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JP2009284598A - Controller for alternating-current motors - Google Patents

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JP2009284598A
JP2009284598A JP2008132056A JP2008132056A JP2009284598A JP 2009284598 A JP2009284598 A JP 2009284598A JP 2008132056 A JP2008132056 A JP 2008132056A JP 2008132056 A JP2008132056 A JP 2008132056A JP 2009284598 A JP2009284598 A JP 2009284598A
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JP
Japan
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magnetic flux
current
torque
current reference
component current
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Withdrawn
Application number
JP2008132056A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsu Maekawa
克 前川
Yuichi Shiozaki
裕一 塩崎
Kentaro Suzuki
健太郎 鈴木
Kazuya Yasui
和也 安井
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2008132056A priority Critical patent/JP2009284598A/en
Publication of JP2009284598A publication Critical patent/JP2009284598A/en
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

【課題】パルスモードおいても応答速度の速い電流制御をすることのできる交流電動機の制御装置を提供することにある。
【解決手段】インバータ3を制御して、交流電動機4の駆動を制御する制御装置10であって、磁束基準Φ*及びトルク基準Trq*に基づいて、dq軸座標上の電流基準iq*,id*を演算し、インバータ3の出力電流を検出し、検出したトルク分電流iqと演算したトルク分電流基準iq*との偏差に基づいて、トルク分電流基準iq*の補正及び磁束弱め制御をする。
【選択図】 図1
To provide a control device for an AC motor capable of current control with a high response speed even in a pulse mode.
A control device 10 for controlling an inverter 3 to control driving of an AC motor 4, and based on a magnetic flux reference Φ * and a torque reference Trq *, a current reference iq *, id on a dq axis coordinate. * Is calculated, the output current of the inverter 3 is detected, and based on the deviation between the detected torque current iq and the calculated torque current reference iq *, the torque current reference iq * is corrected and the flux weakening control is performed. .
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、交流電動機の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an AC motor.

一般的に、電力・産業・交通などの諸分野で、交流電動機を駆動するための電圧形インバータの制御装置に、電流制御方式が用いられている。   Generally, in various fields such as electric power, industry, and traffic, a current control method is used for a control device of a voltage source inverter for driving an AC motor.

次に、電圧形インバータの電流制御方式として、dq軸電流の比例積分制御方式による誘導電動機の速度制御装置の構成の一例について説明する。   Next, an example of the configuration of the speed control device for an induction motor based on the dq axis current proportional integral control method will be described as a current control method for the voltage source inverter.

まず、インバータから出力された三相交流電流を検出し、交流電動機の磁束位置を基準とするdq軸座標上の直流量に変換する。次に、dq軸電流基準とそれぞれの検出電流との偏差を比例積分形の電流制御回路で増幅して、dq軸上の電圧指令を得る。再び交流電動機の磁束位置に基づいてdq軸上の電圧指令を固定子静止座標上の電圧指令に変換する。この固定子座標上の電圧指令を三角波比較PWM(Pulse Width Modulation)などのPWM制御回路に与え、PWM制御回路が出力するPWM信号に基づいてインバータを制御する。この制御により、インバータは、各相毎に、電圧指令に比例した電圧が出力される。これにより、電動機には、インバータから出力された三相交流電圧が印加され、電動機に所望電流を流すことができる。   First, the three-phase alternating current output from the inverter is detected and converted into a direct current amount on the dq-axis coordinates based on the magnetic flux position of the alternating current motor. Next, the deviation between the dq axis current reference and each detected current is amplified by a proportional integral type current control circuit to obtain a voltage command on the dq axis. Again, the voltage command on the dq axis is converted into the voltage command on the stator stationary coordinate based on the magnetic flux position of the AC motor. The voltage command on the stator coordinates is given to a PWM control circuit such as a triangular wave comparison PWM (Pulse Width Modulation), and the inverter is controlled based on the PWM signal output from the PWM control circuit. By this control, the inverter outputs a voltage proportional to the voltage command for each phase. As a result, the three-phase AC voltage output from the inverter is applied to the electric motor, and a desired current can flow through the electric motor.

dq軸電流基準は、磁束基準とトルク基準をベクトル演算して求める。   The dq axis current reference is obtained by vector calculation of the magnetic flux reference and the torque reference.

磁束基準は、磁束弱め関数発生器により求める。磁束弱め関数発生器は、強め磁束基準と電動機の回転子の位置を検出する回転センサにより検出した速度が与えられる。磁束弱め関数発生器は、所定速度以下では強め磁束基準をそのまま磁束基準として出力し、所定速度以上では強め磁束基準を速度に反比例させた弱め磁束基準を磁束基準として出力する。   The magnetic flux reference is obtained by a magnetic flux weakening function generator. The flux weakening function generator is given the speed detected by the strong flux reference and a rotation sensor that detects the position of the rotor of the motor. The magnetic flux weakening function generator outputs the strong magnetic flux reference as it is as the magnetic flux reference at a predetermined speed or less, and outputs the weak magnetic flux reference as a magnetic flux reference that is inversely proportional to the speed at a predetermined speed or higher.

トルク基準は、電動機の回転子の速度と速度基準との速度偏差を増幅し、速度を速度基準に追従するように調整して求める。   The torque reference is obtained by amplifying a speed deviation between the speed of the rotor of the electric motor and the speed reference, and adjusting the speed so as to follow the speed reference.

この方式は、電流をdq軸座標上の直流量に変換してから比例積分制御しているため、数百ヘルツに及ぶような高い周波数の交流電流でも定常偏差なく制御できるのが特長である。   Since this method performs proportional integral control after converting the current into a DC amount on the dq axis coordinates, it is characterized in that it can be controlled without a steady deviation even with a high frequency AC current of several hundred hertz.

一方、電動機の電流制御方式には、電流検出が電流基準に追従するように、直接PWM信号を生成する方式(以下、「電流追従型PWM方式」と呼ぶ)が提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。   On the other hand, as a current control method for an electric motor, a method for directly generating a PWM signal (hereinafter referred to as “current tracking PWM method”) so that current detection follows a current reference has been proposed (for example, a patent). Reference 1 and Patent Document 2).

次に、電流追従形PWM方式による制御装置について説明する。   Next, a control device using a current tracking type PWM method will be described.

まず、dq軸電流基準を固定子静止座標の三相電流基準に変換する。また、インバータから出力された三相交流電流を検出する。次に、三相電流基準と三相交流電流との差分を電流追従型PWM方式の制御回路に与える。この制御回路は、検出した三相交流電流が三相電流基準に追従するようなPWM信号を生成する。制御回路は、このPWM信号でインバータを構成するスイッチング素子をオンオフ制御する。   First, the dq-axis current reference is converted to a stator stationary coordinate three-phase current reference. Moreover, the three-phase alternating current output from the inverter is detected. Next, the difference between the three-phase current reference and the three-phase alternating current is applied to a current tracking PWM control circuit. This control circuit generates a PWM signal such that the detected three-phase alternating current follows the three-phase current reference. The control circuit performs on / off control of the switching elements constituting the inverter with the PWM signal.

この方式は、搬送波を使用せず、電流が指令値に追従するようなPWM信号を直接生成するため、電流応答が極めて速いのが特長である。
特許第3267524号公報 特開2003−235270号公報
This method is characterized in that the current response is extremely fast because a PWM signal that directly follows the command value is generated without using a carrier wave.
Japanese Patent No. 3267524 JP 2003-235270 A

しかしながら、上述の交流電動機の制御装置には、次のような問題がある。   However, the above-described AC motor control device has the following problems.

比例積分制御方式による制御装置には、2つの問題点がある。第1の問題点は、電流制御回路の後段に設けられているPWM制御の変調周波数によって電流制御応答速度が制限されることである。第2の問題点は、電流制御回路の出力する電圧指令が、実際に出力可能な電圧レベルの上限を超えると電流制御不能に陥ることである。   There are two problems with the control device based on the proportional-integral control method. The first problem is that the current control response speed is limited by the modulation frequency of the PWM control provided in the subsequent stage of the current control circuit. The second problem is that current control becomes impossible when the voltage command output from the current control circuit exceeds the upper limit of the voltage level that can actually be output.

第1の問題点は、大電流のスイッチング素子を使用する産業用の大型ドライブ、電車用主機ドライブなどの性能を限定することになる。大電流の素子はスイッチング損失が大きいため、変調周波数を高くできない。このため、小形ドライブに比べて極めて遅い電流応答しか得られない。このため、装置として必要な電流応答と、冷却装置などから許容されるスイッチング損失とを勘案して、性能と効率との双方をある程度満足させるように変調周波数を選定することになる。   The first problem is that the performance of an industrial large-sized drive using a large-current switching element, a train main machine drive, or the like is limited. Since a large current element has a large switching loss, the modulation frequency cannot be increased. For this reason, only a very slow current response can be obtained compared to a small drive. For this reason, the modulation frequency is selected so that both performance and efficiency are satisfied to some extent in consideration of the current response required for the device and the switching loss allowed from the cooling device or the like.

第2の問題点の対策としては、装置の運転に支障があってはならないため、高速領域では、インバータの出力可能な電圧範囲で電流制御可能となるように、早めに磁束を弱めているのが現状である。しかし、このために本来電動機が有する容量を出力できなくなり、運転効率の低下も招いている。即ち、このように制御するために、電動機の出力容量を限定し、効率も悪化させることになる。   As a countermeasure against the second problem, since the operation of the device should not be hindered, the magnetic flux is weakened early so that the current can be controlled within the voltage range that the inverter can output in the high-speed region. Is the current situation. However, for this reason, the capacity of the electric motor cannot be output, resulting in a decrease in operating efficiency. That is, in order to control in this way, the output capacity of the electric motor is limited and the efficiency is also deteriorated.

電車用ドライブのように、低変調周波数にもかかわらず電動機の運転周波数範囲が広い場合、運転周波数によってPWM制御方式を切換えるという複雑な制御も必要になる。具体的には、(1)電動機の運転周波数が低い範囲では、変調周波数一定の三角搬送波と電圧基準正弦波とを比較してPWM信号を生成する非同期式PWM制御を行う。(2)運転周波数が高くなって電圧基準正弦波の周波数が三角搬送波の周波数に近づくと、変調周波数一定の三角波ではPWM信号に含まれる基本波成分の変動が大きくなる。このため、電圧基準正弦波と三角搬送波との同期を取り、電圧基準正弦波の周波数に応じて三角波の周波数を変化させて電圧変動をなくす同期式PWM制御を行う。(3)さらに、運転周波数が高くなり、運転周波数の1周期に含まれるPWM信号のパルス数が3パルス、5パルスのようにごく少ないパルス数で運転する領域になると、電動機の効率に影響の大きい5次、7次などの低次高調波を集中的に除去するパルスパターンに基づくPWM制御を行う。このように、制御装置は、運転周波数によって切換えている。   In the case where the operating frequency range of the motor is wide despite the low modulation frequency, such as a train drive, complicated control of switching the PWM control method according to the operating frequency is also required. Specifically, (1) In a range where the operating frequency of the motor is low, asynchronous PWM control for generating a PWM signal by comparing a triangular carrier wave having a constant modulation frequency and a voltage reference sine wave is performed. (2) When the operating frequency increases and the frequency of the voltage reference sine wave approaches the frequency of the triangular carrier wave, the fluctuation of the fundamental wave component included in the PWM signal increases in the triangular wave with a constant modulation frequency. For this reason, synchronous PWM control is performed in which the voltage reference sine wave and the triangular carrier wave are synchronized, and the frequency of the triangular wave is changed according to the frequency of the voltage reference sine wave to eliminate the voltage fluctuation. (3) Further, if the operating frequency is increased and the number of pulses of the PWM signal included in one cycle of the operating frequency is a region where the number of pulses is extremely small such as 3 pulses or 5 pulses, the efficiency of the motor is affected. PWM control is performed based on a pulse pattern that intensively removes low-order harmonics such as large fifth and seventh orders. Thus, the control device is switched according to the operating frequency.

