31は、切替信号として1を入力された場合、vdh=Vdh×sin(2fdh×t)を計算し、高周波電圧vdhを出力する。Vdhは、高周波電圧の振幅の設定値である。fdhは、高周波電圧の周波数である。高周波電圧算出部31が出力した高周波電圧vdhは、電圧指令vdcに重畳され、座標変換部25に入力される。なお、切替信号については後述する。 When 1 is input as the switching signal, the high-frequency voltage calculation unit 31 calculates vdh = Vdh * × sin (2fdh × t) and outputs the high-frequency voltage vdh. Vdh * is a set value of the amplitude of the high frequency voltage. fdh is the frequency of the high frequency voltage. The high frequency voltage vdh output from the high frequency voltage calculation unit 31 is superimposed on the voltage command vdc * and input to the coordinate conversion unit 25. The switching signal will be described later.

一方、高周波電圧算出部31は、切替信号として0を入力された場合、vdh=0×sin(2fdh×t)を計算し、0を出力する。したがって、電圧指令vdcは、そのまま座標変換部25に入力される。 On the other hand, when 0 is input as the switching signal, the high-frequency voltage calculation unit 31 calculates vdh = 0 × sin (2fdh × t) and outputs 0. Therefore, the voltage command vdc * is input to the coordinate conversion unit 25 as it is.

なお、高周波信号として高周波電流を重畳する場合には、高周波重畳部28は、切替信号に応じて、電流指令idc,iqcに高周波電流を重畳してもよい。例えば、電流指令idcに、高周波電流idhを重畳する場合、高周波電流idhは、idh=Idh×sin(2fdh×t)となる。Idhは、高周波電流idhの振幅の設定値である。 In addition, when a high frequency current is superimposed as a high frequency signal, the high frequency superimposing unit 28 may superimpose the high frequency current on the current commands idc * and iqc * according to the switching signal. For example, when the high frequency current idh is superimposed on the current command idc * , the high frequency current idh is idh = Idh * × sin (2fdh × t). Idh * is a set value of the amplitude of the high-frequency current idh.

速度・回転位相角推定部29(以下、「推定部29」という)は、同期機1の回転子の速度ω及び回転位相角θを推定し、推定速度ωest及び推定回転位相角θestを算出する。推定部29が出力した推定速度ωestは、電圧指令生成部24及び制御方式切替部30に入力される。また、推定回転位相角θestは、座標変換部23,26に入力され、座標変換に利用される。   The speed / rotation phase angle estimation unit 29 (hereinafter referred to as “estimation unit 29”) estimates the rotor speed ω and the rotation phase angle θ of the synchronous machine 1, and calculates the estimated speed ωest and the estimated rotation phase angle θest. . The estimated speed ωest output from the estimation unit 29 is input to the voltage command generation unit 24 and the control method switching unit 30. The estimated rotational phase angle θest is input to the coordinate conversion units 23 and 26 and used for coordinate conversion.

図4は、推定部29の構成を示す図である。図4に示すように、推定部29は、第1誤差推定部32と、第2誤差推定部33と、PLL制御部34と、積分器35と、を備える。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the estimation unit 29. As shown in FIG. 4, the estimation unit 29 includes a first error estimation unit 32, a second error estimation unit 33, a PLL control unit 34, and an integrator 35.

第1誤差推定部32は、高周波電圧vhを利用した任意の方法で、回転位相角θと推定回転位相角θestとの誤差Δθ1を算出する。第2誤差推定部33は、高周波電圧vhを利用しない任意の方法で、回転位相角θと推定回転位相角θestとの誤差Δθ2を算出する。   The first error estimating unit 32 calculates an error Δθ1 between the rotational phase angle θ and the estimated rotational phase angle θest by an arbitrary method using the high-frequency voltage vh. The second error estimating unit 33 calculates an error Δθ2 between the rotational phase angle θ and the estimated rotational phase angle θest by an arbitrary method that does not use the high-frequency voltage vh.

PLL制御部34は、切替信号に応じて誤差Δθ1又は誤差Δθ2を入力される。PLL制御部34は、切替信号が1の場合、誤差Δθ1を入力され、切替信号が0の場合、誤差Δθ2を入力される。PLL制御部34は、入力された誤差Δθが0になるようにPLL制御を行い、推定速度ωestを算出する。PLL制御部34が出力した推定速度ωestは、積分器35に入力される。   The PLL controller 34 receives the error Δθ1 or the error Δθ2 according to the switching signal. The PLL control unit 34 receives an error Δθ1 when the switching signal is 1, and receives an error Δθ2 when the switching signal is 0. The PLL control unit 34 performs PLL control so that the input error Δθ becomes zero, and calculates the estimated speed ωest. The estimated speed ωest output from the PLL control unit 34 is input to the integrator 35.

積分器35は、推定速度ωestを積分し、推定回転位相角θestを算出する。   The integrator 35 integrates the estimated speed ωest to calculate the estimated rotational phase angle θest.

すなわち、推定部29は、切替信号が1の場合、高周波電圧vhを利用して推定速度ωest及び推定回転位相角θestを算出し、切替信号が0の場合、高周波電圧vhを利用しない方法で推定速度ωest及び推定回転位相角θestを算出する。   That is, when the switching signal is 1, the estimation unit 29 calculates the estimated speed ωest and the estimated rotational phase angle θest using the high-frequency voltage vh. When the switching signal is 0, the estimation unit 29 performs estimation using a method that does not use the high-frequency voltage vh. The speed ωest and the estimated rotational phase angle θest are calculated.

ここで、第1誤差推定部32及び第2誤差推定部33について、それぞれ詳細に説明する。まず、第1誤差推定部32による誤差Δθ1の算出方法の一例について説明する。   Here, each of the first error estimation unit 32 and the second error estimation unit 33 will be described in detail. First, an example of a method for calculating the error Δθ1 by the first error estimating unit 32 will be described.

一般に、誤差Δθが0の場合、すなわち、実際のdq軸と推定したdcdq軸が一致する場合、dq軸電圧方程式は以下の式で表される。   Generally, when the error Δθ is 0, that is, when the actual dq axis matches the estimated dcdq axis, the dq axis voltage equation is expressed by the following equation.

Figure 0006422796
Figure 0006422796

式(1)において、ωeは電気角回転周波数、vdはd軸電圧、vqはq軸電圧、idはd軸電流、iqはq軸電流、Rは同期機1の巻線抵抗、Ψは磁束、ωは同期機1の速度(角周波数)、Ldはd軸インダクタンス、Lqはq軸インダクタンス、pは微分演算子(d/dt)である。   In Equation (1), ωe is the electrical angular rotation frequency, vd is the d-axis voltage, vq is the q-axis voltage, id is the d-axis current, iq is the q-axis current, R is the winding resistance of the synchronous machine 1, and Ψ is the magnetic flux , Ω is the speed (angular frequency) of the synchronous machine 1, Ld is a d-axis inductance, Lq is a q-axis inductance, and p is a differential operator (d / dt).

これに対して、誤差Δθが0ではない場合、すなわち、実際のdq軸と推定したdcdq軸との間に誤差が生じている場合、dq軸電圧方程式は以下の式で表される。   On the other hand, when the error Δθ is not 0, that is, when an error occurs between the actual dq axis and the estimated dcdq axis, the dq axis voltage equation is expressed by the following equation.

