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JPH037084A - AC rotating machine control device - Google Patents

AC rotating machine control device

Info

Publication number
JPH037084A
JPH037084A JP1141859A JP14185989A JPH037084A JP H037084 A JPH037084 A JP H037084A JP 1141859 A JP1141859 A JP 1141859A JP 14185989 A JP14185989 A JP 14185989A JP H037084 A JPH037084 A JP H037084A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
control
rotational position
rotating machine
control device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1141859A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukio Aoyama
青山 行夫
Takeo Yuura
湯浦 武郎
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.)
Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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 Brother Industries Ltd filed Critical Brother Industries Ltd
Priority to JP1141859A priority Critical patent/JPH037084A/en
Publication of JPH037084A publication Critical patent/JPH037084A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 (産業上の利用分野) 本発明(友 交流回転機を高効率で可変速運転すること
のできる交流回転機の制御装置に関し、特に有限な制御
応答性により発生する交流回転機の巻線に実際に流れる
電流(以下、実電流という)の遅れ量を予jlL  補
正して制御性の一層の向上を図る交流回転機の制御装置
に関する。
[Detailed Description of the Invention] Purpose of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a control device for an AC rotating machine that can operate the AC rotating machine at variable speed with high efficiency, and particularly to The present invention relates to a control device for an AC rotating machine that aims to further improve controllability by correcting the amount of delay in the current that actually flows through the windings of the AC rotating machine (hereinafter referred to as actual current).

(従来の技術) 従来より、誘導電動機や同期電動機などの交流回転機を
あたかも直流回転機のごとく高効取 かつ、広範囲に可
変速運転するため、実電流の周波数や実効値ばかりでな
く、回転子に対する実電流の位相までも制御する交流回
転機の制御装置が提案されている。
(Conventional technology) Conventionally, in order to operate AC rotating machines such as induction motors and synchronous motors as if they were DC rotating machines with high efficiency and variable speed over a wide range, it has been necessary to control not only the frequency and effective value of the actual current but also the rotation. A control device for an AC rotating machine has been proposed that controls even the phase of the actual current to the motor.

この様な交流回転機の制御装置1表 以下の基本的構成
をしている。第6図1山 三相の同期電動機80の速度
制御を行う制御装置のブロック図である。同期電動[8
0に供給される実電流 すなわち三相の電機子電流iu
、  iv、  iwlよ その少なくとも三相分がカ
レントコイル82a、82bにより実測さ札 残る一相
の電機子電流は他の二相の電機子電流の検出値より算出
(例えIf、iw= −(i u+i v) )される
。そして、検出された電機子電流Ed−Q変換部84に
よって同期電動iJ%80の回転子上に定められた回転
座標(d−q座標)系に座標変換さね 回転トルクに有
効に作用する成分、いわゆるq軸成分(1q)とそれ以
外の無効成分、いわゆるd軸成分(id)とに分析され
る。
Table 1 of the control device for such an AC rotating machine has the following basic configuration. 6 is a block diagram of a control device that controls the speed of a three-phase synchronous motor 80. FIG. Synchronous electric [8
Actual current supplied to 0, i.e. three-phase armature current iu
, iv, iwl At least three phases are actually measured by the current coils 82a and 82b.The armature current of the remaining one phase is calculated from the detected values of the armature currents of the other two phases (for example, If, iw=-(i u+iv) ) will be done. Then, the detected armature current Ed-Q converter 84 converts the coordinates into a rotation coordinate (d-q coordinate) system determined on the rotor of the synchronous electric motor iJ%80. , the so-called q-axis component (1q) and the other invalid components, the so-called d-axis component (id).

なお、d−q変換部84にて座標変換処理を実行するた
め、同期電動機80の回転子磁極位置の正確な情報が不
可欠である。そこで、同期電動機80の回転軸80aに
は、その回転状況を検出する回転角度センサ86が取り
付けら札 磁極位置情報がd−Q変換部84に与えられ
る。
Note that accurate information on the rotor magnetic pole position of the synchronous motor 80 is essential because the dq conversion unit 84 executes the coordinate conversion process. Therefore, a rotation angle sensor 86 is attached to the rotating shaft 80a of the synchronous motor 80 to detect the rotational state of the rotating shaft 80a. Magnetic pole position information is provided to the dQ converter 84.

