JP2017188968A - Motor drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、交流電源の電圧を直流に変換し、その直流電圧を所定周波数の交流電圧に変換しモータへの駆動電力として出力するモータ駆動装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a motor drive device that converts a voltage of an AC power source into a DC voltage, converts the DC voltage into an AC voltage having a predetermined frequency, and outputs the AC voltage as drive power to a motor.
交流電源の電圧をコンバータで直流に変換し、その直流電圧をインバータで所定周波数の交流電圧に変換し、その交流電圧をモータへの駆動電力として出力するモータ駆動装置が知られている。 2. Description of the Related Art A motor drive device is known that converts the voltage of an AC power source into DC with a converter, converts the DC voltage into an AC voltage of a predetermined frequency with an inverter, and outputs the AC voltage as drive power to the motor.
このモータ駆動装置では、モータの巻線に流れる電流からモータのロータ速度を推定し、その推定ロータ速度が目標速度となるようにインバータのスイッチングのオン,オフデューティを制御するセンサレス・ベクトル制御を行う。すなわち、目標速度が低い低速運転域ではオン,オフデューティを小さくしてインバータの出力電圧を低下させ、目標速度が高くなる高速度運転域(または中速度運転域から高速度運転域)ではオン,オフデューティを大きくしてインバータの出力電圧を高める制御を行う。オン,オフデューティが上限値に達した場合は、負の界磁成分電流−Idを注入する弱め界磁制御によりモータ速度を上昇させる。 In this motor drive device, the rotor speed of the motor is estimated from the current flowing in the motor winding, and sensorless vector control is performed to control the on / off duty of the inverter switching so that the estimated rotor speed becomes the target speed. . In other words, it is on in the low speed operation range where the target speed is low, and the output voltage of the inverter is decreased by reducing the off duty, and it is on in the high speed operation range where the target speed is high (or from the medium speed operation range to the high speed operation range) Control to increase the output voltage of the inverter by increasing the off duty. When the on / off duty reaches the upper limit value, the motor speed is increased by field weakening control in which a negative field component current -Id is injected.
ただし、弱め界磁制御によって進み角が大きくなっていくと、やがてモータの動作が不安定となり、モータが脱調に至るリスクが高くなる。 However, as the advance angle becomes larger due to the field weakening control, the operation of the motor eventually becomes unstable, and the risk that the motor will step out increases.
一方、スイッチングによる昇圧動作が可能なPWMコンバータを用い、そのPWMコンバータの出力電圧を上昇させることでモータ速度を高めることが可能となるが、PWMコンバータの昇圧動作は大きな電力損失を生じるという問題がある。 On the other hand, it is possible to increase the motor speed by using a PWM converter capable of step-up operation by switching and increasing the output voltage of the PWM converter. However, the step-up operation of the PWM converter causes a large power loss. is there.
本発明の実施形態の目的は、電力損失をできるだけ抑えながらモータ速度を高めることができるモータ駆動装置を提供することである。 The objective of embodiment of this invention is providing the motor drive device which can raise a motor speed, suppressing electric power loss as much as possible.
