JP2008295204A - モータ制御装置及びモータ制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】実際の負荷トルクの変動態様により一致するように、トルク変動を補償することができるモータ制御装置を提供する。
【解決手段】速度制御部23は、モータ4の回転速度が外部より与えられる速度指令ωrefに一致するようにd軸電流指令Idref,q軸電流指令Iqrefを出力し、電流制御部21は、d軸電流Id,前記q軸電流Iqが上記各指令に一致するようd軸電圧指令Vd,q軸電圧指令Vqを出力する。Idゼロクロス検出部42は、d軸電流Idのゼロクロス点を検出し、その検出信号を制御パラメータ補正部43に出力し、制御パラメータ補正部43は、そのゼロクロス点に基づきモータ4の回転位相を第1〜第4領域に分割設定すると各領域に応じて係数K1〜K4を設定し、比例積分微分器32d,32q並びに41の制御ゲインを変更させる。
【選択図】図1
【解決手段】速度制御部23は、モータ4の回転速度が外部より与えられる速度指令ωrefに一致するようにd軸電流指令Idref,q軸電流指令Iqrefを出力し、電流制御部21は、d軸電流Id,前記q軸電流Iqが上記各指令に一致するようd軸電圧指令Vd,q軸電圧指令Vqを出力する。Idゼロクロス検出部42は、d軸電流Idのゼロクロス点を検出し、その検出信号を制御パラメータ補正部43に出力し、制御パラメータ補正部43は、そのゼロクロス点に基づきモータ4の回転位相を第1〜第4領域に分割設定すると各領域に応じて係数K1〜K4を設定し、比例積分微分器32d,32q並びに41の制御ゲインを変更させる。
【選択図】図1
Description
本発明は、トルクが周期的に変動する負荷を駆動するモータの制御装置及びモータ制御方法に関する。
例えば冷蔵庫やエアコン等に使用される冷凍サイクルは、圧縮機、凝縮器、減圧器及び蒸発器等から構成され、この冷凍サイクルの冷却能力を可変にするために、能力可変式の圧縮機が用いられている。このような圧縮機に用いられるモータの回転数の制御は、目標回転数と、モータの実際の回転数との偏差に応じた制御量を出力するようにフィードバック制御を行う。そして、従来のフィードバック制御では、モータの1回転中に印加電圧を複数回制御することで、目標回転数と実回転数とを一致させるようにしている。
しかしながら、圧縮機は、1回転中における負荷トルクの変動が大きいため、上記のように単純なフィードバック制御ではトルク変動を除去することが困難であり、圧縮機全体がモータの回転方向に振動し、これを搭載した冷蔵庫やエアコン等の振動及び騒音の発生源となり、商品性を損なうという問題がある。
斯様な問題を解決するため、特許文献1には、モータをベクトル制御することで得られるq軸電流に、電流補正値として正弦波状の電流を加えることで負荷トルクの変動を補償する技術が開示されている。
特開2001−183017号公報
斯様な問題を解決するため、特許文献1には、モータをベクトル制御することで得られるq軸電流に、電流補正値として正弦波状の電流を加えることで負荷トルクの変動を補償する技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1の技術では、振動をある程度抑制することはできるが、電流が余分に流れる期間が生じるため、効率が低下するという問題があった。また、負荷トルクの変動態様は、正弦波に対して完全に一致はしないので、振動等を抑制するレベルに限界があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、実際の負荷トルクの変動態様により一致するように、トルク変動を補償することができるモータ制御装置及びモータ制御方法を提供することにある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、実際の負荷トルクの変動態様により一致するように、トルク変動を補償することができるモータ制御装置及びモータ制御方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明のモータ制御装置は、トルクが周期的に変動する負荷を駆動するモータを制御するものであって、