電流制御が速ければ、PWM制御に起因する低次高調波電圧、搬送波と電圧基準との周波数差に起因する電圧変動によって引き起こされる電流の揺動を制御で抑え込むことができる。しかし、この比例積分制御方式のように、dq軸電流制御とPWM制御の組み合わせ制御で得られる応答速度では、電流制御による抑制は難しい。このため、望ましくない高調波電圧、電圧変動をもたらすPWM信号が最初から出力されないように、PWM制御を切替えている。ところが、PWM制御の切替えは、それ自体、別の問題を生じる。PWM制御を切替えることにより、パルスパターンが変わる。パルスパターンにより出力電圧が異なることは避けられない。このため、制御切り換え時の電圧変化によっては、電流の急変、トルク変動、甚だしくは過電流保護の動作などを生じることになる。これらを避けるためには、電流急変を生じない位相を選んで切換え、切替え時に電流基準を絞るなどの過渡的な切換え制御が必要となる。この切換え制御は、調整を複雑化させる。   If the current control is fast, the fluctuation of the current caused by the low-order harmonic voltage caused by the PWM control and the voltage fluctuation caused by the frequency difference between the carrier wave and the voltage reference can be suppressed by the control. However, it is difficult to suppress by current control at a response speed obtained by combined control of dq-axis current control and PWM control as in this proportional integral control method. For this reason, the PWM control is switched so that a PWM signal that causes undesirable harmonic voltage and voltage fluctuation is not output from the beginning. However, switching of the PWM control itself causes another problem. The pulse pattern changes by switching the PWM control. It is inevitable that the output voltage varies depending on the pulse pattern. For this reason, depending on the voltage change at the time of control switching, an abrupt change in current, a torque fluctuation, an excessive current protection operation, or the like may occur. In order to avoid these, it is necessary to perform transitional switching control such as selecting and switching a phase that does not cause a sudden current change, and narrowing the current reference at the time of switching. This switching control complicates the adjustment.

一方、電流追従型PWM方式は、低変調周波数でも極めて速い電流応答が得られる。また、運転周波数によってPWM波形が自動的、連続的に切り換わる。このため、上述の比例積分制御のような意図的なPWM制御切換えも必要ない。さらに、高速領域で制御不能に陥ることもない。   On the other hand, the current tracking type PWM method can obtain a very fast current response even at a low modulation frequency. Further, the PWM waveform is automatically and continuously switched depending on the operation frequency. For this reason, intentional PWM control switching like the above-described proportional-integral control is not required. In addition, it does not fall out of control at high speeds.

しかし、電流追従形PWM方式には、原理的に定常誤差が存在する。電流追従型のPWMは固定子静止座標上の電流基準と電流検出を比較し、その大小関係だけでPWM信号を発生するため、比例ゲインは無限大である。このため、そのまま動作させるとスイッチング周波数が高くなりすぎるため、ヒステリシスによる不感帯やタイマによる遅延時間を設けて、スイッチング周波数を制限することが必要になる。この不感帯や遅延時間により定常誤差が生じる。スイッチング周波数が低くなるほど定常誤差は大きくなり、電動機の制御性能への影響も大きくなる。   However, there is a steady error in principle in the current tracking type PWM method. In the current tracking type PWM, the current reference on the stator stationary coordinate is compared with the current detection, and the PWM signal is generated only by the magnitude relationship, so the proportional gain is infinite. For this reason, since the switching frequency becomes too high when operated as it is, it is necessary to limit the switching frequency by providing a dead zone due to hysteresis and a delay time due to a timer. A stationary error occurs due to the dead zone and the delay time. The lower the switching frequency, the larger the steady-state error and the greater the influence on the motor control performance.

次に、1パルスモードについて説明する。   Next, the 1 pulse mode will be described.

1パルスモードとは、全くPWM制御を行わずに、電気角180度はインバータの正側素子をオンし、残り180度は負側素子をオンすることによって方形波電圧を出力するインバータの制御モードである。この1パルスモードは、PWMインバータの出力電圧を正弦波でなくてもよいからできる限り大きくしたいという場合に行う制御モードである。   The 1-pulse mode is an inverter control mode that outputs a square wave voltage by turning on the positive side element of the inverter for 180 degrees electrical angle and turning on the negative side element for the remaining 180 degrees without PWM control at all. It is. This one-pulse mode is a control mode that is performed when it is desired to increase the output voltage of the PWM inverter as much as possible because it does not have to be a sine wave.

インバータの出力電圧を高くすることにより、高い回転数まで磁束一定領域を広げることができる。このため、全く同じ電動機及びインバータの組み合わせにおいても、電動機の出力容量を向上させることができる。また、磁束弱め領域での磁束の弱め方も少なくて済む。電動機の発生トルクは、トルク電流と磁束分電流との積に比例するため、磁束を弱めると電動機に流している電流対トルクの比率が下がってしまう。弱め方が少なくて済むということは、同じトルクを発生させるために流す電流が少なくて済むということであり、効率を向上させることができるということである。このため、電車用ドライブで行われている制御である。   By increasing the output voltage of the inverter, the constant magnetic flux region can be expanded to a high rotational speed. For this reason, the output capacity of the electric motor can be improved even in a combination of the same electric motor and inverter. Further, the number of ways of weakening the magnetic flux in the magnetic flux weakening region can be reduced. Since the generated torque of the electric motor is proportional to the product of the torque current and the magnetic flux component current, if the magnetic flux is weakened, the ratio of the current flowing through the electric motor to the torque decreases. Less weakening means that less current is required to generate the same torque, which means that efficiency can be improved. For this reason, the control is performed in the train drive.

しかし、上述の比例積分制御方式による構成では、正弦波PWM制御しかできないため、1パルスモードによる制御をすることはできない。   However, in the configuration based on the above-described proportional-integral control method, only sine wave PWM control can be performed, and thus control in one pulse mode cannot be performed.

例えば、電車用ドライブでは、1パルスモードによる制御を行うときは、電流制御ではなく位相制御などの別の制御方式に切換えて、電流は間接的に制御することになる。しかし、PWM波形と1パルス波形とでは、電圧の基本波・低次高調波に大きな飛躍があるので、単純に切換えることはできない。このため、複雑な切換え制御を行うことになる。また、位相制御では電流制御のように高速に電流を制御することはできない。   For example, in a train drive, when control in the 1-pulse mode is performed, the current is indirectly controlled by switching to another control method such as phase control instead of current control. However, the PWM waveform and the one-pulse waveform cannot be switched simply because there is a great leap in the fundamental wave and low-order harmonics of the voltage. For this reason, complicated switching control is performed. In addition, the phase control cannot control the current as fast as the current control.

また、上述の電流追従形PWM方式では、1パルスモードによる制御を行う場合、次のような問題がある。   Further, in the above-described current tracking type PWM method, there are the following problems when the control in the 1 pulse mode is performed.

この電流追従形PWM方式では、PWM制御の側面だけに注目すれば、高速領域でも制御不能に陥ることがないため、連続して1パルス運転まで移行することができる。しかし、正弦波PWM可能領域では、電流偏差は許容誤差内に入っているが、正弦波PWM可能領域を外れると偏差が増加する。偏差が増加することにより、電圧波形が1パルスに近づくのである。   In this current follow-up type PWM system, if attention is paid only to the aspect of PWM control, control does not become impossible even in a high-speed region, so that it is possible to shift to one-pulse operation continuously. However, the current deviation is within the allowable error in the sine wave PWM possible area, but the deviation increases when the sine wave PWM possible area is exceeded. As the deviation increases, the voltage waveform approaches one pulse.

正弦波PWMが不可能な高速領域では、電流制御しているとはいい難いほど定常偏差が大きくなる。上述の比例積分制御方式のような電流制御不能ではないため、電流基準を変えるとそれに応じて電流も変化する。従って、非常に定常偏差の大きな状態で、電流制御が成立している状態である。定常偏差によって磁束基準と磁束、トルク基準とトルクの間には誤差を生じているため、定常偏差があまりに大きいと、電動機制御としては成立しない。   In a high-speed region where sine wave PWM is not possible, the steady-state deviation increases as current control is difficult. Since current control is not impossible as in the above-described proportional-integral control method, if the current reference is changed, the current also changes accordingly. Therefore, the current control is established with a very large steady-state deviation. Since an error is generated between the magnetic flux reference and the magnetic flux and the torque reference and the torque due to the steady deviation, if the steady deviation is too large, the motor control is not established.

そこで、本発明の目的は、1パルスモードおいても応答速度の速い電流制御をすることのできる交流電動機の制御装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a control device for an AC motor that can perform current control with a fast response speed even in the 1-pulse mode.

本発明の観点に従った交流電動機の制御装置は、インバータを制御して、交流電動機の駆動を制御する交流電動機の制御装置であって、前記交流電動機の磁束を制御するための磁束基準及び前記交流電動機のトルクを制御するためのトルク基準に基づいて、前記交流電動機に流す電流のdq軸座標上のトルク分を制御するためのトルク分電流基準及び前記交流電動機に流す電流のdq軸座標上の磁束分を制御するための磁束分電流基準を演算するベクトル演算手段と、前記インバータから出力された三相交流電流を検出する三相交流電流検出手段と、前記三相交流電流検出手段により検出された三相交流電流を、dq軸座標上のトルク分であるトルク分電流及びdq軸座標上の磁束分である磁束分電流に座標変換する検出電流座標変換手段と、前記検出電流座標変換手段により座標変換された前記トルク分電流と前記ベクトル演算手段により演算された前記トルク分電流基準との偏差であるトルク分電流偏差を演算するトルク分電流偏差演算手段と、前記トルク分電流偏差演算手段により演算された前記トルク分電流偏差に基づいて、前記ベクトル演算手段により演算された前記トルク分電流基準の補正量であるトルク分電流基準補正量を演算するトルク分電流基準補正量演算手段と、前記トルク分電流基準補正量演算手段により演算された前記トルク分電流基準補正量を、前記交流電動機の磁束の弱めを開始するレベル値以下に制限するトルク分電流基準補正量制限手段と、前記トルク分電流基準補正量制限手段により制限された前記トルク分電流基準補正量に基づいて、前記ベクトル演算手段により演算されたトルク分電流基準を補正するトルク分電流基準補正手段と、前記トルク分電流偏差演算手段により演算された前記トルク分電流偏差に基づいて、前記磁束基準を弱める補正をする磁束基準弱め補正手段と、前記ベクトル演算手段により演算された前記磁束分電流基準及び前記トルク分電流基準補正手段により補正された前記トルク分電流基準を、前記インバータから出力する三相交流電流の各相の電流基準に座標変換する電流基準座標変換手段と、前記電流基準座標変換手段により座標変換された前記各相の電流基準と前記三相交流電流検出手段により検出された三相交流電流との偏差を相毎に演算する三相交流電流偏差演算手段と、前記三相交流電流偏差演算手段により相毎に演算された前記偏差に基づいて、前記インバータを制御するインバータ制御手段とを備えた構成である。   An AC motor control device according to an aspect of the present invention is an AC motor control device that controls an inverter by controlling an inverter, the magnetic flux reference for controlling the magnetic flux of the AC motor, and the Based on the torque reference for controlling the torque of the AC motor, the torque current reference for controlling the torque on the dq axis coordinate of the current flowing to the AC motor and the dq axis coordinate of the current flowing to the AC motor Vector calculation means for calculating a magnetic flux component current reference for controlling the magnetic flux component of the current, three-phase alternating current detection means for detecting the three-phase alternating current output from the inverter, and detection by the three-phase alternating current detection means Detection current coordinate conversion means for converting the three-phase AC current thus converted into a torque component current that is a torque component on the dq axis coordinate and a magnetic flux component current that is a magnetic flux component on the dq axis coordinate; Torque component current deviation calculating means for calculating a torque component current deviation which is a deviation between the torque component current coordinate-converted by the detected current coordinate converter and the torque component current reference calculated by the vector calculator; Based on the torque component current deviation calculated by the torque component current deviation calculator, a torque component current reference for calculating a torque component current reference correction amount that is a correction amount of the torque component current reference calculated by the vector calculator Torque component current reference correction amount for limiting the torque component current reference correction amount calculated by the correction amount calculation means and the torque component current reference correction amount calculation unit to a level value or less that starts the weakening of the magnetic flux of the AC motor. Based on the torque component current reference correction amount restricted by the limiting device and the torque component current reference correction amount restriction device, Torque component current reference correction means for correcting the torque component current reference calculated by the torque calculation means, and correction for weakening the magnetic flux reference based on the torque component current deviation calculated by the torque component current deviation calculation means. Magnetic flux reference weakening correction means, and each of the three-phase alternating currents output from the inverter, the magnetic flux current reference calculated by the vector calculation means and the torque current reference corrected by the torque current reference correction means. A current reference coordinate conversion means for converting coordinates to a phase current reference, a current reference for each phase coordinate-converted by the current reference coordinate conversion means, and a three-phase alternating current detected by the three-phase alternating current detection means Based on the three-phase AC current deviation calculation means for calculating the deviation for each phase, and the deviation calculated for each phase by the three-phase AC current deviation calculation means And an inverter control means for controlling the inverter.

本発明によれば、1パルスモードおいても応答速度の速い電流制御をすることのできる交流電動機の制御装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control apparatus of the alternating current motor which can perform electric current control with a quick response speed also in 1 pulse mode can be provided.

以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電動機ドライブシステム1の構成を示す構成図である。なお、図面中における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複する説明を省略する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an electric motor drive system 1 according to a first embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part in drawing, the detailed description is abbreviate | omitted, and a different part is mainly described. In the following embodiments, the same description is omitted.

