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JP6737017B2 - Control device, control method, and control program - Google Patents

Control device, control method, and control program Download PDF

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JP6737017B2
JP6737017B2 JP2016134618A JP2016134618A JP6737017B2 JP 6737017 B2 JP6737017 B2 JP 6737017B2 JP 2016134618 A JP2016134618 A JP 2016134618A JP 2016134618 A JP2016134618 A JP 2016134618A JP 6737017 B2 JP6737017 B2 JP 6737017B2
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control
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尚史 野村
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Description

本発明は、制御装置、制御方法および制御プログラムに関する。 The present invention relates to a control device, a control method, and a control program.

永久磁石同期電動機等の電動機の制御装置をコストダウンするため、回転子の磁極位置を検出するための位置検出器を設けずに回転制御を実現する、いわゆるセンサレスベクトル制御が実用化されている(例えば、非特許文献1および特許文献1)。センサレスベクトル制御では、電動機の端子電圧、電流などの情報から回転子の磁極位置と速度とを演算し、これらに基づいて電流制御を行うことで電動機を制御する。 In order to reduce the cost of a motor control device such as a permanent magnet synchronous motor, so-called sensorless vector control has been put into practical use, which realizes rotation control without providing a position detector for detecting the magnetic pole position of the rotor ( For example, Non-Patent Document 1 and Patent Document 1). In the sensorless vector control, the magnetic pole position and speed of the rotor are calculated from information such as the terminal voltage and current of the electric motor, and the electric current is controlled based on these to control the electric motor.

また、低速回転時にはセンサレスベクトル制御に代えて、いわゆる電流引込制御を行うことが提案されている(例えば、特許文献2、3)。これらの電流引込制御では、電流の振幅を一定に、かつ、電流の角速度を速度指令値に制御して回転子を電流の回転磁界に引き込むことで電動機を制御する。
[非特許文献1]Takashi Aihara, Akio Toba, Takao Yanase, Akihide Mashimo, and Kenji Endo「Sensorless Torque Control of Salient-Pole Synchronous Motor at Zero-Speed Operation」 IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 14, NO.1, JANUARY 1999
[特許文献1]特許第3411878号公報
[特許文献2]特開2001−190093号公報
[特許文献3]特許第5277724号公報
Further, it has been proposed to perform so-called current pull-in control instead of sensorless vector control during low speed rotation (for example, Patent Documents 2 and 3). In these current pull-in controls, the electric motor is controlled by keeping the amplitude of the current constant and controlling the angular velocity of the current to a speed command value to pull the rotor into the rotating magnetic field of the current.
[Non-Patent Document 1] Takashi Aihara, Akio Toba, Takao Yanase, Akihide Mashimo, and Kenji Endo "Sensorless Torque Control of Salient-Pole Synchronous Motor at Zero-Speed Operation" IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 14, NO.1 , JANUARY 1999
[Patent Document 1] Japanese Patent No. 3411878 [Patent Document 2] Japanese Patent Laid-Open No. 2001-190093 [Patent Document 3] Japanese Patent No. 5277724

電流引込制御およびセンサレスベクトル制御の切り換えを、よりいっそう安定させることが望まれている。 It is desired to further stabilize the switching between the current pull-in control and the sensorless vector control.

本発明の第1の態様においては、電動機が備える回転子の速度推定値を算出する速度推定部と、回転子の回転を制御する回転制御部と、回転子の回転速度が第1基準速度以下となったことに応じて速度低下状態を検出する速度低下検出部と、回転制御部が速度推定値を速度指令値に近付けるように回転子の回転を制御する第1制御モードで動作している間に速度低下状態が検出されたことに応じて、回転制御部を、速度推定値を用いずに速度指令値を用いて回転子の回転を制御する第2制御モードでの動作に切り換えて電動機を再始動する再始動部と、を備える制御装置と、当該制御装置で実行される制御方法および制御プログラムを提供する。 In a first aspect of the present invention, a speed estimation unit that calculates a speed estimation value of a rotor included in an electric motor, a rotation control unit that controls rotation of the rotor, and a rotation speed of the rotor are equal to or lower than a first reference speed. And the rotation control unit operates in the first control mode in which the rotation control unit controls the rotation of the rotor so that the estimated speed value approaches the speed command value. In response to the detection of the speed reduction state, the rotation control unit is switched to the operation in the second control mode in which the rotation command value is used to control the rotation of the rotor without using the speed estimation value, and the electric motor is switched. There is provided a control device including a restart unit that restarts the control device, a control method and a control program executed by the control device.

本発明の第2の態様においては、電動機が備える回転子の速度推定値を算出する速度推定部と、回転子の回転を制御する回転制御部と、電動機の脱調を検出する脱調検出部と、回転制御部を、速度推定値を速度指令値に近付けるように回転子の回転を制御する第1制御モードでの動作に切り換える前に、速度推定値を用いずに速度指令値を用いて回転子の回転を制御する第2制御モードでの動作において脱調が検出されたことに応じて、電動機を再始動する再始動部と、を備える制御装置と、当該制御装置で実行される制御方法および制御プログラムを提供する。 In the second aspect of the present invention, a speed estimation unit that calculates a speed estimation value of a rotor included in the electric motor, a rotation control unit that controls rotation of the rotor, and a step-out detection unit that detects a step-out of the electric motor. Then, before switching the rotation control unit to the operation in the first control mode for controlling the rotation of the rotor so that the speed estimation value approaches the speed instruction value, the speed instruction value is used without using the speed estimation value. A control device that includes a restart unit that restarts the electric motor in response to the detection of step-out in the operation in the second control mode that controls the rotation of the rotor, and the control executed by the control device. A method and control program are provided.

上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となりうる。 The above summary of the invention does not list all of the features of the present invention. A sub-combination of these feature groups can also be an invention.

本実施形態に係る制御装置の概略構成を示す。1 shows a schematic configuration of a control device according to the present embodiment. 本実施形態に係る制御装置の概略的な動作を示す。The schematic operation of the control device according to the present embodiment will be described. 通常の速度低下時の動作を示す。The following shows the operation during normal speed reduction. 異常な速度低下状態が検出される場合の動作を示す。An operation when an abnormal speed reduction state is detected is shown. 制御演算に使用するγ軸、δ軸を示す。The γ-axis and δ-axis used for control calculation are shown. 本実施形態に係る制御装置を示す。1 shows a control device according to the present embodiment. 拡張誘起電圧と角度差(磁極位置推定誤差)との関係を示す。The relationship between the expansion induced voltage and the angle difference (magnetic pole position estimation error) is shown. 脱調検出部を示す。The step-out detection part is shown. 本実施形態に係るコンピュータの構成の一例を示す。1 shows an example of the configuration of a computer according to this embodiment.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Further, not all of the combinations of features described in the embodiments are essential to the solving means of the invention.

[1.制御装置の概略構成]
図1は、本実施形態に係る制御装置1の概略構成を示す。制御装置1は、電動機9を、回転子の磁極位置検出器を使用しないで制御するものである。ここで、電動機9は回転子(図示せず)を備える。電動機9は、例えば同期電動機であってよく、本実施形態においては一例として永久磁石同期電動機である。但し、電動機9はシンクロナスリラクタンスモータであってもよい。
[1. Schematic configuration of control device]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a control device 1 according to this embodiment. The control device 1 controls the electric motor 9 without using the magnetic pole position detector of the rotor. Here, the electric motor 9 includes a rotor (not shown). The electric motor 9 may be, for example, a synchronous motor, and in the present embodiment, as an example, a permanent magnet synchronous motor. However, the electric motor 9 may be a synchronous reluctance motor.

制御装置1は、回転制御部2と、速度推定部3と、異常検出部4と、再始動部5とを備える。制御装置1は、モード切換部6をさらに備えてよい。 The control device 1 includes a rotation control unit 2, a speed estimation unit 3, an abnormality detection unit 4, and a restart unit 5. The control device 1 may further include a mode switching unit 6.

回転制御部2は、回転子の回転を制御する。例えば、回転制御部2は、入力される速度指令値に応じて電力源8(一例として、三相交流電源)からの電力を電力変換して電動機9に供給することで、回転子の回転を制御してよい。 The rotation control unit 2 controls the rotation of the rotor. For example, the rotation control unit 2 converts the electric power from the electric power source 8 (for example, a three-phase AC power supply) according to the input speed command value and supplies the electric power to the electric motor 9 to rotate the rotor. You may control.

また、回転制御部2は、第1制御モードの一例としてのセンサレスベクトル制御モードと、第2制御モードの一例としての電流引込制御モードとを含む複数の制御モードを用いて電動機9の回転制御を行ってよい。例えば、回転制御部2は、センサレスベクトル制御モードでは、電動機の端子電圧、電流などの情報から回転子の磁極位置と速度とを演算し、これらに基づいて電流制御を行うことで電動機9を制御してよい。また、回転制御部2は、電流引込制御モードでは、電流の振幅を一定に、かつ、電流の角速度を速度指令値に制御して回転子を電流の回転磁界に引き込むことで、電動機9を制御してよい。 In addition, the rotation control unit 2 controls the rotation of the electric motor 9 using a plurality of control modes including a sensorless vector control mode as an example of the first control mode and a current drawing control mode as an example of the second control mode. You can go. For example, in the sensorless vector control mode, the rotation control unit 2 controls the electric motor 9 by calculating the magnetic pole position and speed of the rotor from information such as the terminal voltage and current of the electric motor and performing current control based on these. You can do it. In the current pull-in control mode, the rotation control unit 2 controls the electric motor 9 by keeping the amplitude of the current constant and controlling the angular velocity of the current to the speed command value to pull the rotor into the rotating magnetic field of the current. You can do it.

回転制御部2は、外部から入力される速度指令値の変化率を制限する加速度制限部101を有してよい。例えば、加速度制限部101は、内部に保持する速度指令値を、外部から入力される速度指令値に対して予め定められた変化率以下の範囲内で追従させつつ、制限後の速度指令値として出力してよい。回転制御部2は、加速度制限部101によって制限された速度指令値を用いて回転制御を行ってよい。 The rotation control unit 2 may include an acceleration limiting unit 101 that limits the rate of change of the speed command value input from the outside. For example, the acceleration limiting unit 101 causes the internally held speed command value to follow the speed command value input from the outside within a range equal to or lower than a predetermined rate of change, and as the speed command value after the restriction. You may output. The rotation control unit 2 may perform the rotation control using the speed command value limited by the acceleration limiting unit 101.

速度推定部3は、回転子の速度推定値を算出する。例えば、速度推定部3は、電動機9に供給される電圧および電流を回転制御部2から取得して、速度推定値を算出してよい。速度推定部3は、速度推定値を回転制御部2およびモード切換部6に供給してよい。 The speed estimation unit 3 calculates a speed estimated value of the rotor. For example, the speed estimation unit 3 may acquire the voltage and current supplied to the electric motor 9 from the rotation control unit 2 and calculate the speed estimation value. The speed estimation unit 3 may supply the speed estimation value to the rotation control unit 2 and the mode switching unit 6.

異常検出部4は、速度低下検出部および脱調検出部の少なくとも一方の一例であり、電動機9の異常を検出する。例えば、異常検出部4は、電動機9の速度低下状態および/または脱調を検出してよい。 The abnormality detection unit 4 is an example of at least one of a speed decrease detection unit and a step-out detection unit, and detects an abnormality of the electric motor 9. For example, the abnormality detection unit 4 may detect a speed reduction state and/or step out of the electric motor 9.

ここで、脱調とは、例えば、回転子が電流の回転磁界に引き込まれずに、電動機9が運転不能となった状態であってよい。一例として、脱調は、電流引込制御において負荷の急変、急加速などによって加速度制限部101からの速度指令値に回転子が追従できなくなることにより生じてよい。異常検出部4は、速度低下状態および/または脱調を検出したことを再始動部5およびモード切換部6に通知してよい。 Here, the step-out may be, for example, a state in which the motor 9 cannot operate without the rotor being drawn into the rotating magnetic field of the current. As an example, the step-out may occur due to the rotor not being able to follow the speed command value from the acceleration limiting unit 101 due to a sudden change in load, sudden acceleration, or the like in the current drawing control. The abnormality detecting unit 4 may notify the restarting unit 5 and the mode switching unit 6 that the low speed state and/or step out has been detected.

モード切換部6は、回転制御部2の制御モードを切り換える。例えば、モード切換部6は、電動機9が始動されるときに、回転制御部2を電流引込制御モードにしてよい。また、モード切換部6は、加速度制限部101から出力される速度指令値が第3基準速度Vを超えたことに応じて、回転制御部2をセンサレスベクトル制御モードに切り換えてよい。また、モード切換部6は、回転制御部2がセンサレスベクトル制御モードで動作している間に速度指令値が第2基準速度V以下となったことに応じて、回転制御部2を電流引込制御モードに切り換えてよい。第2基準速度Vは、第3基準速度Vと同じ速度であってもよいし、ヒステリシスを持たせるべく第3基準速度Vよりも低い速度であってもよい。 The mode switching unit 6 switches the control mode of the rotation control unit 2. For example, the mode switching unit 6 may set the rotation control unit 2 to the current drawing control mode when the electric motor 9 is started. Further, the mode switching unit 6 may switch the rotation control unit 2 to the sensorless vector control mode in response to the speed command value output from the acceleration limiting unit 101 exceeding the third reference speed V 3 . Further, the mode switching unit 6 causes the rotation control unit 2 to draw a current in response to the speed command value becoming equal to or lower than the second reference speed V 2 while the rotation control unit 2 is operating in the sensorless vector control mode. You may switch to control mode. The second reference speed V 2 may be the same speed as the third reference speed V 3, it may be a speed lower than the third reference speed V 3 to a hysteresis.

