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JP2006262598A - Variable speed controller of motor - Google Patents

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JP2006262598A
JP2006262598A JP2005075448A JP2005075448A JP2006262598A JP 2006262598 A JP2006262598 A JP 2006262598A JP 2005075448 A JP2005075448 A JP 2005075448A JP 2005075448 A JP2005075448 A JP 2005075448A JP 2006262598 A JP2006262598 A JP 2006262598A
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JP
Japan
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motor
torque
current
command
temperature
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JP2005075448A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Ogura
和也 小倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance torque precision by adding a temperature compensation term. <P>SOLUTION: An inverter 12 for variably controlling a motor 11 is provided, and in order to enhance output torque precision of the motor 11 for a torque command, a torque-current conversion table for converting a torque command and a current command is constituted as a multi-dimension table 13. The multi-dimension table 13 is supplied with a torque command and motor speed information detected by a speed detector 14, and further is supplied with motor temperature information detected by a temperature detector 15, arranged in the motor 11 thus constituting the multi-dimension table 13. When a torque command is imparted to the multi-dimension table 13, a current command is delivered from the multi-dimension table 13. The current command and a current outputted from the inverter 12 are detected by a current detector 16 and are supplied to a deviation unit 17. The output from the deviation unit 17 is amplified by a current amplifier 18, before being supplied to a gate signal generator. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、インバータ装置を用いた電動機の可変速制御装置に関するものである。   The present invention relates to a variable speed control device for an electric motor using an inverter device.

インバータ装置を用いて電動機を可変速制御する際に、高精度のトルク精度(トルク指令に対する電動機の出力トルクの精度)を得ようとする場合、電動機の非線形要素をモデル化するために非線形テーブル補償が必要になる。   When high speed torque accuracy (accuracy of motor output torque with respect to torque command) is to be obtained when variable speed control of the motor is performed using an inverter device, nonlinear table compensation is used to model the nonlinear elements of the motor. Is required.

このテーブル補償を電動機の全運転範囲に適用すると、電流指令を電動機速度やトルク指令の関数として扱う多次元テーブルの形になる。   When this table compensation is applied to the entire operating range of the motor, it becomes a form of a multi-dimensional table that treats the current command as a function of the motor speed and torque command.

従来は、図5に示すトルク指令及び電動機速度による電流指令テーブルイメージ説明図から得たトルク指令及び電動機速度による電流テーブルであるため、電動機の温度が変化すると誘導電動機では、抵抗成分、特に二次抵抗が変動してトルク誤差を生じ、また、永久磁石式同期電動機では、永久磁石の磁束密度が変化してトルク誤差を生じていた。これらに対し、従来、モデルを用いた温度変動補償が用いられてきた。しかし、実際には、モデル化誤差や各種検出誤差により収束性及び補償精度に問題が生じていた。   Conventionally, it is a current table based on the torque command and motor speed obtained from the torque command and motor speed image explanatory diagram shown in FIG. 5, and therefore, when the temperature of the motor changes, the induction motor has a resistance component, particularly a secondary component. The resistance fluctuates to cause a torque error, and in the permanent magnet type synchronous motor, the magnetic flux density of the permanent magnet changes to cause a torque error. In contrast, temperature variation compensation using a model has been conventionally used. However, in reality, there are problems in convergence and compensation accuracy due to modeling errors and various detection errors.

なお、表1は、図5に示すトルク指令及び電動機速度による電流指令テーブルイメージ説明図を表で示したものである。   Table 1 is a table illustrating the current command table image according to the torque command and the motor speed shown in FIG.

Figure 2006262598
Figure 2006262598
特開平11−299300号公報JP 11-299300 A

電動機の温度変動による特性変化を補償する場合、電動機の内部モデルを用いてオブザーバあるいはシミュレータを構成し、検出した電流及び電圧からモデルにマッチするように変動成分を調整する手段をとってきた。   In order to compensate for characteristic changes due to temperature fluctuations of an electric motor, an observer or simulator is configured using an internal model of the electric motor, and means for adjusting fluctuation components so as to match the model from the detected current and voltage has been taken.