また、回転角度センサ86(よ 回転軸80aの回転速
度Vも検出しており、その検出結果はフィードバック情
報として利用される。すなわち、回転速度Vは負帰還さ
ね 目標回転速度V・どの偏差は比例・積分演算部(P
I部)88を介し、同期電動機に供給すべき実電流のq
軸成分の目標電流値iq・の算出に利用される。そして
Vq算出部90 It、  こうして定められた目標電
流iq・と検出された実際のq軸成分の電流値1qとの
偏差を解消するため1ミ 同期電動@80に印加すべき
q軸成分の目標電圧Vq・を算出する。
The rotation angle sensor 86 also detects the rotation speed V of the rotation shaft 80a, and the detection result is used as feedback information.In other words, the rotation speed V is a negative feedback. Proportional/integral calculation section (P
I part) q of the actual current to be supplied to the synchronous motor via 88
It is used to calculate the target current value iq of the axis component. Then, in order to eliminate the deviation between the thus determined target current iq and the detected actual current value 1q of the q-axis component, the Vq calculation unit 90 It calculates the target q-axis component to be applied to the synchronous electric motor @80. Calculate the voltage Vq.

一方、d軸成分の目標電流1d・(よ 同期電動機80
を高効率に運転するための最適値が存在するが、これは
きわめて小さな値であり、−船釣には近似的に「OJと
される。Vd算出部92(表その目標電流1d・と検出
された実際の電流値1dとの偏差を解消するため1ミ 
同期電動機80に印加すべきd軸成分の目標電圧Vd・
を決定する。
On the other hand, the target current of the d-axis component is 1d.
There is an optimum value for operating the motor with high efficiency, but this is an extremely small value, and for boat fishing it is approximated as "OJ". In order to eliminate the deviation from the actual current value 1d,
Target voltage Vd of the d-axis component to be applied to the synchronous motor 80
Determine.

こうして、d−q座標系での目標電圧Vq−Vd・が決
定されると、次いでその値をd−q逆変換部94にて逆
変換し、実際に同期電動機に印加する三相交流電圧Vu
、Vv、Vwが決定される。そして、この決定された交
流電圧に可能な限り近似した電圧を同期電動機の各相電
機子巻線に印加するため、通常のPWM型イレインバー
9部96り同期電動機への電力の供給が実行される。
When the target voltage Vq-Vd in the d-q coordinate system is determined in this way, the value is then inversely transformed in the d-q inverse converter 94 to obtain the three-phase AC voltage Vu actually applied to the synchronous motor.
, Vv, and Vw are determined. Then, in order to apply a voltage that is as close as possible to the determined AC voltage to each phase armature winding of the synchronous motor, power is supplied to the synchronous motor using a normal PWM type eraser 9 section 96. .

以上のごとく交流回転機の制御装置1.t、複雑な制御
処理を実行することで実現されるものであり、これを安
(ill  かつ、簡単に具現化するためにマイクロコ
ンピュータ等の論理演算素子を利用したソフト的手法が
採用される。すなわち、d−q変換及び逆変換、各種目
標電圧Vq・、Vd・の算出等をソフト的な論理演算に
より行っている。
As described above, AC rotating machine control device 1. It is realized by executing complex control processing, and in order to realize it cheaply and easily, a software method using logical operation elements such as a microcomputer is adopted. That is, dq conversion and inverse conversion, calculation of various target voltages Vq., Vd., etc. are performed by software logical operations.

しかし、マイクロコンピュータ等が論理演算に要する速
度は有限であり、回転子が高速回転する場合、すなわち
d−Q座標系が短時間に変化する場合にはその論理演算
の遅れによる実電流制御への影響が無視できないものと
なり、制御性能が悪化する。そこで、この処理速度の影
響を軽減し、制御精度を高めるために以下のごとき技術
が知られている。
However, the speed required for logical operations by microcomputers, etc. is finite, and when the rotor rotates at high speed, that is, when the d-Q coordinate system changes in a short period of time, the delay in the logical operations causes a delay in actual current control. The influence becomes unignorable, and control performance deteriorates. Therefore, the following techniques are known to reduce the influence of this processing speed and improve control accuracy.