再始動部5は、異常検出部4により電動機9の異常が検出されたことに応じて電動機9を再始動する。電動機9を再始動するとは、例えば加速度制限部101における制限後の速度指令値を初期化することであってよく、一例として、加速度制限部101が内部に保持する速度指令値を一旦初期値(例えば零)としてから再び増加させることであってよい。電動機9が再始動されるときには回転子が一旦、停止状態になっていてもよいし、慣性によって回転していてもよい。 The restart unit 5 restarts the electric motor 9 when the abnormality detecting unit 4 detects an abnormality in the electric motor 9. Restarting the electric motor 9 may be, for example, initializing the speed command value after the restriction in the acceleration restriction unit 101. As an example, the speed command value internally held by the acceleration restriction unit 101 is temporarily reset to the initial value ( It may be, for example, zero) and then increased again. When the electric motor 9 is restarted, the rotor may be once stopped or may be rotating due to inertia.

例えば、再始動部5は、回転制御部2を、センサレスベクトル制御モードへの切り換え前に、電流引込制御モードでの動作において脱調が検出されたことに応じて、電動機9を再始動してよい。また、再始動部5は、回転制御部2がセンサレスベクトル制御モードで動作している間に速度低下状態が検出されたことに応じて、モード切換部6により回転制御部2を電流引込制御モードでの動作に切り換えさせるとともに、電動機9を再始動してよい。制御装置1がモード切換部6を備えない場合には、再始動部5が回転制御部2を電流引込制御モードに切り換えてもよい。 For example, the restart unit 5 restarts the electric motor 9 in response to the detection of step-out in the operation in the current drawing control mode before the rotation control unit 2 is switched to the sensorless vector control mode. Good. In addition, the restart unit 5 causes the mode switching unit 6 to control the rotation control unit 2 to the current pull-in control mode in response to the detection of the speed reduction state while the rotation control unit 2 is operating in the sensorless vector control mode. The electric motor 9 may be restarted while the operation is switched to the above operation. If the control device 1 does not include the mode switching unit 6, the restarting unit 5 may switch the rotation control unit 2 to the current drawing control mode.

以上の制御装置1によれば、センサレスベクトル制御モードで動作している間に速度低下状態が検出されたことに応じて、回転制御部2を電流引込制御モードに切り換えて電動機9を再始動するので、負荷が急変する等して速度が低下した場合の動作の安定性を向上させることができる。 According to the control device 1 described above, the rotation control unit 2 is switched to the current drawing control mode and the electric motor 9 is restarted in response to the detection of the speed reduction state while operating in the sensorless vector control mode. Therefore, the stability of the operation can be improved when the speed decreases due to a sudden change in the load.

また、センサレスベクトル制御モードに切り換える前に、電流引込制御モードにおいて脱調が検出されたことに応じて電動機9を再始動するので、負荷が急変する等して脱調が生じた場合の動作の安定性を向上させることができる。 Further, before the switching to the sensorless vector control mode, the electric motor 9 is restarted in response to the detection of the step-out in the current drawing control mode, so that the operation when the step-out occurs due to a sudden change in the load or the like is performed. The stability can be improved.

[2.制御装置の概略的な動作]
続いて、制御装置1の概略的な動作について説明する。図2は、本実施形態に係る制御装置の概略的な動作を示す。
[2. Schematic operation of control device]
Subsequently, a schematic operation of the control device 1 will be described. FIG. 2 shows a schematic operation of the control device according to the present embodiment.

まず、制御装置1は、起動されると、S1において電流引込制御モードにより電動機9を始動する。例えば、モード切換部6は、回転制御部2の制御モードを電流引込制御モードに設定してよい。また、回転制御部2は、回転子の回転の制御を開始してよい。一例として、加速度制限部101は制限後の速度指令値を零から所望の速度指令値(例えば、外部から入力される速度指令値)まで基準加速度以下の加速度で増加させ、回転制御部2は、これを受けて電流引込制御モードで電動機9を駆動してよい。電動機9が駆動されると、速度推定部3は回転子の速度推定値を算出してよい。 First, when the control device 1 is started, the electric motor 9 is started in the current drawing control mode in S1. For example, the mode switching unit 6 may set the control mode of the rotation control unit 2 to the current drawing control mode. Further, the rotation control unit 2 may start controlling the rotation of the rotor. As an example, the acceleration limiting unit 101 increases the limited speed command value from zero to a desired speed command value (for example, a speed command value input from the outside) at an acceleration equal to or lower than the reference acceleration, and the rotation control unit 2 In response to this, the electric motor 9 may be driven in the current drawing control mode. When the electric motor 9 is driven, the speed estimation unit 3 may calculate a speed estimated value of the rotor.

次に、S3においてモード切換部6は、加速度制限部101からの速度指令値が第3基準速度Vを超えたか否かを判定する。S3において速度指令値が第3基準速度Vを超えていないと判定された場合(S3;No)には、制御装置1は、S3の処理を繰り返す。これにより、電流引込制御モードによる電動機9の制御が継続する。 Next, the mode switching part 6 in S3 determines whether the speed command value from the acceleration limiting portion 101 exceeds a third reference speed V 3. Speed command value in S3 if it is determined not to exceed the third reference speed V 3; A (S3 No), the control apparatus 1 repeats the process S3. As a result, the control of the electric motor 9 in the current drawing control mode continues.

S3において速度指令値が第3基準速度Vを超えたと判定された場合(S3;Yes)には、S5において再始動部5は、異常検出部4により脱調が検出されたか否かを判定する。S5において脱調が検出されたと判定された場合(S5;Yes)には、再始動部5は、電動機9を再始動するべく処理をS1に移行させる。このように、回転制御部2が電流引込制御モードで動作している間に速度指令値が第3基準速度Vを超えた場合において脱調が検出されたことに応じ、電動機9が再始動される。そのため、脱調が生じたことでセンサレスベクトル制御モードへの移行後にも回転子の位置などが検出できないと想定される場合には、移行が行われずに電動機9が再始動される結果、動作の安定性が向上する。 Speed command value in S3 if it is judged to have exceeded the third reference speed V 3; A (S3 Yes), the restart unit 5 at S5, determines whether desynchronization is detected by the abnormality detection unit 4 To do. When it is determined that the step-out is detected in S5 (S5; Yes), the restart unit 5 shifts the process to S1 to restart the electric motor 9. In this way, when the speed command value exceeds the third reference speed V 3 while the rotation control unit 2 is operating in the current drawing control mode, the step-out is detected, and the electric motor 9 is restarted. To be done. Therefore, if it is assumed that the position of the rotor or the like cannot be detected even after the shift to the sensorless vector control mode due to the occurrence of step-out, the shift is not performed and the electric motor 9 is restarted. Improves stability.

なお、S5の処理はS1およびS3の処理の間で行われてもよい。すなわち、回転制御部2をセンサレスベクトル制御モードでの動作に切り換える前に、電流引込制御モードでの動作において脱調が検出されたことに応じ、電動機9が再始動されてもよい。 The process of S5 may be performed between the processes of S1 and S3. That is, before switching the rotation control unit 2 to the operation in the sensorless vector control mode, the electric motor 9 may be restarted in response to the detection of step-out in the operation in the current drawing control mode.

S5において脱調が検出されないと判定された場合(S5;No)には、S7においてモード切換部6は、回転制御部2の制御モードをセンサレスベクトル制御モードに切り換える。このように、電流引込制御モードの間に速度指令値が第3基準速度Vを超え、かつ脱調が検出されていないことに応じて、回転制御部2がセンサレスベクトル制御モードに切り換えられる。 When it is determined that the step-out is not detected in S5 (S5; No), the mode switching unit 6 switches the control mode of the rotation control unit 2 to the sensorless vector control mode in S7. As described above, the rotation control unit 2 is switched to the sensorless vector control mode in response to the speed command value exceeding the third reference speed V 3 and no step-out is detected during the current drawing control mode.

次に、S9においてモード切換部6は、加速度制限部101からの速度指令値が第2基準速度V以下であるか否かを判定する。S9において速度指令値が第2基準速度V以下であると判定された場合(S9;Yes)には、S11においてモード切換部6が回転制御部2の制御モードを電流引込制御モードに切り換え、制御装置1は処理をS3に移行させる。 Next, in S9, the mode switching unit 6 determines whether or not the speed command value from the acceleration limiting unit 101 is the second reference speed V 2 or less. When it is determined in S9 that the speed command value is equal to or lower than the second reference speed V 2 (S9; Yes), the mode switching unit 6 switches the control mode of the rotation control unit 2 to the current drawing control mode in S11, The control device 1 shifts the processing to S3.

また、S9において速度指令値が第2基準速度V以下でないと判定された場合(S9;No)には、S13において再始動部5は、異常検出部4により速度低下状態が検出されたか否かを判定する。例えば、異常検出部4は、回転子の回転速度が第1基準速度V以下となったことに応じて速度低下状態を検出してよい。第1基準速度Vは、第2基準速度Vよりも低い速度であってよい。S13において速度低下状態が検出されないと判定された場合(S13;No)には、制御装置1は処理をS9に移行させる。これにより、センサレスベクトル制御モードによる電動機9の制御が継続する。 Further, when it is determined in S9 that the speed command value is not equal to or less than the second reference speed V 2 (S9; No), the restart unit 5 determines in S13 whether the speed decrease state is detected by the abnormality detection unit 4. Determine whether. For example, the abnormality detection unit 4 may detect the speed reduction state when the rotation speed of the rotor has become equal to or lower than the first reference speed V 1 . The first reference speed V 1 may be lower than the second reference speed V 2 . When it is determined in S13 that the speed reduction state is not detected (S13; No), the control device 1 shifts the processing to S9. As a result, the control of the electric motor 9 in the sensorless vector control mode continues.

また、S13において速度低下状態が検出されたと判定された場合(S13;Yes)には、S15において再始動部5は、モード切換部6によって回転制御部2の制御モードを電流引込制御モードに切り換え、電動機9を再始動するべく処理をS1に移行させる。このように、回転制御部2がセンサレスベクトル制御モードで動作している間に速度低下状態が検出されたことに応じて、回転制御部2が電流引込制御モードに切り換えられて電動機9が再始動される。そのため、速度低下状態が生じたことで加速度制限部101からの速度指令値と回転子の回転速度とが乖離し、回転子の位置などが検出できないと想定される場合には、回転制御部2が電流引込制御モードに移行して電動機9が再始動される結果、動作の安定性が向上する。 When it is determined in S13 that the low speed state is detected (S13; Yes), the restart unit 5 switches the control mode of the rotation control unit 2 to the current drawing control mode by the mode switching unit 6 in S15. , The process shifts to S1 to restart the electric motor 9. In this way, the rotation control unit 2 is switched to the current drawing control mode and the electric motor 9 is restarted in response to the detection of the speed reduction state while the rotation control unit 2 is operating in the sensorless vector control mode. To be done. Therefore, when it is assumed that the speed command value from the acceleration limiting unit 101 and the rotation speed of the rotor deviate due to the occurrence of the speed decrease state, and the rotor position and the like cannot be detected, the rotation control unit 2 Shifts to the current drawing control mode and the electric motor 9 is restarted, so that the operation stability is improved.

[3.通常の速度低下時の動作例]
図3は、通常の速度低下時の動作を示す。回転制御部2がセンサレスベクトル制御モードに切り換えられた後に(S7)、加速度制限部101からの速度指令値が第2基準速度Vより大きい場合(S9:No)には、センサレスベクトル制御モードにより電動機9が制御される(図中の期間T)。
[3. Example of operation during normal speed reduction]
FIG. 3 shows the operation at the time of normal speed reduction. After the rotation control unit 2 is switched to the sensorless vector control mode (S7), if the speed command value from the acceleration limiting unit 101 is larger than the second reference speed V 2 (S9: No), the sensorless vector control mode is used. The electric motor 9 is controlled (period T 1 in the figure).

次に、速度指令値が第2基準速度V以下になると(S9;Yes)、モード切換部6が回転制御部2の制御モードを電流引込制御モードに切り換え(S11)、電流引込制御モードにより電動機9が制御される(図中の期間T)。 Next, when the speed command value becomes equal to or lower than the second reference speed V 2 (S9; Yes), the mode switching unit 6 switches the control mode of the rotation control unit 2 to the current drawing control mode (S11), and the current drawing control mode is set. The electric motor 9 is controlled (period T 2 in the figure).

この状態で、加速度制限部101からの速度指令値が第3基準速度V(ここでは一例として第2基準速度Vと同じ速度)より大きくなり(S3:Yes)、脱調が検出されないと(S5;No)、センサレスベクトル制御モードにより電動機9が制御される(図中の期間T)。 In this state, the speed command value from the acceleration limiting unit 101 becomes larger than the third reference speed V 3 (here, as an example, the same speed as the second reference speed V 2 ) (S3: Yes), and step-out is not detected. (S5; No), the motor 9 is controlled by a sensor-less vector control mode (period T 3 in the figure).

[4.異常な速度低下状態が検出される場合の動作]
図4は、異常な速度低下状態が検出される場合の動作を示す。回転制御部2がセンサレスベクトル制御モードに切り換えられた後に(S7)、回転子の回転速度が第1基準速度V以下となって速度低下状態が検出されたと判定された場合(S13;Yes、図中のタイミングt)には、再始動部5がモード切換部6により回転制御部2の制御モードを電流引込制御モードに切り換え(S15)、電流引込制御モードにより電動機9が再始動される(S1、図中の期間T)。
[4. Operation when an abnormal slowdown condition is detected]
FIG. 4 shows an operation when an abnormal speed reduction state is detected. After the rotation control unit 2 is switched to the sensorless vector control mode (S7), when it is determined that the rotation speed of the rotor is equal to or lower than the first reference speed V 1 and the speed reduction state is detected (S13; Yes, At the timing t 1 ) in the figure, the restart unit 5 switches the control mode of the rotation control unit 2 to the current drawing control mode by the mode switching unit 6 (S15), and the electric motor 9 is restarted in the current drawing control mode. (S1, period T 4 in the figure).