Figure 0006422796
Figure 0006422796

式(2)において、vdcはdc軸電圧(d軸電圧の推定値)、vqcはqc軸電圧(q軸電圧の推定値)、idcはdc軸電流(d軸電流の推定値)、iqcはqc軸電流(q軸電流の推定値)である。   In Expression (2), vdc is a dc-axis voltage (estimated value of d-axis voltage), vqc is a qc-axis voltage (estimated value of q-axis voltage), idc is a dc-axis current (estimated value of d-axis current), and iqc is qc-axis current (estimated value of q-axis current).

本実施形態のように、dc軸電圧(電圧指令値vdc)に高周波電圧vdhを重畳した場合、式(2)の微分項は以下の式で表される。 When the high-frequency voltage vdh is superimposed on the dc-axis voltage (voltage command value vdc * ) as in the present embodiment, the differential term of Equation (2) is expressed by the following equation.

Figure 0006422796
Figure 0006422796

式(7)より、誤差Δθが0の場合、dc軸電圧に高周波電圧vdhを重畳しても、sin2Δθ=0となり、qc軸には高周波電流が流れないことがわかる(piqc=0)。これに対して、誤差Δθが0でない場合、dc軸電圧に高周波電圧vdhを重畳すると、sin2Δθ≠0となり、qc軸には高周波電流が流れることがわかる(piqc≠0)。   From equation (7), it can be seen that when the error Δθ is 0, even if the high frequency voltage vdh is superimposed on the dc axis voltage, sin2Δθ = 0, and no high frequency current flows through the qc axis (piqc = 0). On the other hand, when the error Δθ is not 0, when the high frequency voltage vdh is superimposed on the dc axis voltage, sin2Δθ ≠ 0, and it can be seen that a high frequency current flows in the qc axis (piqc ≠ 0).

そして、誤差Δθが十分小さい場合、cos2Δθ=1、sin2Δθ=2Δθと近似できる。したがって、式(7)は、以下のように変形することができる。   When the error Δθ is sufficiently small, it can be approximated as cos2Δθ = 1 and sin2Δθ = 2Δθ. Therefore, equation (7) can be modified as follows.

Figure 0006422796
Figure 0006422796

式(8)において、dtは電流のサンプリング間隔、iqc′_p−pは、qc軸高周波電流(qc軸電流の高域成分)の振幅である。第1誤差推定部32は、上記の式(8)により、誤差Δθ1を算出することができる。   In equation (8), dt is the current sampling interval, and iqc′_pp is the amplitude of the qc-axis high-frequency current (the high-frequency component of the qc-axis current). The first error estimator 32 can calculate the error Δθ1 by the above equation (8).

ここで、図5は、上記の方法で誤差Δθ1を算出する第1誤差推定部32を示す図である。図5に示すように、第1誤差推定部32は、振幅検出部36を備える。   Here, FIG. 5 is a diagram illustrating the first error estimation unit 32 that calculates the error Δθ1 by the above method. As shown in FIG. 5, the first error estimation unit 32 includes an amplitude detection unit 36.

振幅検出部36は、座標変換部23から入力されたqc軸電流iqcから、高周波電流の振幅iqc′_p−pを検出する。第1誤差推定部32は、振幅検出部36が出力した振幅iqc′_p−pと、高周波重畳部28から入力された高周波電圧vdhと、を式(8)に代入し、誤差Δθ1を算出する。なお、インダクタンスLd,Lqは、例えば、電流iqcと対応付けられたインダクタンステーブルを参照して取得すればよい。また、サンプリング間隔dtは、設定値である。   The amplitude detector 36 detects the amplitude iqc′_pp of the high-frequency current from the qc-axis current iqc input from the coordinate converter 23. The first error estimating unit 32 calculates the error Δθ1 by substituting the amplitude iqc′_pp output from the amplitude detecting unit 36 and the high frequency voltage vdh input from the high frequency superimposing unit 28 into Expression (8). . The inductances Ld and Lq may be acquired with reference to an inductance table associated with the current iqc, for example. The sampling interval dt is a set value.

ここで、図6は、振幅検出部36を示す図である。図6に示すように、振幅検出部36は、バンドパスフィルタ37と、FFT解析部38と、を備える。   Here, FIG. 6 is a diagram illustrating the amplitude detector 36. As shown in FIG. 6, the amplitude detector 36 includes a bandpass filter 37 and an FFT analyzer 38.

バンドパスフィルタ37は、図7に示すように、入力された電流iqcのうち、高周波電圧vdhの周波数fdhを含む所定の範囲の周波数成分を通過させ、範囲外の周波数成分を減衰させる。これにより、バンドパスフィルタ37は、電流iqcから、周波数fdhを有する高周波電流iqc′を検出する。   As shown in FIG. 7, the band-pass filter 37 passes a frequency component in a predetermined range including the frequency fdh of the high-frequency voltage vdh in the input current iqc, and attenuates a frequency component outside the range. Thereby, the band pass filter 37 detects the high frequency current iqc ′ having the frequency fdh from the current iqc.

なお、バンドパスフィルタ37のカットオフ周波数は、高周波電流iqc′を検出可能であれば、一定であってもよいし、可変であってもよい。バンドパスフィルタ37が出力した高周波電流iqc′は、FFT解析部38に入力される。   The cut-off frequency of the bandpass filter 37 may be constant or variable as long as the high-frequency current iqc ′ can be detected. The high frequency current iqc ′ output from the bandpass filter 37 is input to the FFT analysis unit 38.

FFT解析部38は、バンドパスフィルタ37が検出した高周波電流iqc′の振幅iqc′_p−pを算出する。FFT解析部38は、例えば、図8に示すように、高周波電流iqc′に対して、高周波電圧vdhの1周期(=1/fdh)中に4回サンプリングを行い、サンプリングされた4つの電流値から振幅iqc′_p−pを算出する。   The FFT analysis unit 38 calculates the amplitude iqc′_pp of the high-frequency current iqc ′ detected by the bandpass filter 37. For example, as shown in FIG. 8, the FFT analysis unit 38 samples the high-frequency current iqc ′ four times during one cycle (= 1 / fdh) of the high-frequency voltage vdh, and four sampled current values Is used to calculate the amplitude iqc′_pp.

高周波電流iqc′は、バンドパスフィルタ37によって余計な周波数成分を除去されているため、FFT解析部38は、図8に示すように、振幅iqc′_p−pを精度よく算出することができる。   Since the excessive frequency component is removed from the high-frequency current iqc ′ by the band-pass filter 37, the FFT analysis unit 38 can calculate the amplitude iqc′_pp with high accuracy as shown in FIG.

なお、第1誤差推定部32による誤差Δθ1の算出方法は、上記の方法に限られず、高周波電圧vhを利用した周知の方法の中から任意に選択可能である。   The calculation method of the error Δθ1 by the first error estimation unit 32 is not limited to the above method, and can be arbitrarily selected from known methods using the high-frequency voltage vh.

次に、第2誤差推定部33について説明する。図9は、第2誤差推定部33の構成を示す図である。図9に示すように、座標変換部39と、高調波観測部40と、インダクタンス分布近似算出部41と、Δθ2算出部42と、を備える。   Next, the second error estimation unit 33 will be described. FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the second error estimation unit 33. As shown in FIG. 9, a coordinate conversion unit 39, a harmonic observation unit 40, an inductance distribution approximation calculation unit 41, and a Δθ2 calculation unit 42 are provided.