第7図(表 上述した第6図においてd−q座標上での
目標電圧vq−,Vd・を算出する原理を説明するため
のベクトル図である。なお、図においてLa、Raは同
期電動機80の巻線−相当たりの巻線インダクタンス、
巻線抵抗を表している。
FIG. 7 (Table) This is a vector diagram for explaining the principle of calculating the target voltages vq-, Vd on the dq coordinate in FIG. winding - winding inductance per equivalent,
It represents the winding resistance.

ある時点の制御サンプル点nにおける実電流がd−Q軸
上でinであるとすると、速度偏差量から決定される目
標′R流値五q・との偏差を解消して次の制御サンプル
点n + 1では実電流Lnを目標値L・ (=?La
′n+Ld′n)にするため、制御周期T中にATL 
(:TIL・−已口)だけの電流変化を発生させる必要
がある。そのために必要な巻線への印加電圧vnとすれ
(′L 次式の電圧方程式が成立する。
Assuming that the actual current at a control sample point n at a certain point in time is in on the d-Q axis, the deviation from the target 'R current value 5q determined from the speed deviation amount is canceled and the next control sample point is At n+1, the actual current Ln is set to the target value L・(=?La
'n+Ld'n), ATL is
It is necessary to generate a current change of (:TIL・-已口). For this purpose, the voltage equation required to be applied to the winding is vn ('L).

Vn=RaXtn+(La/工)×△L+e・・・(1
)式 但し、eは速度起電力eのd−q軸上 でのベクトル表示である。
Vn=RaXtn+(La/engineering)×△L+e...(1
) where e is a vector representation of the velocity electromotive force e on the dq axes.

すなわち、上記式を行列式によりd−q成分に分割して
表示するなら(戯 ・・・(2)式 この(2)式を解くことで、巻線に印加すべき電圧Vn
が決定される。
In other words, if the above equation is divided into d-q components by the determinant and expressed ((2)) By solving this equation (2), the voltage Vn to be applied to the winding is
is determined.

しかし、上記原理に基づく計算を瞬時に完了することは
不可能であり、所定有限時間を必要とする。
However, it is impossible to complete calculations based on the above principle instantaneously, and a predetermined finite time is required.

そこで、従来は次の■〜■の一連の処理を実行している
Therefore, conventionally, the following series of processes 1 to 2 are executed.

■サンプル点n−1で同期電動t1!80の運転状態を
検出してこれをd−Q座標系に変換し、実電流n−1、
磁極位置情報θn−1,速度起電力e n−1及び巻線
印加電圧Vn−1を算出する。
■Detect the operating state of the synchronous motor t1!80 at sample point n-1, convert it to the d-Q coordinate system, and convert the actual current n-1,
Magnetic pole position information θn-1, speed electromotive force e n-1, and winding applied voltage Vn-1 are calculated.

■これらの算出結果及び下記(3)式より、近似的に次
のサンプル点nにおけるd−q座標上の実電流Anを推
定する。
(2) From these calculation results and equation (3) below, approximately estimate the actual current An on the d-q coordinates at the next sample point n.

但し、Ra=Oとする ■その推定値を用いて上記(2)式よりd−q座標上の
Vnを決定する。
However, it is assumed that Ra=O. (2) Using the estimated value, determine Vn on the d-q coordinates from the above equation (2).

■Vnをd−CI逆変換してサンプル点nにおいて出力
する。
(2) d-CI inverse transform of Vn is performed and output at sample point n.

これにより、サンプル点n + 1における実電流L 
n+1を、目標電流五°に一致させる制御が可能となる
As a result, the actual current L at the sample point n + 1
It becomes possible to control n+1 to match the target current of 5°.

(発明が解決しようとする課題) 上記のごとく実電流inの推定及び出力Vnの算出を実
行する交流回転機の制御装置(よ その計算をサンプル
点n−1の時点における磁極位置情報on−1により決
定されたd−q座標上において実行している。
(Problem to be Solved by the Invention) A control device for an AC rotating machine that estimates the actual current in and calculates the output Vn as described above (other calculations are performed using magnetic pole position information on-1 at the time of sample point n-1). The execution is performed on the dq coordinates determined by .