電動機ドライブシステム1は、直流電源PWと、直流電源PWと並列に接続された平滑コンデンサCNと、電動機4と、電動機4を駆動するための電力を供給するインバータ3と、インバータ3を制御する制御装置10と、インバータ3から出力される三相交流電流を検出するために各相に設けられたホールCT5U,5V,5Wと、電動機4に設けられた回転センサ6とを備えている。   The electric motor drive system 1 includes a DC power source PW, a smoothing capacitor CN connected in parallel with the DC power source PW, an electric motor 4, an inverter 3 that supplies electric power for driving the electric motor 4, and a control that controls the inverter 3. The device 10 includes halls CT5U, 5V, 5W provided in each phase for detecting a three-phase alternating current output from the inverter 3, and a rotation sensor 6 provided in the electric motor 4.

直流電源PWは、電動機4に駆動パワーを供給する電源である。   The DC power source PW is a power source that supplies driving power to the electric motor 4.

平滑コンデンサCNは、直流電源PWの出力電圧を平滑する。   Smoothing capacitor CN smoothes the output voltage of DC power supply PW.

インバータ3は、直流電源PWから供給された直流電力を、三相交流電力に変換して、電動機4に供給する。インバータ3は、2つのスイッチング素子SWが含まれるインバータ回路を3つ備えている。スイッチング素子SWは、制御装置10からの制御信号によりスイッチング制御される。この制御により、インバータ3から出力される三相交流電力が制御される。   The inverter 3 converts the DC power supplied from the DC power source PW into three-phase AC power and supplies it to the electric motor 4. The inverter 3 includes three inverter circuits including two switching elements SW. Switching of the switching element SW is controlled by a control signal from the control device 10. By this control, the three-phase AC power output from the inverter 3 is controlled.

電動機4は、インバータ3から供給される三相交流電力により駆動する誘導電動機である。   The electric motor 4 is an induction motor that is driven by three-phase AC power supplied from the inverter 3.

ホールCT(current transformer)5U,5V,5Wは、ホール素子を用いて、電流を検出する電流検出器である。ホールCT5U,5V,5Wは、電動機電流を制御装置10で測定するために設けられている。ホールCT5U,5V,5Wは、インバータ3から出力される三相交流電流の各相に設けられている。ホールCT5U,5V,5Wは、インバータ3から出力される三相交流電流のU相、V相、W相のそれぞれに対応する相に流れる電流を検出し、出力信号を制御装置10に出力する。   Hall CT (current transformer) 5U, 5V, 5W is a current detector which detects an electric current using a Hall element. The halls CT5U, 5V, 5W are provided for measuring the motor current by the control device 10. Halls CT5U, 5V, 5W are provided in each phase of the three-phase alternating current output from the inverter 3. Hall CT5U, 5V, 5W detects the current which flows into the phase corresponding to each of U phase of the three-phase alternating current output from inverter 3, V phase, and W phase, and outputs an output signal to control device 10.

回転センサ6は、電動機4の回転子の位置を検出するセンサである。回転センサ6は、電動機4の回転子の位置に応じて、出力信号を制御装置10に出力する。   The rotation sensor 6 is a sensor that detects the position of the rotor of the electric motor 4. The rotation sensor 6 outputs an output signal to the control device 10 according to the position of the rotor of the electric motor 4.

制御装置10は、ホールCT5U,5V,5W及び回転センサ6から出力された出力信号に基づいて、インバータ3を制御することにより、電動機4の駆動を制御する。従って、制御装置10は、インバータ3の制御装置でもある。   The control device 10 controls the drive of the electric motor 4 by controlling the inverter 3 based on the output signals output from the hall CT 5U, 5V, 5W and the rotation sensor 6. Therefore, the control device 10 is also a control device for the inverter 3.

制御装置10は、回転検出回路7と、速度制御回路9と、ベクトル演算回路11と、電流検出回路13と、座標変換回路14,19と、電流追従型PWM制御回路21と、d軸側補正制御回路22dと、q軸側補正制御回路22qと、磁束弱め制御回路26と、リミッタ23,27と、絶対値回路29と、加算器12,24d,24qと、減算器8,15d,15q,25,28,20U,20V,20Wとを備えている。   The control device 10 includes a rotation detection circuit 7, a speed control circuit 9, a vector calculation circuit 11, a current detection circuit 13, coordinate conversion circuits 14 and 19, a current tracking type PWM control circuit 21, and d-axis side correction. Control circuit 22d, q-axis side correction control circuit 22q, magnetic flux weakening control circuit 26, limiters 23 and 27, absolute value circuit 29, adders 12, 24d and 24q, and subtractors 8, 15d, 15q, 25, 28, 20U, 20V, 20W.

回転検出回路7は、回転センサ6から出力信号が入力される。回転検出回路7は、回転センサ6から入力された出力信号に基づいて、電動機4の回転子の位置に応じた回転子位置信号(電気角信号)θr及び速度検出信号ωrを演算する。回転検出回路7は、演算した回転子位置信号θrを加算器12に出力する。回転検出回路7は、演算した速度検出信号ωrを減算器8に出力する。   The rotation detection circuit 7 receives an output signal from the rotation sensor 6. The rotation detection circuit 7 calculates a rotor position signal (electrical angle signal) θr and a speed detection signal ωr corresponding to the position of the rotor of the electric motor 4 based on the output signal input from the rotation sensor 6. The rotation detection circuit 7 outputs the calculated rotor position signal θr to the adder 12. The rotation detection circuit 7 outputs the calculated speed detection signal ωr to the subtracter 8.

減算器8は、回転検出回路7から出力された速度検出信号ωrと速度基準ωr*との差である速度偏差を演算する。減算器8は、演算した速度偏差を信号として速度制御回路9に出力する。   The subtracter 8 calculates a speed deviation which is a difference between the speed detection signal ωr output from the rotation detection circuit 7 and the speed reference ωr *. The subtracter 8 outputs the calculated speed deviation as a signal to the speed control circuit 9.

速度制御回路9は、減算器8から入力された速度偏差の信号を増幅して、速度検出信号ωrが速度基準ωr*に追従するようにトルク基準Trq*を調整する。速度制御回路9は、調整したトルク基準Trq*をベクトル演算回路11に出力する。   The speed control circuit 9 amplifies the speed deviation signal input from the subtracter 8 and adjusts the torque reference Trq * so that the speed detection signal ωr follows the speed reference ωr *. The speed control circuit 9 outputs the adjusted torque reference Trq * to the vector calculation circuit 11.

ベクトル演算回路11は、後述する減算器28から入力された磁束基準Φ*及び速度制御回路9から入力されたトルク基準Trq*に基づいて、磁束分電流基準id*、トルク分電流基準iq*、及びすべり角θsを演算する。ベクトル演算回路11は、演算した磁束分電流基準id*を減算器15d及び加算器24dに出力する。ベクトル演算回路11は、演算したトルク分電流基準iq*を減算器15q及び加算器24qに出力する。ベクトル演算回路11は、演算したすべり角θsを加算器12に出力する。   The vector calculation circuit 11 is based on a magnetic flux reference Φ * input from a subtractor 28, which will be described later, and a torque reference Trq * input from the speed control circuit 9, and a magnetic flux current reference id *, a torque shared current reference iq *, And the slip angle θs is calculated. The vector calculation circuit 11 outputs the calculated magnetic flux component current reference id * to the subtracter 15d and the adder 24d. The vector calculation circuit 11 outputs the calculated torque current reference iq * to the subtracter 15q and the adder 24q. The vector calculation circuit 11 outputs the calculated slip angle θs to the adder 12.

加算器12は、回転検出回路7から入力された回転子位置信号θrとベクトル演算回路11から入力されたすべり角θsとを加算し、磁束位置信号θ0を演算する。加算器12は、演算した磁束位置信号θ0を座標変換回路14,19にそれぞれ出力する。   The adder 12 adds the rotor position signal θr input from the rotation detection circuit 7 and the slip angle θs input from the vector calculation circuit 11 to calculate the magnetic flux position signal θ0. The adder 12 outputs the calculated magnetic flux position signal θ0 to the coordinate conversion circuits 14 and 19, respectively.

電流検出回路13は、ホールCT5U,5V,5Wから入力された出力信号を、制御回路内のスケーリングに合わせて、電流検出信号iu,iv,iwを演算する。電流検出信号iu,iv,iwは、それぞれU相、V相、W相に流れる電流に対応する信号である。電流検出回路13は、演算した電流検出信号iu,iv,iwを座標変換回路14に出力する。電流検出回路13は、電流検出信号iu,iv,iwをそれぞれ対応する相の加算器20U,20V,20Wに出力する。   The current detection circuit 13 calculates the current detection signals iu, iv, iw by matching the output signals input from the hall CTs 5U, 5V, 5W with the scaling in the control circuit. The current detection signals iu, iv, and iw are signals corresponding to currents flowing in the U phase, the V phase, and the W phase, respectively. The current detection circuit 13 outputs the calculated current detection signals iu, iv, iw to the coordinate conversion circuit 14. The current detection circuit 13 outputs the current detection signals iu, iv, and iw to the corresponding phase adders 20U, 20V, and 20W, respectively.

座標変換回路14は、加算器12から入力された磁束位置信号θ0を用いて、電流検出回路13から入力された電流検出信号iu,iv,iwを、電動機4の磁束に同期したdq軸座標上の直流量である磁束分電流検出信号id及びトルク分電流検出信号iqに変換する。座標変換回路14は、変換した磁束分電流検出信号idを減算器15dに出力する。座標変換回路14は、変換したトルク分電流検出信号iqを減算器15qに出力する。   The coordinate conversion circuit 14 uses the magnetic flux position signal θ0 input from the adder 12 to convert the current detection signals iu, iv, iw input from the current detection circuit 13 on the dq axis coordinate in synchronization with the magnetic flux of the motor 4. Is converted into a magnetic flux component current detection signal id and a torque component current detection signal iq. The coordinate conversion circuit 14 outputs the converted magnetic flux component current detection signal id to the subtractor 15d. The coordinate conversion circuit 14 outputs the converted torque component current detection signal iq to the subtractor 15q.

減算器15dは、ベクトル演算回路11から入力された磁束分電流基準id*と座標変換回路14から入力された磁束分電流検出信号idとの差をとり、磁束分電流偏差を演算する。減算器15dは、演算した磁束分電流偏差をd軸側補正制御回路22dに出力する。   The subtractor 15d calculates the magnetic flux component current deviation by taking the difference between the magnetic flux component current reference id * input from the vector calculation circuit 11 and the magnetic flux component current detection signal id input from the coordinate conversion circuit 14. The subtractor 15d outputs the calculated magnetic flux component current deviation to the d-axis side correction control circuit 22d.

減算器15qは、ベクトル演算回路11から入力されたトルク分電流基準iq*と座標変換回路14から入力されたトルク分電流検出信号iqとの差をとり、トルク分電流偏差を演算する。減算器15qは、演算したトルク分電流偏差をq軸側補正制御回路22qに出力する。   The subtractor 15q calculates the torque current deviation by taking the difference between the torque current reference iq * input from the vector calculation circuit 11 and the torque current detection signal iq input from the coordinate conversion circuit 14. The subtractor 15q outputs the calculated torque current deviation to the q-axis side correction control circuit 22q.

d軸側補正制御回路22dは、減算器15dから入力された磁束分電流偏差を増幅し、定常偏差を補正するための補正信号idc*を演算する。d軸側補正制御回路22dは、演算した補正信号idc*を加算器24dに出力する。   The d-axis side correction control circuit 22d amplifies the magnetic flux current deviation input from the subtractor 15d, and calculates a correction signal idc * for correcting the steady deviation. The d-axis side correction control circuit 22d outputs the calculated correction signal idc * to the adder 24d.

q軸側補正制御回路22qは、減算器15qから入力されたトルク分電流偏差を増幅し、定常偏差を補正するための補正信号iqc*を演算する。q軸側補正制御回路22qは、演算した補正信号iqc*をリミッタ23及び絶対値回路29に出力する。   The q-axis side correction control circuit 22q amplifies the torque current deviation input from the subtractor 15q and calculates a correction signal iqc * for correcting the steady deviation. The q-axis side correction control circuit 22q outputs the calculated correction signal iqc * to the limiter 23 and the absolute value circuit 29.