前記モータの巻線に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流に基づいてベクトル演算処理を行い、励磁成分電流であるd軸電流と、トルク成分電流であるq軸電流とを求める演算手段と、
所定の制御演算パラメータに基づき、前記モータの回転速度が外部より与えられる速度指令に一致するようにフィードバック制御する制御手段と、
前記負荷トルクの変動状態を捉えるための変動基準タイミングを検出する変動基準検出手段と、
この変動基準検出手段により検出される前記変動基準タイミングに基づいて、前記モータの回転位相領域を複数に分割設定する位相領域設定手段と、
この位相領域設定手段によって分割設定された領域毎に、前記制御演算パラメータを変更設定する演算パラメータ設定手段とを備えることを特徴とする。
前記モータの巻線に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流に基づいてベクトル演算処理を行い、励磁成分電流であるd軸電流と、トルク成分電流であるq軸電流とを求める演算手段と、
所定の制御演算パラメータに基づき、前記モータの回転速度が外部より与えられる速度指令に一致するようにフィードバック制御する制御手段と、
前記負荷トルクの変動状態を捉えるための変動基準タイミングを検出する変動基準検出手段と、
この変動基準検出手段により検出される前記変動基準タイミングに基づいて、前記モータの回転位相領域を複数に分割設定する位相領域設定手段と、
この位相領域設定手段によって分割設定された領域毎に、前記制御演算パラメータを変更設定する演算パラメータ設定手段とを備えることを特徴とする。
すなわち、負荷トルクが周期的に変動する場合、ベクトル制御を行う演算の過程において使用するパラメータ等に、その周期的な変動に応じた変化を示すものがある。そこで、そのパラメータ等から周期的変動の基準となるタイミングを検出すれば、位相領域設定手段は、その基準タイミングに基づいて、負荷のトルク変動状態に対応するように、モータの回転位相領域を複数に分割設定することができる。そして、演算パラメータ設定手段は、分割設定された領域毎に、フィードバック制御における制御演算パラメータを最適に変更設定することが可能となる。
本発明のモータ制御装置によれば、実際の負荷トルクの変動態様により一致するようにトルク変動を補償してモータを制御できるので、負荷を駆動する際の騒音や振動を抑制すると共に、駆動効率を向上させることが可能となる。
以下、本発明を、エアコンディショナのコンプレッサのモータを駆動する装置に適用した一実施例について図面を参照して説明する。図2において、ヒートポンプ1を構成するコンプレッサ(負荷)2は、圧縮部3とモータ4を同一の鉄製密閉容器5内に収容して構成され、モータ4のロータシャフトが圧縮部3に連結されている。そして、コンプレッサ2、四方弁6、室内側熱交換器7、減圧装置8、室外側熱交換器9は、冷媒通路たるパイプにより閉ループを構成するように接続されている。尚、コンプレッサ2は、例えばロータリ型のコンプレッサであり、モータ4は、例えば三相IPM(Interior Permanent Magnet)モータである。
暖房時には、四方弁6は実線で示す状態にあり、コンプレッサ2の圧縮部3で圧縮された高温冷媒は、四方弁6から室内側熱交換器7に供給されて凝縮し、その後、減圧装置8で減圧され、低温となって室外側熱交換器9に流れ、ここで蒸発してコンプレッサ2へと戻る。一方、冷房時には、四方弁6は破線で示す状態に切り替えられる。このため、コンプレッサ2の圧縮部3で圧縮された高温冷媒は、四方弁6から室外側熱交換器9に供給されて凝縮し、その後、減圧装置8で減圧され、低温となって室内側熱交換器7に流れ、ここで蒸発してコンプレッサ2へと戻る。そして、室内側、室外側の各熱交換器7,9には、それぞれファン10,11により送風が行われ、その送風によって各熱交換器7,9と室内空気、室外空気の熱交換が効率良く行われるように構成されている。
図1は、モータ4の回転をベクトル制御するモータ制御装置20の構成をブロック図で示したものである。ベクトル制御では、電機子巻線に流れる電流を、界磁である永久磁石の磁束方向と、それに直交する方向とに分離してそれらを独立に調整し、磁束と発生トルクとを制御する。電流制御には、モータ4の回転子と共に回転する座標系、いわゆるd−q座標系で表わした電流値が用いられるが、d軸は回転子に取り付けた永久磁石の作る磁束方向であり、q軸はd軸に直交する方向である。巻線に流れる電流のq軸成分であるq軸電流Iqは回転トルクを発生させる成分であり(トルク成分電流)、同d軸成分であるd軸電流Idは磁束を作る成分である(励磁または磁化成分電流)。