しかし、電動機の非線形によるモデル化誤差や、電流や電圧の検出誤差のために誤差を生じ、収束性、安定性、補償精度を充分満足するには、至っていないのが現状である。   However, the current situation is that the modeling error due to the non-linearity of the motor and the detection error of the current and voltage cause an error, and the convergence, stability, and compensation accuracy are not fully satisfied.

この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、電動機の出力トルク精度を補償するために、トルク−電流変換テーブルに対して温度による補償項を追加し、トルク精度を向上させるようにした電動機の可変速制御装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and in order to compensate the output torque accuracy of the motor, a compensation term due to temperature is added to the torque-current conversion table to improve the torque accuracy. It is an object to provide a variable speed control device for an electric motor.

この発明は、上記の課題を達成するために、第1発明は、トルク指令と電流指令を変換するトルク−電流変換テーブルを用いたインバータ装置で電動機を可変速制御する装置であって、トルク−電流変換テーブルの要素としてトルク指令、電動機速度情報に、電動機の温度情報を追加した多次元テーブルとし、電動機の温度情報を電動機に設置した温度検知手段から得ることを特徴とするもので、これによって、トルク精度を向上させるようにした。   In order to achieve the above object, the present invention provides a first invention in which a variable speed control of an electric motor is performed by an inverter device using a torque-current conversion table for converting a torque command and a current command. It is a multi-dimensional table in which the temperature information of the motor is added to the torque command and the motor speed information as elements of the current conversion table, and the temperature information of the motor is obtained from the temperature detection means installed in the motor. The torque accuracy was improved.

第2発明は、トルク指令と電流指令を変換するトルク−電流変換テーブルを用いたインバータ装置で電動機を可変速制御する装置であって、インバータ装置内部に電動機モデルを設置し、そのモデルから得られる温度情報からトルク−電流変換テーブルを参照して変動補償を行うことを特徴とするもので、温度情報に比例する要素の誤差を用いて補償を行うため再現性が高くなる。   The second invention is a device that performs variable speed control of an electric motor with an inverter device using a torque-current conversion table for converting a torque command and a current command, and is obtained from the motor model installed in the inverter device. The variation compensation is performed by referring to the torque-current conversion table from the temperature information, and the reproducibility is improved because the compensation is performed using an error of an element proportional to the temperature information.

以上述べたように、この発明によれば、電動機の温度情報を検知して、トルク−電流変換テーブルに追加するようにしたので、より高精度なトルク精度を得ることができるとともに、電動機モデルを設置することにより、外部に温度検知手段を設置することが不要になり、安定性に優れ、かつ高精度な温度変動補償を得ることができる。   As described above, according to the present invention, since the temperature information of the electric motor is detected and added to the torque-current conversion table, more accurate torque accuracy can be obtained, and the electric motor model can be obtained. By installing, it becomes unnecessary to install a temperature detecting means outside, and it is possible to obtain temperature fluctuation compensation with excellent stability and high accuracy.

以下この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1はこの発明の実施の第1形態を示す構成図で、電動機(以下モータと称す)11を可変制御するインバータ装置12を備え、トルク指令に対してモータ11の出力トルク精度を向上させるために、トルク指令と電流指令を変換するトルク−電流変換テーブルを多次元テーブル13に構成する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, which includes an inverter device 12 that variably controls an electric motor (hereinafter referred to as a motor) 11, and for improving the output torque accuracy of the motor 11 with respect to a torque command. In addition, a torque-current conversion table for converting the torque command and the current command is configured in the multidimensional table 13.

この多次元テーブル13は、図2に示すように、トルク指令、モータ速度情報、温度情報を有する複数のテーブルから構成される。   As shown in FIG. 2, the multidimensional table 13 is composed of a plurality of tables having a torque command, motor speed information, and temperature information.