リミッタ23は、q軸側補正制御回路22qから出力された補正信号iqc*の上限及び下限を制限する上下限リミッタである。リミッタ23は、補正信号iqc*を弱め制御開始レベルiqcLIM*以下となるように上限を設定している。従って、上限値は、弱め制御開始レベルiqcLIM*と同じ、またはそれ以上に設定されている。リミッタ23は、制限した補正信号iqc*を加算器24qに出力する。   The limiter 23 is an upper / lower limiter that limits the upper and lower limits of the correction signal iqc * output from the q-axis side correction control circuit 22q. The limiter 23 sets the upper limit so that the correction signal iqc * is weakened and becomes equal to or less than the control start level iqcLIM *. Therefore, the upper limit value is set equal to or higher than the weakening control start level iqcLIM *. The limiter 23 outputs the limited correction signal iqc * to the adder 24q.

加算器24dは、ベクトル演算回路11から入力された磁束分電流基準id*とd軸側補正制御回路22dから入力された補正信号idc*とを加算し、磁束分補正電流基準id**を演算する。加算器24dは、演算した磁束分補正電流基準id**を座標変換回路19に出力する。   The adder 24d adds the magnetic flux component current reference id * input from the vector calculation circuit 11 and the correction signal idc * input from the d-axis side correction control circuit 22d to calculate the magnetic flux correction current reference id **. To do. The adder 24 d outputs the calculated magnetic flux component correction current reference id ** to the coordinate conversion circuit 19.

加算器24qは、ベクトル演算回路11から入力されたトルク分電流基準iq*とリミッタ23から入力された補正信号iqc*とを加算し、トルク分補正電流基準iq**を演算する。加算器24qは、演算したトルク分補正電流基準iq**を座標変換回路19に出力する。   The adder 24q adds the torque component current reference iq * input from the vector calculation circuit 11 and the correction signal iqc * input from the limiter 23 to calculate the torque correction current reference iq **. The adder 24q outputs the calculated torque correction current reference iq ** to the coordinate conversion circuit 19.

座標変換回路19は、加算器12から入力された磁束位置信号θ0を用いて、加算器24dから入力された磁束分補正電流基準id**及び加算器24qから入力されたトルク分補正電流基準iq**を、固定子静止座標系の三相電流基準iu*,iv*,iw*に変換する。座標変換回路19は、変換した三相電流基準iu*,iv*,iw*をそれぞれ各相に対応する減算器20U,20V,20Wに出力する。   The coordinate conversion circuit 19 uses the magnetic flux position signal θ0 input from the adder 12, and uses the magnetic flux correction current reference id ** input from the adder 24d and the torque correction current reference iq input from the adder 24q. ** is converted into a three-phase current reference iu *, iv *, iw * in the stator stationary coordinate system. The coordinate conversion circuit 19 outputs the converted three-phase current references iu *, iv *, iw * to the subtracters 20U, 20V, 20W corresponding to the respective phases.

減算器20Uは、座標変換回路19から入力されたU相の電流基準iu*と電流検出回路13から入力された電流検出信号iuとの偏差を演算する。減算器20Uは、演算したU相の偏差を電流追従型PWM制御回路21に出力する。同様にして、減算器20V,20Wは、それぞれV相,W相の偏差を演算し、電流追従型PWM制御回路21に出力する。   The subtracter 20 </ b> U calculates a deviation between the U-phase current reference iu * input from the coordinate conversion circuit 19 and the current detection signal iu input from the current detection circuit 13. The subtractor 20 </ b> U outputs the calculated U-phase deviation to the current tracking type PWM control circuit 21. Similarly, the subtracters 20V and 20W calculate the deviations of the V phase and the W phase, respectively, and output them to the current tracking type PWM control circuit 21.

電流追従型PWM制御回路21は、電流検出信号iu,iv,iwが三相電流基準iu*,iv*,iw*に追従するようなPWM信号を生成する。電流追従型PWM制御回路21は、生成したPWM信号を出力して、インバータ3のスイッチング素子SWをオンオフ制御する。この電流追従型PWM制御回路21による制御により、インバータ3から電動機4に所望の電流を流す。   The current tracking type PWM control circuit 21 generates a PWM signal such that the current detection signals iu, iv, iw track the three-phase current references iu *, iv *, iw *. The current follow-up type PWM control circuit 21 outputs the generated PWM signal and controls the switching element SW of the inverter 3 on and off. A desired current is caused to flow from the inverter 3 to the motor 4 by the control by the current tracking type PWM control circuit 21.

絶対値回路29は、q軸側補正制御回路22qから出力された補正信号iqc*の絶対値を演算する。絶対値回路29は、演算した補正信号iqcの絶対値を減算器25に出力する。   The absolute value circuit 29 calculates the absolute value of the correction signal iqc * output from the q-axis side correction control circuit 22q. The absolute value circuit 29 outputs the calculated absolute value of the correction signal iqc to the subtracter 25.

減算器25は、絶対値回路29から出力された補正信号iqc*の絶対値と開始レベル値iqcLIM*との差を演算する。減算器25は、演算結果の差を磁束弱め制御回路26に出力する。   The subtractor 25 calculates the difference between the absolute value of the correction signal iqc * output from the absolute value circuit 29 and the start level value iqcLIM *. The subtractor 25 outputs the difference between the calculation results to the magnetic flux weakening control circuit 26.

磁束弱め制御回路26は、減算器25から入力された信号を増幅する。磁束弱め制御回路26は、増幅した信号を磁束を弱めるための信号として、リミッタ27を介して、減算器28に出力する。   The magnetic flux weakening control circuit 26 amplifies the signal input from the subtractor 25. The magnetic flux weakening control circuit 26 outputs the amplified signal to the subtracter 28 via the limiter 27 as a signal for weakening the magnetic flux.

リミッタ27は、磁束弱め制御回路26から出力された信号の下限を零に制限する。   The limiter 27 limits the lower limit of the signal output from the magnetic flux weakening control circuit 26 to zero.

減算器28は、磁束を強める強め磁束指令Φ**が入力される。減算器28は、入力された強め磁束指令Φ**からリミッタ27を介して磁束弱め制御回路26から出力された信号を減算する。減算器28は、減算して得られた値を磁束基準Φ*として、ベクトル演算回路11に出力する。これにより、磁束基準Φ*は、電動機4の状態に応じた磁束指令となる。   The subtractor 28 is input with a magnetic flux command Φ ** that strengthens the magnetic flux. The subtracter 28 subtracts the signal output from the magnetic flux weakening control circuit 26 via the limiter 27 from the input strong magnetic flux command Φ **. The subtracter 28 outputs the value obtained by the subtraction to the vector calculation circuit 11 as the magnetic flux reference Φ *. Thereby, the magnetic flux reference Φ * becomes a magnetic flux command according to the state of the electric motor 4.

次に、電動機ドライブシステム1の動作について説明する。   Next, the operation of the electric motor drive system 1 will be described.

電流検出回路13は、インバータ3から出力された三相交流電流を電流検出値iu,iv,iwとして検出する。   The current detection circuit 13 detects the three-phase alternating current output from the inverter 3 as current detection values iu, iv, iw.

座標変換回路14は、電流検出回路13により検出された電流検出値iu,iv,iwをdq軸座標上の量の電流検出値id,iqに変換する。   The coordinate conversion circuit 14 converts the current detection values iu, iv, iw detected by the current detection circuit 13 into current detection values id, iq in quantities on the dq axis coordinates.

減算器15d,15qは、座標変換回路14により変換された電流検出値id,iqとベクトル演算回路11から出力されるdq軸座標上の電流基準id*,iq*との偏差を求める。   The subtractors 15 d and 15 q obtain deviations between the current detection values id and iq converted by the coordinate conversion circuit 14 and the current reference id * and iq * on the dq axis coordinates output from the vector calculation circuit 11.

補正制御回路22d,22qは、減算器15d,15qにより求められたdq軸それぞれの偏差を増幅する。   The correction control circuits 22d and 22q amplify the deviations of the dq axes obtained by the subtracters 15d and 15q.

加算器24dは、d軸側補正制御回路22dの出力である補正信号idc*と磁束分電流基準id*とを加算して磁束分補正電流基準id**とする。   The adder 24d adds the correction signal idc *, which is the output of the d-axis side correction control circuit 22d, and the magnetic flux component current reference id * to obtain the magnetic flux component correction current reference id **.

q軸側正制御回路22qの出力である補正信号iqc*は、リミッタ23によって、過大な部分をカットされる。   An excessive portion of the correction signal iqc *, which is the output of the q-axis side positive control circuit 22q, is cut by the limiter 23.

加算器24qは、リミッタ23により制限された補正信号iqc*と、トルク分電流基準iq*とを加算してトルク分補正電流基準iq**とする。   The adder 24q adds the correction signal iqc * limited by the limiter 23 and the torque component current reference iq * to obtain a torque component correction current reference iq **.

座標変換回路19は、補正電流基準id**,iq**を固定子静止座標上の三相電流基準iu*,iv*,iw*に変換する。   The coordinate conversion circuit 19 converts the correction current references id ** and iq ** into the three-phase current references iu *, iv * and iw * on the stator stationary coordinates.

座標変換回路19により変換された三相電流基準iu*,iv*,iw*と電流検出回路13により検出された電流検出値iu,iv,iwとの差が電流追従形PWM制御回路21に入力される。   Differences between the three-phase current references iu *, iv *, iw * converted by the coordinate conversion circuit 19 and the current detection values iu, iv, iw detected by the current detection circuit 13 are input to the current tracking type PWM control circuit 21. Is done.

電流追従形PWM制御回路21は、入力された差に基づいて、インバータ3から出力される電流を制御する。   The current tracking type PWM control circuit 21 controls the current output from the inverter 3 based on the inputted difference.

次に、電動機ドライブシステム1の作用効果について説明する。   Next, the effect of the electric motor drive system 1 will be described.

電流検出id,iqが電流基準id*,iq*より小さければ、補正制御回路22d, 2qは出力する補正信号idc*, iqc*の値を増やす。これにより、電流追従形PWM制御回路21に入力される補正電流基準id**,iq**が増加する。このため、電流追従型PWM制御回路21は、電動機4に流れる電動機電流id,iqを増加させるため、もとの電流基準id*,iq*との差が小さくなる。   If the current detection id, iq is smaller than the current reference id *, iq *, the correction control circuits 22d, 2q increase the values of the correction signals idc *, iqc * to be output. As a result, the correction current references id ** and iq ** input to the current tracking type PWM control circuit 21 increase. For this reason, the current follow-up type PWM control circuit 21 increases the motor currents id and iq flowing in the motor 4, so that the difference from the original current reference id * and iq * becomes small.

補正制御回路22d,22qに積分要素を持たせることで、減算器15d,15qが出力する偏差が微小なものでも、それを積分して補正電流基準id**,iq**を修正するため、d軸q軸のいずれの定常偏差も零にすることができる。   By providing the correction control circuits 22d and 22q with integral elements, even if the deviation output by the subtracters 15d and 15q is very small, it is integrated to correct the correction current references id ** and iq **. Any steady deviation of the d-axis and q-axis can be made zero.

このようにして、電動機4の中・低速領域においては、定常偏差のない電流制御をすることができる。   In this manner, current control without steady deviation can be performed in the middle / low speed region of the motor 4.

中・低速領域においては、q軸側補正制御回路22qが出力する補正信号iqc*は、微小である。このため、磁束弱め制御回路26の出力信号は負となる。この出力信号は、リミッタ27にて下限値0にリミットされる。従って、ベクトル演算回路11に与えられる磁束指令Φ*としては、強め磁束指令Φ**がそのまま与えられる。   In the middle / low speed region, the correction signal iqc * output from the q-axis side correction control circuit 22q is very small. For this reason, the output signal of the flux weakening control circuit 26 is negative. This output signal is limited to the lower limit value 0 by the limiter 27. Therefore, as the magnetic flux command Φ * given to the vector calculation circuit 11, the strong magnetic flux command Φ ** is given as it is.

電動機4の回転数が上がり、電流が流せなくなると、q軸側補正制御回路22qの補正信号iqcは急速に増大する。q軸側補正制御回路22qの補正信号iqcが弱め開始レベルiqcLIM*を超えると、減算器25の出力は、正に転じる。これにより、磁束弱め制御回路26の出力は増加し始める。ベクトル演算回路11に入力される磁束基準Φ*は、強め磁束指令Φ**から磁束弱め制御回路26の出力信号を減じている。従って、磁束弱め制御回路26の出力が増加すると、ベクトル演算回路11から出力される磁束基準id*は小さくなる。よって、電動機4の磁束Φは小さくなる。これにより、誘起電圧の増加が制限される。また、q軸側補正制御回路22qの補正信号iqc*は、弱め開始レベルiqcLIM*に制御される。   When the rotation speed of the electric motor 4 increases and the current cannot flow, the correction signal iqc of the q-axis side correction control circuit 22q increases rapidly. When the correction signal iqc of the q-axis side correction control circuit 22q exceeds the weakening start level iqcLIM *, the output of the subtracter 25 turns positive. As a result, the output of the flux weakening control circuit 26 begins to increase. The magnetic flux reference Φ * input to the vector arithmetic circuit 11 is obtained by subtracting the output signal of the magnetic flux weakening control circuit 26 from the strong magnetic flux command Φ **. Therefore, when the output of the flux weakening control circuit 26 increases, the magnetic flux reference id * output from the vector calculation circuit 11 decreases. Therefore, the magnetic flux Φ of the electric motor 4 is reduced. This limits the increase in induced voltage. The correction signal iqc * of the q-axis side correction control circuit 22q is controlled to the weakening start level iqcLIM *.