モータ制御装置20は、電流制御部(演算手段)21、回転位置推定部22、速度制御部23、PWM信号形成部24を備えている。電流制御部21は、モータ4に実際に流れる電流のd軸電流Id及びq軸電流Iqの値を、速度制御部23が出力するd軸電流指令値Idref、q軸電流指令値Iqrefにそれぞれ一致させるように制御する。電流制御部21は、減算器31d,31q(電流制御手段)、比例積分微分器32d,32q(電流制御手段)、dq/αβ座標変換器33、αβ/UVW座標変換器34、UVW/αβ座標変換器35、αβ/dq座標変換器36を備えている。
電流センサ37(U,V,W)は、モータ4の各相(U相、V相、W相)に流れる電流Iu、Iv、Iwを検出するセンサである。尚、電流センサ37に替えて、インバータ回路38を構成する下アーム側スイッチング素子とグランドとの間に3個のシャント抵抗を配置し、それらの端子電圧に基づいて電流Iu、Iv、Iwを検出する構成としても良い。
電流センサ(電流検出手段)37により検出された電流Iu、Iv、Iwは、UVW/αβ座標変換器35により2相電流Iα、Iβに変換され、それらの2相電流Iα、Iβは、αβ/dq座標変換器36により、更にd軸電流Id,q軸電流Iqに変換される。α,βは、モータ4の固定子に固定された2軸座標系の座標軸である。このαβ/dq座標変換器36における座標変換の計算には、後述する回転子の回転位置推定値(α軸とd軸との位相差の推定値)θeが用いられる。
d軸電流Id,q軸電流Iqについては、減算器31d,31qにおいて、速度制御部23が出力するd軸電流指令値Idref、q軸電流指令値Iqrefとの偏差ΔId 、ΔIq が算出される。電流偏差ΔId,ΔIqは、比例積分微分器32d,32qにおいて比例積分微分演算され、d−q座標系で表わされた出力電圧指令値Vd、Vqが算出される。出力電圧指令値Vd、Vqは、dq/αβ座標変換器33によりα−β座標系で表わした値に変換され、更にαβ/UVW座標変換器34により固定子の各相電圧指令値Vu、Vv、Vwに変換される。なお、dq/αβ座標変換器33における座標変換の計算にも、後述する回転子の回転位置推定値θeが用いられる。
各相電圧指令値Vu、Vv、VwはPWM形成部24に入力され、指令値に一致する電圧を供給するためのパルス幅変調されたゲート駆動信号が形成される。インバータ回路38は例えばIGBTなどのスイッチング素子を三相ブリッジ接続して構成され、図示しない直流電源回路より直流電圧の供給を受けるようになっている。PWM形成部24で形成されたゲート駆動信号は、インバータ回路38を構成する各スイッチング素子のゲートに与えられ、それにより各相電圧指令値Vu、Vv、Vwに一致するPWM変調された三相交流電圧が生成されてモータ4の電機子巻線に印加される。
上記の構成において、減算部31d,31qと比例積分微分器32d,32qとによる比例積分微分(PID)演算によるフィードバック制御が行なわれ、d軸電流Id、q軸電流Iqはそれぞれd軸電流指令値Idref、q軸電流指令値Iqrefに一致するように制御される。
上記の構成において、減算部31d,31qと比例積分微分器32d,32qとによる比例積分微分(PID)演算によるフィードバック制御が行なわれ、d軸電流Id、q軸電流Iqはそれぞれd軸電流指令値Idref、q軸電流指令値Iqrefに一致するように制御される。
回転位置推定部22は、回転子の回転位置θの推定値θe、及び角速度ωの推定値ωeを推定するもので、d軸電流Id、q軸電流Iq、及びd軸の出力電圧指令値Vd、が入力されている。また、回転位置推定部22には、モータ4の回路定数である電機子巻線のd軸インダクタンスLd、q軸インダクタンスLq、巻線抵抗値Rの各値が記憶されている。
回転位置推定部22は、これらの入力値と回路定数を用いて、d軸方向の誘起電圧推定値Edを次式で計算する。
Ed=Vd−R・Id−Ld・p・Id+ωe・Lq・Iq …(1)