座標変換部39は、電流検出器22が検出した電流iu,iwを、図2のαβ軸座標系に座標変換し、電流Iα,Iβを算出する。同様に、座標変換部39は、電圧検出器27から入力された制御信号vu′,vv′,vw′を、αβ軸座標系に座標変換し、電圧Vα,Vβを算出する。   The coordinate conversion unit 39 converts the currents iu and iw detected by the current detector 22 into the αβ axis coordinate system of FIG. 2 and calculates the currents Iα and Iβ. Similarly, the coordinate conversion unit 39 converts the control signals vu ′, vv ′, vw ′ input from the voltage detector 27 into the αβ axis coordinate system, and calculates the voltages Vα, Vβ.

高周波観測部40は、座標変換部39が算出した電流Iα,IβのPWM高調波成分dIαfh/dt,dIβfh/dtを算出する。同様に、高周波観測部40は、座標変換部39が算出した電圧Vα,VβのPWM高調波成分ΔVαhf,ΔVβhfを算出する。   The high frequency observation unit 40 calculates PWM harmonic components dIαfh / dt and dIβfh / dt of the currents Iα and Iβ calculated by the coordinate conversion unit 39. Similarly, the high frequency observation unit 40 calculates PWM harmonic components ΔVαhf and ΔVβhf of the voltages Vα and Vβ calculated by the coordinate conversion unit 39.

インダクタンス分布近似算出部41は、PWM高調波成分dIαfh/dt,dIβfh/dt,ΔVαhf,ΔVβhfに基づいて、インダクタンス行列Lを算出する。   The inductance distribution approximate calculation unit 41 calculates an inductance matrix L based on the PWM harmonic components dIαfh / dt, dIβfh / dt, ΔVαhf, and ΔVβhf.

Δθ2算出部42は、インダクタンス行列Lに基づいて、誤差Δθ2を算出する。   The Δθ2 calculation unit 42 calculates the error Δθ2 based on the inductance matrix L.

なお、第2誤差推定部33による誤差Δθ2の算出方法は、上記のPWM高調波を用いた方法に限られず、高周波電圧vhを利用しない周知の方法の中から任意に選択可能である。   Note that the method of calculating the error Δθ2 by the second error estimating unit 33 is not limited to the method using the PWM harmonics, and can be arbitrarily selected from known methods that do not use the high-frequency voltage vh.

制御方式切替部30は、スロット高調波の周波数と、高周波電圧vhfの周波数と、を比較し、比較結果に応じて、1又は0の切替信号を出力する。   The control method switching unit 30 compares the frequency of the slot harmonics with the frequency of the high frequency voltage vhf, and outputs a 1 or 0 switching signal according to the comparison result.

ここで、スロット及びスロット高調波について説明する。図10に示すように、同期機1は、固定子101と、回転子102と、を備える。固定子101は、複数の突極103を備える。突極103は、回転子102と対向するように、所定間隔で配列されている。また、隣接した突極103の間には、スロット104が形成されている。   Here, the slot and the slot harmonic will be described. As shown in FIG. 10, the synchronous machine 1 includes a stator 101 and a rotor 102. The stator 101 includes a plurality of salient poles 103. The salient poles 103 are arranged at predetermined intervals so as to face the rotor 102. A slot 104 is formed between adjacent salient poles 103.

磁束の通りやすさは、回転子102と、突極103及びスロット104と、の位置関係によって変化する。図10に示すように、突極103は、磁束が通りやすく(インダクタンスが大きく)、スロット104は、磁束が通り難い(インダクタンスが小さい)。このような同期機1では、回転子102が回転すると、固定子101との間のインダクタンスの変化に起因したスロット高調波が発生し、固定子101の電流や電圧に重畳される。一般に、dq軸座標系において、スロット高調波の周波数fslotは、以下の式で表される。   The ease with which the magnetic flux passes varies depending on the positional relationship between the rotor 102, the salient pole 103, and the slot 104. As shown in FIG. 10, the salient pole 103 is easy to pass magnetic flux (large inductance), and the slot 104 is difficult to pass magnetic flux (small inductance). In such a synchronous machine 1, when the rotor 102 rotates, slot harmonics resulting from a change in inductance with the stator 101 are generated and superimposed on the current and voltage of the stator 101. In general, in the dq axis coordinate system, the slot harmonic frequency fslot is expressed by the following equation.

Figure 0006422796
Figure 0006422796

式(9)において、SLはスロット数、feは電気角回転周波数、fmechは同期機1の回転周波数、Ppは極対数である。式(9)からわかるように、スロット高調波の周波数fslotは、同期機1の周波数fmechに応じて変化する。スロット高調波の周波数fslotは、同期機1の周波数fmechが大きくなるほど、大きくなり、高周波電圧vdhの周波数fdhに近くなる。   In Equation (9), SL is the number of slots, fe is the electrical angular rotation frequency, fmech is the rotation frequency of the synchronous machine 1, and Pp is the number of pole pairs. As can be seen from the equation (9), the frequency fslot of the slot harmonic changes according to the frequency fmech of the synchronous machine 1. The frequency fslot of the slot harmonic increases as the frequency fmech of the synchronous machine 1 increases, and becomes closer to the frequency fdh of the high-frequency voltage vdh.

スロット高調波の周波数と、高周波電圧vdhの周波数と、が近い場合、スロット高調波に応じた電流がバンドパスフィルタ37を通過し、FFT解析部38が算出する振幅ipc′_p−pに誤差が生じる。このため、高周波電圧vhfを利用して推定した回転位相角θや速度ωには誤差が生じ、同期機1の制御の不安定化や脱調の原因となる。なお、振幅ipc′_p−pに対するスロット高調波の影響の詳細については後述する。   When the frequency of the slot harmonic is close to the frequency of the high-frequency voltage vdh, a current corresponding to the slot harmonic passes through the bandpass filter 37 and an error occurs in the amplitude ipc′_pp calculated by the FFT analysis unit 38. Arise. For this reason, an error occurs in the rotational phase angle θ and the speed ω estimated using the high-frequency voltage vhf, causing the control of the synchronous machine 1 to become unstable and step out. Details of the influence of the slot harmonics on the amplitude ipc′_pp will be described later.

そこで、制御方式切替部30は、切替信号によって、スロット高調波の周波数及び高周波電圧vdhの周波数が近い場合と、離れている場合と、で同期機1の制御方式を切替える。   Therefore, the control method switching unit 30 switches the control method of the synchronous machine 1 according to the switching signal depending on whether the frequency of the slot harmonics and the frequency of the high-frequency voltage vdh are close or separate.

