JP2007028780A - Motor drive control device - Google Patents
Motor drive control device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007028780A JP2007028780A JP2005206436A JP2005206436A JP2007028780A JP 2007028780 A JP2007028780 A JP 2007028780A JP 2005206436 A JP2005206436 A JP 2005206436A JP 2005206436 A JP2005206436 A JP 2005206436A JP 2007028780 A JP2007028780 A JP 2007028780A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- current
- instantaneous
- voltage
- control device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
【課題】モータのもつ磁束の空間高調波に基づくトルクリップルをキャンセルする駆動方法を事前に測定することなく実現すること。
【解決手段】モータ1への印加電圧と電流、モータのインダクタンスから、瞬時のモータ誘起電圧を算出し、算出した誘起電圧と電流とを用いて瞬時のトルクを算出し、算出したトルクが所望のトルクと一致するように、モータへの印加電圧を調整するようにしたものである。これによって、磁束の空間高調波により、誘起電圧が少なくなっているところでは、トルクが不足している状態となり、トルクを増加すべく、モータ電流を増加すべく、印加電圧を増大させ、トルクが増加するように制御がなされ、発生するトルクが所望の値に近づくようになる。
【選択図】図2
A driving method for canceling torque ripple based on a spatial harmonic of a magnetic flux of a motor is realized without measuring in advance.
An instantaneous motor induced voltage is calculated from an applied voltage and current to a motor and an inductance of the motor, and an instantaneous torque is calculated using the calculated induced voltage and current. The voltage applied to the motor is adjusted so as to match the torque. As a result, the torque is insufficient where the induced voltage is reduced due to the spatial harmonics of the magnetic flux, the applied voltage is increased to increase the torque, the motor current is increased, and the torque is increased. Control is performed so as to increase, and the generated torque approaches a desired value.
[Selection] Figure 2
Description
本発明はモータの駆動制御装置に関するものであり、特に、モータから発生するトルクを一定にして、静粛に駆動を実現する駆動制御装置に関するものである。 The present invention relates to a drive control device for a motor, and more particularly to a drive control device that achieves quiet driving with a constant torque generated from the motor.
従来、高効率なモータとして、回転子に永久磁石を埋め込むIPMモータが知られており、さらに、固定子側では、電線をスロットをまたぐことなく巻き付ける集中巻きの構造が知られている。この集中巻きのIPMモータでは、磁束の空間高調波が大きく、モータ効率、トルクリップルなどの課題を発生してしまう。 Conventionally, an IPM motor in which a permanent magnet is embedded in a rotor is known as a high-efficiency motor. Further, on the stator side, a concentrated winding structure in which an electric wire is wound without straddling a slot is known. In this concentrated winding IPM motor, the spatial harmonics of the magnetic flux are large, and problems such as motor efficiency and torque ripple occur.
この課題に対して、非特許文献1では、磁束の空間高調波をあらかじめ調べ、空間高調波を含んだ電圧方程式を用いて、空間高調波によるトルクリップルをキャンセルさせるという試みがなされている。
In order to deal with this problem, Non-Patent
また、特許文献1でも、トルクリップル成分をあらかじめ調べて低容量のROMに記憶しておく方法が開示されている。
しかしながら、前記従来の構成では、磁束の空間高調波について、既知であることが必要であり、駆動するモータによっては、負荷状態により空間高調波の状況が変化し、より詳細に空間高調波を測定する必要があり、トルクリップルをキャンセルすることが汎用的には実現できないという課題を有していた。 However, in the conventional configuration, it is necessary to know the spatial harmonics of the magnetic flux. Depending on the motor to be driven, the state of the spatial harmonics changes depending on the load state, and the spatial harmonics are measured in more detail. Therefore, there is a problem that canceling torque ripple cannot be realized for general purposes.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、モータに印加している電圧と電流、モータのインダクタンスなどのパラメータを用いて、モータの瞬時の誘起電圧を算出し、得られた誘起電圧と電流などから、瞬時のトルクを算出し、瞬時のトルクがリップルを持たないように、モータの電流制御を行うことにより、空間高調波の情報を事前に測定しておくことなしに、トルクリップルの発生を抑えることができる、モータ駆動制御装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and calculates the instantaneous induced voltage of the motor using parameters such as the voltage and current applied to the motor, the inductance of the motor, and the obtained induced voltage and By calculating the instantaneous torque from the current, etc., and controlling the motor current so that the instantaneous torque does not have ripples, the torque ripples can be measured without measuring spatial harmonic information in advance. An object of the present invention is to provide a motor drive control device that can suppress generation.