ここで、pは微分演算子である。誘起電圧推定値Edには比例積分演算が施され、その結果が回転子の角速度推定値ωeとして出力される。また、角速度推定値ωeが積分されることで、その値が回転位置推定値θeとして出力される。また、角速度推定値ωeは速度制御部23にも与えられる。
回転位置推定部22は、これらの入力値と回路定数を用いて、d軸方向の誘起電圧推定値Edを次式で計算する。
Ed=Vd−R・Id−Ld・p・Id+ωe・Lq・Iq …(1)
ここで、pは微分演算子である。誘起電圧推定値Edには比例積分演算が施され、その結果が回転子の角速度推定値ωeとして出力される。また、角速度推定値ωeが積分されることで、その値が回転位置推定値θeとして出力される。また、角速度推定値ωeは速度制御部23にも与えられる。
速度制御部23は、d軸電流指令値Idref、q軸電流指令値Iqrefを出力する回路である。このd軸電流指令値Idref、q軸電流指令値Iqrefは、回転子の角速度(回転速度に相当)ωを、外部から入力される角速度指令値(回転速度指令値に相当)ωrefに一致させるための電流指令値である。速度制御部23は、減算器39、dq分配器40により構成されている。
減算器39(速度制御手段)は、エアコンディショナの運転を制御する外部の図示しないマイコンなどから出力される角速度指令値ωrefと角速度推定値ωeとの偏差Δωを算出する。偏差Δωは、dq分配器40(速度制御手段)に内蔵される比例積分微分器41によって比例積分微分演算が施され、その演算結果がd軸電流指令値Idrefとq軸電流指令値Iqerfに分配されて出力される。
そして、d軸電流指令値Idref、q軸電流指令値Iqrefは電流制御部21に与えられ、前述したようにモータ4のd軸電流Id、q軸電流Iqがそれらの指令値に一致するように制御される。その制御結果としての角速度推定値ωeが、減算器39にフィードバックされる。比例積分微分器41は、比例積分微分演算により偏差Δωをゼロに収束させる。その結果、角速度推定値ωeは角速度指令値ωrefに一致するようになる。
更に、本実施例のモータ制御装置20は、電流制御部21に、Idゼロクロス検出部(変動基準検出手段)42,制御パラメータ補正部(位相領域設定手段,演算パラメータ設定手段)43を備えている。Idゼロクロス検出部42は、d軸電流Idを参照してそのゼロクロス点(変動基準タイミング)を検出し、検出信号を制御パラメータ補正部43に出力するようになっている。
制御パラメータ補正部43は、ゼロクロス点の検出間隔に基づいてモータ4の回転位相領域(0〜360度)を4分割するように設定し、各領域毎に、比例積分微分器32d,32q並びに41において設定されている、比例制御,積分制御,微分制御の各制御ゲイン(制御演算パラメータ)を変更設定する。すなわち、上記のように4分割された各領域について、係数K1〜K4を比例積分微分器32d,32q並びに41に出力する。比例積分微分制御の一般式は、
(操作量)=Kp×(偏差)+Ki×(偏差の累積値)
+Kd×(前回の偏差との差分)
であり、Kp,Ki,Kdが、比例ゲイン,積分ゲイン,微分ゲインに対応する。尚、「偏差」は目標値と実際の出力値との差分である。そして、制御パラメータ補正部43が与える係数K1〜K4は、上記の各ゲインに対して一律に乗じられるようになっている。
(操作量)=Kp×(偏差)+Ki×(偏差の累積値)
+Kd×(前回の偏差との差分)
であり、Kp,Ki,Kdが、比例ゲイン,積分ゲイン,微分ゲインに対応する。尚、「偏差」は目標値と実際の出力値との差分である。そして、制御パラメータ補正部43が与える係数K1〜K4は、上記の各ゲインに対して一律に乗じられるようになっている。
次に、本実施例の作用について図3乃至図5も参照して説明する。図3は、モータ4によってコンプレッサ2を駆動する場合に観測される負荷トルクの周期的な変動状態と、それに伴うd軸電流Idの変化とを示すものである。この負荷トルクの変動については、概して以下の4つの傾向を示す領域に分割することができる。
第1領域:略最低レベル付近を示し、殆ど変化しない。
第2領域:上記最低レベル付近から、急激な増大傾向を示す。
第3領域:略最高レベル付近となり、緩やかに変化する。
第4領域:上記最高レベル付近から、減少傾向を示す。
すなわち、負荷トルクが変動する大きさを、各領域について評価すれば、