ここで、リミッタ23の役割について説明する。   Here, the role of the limiter 23 will be described.

q軸側補正制御回路22qの補正信号iqc*は、リミッタ23を介して電流基準iq*と加算されている。このリミッタ23がないと磁束弱めが間に合わず制御不能に陥る場合がある。   The correction signal iqc * of the q-axis side correction control circuit 22q is added to the current reference iq * via the limiter 23. If this limiter 23 is not provided, the magnetic flux weakening may not be in time and control may be lost.

例えば、大振幅の力行トルク指令(トルク基準Trq*)が与えられたとき、過渡的に補正信号iqc*が非常に大きい信号となる。これにより、磁束弱め制御が動作して、d軸側電流基準id*が絞られる。このため、d軸側電流基準id*は、磁束分電流検出信号idよりも小さくなる。これにより、補正信号idc*は、負側に振れる。一方、補正信号iqc*は、正側に振れる。これは、ステップ変化であるため、q軸側電流偏差は大きい。また、補正信号iqc*の増加速度は速い。   For example, when a large-amplitude power running torque command (torque reference Trq *) is given, the correction signal iqc * becomes a very large signal transiently. As a result, the flux weakening control operates, and the d-axis side current reference id * is narrowed down. For this reason, the d-axis side current reference id * is smaller than the magnetic flux component current detection signal id. Thereby, the correction signal idc * is swung to the negative side. On the other hand, the correction signal iqc * swings to the positive side. Since this is a step change, the q-axis side current deviation is large. Further, the increase rate of the correction signal iqc * is fast.

1パルス領域では、磁束が弱まらなければq軸電流を流すことはできない。このため補正信号iqc*は、ますます正側に増加する。一方、磁束電流基準id*は、絞られるため、補正信号idc*は、負側に増加する。   In the 1 pulse region, the q-axis current cannot flow unless the magnetic flux is weakened. For this reason, the correction signal iqc * further increases to the positive side. On the other hand, since the magnetic flux current reference id * is narrowed, the correction signal idc * increases to the negative side.

電流追従型PWM制御回路21は、これらの補正信号により補正された電流基準id*,iq*に基づいて、d軸側、q軸側のいずれも定常偏差なく電流制御しようとする。電流追従型PWM制御回路21は、このような制御を行おうとすることで、却って、d軸側、q軸側いずれも基準通りの電流を流せなくなってしまう。   Based on the current references id * and iq * corrected by these correction signals, the current follow-up type PWM control circuit 21 tries to control the current on both the d-axis side and the q-axis side without steady deviation. The current follow-up type PWM control circuit 21 tries to perform such control, and on the contrary, the d-axis side and the q-axis side cannot flow currents as standard.

リミッタ23をいれると、電流追従型PWM制御回路21は、d軸側電流は、定常偏差をなくすように制御する。リミット23によりリミットされたq軸側については定常偏差を許して制御する。これにより、d軸側電流が優先して制御されるため、d軸側電流は、電流基準id*に追従し易くなる。   When the limiter 23 is inserted, the current follow-up type PWM control circuit 21 controls the d-axis side current so as to eliminate a steady deviation. The q-axis side limited by the limit 23 is controlled with a steady deviation. Accordingly, since the d-axis side current is controlled with priority, the d-axis side current easily follows the current reference id *.

磁束弱め制御回路26に入力される補正信号iqc*は、リミッタ23による制限はされていないため、補正信号iqc*が弱め制御開始レベルiqcLIM*を超えている間は、制御装置10は、磁束を弱め続ける。最終的には、充分に磁束が弱まり、補正信号iqc*は、弱め制御開始レベルiqcLIM*に一定に制御される。   Since the correction signal iqc * input to the magnetic flux weakening control circuit 26 is not limited by the limiter 23, while the correction signal iqc * exceeds the weakening control start level iqcLIM *, the control device 10 Keep weakening. Eventually, the magnetic flux is sufficiently weakened, and the correction signal iqc * is controlled to be constant at the weakening control start level iqcLIM *.

リミッタ23の上限を、弱め制御開始レベルiqcLIM*と同じか、それ以上にしておくことで、補正信号iqc*が弱め制御開始レベルiqcLIM*に一定に制御されているときは、補正信号iqc*は、リミッタ23にかからない。これは、トルク分電流iqがトルク分電流基準iq*に追従していることを示す。   By setting the upper limit of the limiter 23 to be equal to or higher than the weakening control start level iqcLIM *, when the correction signal iqc * is constantly controlled to the weakening control start level iqcLIM *, the correction signal iqc * is The limiter 23 is not applied. This indicates that the torque component current iq follows the torque component current reference iq *.

このようにして、制御装置10は、トルク分電流iqをトルク分電流基準iq*に等しく制御できる最小限の弱め制御を行う。制御装置10は、回転数が上昇するにつれて、磁束をさらに弱める制御をすることで、トルク分電流iqを制御可能に維持する。   In this way, the control device 10 performs the minimum weakening control that can control the torque component current iq equal to the torque component current reference iq *. The control apparatus 10 maintains the torque component current iq so as to be controllable by performing control to further weaken the magnetic flux as the rotational speed increases.

本実施形態によれば、電流追従型PWM制御回路21に入力される補正電流基準id**,iq**と電流検出信号id,iqの偏差(id**−id),(iq**−iq)の定常分を補正制御回路22d,22qの積分要素で保持することにより、ベクトル演算回路11が出力する電流基準id*,iq*に等しい電流を流すことができる。これにより、電流応答に優れる電流追従型PWM制御を用いて、高精度の電流制御をすることができる。従って、制御装置10は、精度・応答の双方に優れた高性能のベクトル制御をすることができる。   According to the present embodiment, the deviation (id **-id), (iq **-) between the corrected current reference id **, iq ** and the current detection signal id, iq input to the current tracking type PWM control circuit 21. By holding the steady portion of iq) by the integration elements of the correction control circuits 22d and 22q, a current equal to the current reference id * and iq * output from the vector calculation circuit 11 can be passed. Thereby, highly accurate current control can be performed using current tracking type PWM control excellent in current response. Therefore, the control device 10 can perform high-performance vector control excellent in both accuracy and response.

また、磁束弱め制御回路26を設けることで、電動機4の磁束をq軸電流を流すことができる最低限度だけ弱めることができる。例えば、PI制御型(比例積分型)のdq軸電流制御と三角波比較PWM制御との組み合わせ方式を採用した場合、q軸電流出力(電圧基準)が、インバータ3が出力可能なq軸電圧を超えることのないよう磁束を速めに弱めなければならない。本実施形態による制御では、電流制御により定常偏差の増加を検知して磁束を弱める。即ち、電流制御のための電圧が不足してきたことを検知して磁束を弱める。これにより、インバータ3は、完全な1パルス電圧を出力できる。即ち、制御装置10は、インバータ3を1パルスモードで制御することができる。   Further, by providing the magnetic flux weakening control circuit 26, the magnetic flux of the electric motor 4 can be weakened to a minimum level that allows the q-axis current to flow. For example, when a combination method of PI control type (proportional integration type) dq-axis current control and triangular wave comparison PWM control is adopted, the q-axis current output (voltage reference) exceeds the q-axis voltage that the inverter 3 can output. The magnetic flux must be weakened quickly so that nothing happens. In the control according to the present embodiment, an increase in the steady deviation is detected by current control to weaken the magnetic flux. That is, the magnetic flux is weakened by detecting that the voltage for current control is insufficient. Thereby, the inverter 3 can output a complete one-pulse voltage. That is, the control device 10 can control the inverter 3 in the 1 pulse mode.

ここで、図2及び図3を参照して、1パルスモードによる制御の性能について説明する。   Here, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, the performance of the control in the one-pulse mode will be described.

図2は、本実施形態に係る制御装置10の1パルスモードによる制御におけるインバータ出力電圧と回転数の相関関係を示すグラフ図である。図3は、本実施形態に係る制御装置10の1パルスモードによる制御における磁束と回転数の相関関係を示すグラフ図である。   FIG. 2 is a graph showing a correlation between the inverter output voltage and the rotation speed in the control in the one-pulse mode of the control device 10 according to the present embodiment. FIG. 3 is a graph showing the correlation between the magnetic flux and the rotation speed in the control in the one-pulse mode of the control device 10 according to the present embodiment.

図2及び図3は、説明のため、1パルスモードによる制御と正弦波PWM制御とを比較して示している。ここでいう正弦波PWM制御とは、例えば比例積分型の電流制御による電圧指令に基づいて正弦波PWM制御を行う制御である。   2 and 3 show a comparison between the control in the 1-pulse mode and the sine wave PWM control for the sake of explanation. The sine wave PWM control here is control for performing sine wave PWM control based on, for example, a voltage command based on proportional-integral current control.

図2及び図3に示す回転数r1,r2,r3は、それぞれ、1パルスモードによる制御時、正弦波PWM制御時の理論上の限界、正弦波PWM制御時の実用上の限界のそれぞれにおける磁束弱め制御を開始する回転数を示している。   The rotational speeds r1, r2, and r3 shown in FIG. 2 and FIG. 3 are magnetic fluxes at the theoretical limit at the time of control in the 1 pulse mode, at the sine wave PWM control, and at the practical limit at the sine wave PWM control, respectively. The rotation speed at which the weakening control is started is shown.

正弦波PWM制御による電圧形インバータが出力することのできる線間電圧最大値(瞬時値)は、インバータの直流電圧をEdcとした時、±Edcである。したがって、正弦波電圧としては、
±Edc・sinθ
が最大となる。
The maximum value (instantaneous value) of the line voltage that can be output by the voltage source inverter by sine wave PWM control is ± Edc when the DC voltage of the inverter is Edc. Therefore, as a sine wave voltage,
± Edc · sinθ
Is the maximum.

ところが、比例積分型の電流制御による電圧指令が出力可能電圧を超えると制御不能となる。このような事態を回避するため、正弦波PWM制御では、図2に示す「正弦波PWM時実用限界」と附したグラフのように、出力可能電圧を超えないように余裕を見て電圧指令(電流制御器の飽和レベル)を出力する。この正弦波PWM時実用限界は、例えば、正弦波PWM制御による出力可能電圧Edcの95%で使用する。このとき、磁束指令は、図3に示す「正弦波PWM時実用限界」と付したグラフとなる。   However, if the voltage command by proportional-integral current control exceeds the outputtable voltage, control becomes impossible. In order to avoid such a situation, in the sine wave PWM control, as shown in a graph attached with “practical limit at the time of sine wave PWM” shown in FIG. Current controller saturation level). The practical limit at the time of sine wave PWM is used at 95% of the output possible voltage Edc by sine wave PWM control, for example. At this time, the magnetic flux command is a graph with “sine wave PWM practical limit” shown in FIG.

一方、1パルスモードによる制御のインバータの出力線間電圧の基本波成分の大きさは、

Figure 2009284598
On the other hand, the magnitude of the fundamental wave component of the output line voltage of the inverter controlled in 1 pulse mode is
Figure 2009284598

となる。このときの振幅の大きさ(図2に示す「1パルス運転時」と付したグラフ)は、約1.103・Edcである。この振幅は、正弦波PWM制御による理論限界(図2に示す「正弦波PWM時理論限界」と付したグラフ)よりも約10%程度大きい。 It becomes. The magnitude of the amplitude at this time (a graph labeled “during one pulse operation” shown in FIG. 2) is about 1.103 · Edc. This amplitude is about 10% larger than the theoretical limit by the sine wave PWM control (the graph labeled “theoretical limit during sine wave PWM” shown in FIG. 2).

従って、1パルスモードによる制御をすることで、正弦波PWM制御で、出力可能電圧Edcの95%で使用していた場合と比較して、約15%電圧を高くできる。これにより、図3に示すように、1パルスモードによる制御では、正弦波PWM制御と比較して、約15%高い回転数まで、磁束一定領域を広げる(即ち、磁束弱め制御の開始を遅らせる)ことができる。即ち、1パルスモードによる制御を行うことで、正弦波PWM制御と比較して、全く同じ電動機4及びインバータ3で電動機出力容量を約15%向上させることができる。また、1パルスモードによる制御をすることにより、磁束弱め領域での磁束の弱め方も少なくすることができる。   Therefore, by performing the control in the 1-pulse mode, the voltage can be increased by about 15% compared to the case where the sine wave PWM control is used at 95% of the output possible voltage Edc. As a result, as shown in FIG. 3, in the control in the 1-pulse mode, the constant magnetic flux region is expanded to about 15% higher than the sine wave PWM control (that is, the start of the flux weakening control is delayed). be able to. That is, by performing the control in the 1-pulse mode, the motor output capacity can be improved by about 15% with the completely same motor 4 and inverter 3 as compared with the sine wave PWM control. Further, by controlling in the 1-pulse mode, the way of weakening the magnetic flux in the magnetic flux weakening region can be reduced.