より詳細には、制御方式切替部30は、スロット高調波の周波数と、高周波電圧vdhの周波数と、のずれが所定値以上の場合、制御信号として1を出力する。ここでいうずれとは、スロット高調波の周波数と、高周波電圧vdhの周波数と、の差や比などのことである。ずれは、スロット高調波の周波数と、高周波電圧vdhの周波数と、が近づくほど小さくなり、離れるほどおおきくなる。以下では、ずれは差であるものとする。   More specifically, the control method switching unit 30 outputs 1 as a control signal when the difference between the slot harmonic frequency and the frequency of the high-frequency voltage vdh is greater than or equal to a predetermined value. The deviation here refers to the difference or ratio between the frequency of the slot harmonic and the frequency of the high-frequency voltage vdh. The shift decreases as the frequency of the slot harmonic and the frequency of the high-frequency voltage vdh approach each other, and increases as the distance increases. In the following, it is assumed that the deviation is a difference.

これにより、スロット高調波の周波数及び高周波電圧vdhの周波数が離れている場合、電圧指令vdcに高周波電圧vhfが重畳され、高周波電圧vhfを利用して算出された誤差Δθ1に基づいて、推定速度ωest及び推定回転位相角θestが算出される。 Accordingly, when the frequency of the slot harmonic and the frequency of the high frequency voltage vdh are separated, the high frequency voltage vhf is superimposed on the voltage command vdc * , and the estimated speed is calculated based on the error Δθ1 calculated using the high frequency voltage vhf. ωest and the estimated rotational phase angle θest are calculated.

スロット高調波の周波数及び高周波電圧vdhの周波数が離れている場合には、スロット高調波に応じた電流がバンドパスフィルタ37を通過しないため、スロット高調波による影響は小さくなる。したがって、高周波電圧vhfを利用して速度ω及び回転位相角θを精度よく推定することができる。   When the frequency of the slot harmonics and the frequency of the high-frequency voltage vdh are far from each other, the current corresponding to the slot harmonics does not pass through the bandpass filter 37, so the influence of the slot harmonics is reduced. Therefore, the speed ω and the rotational phase angle θ can be accurately estimated using the high-frequency voltage vhf.

一方、制御方式切替部30は、スロット高調波の周波数と高周波電圧vdhの周波数と、の差が所定値未満の場合、制御信号として0を出力する。これにより、スロット高調波の周波数及び高周波電圧vdhの周波数が近い場合、電圧指令vdcに高周波電圧vhfが重畳されず、高周波電圧vhfを利用しない方法で算出された誤差Δθ2に基づいて、推定速度ωest及び推定回転位相角θestが算出される。 On the other hand, when the difference between the slot harmonic frequency and the frequency of the high-frequency voltage vdh is less than a predetermined value, the control method switching unit 30 outputs 0 as a control signal. Accordingly, when the frequency of the slot harmonic and the frequency of the high-frequency voltage vdh are close, the high-frequency voltage vhf is not superimposed on the voltage command vdc * , and the estimated speed is calculated based on the error Δθ2 calculated by the method not using the high-frequency voltage vhf. ωest and the estimated rotational phase angle θest are calculated.

スロット高調波の周波数及び高周波電圧vdhの周波数が近い場合、上述の通り、誤差Δθ1に対するスロット高調波の影響が大きくなるが、高周波電圧vhfを利用しない方法で算出された誤差Δθ2には影響が小さい。したがって、誤差Δθ2に基づいて、速度ω及び回転位相角θを精度よく推定することができる。   When the frequency of the slot harmonic and the frequency of the high-frequency voltage vdh are close, as described above, the influence of the slot harmonic on the error Δθ1 increases, but the influence on the error Δθ2 calculated by the method not using the high-frequency voltage vhf is small. . Therefore, the speed ω and the rotational phase angle θ can be accurately estimated based on the error Δθ2.

このように、スロット高調波の周波数及び高周波電圧vdhの周波数が近い場合と、離れている場合と、で同期機1の制御方式を切替えることにより、スロット高調波に起因する速度ω及び回転位相角θの推定誤差を抑制し、同期機1の回転位相角θを精度よく推定することができる。これにより、同期機1の制御の不安定化や脱調を抑制することができる。   Thus, by switching the control method of the synchronous machine 1 depending on whether the frequency of the slot harmonic and the frequency of the high-frequency voltage vdh are close to each other, the speed ω and the rotation phase angle caused by the slot harmonic are switched. The estimation error of θ can be suppressed, and the rotational phase angle θ of the synchronous machine 1 can be estimated with high accuracy. Thereby, instability and step-out of the control of the synchronous machine 1 can be suppressed.

図11は、制御方式切替部30の構成を示す図である。制御方式切替部30は、まず、推定部29から入力された推定速度ωestから、以下の式によりスロット高調波の周波数を算出する。   FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of the control method switching unit 30. The control method switching unit 30 first calculates the frequency of the slot harmonic from the estimated speed ωest input from the estimation unit 29 by the following formula.

Figure 0006422796
Figure 0006422796

式(10)において、ωslot_estは、スロット高調波の角周波数の推定値である。次に、制御方式切替部30は、高周波電圧vhfの角周波数ωdhと、推定角周波数ωslot_estと、の比αを算出する。   In Expression (10), ωslot_est is an estimated value of the angular frequency of the slot harmonic. Next, the control method switching unit 30 calculates a ratio α between the angular frequency ωdh of the high-frequency voltage vhf and the estimated angular frequency ωslot_est.

Figure 0006422796
Figure 0006422796

角周波数ωdhは、予め設定されていてもよいし、高周波重畳部28から入力されてもよいし、周波数fdhから式(12)によって算出されてもよい。   The angular frequency ωdh may be set in advance, may be input from the high frequency superimposing unit 28, or may be calculated from the frequency fdh by the equation (12).

そして、制御方式切替部30は、比αと所定の閾値βとを比較し、比較結果に応じた切替信号を出力する。閾値βは、予め設定してもよいし、同期機1の制御中に算出してもよい。   Then, the control method switching unit 30 compares the ratio α with a predetermined threshold β and outputs a switching signal corresponding to the comparison result. The threshold value β may be set in advance or may be calculated during the control of the synchronous machine 1.

制御方式切替部30は、β≧αの場合、すなわち、スロット高調波の周波数と高周波電圧vdhの周波数との差(ωdh−ωslot_est)が所定値(ωdh(1−β))以上の場合、1を出力する。   When β ≧ α, that is, when the difference (ωdh−ωslot_est) between the frequency of the slot harmonic and the frequency of the high frequency voltage vdh is equal to or greater than a predetermined value (ωdh (1-β)), the control method switching unit 30 Is output.

一方、制御方式切替部30は、β<αの場合、すなわち、スロット高調波の周波数と高周波電圧vdhの周波数との差(ωdh−ωslot_est)が所定値(ωdh(1−β))未満の場合、0を出力する。   On the other hand, when β <α, that is, when the difference (ωdh−ωslot_est) between the frequency of the slot harmonic and the frequency of the high frequency voltage vdh is less than a predetermined value (ωdh (1−β)), the control method switching unit 30 , 0 is output.

ここで、振幅ipc′_p−pに対するスロット高調波の影響について、詳細に説明する。まず、スロット高調波の影響がない場合について、図12及び図13を参照して説明する。   Here, the influence of the slot harmonics on the amplitude ipc′_pp will be described in detail. First, the case where there is no influence of slot harmonics will be described with reference to FIGS.