[5.γ軸、δ軸の説明]
図5は、後述の制御演算に使用するγ軸およびδ軸を示す。永久磁石同期電動機は、回転子のd軸(回転子の磁極方向)と、このd軸から位相が90度進んだq軸とに従って電流制御を行うことにより、高精度なトルク制御を実現可能である。しかし、磁極位置検出器を持たない場合にはdq軸を直接検出できないので、制御装置1は、dq軸に対応して電気角速度ωで回転する直交回転座標系のγδ軸を推定して制御演算を行う。
[5. Explanation of γ-axis and δ-axis]
FIG. 5 shows the γ-axis and the δ-axis used in the control calculation described later. The permanent magnet synchronous motor can realize highly accurate torque control by performing current control according to the d-axis of the rotor (the magnetic pole direction of the rotor) and the q-axis whose phase is advanced by 90 degrees from the d-axis. is there. However, since the dq axes cannot be directly detected without the magnetic pole position detector, the control device 1 estimates the γδ axes of the orthogonal rotation coordinate system that rotates at the electrical angular velocity ω 1 corresponding to the dq axes and controls the control. Calculate.

dq軸及びγδ軸は、図5に示されるように定義される。永久磁石同期電動機の回転子のN極方向をd軸、このd軸から90°進み方向をq軸、d軸に対応する推定軸をγ軸、このγ軸から90°進み方向をδ軸と定義する。また、図中、「ω」をdq軸の電気角速度、「ω」をγδ軸の電気角速度(=速度推定値)、「θerr」をdq軸に対するγδ軸の角度(角度差または磁極位置推定誤差ともいう)とする。 The dq axis and the γδ axis are defined as shown in FIG. The N-pole direction of the rotor of the permanent magnet synchronous motor is the d axis, the 90-degree advance direction from this d-axis is the q-axis, the estimated axis corresponding to the d-axis is the γ-axis, and the 90-degree advance direction from this γ-axis is the δ-axis. Define. In the figure, “ω r ”is the electrical angular velocity of the dq axes, “ω 1 ” is the electrical angular velocity of the γδ axes (=speed estimation value), and “θ err ” is the angle of the γδ axes with respect to the dq axes (angle difference or magnetic pole). (Also referred to as position estimation error).

[6.制御装置の具体的な構成]
図6は、本実施形態に係る制御装置1を示す。制御装置1は、上述の加速度制限部101および再始動部5に加え、減算器103、速度調節器105、電流指令演算部107、電流指令演算部109、切換スイッチ111、113、減算器115、117、電流調節器119、電圧座標変換器121、PWM回路123、電力変換器131、整流回路133、u相電流検出器135、w相電流検出器137、電流座標変換器139、拡張誘起電圧演算器141、角度演算器143、速度推定器145、切換スイッチ151、電気角演算器153、速度低下検出部161および脱調検出部163などを備える。
[6. Specific configuration of control device]
FIG. 6 shows the control device 1 according to the present embodiment. The control device 1 includes, in addition to the acceleration limiting unit 101 and the restarting unit 5 described above, a subtractor 103, a speed adjuster 105, a current command calculation unit 107, a current command calculation unit 109, changeover switches 111 and 113, a subtractor 115, 117, current regulator 119, voltage coordinate converter 121, PWM circuit 123, power converter 131, rectifier circuit 133, u-phase current detector 135, w-phase current detector 137, current coordinate converter 139, extended induced voltage calculation The device 141, the angle calculator 143, the speed estimator 145, the changeover switch 151, the electrical angle calculator 153, the speed decrease detector 161 and the step-out detector 163 are provided.

このうち、加速度制限部101、減算器103、速度調節器105、電流指令演算部107、電流指令演算部109、切換スイッチ111、113、減算器115、117、電流調節器119、電圧座標変換器121、PWM回路123、電力変換器131、整流回路133、u相電流検出器135、w相電流検出器137、電流座標変換器139および電気角演算器153などは、上述の回転制御部2を構成して、回転子の回転を制御してよい。例えば、詳細は後述するが、回転制御部2は、電力源8からの三相交流電圧を整流回路133で整流して直流電圧に変換し、PWMインバータを有する電力変換器131で所望の三相交流電圧に変換して電動機9に印加することで、電動機9を駆動する。 Among these, the acceleration limiting unit 101, the subtractor 103, the speed adjuster 105, the current command calculating unit 107, the current command calculating unit 109, the changeover switches 111 and 113, the subtractors 115 and 117, the current adjuster 119, and the voltage coordinate converter. 121, PWM circuit 123, power converter 131, rectifier circuit 133, u-phase current detector 135, w-phase current detector 137, current coordinate converter 139, electrical angle calculator 153, etc. It may be configured to control the rotation of the rotor. For example, as will be described in detail later, the rotation control unit 2 rectifies the three-phase AC voltage from the power source 8 by the rectifier circuit 133 and converts the AC voltage into a DC voltage, and the power converter 131 having a PWM inverter has a desired three-phase voltage. The electric motor 9 is driven by converting it into an AC voltage and applying it to the electric motor 9.

また、拡張誘起電圧演算器141、角度演算器143、速度推定器145および切換スイッチ151などは、上述の速度推定部3を構成して、回転子の速度推定値を算出してよい。また、速度低下検出部161および脱調検出部163などは上述の異常検出部4を構成して、電動機9の異常を検出してよい。また、切換スイッチ111、113、および切換スイッチ151などは、上述のモード切換部6の一部として動作して回転制御部2の制御モードを切り換えてよい。但し、図6に示される各構成は、図1における他の構成に含まれてもよく、例えば電流座標変換器139は速度推定部3に含まれてもよいし、切換スイッチ151は回転制御部2に含まれてもよい。 Further, the extended electromotive voltage calculator 141, the angle calculator 143, the speed estimator 145, the changeover switch 151, and the like may configure the speed estimator 3 described above to calculate the speed estimated value of the rotor. Further, the speed decrease detection unit 161 and the step-out detection unit 163 may configure the above-described abnormality detection unit 4 to detect the abnormality of the electric motor 9. Further, the changeover switches 111, 113, the changeover switch 151, and the like may operate as a part of the mode changeover section 6 described above to change over the control mode of the rotation control section 2. However, each configuration shown in FIG. 6 may be included in other configurations in FIG. 1, for example, the current coordinate converter 139 may be included in the speed estimation unit 3, and the changeover switch 151 may be the rotation control unit. 2 may be included.

加速度制限部101は、外部から速度指令値ωを受信して、その変化率が制限されるように速度指令値ωHLR を算出する。例えば、加速度制限部101は、速度指令値ωHLR の変化率が基準変化率以下となるように、速度指令値ωから速度指令値ωHLR を算出してよい。加速度制限部101は、速度指令値ωHLR を減算器103と、切換スイッチ151の「S1」端子に供給してよい。 The acceleration limiting unit 101 receives the speed command value ω * from the outside and calculates the speed command value ω HLR * so that the rate of change thereof is limited. For example, the acceleration limiting unit 101 may calculate the speed command value ω HLR * from the speed command value ω * so that the change rate of the speed command value ω HLR * is equal to or less than the reference change rate. The acceleration limiting unit 101 may supply the speed command value ω HLR * to the subtractor 103 and the “S1” terminal of the changeover switch 151.

再始動部5は、加速度制限部101で算出される速度指令値ωHLR を初期化する、つまり初期値(一例として零)にすることにより、電動機9を再始動する。例えば、再始動部5は、異常検出部4で異常が検出されたことに応じて、速度指令値ωHLR を初期化してよい。 The restart unit 5 restarts the electric motor 9 by initializing the speed command value ω HLR * calculated by the acceleration limiting unit 101, that is, by setting the initial value (zero as an example). For example, the restart unit 5 may initialize the speed command value ω HLR * in response to the abnormality detected by the abnormality detection unit 4.

減算器103は、速度指令値ωHLR と、γδ軸の速度推定値(電気角速度)ωrestとの偏差を演算する。速度推定値ωrestは、後述の速度推定器145から供給されてよい。減算器103は、演算結果を速度調節器105に供給してよい。 The subtractor 103 calculates a deviation between the speed command value ω HLR * and the speed estimation value (electrical angular speed) ω rest of the γδ axis. The estimated speed value ω rest may be supplied from a speed estimator 145 described later. The subtractor 103 may supply the calculation result to the speed adjuster 105.

速度調節器105は、減算器103から供給される偏差を増幅して、回転子のトルク指令値τを演算する。速度調節器105は、トルク指令値τを電流指令演算部107に供給してよい。 The speed adjuster 105 amplifies the deviation supplied from the subtractor 103 to calculate the torque command value τ * of the rotor. The speed adjuster 105 may supply the torque command value τ * to the current command calculator 107.

電流指令演算部107は、トルク指令値τを用いて、γδ軸方向に流されるべき電流の指令値であるγδ軸電流指令値iγ 、iδ を演算する。電流指令演算部107は、γδ軸電流指令値iγ 、iδ を、切換スイッチ111、113の「S2」端子に供給してよい。 The current command calculation unit 107 uses the torque command value τ * to calculate the γδ axis current command values i γ * , i δ * which are the command values of the current to be flown in the γδ axis direction. The current command calculator 107 may supply the γδ axis current command values i γ * , i δ * to the “S2” terminals of the changeover switches 111, 113.

電流指令演算部109は、トルク指令値τを用いずにγδ軸電流指令値iγ 、iδ を演算する。電流指令演算部109は、γδ軸電流指令値iγ 、iδ を、切換スイッチ111、113の「S1」端子に供給してよい。 The current command calculation unit 109 calculates the γδ axis current command values i γ * , i δ * without using the torque command value τ * . The current command calculation unit 109 may supply the γδ axis current command values i γ * , i δ * to the “S1” terminals of the changeover switches 111, 113.

切換スイッチ111、113は、「S1」端子および「S2」端子のいずれか一方を導通させることで、電流指令演算部107、109の何れか一方からのγδ軸電流指令値iγ 、iδ を減算器115、117に供給させる。例えば、切換スイッチ111、113は、電流引込制御モードにおいては「S1」端子に接続されて、速度推定器145からの速度推定値(電気角速度)ωrestに基づかない電流指令演算部109からのγδ軸電流指令値iγ 、iδ を減算器115、117に供給する。その一方で、切換スイッチ111、113は、センサレスベクトル制御モードにおいては、「S2」端子に接続されて、速度推定器145からの速度推定値(電気角速度)ωrestに基づく電流指令演算部107からのγδ軸電流指令値iγ 、iδ を減算器115、117に供給する。なお、切換スイッチ111、113と、減算器115、117との間には、ローパスフィルタが設けられてもよい。 The change-over switches 111 and 113 conduct either one of the “S1” terminal and the “S2” terminal to make the γδ axis current command values i γ * , i δ from one of the current command calculation units 107 and 109. * Is supplied to the subtracters 115 and 117. For example, the changeover switches 111 and 113 are connected to the “S1” terminal in the current pull-in control mode, and γδ from the current command calculation unit 109 that is not based on the speed estimated value (electrical angular speed) ω rest from the speed estimator 145. The axis current command values i γ * and i δ * are supplied to the subtracters 115 and 117. On the other hand, in the sensorless vector control mode, the changeover switches 111 and 113 are connected to the “S2” terminal, and the current command calculation unit 107 based on the speed estimated value (electrical angular speed) ω rest from the speed estimator 145. The γδ-axis current command values i γ * , i δ * are supplied to the subtracters 115 and 117. A low pass filter may be provided between the changeover switches 111 and 113 and the subtractors 115 and 117.

減算器115は、γ軸電流指令値iγ と、γ軸方向に流れる電流の検出値であるγ軸電流検出値iγとの偏差を演算する。γ軸電流検出値iγは、後述の電流座標変換器139から供給されてよい。減算器115は、演算結果を電流調節器119に供給してよい。 The subtractor 115 calculates the deviation between the γ-axis current command value i γ * and the γ-axis current detection value i γ which is the detection value of the current flowing in the γ-axis direction. The γ-axis current detection value i γ may be supplied from the current coordinate converter 139 described later. The subtractor 115 may supply the calculation result to the current regulator 119.

減算器117は、δ軸電流指令値iδ と、δ軸方向に流れる電流の検出値であるδ軸電流検出値iδとの偏差を演算する。δ軸電流検出値iδは、後述の電流座標変換器139から供給されてよい。減算器117は、演算結果を電流調節器119に供給してよい。 The subtractor 117 calculates the deviation between the δ-axis current command value i δ * and the δ-axis current detection value i δ which is the detection value of the current flowing in the δ-axis direction. The δ-axis current detection value i δ may be supplied from the current coordinate converter 139 described later. The subtractor 117 may supply the calculation result to the current regulator 119.

電流調節器119は、減算器115、117から供給される偏差をそれぞれ増幅して、γδ軸方向に供給する電圧の指令値であるγ軸電圧指令値vγ およびδ軸電圧指令値vδ を演算する。電流調節器119は、γ軸電圧指令値vγ およびδ軸電圧指令値vδ を電圧座標変換器121および拡張誘起電圧演算器141に供給してよい。 The current adjuster 119 amplifies the deviations supplied from the subtracters 115 and 117, respectively, and is a γ-axis voltage command value v γ * and a δ-axis voltage command value v δ that are command values of the voltage supplied in the γδ axis direction. Calculate * . The current regulator 119 may supply the γ-axis voltage command value v γ * and the δ-axis voltage command value v δ * to the voltage coordinate converter 121 and the extended induced voltage calculator 141.