さらに、制御装置10は、電流追従形PWM制御方式による制御を行うため、スイッチング周波数に関係なく、電流応答を高速化することができる。これにより、大電流のスイッチング素子を使用している産業用の大型ドライブ又は電車用主機ドライブなどに、制御装置10を適用すれば、性能を飛躍的に向上させることができる。   Furthermore, since the control device 10 performs control by the current tracking type PWM control method, the current response can be speeded up regardless of the switching frequency. Thus, if the control device 10 is applied to an industrial large-sized drive or a train main machine drive that uses a large-current switching element, the performance can be dramatically improved.

また、制御装置10は、PWM制御の切り換え又は電流制御から位相制御の切り替えなどをすることなく、1パルスモードまで制御を移行することができる。これにより、複雑な制御の切り換えを必要としないため、制御を単純化することができる。従って、制御装置10は、調整が容易となり信頼性も向上できる。また、制御装置10は、高速領域においても定常偏差の増加を補償して、基準通りの電流を電動機4に流すことができる。従って、1パルスモードの領域においても、電流制御を行うため、例えば位相制御よりも高速な電流制御をすることができる。   Further, the control device 10 can shift the control to the one-pulse mode without switching the PWM control or switching the current control to the phase control. This eliminates the need for complicated control switching, thereby simplifying the control. Therefore, the control apparatus 10 can be easily adjusted and can improve reliability. Further, the control device 10 can compensate for an increase in the steady-state deviation even in the high-speed region, and can pass a current according to the reference to the motor 4. Therefore, since current control is performed even in the one-pulse mode region, current control can be performed at a speed higher than that of phase control, for example.

(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態に係る電動機ドライブシステム1Aの構成を示す構成図である。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a configuration diagram showing the configuration of an electric motor drive system 1A according to the second embodiment of the present invention.

電動機ドライブシステム1Aは、図1に示す第1の実施形態に係る電動機ドライブシステム1において、制御装置10を制御装置10Aに代えている。制御装置10Aは、制御装置10において、乗算回路31d,31t、減算器32及び平方根回路33を加え、加算器24q、減算器25及びリミッタ23をそれぞれ加算器24qA、減算器25A及びリミッタ23Aに代え、絶対値回路29を取り除いた構成である。それ以外の点は、電動機ドライブシステム1と同様の構成である。   In the electric motor drive system 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1, the electric motor drive system 1A replaces the control device 10 with a control device 10A. The control device 10A is the same as the control device 10 except that the multiplication circuits 31d and 31t, the subtracter 32, and the square root circuit 33 are added, and the adder 24q, the subtracter 25, and the limiter 23 are replaced with the adder 24qA, the subtracter 25A, and the limiter 23A, respectively. In this configuration, the absolute value circuit 29 is removed. Other points are the same as those of the electric motor drive system 1.

乗算回路31dは、d軸側補正制御回路22dから同じ補正信号idc*が2つ入力される。乗算回路31dは、入力された2つの補正信号idc*を乗算する。即ち、乗算回路31dは、補正信号idc*の2乗を演算する。乗算回路31dは、演算結果を加算器32に出力する。   The multiplication circuit 31d receives two identical correction signals idc * from the d-axis side correction control circuit 22d. The multiplier circuit 31d multiplies the two input correction signals idc *. That is, the multiplication circuit 31d calculates the square of the correction signal idc *. The multiplication circuit 31d outputs the calculation result to the adder 32.

乗算回路31tは、同じリミット値iqC*が2つ入力される。乗算回路31qは、入力された2つの補正信号iqC*を乗算する。即ち、乗算回路31tは、補正信号iqC*の2乗を演算する。乗算回路31qは、演算結果を加算器32に出力する。   The multiplier circuit 31t receives two same limit values iqC *. The multiplication circuit 31q multiplies the two input correction signals iqC *. That is, the multiplication circuit 31t calculates the square of the correction signal iqC *. The multiplier circuit 31q outputs the calculation result to the adder 32.

減算器32は、乗算回路31dから入力された演算結果を乗算回路31tから入力された演算結果から減算する。減算器32は、演算結果を平方根回路33に出力する。   The subtracter 32 subtracts the calculation result input from the multiplication circuit 31d from the calculation result input from the multiplication circuit 31t. The subtractor 32 outputs the calculation result to the square root circuit 33.

平方根回路33は、減算器32から入力された演算結果の平方根を演算する。平方根回路33は、演算結果を減算器25A及びリミッタ23Aに出力する。   The square root circuit 33 calculates the square root of the calculation result input from the subtracter 32. The square root circuit 33 outputs the calculation result to the subtracter 25A and the limiter 23A.

減算器25Aは、平方根回路33から出力された電算結果と開始レベル値iqcLIM*との差を演算する。減算器25は、演算結果の差を磁束弱め制御回路26に出力する。   The subtractor 25A calculates the difference between the calculation result output from the square root circuit 33 and the start level value iqcLIM *. The subtractor 25 outputs the difference between the calculation results to the magnetic flux weakening control circuit 26.

磁束弱め制御回路26は、減算器25Aから入力された演算結果に基いて、磁束弱め制御をする。   The magnetic flux weakening control circuit 26 performs magnetic flux weakening control based on the calculation result input from the subtractor 25A.

リミッタ23Aは、平方根回路33から出力された演算結果の上限及び下限を制限する上下限リミッタである。リミッタ23Aの上限リミット値は、平方根回路33から与えられる。リミッタ23Aは、平方根回路33からの出力信号をリミット値により制限し、補正信号として加算器24qAに出力する。   The limiter 23 </ b> A is an upper / lower limiter that limits the upper limit and the lower limit of the calculation result output from the square root circuit 33. The upper limit value of the limiter 23A is given from the square root circuit 33. The limiter 23A limits the output signal from the square root circuit 33 with a limit value, and outputs the limit signal to the adder 24qA as a correction signal.

ここで、リミッタ23Aのリミット値の求め方について説明する。   Here, how to obtain the limit value of the limiter 23A will be described.

定常偏差補正は、d軸側優先で効かせなければならない。このため、リミット値をiqc*maxとすると、リミット値は、下式により求める。

Figure 2009284598
The steady deviation correction must be applied with priority on the d-axis side. Therefore, when the limit value is iqc * max, the limit value is obtained by the following equation.
Figure 2009284598

ここで、設定値iC*は、q軸側補正信号iqc*とd軸側補正信号idc*のベクトル和のリミットの設定値である。   Here, the set value iC * is a set value of the limit of the vector sum of the q-axis side correction signal iqc * and the d-axis side correction signal idc *.

このようにして、設定値iC*とd軸側補正信号idc*とからq軸側補正信号のリミット値iqc*maxを求める。   In this way, the limit value iqc * max of the q-axis side correction signal is obtained from the set value iC * and the d-axis side correction signal idc *.

加算器24qAは、ベクトル演算回路11から入力されたトルク分電流基準iq*とリミッタ23Aから入力された補正信号とを加算し、トルク分補正電流基準iq**を演算する。加算器24qAは、演算したトルク分補正電流基準iq**を座標変換回路19に出力する。   The adder 24qA adds the torque component current reference iq * input from the vector calculation circuit 11 and the correction signal input from the limiter 23A, and calculates the torque correction current reference iq **. The adder 24qA outputs the calculated torque correction current reference iq ** to the coordinate conversion circuit 19.

上述のようにして、制御装置10Aは、乗算回路31d,31q、加算器32及び平方根回路33による構成により、q軸側補正信号のリミット値を演算する。   As described above, the control device 10A calculates the limit value of the q-axis side correction signal by the configuration of the multiplication circuits 31d and 31q, the adder 32, and the square root circuit 33.

制御装置10Aは、この演算した補正分のベクトル長に基づいて、第1の実施形態と同様の弱め制御を行う。また、制御装置10Aは、この演算した補正分のベクトル長に基づいて、トルク分電流基準iq*を補正する。   The control device 10A performs weakening control similar to that in the first embodiment based on the calculated vector length for correction. Further, the control device 10A corrects the torque current reference iq * based on the calculated correction vector length.

本実施形態によれば、第1の実施形態による作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。   According to the present embodiment, in addition to the operational effects of the first embodiment, the following operational effects can be obtained.

制御装置10Aは、磁束弱め制御回路26にトルク分補正信号iqc*と磁束分補正信号idc*とからなる補正分のベクトル長をフィードバックしている。このため、q軸電流指令(トルク分電流基準iq*)がステップ的に増加した時に磁束指令(磁束基準Φ*)がより急速に絞られる。よって、1パルス領域でのq軸電流の立ち上がりを速くすることが期待できる。   The control device 10A feeds back the vector length of the correction composed of the torque correction signal iqc * and the magnetic flux correction signal idc * to the magnetic flux weakening control circuit 26. For this reason, when the q-axis current command (torque component current reference iq *) increases stepwise, the magnetic flux command (magnetic flux reference Φ *) is more rapidly narrowed down. Therefore, it can be expected that the rise of the q-axis current in one pulse region is accelerated.

制御装置10Aは、電流追従型PWM制御回路21に与える補正分もidc*,iqc*のベクトル長でリミットする。第1の実施形態のように、磁束分補正信号idc*の値を考慮せずに、トルク分補正信号iqc*のリミット値を定めると、d軸側の分の余裕を見なければならない。これに対し、ベクトルとしてリミットすることによって、d軸側の分の余裕を見る必要がなくなる。従って、第1の実施形態よりもq軸側補正信号iqc*を制限する上限値を大きくすることができる。これにより、1パルス領域でのq軸電流の立ち上がりを速くすることができる。   The control device 10A also limits the correction given to the current tracking type PWM control circuit 21 by the vector lengths of idc * and iqc *. If the limit value of the torque correction signal iqc * is determined without considering the value of the magnetic flux correction signal idc * as in the first embodiment, a margin on the d-axis side must be taken into account. On the other hand, by limiting as a vector, it is not necessary to see a margin on the d-axis side. Therefore, the upper limit value for limiting the q-axis side correction signal iqc * can be made larger than in the first embodiment. As a result, the rise of the q-axis current in one pulse region can be accelerated.

(第3の実施形態)
図5は、本発明の第3の実施形態に係る電動機ドライブシステム1Bの構成を示す構成図である。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a configuration diagram showing a configuration of an electric motor drive system 1B according to the third embodiment of the present invention.

電動機ドライブシステム1Bは、図1に示す第1の実施形態に係る電動機ドライブシステム1において、制御装置10を制御装置10Bに代えている。制御装置10Bは、制御装置10において、減算器28を減算器28Bに代え、一次遅れ回路41を追加した構成である。それ以外の点は、電動機ドライブシステム1と同様の構成である。   In the electric motor drive system 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1, the electric motor drive system 1B replaces the control device 10 with a control device 10B. The control device 10B has a configuration in which, in the control device 10, the subtracter 28 is replaced with a subtractor 28B, and a first-order lag circuit 41 is added. Other points are the same as those of the electric motor drive system 1.

減算器28Bは、磁束を強める強めd軸電流指令idA**が入力される。減算器28Bは、リミッタ27を介して磁束弱め制御回路26から出力信号が入力される。減算器28Bは、強めd軸電流指令idA**から磁束弱め制御回路26からの出力信号を減算し、d軸側電流基準id*とする。減算器28Bは、演算したd軸側電流基準id*を一次遅れ回路41、減算器15d及び加算器24dに出力する。   The subtractor 28B receives a strong d-axis current command idA ** that strengthens the magnetic flux. The subtractor 28 </ b> B receives an output signal from the magnetic flux weakening control circuit 26 via the limiter 27. The subtractor 28B subtracts the output signal from the magnetic flux weakening control circuit 26 from the strong d-axis current command idA ** to obtain a d-axis side current reference id *. The subtractor 28B outputs the calculated d-axis side current reference id * to the primary delay circuit 41, the subtractor 15d, and the adder 24d.