請求項1のモータ駆動装置は、コンバータと、インバータと、制御手段とを備える。コンバータは、交流電圧を直流電圧に変換するとともに昇圧動作が可能である。インバータは、前記コンバータの出力電圧をスイッチングにより所定周波数の交流電圧に変換し、その交流電圧をモータへの駆動電力として出力する。制御手段は、前記モータの速度が目標速度となるように前記インバータの出力電圧を制御し、その出力電圧が上限に達した場合には前記モータに対する弱め界磁制御を実行し、その弱め界磁制御の制御量が設定値以上で且つ前記インバータの負荷が一定以上の大きさである場合に前記コンバータを昇圧動作させて前記コンバータの出力電圧を上昇させる。
The motor drive apparatus according to
以下、一実施形態について図面を参照して説明する。
図1に示すように、三相交流電源1にPWMコンバータ2の入力端が接続され、そのPWMコンバータ2の出力端にインバータ3の入力端が接続される。このインバータ3の出力端に、ブラシレスDCモータ(永久磁石同期モータともいう)4の相巻線Lu,Lm,Lwが接続される。
Hereinafter, an embodiment will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the input end of the
PWMコンバータ2は、リアクタ11,12,13、ダイオード14a〜19aのブリッジ回路、スイッチング素子たとえばIGBT14〜19、および平滑コンデンサ20を備え、ダイオード14a〜19aによる直流変換(全波整流)の機能を有するとともに、IGBT14〜19のオン,オフスイッチングによる昇圧動作・高調波抑制・力率改善が可能である。昇圧動作により、例えば100Vの交流電圧を300Vの直流電圧に変換することができる。
The
ダイオード14a〜19aのブリッジ回路は、ダイオード14a,15aの直列回路、ダイオード16a,17aの直列回路、ダイオード18a,19aの直列回路により構成される。ダイオード14a,15aの相互接続点がリアクタ11を介して三相交流電源1のR相電源ラインに接続され、ダイオード16a,17aの相互接続点がリアクタ12を介して三相交流電源1のS相電源ラインに接続され、ダイオード18a,19aの相互接続点がリアクタ13を介して三相交流電源1のT相電源ラインに接続される。なお、ダイオード14a〜19aは、IGBT14〜19に内蔵されている還流ダイオードである。平滑コンデンサ20は、PWMコンバータの出力電圧を平滑する。この平滑コンデンサ20の電圧がPWMコンバータ2の出力電圧Vdcとなる。
The bridge circuit of the
インバータ3は、IGBT31,32を直列接続し、そのIGBT31,32の相互接続点がブラシレスDCモータ4の相巻線Luに接続されるU相直列回路、IGBT33,34を直列接続しそのIGBT33,34の相互接続点がブラシレスDCモータ4の相巻線Lvに接続されるV相直列回路、IGBT35,36を直列接続しそのIGBT35,36の相互接続点がブラシレスDCモータ4の相巻線Lwに接続されるW相直列回路を含み、PWMコンバータ2の出力電圧Vdcを各IGBTのオン,オフスイッチングにより所定周波数の三相交流電圧に変換し、それをブラシレスDCモータ4への駆動電力として出力する。なお、IGBT31〜36は、還流ダイオード31a〜36aを有する。また、IGBT31〜36の素子構成や定格は、PWMコンバータ2におけるIGBT14〜19の素子構成や定格と同じである。
The
ブラシレスDCモータ4は、星形結線された3つの相巻線Lu,Lv,Lwを有する固定子、および永久磁石を有する回転子により構成される。相巻線Lu,Lv,Lwに電流が流れることにより生じる磁界と永久磁石が作る磁界との相互作用により、回転子が回転する。そして、相巻線Lu,Lv,Lwとインバータ3の出力端との間の通電路に相巻線電流(モータ電流)検知用の電流センサ41,42,43が配置される。
The
インバータ3にインバータ制御部50が接続され、PWMコンバータ2にコンバータ制御部70が接続される。そして、インバータ制御部50およびコンバータ制御部70に主制御部80が接続される。
An inverter control unit 50 is connected to the
インバータ制御部50は、電流センサ41,42,43の出力および主制御部80の指令に応じてインバータ3のスイッチングを制御するいわゆるセンサレス・ベクトル制御部であり、電流検出部51、速度推定演算部52、積分部53、減算部54、速度制御部55、Id制御部56、減算部57,58、電流制御部61,62、PWM信号生成部63を備える。
The inverter control unit 50 is a so-called sensorless vector control unit that controls switching of the