電圧座標変換器121は、γδ軸の電圧指令値vγ 、vδ を、γδ軸の角度(位相)θの値に基づいて三相の相電圧指令値v 、v 、v に変換する。角度θは、後述の電気角演算器153から供給されてよい。電圧座標変換器121は、相電圧指令値v 、v 、v をPWM回路123に供給してよい。 The voltage coordinate converter 121 determines the voltage command values v γ * , v δ * on the γδ axis based on the value of the angle (phase) θ 1 of the γδ axis, and the phase voltage command values v u * , v v * of the three phases . , V w * . The angle θ 1 may be supplied from the electrical angle calculator 153 described later. The voltage coordinate converter 121 may supply the phase voltage command values v u * , v v * , v w * to the PWM circuit 123.

PWM回路123は、相電圧指令値v 、v 、v 、および、電力変換器131への入力電圧Edcとから、電力変換器131に対するゲート信号を生成する。入力電圧Edcは、後述の入力電圧検出回路125から供給されてよい。 The PWM circuit 123 generates a gate signal for the power converter 131 from the phase voltage command values v u * , v v * , v w * and the input voltage E dc to the power converter 131. The input voltage E dc may be supplied from the input voltage detection circuit 125 described later.

電力変換器131は、PWMインバータを有しており、後述のPWM回路123から入力されるゲート信号に基づいて内部の半導体スイッチング素子を制御する。これにより、電力変換器131は、整流回路133により印加される電動機9の端子電圧を、相電圧指令値v 、v 、v に制御する。 The power converter 131 has a PWM inverter and controls an internal semiconductor switching element based on a gate signal input from a PWM circuit 123 described later. As a result, the power converter 131 controls the terminal voltage of the electric motor 9 applied by the rectifier circuit 133 to the phase voltage command values v u * , v v * , v w * .

整流回路133は、三相交流電源としての電力源8から供給される交流電流を整流して、直流電圧を生成し電力変換器131に供給する。
入力電圧検出回路125は、整流回路133から電力変換器131への入力電圧Edcを検出する。入力電圧検出回路125は、入力電圧EdcをPWM回路123に供給してよい。
The rectifier circuit 133 rectifies the alternating current supplied from the power source 8 as a three-phase alternating current power supply, generates a direct current voltage, and supplies the direct current voltage to the power converter 131.
The input voltage detection circuit 125 detects the input voltage E dc from the rectifier circuit 133 to the power converter 131. The input voltage detection circuit 125 may supply the input voltage E dc to the PWM circuit 123.

u相電流検出器135およびw相電流検出器137は、電力変換器131と電動機9との間で、u相およびw相に流される電流値を相電流検出値i、iとして検出する。u相電流検出器135およびw相電流検出器137は、相電流検出値i、iを電流座標変換器139に供給してよい。 The u-phase current detector 135 and the w-phase current detector 137 detect the current values passed through the u-phase and the w-phase between the power converter 131 and the electric motor 9 as the phase current detection values i u and i w . .. The u-phase current detector 135 and the w-phase current detector 137 may supply the phase current detection values i u and i w to the current coordinate converter 139.

電流座標変換器139は、γδ軸の角度θに基づいて相電流検出値i、iを、γδ軸方向の電流検出値であるγδ軸電流検出値iγ、iδに座標変換する。角度θは電気角演算器153から供給されてよい。電流座標変換器139は、γδ軸電流検出値iγ、iδを減算器115、117および拡張誘起電圧演算器141に供給してよい。なお、電流座標変換器139は、u相、v相およびw相のうち、他の2相の相電流検出値を用いて座標変換を行ってもよいし、3相の全てを用いて座標変換を行ってもよい。 The current coordinate converter 139 performs coordinate conversion of the phase current detection values i u and i w based on the γδ axis angle θ 1 into the γδ axis current detection values i γ and i δ which are the current detection values in the γδ axis direction. .. The angle θ 1 may be supplied from the electrical angle calculator 153. The current coordinate converter 139 may supply the γδ-axis current detection values i γ and i δ to the subtractors 115 and 117 and the extended induced voltage calculator 141. The current coordinate converter 139 may perform the coordinate conversion using the phase current detection values of the other two phases of the u phase, the v phase, and the w phase, or the coordinate conversion using all of the three phases. You may go.

拡張誘起電圧演算器141は、次の式(1)で表されるように、電動機9に供給する電圧指令値vγ 、vδ および電動機9に流れる電流検出値iγ、iδから、γ軸拡張誘起電圧演算値eexγestおよびδ軸拡張誘起電圧演算値eexδestを演算する。拡張誘起電圧演算器141は、γ軸拡張誘起電圧演算値eexγestおよびδ軸拡張誘起電圧演算値eexδestを角度演算器143および脱調検出部163に供給してよい。また、拡張誘起電圧演算器141は、γ軸拡張誘起電圧演算値eexγestを速度低下検出部161に供給してよい。 The extended electromotive force calculator 141 calculates the voltage command values v γ * , v δ * supplied to the electric motor 9 and the detected current values i γ , i δ flowing through the electric motor 9 as represented by the following equation (1). , Γ-axis expansion induced voltage calculation value e ex γest and δ-axis expansion induction voltage calculation value e ex δest are calculated. The extension electromotive force calculator 141 may supply the γ-axis extension electromotive force calculation value e ex γest and the δ-axis extension electromotive force calculation value e exδest to the angle calculator 143 and the step-out detection unit 163. Further, the expansion induced voltage calculator 141 may supply the γ-axis expansion induced voltage calculation value e ex γest to the speed decrease detection unit 161.

Figure 0006737017
ここで、式中、「p」は微分演算子、「L」はd軸インダクタンス、「L」はq軸インダクタンス、「R」は電機子抵抗である。なお、式中のγ軸電圧指令値vγ 、δ軸電圧指令値vδ の代わりにγ軸電圧vγ、δ軸電圧vδを使ってもよい。これらのγ軸電圧vγ、δ軸電圧vδは、入力電圧検出回路125を使って測定される電動機9の相電圧または線間電圧の値と、位置推定値θとから演算することができる。
Figure 0006737017
Here, “p” is a differential operator, “L d ”is a d-axis inductance, “L q ”is a q-axis inductance, and “R a ”is an armature resistance. The γ-axis voltage v γ and the δ-axis voltage v δ may be used instead of the γ-axis voltage command value v γ * and the δ-axis voltage command value v δ * in the formula. These γ-axis voltage v γ and δ-axis voltage v δ can be calculated from the value of the phase voltage or line voltage of the electric motor 9 measured using the input voltage detection circuit 125 and the position estimated value θ 1. it can.

角度演算器143は、拡張誘起電圧の角度δeexestを演算する。拡張誘起電圧の角度δeexestについては、図7を用いて説明を後述する。角度演算器143は、拡張誘起電圧の角度δeexestを速度推定器145に供給してよい。 The angle calculator 143 calculates the angle δ eexest of the extended induction voltage. The angle δ eexest of the expansion induced voltage will be described later with reference to FIG. 7. The angle calculator 143 may supply the angle δ eexest of the extended induction voltage to the speed estimator 145.

速度推定器145は、拡張誘起電圧の角度δeexestから回転子の速度推定値ωrestを演算する。速度推定器145は、速度推定値ωrestを減算器103と、切換スイッチ151の「S2」端子とに供給してよい。 The speed estimator 145 calculates the estimated speed value ω rest of the rotor from the angle δ eexest of the extended electromotive voltage. The speed estimator 145 may supply the speed estimated value ω rest to the subtractor 103 and the “S2” terminal of the changeover switch 151.

切換スイッチ151は、「S1」端子および「S2」端子のいずれか一方を導通させることで、加速度制限部101からの速度指令値ωHLR と、速度推定器145からの速度推定値ωrestとの何れか一方をγδ軸角速度ωとして電気角演算器153、拡張誘起電圧演算器141および速度低下検出部161に供給する。例えば、切換スイッチ151は、電流引込制御モードにおいては「S1」端子に接続されて、加速度制限部101からの速度指令値ωHLR を電気角演算器153、拡張誘起電圧演算器141および速度低下検出部161に供給する。その一方で、切換スイッチ151は、センサレスベクトル制御モードにおいては「S2」端子に接続されて、速度推定器145からの速度推定値ωrestを電気角演算器153、拡張誘起電圧演算器141および速度低下検出部161に供給する。 The changeover switch 151 makes either of the “S1” terminal and the “S2” terminal conductive so that the speed command value ω HLR * from the acceleration limiting unit 101 and the speed estimation value ω rest from the speed estimator 145 are obtained. Either one of them is supplied as the γδ axis angular velocity ω 1 to the electrical angle calculator 153, the extended induced voltage calculator 141, and the speed decrease detector 161. For example, the changeover switch 151 is connected to the “S1” terminal in the current pull-in control mode, and the speed command value ω HLR * from the acceleration limiting unit 101 is supplied to the electrical angle calculator 153, the extended induced voltage calculator 141, and the speed decrease. It is supplied to the detection unit 161. On the other hand, the change-over switch 151 is connected to the “S2” terminal in the sensorless vector control mode, and the speed estimated value ω rest from the speed estimator 145 is transferred to the electrical angle calculator 153, the extended induced voltage calculator 141, and the speed calculator. It is supplied to the drop detection unit 161.

電気角演算器153は、γδ軸角速度ωを積分してγδ軸の角度θを演算する。電気角演算器153は、角度θを電流座標変換器139および電圧座標変換器121に供給してよい。 The electrical angle calculator 153 integrates the γδ axis angular velocity ω 1 to calculate the γδ axis angle θ 1 . The electrical angle calculator 153 may supply the angle θ 1 to the current coordinate converter 139 and the voltage coordinate converter 121.

速度低下検出部161は、速度推定値ωおよびδ軸拡張誘起電圧演算値eexδestから速度低下状態を検出する。速度低下検出部161は、速度低下状態を検出したことを再始動部5に通知してよい。 The speed decrease detector 161 detects the speed decrease state from the estimated speed value ω 1 and the δ-axis expansion induced voltage calculation value e ex δest . The speed reduction detecting unit 161 may notify the restarting unit 5 that the speed reduction state is detected.

脱調検出部163は、γ軸拡張誘起電圧演算値eexγest、δ軸拡張誘起電圧演算値eexδestから脱調を検出する。脱調検出部163は、脱調を検出したことを再始動部5に通知してよい。 The out-of-step detecting unit 163 detects out-of-step from the γ-axis expansion induced voltage calculated value e exγest and the δ-axis expansion induced voltage calculated value e exδest . The step-out detection unit 163 may notify the restart unit 5 that the step-out has been detected.

[7.制御装置の具体的な動作]
次に、制御装置1の動作について説明する。上述のS1で実行される電流引込制御モードでは、モード切換部6は切換スイッチ151および切換スイッチ111、113の入力をそれぞれ「S1」に設定する。
[7. Specific operation of control device]
Next, the operation of the control device 1 will be described. In the current pull-in control mode executed in S1 described above, the mode switching unit 6 sets the inputs of the changeover switch 151 and the changeover switches 111 and 113 to "S1".

加速度制限部101は、速度指令値ωの変化率を制限して、速度指令値ωHLR を演算する。例えば加速度制限部101は速度指令値ωHLR を零から速度指令値ωまで基準加速度以下の加速度で増加させてよい。ここで、切換スイッチ151の入力は「S1」に設定されているので、γδ軸の角速度ωが速度指令値ωHLR に制御される。電気角演算器153は、γδ軸の角速度ωを積分してγδ軸の角度θを演算する。 Acceleration limiting unit 101 limits the speed command value omega * rate of change, computes a speed command value omega HLR *. For example, the acceleration limiting unit 101 may increase the speed command value ω HLR * from zero to the speed command value ω * at an acceleration not higher than the reference acceleration. Here, since the input of the changeover switch 151 is set to “S1”, the angular velocity ω 1 of the γδ axis is controlled to the velocity command value ω HLR * . The electrical angle calculator 153 integrates the angular velocity ω 1 of the γδ axis to calculate the angle θ 1 of the γδ axis.

また、切換スイッチ111、113の入力「S1」に接続された電流指令演算部109は、γδ軸電流指令値iγ 、iδ を次の式(2)のように制御する。すなわち、電流指令演算部109は、γ軸電流指令値iγ を零ではない定数値、δ軸電流指令値iδ を零にすることにより、γδ軸の角度θに対して回転子の向きを合わせるように電流指令値iγ 、iδ を出力する。 Further, the current command calculation unit 109 connected to the input “S1” of the changeover switches 111 and 113 controls the γδ axis current command values i γ * , i δ * according to the following equation (2). That is, the current command calculation unit 109 sets the γ-axis current command value i γ * to a non-zero constant value and sets the δ-axis current command value i δ * to zero, thereby rotating the rotor with respect to the γ δ-axis angle θ 1 . The current command values i γ * and i δ * are output so as to match the directions of.

Figure 0006737017
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電流座標変換器139は、u相電流検出器135およびw相電流検出器137によりそれぞれ検出した相電流検出値i、iを、γδ軸の角度θに基づいてγδ軸電流検出値iγ、iδに座標変換する。 The current coordinate converter 139 calculates the phase current detection values i u and i w detected by the u-phase current detector 135 and the w-phase current detector 137, respectively, based on the γδ axis angle θ 1 and detects the γδ axis current detection value i. The coordinates are converted into γ and i δ .