スロット高調波の影響がなく、誤差Δθが0の場合、図12に示すように、高周波電圧vdhを重畳しても、高周波電流iqc′は流れない。これに対して、誤差Δθが0でない場合、図13に示すように、高周波電圧vdhを重畳すると、高周波電圧vdhの周波数と同じ周波数の高周波電流iqc′が流れる。式(7)を参照して説明した通り、この高周波電流iqc′の振幅iqc′_p−pから、誤差Δθを算出することができる。   When there is no influence of slot harmonics and the error Δθ is 0, the high frequency current iqc ′ does not flow even if the high frequency voltage vdh is superimposed as shown in FIG. On the other hand, when the error Δθ is not 0, as shown in FIG. 13, when the high frequency voltage vdh is superimposed, a high frequency current iqc ′ having the same frequency as the frequency of the high frequency voltage vdh flows. As described with reference to Expression (7), the error Δθ can be calculated from the amplitude iqc′_pp of the high-frequency current iqc ′.

次に、スロット高調波の影響がある場合について、図14〜図19を参照して説明する。   Next, a case where there is an influence of slot harmonics will be described with reference to FIGS.

スロット高調波の影響があり、誤差Δθが0の場合、図14に示すように、高周波電圧vdhを重畳しても、高周波電流iqc′は流れないが、スロット高調波に応じた電流iqsがqc軸電流として流れる。したがって、電流iqcには、電流iqsが含まれる。   When there is an influence of slot harmonics and the error Δθ is 0, as shown in FIG. 14, even if the high frequency voltage vdh is superimposed, the high frequency current iqc ′ does not flow, but the current iqs corresponding to the slot harmonics is qc. It flows as an axial current. Therefore, current iqc includes current iqs.

しかしながら、同期機1の回転周波数fmechが小さい場合、式(9)よりスロット高調波の周波数fslotも小さくなる。スロット高調波の周波数fslotが高周波電圧vdhの周波数fdhより所定値以上小さい場合、図15に示すように、電流iqcが推定部36に入力されると、バンドパスフィルタ37によって電流iqsはカットされる。   However, when the rotation frequency fmech of the synchronous machine 1 is small, the frequency fslot of the slot harmonic is also small from the equation (9). When the frequency fslot of the slot harmonic is smaller than the frequency fdh of the high frequency voltage vdh by a predetermined value or more, the current iqs is cut by the band pass filter 37 when the current iqc is input to the estimation unit 36 as shown in FIG. .

誤差Δθが0でない場合、図16に示すように、高周波電圧vdhを重畳すると、高周波電圧vdhの周波数と同じ周波数の高周波電流iqc′と、スロット高調波に応じた電流iqsと、がqc軸電流として流れる。したがって、電流iqcには、高周波電流iqc′及び電流iqsが含まれる。   When the error Δθ is not 0, as shown in FIG. 16, when the high-frequency voltage vdh is superimposed, a high-frequency current iqc ′ having the same frequency as the frequency of the high-frequency voltage vdh and a current iqs corresponding to the slot harmonic are qc-axis current. Flowing as. Therefore, the current iqc includes a high-frequency current iqc ′ and a current iqs.

しかしながら、同期機1の回転周波数fmechが小さく、スロット高調波の周波数fslotが高周波電圧vdhの周波数fdhより所定値以上小さい場合、図17に示すように、電流iqcが推定部36に入力されると、バンドパスフィルタ37によって電流iqsはカットされる。これに対して、高周波電流iqc′は、バンドパスフィルタ37を通過する。したがって、スロット高調波の影響がない場合と同様に、高周波電流iqc′の振幅iqc′_p−pから、誤差Δθを算出することができる。   However, when the rotation frequency fmech of the synchronous machine 1 is small and the frequency fslot of the slot harmonic is smaller than the frequency fdh of the high frequency voltage vdh by a predetermined value or more, the current iqc is input to the estimation unit 36 as shown in FIG. The current iqs is cut by the band pass filter 37. On the other hand, the high frequency current iqc ′ passes through the band pass filter 37. Therefore, the error Δθ can be calculated from the amplitude iqc′_pp of the high-frequency current iqc ′ as in the case where there is no influence of the slot harmonics.

このように、スロット高調波の周波数が小さく、スロット高調波の周波数と高周波電圧vdhの周波数とが離れている場合、電流iqsがカットされるため、スロット高調波の影響は抑制される。したがって、高周波電圧vdhを利用して、速度ω及び回転位相角θを精度よく推定することができる。これは、スロット高調波の周波数が高周波電圧vdhより大きい場合であっても同様である。   Thus, when the frequency of the slot harmonic is small and the frequency of the slot harmonic and the frequency of the high-frequency voltage vdh are separated, the current iqs is cut, so that the influence of the slot harmonic is suppressed. Therefore, the speed ω and the rotational phase angle θ can be accurately estimated using the high-frequency voltage vdh. This is the same even when the slot harmonic frequency is higher than the high-frequency voltage vdh.

これに対して、スロット高調波の周波数が大きく、スロット高調波の周波数と高周波電圧vdhの周波数とが近い場合、スロット高調波の影響が大きくなる。誤差Δθが0でない場合、図18に示すように、高周波電圧vdhを重畳すると、高周波電流iqc′と、電流iqsと、がqc軸電流として流れる。これは、スロット高調波の周波数が小さい場合と同様である。   On the other hand, when the frequency of the slot harmonic is large and the frequency of the slot harmonic is close to the frequency of the high-frequency voltage vdh, the influence of the slot harmonic becomes large. When the error Δθ is not 0, as shown in FIG. 18, when the high frequency voltage vdh is superimposed, the high frequency current iqc ′ and the current iqs flow as the qc axis current. This is the same as when the slot harmonic frequency is small.

しかしながら、スロット高調波の周波数が大きい場合、図19に示すように、電流iqcをバンドパスフィルタ37に入力しても、電流iqsを十分に低減できず、電流iqsが重畳された高周波電流iqc′が出力される。このため、高周波電流iqc′の振幅iqc′_p−pに誤差が生じ、速度ω及び回転位相角θの推定精度が低下する。   However, when the frequency of the slot harmonic is large, as shown in FIG. 19, even if the current iqc is input to the bandpass filter 37, the current iqs cannot be sufficiently reduced, and the high-frequency current iqc ′ on which the current iqs is superimposed. Is output. For this reason, an error occurs in the amplitude iqc′_p−p of the high-frequency current iqc ′, and the estimation accuracy of the speed ω and the rotational phase angle θ decreases.

このように、スロット高調波による影響は、スロット高調波の周波数が高周波電圧vdhの周波数に近いほど大きくなる。本実施形態に係る制御装置2は、スロット高調波の影響が大きい場合と小さい場合とで制御方式を切替えるため、速度ω及び回転位相角θを精度よく推定することができる。   As described above, the effect of the slot harmonics increases as the frequency of the slot harmonics approaches the frequency of the high-frequency voltage vdh. Since the control device 2 according to the present embodiment switches the control method depending on whether the influence of the slot harmonics is large or small, the speed ω and the rotation phase angle θ can be accurately estimated.

なお、本実施形態では、2種類の方法で速度ω及び回転位相角θを推定したが、3種類以上の方法で推定してもよい。この場合、例えば、比αと比較する閾値βを複数設定し、比較結果に応じて推定方法を選択すればよい。   In this embodiment, the speed ω and the rotational phase angle θ are estimated by two types of methods, but may be estimated by three or more types of methods. In this case, for example, a plurality of threshold values β to be compared with the ratio α may be set, and an estimation method may be selected according to the comparison result.