電流検出部51は、ブラシレスDCモータ4の相巻線Lu,Lv,Lwに流れる電流(モータ電流)を電流センサ41,42,43の出力から捕らえ、捕らえた電流の界磁成分(d軸成分)Idおよびトルク成分(q軸成分)Iqを検出する。界磁成分電流Idは、ロータ軸上の界磁軸(d軸)座標に換算された電流のことで、d軸電流や無効電流とも称される。トルク成分電流Iqは、ロータ軸上のトルク軸(q軸)座標に換算された電流のことで、q軸電流や有効電流とも称される。これら界磁成分電流Idおよびトルク成分電流Iqに関するデータが主制御部80に供給される。
The
速度推定演算部52は、電流検出部51で検出された界磁成分電流Idとトルク成分電流Iqを用いる演算により、ブラシレスDCモータ4のロータ速度ωestを推定する。積分部53は、速度推定演算部52の推定ロータ速度ωestを積分することにより、ブラシレスDCモータ4のロータ位置θestを検出する。この検出ロータ位置θestは、電流検出部51およびPWM信号生成部63に供給される。減算部54は、主制御部80から指令される目標速度ωrefから推定ロータ速度ωestを減算することにより、目標速度ωrefと推定ロータ速度ωestとの偏差ωerrを得る。
The speed
速度制御部55は、減算部54で得られた偏差ωerrを比例・積分制御(PI制御)演算することにより、トルク成分電流Iqの目標値Iqrefを求める。Id制御部56は、トルク成分電流Iqの目標値Iqrefから界磁成分電流Idの目標値Idrefを求めるとともに、主制御部80から指令される“負の界磁成分電流”−Idを目標値Idrefに加える。減算部57は、電流検出部51の検出による界磁成分電流Idを目標値Idrefから減算することにより、界磁成分電流Idと目標値Idrefとの偏差ΔIdを求める。減算部58は、電流検出部51の検出によるトルク成分電流Iqを目標値Iqrefから減算することにより、トルク成分電流Iqと目標値Iqrefとの偏差ΔIqを求める。
The
電流制御部61は、偏差ΔIdを比例・積分制御(PI制御)演算することにより、ブラシレスDCモータ4に印加するべき駆動電圧の界磁成分(d軸成分)Vdを求める。界磁成分Vdは、ロータ軸上の界磁軸(d軸)座標に換算された電圧のことで、d軸電圧や無効電圧とも称される。電流制御部62は、偏差ΔIqを比例・積分制御(PI制御)演算することにより、ブラシレスDCモータ4に印加するべき駆動電圧のトルク成分(q軸成分)Vqを求める。トルク成分電圧Vqは、ロータ軸上のトルク軸(q軸)座標に換算された電圧のことで、q軸電圧や有効電圧とも称される。
The
PWM信号生成部63は、界磁成分電圧Vd、トルク成分電圧Vq、および検出ロータ位置θestに応じて、インバータ3に対するスイッチング用のパルス幅変調信号(PWM信号という)を生成する。このPWM信号により、インバータ3の各スイッチング素子がオン,オフ動作する。このPWM信号のオン,オフデューティDに関するデータが主制御部80に供給される。
The PWM
コンバータ制御部70は、主制御部80の指令およびPWMコンバータ2の出力電圧Vdcに応じてPWMコンバータ2のスイッチングを制御するベクトル制御部である。
主制御部80は、ブラシレスDCモータ4の速度(推定ロータ速度ωest)が目標速度(ωref)となるようにインバータ3の出力電圧を制御し、その出力電圧が上限に達した場合にブラシレスDCモータ4に対する弱め界磁制御を実行し、その弱め界磁制御の制御量が設定値以上で且つインバータ3の負荷が一定以上の大きさである場合にPWMコンバータ2を昇圧動作させてPWMコンバータ2の出力電圧Vdcを上昇させる。
The main control unit 80 controls the output voltage of the
具体的には、主制御部80は、推定ロータ速度ωestが目標速度ωrefとなるようにインバータ3のスイッチングのオン,オフデューティDを制御し、そのオン,オフデューティDが上限値Dsに達した場合に、界磁成分電流Idに“負の界磁成分電流”−Idを注入する弱め界磁制御を実行し、その弱め界磁制御の制御量である進み角βが設定値β1(例えば40°)以上に増えて且つトルク成分電流Iqが設定値Iq1以上である場合に、PWMコンバータ2を昇圧動作させてPWMコンバータ2の出力電圧Vdcを上昇させる。インバータ3の負荷の大きさが一定以上であることを“トルク成分電流Iqが設定値Iq1以上”として捕らえている。また、主制御部80は、PWMコンバータ2の出力電圧Vdcを上昇させる際の電圧変化率(Vdc/秒)を、PWMコンバータ2の出力電圧Vdcを下降させる際の電圧変化率(Vdc/秒)よりも大きくする。
Specifically, the main control unit 80 controls the switching on / off duty D of the
つぎに、インバータ制御部50、コンバータ制御部70、および主制御部80により実行される制御を図2のフローチャートを参照しながら説明する。