γ軸電流指令値iγ とγ軸電流検出値iγとの偏差を減算器115が演算し、この偏差を電流調節器119が増幅してγ軸電圧指令値vγ を演算する。一方、δ軸電流指令値iδ とδ軸電流検出値iδとの偏差を減算器117が演算し、この偏差を電流調節器119が増幅してδ軸電圧指令値vδ を演算する。これらの電圧指令値vγ 、vδ は、電圧座標変換器121によってγδ軸の角度θに基づき相電圧指令値v 、v 、v に変換される。整流回路133は電力源8としての三相交流電源を整流して直流電圧を電力変換器131に供給する。 The subtracter 115 calculates the deviation between the γ-axis current command value i γ * and the γ-axis current detection value i γ, and the current controller 119 amplifies this deviation to calculate the γ-axis voltage command value v γ * . On the other hand, the subtracter 117 calculates the deviation between the δ-axis current command value i δ * and the δ-axis current detection value i δ, and the current controller 119 amplifies this deviation to calculate the δ-axis voltage command value v δ * . To do. These voltage command values v γ * , v δ * are converted into phase voltage command values v u * , v v * , v w * by the voltage coordinate converter 121 based on the angle θ 1 of the γ δ axis. The rectifier circuit 133 rectifies a three-phase AC power source as the power source 8 and supplies a DC voltage to the power converter 131.

PWM回路123は、相電圧指令値v 、v 、v 、及び、入力電圧検出回路125により検出した電力変換器131の入力電圧Edcからゲート信号を生成する。電力変換器131は、上記ゲート信号に基づいて内部の半導体スイッチング素子を制御することで、電動機9の端子電圧を相電圧指令値v 、v 、v に制御する。これらの制御により、振幅がIapull 、角速度が速度指令値ωHLR に等しい電流ベクトルが発生して回転子が電流ベクトルに引き込まれ、回転子の角速度ωは速度指令値ωHLR 、ひいては速度指令値ωに制御される。 The PWM circuit 123 generates a gate signal from the phase voltage command values v u * , v v * , v w * and the input voltage E dc of the power converter 131 detected by the input voltage detection circuit 125. The power converter 131 controls the internal semiconductor switching element based on the gate signal to control the terminal voltage of the electric motor 9 to the phase voltage command values v u * , v v * , v w * . By these controls, a current vector whose amplitude is I apull * and whose angular velocity is equal to the speed command value ω HLR * is generated to draw the rotor into the current vector, and the angular velocity ω r of the rotor is the speed command value ω HLR * , Consequently, the speed command value ω * is controlled.

次に、速度指令値ωHLR が第3基準速度Vを超えた場合(S3;Yes)のセンサレスベクトル制御モードでの動作について説明する。なお、説明は電流引き込み制御と異なる部分を中心に行い、重複する箇所の説明は省略する。 Next, the operation in the sensorless vector control mode when the speed command value ω HLR * exceeds the third reference speed V 3 (S3; Yes) will be described. Note that the description will be focused on the part different from the current drawing control, and the description of the overlapping parts will be omitted.

上述のS7で実行されるセンサレスベクトル制御モードでは、モード切換部6は切換スイッチ151および切換スイッチ111、113の入力をそれぞれ「S2」に設定する。速度指令値ωHLR と、後述のように速度推定部3により算出される速度推定値ωrestとの偏差を減算器103が演算し、この偏差を速度調節器105が増幅してトルク指令値τを演算する。電流指令演算部107は、トルク指令値τに基づいて、トルク/電流が最大になる条件でγδ軸電流指令値iγ 、iδ を演算する。切換スイッチ111、113の入力は「S2」に設定されているので、電流指令演算部107の出力が減算器115、117に供給される。 In the sensorless vector control mode executed in S7 described above, the mode switching unit 6 sets the inputs of the changeover switch 151 and the changeover switches 111 and 113 to "S2". The subtractor 103 calculates the deviation between the speed command value ω HLR * and the speed estimation value ω rest calculated by the speed estimating unit 3 as described later, and the speed controller 105 amplifies this deviation to amplify the torque command value. Calculate τ * . The current command calculation unit 107 calculates the γδ axis current command values i γ * , i δ * based on the torque command value τ * under the condition that the torque/current is maximized. Since the inputs of the changeover switches 111 and 113 are set to “S2”, the output of the current command calculation unit 107 is supplied to the subtracters 115 and 117.

減算器115、117、電流調節器119、電流座標変換器139、および、電圧座標変換器121の動作は、電流引き込み制御の場合と同じであり、これらによってγδ軸電流iγ、iδが指令値iγ 、iδ に一致するように相電圧指令値v 、v 、v が制御される。 The operations of the subtractors 115 and 117, the current regulator 119, the current coordinate converter 139, and the voltage coordinate converter 121 are the same as those in the current pull-in control, and these commands the γδ axis currents i γ and i δ. The phase voltage command values v u * , v v * , v w * are controlled so as to match the values i γ * , i δ * .

一方、拡張誘起電圧演算器141には、γδ軸電圧指令値vγ 、vδ 、γδ軸電流検出値iγ、iδ及び速度推定値ω(一例として速度推定値ωrest)が入力される。拡張誘起電圧演算器141は上述の式(1)により拡張誘起電圧eexを演算する。 On the other hand, the expanded induced voltage calculator 141 stores the γδ axis voltage command values v γ * , v δ * , the γδ axis current detection values i γ , i δ and the speed estimation value ω 1 (as an example, the speed estimation value ω rest ). Is entered. The expansion induced voltage calculator 141 calculates the expansion induced voltage e ex according to the above equation (1).

ここで、γδ軸拡張誘起電圧の角度δeexestはdq軸とγδ軸との角度差(=磁極位置推定誤差)θerrに等しい。そのため、角度演算器143は、拡張誘起電圧の角度δeexestを次の式(3)により演算し、この角度δeexestを、次の式(4)に示す如く磁極位置推定誤差演算値θerrestとする。 Here, the angle δ eexest of the γδ axis expansion induced voltage is equal to the angle difference (=magnetic pole position estimation error) θ err between the dq axis and the γδ axis. Therefore, the angle calculator 143 calculates the angle δ eexest of the extended induced voltage by the following formula (3), and the angle δ eexest is calculated as the magnetic pole position estimation error calculation value θ errest as shown in the following formula (4). To do.

Figure 0006737017
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Figure 0006737017
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速度推定器145は磁極位置推定誤差演算値θerrestを入力とするPI調節器により速度推定値ωrestを次の式(5)により演算する。ここで、式中、「K」は速度推定器比例ゲイン、「K」は速度推定器積分ゲインである。 The speed estimator 145 calculates the speed estimation value ω rest by the following formula (5) by the PI controller that receives the magnetic pole position estimation error calculation value θ errest as an input. Here, in the formula, "K Pshita" velocity estimator proportional gain, "K I [theta]" is a speed estimator integral gain.

Figure 0006737017
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切換スイッチ151の入力は「S2」に設定されているので、γδ軸角速度ω1が速度推定値ωrestに制御される。この角速度ω1は、電気角演算器153及び拡張誘起電圧演算器141に入力される。 Since the input of the changeover switch 151 is set to "S2", the γδ axis angular velocity ω 1 is controlled to the estimated velocity value ω rest . The angular velocity ω1 is input to the electrical angle calculator 153 and the extended induced voltage calculator 141.

電気角演算器153は、電流引込制御と同様に、γδ軸角速度ωを積分して磁極位置推定値θ(γδ軸の角度に等しい)を演算する。
上述した拡張誘起電圧演算器141、角度演算器143、速度推定器145及び電気角演算器153により、γδ軸とdq軸との角度差θerrを零に収束させることができ、これによって磁極位置θ及び速度ωを正確に推定することが可能になる。これより、電動機9のトルク及び速度を正確に制御することができる。
The electrical angle calculator 153 integrates the γδ axis angular velocity ω 1 to calculate the magnetic pole position estimated value θ 1 (equal to the angle of the γδ axis), as in the current drawing control.
The extended induced voltage calculator 141, the angle calculator 143, the speed estimator 145, and the electrical angle calculator 153 described above can make the angular difference θ err between the γδ axis and the dq axes converge to zero, and thereby the magnetic pole position. It is possible to accurately estimate θ 1 and velocity ω 1 . As a result, the torque and speed of the electric motor 9 can be accurately controlled.

以上のセンサレスベクトル制御モードにおいて速度指令値が第2基準速度V以下になった場合(S9;Yes)には、モード切換部6により回転制御部2が電流引込制御モードでの動作に切り換えられる。例えば、モード切換部6は切換スイッチ151および切換スイッチ111、113の入力をそれぞれ「S1」に設定してよい。但し、このとき加速度制限部101は、速度指令値ωHLR を零にせずに、速度指令値ωの変化率を制限して速度指令値ωHLR を演算する。 When the speed command value becomes equal to or lower than the second reference speed V 2 in the sensorless vector control mode described above (S9; Yes), the rotation control section 2 is switched to the operation in the current drawing control mode by the mode switching section 6. .. For example, the mode switching unit 6 may set the inputs of the changeover switch 151 and the changeover switches 111 and 113 to "S1". However, this time the acceleration limiting unit 101, without the speed command value omega HLR * to zero, and calculates a speed command value omega HLR * limits the speed command value omega * rate of change.

次に、センサレスベクトル制御モードにおいて負荷急変などにより速度低下状態が生じる場合の動作について説明する。
速度低下検出部161は、回転子の回転速度が第1基準速度V以下となったことに応じて速度低下状態を検出する。例えば、速度低下検出部161は、速度推定値ωが第1基準速度V以下となったことに応じて速度低下状態を検出してよい。速度低下検出部161は、速度推定値ωが第1基準速度V以下となったことに応じて速度低下検出信号を「H」にし、そうでない場合には「L」にしてよい。
Next, the operation in the sensorless vector control mode in the case where a speed reduction state occurs due to a sudden load change or the like will be described.
The speed decrease detection unit 161 detects the speed decrease state when the rotation speed of the rotor becomes equal to or lower than the first reference speed V 1 . For example, the speed decrease detection unit 161 may detect the speed decrease state in response to the estimated speed value ω 1 being equal to or less than the first reference speed V 1 . The speed decrease detection unit 161 may set the speed decrease detection signal to “H” in response to the estimated speed value ω 1 being equal to or less than the first reference speed V 1, and may be set to “L” otherwise.

これに代えて/加えて、速度低下検出部161は、拡張誘起電圧を用いて速度低下状態を検出してよい。例えば、速度低下検出部161は、δ軸拡張誘起電圧演算値eexδestが基準値以下であることを条件として、速度低下状態を検出してよい。速度低下検出部161は、δ軸拡張誘起電圧演算値eexδestが第1基準値以下となったことに応じて速度低下検出信号を「H」にし、そうでない場合には「L」にしてよい。また、速度低下検出部161は、速度推定値ω(回転子の回転速度)が第1基準速度V以下となったことと、δ軸拡張誘起電圧演算値eexδestが第1基準値以下となったこととのAND条件、OR条件により速度低下検出信号を切り換えてもよい。 Instead of/in addition to this, the speed reduction detecting unit 161 may detect the speed reduction state using the extended induction voltage. For example, the speed reduction detecting unit 161 may detect the speed reduction state on condition that the δ-axis expansion induced voltage calculated value e exδest is equal to or less than the reference value. The speed decrease detection unit 161 may set the speed decrease detection signal to “H” in response to the δ-axis expansion induced voltage calculated value e exδest being equal to or less than the first reference value, and may be set to “L” otherwise. .. In addition, the speed decrease detection unit 161 determines that the estimated speed value ω 1 (rotor speed of the rotor) has become equal to or lower than the first reference speed V 1 and that the δ-axis expansion induced voltage calculation value e exδest is equal to or lower than the first reference value. The speed decrease detection signal may be switched depending on the AND condition and the OR condition.

これらに代えて/加えて、速度低下検出部161は、電動機9に供給する電圧および電動機9に流れる電流から演算される誘起電圧を用いて速度低下状態を検出してよい。例えば、速度低下検出部161は、次の式(6)で演算されるδ軸誘起電圧演算値emfδestが第2基準値以下となったことに応じて速度低下検出信号を「H」にし、そうでない場合には「L」にしてよい。また、速度低下検出部161は、速度推定値ω(回転子の回転速度)が第1基準速度V以下となったことと、δ軸拡張誘起電圧演算値eexδestが第1基準値以下となったこととの少なくとも一方と、δ軸誘起電圧演算値emfδestが第2基準値以下となったこととのAND条件、OR条件により速度低下検出信号を切り換えてもよい。 Instead of/in addition to these, the speed reduction detecting unit 161 may detect the speed reduction state using an induced voltage calculated from a voltage supplied to the electric motor 9 and a current flowing through the electric motor 9. For example, the speed decrease detection unit 161 sets the speed decrease detection signal to “H” in response to the δ-axis induced voltage calculation value emfδest calculated by the following equation (6) being equal to or less than the second reference value, Otherwise, it may be "L". In addition, the speed decrease detection unit 161 determines that the estimated speed value ω 1 (rotor speed of the rotor) has become equal to or lower than the first reference speed V 1 and that the δ-axis expansion induced voltage calculation value e exδest is equal to or lower than the first reference value. The speed decrease detection signal may be switched depending on at least one of the above condition and the AND condition or the OR condition that the calculated δ-axis induced voltage emfδest is equal to or less than the second reference value.