前記従来の課題を解決するために、本発明のモータ駆動制御装置は、モータへの印加電圧と電流、モータのインダクタンスから、瞬時のモータ誘起電圧を算出し、算出した誘起電圧と電流とを用いて瞬時のトルクを算出し、算出したトルクが所望のトルクと一致するように、モータへの印加電圧を調整するようにしたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, the motor drive control device of the present invention calculates an instantaneous motor induced voltage from the applied voltage and current to the motor and the inductance of the motor, and uses the calculated induced voltage and current. The instantaneous torque is calculated, and the voltage applied to the motor is adjusted so that the calculated torque matches the desired torque.
これによって、磁束の空間高調波により、誘起電圧が少なくなっているところでは、トルクが不足している状態となり、トルクを増加すべく、モータ電流を増加させて、トルクが増加するように制御がなされ、発生するトルクが所望の値に近づくようになる。 As a result, when the induced voltage is reduced due to the spatial harmonics of the magnetic flux, the torque becomes insufficient, and the motor current is increased to increase the torque, and control is performed so that the torque increases. Thus, the generated torque approaches a desired value.
本発明のモータ駆動制御装置は、モータの磁束のもつ、空間高調波成分によるトルクリップルを、高調波成分の大きさなどを事前に知ることなく抑制することができ、静粛なモ
ータ駆動を実現することができる。
The motor drive control device of the present invention can suppress the torque ripple caused by the spatial harmonic component of the magnetic flux of the motor without knowing the magnitude of the harmonic component in advance, thereby realizing quiet motor drive. be able to.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるモータ駆動制御装置の全体回路構成を示す回路ブロック図を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit block diagram showing an overall circuit configuration of a motor drive control device according to a first embodiment of the present invention.
図1において、直流電源5に三相ブリッジ回路4を接続し、三相ブリッジ回路4の出力にモータ1を接続する。モータ1の駆動制御は、モータ1への電流を電流検出器6,7で検出し、回転検出器2でモータ1の回転状況を検出し、モータ1への印加電圧の発生精度を向上させるために、直流電源5の電圧を検出し、それらの結果にもとづいて、制御回路3にて三相ブリッジ回路4へ制御信号を与えることにより、モータ1の駆動を実現する。
In FIG. 1, a three-
以上のように構成されたモータ駆動制御装置における、制御回路3の動作・作用を説明する。
The operation / action of the
図2は、制御回路3における動作の流れを示すブロック線図である。
図2において、外部から速度指令ω*が入力され、速度検出器2により得られた検出速度ωと比較回路202で比較される。比較結果は速度誤差としてPI補償手段203および、ゲイン調節手段210に送られる。PI補償手段203では、速度が安定するような補償演算を行い、演算結果を加算手段308に送る。加算手段208では、乗算回路209の出力結果とを加算し、その結果を電流指令値I*として比較手段204に送る。比較手段204では、電流指令値と検出した電流とを比較し、その結果をPI補償手段205へと送る。PI補償手段205では、電流が安定するような補償演算を行い、その結果を加算回路206で¥逆モータ特性演算手段207の出力結果とを加算し、電圧値として、図1の三相ブリッジ回路4を駆動して、モータ201に電圧を印加する。モータ201では電圧印加により、電流が流れ、回転トルクを発生し、回転する。ここまでの動作は、一般的な電流制御を内部ループにもつ、速度制御系と同じである。
FIG. 2 is a block diagram showing an operation flow in the
In FIG. 2, a speed command ω * is input from the outside, and the detected speed ω obtained by the
次に、ゲイン調整手段210に送られた速度誤差は、平均トルク指令として、トルク比較手段218に送られる。比較される推定トルクについて説明する。モータ201への瞬時瞬時の印加電圧Vおよび電流Iよりモータ201における瞬時の誘起電圧を算出する。誘起電圧は、印加電圧からモータ201のインピーダンス成分と電流による電圧効果を差し引いた値として算出することができる。ここでインピーダンス成分はモータ201の抵抗およびインダクタンスである。
Next, the speed error sent to the gain adjusting means 210 is sent to the torque comparing means 218 as an average torque command. The estimated torque to be compared will be described. The instantaneous induced voltage in the
このようにして算出した瞬時の誘起電圧をそのときの回転速度で除算すれば、トルク定数、つまり、電流とトルクとの比例係数になる。したがって、このときに、瞬時の電流を用いることにより、瞬時のトルクを算出することができる。なお、トルク発生として、モータのインダクタンスも利用できるモータである場合には、インダクタンスの値も加味してトルクを算出すればよい。 If the instantaneous induced voltage calculated in this way is divided by the rotational speed at that time, a torque constant, that is, a proportional coefficient between current and torque is obtained. Therefore, at this time, the instantaneous torque can be calculated by using the instantaneous current. In the case of a motor that can use the inductance of the motor as the torque generation, the torque may be calculated in consideration of the inductance value.