推定ロータ速度ωestが目標速度ωref未満の場合(ステップS1のYES)、インバータ3におけるスイッチングのオン,オフデューティDが推定ロータ速度ωestと目標速度ωrefとの偏差ωerrに応じた分だけ増加される(ステップS2)。このオン,オフデューティDの増加に伴い、オン,オフデューティDが上限値Dsに達したか否かが判定される(ステップS3)。オン,オフデューティDが上限値Dsに達していない場合(ステップS3のNO)、ステップS1からの処理が繰り返される。
Next, control executed by the inverter control unit 50, the
When the estimated rotor speed ωest is less than the target speed ωref (YES in step S1), the on / off duty D of switching in the
オン,オフデューティDが上限値Dsに達した場合(ステップS3のYES)、そのままではブラシレスDCモータ4の速度を上昇させることができないので、界磁成分電流Idに所定量の“負の界磁成分電流”−Idを注入する弱め界磁制御が実行される(ステップS4)。この弱め界磁制御により、ブラシレスDCモータ4の速度が上昇する。
When the on / off duty D reaches the upper limit value Ds (YES in step S3), the speed of the
弱め界磁制御の実行に伴い、その弱め界磁制御の制御量である進み角βが設定値β1以上であるか否かが判定される(ステップS5)。進み角βが設定値β1に達していない場合(ステップS5のNO)、ステップS1からの処理が繰り返される。 As the field weakening control is executed, it is determined whether or not the advance angle β, which is the control amount of the field weakening control, is equal to or larger than the set value β1 (step S5). If the advance angle β has not reached the set value β1 (NO in step S5), the processing from step S1 is repeated.
進み角βは、トルク成分電流Iq、“負の界磁成分電流”−Idを用いて次式のように表わすことができる。
β=arctan(|−Id|/|Iq|) arctan:逆正接関数
進み角βが設定値β1以上の場合(ステップS5のYES)、インバータ3の負荷の大きさに対応するトルク成分電流Iqが設定値Iq1以上であるか否かが判定される(ステップS6)。トルク成分電流Iqが設定値Iq1に達していない場合(ステップS6のNO)、ステップS1からの処理が繰り返される。
The advance angle β can be expressed as follows using the torque component current Iq, “negative field component current” −Id.
β = arctan (| −Id | / | Iq |) arctan: arc tangent function When the advance angle β is equal to or larger than the set value β1 (YES in step S5), the torque component current Iq corresponding to the magnitude of the load of the
トルク成分電流Iqが設定値Iq1以上の場合(ステップS6のYES)PWMコンバータ2の昇圧動作(スイッチング)が開始され、そのPWMコンバータ2の出力電圧Vdcが所定値だけ上昇方向に調整される(ステップS7)。出力電圧Vdcが上昇すると、オン,オフデューティ制御が有効に機能するようになり(オン,オフデューティDの増加が可能となり)、ブラシレスDCモータ4の速度がさらに上昇する。
When torque component current Iq is equal to or larger than set value Iq1 (YES in step S6), step-up operation (switching) of
PWMコンバータ2の出力電圧Vdcを上昇させることによりブラシレスDCモータ4の速度を上昇させることが可能となるが、反面、PWMコンバータ2のスイッチングによる昇圧動作は大きな電力損失を生じる。そこで、進み角βが設定値β1以上に上昇した場合でも、直ちにPWMコンバータ2を昇圧動作させることはせず、インバータ3の負荷の大きさに対応するトルク成分電流Iqが設定値Iq1以上となったことを条件に、そこで初めてPWMコンバータ2を昇圧動作させるようにしている。