Figure 0006737017
Figure 0006737017

センサレスベクトル制御モードにおいて速度低下検出信号が「H」になった場合(S13;Yes)には、再始動部5はモード切換部6により回転制御部2を電流引込制御モードでの動作に切り換えさせるとともに、電動機9を再始動する。例えば、モード切換部6が切換スイッチ151の入力を「S1」に設定し、切換スイッチ111、113の入力を「S1」に設定してよい。また、再始動部5が加速度制限部101により算出される速度指令値ωHLR を零に初期化してから、速度指令値ωまで所定の加速度で増加させてよい。 When the speed decrease detection signal becomes "H" in the sensorless vector control mode (S13; Yes), the restart unit 5 causes the mode switching unit 6 to switch the rotation control unit 2 to the operation in the current drawing control mode. At the same time, the electric motor 9 is restarted. For example, the mode switching unit 6 may set the input of the changeover switch 151 to “S1” and the input of the changeover switches 111 and 113 to “S1”. Alternatively, the restarting unit 5 may initialize the speed command value ω HLR * calculated by the acceleration limiting unit 101 to zero and then increase the speed command value ω * at a predetermined acceleration.

次に、電流引込制御モードにおいて脱調が生じる場合の動作について説明する。
脱調検出部163は、γδ軸拡張誘起電圧演算値eexγest、eexδestを用いて脱調を検出してよい。脱調検出部163は、脱調を検出したことに応じて脱調検出信号を「H」にし、そうでない場合は「L」にしてよい。なお、脱調検出部163については、詳細を後述する。
Next, the operation when a step out occurs in the current pull-in control mode will be described.
The out-of-step detecting unit 163 may detect out-of- step by using the γδ-axis expansion induced voltage calculated values e exγest and e exδest . The out-of-step detection unit 163 may set the out-of-step detection signal to “H” in response to the detection of out-of-step, and may otherwise set it to “L”. Details of the out-of-step detection unit 163 will be described later.

電流引込制御モードにおいて加速度制限部101からの速度指令値ωHLR が第3基準速度Vを超え、かつ、脱調検出部163からの脱調検出信号が「H」である場合(S5;Yes)には、再始動部5は電動機9を再始動する。例えば、再始動部5が加速度制限部101により算出される速度指令値ωHLR を零に初期化してから、速度指令値ωまで所定の加速度で増加させてよい。 When the speed command value ω HLR * from the acceleration limiting unit 101 exceeds the third reference speed V 3 in the current pull-in control mode and the out-of-step detection signal from the out-of-step detecting unit 163 is “H” (S5; In Yes), the restart unit 5 restarts the electric motor 9. For example, the restarting unit 5 may initialize the speed command value ω HLR * calculated by the acceleration limiting unit 101 to zero and then increase the speed command value ω * at a predetermined acceleration to the speed command value ω * .

[8.拡張誘起電圧および角度差(磁極位置推定誤差)の説明]
図7は、拡張誘起電圧と角度差(磁極位置推定誤差)との関係を示す。拡張誘起電圧eexは、回転子と直交方向であるq軸方向に発生する。この図から明らかなように、γδ軸で観測した拡張誘起電圧の角度δeexはdq軸とγδ軸との角度差(=磁極位置推定誤差)θerrと等しい。これにより、上述の式(3)、(4)を用いて角度差(=磁極位置推定誤差)θerrを演算することができる。
[8. Explanation of extended electromotive force and angular difference (magnetic pole position estimation error)]
FIG. 7 shows the relationship between the extended induced voltage and the angular difference (magnetic pole position estimation error). The expansion induced voltage e ex is generated in the q-axis direction that is orthogonal to the rotor. As is clear from this figure, the angle δ eex of the extended induced voltage observed on the γδ axis is equal to the angular difference (=magnetic pole position estimation error) θ err between the dq axis and the γδ axis. Thereby, the angle difference (=magnetic pole position estimation error) θ err can be calculated using the above equations (3) and (4).

[9.脱調検出部の説明]
次に、脱調検出部163について説明する。上述の式(2)に示したように、電流引込制御において電流をγ軸方向に制御する場合には、モータのトルクτと、γδ軸およびdq軸の角度差θerrとは、次の式(7)の関係を満たす。式中、「Ψm」は永久磁石磁束である。
[9. Explanation of step-out detection section]
Next, the step-out detection unit 163 will be described. As shown in the above equation (2), when the current is controlled in the γ-axis direction in the current drawing control, the motor torque τ and the angular difference θ err between the γδ-axis and the dq-axis are expressed by the following equation. The relationship of (7) is satisfied. In the formula, “Ψ m ”is a permanent magnet magnetic flux.

Figure 0006737017
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この式で示されるように、電流引込制御でのトルクτは、一般に、角度差θerrの大きさが基準値以下のときに角度差θerrの増加関数となる。電流引込制御により安定して運転できるのは、トルクτが角度差θerrの増加関数の場合であり、角度差θerrが基準角以上になると脱調する。このことから、脱調検出部163は、角度差θerrの演算値である角度差演算値θerrestfを用いて脱調を検出してよく、例えば角度差演算値θerrestfが基準角以上になったことに応じて脱調を検出してよい。 As shown by this equation, the torque τ in the current pull-in control is generally an increasing function of the angle difference θ err when the magnitude of the angle difference θ err is equal to or smaller than the reference value. Can be operated stably by the current pull-in control is, the torque τ is the case of increasing function of the angular difference theta err, angular difference theta err is step-out becomes more than the reference angle. From this, the out-of-step detection unit 163 may detect out-of- step by using the angle difference calculation value θ errrestf , which is the calculation value of the angle difference θ err , and for example, the angle difference calculation value θ errrestf becomes equal to or greater than the reference angle. Step-out may be detected accordingly.

また、回転子の速度が低いときには、拡張誘起電圧が小さく、角度差演算値θerrestfの演算誤差により正確に脱調を検出することが難しい。そのため、脱調検出部163は、速度に比例する拡張誘起電圧の大きさを用いて脱調を検出してよい。例えば、脱調検出部163は、拡張誘起電圧演算値のベクトル和eexaestfが基準電圧以下であることに応じて脱調を検出してもよい。 Further, when the speed of the rotor is low, the expansion induced voltage is small, and it is difficult to accurately detect the step-out due to the calculation error of the angle difference calculation value θ errrestf . Therefore, the out-of-step detector 163 may detect out-of-step by using the magnitude of the extended induced voltage proportional to the speed. For example, the out-of-step detection unit 163 may detect the out-of-step according to that the vector sum e exaestf of the extended induced voltage calculation value is equal to or lower than the reference voltage.

なお、脱調が継続すると、角度差θerrは±180°の範囲で変化を繰り返すので、角度差演算値θerrestfの瞬時値に応じた脱調の有無をそのまま出力すると、検出結果の出力タイミングによっては、脱調していることが外部に認識されない場合がある。そこで、脱調検出部163は、脱調したことを示す信号を、オフディレイさせて出力することが好ましい。出力信号のオフタイミングを遅延することにより、脱調状態を検出可能な期間を増やすことができる。また、信号がオン・オフを繰り返す場合には、オン期間およびオフ期間の間をオフディレイで埋めることにより、脱調状態を確実に検出可能とすることができる。 If the step-out continues, the angle difference θ err repeats changing within a range of ±180°. Therefore, if the presence/absence of step-out according to the instantaneous value of the angle difference calculation value θ errestf is output as it is, the detection result output timing Depending on the situation, it may not be possible to externally recognize that the user is out of sync. Therefore, it is preferable that the out-of-step detecting unit 163 delays and outputs a signal indicating that the out-of-step has occurred. By delaying the off timing of the output signal, the period during which the step-out state can be detected can be increased. When the signal repeatedly turns on and off, the step-out state can be surely detected by filling the off period between the on period and the off period.

図8は、脱調検出部163を示す。脱調検出部163は、ローパスフィルタ1631、1632、角度演算器1633、ベクトル和演算器1634、脱調判定器1635およびオフディレイ1637を有している。 FIG. 8 shows the out-of-step detection unit 163. The out-of-step detecting unit 163 has low-pass filters 1631 and 1632, an angle calculator 1633, a vector sum calculator 1634, a step-out determination device 1635, and an off delay 1637.

ローパスフィルタ1631、1632は、γδ軸拡張誘起電圧演算値eexγest、eexδestのローパス成分eexγestf、eexδestfを演算する。ローパスフィルタ1631、1632は、ローパス成分eexγestf、eexδestfを角度演算器1633およびベクトル和演算器1634にそれぞれ供給してよい。 Low pass filter 1631 and 1632 is, the ?? axes extended induced voltage calculation value e exγest, e exδest of lowpass e exγestf, calculates the e exδestf. The low-pass filters 1631 and 1632 may supply the low-pass components e exγestf and e exδestf to the angle calculator 1633 and the vector sum calculator 1634, respectively.

角度演算器1633は、拡張誘起電圧の角度(位相差)δeexestfを次の式(8)で演算する。図7を用いて上述したように、拡張誘起電圧の角度δeexestfは、γδ軸とdq軸との角度差θerrに等しい。そのため、角度演算器1633は、角度差演算値θerrestfを次の式(9)で演算する。角度演算器1633は、角度差演算値θerrestfを脱調判定器1635に供給してよい。 The angle calculator 1633 calculates the angle (phase difference) δ eexestf of the extended induction voltage by the following formula (8). As described above with reference to FIG. 7, the angle δ eexestf of the expansion induced voltage is equal to the angular difference θ err between the γδ axis and the dq axes. Therefore, the angle calculator 1633 calculates the angle difference calculation value θ errestf by the following formula (9). The angle calculator 1633 may supply the calculated angle difference value θ errestf to the out-of-step determiner 1635.

Figure 0006737017
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Figure 0006737017
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ベクトル和演算器1634は、拡張誘起電圧演算値のベクトル和eexaestfを次の式(10)で演算する。ベクトル和演算器1634は、ベクトル和eexaestfを脱調判定器1635に供給してよい。 The vector sum calculator 1634 calculates the vector sum e exaestf of the extended electromotive force calculation value by the following equation (10). The vector sum calculator 1634 may supply the vector sum e examestf to the out-of-step determinator 1635.

Figure 0006737017
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脱調判定器1635は、角度差演算値θerrestfおよび拡張誘起電圧演算値のベクトル和eexaestfを用いて脱調を判定する。例えば、脱調判定器1635は、角度差演算値θerrestfの絶対値が基準角以上になったこと、または、拡張誘起電圧演算値のベクトル和eexaestfが基準電圧以下になったことに応じて瞬時脱調検出信号を「H」にし、そうでない場合は「L」にしてよい。但し、脱調判定器1635は、両者のAND条件により瞬時脱調検出信号を切り替えてもよい。 The out-of-step determiner 1635 determines out-of-step using the vector difference e exaestf of the angle difference calculation value θ errestf and the extended electromotive force calculation value. For example, the out-of-step determiner 1635 determines that the absolute value of the angle difference calculation value θ errestf is equal to or greater than the reference angle, or that the vector sum e exaestf of the extension electromotive voltage calculation value is equal to or less than the reference voltage. The instantaneous out-of-step detection signal may be "H", and otherwise "L". However, the out-of-step determiner 1635 may switch the instantaneous out-of-step detection signal depending on the AND conditions of the both.

オフディレイ1637は、瞬時脱調検出信号をオフディレイさせた脱調検出信号を出力する。これにより、脱調していることが確実に外部に認識される。 The off-delay 1637 outputs a step-out detection signal obtained by off-delaying the instantaneous step-out detection signal. As a result, it is surely recognized to the outside that the user is out of step.

[10.コンピュータの構成]
図9は、本実施形態に係るコンピュータ1900の構成の一例を示す。本実施形態に係るコンピュータ1900は、制御装置1として機能する。
[10. Computer configuration]
FIG. 9 shows an example of the configuration of the computer 1900 according to this embodiment. The computer 1900 according to this embodiment functions as the control device 1.

本実施形態に係るコンピュータ1900は、ホスト・コントローラ2082により相互に接続されるCPU2000、RAM2020、グラフィック・コントローラ2075、及び表示装置2080を有するCPU周辺部と、入出力コントローラ2084によりホスト・コントローラ2082に接続される通信インターフェイス2030、ハードディスクドライブ2040、及びDVDドライブ2060を有する入出力部と、入出力コントローラ2084に接続されるROM2010、フラッシュメモリ・ドライブ2050、及び入出力チップ2070を有するレガシー入出力部を備える。 The computer 1900 according to this embodiment is connected to the host controller 2082 by an input/output controller 2084 and a CPU peripheral unit having a CPU 2000, a RAM 2020, a graphic controller 2075, and a display device 2080 which are mutually connected by a host controller 2082. An input/output unit having a communication interface 2030, a hard disk drive 2040, and a DVD drive 2060, and a legacy input/output unit having a ROM 2010 connected to the input/output controller 2084, a flash memory drive 2050, and an input/output chip 2070. ..

ホスト・コントローラ2082は、RAM2020と、高い転送レートでRAM2020をアクセスするCPU2000及びグラフィック・コントローラ2075とを接続する。CPU2000は、ROM2010及びRAM2020に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ2075は、CPU2000等がRAM2020内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置2080上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ2075は、CPU2000等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。 The host controller 2082 connects the RAM 2020 to the CPU 2000 and the graphic controller 2075 that access the RAM 2020 at a high transfer rate. The CPU 2000 operates based on the programs stored in the ROM 2010 and the RAM 2020, and controls each part. The graphic controller 2075 acquires image data generated by the CPU 2000 or the like on a frame buffer provided in the RAM 2020 and displays it on the display device 2080. Instead of this, the graphic controller 2075 may internally include a frame buffer that stores image data generated by the CPU 2000 or the like.