すなわち、第8図に示すdn−1,qn−1を座標軸と
するd−Q座標系において、サンプル点n −1におけ
る電流L n−1と電流変化l△ifよりサンプル点n
における電流inを次の(4)式により予測し、 Ln=Ln−1+△Ll          −(4)
この予測値Anがサンプル点n+1で目標電流Lq・に
一致するような電流変化量Δi2を生じさせるべき巻線
印加電圧Vnが算出されるのであり、・その制御実行の
結果電流はサンプル点n −)−1の時点でベクトルO
Pとなる。
That is, in the d-Q coordinate system whose coordinate axes are dn-1 and qn-1 shown in FIG. 8, the sample point n
The current in at is predicted by the following equation (4), and Ln=Ln-1+△Ll-(4)
The winding applied voltage Vn that should produce a current change amount Δi2 such that this predicted value An matches the target current Lq at sample point n+1 is calculated, and as a result of the control execution, the current is at sample point n - )-1, the vector O
It becomes P.

しかし、上記した処理■〜■を完了するまでの制御期間
中に回転子の位置変化量が大きい場合、すなわち同期電
動機80が高速回転している場合にIt、d−q座標系
が回転するためにサンプル点n + 1の座標軸はd 
n+1 、  q n+1へと変化する。
However, if the amount of change in the position of the rotor is large during the control period until the above-mentioned processes ■ to ■ are completed, that is, if the synchronous motor 80 is rotating at high speed, the It, d-q coordinate system rotates. The coordinate axis of sample point n + 1 is d
n+1, q changes to n+1.

換言するならff、  実電流の制御を実行する時点に
LL  上記ベクトルOPは回転してベクトルORへと
変化しているのである。
In other words, FF, LL At the time when the actual current control is executed, the above-mentioned vector OP rotates and changes to the vector OR.

この様に従来の交流回転機の制御装置c上 制御実行周
期に比較して回転子の回転速度が大きいとき、上記のご
とく制御目標と現実の回転状態とが大きく異なり、効率
の低下及び制御性能の悪化を招いている。
In this way, when the rotational speed of the rotor is large compared to the control execution cycle, the control target and the actual rotational state differ greatly, resulting in a decrease in efficiency and control performance. This has led to a worsening of the situation.

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、交
流回転機の低速及び中速回転状態はもちろん、高速回転
状態においても制御精度が低下することなく、常に高効
率の制御を可能とする交流回転機の制御装置を提供する
ことを目的としている。
The present invention has been made to solve the above problems, and enables highly efficient control at all times without deteriorating control accuracy not only in low-speed and medium-speed rotation states of an AC rotating machine but also in high-speed rotation states. The purpose of this invention is to provide a control device for an AC rotating machine.