(第1領域)<(第3領域)<(第4領域)<(第2領域)
の順に大きくなっている、と言える。そこで、本実施例では、制御パラメータ補正部43が第1〜第4領域の負荷トルク変動の大きさに応じて、係数K1〜K4を与えるようにする。尚、負荷トルクの変動特性については、実測により求めるか、シミュレーションによって特定すれば良い。
第1領域:略最低レベル付近を示し、殆ど変化しない。
第2領域:上記最低レベル付近から、急激な増大傾向を示す。
第3領域:略最高レベル付近となり、緩やかに変化する。
第4領域:上記最高レベル付近から、減少傾向を示す。
すなわち、負荷トルクが変動する大きさを、各領域について評価すれば、
(第1領域)<(第3領域)<(第4領域)<(第2領域)
の順に大きくなっている、と言える。そこで、本実施例では、制御パラメータ補正部43が第1〜第4領域の負荷トルク変動の大きさに応じて、係数K1〜K4を与えるようにする。尚、負荷トルクの変動特性については、実測により求めるか、シミュレーションによって特定すれば良い。
そして、図3から明らかなように、負荷トルクの周期的変動に応じて、d軸電流Idが周期的な変動を示しているので、上記の4つの領域は、d軸電流Idの変化状態を参照すれば分割設定することができる。すなわち、d軸電流Idのゼロクロス点を第1領域の始期とみなすことができるから、d軸電流Idのゼロクロス点を基準として、図4に示すように、
モータ4の回転位相 位相領域
0度〜50度 第1領域
50度〜140度 第2領域
140度〜205度 第3領域
205度〜360度 第4領域
のように位相領域を分割設定する。
モータ4の回転位相 位相領域
0度〜50度 第1領域
50度〜140度 第2領域
140度〜205度 第3領域
205度〜360度 第4領域
のように位相領域を分割設定する。
図5は、Idゼロクロス検出部42,制御パラメータ補正部43による処理内容を中心に示すフローチャートである。先ず、モータ4に対する回転速度指令が与えられ、モータ4を例えば強制転流を行って始動させると(ステップS1)、モータ4の回転が定常状態に達するまで待機する(ステップS2)。
それから、Idゼロクロス検出部42は、d軸電流Idのゼロクロス点(負荷トルク位相の0度)を検出し、その検出信号を制御パラメータ補正部43に出力する(ステップS3)。すると、制御パラメータ補正部43は、ゼロクロス点の検出間隔から位相360度に相当する1回転周期を求め、その回転周期に対する時間比により上記の位相角範囲を特定し、第1〜第4領域を分割設定する(ステップS4)。
それから、Idゼロクロス検出部42は、d軸電流Idのゼロクロス点(負荷トルク位相の0度)を検出し、その検出信号を制御パラメータ補正部43に出力する(ステップS3)。すると、制御パラメータ補正部43は、ゼロクロス点の検出間隔から位相360度に相当する1回転周期を求め、その回転周期に対する時間比により上記の位相角範囲を特定し、第1〜第4領域を分割設定する(ステップS4)。
次に、制御パラメータ補正部43は、設定した第1〜第4領域について、制御パラメータの係数K1〜K4を設定すると、それらを比例積分微分器32d,32q並びに41に出力する(ステップS5)。ここで、係数K1〜K4は、上述した各領域における負荷変動の大きさに応じて、大小関係が
K1<K3<K4<K2
となるように設定する。
そして、比例積分微分器32d,32q並びに41は、与えられた係数K1〜K4を各制御ゲインに乗じて(ステップS6)、各位相領域毎に制御ゲインを変更して比例積分微分制御を行う(ステップS7)。それから、ステップS3に戻り、モータ4の運転中は上記の処理を繰り返し実行する。
K1<K3<K4<K2
となるように設定する。
そして、比例積分微分器32d,32q並びに41は、与えられた係数K1〜K4を各制御ゲインに乗じて(ステップS6)、各位相領域毎に制御ゲインを変更して比例積分微分制御を行う(ステップS7)。それから、ステップS3に戻り、モータ4の運転中は上記の処理を繰り返し実行する。
例えば、各制御ゲインの基本設定値が、
比例ゲイン:10,積分ゲイン:50,微分ゲイン:0.1
であり、制御パラメータK1〜K4が
K1=0.5,K2=3,K3=1.5,K4=2
である場合、各位相領域における制御ゲインは、以下のように変更されることになる。