この多次元テーブル13に、トルク指令やタコジェネレータなどからなる速度検出器14で検出したモータ速度情報が供給されるとともに、モータに設置したサーミスタなどからなる温度検知器15で得たモータ温度情報が供給されると、多次元テーブル13から電流指令が送出される。   The multi-dimensional table 13 is supplied with motor speed information detected by a speed detector 14 including a torque command and a tachometer, and motor temperature information obtained by a temperature detector 15 including a thermistor installed in the motor. When supplied, a current command is sent from the multidimensional table 13.

上記のように構成された多次元テーブル13に、トルク指令、モータ速度情報および温度情報が与えられると、多次元テーブル13からは、電流指令が送出される。この電流指令とインバータ装置12から出力される電流が、変流器などからなる電流検出器16で検出されて偏差器17に供給される。   When a torque command, motor speed information, and temperature information are given to the multidimensional table 13 configured as described above, a current command is sent from the multidimensional table 13. The current command and the current output from the inverter device 12 are detected by a current detector 16 including a current transformer and supplied to a deviation unit 17.

偏差器17では、電流指令と電流検出器16で検出された電流との偏差を出力し、その偏差出力を電流アンプ18にて増幅する。電流アンプ18からは電圧指令が送出されて、その電圧指令が図示しないゲート信号発生部を介してインバータ装置12に与えられ、インバータ装置12が制御される。   The deviation unit 17 outputs a deviation between the current command and the current detected by the current detector 16, and the deviation output is amplified by the current amplifier 18. A voltage command is sent from the current amplifier 18, and the voltage command is given to the inverter device 12 via a gate signal generator (not shown) to control the inverter device 12.

上記のようにトルク指令、モータ速度にさらにモータ温度情報を、多次元テーブル13に供給して電流指令を得て、この指令に基づいてインバータ装置12を制御するようにしたので、モータ11の出力トルク精度を向上させることができるようになる。   As described above, the torque command, the motor speed, and the motor temperature information are further supplied to the multi-dimensional table 13 to obtain the current command, and the inverter device 12 is controlled based on this command. Torque accuracy can be improved.

図3はこの発明の実施の第2形態を示す構成図で、実施の第1形態と同一部分は同一符号を付して説明する。この実施の第2形態では、温度情報をモータ11に設置した温度検出器15から得ることなく、インバータ装置12の内部に設けたモータモデル21から次のようにして得るものである。   FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and described. In the second embodiment, temperature information is not obtained from the temperature detector 15 installed in the motor 11 but is obtained from the motor model 21 provided in the inverter device 12 as follows.

モータモデル21には、速度検出器14からのモータ速度情報、電流検出器16からの電流情報及び電流アンプ18からの電圧指令情報が入力され、これら情報とモータモデル21との誤差から得られる温度情報(実質は温度でなくも良い。例えば電圧誤差でも可)を、多次元テーブル13に供給し、この多次元テーブル13を参照して変動補償を行う。   The motor model 21 receives motor speed information from the speed detector 14, current information from the current detector 16, and voltage command information from the current amplifier 18, and a temperature obtained from an error between the information and the motor model 21. Information (substantially temperature is not necessary. For example, voltage error is also acceptable) is supplied to the multidimensional table 13, and fluctuation compensation is performed with reference to the multidimensional table 13.

ここで、モータモデル21について述べる。モータモデル21の一例は、例えば、図4に示すように構成されている。図4において、21a,21bは第1、第2偏差器、21c〜21eは第1〜第3積算器、21fは速度検出器である。   Here, the motor model 21 will be described. An example of the motor model 21 is configured as shown in FIG. 4, for example. In FIG. 4, 21a and 21b are first and second deviators, 21c to 21e are first to third integrators, and 21f is a speed detector.