また、本実施形態では、PLL制御によって推定速度ωest及び推定回転位相角θestを算出したが、直接的に推定速度ωest及び推定回転位相角θestを算出する方法を用いてもよい。   In this embodiment, the estimated speed ωest and the estimated rotational phase angle θest are calculated by PLL control, but a method of directly calculating the estimated speed ωest and the estimated rotational phase angle θest may be used.

さらに、本実施形態では、電圧指令vdcに高周波電圧vdhを重畳したが、電圧指令vqcや、電圧指令vdc,vqcの両方に、高周波電圧を重畳してもよい。電圧指令vqcに高周波電圧vqhを重畳しても、高周波電圧vqhを利用した周知の方法で位相角の誤差を算出することができる。また、本実施形態では、電圧指令vdcに高周波電圧vdhを重畳したが、上述の通り、電流指令に高周波電流を重畳して、同期機1に印加される電圧(インバータ21の出力電圧)に基づいて位相角の誤差を算出してもよい。 Furthermore, in the present embodiment, the high frequency voltage vdh is superimposed on the voltage command vdc * . However, the high frequency voltage may be superimposed on both the voltage command vqc * and the voltage commands vdc * and vqc * . Even if the high-frequency voltage vqh is superimposed on the voltage command vqc * , the phase angle error can be calculated by a known method using the high-frequency voltage vqh. In the present embodiment, the high frequency voltage vdh is superimposed on the voltage command vdc * . However, as described above, the high frequency current is superimposed on the current command and the voltage applied to the synchronous machine 1 (the output voltage of the inverter 21) is added. Based on this, the phase angle error may be calculated.

(第2実施形態)
第2実施形態に係るシステムについて、図20〜図26を参照して説明する。図20は、本実施形態に係るシステムの構成を示す図である。本実施形態に係る制御装置2は、制御方式を切替えず、高周波電圧vdhを利用する制御方式を用いて、同期機1をセンサレスで制御する。このため、図20に示すように、この制御装置2は、電圧検出器27や制御方式切替部30を備えない。
(Second Embodiment)
A system according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 20 is a diagram illustrating a configuration of a system according to the present embodiment. The control device 2 according to the present embodiment controls the synchronous machine 1 sensorlessly using a control method using the high-frequency voltage vdh without switching the control method. For this reason, as shown in FIG. 20, the control device 2 does not include the voltage detector 27 or the control method switching unit 30.

そして、この制御装置2は、制御方式を切替えるかわりに、高周波電圧vdhの振幅や周波数を変化させる。ここで、図21は、本実施形態に係る制御装置2の高周波重畳部28の構成を示す図である。図21に示すように、高周波重畳部28は、スロット高調波周波数算出部43と、高周波電圧周波数決定部44と、高周波電圧振幅決定部45と、高周波電圧算出部31と、を備える。   And this control apparatus 2 changes the amplitude and frequency of the high frequency voltage vdh instead of switching a control system. Here, FIG. 21 is a diagram illustrating a configuration of the high frequency superimposing unit 28 of the control device 2 according to the present embodiment. As shown in FIG. 21, the high frequency superimposing unit 28 includes a slot harmonic frequency calculating unit 43, a high frequency voltage frequency determining unit 44, a high frequency voltage amplitude determining unit 45, and a high frequency voltage calculating unit 31.

スロット高調波周波数算出部43(以下、「算出部43」という)は、スロット高調波の周波数を算出し、高周波電圧周波数決定部44及び高周波電圧振幅決定部45に入力する。算出部43は、スロット高調波の周波数として、推定角周波数ωslot_estを算出してもよいし、周波数fslot(=ωslot_est/2π)を算出してもよい。推定角周波数ωslot_estは、推定速度ωestから式(10)により算出することができる。以下では、算出部43は、周波数fslotを算出するものとする。   The slot harmonic frequency calculation unit 43 (hereinafter referred to as “calculation unit 43”) calculates the frequency of the slot harmonics and inputs it to the high frequency voltage frequency determination unit 44 and the high frequency voltage amplitude determination unit 45. The calculation unit 43 may calculate the estimated angular frequency ωslot_est or the frequency fslot (= ωslot_est / 2π) as the slot harmonic frequency. The estimated angular frequency ωslot_est can be calculated from the estimated speed ωest using equation (10). Hereinafter, it is assumed that the calculation unit 43 calculates the frequency fslot.

高周波電圧周波数決定部44(以下、「周波数決定部44」という)は、算出部43から入力されたスロット高調波の周波数fslotに基づいて、高周波電圧vdhの周波数fdhを決定する。周波数決定部44は、周波数fslotに応じて周波数fdhを変化させ、周波数fslotと周波数fdhとの差が所定値以上となるように、周波数fdhを決定する。周波数決定部44が決定した周波数fdhは、高周波電圧算出部31に入力される。   The high frequency voltage frequency determination unit 44 (hereinafter referred to as “frequency determination unit 44”) determines the frequency fdh of the high frequency voltage vdh based on the slot harmonic frequency fslot input from the calculation unit 43. The frequency determination unit 44 changes the frequency fdh according to the frequency fslot, and determines the frequency fdh so that the difference between the frequency fslot and the frequency fdh is equal to or greater than a predetermined value. The frequency fdh determined by the frequency determination unit 44 is input to the high frequency voltage calculation unit 31.

なお、本実施形態において、推定部29のバンドパスフィルタ37は、周波数決定部44が決定した周波数fdhが通過可能なように、カットオフ周波数が可変であるのが好ましい。   In the present embodiment, the band-pass filter 37 of the estimation unit 29 preferably has a variable cutoff frequency so that the frequency fdh determined by the frequency determination unit 44 can pass.

高周波電圧振幅決定部45(以下、「振幅決定部45」という)は、算出部43から入力されたスロット高調波の周波数fslotに基づいて、高周波電圧vdhの振幅Vdhを決定する。振幅決定部45は、周波数fslotに応じて振幅Vdhを変化させ、周波数fslotと周波数fdhとの差が小さい程、振幅Vdhを大きくする。振幅決定部45が決定した振幅Vdhは、高周波電圧算出部31に入力される。   The high frequency voltage amplitude determining unit 45 (hereinafter referred to as “amplitude determining unit 45”) determines the amplitude Vdh of the high frequency voltage vdh based on the slot harmonic frequency fslot input from the calculating unit 43. The amplitude determination unit 45 changes the amplitude Vdh according to the frequency fslot, and increases the amplitude Vdh as the difference between the frequency fslot and the frequency fdh is smaller. The amplitude Vdh determined by the amplitude determination unit 45 is input to the high frequency voltage calculation unit 31.

高周波電圧算出部31は、vdh=Vdh×sin(2fdh×t)を計算し、高周波電圧vdhを出力する。高周波電圧算出部31が出力した高周波電圧vdhは、電圧指令vdcに重畳され、座標変換部25に入力される。 The high frequency voltage calculation unit 31 calculates vdh = Vdh × sin (2fdh × t) and outputs the high frequency voltage vdh. The high frequency voltage vdh output from the high frequency voltage calculation unit 31 is superimposed on the voltage command vdc * and input to the coordinate conversion unit 25.