比例ゲイン 積分ゲイン 微分ゲイン
第1領域 5 25 0.05
第2領域 30 150 0.3
第3領域 15 75 0.15
第4領域 20 100 0.2
このように、回転位相について分割した各領域ごとに、負荷トルクが変動する傾向に応じて比例積分微分制御のゲインを変更し、モータ4の速度制御,電流制御を行うようにすれば、負荷トルクの変動を補償するようにモータ4を駆動できる。すなわち、q軸電流指令Iqrefを負荷トルクに追従させると共に、速度変動を減少させるように制御する。
比例ゲイン:10,積分ゲイン:50,微分ゲイン:0.1
であり、制御パラメータK1〜K4が
K1=0.5,K2=3,K3=1.5,K4=2
である場合、各位相領域における制御ゲインは、以下のように変更されることになる。
比例ゲイン 積分ゲイン 微分ゲイン
第1領域 5 25 0.05
第2領域 30 150 0.3
第3領域 15 75 0.15
第4領域 20 100 0.2
このように、回転位相について分割した各領域ごとに、負荷トルクが変動する傾向に応じて比例積分微分制御のゲインを変更し、モータ4の速度制御,電流制御を行うようにすれば、負荷トルクの変動を補償するようにモータ4を駆動できる。すなわち、q軸電流指令Iqrefを負荷トルクに追従させると共に、速度変動を減少させるように制御する。
以上のように本実施例によれば、モータ4の巻線に流れる電流を検出し、その電流に基づいてベクトル演算処理を行い、d軸電流Idとq軸電流Iqとを求めてモータ4をベクトル制御する場合に、速度制御部23は、モータ4の回転速度が外部より与えられる速度指令ωrefに一致するようにd軸電流指令Idref,q軸電流指令Iqrefを出力し、電流制御部21は、d軸電流Id,前記q軸電流Iqが上記各指令に一致するように、d軸電圧指令Vd,q軸電圧指令Vqを出力する。
そして、Idゼロクロス検出部42は、d軸電流Idのゼロクロス点を検出し、その検出信号を制御パラメータ補正部43に出力し、制御パラメータ補正部43は、そのゼロクロス点に基づき、モータ4の回転位相を第1〜第4領域に分割設定すると、各領域に応じて係数K1〜K4を設定し、比例積分微分器32d,32q並びに41の制御ゲインを変更させるようにした。
したがって、実際の負荷トルクの変動態様により一致するようにトルク変動を補償してモータ4を制御できるので、コンプレッサ2を駆動する際の騒音や振動を抑制すると共に、駆動効率を向上させることが可能となる。
したがって、実際の負荷トルクの変動態様により一致するようにトルク変動を補償してモータ4を制御できるので、コンプレッサ2を駆動する際の騒音や振動を抑制すると共に、駆動効率を向上させることが可能となる。
また、制御パラメータ補正部43は、d軸電流Idのゼロクロス点を基準として、モータ4の回転位相領域を、少なくとも、負荷トルクが、最低レベル付近を示す第1領域と、増大傾向を示す第2領域と、最高レベル付近を示す第3領域と、減少傾向を示す第4領域とに分割するので、ロータリ型のコンプレッサ2のように負荷トルクが周期的に変動するものにおいて特徴的な傾向を示すものに、有効に適用することができる。そして、係数K1〜K4を、これらの大小関係がK1<K3<K4<K2となるように設定するので、各領域における負荷トルクの変動の大きさに応じて、比例積分微分ゲインを適切に変更することができる。
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
比例積分微分制御のゲインや、係数K1〜K4の具体数値はあくまでも一例であり、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
また、4分割する場合は、必ずしも上記第1〜第4領域のような変動特性に対応させる必要はない。
例えば、ノイズ等の影響により微分項を構成することができない場合は、比例積分制御を行っても良い。
比例積分微分制御のゲインや、係数K1〜K4の具体数値はあくまでも一例であり、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
また、4分割する場合は、必ずしも上記第1〜第4領域のような変動特性に対応させる必要はない。
例えば、ノイズ等の影響により微分項を構成することができない場合は、比例積分制御を行っても良い。