発明の構成 (課Mを解決するための手段) 上記課題を解決するため本発明の構成した手段(友 第
1図の基本構成概念図に示すごとく、交流回転@Mに実
電流1を供給する電流供給手段C1と、 その電流供給手段C1により供給される実電流を検出す
る電流検出手段C2と、 前記交流回転機Mの回転子の回転位置を検出する回転位
置検出手段C3と、 その回転位置検出手段C3により検出された回転子の回
転位置に基づいて、前記電流検出手段C2により検出さ
れた実電流1を回転子上に定められた座標系に座標変換
する変換手段C4と、その変換手段C4により座標変換
された実電流1′と前記座標系上に定められた目標電流
1・との偏差△1を、前記電流検出手段C2及び回転位
置検出手段C3による実電流1及び回転位置の検呂時か
ら所定時間後に減少させるための制御量を決定し、前記
電流供給手段C1を制御する制御手段C5とを備えた交
流電動機の制御装置において、前記所定時間における回
転子の回転位置変化量を推定する推定手段C6と、 その推定手段C6により推定された回転位置変化量に基
づいて、前記制御手段C5により決定される制御量を補
正する補正手段C7とを設けたことを特徴とする交流回
転機の制御装置をその要旨としている。
Structure of the Invention (Means for Solving Section M) Means configured by the present invention to solve the above problems (Means for Solving Section M) As shown in the basic structural conceptual diagram of FIG. current supply means C1; current detection means C2 for detecting the actual current supplied by the current supply means C1; rotational position detection means C3 for detecting the rotational position of the rotor of the AC rotating machine M; and the rotational position thereof. a converting means C4 for converting the actual current 1 detected by the current detecting means C2 into a coordinate system determined on the rotor based on the rotational position of the rotor detected by the detecting means C3; and the converting means The deviation △1 between the actual current 1' coordinate-transformed by C4 and the target current 1 defined on the coordinate system is detected by the current detection means C2 and the rotational position detection means C3. A control device for an AC motor, comprising a control means C5 for determining a control amount to be decreased after a predetermined time from the start time and controlling the current supply means C1, wherein the amount of change in the rotational position of the rotor during the predetermined time is AC rotation characterized in that it is provided with an estimating means C6 for estimating, and a correcting means C7 for correcting the control amount determined by the control means C5 based on the rotational position change amount estimated by the estimating means C6. The gist of this is the machine's control system.

(作用) 本発明の交流回転機の制御装置における推定手段C61
1交流回転機Mの実電流1を制御するために必要な所定
時間内の回転子の回転位置変化量を推定し、実電流1の
制御を実行する時点における回転子の状態を把握可能と
する。
(Function) Estimating means C61 in the control device for an AC rotating machine of the present invention
1 Estimate the amount of rotational position change of the rotor within a predetermined time necessary to control the actual current 1 of the AC rotating machine M, and make it possible to grasp the state of the rotor at the time of executing the control of the actual current 1. .

そして、補正手段C7により、座標変換された実電流1
′と同一座標系上の目標電流1°との偏差△1を減少さ
せるための制御量を、推定手段C6により推定された回
転位置変化量に基づいて補正する。
Then, by the correction means C7, the coordinates of the actual current 1
The control amount for reducing the deviation Δ1 between ' and the target current 1° on the same coordinate system is corrected based on the rotational position change amount estimated by the estimating means C6.

すなわち、推定手段C6は制御実行時の回転座標系を特
定する作用を、補正手段C7は実電流偏差を減少させる
ために必要な制御量をその制御実行時の回転座標系に座
標変換する作用を奏するのである。
That is, the estimating means C6 has the function of specifying the rotating coordinate system when executing the control, and the correcting means C7 has the function of converting the coordinates of the control amount necessary to reduce the actual current deviation into the rotating coordinate system when executing the control. It is played.

(実施例) 第2図は本出願に係る発明の一実施例である交流回転機
の制御装置10の構成ブロック図である。
(Embodiment) FIG. 2 is a configuration block diagram of a control device 10 for an AC rotating machine which is an embodiment of the invention according to the present application.

なお、既述のごとく第2図に示す構成ブロック図(九 
制御装置10の機能を視覚的に表現したものであり、こ
の機能を実現するためには第4図に示すマイクロコンピ
ュータを中心とする論理演算回路を利用したソフト的な
手法が用いられる。
As mentioned above, the configuration block diagram shown in Figure 2 (9)
This is a visual representation of the functions of the control device 10, and in order to realize this function, a software method using logic operation circuits centered on the microcomputer shown in FIG. 4 is used.

第2図より視覚的に合易に理解できるように本実施例の
制御装置101友 第6図に示した従来の制御装置と共
通の構成ブロックを有している。
As can be easily understood visually from FIG. 2, the control device 101 of this embodiment has the same configuration blocks as the conventional control device shown in FIG.

この共通の構成ブロックについて(よ その機能も従来
と同一であることから、第6図と同一の符号を付して説
明を省略する。この様1ミ 本実施例の制御装置10は
従来のそれと多くの共通構成ブロックを有する。
Regarding these common structural blocks (other functions are also the same as those of the conventional one, the same reference numerals as in FIG. Has many common building blocks.