入出力コントローラ2084は、ホスト・コントローラ2082と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス2030、ハードディスクドライブ2040、DVDドライブ2060を接続する。通信インターフェイス2030は、有線又は無線によりネットワークを介して他の装置と通信する。また、通信インターフェイスは、通信を行うハードウェアとして機能する。ハードディスクドライブ2040は、コンピュータ1900内のCPU2000が使用するプログラム及びデータを格納する。DVDドライブ2060は、DVD2095からプログラム又はデータを読み取り、RAM2020を介してハードディスクドライブ2040に提供する。 The input/output controller 2084 connects the host controller 2082 to the communication interface 2030, hard disk drive 2040, and DVD drive 2060, which are relatively high-speed input/output devices. The communication interface 2030 communicates with other devices via a network by wire or wirelessly. Further, the communication interface functions as hardware that performs communication. The hard disk drive 2040 stores programs and data used by the CPU 2000 in the computer 1900. The DVD drive 2060 reads a program or data from the DVD 2095 and provides it to the hard disk drive 2040 via the RAM 2020.

また、入出力コントローラ2084には、ROM2010と、フラッシュメモリ・ドライブ2050、及び入出力チップ2070の比較的低速な入出力装置とが接続される。ROM2010は、コンピュータ1900が起動時に実行するブート・プログラム、及び/又は、コンピュータ1900のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フラッシュメモリ・ドライブ2050は、フラッシュメモリ2090からプログラム又はデータを読み取り、RAM2020を介してハードディスクドライブ2040に提供する。入出力チップ2070は、フラッシュメモリ・ドライブ2050を入出力コントローラ2084へと接続するとともに、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を入出力コントローラ2084へと接続する。 Further, the ROM 2010, the flash memory drive 2050, and the input/output chip 2070, which are relatively low-speed input/output devices, are connected to the input/output controller 2084. The ROM 2010 stores a boot program executed by the computer 1900 at startup, and/or a program dependent on the hardware of the computer 1900. The flash memory drive 2050 reads a program or data from the flash memory 2090 and provides it to the hard disk drive 2040 via the RAM 2020. The input/output chip 2070 connects the flash memory drive 2050 to the input/output controller 2084, and inputs/outputs various input/output devices via, for example, a parallel port, a serial port, a keyboard port, a mouse port, or the like. Connect to controller 2084.

RAM2020を介してハードディスクドライブ2040に提供されるプログラムは、フラッシュメモリ2090、DVD2095、又はICカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、RAM2020を介してコンピュータ1900内のハードディスクドライブ2040にインストールされ、CPU2000において実行される。 The program provided to the hard disk drive 2040 via the RAM 2020 is stored in a recording medium such as a flash memory 2090, a DVD 2095, or an IC card and provided by the user. The program is read from the recording medium, installed in the hard disk drive 2040 in the computer 1900 via the RAM 2020, and executed by the CPU 2000.

コンピュータ1900にインストールされ、コンピュータ1900を制御装置1の少なくとも一部として機能させるプログラムは、回転制御モジュール、速度推定モジュール、異常検出モジュール、再始動モジュール、モード切換モジュールおよび加速度制限モジュールのうち少なくとも1つを備える。これらのプログラム又はモジュールは、CPU2000等に働きかけて、コンピュータ1900を、回転制御部2、速度推定部3、異常検出部4、再始動部5およびモード切換部6としてそれぞれ機能させてよい。 The program installed in the computer 1900 and causing the computer 1900 to function as at least a part of the control device 1 is at least one of a rotation control module, a speed estimation module, an abnormality detection module, a restart module, a mode switching module, and an acceleration limiting module. Equipped with. These programs or modules may cause the CPU 2000 or the like to cause the computer 1900 to function as the rotation control unit 2, the speed estimation unit 3, the abnormality detection unit 4, the restart unit 5, and the mode switching unit 6, respectively.

これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータ1900に読込まれることにより、ソフトウェアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段であるCPU2000等に働きかけて、コンピュータ1900を、回転制御部2、速度推定部3、異常検出部4、再始動部5およびモード切換部6として機能させる。そして、これらの具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ1900の使用目的に応じた情報の演算又は加工を実現することにより、使用目的に応じた特有の制御装置1が構築される。 When the information processing described in these programs is read by the computer 1900, it causes the CPU 2000 and the like, which are concrete means in which software and the various hardware resources described above cooperate, to rotate the computer 1900. It functions as the control unit 2, the speed estimation unit 3, the abnormality detection unit 4, the restart unit 5, and the mode switching unit 6. Then, by implementing the calculation or processing of information according to the purpose of use of the computer 1900 in the present embodiment by these specific means, the specific control device 1 according to the purpose of use is constructed.

一例として、コンピュータ1900と外部の装置等との間で通信を行う場合には、CPU2000は、RAM2020上にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理内容に基づいて、通信インターフェイス2030に対して通信処理を指示する。通信インターフェイス2030は、CPU2000の制御を受けて、RAM2020、ハードディスクドライブ2040、フラッシュメモリ2090、又はDVD2095等の記憶装置上に設けた送信バッファ領域等に記憶された送信データを読み出してネットワークへと送信し、もしくは、ネットワークから受信した受信データを記憶装置上に設けた受信バッファ領域等へと書き込む。このように、通信インターフェイス2030は、DMA(ダイレクト・メモリ・アクセス)方式により記憶装置との間で送受信データを転送してもよく、これに代えて、CPU2000が転送元の記憶装置又は通信インターフェイス2030からデータを読み出し、転送先の通信インターフェイス2030又は記憶装置へとデータを書き込むことにより送受信データを転送してもよい。 As an example, when performing communication between the computer 1900 and an external device or the like, the CPU 2000 executes the communication program loaded on the RAM 2020, and based on the processing content described in the communication program, the communication interface. It instructs the communication process to 2030. Under the control of the CPU 2000, the communication interface 2030 reads out the transmission data stored in the transmission buffer area or the like provided on the storage device such as the RAM 2020, the hard disk drive 2040, the flash memory 2090, or the DVD 2095 and transmits it to the network. Alternatively, the received data received from the network is written to the reception buffer area or the like provided on the storage device. As described above, the communication interface 2030 may transfer the transmission/reception data to/from the storage device by the DMA (Direct Memory Access) method. Instead, the CPU 2000 transfers the storage device or the communication interface 2030 of the transfer source. The transmission/reception data may be transferred by reading the data from the device and writing the data to the transfer destination communication interface 2030 or the storage device.

また、CPU2000は、ハードディスクドライブ2040、DVDドライブ2060(DVD2095)、フラッシュメモリ・ドライブ2050(フラッシュメモリ2090)等の外部記憶装置に格納されたファイルまたはデータベース等の中から、全部または必要な部分をDMA転送等によりRAM2020へと読み込ませ、RAM2020上のデータに対して各種の処理を行う。そして、CPU2000は、処理を終えたデータを、DMA転送等により外部記憶装置へと書き戻す。このような処理において、RAM2020は、外部記憶装置の内容を一時的に保持するものとみなせるから、本実施形態においてはRAM2020及び外部記憶装置等をメモリ、記憶部、または記憶装置等と総称する。例えば、制御装置1の記憶部は、回転制御部2、速度推定部3、異常検出部4、再始動部5およびモード切換部6から受け取った及び/又はこれらへ提供するデータを適宜記憶してよい。 In addition, the CPU 2000 DMAs all or necessary portions from files or databases stored in an external storage device such as a hard disk drive 2040, a DVD drive 2060 (DVD2095), a flash memory drive 2050 (flash memory 2090). The data is read into the RAM 2020 by transfer or the like, and various processing is performed on the data in the RAM 2020. Then, the CPU 2000 writes the processed data back to the external storage device by DMA transfer or the like. In such a process, the RAM 2020 can be regarded as temporarily holding the contents of the external storage device, and thus the RAM 2020, the external storage device, and the like are collectively referred to as a memory, a storage unit, a storage device, or the like in this embodiment. For example, the storage unit of the control device 1 appropriately stores data received from and/or provided to the rotation control unit 2, the speed estimation unit 3, the abnormality detection unit 4, the restart unit 5, and the mode switching unit 6. Good.

本実施形態における各種のプログラム、データ、テーブル、データベース等の各種の情報は、このような記憶装置上に格納されて、情報処理の対象となる。なお、CPU2000は、RAM2020の一部をキャッシュメモリに保持し、キャッシュメモリ上で読み書きを行うこともできる。このような形態においても、キャッシュメモリはRAM2020の機能の一部を担うから、本実施形態においては、区別して示す場合を除き、キャッシュメモリもRAM2020、メモリ、及び/又は記憶装置に含まれるものとする。 Various information such as various programs, data, tables, and databases in the present embodiment is stored in such a storage device and is a target of information processing. Note that the CPU 2000 can also hold part of the RAM 2020 in the cache memory and read/write on the cache memory. Even in such a form, the cache memory plays a part of the function of the RAM 2020. Therefore, in the present embodiment, the cache memory is also included in the RAM 2020, the memory, and/or the storage device unless otherwise indicated. To do.

また、CPU2000は、RAM2020から読み出したデータに対して、プログラムの命令列により指定された、本実施形態中に記載した各種の演算、情報の加工、条件判断、情報の検索・置換等を含む各種の処理を行い、RAM2020へと書き戻す。例えば、CPU2000は、条件判断を行う場合においては、本実施形態において示した各種の変数が、他の変数または定数と比較して、大きい、小さい、以上、以下、等しい等の条件を満たすか否かを判断し、条件が成立した場合(又は不成立であった場合)に、異なる命令列へと分岐し、またはサブルーチンを呼び出す。 Further, the CPU 2000 performs various operations described in the present embodiment on the data read from the RAM 2020, which is designated by the instruction sequence of the program, including information processing, condition determination, information search/replacement, and the like. Process and write back to the RAM 2020. For example, when the condition determination is performed, the CPU 2000 determines whether or not the various variables shown in the present embodiment satisfy a condition of being larger, smaller, above, below, or equal to other variables or constants. If the condition is satisfied (or not satisfied), a branch is made to a different instruction sequence or a subroutine is called.

また、CPU2000は、記憶装置内のファイルまたはデータベース等に格納された情報を検索することができる。例えば、第1属性の属性値に対し第2属性の属性値がそれぞれ対応付けられた複数のエントリが記憶装置に格納されている場合において、CPU2000は、記憶装置に格納されている複数のエントリの中から第1属性の属性値が指定された条件と一致するエントリを検索し、そのエントリに格納されている第2属性の属性値を読み出すことにより、所定の条件を満たす第1属性に対応付けられた第2属性の属性値を得ることができる。 Further, the CPU 2000 can search for information stored in a file in the storage device, a database, or the like. For example, when a plurality of entries in which the attribute values of the second attribute are associated with the attribute values of the first attribute are stored in the storage device, the CPU 2000 determines that the entries of the plurality of entries are stored in the storage device. Corresponding to the first attribute satisfying a predetermined condition by searching an entry in which the attribute value of the first attribute matches the specified condition and reading the attribute value of the second attribute stored in the entry. The attribute value of the obtained second attribute can be obtained.

また、実施形態の説明において複数の要素が列挙された場合には、列挙された要素以外の要素を用いてもよい。例えば、「Xは、A、B及びCを用いてYを実行する」と記載される場合、Xは、A、B及びCに加え、Dを用いてYを実行してもよい。 Further, when a plurality of elements are listed in the description of the embodiment, elements other than the listed elements may be used. For example, when it is described that “X executes Y using A, B and C”, X may execute Y using D, in addition to A, B and C.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It is apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the description of the scope of claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The execution order of each process such as the operation, procedure, step, and step in the device, system, program, and method shown in the claims, the specification, and the drawings is, in particular, “before” or “prior to”. It should be noted that the output of the previous process can be realized in any order unless it is used in the subsequent process. Even if the operation flow in the claims, the description, and the drawings is described by using “first,” “next,” and the like for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. Not a thing.