このようにして算出した瞬時のトルクと速度誤差から得られたトルク指令との差を比較手段218にて算出し、瞬時のトルク誤差を得る。得られた瞬時のトルク誤差は、高域通過フィルタ(HPF)213を経由して、加算手段214に送られ、加算手段214の出力を1回転周期遅延させた情報と再加算される。加算手段214の出力はゲイン調整手段216を経て、1回転周期遅延手段215に送られ、再び加算手段214へと循環すると
ともに、δθ進相手段217へ送られる。δθ進相手段217の出力は乗算手段209へと送られ、速度制御系のPI補償手段203の出力と乗算される。乗算結果は、モータ逆特性演算手段207および加算手段208へ送られる。モータ逆特性演算手段207では、モータ201に所定の電流が流れている時の電圧を逆算する。つまり、瞬時トルクを一定にするために必要な電流を発生するための電圧を算出する。モータ逆特性演算手段207の演算結果を加算手段207に送り、電流制御系のPI補償演算手段205の演算結果と加算して、モータ201への印加電圧とする。
The difference between the instantaneous torque calculated in this way and the torque command obtained from the speed error is calculated by the comparison means 218 to obtain an instantaneous torque error. The obtained instantaneous torque error is sent to the adding
次に、通常の速度制御、電流制御による方法と瞬時トルク推定による制御方法との協調について説明する。図4(a)は、図2における、加算手段214、ゲイン調節手段216、1回転周期遅延手段215で構成される情報処理系の周波数特性を示したものである。また、同図(a)の点線は図2で手前に配置された高域通過フィルタ213の特性を示すものである。図(a)において、1回転周期の周波数の整数倍以外の成分は、加算されないので、1回転周期の周波数の整数倍のみを通過させる櫛型フィルタ特性を有する。これの手前に高域通過フィルタ213を接続しているので、同図(b)のように、ゼロ倍の情報が遮断され、磁束の高調波成分のみを抽出することができる。
Next, the cooperation between the normal speed control and current control method and the instantaneous torque estimation control method will be described. FIG. 4A shows the frequency characteristics of the information processing system composed of the adding
このようにして抽出された磁束の高調波成分は、δθ進相手段にて、演算手段などによる情報の遅れを相殺して乗算手段209に送られる。乗算手段を用いるのは、磁束の高調波成分の大きさが、平均磁束の大きさに略比例する特性を利用するもので、平均磁束の大きさは、電流値に対応するので、乗算を行うことにより、略適正な振幅に自動的に変調される。振幅のずれがあっても、瞬時トルク一定制御系もフィードバック制御であるので、その誤差は吸収される。 The harmonic component of the magnetic flux extracted in this way is sent to the multiplication unit 209 with the δθ phase advance means canceling out the information delay caused by the calculation means or the like. The multiplication means uses a characteristic in which the magnitude of the harmonic component of the magnetic flux is approximately proportional to the magnitude of the average magnetic flux. Since the magnitude of the average magnetic flux corresponds to the current value, multiplication is performed. Thus, it is automatically modulated to a substantially appropriate amplitude. Even if there is a deviation in amplitude, the constant instantaneous torque control system is also feedback control, so that error is absorbed.
乗算結果を加算手段208により電流指令に加算するとともに、モータとは逆の特性をもつ演算手段を経由して、そのときの電流に対応する電圧を演算して、電圧を直接変調する。モータと逆の特性をもつ演算手段についても、真のモータ特性とのずれが含まれているが、瞬時トルク一定制御系はフィードバック制御であるので、その誤差は吸収される。モータと逆の特性をもつ演算手段を用いる理由は、図1で示したような三相ブリッジ回路の制御は一般にパルス幅変調によるものが用いられており、所望の電流を実現するための印加電圧の変更周期がパルス変調の周期になっており、電流制御の応答が周期により限定されるため、電流制御では実現できない高速応答を実現するためである。一般的に、三相ブリッジ回路での制御周期に対して、制御系の応答時間は、その1桁遅い値になり、モータが高速回転しているときには、電流のフィードバック制御では追従できないからである。
The multiplication result is added to the current command by the
以上のように、本実施の形態においては、瞬時トルクを算出して、一定に保つべく、高調波成分のみを抽出して、印加電圧を直接操作することにより、通常の電流制御が追従しえない高速領域までトルクを一定に保つことが可能になり、高効率で静粛な駆動が可能になる。 As described above, in the present embodiment, normal current control can follow up by calculating only the instantaneous torque and extracting only the harmonic component and directly operating the applied voltage in order to keep it constant. It is possible to keep the torque constant up to a high-speed region, which enables high-efficiency and quiet driving.