Although it is possible to increase the speed of the
換言すると、トルク成分電流Iqが設定値Iq1未満(インバータ3の負荷が一定未満)の場合は進み角βが設定値β1以上となってもすぐにはブラシレスDCモータ4の動作が不安定とならないので、電力損失の抑制を優先するべく、弱め界磁制御によってブラシレスDCモータ4の速度を上昇させる。進み角βが設定値β1以上に増えた状態でトルク成分電流Iqが設定値Iq1以上(インバータ3の負荷が一定以上)となった場合は、ブラシレスDCモータ4の動作が不安定となってブラシレスDCモータ4が脱調に至るリスクが高くなるので、その不具合の解消を優先するべく、PWMコンバータ2の昇圧動作を開始する。
In other words, when the torque component current Iq is less than the set value Iq1 (the load of the
このように、弱め界磁制御と昇圧動作とを適切に組み合わせることにより、ブラシレスDCモータ4の不安定動作や脱調を未然に防ぎながら、しかも電力損失をできるだけ抑えながら、ブラシレスDCモータ4の速度を高めることができる。ブラシレスDCモータ4の速度制御域が高速度側に拡がる。
As described above, by appropriately combining the field-weakening control and the step-up operation, the speed of the
進み角β、トルク成分電流Iq、および出力電圧Vdcの変化の一例を図3に示す。PWMコンバータ2の昇圧動作は、進み角βが設定値β1以上に上昇し且つトルク成分電流Iqが設定値Iq1以上となるタイミングt1で始まる。PWMコンバータ2の出力電圧Vdcは、タイミングt1まで、全波整流のみのレベルVdc1を保つ。
An example of changes in the advance angle β, the torque component current Iq, and the output voltage Vdc is shown in FIG. The step-up operation of the
出力電圧Vdcの上昇に伴い、出力電圧Vdcが許容最大値Vdc2に達したか否かが判定される(ステップS8)。出力電圧Vdcが許容最大値Vdc2に達していない場合(ステップS8のNO)、ステップS1からの処理が繰り返される。 As the output voltage Vdc increases, it is determined whether or not the output voltage Vdc has reached the allowable maximum value Vdc2 (step S8). When the output voltage Vdc has not reached the allowable maximum value Vdc2 (NO in step S8), the processing from step S1 is repeated.
出力電圧Vdcが許容最大値Vdc2に達した場合(ステップS8のYES)、進み角βが設定値β2(例えば45°)であるか否かが判定される(ステップS9)。進み角βが設定値β2に達していない場合(ステップS9のNO)、ステップS1からの処理が繰り返される。 When the output voltage Vdc reaches the allowable maximum value Vdc2 (YES in step S8), it is determined whether or not the advance angle β is a set value β2 (for example, 45 °) (step S9). If the advance angle β has not reached the set value β2 (NO in step S9), the processing from step S1 is repeated.
出力電圧Vdcの上昇にもかかわらず進み角βが設定値β2に達した場合は(ステップS9のYES)、これまで注入された“負の界磁成分電流”−Idが所定量だけ減少される(ステップS10)。この減少後、ステップS1からの処理が繰り返される。 When the advance angle β reaches the set value β2 despite the increase of the output voltage Vdc (YES in step S9), the “negative field component current” −Id injected so far is decreased by a predetermined amount. (Step S10). After this decrease, the processing from step S1 is repeated.