上述の通り、スロット高調波の周波数fslotと高周波電圧vdhの周波数fdhとが近い場合、スロット高調波の影響により、速度ω及び回転位相角θの推定精度が低下する。しかしながら、本実施形態に係る制御装置2は、周波数fslotと周波数fdhとの差が所定値以上となるように、高周波電圧vdhの周波数fdhを変化させる。これにより、スロット高調波の影響を抑制し、速度ω及び回転位相角θを精度よく推定することができる。   As described above, when the slot harmonic frequency fslot is close to the frequency fdh of the high-frequency voltage vdh, the estimation accuracy of the speed ω and the rotation phase angle θ decreases due to the effect of the slot harmonic. However, the control device 2 according to the present embodiment changes the frequency fdh of the high-frequency voltage vdh so that the difference between the frequency fslot and the frequency fdh is equal to or greater than a predetermined value. Thereby, the influence of the slot harmonic can be suppressed and the speed ω and the rotational phase angle θ can be estimated with high accuracy.

また、制御装置2は、周波数fdhと周波数vdhとが近いほど、高周波電圧vdhの振幅Vdhを大きくする。式(8)からわかるように、高周波電圧vdhが大きいほど、スロット高調波により誤差が生じる振幅ipc′_p−pの影響が、相対的に小さくなる。したがって、スロット高調波の影響を相対的に小さくし、速度ω及び回転位相角θの推定精度を向上させることができる。   Further, the control device 2 increases the amplitude Vdh of the high-frequency voltage vdh as the frequency fdh is closer to the frequency vdh. As can be seen from equation (8), the higher the high-frequency voltage vdh, the smaller the influence of the amplitude ipc′_pp that causes an error due to the slot harmonics. Therefore, the influence of the slot harmonics can be made relatively small, and the estimation accuracy of the speed ω and the rotation phase angle θ can be improved.

なお、本実施形態において、高周波重畳部28は、振幅Vdhを一定とし、周波数fdhのみを変化させてもよい。周波数fdhは、例えば、図22に示すように、段階的に変化させてもよいし、図23に示すように、連続的に変化させてもよい。   In the present embodiment, the high frequency superimposing unit 28 may keep the amplitude Vdh constant and change only the frequency fdh. For example, the frequency fdh may be changed stepwise as shown in FIG. 22, or may be changed continuously as shown in FIG.

また、高周波重畳部28は、周波数fdhを一定とし、振幅Vdhのみを変化させてもよい。振幅Vdhは、例えば、図24に示すように、段階的に変化させてもよいし、図25に示すように、連続的に変化させてもよい。   Further, the high frequency superimposing unit 28 may keep the frequency fdh constant and change only the amplitude Vdh. For example, the amplitude Vdh may be changed stepwise as shown in FIG. 24, or may be changed continuously as shown in FIG.

さらに、高周波重畳部28は、図26に示すように、周波数fdh及び振幅Vdhの両方を変化させてもよい。これにより、同期機1のトルクリプルを低減し、駆動効率を向上することができる。理由は、以下の通りである。   Furthermore, the high frequency superimposing unit 28 may change both the frequency fdh and the amplitude Vdh, as shown in FIG. Thereby, the torque ripple of the synchronous machine 1 can be reduced and drive efficiency can be improved. The reason is as follows.

一般に、周波数fdhには、上限値(キャリア周波数)が存在する。このため、スロット高調波の周波数fslotが高い場合、周波数fslotより所定値以上大きい周波数fdhを設定できない可能性がある。十分に大きな周波数fdhを設定できない場合、バンドパスフィルタ37によりスロット高調波に応じた電流iqsをカットできなくなり、推定回転位相角θestにリプルが発生する。そして、同期機1には、トルクリプル(トルク変動)が発生する。同期機1のトルクリプルTは以下の式で表される。   In general, there is an upper limit (carrier frequency) for the frequency fdh. For this reason, when the frequency fslot of the slot harmonic is high, there is a possibility that the frequency fdh larger than the frequency fslot by a predetermined value or more cannot be set. If a sufficiently large frequency fdh cannot be set, the current iqs corresponding to the slot harmonic cannot be cut by the bandpass filter 37, and a ripple occurs in the estimated rotational phase angle θest. The synchronous machine 1 generates torque ripple (torque fluctuation). The torque ripple T of the synchronous machine 1 is expressed by the following equation.

Figure 0006422796
Figure 0006422796

式(13)からわかるように、誤差Δθが大きいほど、トルクリプルTは大きくなる。図22及び図23のように、周波数fdhだけを変化させる場合、上記の理由から、同期機1のトルクリプルTが増大する恐れがある。周波数fdhを大きくすると、バンドパスフィルタ37の設計が困難になるという問題もある。さらに、振幅Vdhが大きいほど、鉄損や高周波電流iqc′による銅損が増大し、同期機1の駆動効率が低下する。   As can be seen from Equation (13), the torque ripple T increases as the error Δθ increases. As shown in FIGS. 22 and 23, when only the frequency fdh is changed, the torque ripple T of the synchronous machine 1 may increase due to the above reason. When the frequency fdh is increased, there is a problem that the design of the bandpass filter 37 becomes difficult. Furthermore, as the amplitude Vdh is larger, the iron loss and the copper loss due to the high-frequency current iqc ′ are increased, and the driving efficiency of the synchronous machine 1 is lowered.

これに対して、周波数fdh及び振幅Vdhの両方を変化させた場合、いずれか一方だけを変化させる場合と比べて、周波数fdh及び振幅Vdhのそれぞれの変化量を小さくできる。したがって、上記のようなトルクリプルの増大や駆動効率の低下を抑制することができる。   On the other hand, when both the frequency fdh and the amplitude Vdh are changed, the amount of change of each of the frequency fdh and the amplitude Vdh can be reduced as compared with the case where only one of them is changed. Therefore, an increase in torque ripple and a decrease in driving efficiency as described above can be suppressed.

なお、周波数fdh及び振幅Vdhの決定方法は、任意である。周波数fdh及び振幅Vdhは、予めテーブルに設定されていてもよいし、トルクリプルや損失が最小となる値が計算されてもよいし、インダクタンスの飽和に応じて変更されてもよい。   The method for determining the frequency fdh and the amplitude Vdh is arbitrary. The frequency fdh and the amplitude Vdh may be set in advance in a table, a value that minimizes torque ripple and loss may be calculated, or may be changed according to inductance saturation.