しかし、その共通構成ブロックは目標電流五・(=iq
・+Ld・)に一致する電流を同期電動機80に通じる
ための構成部分である。そして、本実施例の制御装置1
0で新たに設けられるi・補正部20で(表 その目標
電流i・を以下のごとく変更するものであり、同期電動
機80の巻線に供される@、81子電流iu、  iv
、  iwは従来の制御装置とは全く異なるものとなる
However, its common building block is the target current 5 (= iq
.+Ld.) to the synchronous motor 80. Then, the control device 1 of this embodiment
The i correction unit 20 newly provided at 0 changes the target current i as shown below, and the 81 child currents iu, iv supplied to the windings of the synchronous motor 80.
, iw are completely different from conventional control devices.

第3図(L  L・補正部20の機能を説明するための
ベクトル図である。第8図において前述したよう1:、
サンプル点n −1でのd−q座標(dn−1、qn−
1)上で、その時点の実電流1n−1等に基づいてサン
プル点nの電流Lnを予測し、更にサンプル点n +1
で目標値Aq・に一致するような電流変化量△tL2を
決定しても、現実にはサンプル点n + 1の時点には
d−q座標の座標軸はdnil 、  q n+1へと
変化している。従って、サンプル点n+1の時点で同期
電動[80への制御を実行しても、実際に巻線に供給さ
れる電流はその時点におけるq n+1軸からは大きく
遅れた位相の電流となり、多くの無効成分(d n+1
軸成分)表含むことになる。
FIG. 3 (This is a vector diagram for explaining the function of the L L correction unit 20. As described above in FIG. 8, 1:
d-q coordinates at sample point n-1 (dn-1, qn-
1) Based on the above, predict the current Ln at the sample point n based on the actual current 1n-1 etc. at that time, and further predict the current Ln at the sample point n +1
Even if the amount of current change △tL2 is determined to match the target value Aq, the coordinate axes of the d-q coordinates actually change to dnil, qn+1 at the time of sample point n+1. . Therefore, even if control is executed to the synchronous motor [80] at the time of sample point n+1, the current actually supplied to the winding will be a current with a phase that is significantly delayed from the qn+1 axis at that point, and many invalid component (d n+1
Axis component) table will be included.

これを解決するために本実施例の制御装置10(よ 電
流の目標値Lq−を実際に制御を実行する時点であるサ
ンプル点n −1−1のd−q座標系(座標軸d n+
1.  q n+1 )について定める方法を採用する
In order to solve this problem, the control device 10 of the present embodiment uses a d-q coordinate system (coordinate axis d n +
1. q n+1 ).

そこで、i°補正部20で(友 サンプル点n −1の
d  aNN標上上速度フィードバック系より与えられ
る目標電流tq・を、サンプル点n+1のd=q座標系
に変換して上記電流の位相遅れを予め補償するのである
Therefore, the i° correction unit 20 converts the target current tq given from the d aNN elevation speed feedback system of sample point n-1 to the d=q coordinate system of sample point n+1, and adjusts the phase of the current. This compensates for delays in advance.

すなわち、L・補正部20は、目標電流Lq・(ベクト
ルOP)をd−q座標系の回転速度と同期して回転させ
ベクトルORに一致させるべく、これに必要なベクトル
O8及びベクトルSRを算出するのである。ここで、ベ
クトルO8とはサンプル点q−1の目標電流iq・のq
 n−1構成分、ベクトルSRとは目標電流1q・のd
 n−1構成分であり、第3図から視覚的に理解できる
ように次式(5)により算出することができる。
That is, the L correction unit 20 calculates the vector O8 and vector SR necessary for rotating the target current Lq (vector OP) in synchronization with the rotation speed of the dq coordinate system and making it match the vector OR. That's what I do. Here, the vector O8 is the q of the target current iq at the sample point q-1.
n-1 component, vector SR is d of target current 1q.
n-1 components, which can be calculated using the following equation (5) as can be visually understood from FIG.