変動基準点は、d軸電流のゼロクロス点に限ることなく、例えばq軸電流の変化状態において特定されるタイミングを変動基準点としても良い。
回転位相領域を、「3」以下や「5」以上に分割設定しても良い。また、1つの制御系において、例えば回転数の高低に応じて分割数を変更しても良い。
上記実施例では、ロータの回転位置を回転位置推定部22において推定しているが、例えばエンコーダ等の位置検出器を用いて回転位置を取得しても良い。
ロータリ型のコンプレッサに限ることなく、レシプロ型のコンプレッサに適用しても良い。また、コンプレッサに限ることなく、トルクが周期的に変動する特性を備えた負荷であれば適用が可能である。
回転位相領域を、「3」以下や「5」以上に分割設定しても良い。また、1つの制御系において、例えば回転数の高低に応じて分割数を変更しても良い。
上記実施例では、ロータの回転位置を回転位置推定部22において推定しているが、例えばエンコーダ等の位置検出器を用いて回転位置を取得しても良い。
ロータリ型のコンプレッサに限ることなく、レシプロ型のコンプレッサに適用しても良い。また、コンプレッサに限ることなく、トルクが周期的に変動する特性を備えた負荷であれば適用が可能である。
図面中、2はコンプレッサ(負荷)、4はモータ、20はモータ制御装置、21は電流制御部(電流制御手段,演算手段)、23は速度制御部、32d,32qは比例積分微分器(電流制御手段)、37は電流センサ(電流検出手段)、41は比例積分微分器(速度制御手段)、42はIdゼロクロス検出部(変動基準検出手段)、43は制御パラメータ補正部(位相領域設定手段,演算パラメータ設定手段)を示す。
Claims (10)
- トルクが周期的に変動する負荷を駆動するモータの制御装置であって、
前記モータの巻線に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流に基づいてベクトル演算処理を行い、励磁成分電流であるd軸電流と、トルク成分電流であるq軸電流とを求める演算手段と、
所定の制御演算パラメータに基づき、前記モータの回転速度が外部より与えられる速度指令に一致するようにフィードバック制御する制御手段と、
前記負荷トルクの変動状態を捉えるための変動基準タイミングを検出する変動基準検出手段と、
この変動基準検出手段により検出される前記変動基準タイミングに基づいて、前記モータの回転位相領域を複数に分割設定する位相領域設定手段と、
この位相領域設定手段によって分割設定された領域毎に、前記制御演算パラメータを変更設定する演算パラメータ設定手段とを備えることを特徴とするモータ制御装置。 - 前記制御手段は、
前記モータの回転速度が外部より与えられる速度指令に一致するようにd軸電流指令,q軸電流指令を出力する速度制御手段と、
前記d軸電流,前記q軸電流が、前記d軸電流指令,前記q軸電流指令に一致するようにd軸電圧指令,q軸電圧指令を出力する電流制御手段とで構成されることを特徴とする請求項1記載のモータ制御装置。 - 前記変動基準検出手段は、前記d軸電流のゼロクロス点を検出することを特徴とする請求項1又は2記載のモータ制御装置。
- 前記位相領域設定手段は、前記変動基準点より、前記モータの回転位相領域を、少なくとも、前記負荷トルクが、最低レベル付近を示す第1領域と、増大傾向を示す第2領域と、最高レベル付近を示す第3領域と、減少傾向を示す第4領域とに分割することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のモータ制御装置。
- 前記演算パラメータ設定手段は、前記制御演算パラメータを変更設定するため初期値に対して乗じる係数を、前記第1〜第4領域につきK1〜K4とする場合、これらの係数の大小関係が、
K1<K3<K4<K2
となるように設定することを特徴とする請求項4記載のモータ制御装置。 - トルクが周期的に変動する負荷を駆動するモータを制御する方法であって、
前記モータの巻線に流れる電流を検出し、
前記電流に基づいてベクトル演算処理を行い、励磁成分電流であるd軸電流と、トルク成分電流であるq軸電流とを求め、
所定の制御演算パラメータに基づき、前記モータの回転速度が外部より与えられる速度指令に一致するようにフィードバック制御する場合に、