一次遅れ回路41は、交流電動機4のモータ定数を有する一次遅れ回路である。d軸側電流基準id*が一次遅れ回路41を通ることにより、磁束基準Φ*が求まる。一次遅れ回路41は、演算した磁束基準Φ*をベクトル演算回路11に出力する。   The primary delay circuit 41 is a primary delay circuit having a motor constant of the AC motor 4. When the d-axis side current reference id * passes through the primary delay circuit 41, the magnetic flux reference Φ * is obtained. The primary delay circuit 41 outputs the calculated magnetic flux reference Φ * to the vector calculation circuit 11.

本実施形態によれば、強めd軸電流指令idA**から磁束弱め制御回路26の出力信号を減算することで、d軸側電流基準id*を求めることができる。また、d軸側電流基準id*を一次遅れ回路41に通すことにより、強め磁束基準Φ*を求めることができる。   According to the present embodiment, the d-axis side current reference id * can be obtained by subtracting the output signal of the magnetic flux weakening control circuit 26 from the stronger d-axis current command idA **. Further, by passing the d-axis side current reference id * through the first-order lag circuit 41, the stronger magnetic flux reference Φ * can be obtained.

従って、強め磁束指令Φ**を持たずに、強めd軸電流指令idA**を持つことで、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。   Therefore, by having the strong d-axis current command idA ** without having the strong magnetic flux command Φ **, it is possible to obtain the same effects as those of the first embodiment.

なお、第1の実施形態及び第3の実施形態では、絶対値回路29を設ける構成としたが、なくてもよい。本発明の制御方式において、電流偏差の増加段階に誘起電圧を使用すると、定常偏差と誘起電圧との位置関係が固定されており、交流電動機4に流れるq軸電流(電流検出値iq)は、指令値(q軸側電流基準iq*)よりも必ず小さくなる。このため、q軸側補正制御回路22qの出力は正方向にしか出ない。従って、q軸側補正制御回路22qの出力が負になることはないため、絶対値回路29を挿入することによる制御への弊害はない。一方、予期しないなんらかの原因で補正信号iqc*が負の符号で出力された場合、絶対値回路29がないと、磁束弱め制御が行われず、電流偏差が増加する。このような場合、絶対値回路29を設けることにより、このような事態を回避することができる。   In the first embodiment and the third embodiment, the absolute value circuit 29 is provided. In the control method of the present invention, when the induced voltage is used in the increase stage of the current deviation, the positional relationship between the steady deviation and the induced voltage is fixed, and the q-axis current (current detection value iq) flowing through the AC motor 4 is It is always smaller than the command value (q-axis side current reference iq *). For this reason, the output of the q-axis side correction control circuit 22q comes only in the positive direction. Therefore, since the output of the q-axis side correction control circuit 22q does not become negative, there is no adverse effect on the control by inserting the absolute value circuit 29. On the other hand, if the correction signal iqc * is output with a negative sign for some unexpected reason, the magnetic flux weakening control is not performed and the current deviation increases without the absolute value circuit 29. In such a case, by providing the absolute value circuit 29, such a situation can be avoided.

また、第1の実施形態及び第3の実施形態において、d軸側の補正制御回路24dを省略した構成としてもよい。定常偏差の大部分はq軸側に出る。補正制御回路24dを省略すれば、若干の定常誤差が現れる。よって、スイッチング周波数が高く、定常偏差がもともと小さい場合には、制御装置10,10Aは、d軸側の補正制御回路24dを省略した構成としてもよい。   In the first embodiment and the third embodiment, the d-axis correction control circuit 24d may be omitted. Most of the steady deviation appears on the q-axis side. If the correction control circuit 24d is omitted, a slight steady error appears. Therefore, when the switching frequency is high and the steady deviation is originally small, the control devices 10 and 10A may have a configuration in which the d-axis side correction control circuit 24d is omitted.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の第1の実施形態に係る電動機ドライブシステムの構成を示す構成図。1 is a configuration diagram showing a configuration of an electric motor drive system according to a first embodiment of the present invention. 第1の実施形態に係る制御装置の1パルスモードによる制御におけるインバータ出力電圧と回転数の相関関係を示すグラフ図。The graph which shows the correlation of the inverter output voltage and rotation speed in control by 1 pulse mode of the control apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る制御装置の1パルスモードによる制御における磁束と回転数の相関関係を示すグラフ図。The graph which shows the correlation of the magnetic flux and rotation speed in control by 1 pulse mode of the control apparatus which concerns on 1st Embodiment. 本発明の第2の実施形態に係る電動機ドライブシステムの構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the electric motor drive system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る電動機ドライブシステムの構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the electric motor drive system which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…電動機ドライブシステム、3…インバータ、4…電動機、5U,5V,5W…ホールCT、6…回転センサ、7…回転検出回路、8,15d,15q,25,28,20U,20V,20W…減算器、9…速度制御回路、11…ベクトル演算回路、12,24d,24q…加算器、13…電流検出回路、14,19…座標変換回路、21…電流追従型PWM制御回路、22d…d軸側補正制御回路、22q…q軸側補正制御回路、23,27…リミッタ、26…磁束弱め制御回路、29…絶対値回路、PW…直流電源、CN…平滑コンデンサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric motor drive system, 3 ... Inverter, 4 ... Electric motor, 5U, 5V, 5W ... Hall CT, 6 ... Rotation sensor, 7 ... Rotation detection circuit, 8, 15d, 15q, 25, 28, 20U, 20V, 20W ... Subtractor, 9 ... speed control circuit, 11 ... vector operation circuit, 12, 24d, 24q ... adder, 13 ... current detection circuit, 14, 19 ... coordinate conversion circuit, 21 ... current tracking PWM control circuit, 22d ... d Axis side correction control circuit, 22q... Q axis side correction control circuit, 23, 27 ... limiter, 26 ... magnetic flux weakening control circuit, 29 ... absolute value circuit, PW ... DC power supply, CN ... smoothing capacitor.

Claims (10)