・・・ (5) なお、ここで2八〇とは、第3図に示すようにサンプル
点Q−1時点でのd−q座標軸とサンプル点q+1時点
でのd−Cl座標軸との角度差である。すなわち、 1
回のサンプル周期における回転角度へ〇を2倍したもの
であ吠 サンプル点n−1時点での回転速度Nから容易
に推定することができる。例え(瓜 サンプル点n−1
のときの回転速度をN[rpm]とすれ(戯]サンプル
期間中の回転角度△θは(6)式より算出される6八〇
=       XPX2π×丁    ・・ (6)
 0 但し、 Pは磁極対数である。
... (5) Here, 280 is the angular difference between the d-q coordinate axis at sample point Q-1 and the d-Cl coordinate axis at sample point q+1, as shown in Figure 3. It is. That is, 1
It can be easily estimated from the rotation speed N at sample point n-1. Example (melon sample point n-1
Let the rotation speed be N [rpm], then the rotation angle △θ during the sample period is calculated from equation (6): 680 = XPX2π×d... (6)
0 However, P is the number of magnetic pole pairs.

この様にして、L゛補正部20によりサンプル点n+1
のd−Cl座標軸に変換された目標電流q・、 1d°
が決定されると、従来と共通の構成ブロックにより同期
電動機80に対してその目標電流1q・、 1d°に一
致する時間軸上の三相交流電流iu、  iv、  i
wが通じられるのである。
In this way, the sample point n+1 is
The target current q・, 1d° converted to the d-Cl coordinate axis of
Once determined, the three-phase alternating currents iu, iv, i on the time axis that match the target currents 1q·, 1d° are applied to the synchronous motor 80 using the same configuration blocks as the conventional ones.
W can be understood.

第4図(瓜 第2図に示した構成ブロック図の制御装置
10を具現化した構成図である。図示するように、ハー
ド的にはマイクロコンピュータを中心とする論理演算回
路30とこれに付属する外部回路から構成される。
FIG. 4 is a configuration diagram embodying the control device 10 of the configuration block diagram shown in FIG. It consists of an external circuit.

論理演算回路30は一般的な構成であり、論理演算を実
行するCPU30a、後述するプログラムや三角関数表
テーブルを不揮発的に記憶しているROM 30 b、
情報の一時的記憶を実行してCPU30aの演算処理を
補助するRAM30c及び外部回路との情報の授受を担
当する入出力ボート30dからなる。
The logical operation circuit 30 has a general configuration, and includes a CPU 30a that executes logical operations, a ROM 30b that non-volatilely stores programs and trigonometric function tables to be described later,
It consists of a RAM 30c that temporarily stores information to assist the arithmetic processing of the CPU 30a, and an input/output board 30d that is responsible for exchanging information with external circuits.

外部回路(上 同期電動機80の巻線電流を制御するた
めのインバータ制御回路32、PWM型インバータ34
及び同期電動機80に流れる現実の巻線電流を検出する
電流検出コイル82a、82b、A/D変換器36そし
て同期電動機8oの回転角度を検出する回転角度センサ
86、カウンタ38から構成される。
External circuit (top) Inverter control circuit 32 for controlling the winding current of the synchronous motor 80, PWM type inverter 34
It also includes current detection coils 82a and 82b that detect the actual winding current flowing through the synchronous motor 80, an A/D converter 36, a rotation angle sensor 86 that detects the rotation angle of the synchronous motor 8o, and a counter 38.

以上のようなハード的構成を採用する制御装置10のR
OM30bl:fL  従来同様に下記する多くのプロ
グラムが記憶されている。
R of the control device 10 adopting the above hardware configuration
OM30bl:fL As in the past, many programs listed below are stored.