1:同期機、2:同期機制御装置、21:インバータ、22:電流検出器、23:座標変換部、24:電圧指令生成部、25:座標変換部、26:変調部、27:電圧検出器、28:高周波重畳部、29:速度・回転位相角推定部、30:制御方式切替部、31:高周波電圧算出部、32:第1誤差推定部、33:第2誤差推定部、34:PLL制御部、35:積分器、36:振幅検出部、37:バンドパスフィルタ、38:FFT解析部、39座標変換部、40:高調波観測部、41:インダクタンス分布近似算出部、42:Δθ2算出部、43:スロット高調波周波数算出部、44:高周波電圧周波数決定部、45:高周波電圧振幅決定部、101:固定子、102:回転子、103:突極、104:スロット 1: synchronous machine, 2: synchronous machine control device, 21: inverter, 22: current detector, 23: coordinate converter, 24: voltage command generator, 25: coordinate converter, 26: modulator, 27: voltage detection 28: high frequency superposition unit 29: speed / rotation phase angle estimation unit 30: control method switching unit 31: high frequency voltage calculation unit 32: first error estimation unit 33: second error estimation unit 34: PLL control unit, 35: integrator, 36: amplitude detection unit, 37: bandpass filter, 38: FFT analysis unit, 39 coordinate conversion unit, 40: harmonic observation unit, 41: inductance distribution approximation calculation unit, 42: Δθ2 Calculation unit, 43: Slot harmonic frequency calculation unit, 44: High frequency voltage frequency determination unit, 45: High frequency voltage amplitude determination unit, 101: Stator, 102: Rotor, 103: Salient pole, 104: Slot

Claims (9)

同期機を駆動するインバータと、
電流指令及び前記インバータの出力電流に基づいて電圧指令を生成する電圧指令生成部と、
前記電流指令又は前記電圧指令に所定の高周波信号を重畳可能な高周波重畳部と、
前記同期機の推定回転位相角を算出する推定部と、
を備え、
前記高周波重畳部は、スロット高調波の周波数と、前記高周波信号の周波数と、のずれが所定値以上のとき、前記高周波信号を重畳し、前記所定値未満のとき、前記高周波信号を重畳しない
同期機制御装置。
An inverter that drives the synchronous machine;
A voltage command generator for generating a voltage command based on the current command and the output current of the inverter;
A high frequency superimposing unit capable of superimposing a predetermined high frequency signal on the current command or the voltage command;
An estimation unit for calculating an estimated rotational phase angle of the synchronous machine;
With
The high-frequency superimposing unit superimposes the high-frequency signal when the difference between the slot harmonic frequency and the frequency of the high-frequency signal is equal to or greater than a predetermined value, and does not superimpose the high-frequency signal when less than the predetermined value. Machine control device.
前記推定部は、前記スロット高調波の周波数と、前記高周波信号の周波数と、のずれが所定値以上のとき、前記インバータの前記出力電流の高周波成分に基づいて前記推定回転位相角を算出する
請求項1に記載の同期機制御装置。
The estimation unit calculates the estimated rotational phase angle based on a high-frequency component of the output current of the inverter when a difference between the frequency of the slot harmonic and the frequency of the high-frequency signal is a predetermined value or more. Item 2. A synchronous machine control device according to Item 1.
前記推定部は、スロット高調波の周波数と、前記高周波信号の周波数と、のずれが所定値未満のとき、PWM高調波、磁石磁束、及びインダクタンスの少なくとも1つに基づいて前記推定回転位相角を算出する
請求項1又は請求項2に記載の同期機制御装置。
When the deviation between the frequency of the slot harmonic and the frequency of the high-frequency signal is less than a predetermined value, the estimation unit calculates the estimated rotational phase angle based on at least one of PWM harmonics, magnet magnetic flux, and inductance. The synchronous machine control device according to claim 1 or claim 2 to be calculated.
同期機を駆動するインバータと、
電流指令及び前記インバータの出力電流に基づいて電圧指令を生成する電圧指令生成部と、
前記電流指令又は前記電圧指令に高周波信号を重畳する高周波重畳部と、
前記インバータの前記出力電流の高周波成分に基づいて前記同期機の推定回転位相角を算出する推定部と、
を備え、
前記高周波重畳部は、スロット高調波の周波数に応じて、前記高周波信号の周波数及び振幅の少なくとも一方を変化させる
同期機制御装置。
An inverter that drives the synchronous machine;
A voltage command generator for generating a voltage command based on the current command and the output current of the inverter;
A high frequency superimposing unit that superimposes a high frequency signal on the current command or the voltage command;
An estimation unit that calculates an estimated rotational phase angle of the synchronous machine based on a high-frequency component of the output current of the inverter;
With
The high frequency superimposing unit is a synchronous machine control device that changes at least one of a frequency and an amplitude of the high frequency signal according to a frequency of a slot harmonic.
前記高周波重畳部は、前記スロット高調波の周波数と、前記高周波信号の周波数と、前記スロット高調波の周波数と、のずれが所定値以上となるように、前記高周波信号の周波数を変化させる
請求項4に記載の同期機制御装置。
The high-frequency superimposing unit changes the frequency of the high-frequency signal so that a difference between the frequency of the slot harmonic, the frequency of the high-frequency signal, and the frequency of the slot harmonic becomes a predetermined value or more. 4. The synchronous machine control device according to 4.
前記高周波重畳部は、前記高周波信号の周波数と、前記スロット高調波の周波数と、のずれが小さいほど、前記高周波信号の振幅を大きくする
請求項4又は請求項5に記載の同期機制御装置。
The synchronous machine control device according to claim 4 or 5, wherein the high-frequency superimposing unit increases the amplitude of the high-frequency signal as the difference between the frequency of the high-frequency signal and the frequency of the slot harmonic is small.
前記同期機は、シンクロナスリラクタンスモータ又は永久磁石同期機である
請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の同期機制御装置。
The synchronous machine control apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the synchronous machine is a synchronous reluctance motor or a permanent magnet synchronous machine.
同期機と、
前記同期機を駆動するインバータと、
電流指令及び前記インバータの出力電流に基づいて電圧指令を生成する電圧指令生成部と、
前記電流指令又は前記電圧指令に所定の高周波信号を重畳可能な高周波重畳部と、
前記同期機の推定回転位相角を算出する推定部と、
を備え、
前記高周波重畳部は、スロット高調波の周波数と、前記高周波信号の周波数と、のずれが所定値以上のとき、前記高周波信号を重畳し、前記所定値未満のとき、前記高周波信号を重畳しない
同期機駆動システム。
A synchronous machine,
An inverter for driving the synchronous machine;
A voltage command generator for generating a voltage command based on the current command and the output current of the inverter;
A high frequency superimposing unit capable of superimposing a predetermined high frequency signal on the current command or the voltage command;
An estimation unit for calculating an estimated rotational phase angle of the synchronous machine;
With
The high-frequency superimposing unit superimposes the high-frequency signal when the difference between the slot harmonic frequency and the frequency of the high-frequency signal is equal to or greater than a predetermined value, and does not superimpose the high-frequency signal when less than the predetermined value. Machine drive system.
同期機と、
前記同期機を駆動するインバータと、
電流指令及び前記インバータの出力電流に基づいて電圧指令を生成する電圧指令生成部と、
前記電流指令及び前記電圧指令に高周波信号を重畳する高周波重畳部と、
前記インバータの前記出力電流の高周波成分に基づいて前記同期機の推定回転位相角を算出する推定部と、
を備え、
前記高周波重畳部は、スロット高調波の周波数に応じて、前記高周波信号の周波数及び振幅の少なくとも一方を変化させる
同期機駆動システム。
A synchronous machine,
An inverter for driving the synchronous machine;
A voltage command generator for generating a voltage command based on the current command and the output current of the inverter;
A high-frequency superimposing unit that superimposes a high-frequency signal on the current command and the voltage command;
An estimation unit that calculates an estimated rotational phase angle of the synchronous machine based on a high-frequency component of the output current of the inverter;
With
The high frequency superimposing unit is a synchronous machine driving system that changes at least one of a frequency and an amplitude of the high frequency signal according to a frequency of a slot harmonic.
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