前記負荷トルクの変動状態を捉えるための変動基準タイミングを検出し、
前記変動基準タイミングに基づいて、前記モータの回転位相領域を複数に分割設定し、
この分割設定された領域毎に、前記制御演算パラメータを変更設定することを特徴とするモータ制御方法。 - 前記フィードバック制御として、
前記モータの回転速度が外部より与えられる速度指令に一致するようにd軸電流指令,q軸電流指令を出力する速度制御と、
前記d軸電流,前記q軸電流が、前記d軸電流指令,前記q軸電流指令に一致するようにd軸電圧指令,q軸電圧指令を出力する電流制御とを実行することを特徴とする請求項6記載のモータ制御方法。 - 前記変動基準タイミングとして、前記d軸電流のゼロクロス点を検出することを特徴とする請求項6又は7記載のモータ制御方法。
- 前記変動基準点より、前記モータの回転位相領域を、少なくとも、前記負荷トルクが、最低レベル付近を示す第1領域と、増大傾向を示す第2領域と、最高レベル付近を示す第3領域と、減少傾向を示す第4領域とに分割することを特徴とする請求項6ないし8の何れかに記載のモータ制御方法。
- 前記制御演算パラメータを変更設定するため初期値に対して乗じる係数を、前記第1〜第4領域につきK1〜K4とする場合、これらの係数の大小関係が、
K1<K3<K4<K2
となるように設定することを特徴とする請求項9記載のモータ制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007138059A JP2008295204A (ja) | 2007-05-24 | 2007-05-24 | モータ制御装置及びモータ制御方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2007138059A JP2008295204A (ja) | 2007-05-24 | 2007-05-24 | モータ制御装置及びモータ制御方法 |
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|---|---|
| JP2008295204A true JP2008295204A (ja) | 2008-12-04 |
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ID=40169374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2007138059A Pending JP2008295204A (ja) | 2007-05-24 | 2007-05-24 | モータ制御装置及びモータ制御方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2008295204A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010167527A (ja) * | 2009-01-22 | 2010-08-05 | Jfe Steel Corp | カップリング締付機のモータ速度制御方法 |
| JP2011050214A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Nissan Motor Co Ltd | 電動機制御システム |
| WO2015096090A1 (zh) * | 2013-12-26 | 2015-07-02 | 广东美芝制冷设备有限公司 | 压缩机力矩自动补偿方法、装置和压缩机及其控制方法 |
| JP2017205017A (ja) * | 2017-08-28 | 2017-11-16 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | 空気調和機のモータ制御装置及び空気調和機 |
| JP2018098866A (ja) * | 2016-12-09 | 2018-06-21 | アイシン精機株式会社 | 同期電動機制御装置 |
-
2007
- 2007-05-24 JP JP2007138059A patent/JP2008295204A/ja active Pending
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