(実施の形態2)
図3は、本発明の第2の実施の形態のモータ駆動制御装置の制御情報の流れを示すブロック線図である。基本構成は、第1の実施の形態と同様であり、同じ要素には同じ番号を付与している。図3では、δθ進相手段217の出力を乗算手段を介することなく、逆モータ特性演算手段207と電流指令値への加算手段308に入力する。使用するトルクの急激な変化がない場合には、徐々に1回転周期遅延手段215に磁束の高調波成分の情報が蓄積されるので、図3のように簡素化することが実用上可能になる。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a block diagram showing a flow of control information of the motor drive control device according to the second embodiment of the present invention. The basic configuration is the same as in the first embodiment, and the same numbers are assigned to the same elements. In FIG. 3, the output of the δθ phase advance means 217 is input to the reverse motor characteristic calculation means 207 and the current command value addition means 308 without going through the multiplication means. When there is no sudden change in the torque to be used, information on the harmonic component of the magnetic flux is gradually accumulated in the one-rotation period delay means 215, so that it can be practically simplified as shown in FIG. .
なお、実施の形態1、および2で高域通過フィルタ213を遅延手段の手前に配置した
が、δθ進相手段の手前でも、乗算手段209の手前でも同じ効果が得られることはいうまでもない。
In the first and second embodiments, the high-
以上のように、本発明にかかるモータ駆動制御装置は、事前に磁束ひずみの情報を入力することなく高効率なモータを静粛に駆動することが可能となるので、輸送機器、送風機器、家庭用電気機器などの幅広い用途に適用できる。 As described above, the motor drive control device according to the present invention can quietly drive a high-efficiency motor without inputting magnetic flux distortion information in advance. Applicable to a wide range of applications such as electrical equipment.
1 モータ
2 回転検出器
3 制御回路
211 瞬時の誘起電圧推定手段
212 瞬時のトルク推定手段
213 高域通過フィルタ
215 1回転周期遅延手段
207 モータ逆特性算出手段
DESCRIPTION OF
Claims (8)
モータに印加する交流電圧の瞬時値とモータに流れる交流電流の瞬時値とモータの巻線抵抗とモータ巻線インダクタンスとを用いて、モータが発生している瞬時の誘起電圧を算出し、算出した瞬時の誘起電圧と流れる電流と巻線インダクタンスより、モータが発生している瞬時のトルクを算出し、算出した瞬時のトルクを所望のトルクと一致するように、モータへの印加電圧を操作することを特徴とする、モータ駆動制御装置。 Compare the motor rotation speed with the desired rotation speed, change the current command value of the motor based on the comparison result, compare with the current value obtained by driving the motor, and apply the voltage applied to the motor based on the comparison result A motor drive control device for adjusting
The instantaneous induced voltage generated by the motor was calculated using the instantaneous value of the AC voltage applied to the motor, the instantaneous value of the AC current flowing through the motor, the winding resistance of the motor, and the motor winding inductance. The instantaneous torque generated by the motor is calculated from the instantaneous induced voltage, the flowing current, and the winding inductance, and the applied voltage to the motor is operated so that the calculated instantaneous torque matches the desired torque. A motor drive control device.