進み角βが設定値β2を超える高速度運転域では負荷の大きさにかかわらずブラシレスDCモータ4の動作が不安定となるので、進み角βが設定値β2に達した場合は“負の界磁成分電流”−Idを減少するようにしている。
In the high speed operation range where the advance angle β exceeds the set value β2, the operation of the
一方、推定ロータ速度ωestが目標速度ωref以上の場合(ステップS1のNO)、推定ロータ速度ωestが目標速度ωrefを超えているか否かが判定される(ステップS11)。推定ロータ速度ωestが目標速度ωrefと同じ場合は(ステップS11のNO)、ステップS1からの処理が繰り返される。推定ロータ速度ωestが目標速度ωrefを超えている場合は(ステップS11のYES)、進み角βが設定値β1以上であるかが判定される(ステップS12)。 On the other hand, when the estimated rotor speed ωest is equal to or higher than the target speed ωref (NO in step S1), it is determined whether the estimated rotor speed ωest exceeds the target speed ωref (step S11). If the estimated rotor speed ωest is the same as the target speed ωref (NO in step S11), the processing from step S1 is repeated. If the estimated rotor speed ωest exceeds the target speed ωref (YES in step S11), it is determined whether the advance angle β is equal to or greater than the set value β1 (step S12).
進み角βが設定値β1以上の場合(ステップS12のYES)、PWMコンバータ2が昇圧動作していれば(ステップ13のYES)、PWMコンバータ2の出力電圧Vdcが所定値だけ下降される(ステップS14)。この下降後、ステップS1からの処理が繰り返される。PWMコンバータ2が昇圧動作していない場合は(ステップ13のNO)、“負の界磁成分電流”−Idが所定量だけ減少される(ステップS15)。この減少後、ステップS1からの処理が繰り返される。
When the advance angle β is equal to or larger than the set value β1 (YES in step S12), if the
進み角βが設定値β1未満の場合は(ステップS12のNO)、弱め界磁制御が実行されていれば(ステップS16のYES)、“負の界磁成分電流”−Idが所定量だけ減少される(ステップS17)。この減少後、ステップS1からの処理が繰り返される。弱め界磁制御が実行されていない場合は(ステップS16のNO)、インバータ3におけるスイッチングのオン,オフデューティDが、推定ロータ速度ωestと目標速度ωrefとの偏差ωerrに応じた分だけ減少される(ステップS18)。この減少後、ステップS1からの処理が繰り返される。
If the advance angle β is less than the set value β1 (NO in step S12), “Negative field component current” −Id is decreased by a predetermined amount if field weakening control is being executed (YES in step S16). (Step S17). After this decrease, the processing from step S1 is repeated. When the field weakening control is not executed (NO in step S16), the switching ON / OFF duty D in the
出力電圧Vdcの上昇および下降を進み角βおよび目標速度ωrefの変化と共に図4に示す。PWMコンバータ2が昇圧を開始してから出力電圧Vdcが許容最大値Vdc2に至るまでの期間では、目標速度ωrefの上昇や負荷の急変にかかわらず進み角βがほぼ設定値β1一定で推移するよう、ステップS7において出力電圧Vdcの調整が優先的に実行される。また、出力電圧Vdcの調整に際しては、進み角βを設定値β2未満に安定的に抑えることができるよう、しかも下降時の調整制御に破綻が生じないよう、出力電圧Vdcの上昇に際しての電圧変化率(Vdc/秒)が、下降に際しての電圧変化率(Vdc/秒)よりも、大きく設定される。
The rise and fall of the output voltage Vdc is shown in FIG. 4 together with the changes in the advance angle β and the target speed ωref. In the period from when the
[変形例]
上記実施形態では、弱め界磁制御の制御量として進み角βを捕らえたが、進み角βに代えて、“負の界磁成分電流”−Idの注入量を弱め界磁制御の制御量として捕らえてもよい。
[Modification]
In the above-described embodiment, the advance angle β is captured as the control amount of the field weakening control. However, instead of the advance angle β, the injection amount of “negative field component current” −Id may be captured as the control amount of the field weakening control. .