第1偏差器21aには、電圧検出値と、モータのq軸電流検出と一次抵抗とを第1積算器21cで積算した積算値が与えられ、その偏差が第2積算器21dに供給される。第2積算器21dにはモータの速度検出値が与えられて積算されて、第2偏差器21bに与えられる。第2偏差器21bには、d軸電流検出とd軸インダクタンスとが第3積算器21eで積算された値が供給され第2偏差器21bの偏差出力に磁束推定値が得られる。   The first deviator 21a is given a voltage detection value, an integrated value obtained by integrating the q-axis current detection of the motor and the primary resistance by the first accumulator 21c, and the deviation is supplied to the second accumulator 21d. . The second integrator 21d is provided with the detected speed value of the motor, integrated and supplied to the second deviator 21b. A value obtained by integrating the d-axis current detection and the d-axis inductance by the third accumulator 21e is supplied to the second deviator 21b, and an estimated magnetic flux value is obtained in the deviation output of the second deviator 21b.

この磁束推定値は、磁石の温度が変化した場合に電圧検出値が変化して、このモータモデル出力(磁束推定値)も変化する。このため、この値に従って電流を変化させるような関数にすれば、より温度変化に対してロバストなトルク制御を行うことができる。   The estimated magnetic flux value changes when the magnet temperature changes, and the motor model output (magnetic flux estimated value) also changes. For this reason, if a function that changes the current according to this value is used, torque control that is more robust against temperature changes can be performed.

この実施の第2形態の場合、従来の単なる温度補償と違うことは、モータモデルと一致させるための収束演算が必要なく、温度に比例するであろう要素の誤差(電流制御を行うインバータ装置では、電圧誤差(これには検出誤差)があっても可。)を用いて補償を行うため、再現性が高い。よって、この実施の第2形態では安定かつ高精度な補償が可能となる。   In the case of this second embodiment, the difference from the conventional simple temperature compensation is that there is no need for a convergence calculation to match the motor model, and an error of an element that would be proportional to the temperature (in an inverter device that performs current control). Since the compensation is performed using a voltage error (this may be a detection error), the reproducibility is high. Therefore, in the second embodiment, stable and highly accurate compensation is possible.

この発明の実施の第1形態を示す構成図。The block diagram which shows 1st Embodiment of this invention. 多次元テーブルの具体的な構成説明図。FIG. 3 is a diagram illustrating a specific configuration of a multidimensional table. この発明の実施の第2形態を示す構成図。The block diagram which shows 2nd Embodiment of this invention. モータモデルの一例を示す構成図。The block diagram which shows an example of a motor model. 電流指令テーブルイメージ説明図。Current command table image explanatory diagram.

符号の説明Explanation of symbols

11…電動機
12…インバータ装置
13…多次元テーブル
14…速度検出器
15…温度検出器
16…電流検出器
17…偏差器
18…電流アンプ
21…モータモデル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Electric motor 12 ... Inverter apparatus 13 ... Multidimensional table 14 ... Speed detector 15 ... Temperature detector 16 ... Current detector 17 ... Deviation device 18 ... Current amplifier 21 ... Motor model

Claims (2)

トルク指令と電流指令を変換するトルク−電流変換テーブルを用いたインバータ装置で電動機を可変速制御する装置であって、
トルク−電流変換テーブルの要素としてトルク指令、電動機速度情報に、電動機の温度情報を追加した多次元テーブルとし、電動機の温度情報を電動機に設置した温度検知手段から得ることを特徴とする電動機の可変速制御装置。
A device for variable speed control of an electric motor with an inverter device using a torque-current conversion table for converting a torque command and a current command,
A multi-dimensional table in which the temperature information of the motor is added to the torque command and motor speed information as elements of the torque-current conversion table, and the temperature information of the motor is obtained from temperature detection means installed in the motor. Shift control device.
トルク指令と電流指令を変換するトルク−電流変換テーブルを用いたインバータ装置で電動機を可変速制御する装置であって、
インバータ装置内部に電動機モデルを設置し、そのモデルから得られる温度情報からトルク−電流変換テーブルを参照して変動補償を行うことを特徴とする電動機の可変速制御装置。
A device for variable speed control of an electric motor with an inverter device using a torque-current conversion table for converting a torque command and a current command,
A variable speed control device for a motor, wherein a motor model is installed inside the inverter device, and fluctuation compensation is performed by referring to a torque-current conversion table from temperature information obtained from the model.
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