モータに印加する交流電圧の瞬時値とモータに流れる交流電流の瞬時値とモータの巻線抵抗とモータ巻線インダクタンスとを用いて、モータが発生している瞬時の誘起電圧を算出し、算出した瞬時の誘起電圧と流れる電流と巻線インダクタンスより、モータが発生している瞬時のトルクを算出し、算出した瞬時のトルクを所望のトルクと比較し、比較結果をモータの回転速度の整数倍の情報のみを通過させるフィルタ手段に入力し、フィルタ手段の出力で、モータへの印加電圧を操作することを特徴とする、モータ駆動制御装置。 Compare the motor rotation speed with the desired rotation speed, change the current command value of the motor based on the comparison result, compare with the current value obtained by driving the motor, and apply the voltage applied to the motor based on the comparison result A motor drive control device for adjusting
The instantaneous induced voltage generated by the motor was calculated using the instantaneous value of the AC voltage applied to the motor, the instantaneous value of the AC current flowing through the motor, the winding resistance of the motor, and the motor winding inductance. The instantaneous torque generated by the motor is calculated from the instantaneous induced voltage, the flowing current, and the winding inductance. The calculated instantaneous torque is compared with the desired torque, and the comparison result is an integral multiple of the motor rotation speed. A motor drive control device characterized in that the voltage applied to the motor is manipulated by the output of the filter means by inputting to the filter means that allows only information to pass.
求める関係式に入力し、得られた電圧値を、速度誤差に基づく電流制御により得られたモータへの印加電圧値に加算することを特徴とする、請求項6記載のモータ駆動制御装置。 A relational expression that calculates the necessary voltage when the motor current is input by multiplying the output information of the filter means that passes only information that is an integral multiple of the motor rotation speed with the command current value based on the speed error. The motor drive control device according to claim 6, wherein the voltage value obtained by inputting to the motor is added to a voltage value applied to the motor obtained by current control based on a speed error.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005206436A JP2007028780A (en) | 2005-07-15 | 2005-07-15 | Motor drive control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005206436A JP2007028780A (en) | 2005-07-15 | 2005-07-15 | Motor drive control device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007028780A true JP2007028780A (en) | 2007-02-01 |
Family
ID=37788810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005206436A Pending JP2007028780A (en) | 2005-07-15 | 2005-07-15 | Motor drive control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007028780A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008211933A (en) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Aisin Seiki Co Ltd | Electric motor control device, control method, computer program, and electric motor torque ripple estimation method |
| JP2010088228A (en) * | 2008-10-01 | 2010-04-15 | Panasonic Corp | Motor drive controller |
| JP2013509147A (en) * | 2009-10-20 | 2013-03-07 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Electronic commutation electric motor with motor torque constant calibrated |
-
2005
- 2005-07-15 JP JP2005206436A patent/JP2007028780A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008211933A (en) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Aisin Seiki Co Ltd | Electric motor control device, control method, computer program, and electric motor torque ripple estimation method |
| JP2010088228A (en) * | 2008-10-01 | 2010-04-15 | Panasonic Corp | Motor drive controller |
| JP2013509147A (en) * | 2009-10-20 | 2013-03-07 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Electronic commutation electric motor with motor torque constant calibrated |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8519648B2 (en) | Temperature compensation for improved field weakening accuracy | |
| CN105322859B (en) | Control device of electric motor, the flux estimator device of motor and flux estimator method | |
| JP6343037B1 (en) | Motor drive device and refrigeration equipment | |
| JP5937880B2 (en) | Motor control device and refrigerator | |
| US20140327379A1 (en) | Position sensorless drive system and method for permanent magnet motors | |
| TWI282209B (en) | Controller for synchronous motor, electric appliance and module | |
| JP4737087B2 (en) | Control device for permanent magnet synchronous motor | |
| JP6776066B2 (en) | Inverter controller and motor drive system | |
| JP6368523B2 (en) | Motor control device | |
| JP4284355B2 (en) | High response control device for permanent magnet motor | |
| JP6055372B2 (en) | Motor control device | |
| US20150372629A1 (en) | System, method and apparatus of sensor-less field oriented control for permanent magnet motor | |
| JP2021136811A (en) | Motor drive device and outdoor unit of air conditioner using it, motor drive control method | |
| JP4764785B2 (en) | Control device for synchronous motor | |
| JP2012222950A (en) | Compressor motor control device | |
| US6359413B1 (en) | Current control system for a switched reluctance motor | |
| JP2007028780A (en) | Motor drive control device | |
| JP2012090460A (en) | Motor controller | |
| KR102621423B1 (en) | Motor drive device and outdoor unit of air conditioner using it | |
| JP5034888B2 (en) | Synchronous motor V / f control device | |
| JP2009273302A (en) | Controller for electric motor | |
| JP5744151B2 (en) | Electric motor driving apparatus and electric motor driving method | |
| JP4760216B2 (en) | Motor drive control device | |
| JP4639832B2 (en) | AC motor drive device | |
| JP5412784B2 (en) | Air conditioner |