インバータを制御して、交流電動機の駆動を制御する交流電動機の制御装置であって、
前記交流電動機の磁束を制御するための磁束基準及び前記交流電動機のトルクを制御するためのトルク基準に基づいて、前記交流電動機に流す電流のdq軸座標上のトルク分を制御するためのトルク分電流基準及び前記交流電動機に流す電流のdq軸座標上の磁束分を制御するための磁束分電流基準を演算するベクトル演算手段と、
前記インバータから出力された三相交流電流を検出する三相交流電流検出手段と、
前記三相交流電流検出手段により検出された三相交流電流を、dq軸座標上のトルク分であるトルク分電流及びdq軸座標上の磁束分である磁束分電流に座標変換する検出電流座標変換手段と、
前記検出電流座標変換手段により座標変換された前記トルク分電流と前記ベクトル演算手段により演算された前記トルク分電流基準との偏差であるトルク分電流偏差を演算するトルク分電流偏差演算手段と、
前記トルク分電流偏差演算手段により演算された前記トルク分電流偏差に基づいて、前記ベクトル演算手段により演算された前記トルク分電流基準の補正量であるトルク分電流基準補正量を演算するトルク分電流基準補正量演算手段と、
前記トルク分電流基準補正量演算手段により演算された前記トルク分電流基準補正量を、前記交流電動機の磁束の弱めを開始するレベル値以下に制限するトルク分電流基準補正量制限手段と、
前記トルク分電流基準補正量制限手段により制限された前記トルク分電流基準補正量に基づいて、前記ベクトル演算手段により演算されたトルク分電流基準を補正するトルク分電流基準補正手段と、
前記トルク分電流偏差演算手段により演算された前記トルク分電流偏差に基づいて、前記磁束基準を弱める補正をする磁束基準弱め補正手段と、
前記ベクトル演算手段により演算された前記磁束分電流基準及び前記トルク分電流基準補正手段により補正された前記トルク分電流基準を、前記インバータから出力する三相交流電流の各相の電流基準に座標変換する電流基準座標変換手段と、
前記電流基準座標変換手段により座標変換された前記各相の電流基準と前記三相交流電流検出手段により検出された三相交流電流との偏差を相毎に演算する三相交流電流偏差演算手段と、
前記三相交流電流偏差演算手段により相毎に演算された前記偏差に基づいて、前記インバータを制御するインバータ制御手段と
を備えたことを特徴とする交流電動機の制御装置。
An AC motor control device that controls the inverter and controls the drive of the AC motor,
Based on a magnetic flux reference for controlling the magnetic flux of the AC motor and a torque reference for controlling the torque of the AC motor, a torque component for controlling a torque component on the dq axis coordinate of the current flowing to the AC motor. Vector calculation means for calculating a magnetic flux component current reference for controlling a magnetic flux component on a dq axis coordinate of a current flowing through the AC motor and the current reference;
Three-phase alternating current detection means for detecting the three-phase alternating current output from the inverter;
Detection current coordinate conversion for converting the three-phase alternating current detected by the three-phase alternating current detection means into a torque component current that is a torque component on the dq axis coordinate and a magnetic flux component current that is a magnetic flux component on the dq axis coordinate Means,
Torque component current deviation calculating means for calculating a torque component current deviation that is a deviation between the torque component current coordinate-converted by the detected current coordinate converter and the torque component current reference calculated by the vector calculator;
Based on the torque component current deviation calculated by the torque component current deviation calculator, a torque component current for calculating a torque component current reference correction amount that is a correction amount of the torque component current reference calculated by the vector calculator A reference correction amount calculating means;
Torque component current reference correction amount limiting means for limiting the torque component current reference correction amount calculated by the torque component current reference correction amount calculation unit to a level value or less for starting the weakening of the magnetic flux of the AC motor;
A torque component current reference correction unit that corrects the torque component current reference calculated by the vector calculation unit based on the torque component current reference correction amount limited by the torque component current reference correction amount limiting unit;
Magnetic flux reference weakening correction means for performing correction to weaken the magnetic flux reference based on the torque-component current deviation calculated by the torque-component current deviation calculation means;
The coordinate conversion of the magnetic flux component current reference calculated by the vector calculation unit and the torque component current reference corrected by the torque component current reference correction unit into the current reference of each phase of the three-phase alternating current output from the inverter. Current reference coordinate conversion means for
Three-phase alternating current deviation calculating means for calculating, for each phase, a deviation between the current reference of each phase coordinate-converted by the current reference coordinate converting means and the three-phase alternating current detected by the three-phase alternating current detecting means; ,
An AC motor control apparatus comprising: inverter control means for controlling the inverter based on the deviation calculated for each phase by the three-phase AC current deviation calculation means.
前記検出電流座標変換手段により座標変換された前記磁束分電流と前記ベクトル演算手段により演算された前記磁束分電流基準との偏差である磁束分電流偏差を演算する磁束分電流偏差演算手段と、
前記磁束分電流偏差演算手段により演算された前記磁束分電流偏差に基づいて、前記ベクトル演算手段により演算された前記磁束分電流基準の補正量である磁束分電流基準補正量を演算する磁束分電流基準補正量演算手段と、
前記磁束分電流基準補正量演算手段により演算された前記磁束分電流基準補正量に基づいて、前記ベクトル演算手段により演算された前記磁束分電流基準を補正する磁束分電流基準補正手段とを備え、
前記電流基準座標変換手段は、前記磁束分電流基準補正手段により補正された前記磁束分電流基準及び前記トルク分電流基準補正手段により補正された前記トルク分電流基準を、前記インバータから出力する三相交流電流の各相の電流基準に座標変換すること
を特徴とする請求項1に記載の交流電動機の制御装置。
Magnetic flux component current deviation calculating means for calculating a magnetic flux component current deviation that is a deviation between the magnetic flux divided current coordinate-converted by the detected current coordinate converting means and the magnetic flux component current reference calculated by the vector calculating means;
Based on the magnetic flux component current deviation calculated by the magnetic flux component current deviation calculating means, a magnetic flux current that calculates a magnetic flux current reference correction amount that is a correction amount of the magnetic flux current reference calculated by the vector calculating means. A reference correction amount calculating means;
A magnetic flux component current reference correction unit that corrects the magnetic flux component current reference calculated by the vector calculation unit based on the magnetic flux component current reference correction amount calculated by the magnetic flux component current reference correction amount calculation unit;
The current reference coordinate conversion means outputs a three-phase output from the inverter of the magnetic flux current reference corrected by the magnetic flux current reference correction means and the torque current reference corrected by the torque current reference correction means. 2. The control apparatus for an AC motor according to claim 1, wherein coordinate conversion is performed to a current reference for each phase of the AC current.
前記磁束基準弱め補正手段は、
前記トルク分電流基準補正量演算手段により演算された前記トルク分電流基準補正量の絶対値を演算する絶対値演算手段と、
前記絶対値演算手段により演算した前記絶対値と前記交流電動機の磁束の弱めを開始するレベル値との差分を演算する差分演算手段と、
前記差分演算手段により演算した前記差分を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段により増幅された前記差分を負にしない制限をする制限手段と、
前記制限手段により制限された前記差分に基づいて、前記磁束基準を補正する補正手段とを備えたこと
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の交流電動機の制御装置。
The magnetic flux reference weakening correction means is
Absolute value calculating means for calculating the absolute value of the torque current reference correction amount calculated by the torque current reference correction amount calculating means;
Difference calculating means for calculating a difference between the absolute value calculated by the absolute value calculating means and a level value at which weakening of the magnetic flux of the AC motor is started;
Amplifying means for amplifying the difference calculated by the difference calculating means;
Limiting means for limiting the difference amplified by the amplifying means not to be negative;
The control apparatus for an AC motor according to claim 1, further comprising a correction unit that corrects the magnetic flux reference based on the difference limited by the limitation unit.
前記磁束基準弱め補正手段は、
前記磁束分電流偏差演算手段により演算された前記磁束分電流偏差と前記トルク分電流偏差演算手段により演算された前記トルク分電流偏差とから求まるベクトル長を演算するベクトル長演算手段と、
前記ベクトル長演算手段により演算された前記ベクトル長と前記交流電動機の磁束の弱めを開始するレベル値との差分を演算する差分演算手段と、
前記差分演算手段により演算した前記差分を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段により増幅された前記差分を負にしない制限をする制限手段と、
前記制限手段により制限された前記差分に基づいて、前記磁束基準を補正する補正手段とを備えたこと
を特徴とする請求項2に記載の交流電動機の制御装置。
The magnetic flux reference weakening correction means is
A vector length calculation means for calculating a vector length obtained from the magnetic flux current deviation calculated by the magnetic flux current deviation calculation means and the torque current deviation calculated by the torque current deviation calculation means;
Difference calculating means for calculating a difference between the vector length calculated by the vector length calculating means and a level value at which weakening of the magnetic flux of the AC motor is started;
Amplifying means for amplifying the difference calculated by the difference calculating means;
Limiting means for limiting the difference amplified by the amplifying means not to be negative;
The control apparatus for an AC motor according to claim 2, further comprising a correcting unit that corrects the magnetic flux reference based on the difference limited by the limiting unit.
インバータを制御して、交流電動機の駆動を制御する交流電動機の制御装置であって、
前記交流電動機の磁束を制御するための磁束基準及び前記交流電動機のトルクを制御するためのトルク基準に基づいて、前記交流電動機に流す電流のdq軸座標上のトルク分を制御するためのトルク分電流基準を演算するベクトル演算手段と、
前記インバータから出力された三相交流電流を検出する三相交流電流検出手段と、
前記三相交流電流検出手段により検出された三相交流電流を、dq軸座標上のトルク分であるトルク分電流及びdq軸座標上の磁束分である磁束分電流に座標変換する検出電流座標変換手段と、
前記検出電流座標変換手段により座標変換されたトルク分電流と前記ベクトル演算手段により演算されたトルク分電流基準との偏差であるトルク分電流偏差を演算するトルク分電流偏差演算手段と、
前記トルク分電流偏差演算手段により演算された前記トルク分電流偏差に基づいて、前記ベクトル演算手段により演算された前記トルク分電流基準の補正量であるトルク分電流基準補正量を演算するトルク分電流基準補正量演算手段と、
前記トルク分電流基準補正量演算手段により演算された前記トルク分電流基準補正量を、前記交流電動機の磁束の弱めを開始するレベル値以下に制限するトルク分電流基準補正量制限手段と、
前記トルク分電流基準補正量制限手段により制限された前記トルク分電流基準補正量に基づいて、前記ベクトル演算手段により演算されたトルク分電流基準を補正するトルク分電流基準補正手段と、
前記トルク分電流偏差演算手段により演算された前記トルク分電流偏差に基づいて、dq軸座標上の磁束分を制御するための磁束分電流基準を弱める補正をする磁束分電流基準弱め補正手段と
前記磁束分電流基準弱め補正手段により補正された前記磁束分電流基準に基づいて、前記磁束基準を演算する磁束基準演算手段と、
前記磁束分電流基準弱め補正手段により補正をされた前記磁束分電流基準及び前記トルク分電流基準補正手段により補正された前記トルク分電流基準を、前記インバータから出力する三相交流電流の各相の電流基準に座標変換する電流基準座標変換手段と、
前記電流基準座標変換手段により座標変換された前記各相の電流基準と前記三相交流電流検出手段により検出された三相交流電流との偏差を相毎に演算する三相交流電流偏差演算手段と、
前記三相交流電流偏差演算手段により相毎に演算された前記偏差に基づいて、前記インバータを制御するインバータ制御手段と
を備えたことを特徴とする交流電動機の制御装置。
An AC motor control device that controls the inverter and controls the drive of the AC motor,
Based on a magnetic flux reference for controlling the magnetic flux of the AC motor and a torque reference for controlling the torque of the AC motor, a torque component for controlling a torque component on the dq axis coordinate of the current flowing to the AC motor. Vector computing means for computing a current reference;
Three-phase alternating current detection means for detecting the three-phase alternating current output from the inverter;
Detection current coordinate conversion for converting the three-phase alternating current detected by the three-phase alternating current detection means into a torque component current that is a torque component on the dq axis coordinate and a magnetic flux component current that is a magnetic flux component on the dq axis coordinate Means,
A torque component current deviation calculation unit that calculates a torque component current deviation that is a deviation between the torque component current coordinate-converted by the detected current coordinate conversion unit and the torque component current reference calculated by the vector calculation unit;
Based on the torque component current deviation calculated by the torque component current deviation calculator, a torque component current for calculating a torque component current reference correction amount that is a correction amount of the torque component current reference calculated by the vector calculator A reference correction amount calculating means;
Torque component current reference correction amount limiting means for limiting the torque component current reference correction amount calculated by the torque component current reference correction amount calculation unit to a level value or less for starting the weakening of the magnetic flux of the AC motor;
A torque component current reference correction unit that corrects the torque component current reference calculated by the vector calculation unit based on the torque component current reference correction amount limited by the torque component current reference correction amount limiting unit;
Magnetic flux component current reference weakening correction means for performing correction to weaken the magnetic flux component current reference for controlling the magnetic flux component on the dq axis coordinate based on the torque component current deviation calculated by the torque component current deviation calculation means; Magnetic flux reference calculating means for calculating the magnetic flux reference based on the magnetic flux divided current reference corrected by the magnetic flux divided current reference weakening correcting means;
The magnetic flux component current reference corrected by the magnetic flux component current reference weakening correction unit and the torque component current reference corrected by the torque component current reference correction unit for each phase of the three-phase alternating current output from the inverter. Current reference coordinate conversion means for converting coordinates to a current reference;
Three-phase alternating current deviation calculating means for calculating, for each phase, a deviation between the current reference of each phase coordinate-converted by the current reference coordinate converting means and the three-phase alternating current detected by the three-phase alternating current detecting means; ,
An AC motor control apparatus comprising: inverter control means for controlling the inverter based on the deviation calculated for each phase by the three-phase AC current deviation calculation means.
前記検出電流座標変換手段により座標変換された前記磁束分電流と前記交流電動機に流す電流のdq軸座標上の磁束分を制御するための磁束分電流基準との偏差である磁束分電流偏差を演算する磁束分電流偏差演算手段と、
前記磁束分電流偏差演算手段により演算された前記磁束分電流偏差に基づいて、前記交流電動機に流す電流のdq軸座標上の磁束分を制御するための磁束分電流基準の補正量である磁束分電流基準補正量を演算する磁束分電流基準補正量演算手段と、
前記磁束分電流基準補正量演算手段により演算された前記磁束分電流基準補正量に基づいて、前記磁束分電流基準を補正する磁束分電流基準補正手段とを備え、
前記磁束分電流基準弱め補正手段は、前記磁束分電流基準補正手段による補正前の前記磁束分電流基準を弱める補正をし、
電流基準座標変換手段は、前記磁束分電流基準補正手段により補正された前記磁束分電流基準及び前記トルク分電流基準補正手段により補正された前記トルク分電流基準を、前記インバータから出力する三相交流電流の各相の電流基準に座標変換すること
を特徴とする請求項5に記載の交流電動機の制御装置。
A magnetic flux component current deviation which is a deviation between the magnetic flux component current coordinate-converted by the detected current coordinate conversion means and the magnetic flux component current reference for controlling the magnetic flux component on the dq axis coordinate of the current flowing to the AC motor is calculated. Magnetic flux component current deviation calculating means,
Based on the magnetic flux component current deviation calculated by the magnetic flux component current deviation calculating means, the magnetic flux component which is a correction amount of the magnetic flux component current reference for controlling the magnetic flux component on the dq axis coordinate of the current flowing to the AC motor. Magnetic flux component current reference correction amount calculating means for calculating the current reference correction amount;
A magnetic flux component current reference correction unit for correcting the magnetic flux component current reference based on the magnetic flux component current reference correction amount calculated by the magnetic flux component current reference correction amount calculation unit;
The magnetic flux component current reference weakening correction means corrects to weaken the magnetic flux component current reference before correction by the magnetic flux component current reference correction means,
The current reference coordinate conversion means outputs the magnetic flux current reference corrected by the magnetic flux current reference correction means and the torque current reference corrected by the torque current reference correction means from the inverter. 6. The control apparatus for an AC motor according to claim 5, wherein coordinate conversion is performed to a current reference of each phase of the current.
前記磁束分電流基準弱め補正手段は、
前記トルク分電流基準補正量演算手段により演算された前記トルク分電流基準補正量の絶対値を演算する絶対値演算手段と、
前記絶対値演算手段により演算した前記絶対値と前記交流電動機の磁束の弱めを開始するレベル値との差分を演算する差分演算手段と、
前記差分演算手段により演算した前記差分を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段により増幅された前記差分を負にしない制限をする制限手段と、
前記制限手段により制限された前記差分に基づいて、前記磁束分電流基準を補正する補正手段とを備えたこと
を特徴とする請求項5又は請求項6に記載の交流電動機の制御装置。
The magnetic flux component current reference weakening correction means,
Absolute value calculating means for calculating the absolute value of the torque current reference correction amount calculated by the torque current reference correction amount calculating means;
Difference calculating means for calculating a difference between the absolute value calculated by the absolute value calculating means and a level value at which weakening of the magnetic flux of the AC motor is started;
Amplifying means for amplifying the difference calculated by the difference calculating means;
Limiting means for limiting the difference amplified by the amplifying means not to be negative;
7. The control apparatus for an AC motor according to claim 5, further comprising a correction unit that corrects the magnetic flux component current reference based on the difference limited by the limitation unit.
前記磁束分電流基準弱め補正手段は、
前記磁束分電流偏差演算手段により演算された前記磁束分電流偏差と前記トルク分電流偏差演算手段により演算された前記トルク分電流偏差とから求まるベクトル長を演算するベクトル長演算手段と、
前記ベクトル長演算手段により演算された前記ベクトル長と前記交流電動機の磁束の弱めを開始するレベル値との差分を演算する差分演算手段と、
前記差分演算手段により演算した前記差分を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段により増幅された前記差分を負にしない制限をする制限手段と、
前記制限手段により制限された前記差分に基づいて、前記磁束分電流基準を補正する補正手段とを備えたこと
を特徴とする請求項6に記載の交流電動機の制御装置。
The magnetic flux component current reference weakening correction means,
A vector length calculation means for calculating a vector length obtained from the magnetic flux current deviation calculated by the magnetic flux current deviation calculation means and the torque current deviation calculated by the torque current deviation calculation means;
Difference calculating means for calculating a difference between the vector length calculated by the vector length calculating means and a level value at which weakening of the magnetic flux of the AC motor is started;
Amplifying means for amplifying the difference calculated by the difference calculating means;
Limiting means for limiting the difference amplified by the amplifying means not to be negative;
7. The control apparatus for an AC motor according to claim 6, further comprising correction means for correcting the magnetic flux component current reference based on the difference restricted by the restriction means.
前記トルク分電流基準補正量演算手段は、
前記磁束分電流偏差演算手段により演算された前記磁束分電流偏差と前記トルク分電流偏差演算手段により演算された前記トルク分電流偏差とから求まるベクトル長を前記トルク分電流基準補正量のリミット値として演算すること
を特徴とする請求項2から請求項4若しくは請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の交流電動機の制御装置。
The torque current reference correction amount calculation means is
A vector length obtained from the magnetic flux component current deviation calculated by the magnetic flux component current deviation calculation means and the torque component current deviation calculated by the torque component current deviation calculation means is used as a limit value of the torque component current reference correction amount. The control apparatus for an AC motor according to any one of claims 2 to 4, or 6 to 8.
請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の交流電動機の制御装置と、
前記交流電動機と、
前記インバータと
を備えたことを特徴とする電動機ドライブシステム。
A control device for an AC electric motor according to any one of claims 1 to 9,
The AC motor;
An electric motor drive system comprising the inverter.
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