上記実施形態では、トルク成分電流Iqをインバータ3の負荷の大きさとして捕らえたが、インバータ3の定格負荷に対するブラシレスDCモータ4の負荷率Mをそのまま負荷の大きさとして捕らえてもよい。この場合、主制御部80は、推定ロータ速度ωestが目標速度ωrefとなるようにインバータ3のスイッチングのオン,オフデューティDを制御し、そのオン,オフデューティDが上限値Dsに達した場合に、界磁成分電流Idに“負の界磁成分電流”−Idを注入する弱め界磁制御を実行し、その弱め界磁制御の制御量である進み角βが設定値β1以上に上昇し且つインバータ3の定格負荷に対するブラシレスDCモータ4の負荷率Mが設定値M1(例えば76%)以上である場合に、PWMコンバータ2を昇圧動作させてPWMコンバータ2の出力電圧Vdcを上昇させる。
In the above embodiment, the torque component current Iq is captured as the magnitude of the load of the
その他、上記実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 In addition, the said embodiment and modification are shown as an example and are not intending limiting the range of invention. The novel embodiments and modifications can be implemented in various other forms, and various omissions, rewrites, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. In these embodiments and modifications, the scope of the invention is included in the gist, and is included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…三相交流電源、2…PWMコンバータ、3…インバータ、4…ブラシレスDCモータ、41,42,43…電流センサ、50…インバータ制御部、70…コンバータ制御部、80…主制御部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記コンバータの出力電圧をスイッチングにより所定周波数の交流電圧に変換し、その交流電圧をモータへの駆動電力として出力するインバータと、
前記モータの速度が目標速度となるように前記インバータの出力電圧を制御し、その出力電圧が上限に達した場合に前記モータに対する弱め界磁制御を実行し、その弱め界磁制御の制御量が設定値以上に上昇し且つ前記インバータの負荷が一定以上である場合に前記コンバータを昇圧動作させて前記コンバータの出力電圧を上昇させる制御手段と、
を備えることを特徴とするモータ駆動装置。 A converter that converts an AC voltage into a DC voltage and is capable of boosting operation;
An inverter that converts the output voltage of the converter into an alternating voltage of a predetermined frequency by switching, and outputs the alternating voltage as drive power to the motor;
The output voltage of the inverter is controlled so that the speed of the motor becomes the target speed, and when the output voltage reaches the upper limit, the field weakening control for the motor is executed, and the control amount of the field weakening control is greater than or equal to the set value. Control means for increasing the output voltage of the converter by boosting the converter when the load of the inverter rises above a certain level.
A motor drive device comprising:
ことを特徴とする請求項1記載のモータ駆動装置。 The control means estimates the rotor speed ωest of the motor from the field component current Id and torque component current Iq flowing through the motor, and switches on the inverter so that the estimated rotor speed ωest becomes the target speed ωref, The off-duty D is controlled, and when the on-off duty D reaches the upper limit value Ds, the field-weakening control is performed to inject the “negative field component current” −Id into the field component current Id. When the advance angle β, which is a control amount of field control, rises to a set value β1 or more and the torque component current Iq is a set value Iq1 or more, the converter is boosted to raise the output voltage of the converter;
The motor driving apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1記載のモータ駆動装置。 The control means estimates the rotor speed ωest of the motor from the field component current Id and torque component current Iq flowing through the motor, and turns on switching in the inverter so that the estimated rotor speed ωest becomes the target speed ωref, The off-duty D is controlled, and when the on-off duty D reaches the upper limit value Ds, the field-weakening control is performed to inject the “negative field component current” −Id into the field component current Id. When the advance angle β, which is a control amount of field control, is equal to or greater than a set value β1 and the load factor M of the motor with respect to the rated load of the inverter is equal to or greater than a set value M1, the converter is boosted to increase the output voltage of the converter Let
The motor driving apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか記載のモータ駆動装置。 The control means makes the voltage change rate when raising the output voltage of the converter larger than the voltage change rate when lowering the output voltage of the converter,
The motor driving device according to claim 1, wherein the motor driving device is a motor driving device.
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|---|---|---|---|---|
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| JP3651595B2 (en) * | 2001-12-13 | 2005-05-25 | 株式会社東芝 | Inverter device for washing machine and inverter device for washing dryer |
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| US7248989B2 (en) * | 2005-08-18 | 2007-07-24 | General Motors Corporation | Speed measurement system for speed control of high-speed motors |
| JP5246508B2 (en) * | 2009-05-28 | 2013-07-24 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Control device for motor drive device |
| JP2014124042A (en) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Hitachi Appliances Inc | Motor control device and air conditioner |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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