1 制御装置、2 回転制御部、3 速度推定部、4 異常検出部、5 再始動部、6 モード切換部、8 電力源、9 電動機、101 加速度制限部、103 減算器、105 速度調節器、107 電流指令演算部、109 電流指令演算部、111 切換スイッチ、113 切換スイッチ、115 減算器、117 減算器、119 電流調節器、121 電圧座標変換器、123 PWM回路、125 入力電圧検出回路、131 電力変換器、133 整流回路、135 u相電流検出器、137 w相電流検出器、139 電流座標変換器、141 拡張誘起電圧演算器、143 角度演算器、145 速度推定器、151 切換スイッチ、153 電気角演算器、161 速度低下検出部、163 脱調検出部、1631 ローパスフィルタ、1632 ローパスフィルタ、1633 角度演算器、1634 ベクトル和演算器、1635 脱調判定器、1637 オフディレイ、1900 コンピュータ、2000 CPU、2010 ROM、2020 RAM、2030 通信インターフェイス、2040 ハードディスクドライブ、2050 フラッシュメモリ・ドライブ、2060 DVDドライブ、2070 入出力チップ、2075 グラフィック・コントローラ、2080 表示装置、2082 ホスト・コントローラ、2084 入出力コントローラ、2090 フラッシュメモリ、2095 DVD DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 control device, 2 rotation control unit, 3 speed estimation unit, 4 abnormality detection unit, 5 restart unit, 6 mode switching unit, 8 power source, 9 electric motor, 101 acceleration limiting unit, 103 subtractor, 105 speed adjuster, 107 current command calculation unit, 109 current command calculation unit, 111 changeover switch, 113 changeover switch, 115 subtractor, 117 subtractor, 119 current adjuster, 121 voltage coordinate converter, 123 PWM circuit, 125 input voltage detection circuit, 131 Power converter, 133 rectifier circuit, 135 u-phase current detector, 137 w-phase current detector, 139 current coordinate converter, 141 extended induced voltage calculator, 143 angle calculator, 145 speed estimator, 151 changeover switch, 153 Electrical angle calculator, 161 speed decrease detector, 163 step-out detector, 1631 low-pass filter, 1632 low-pass filter, 1633 angle calculator, 1634 vector sum calculator, 1635 step-out judger, 1637 off-delay, 1900 computer, 2000 CPU, 2010 ROM, 2020 RAM, 2030 communication interface, 2040 hard disk drive, 2050 flash memory drive, 2060 DVD drive, 2070 input/output chip, 2075 graphic controller, 2080 display device, 2082 host controller, 2084 input/output controller, 2090 Flash memory, 2095 DVD

Claims (20)

電動機が備える回転子の速度推定値を算出する速度推定部と、
前記回転子の回転を制御する回転制御部と、
前記回転子の回転速度が第1基準速度以下となったことに応じて速度低下状態を検出する速度低下検出部と、
前記回転制御部が前記速度推定値を速度指令値に近付けるように前記回転子の回転を制御する第1制御モードで動作している間に前記速度低下状態が検出されたことに応じて、前記回転制御部を、前記速度推定値を用いずに前記速度指令値を用いて前記回転子の回転を制御する第2制御モードでの動作に切り換えて前記電動機を再始動する再始動部と、
を備える制御装置。
A speed estimation unit for calculating a speed estimation value of the rotor provided in the electric motor,
A rotation control unit that controls the rotation of the rotor,
A speed reduction detecting unit that detects a speed reduction state in response to the rotation speed of the rotor becoming equal to or lower than a first reference speed;
In response to the speed reduction state being detected while the rotation control unit is operating in the first control mode in which the rotation of the rotor is controlled so that the speed estimation value approaches the speed command value, A restart unit that switches the rotation control unit to an operation in a second control mode that controls the rotation of the rotor using the speed command value without using the speed estimation value, and restarts the electric motor;
A control device including.
前記速度低下検出部は、前記速度推定値が前記第1基準速度以下となったことに応じて前記速度低下状態を検出する請求項1に記載の制御装置。 The control device according to claim 1, wherein the speed reduction detecting unit detects the speed reduction state in response to the estimated speed value being equal to or lower than the first reference speed. 前記速度推定部は、前記電動機に供給する電圧および前記電動機に流れる電流から拡張誘起電圧を演算する拡張誘起電圧演算器を有し、
前記速度低下検出部は、前記拡張誘起電圧を用いて前記速度低下状態を検出する
請求項1または2に記載の制御装置。
The speed estimation unit has an extended induced voltage calculator that calculates an extended induced voltage from a voltage supplied to the electric motor and a current flowing in the electric motor,
The control device according to claim 1 or 2, wherein the speed reduction detecting unit detects the speed reduction state by using the extension induced voltage.
前記速度低下検出部は、前記回転子の目標角度に沿った軸を有する制御座標系において、前記目標角度に沿った軸とは垂直な軸方向における前記拡張誘起電圧の大きさが基準値以下であることを条件として、前記速度低下状態を検出する請求項3に記載の制御装置。 In the control coordinate system having the axis along the target angle of the rotor, the speed decrease detection unit is such that the magnitude of the extended induction voltage in the axial direction perpendicular to the axis along the target angle is a reference value or less. The control device according to claim 3, wherein the speed reduction state is detected under the condition that the speed is reduced. 前記速度低下検出部は、前記電動機に供給する電圧および前記電動機に流れる電流から演算される誘起電圧を用いて前記速度低下状態を検出する請求項1から4のいずれか一項に記載の制御装置。 The control device according to claim 1, wherein the speed decrease detecting unit detects the speed decrease state by using an induced voltage calculated from a voltage supplied to the electric motor and a current flowing through the electric motor. .. 前記回転制御部が前記第1制御モードで動作している間に前記速度指令値が第2基準速度以下となったことに応じて、前記電動機を再始動せずに前記回転制御部を前記第2制御モードでの動作に切り換えるモード切換部を更に備える請求項1から5のいずれか一項に記載の制御装置。 In response to the speed command value becoming equal to or lower than the second reference speed while the rotation control unit is operating in the first control mode, the rotation control unit is set to the second control speed without restarting the electric motor. The control device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a mode switching unit that switches to an operation in two control modes. 前記第2基準速度は、前記第1基準速度よりも高い請求項6に記載の制御装置。 The control device according to claim 6, wherein the second reference speed is higher than the first reference speed. 前記電動機の脱調を検出する脱調検出部を更に備え、
前記再始動部は、前記回転制御部を前記第1制御モードでの動作に切り換える前に、前記第2制御モードでの動作において前記脱調が検出されたことに応じて、前記電動機を再始動する
請求項1から7のいずれか一項に記載の制御装置。
Further comprising a step-out detection unit for detecting the step-out of the electric motor,
The restart unit restarts the electric motor in response to the detection of the step-out in the operation in the second control mode before switching the rotation control unit to the operation in the first control mode. The control device according to any one of claims 1 to 7.
電動機が備える回転子の速度推定値を算出する速度推定部と、
前記回転子の回転を制御する回転制御部と、
前記電動機の脱調を検出する脱調検出部と、
前記回転制御部を、前記速度推定値を速度指令値に近付けるように前記回転子の回転を制御する第1制御モードでの動作に切り換える前に、前記速度推定値を用いずに前記速度指令値を用いて前記回転子の回転を制御する第2制御モードでの動作において前記脱調が検出されたことに応じて、前記電動機を再始動する再始動部と、
を備える制御装置。
A speed estimation unit for calculating a speed estimation value of the rotor provided in the electric motor,
A rotation control unit that controls the rotation of the rotor,
A step-out detection unit that detects a step-out of the electric motor,
Before switching the rotation control unit to the operation in the first control mode for controlling the rotation of the rotor so as to bring the speed estimation value closer to the speed command value, the speed command value without using the speed estimation value. A restart unit that restarts the electric motor in response to the detection of the step-out in the operation in the second control mode for controlling the rotation of the rotor using
A control device including.
前記回転制御部が前記第2制御モードで動作している間に前記速度指令値が第3基準速度を超え、かつ前記脱調が検出されていないことに応じて、前記回転制御部を前記第1制御モードでの動作に切り換えるモード切換部を更に備え、
前記再始動部は、前記回転制御部が前記第2制御モードで動作している間に前記速度指令値が前記第3基準速度を超えた場合において前記脱調が検出されたことに応じて、前記電動機を再起動する
請求項9に記載の制御装置。
While the rotation control unit is operating in the second control mode, the speed control value exceeds the third reference speed, and the rotation control unit is set to the 1 further comprises a mode switching unit for switching to the operation in the control mode,
The restarting unit is responsive to the step-out being detected when the speed command value exceeds the third reference speed while the rotation control unit is operating in the second control mode, The control device according to claim 9, which restarts the electric motor.
前記速度推定部は、前記電動機に供給する電圧および前記電動機に流れる電流から拡張誘起電圧を演算する拡張誘起電圧演算器を有し、
前記脱調検出部は、前記拡張誘起電圧を用いて前記脱調を検出する請求項9または10に記載の制御装置。
The speed estimation unit has an extended induced voltage calculator that calculates an extended induced voltage from a voltage supplied to the electric motor and a current flowing in the electric motor,
The control device according to claim 9 or 10, wherein the out-of-step detector detects the out-of-step by using the extended induced voltage.
前記脱調検出部は、前記回転子の目標角度に沿った軸を有する制御座標系において前記拡張誘起電圧がなす角度を用いて前記脱調を検出する請求項11に記載の制御装置。 The control device according to claim 11, wherein the out-of-step detecting unit detects the out-of-step by using an angle formed by the extended induced voltage in a control coordinate system having an axis along a target angle of the rotor. 前記脱調検出部は、前記制御座標系において前記拡張誘起電圧がなす角度が基準角度以上となったことを条件として、前記脱調を検出する請求項12に記載の制御装置。 The control device according to claim 12, wherein the step-out detection unit detects the step-out on the condition that an angle formed by the extended induction voltage in the control coordinate system is equal to or larger than a reference angle. 前記脱調検出部は、前記回転子の目標角度に沿った軸を有する制御座標系における前記拡張誘起電圧の大きさを用いて前記脱調を検出する請求項11から13のいずれか一項に記載の制御装置。 14. The step-out detection unit detects the step-out using the magnitude of the extension induced voltage in a control coordinate system having an axis along a target angle of the rotor. The control device described. 前記脱調検出部は、前記制御座標系における前記拡張誘起電圧の大きさが基準値以下となったことを条件として、前記脱調を検出する請求項14に記載の制御装置。 The control device according to claim 14, wherein the out-of-step detection unit detects the out-of-step on the condition that the magnitude of the extended induction voltage in the control coordinate system is equal to or less than a reference value. 前記回転制御部は、前記速度指令値の変化率を制限する加速度制限部を有し、
前記再始動部は、前記加速度制限部における制限後の前記速度指令値を初期化することにより前記電動機を再始動する
請求項1から15のいずれか一項に記載の制御装置。
The rotation control unit has an acceleration limiting unit that limits a rate of change of the speed command value,
The control device according to any one of claims 1 to 15, wherein the restarting unit restarts the electric motor by initializing the speed command value after being limited by the acceleration limiting unit.
電動機が備える回転子の速度推定値を算出する速度推定段階と、
前記回転子の回転を制御する回転制御段階と、
前記回転子の回転速度が第1基準速度以下となったことに応じて速度低下状態を検出する速度低下検出段階と、
前記回転制御段階により前記速度推定値を速度指令値に近付けるように前記回転子の回転を第1制御モードで制御している間に前記速度低下状態が検出されたことに応じて、前記回転制御段階による制御を、前記速度推定値を用いずに前記速度指令値を用いて前記回転子の回転を制御する第2制御モードに切り換えて前記電動機を再始動する再始動段階と、
を備える制御方法。
A speed estimation step of calculating a speed estimation value of a rotor provided in the electric motor,
A rotation control step of controlling rotation of the rotor,
A speed reduction detecting step of detecting a speed reduction state in response to the rotation speed of the rotor becoming equal to or lower than a first reference speed;
The rotation control is performed in response to the speed reduction state being detected while controlling the rotation of the rotor in the first control mode so as to bring the speed estimation value closer to the speed command value by the rotation control step. A restart step of switching the stepwise control to a second control mode of controlling the rotation of the rotor using the speed command value without using the speed estimated value and restarting the electric motor;
A control method comprising:
電動機が備える回転子の速度推定値を算出する速度推定段階と、
前記回転子の回転を制御する回転制御段階と、
前記電動機の脱調を検出する脱調検出段階と、
前記回転制御段階による制御を、前記速度推定値を速度指令値に近付けるように前記回転子の回転を制御する第1制御モードに切り換える前に、前記速度推定値を用いずに前記速度指令値を用いて前記回転子の回転を制御する第2制御モードにおいて前記脱調が検出されたことに応じて、前記電動機を再始動する再始動段階と、
を備える制御方法。
A speed estimation step of calculating a speed estimation value of a rotor provided in the electric motor,
A rotation control step of controlling rotation of the rotor,
A step-out detection step of detecting a step-out of the electric motor;
Before switching the control by the rotation control step to the first control mode for controlling the rotation of the rotor so that the speed estimated value approaches the speed command value, the speed command value is set without using the speed estimated value. A restart step of restarting the electric motor in response to the detection of the step-out in the second control mode in which the rotation of the rotor is controlled using the
A control method comprising:
コンピュータを、
電動機が備える回転子の速度推定値を算出する速度推定部と、
前記回転子の回転を制御する回転制御部と、
前記回転子の回転速度が第1基準速度以下となったことに応じて速度低下状態を検出する速度低下検出部と、
前記回転制御部が前記速度推定値を速度指令値に近付けるように前記回転子の回転を制御する第1制御モードで動作している間に前記速度低下状態が検出されたことに応じて、前記回転制御部を、前記速度推定値を用いずに前記速度指令値を用いて前記回転子の回転を制御する第2制御モードでの動作に切り換えて前記電動機を再始動する再始動部
として機能させる制御プログラム。
Computer,
A speed estimation unit for calculating a speed estimation value of the rotor provided in the electric motor,
A rotation control unit that controls the rotation of the rotor,
A speed reduction detecting unit that detects a speed reduction state in response to the rotation speed of the rotor becoming equal to or lower than a first reference speed;
In response to the speed reduction state being detected while the rotation control unit is operating in the first control mode in which the rotation of the rotor is controlled so that the speed estimation value approaches the speed command value, The rotation control unit is caused to function as a restarting unit that restarts the electric motor by switching to an operation in a second control mode in which the rotation speed of the rotor is controlled by using the speed command value without using the speed estimation value. Control program.
コンピュータを、
電動機が備える回転子の速度推定値を算出する速度推定部と、
前記回転子の回転を制御する回転制御部と、
前記電動機の脱調を検出する脱調検出部と、
前記回転制御部を、前記速度推定値を速度指令値に近付けるように前記回転子の回転を制御する第1制御モードでの動作に切り換える前に、前記速度推定値を用いずに前記速度指令値を用いて前記回転子の回転を制御する第2制御モードでの動作において前記脱調が検出されたことに応じて、前記電動機を再始動する再始動部
として機能させる制御プログラム。
Computer,
A speed estimation unit for calculating a speed estimation value of the rotor provided in the electric motor,
A rotation control unit that controls the rotation of the rotor,
A step-out detection unit that detects a step-out of the electric motor,
Before switching the rotation control unit to the operation in the first control mode for controlling the rotation of the rotor so as to bring the speed estimation value closer to the speed command value, the speed command value without using the speed estimation value. A control program that functions as a restart unit that restarts the electric motor when the step-out is detected in the operation in the second control mode in which the rotation of the rotor is controlled by using the.
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