基本的なプログラムとして1よ 第一にA/D変換器3
6から入力された三相の巻線電流をd−q変換して電流
id、iqを算出すると共にカウンタ38からの入力に
基づき目標電流1・を決定するプロゲラん 第二に算出
した電流id、iqと決定された目標電流値id”、 
 iq・との偏差からその偏差を解消する電圧Vd−、
vQ−を算出するプログラム そして第三にd−Q座標
系で算出された電圧Vd°、vq°を実際の三相電圧V
u、Vv、Vwに変換してインバータ制御回路32への
指令信号を作成するプログラムがある6また、第四のプ
ログラムとして上記基本的プログラム及びCPU30a
の動作状態を管理して効率よく処理を完了するための管
理プログラム 第五に入出力ボート30dを管理して適
宜必要な情報を外部機器から入力し、あるい(表 出力
する入出カプログラム等がある。
The basic program is 1. First, A/D converter 3.
Progeran converts the three-phase winding current inputted from the counter 38 into d-q to calculate the current id, iq, and determines the target current 1 based on the input from the counter 38.The second calculated current id, iq and the determined target current value id”,
A voltage Vd- that eliminates the deviation from the deviation from iq.
Program to calculate vQ- And thirdly, the voltages Vd° and vq° calculated in the d-Q coordinate system are converted into the actual three-phase voltage V
There is a program that converts the signals into u, Vv, and Vw and creates a command signal to the inverter control circuit 32.6 Also, as a fourth program, the above basic program and the CPU 30a
A management program for managing the operating status of the fifth input/output boat 30d and inputting necessary information from external devices, or inputting/outputting input/output programs, etc. be.

上記した各プログラム1友 本実施例の第2図に示す機
能ブロック図において従来の制御装置と同一の構成ブロ
ックをソフト的に実現するためのものであり、実質的に
従来同様のプログラムと同一である。従って、ここでは
その詳細な説明は省略する。
Each of the above-mentioned programs is used to realize the same configuration blocks as the conventional control device in software in the functional block diagram shown in FIG. 2 of this embodiment, and is substantially the same as the conventional program. be. Therefore, detailed explanation thereof will be omitted here.

更1:、本実施例の制御装置]0(よ 上記プログラム
に加えて第5図に示す新たな[也°補正プログラム」が
ROM30bに記憶されており、その処理結果を上述し
た第二のプログラム(電流偏差を解消する電圧Vd−、
VQ−を算出するプログラム)に対して目標電流値iq
°、  id” として引き渡す。すなわち、二のB−
補正プログラム]は、第2図に示す機能ブロックi°補
正部20をソフト的に実現するためのプログラムである
Further 1: In addition to the above programs, a new [Yo correction program] shown in FIG. (Voltage Vd- that eliminates current deviation,
target current value iq for the program that calculates VQ-
°, id". That is, the second B-
Correction program] is a program for implementing the functional block i° correction unit 20 shown in FIG. 2 in software.

この「L°補正プログラム」(表  前述の第一のプロ
グラムが完了した後に起動される。すなわち、第一のプ
ログラムがCPU30aにて処理されることで、A/D
変換器36及びカウンタ38からの入力に基づいて実電
流id、iqの検出及び目標電流1°の決定がなさtl
=RAM30cの所定アドレスにはそのデータが格納さ
れている。
This "L° correction program" (Table 1) is started after the above-mentioned first program is completed. That is, by processing the first program in the CPU 30a, the A/D
Detection of the actual currents id, iq and determination of the target current 1° are performed based on inputs from the converter 36 and the counter 38.
=The data is stored at a predetermined address in the RAM 30c.

CPU30a1表 続いてrL−補正プログラム」の処
理を開始し、 RAM30cの所定アドレスをアクセス
して目標電流i°を読み込み(S100)また同期電動
機80の回転数Nが更新されつつ格納されることで常に
最新の回転数Nのデータが格納されるアドレスをアクセ
スして現在の回転数Nを読み込む(S 110)。そし
て、前記(6)式に回転数Nのデータを代入することで
制御周期T内におけるd−q座標系の回転角度差へ〇を
算出しくS + 20)、その値へ〇をパラメータとし
た関数5in(2△θ)、cos(2△θ)が記述され
るROM30bに予め用意されるテーブルを検索して、
今回の回転角度差△θに対する5n(2△θ)、cos
(2△θ)の値を確定する(S130)。
Next, the CPU 30a1 table starts the process of ``rL-correction program'', accesses a predetermined address in the RAM 30c, and reads the target current i° (S100).Also, the rotation speed N of the synchronous motor 80 is updated and stored, so that it is always updated. The address where the latest rotational speed N data is stored is accessed to read the current rotational speed N (S110). Then, by substituting the data of the rotation speed N into the above equation (6), calculate the rotation angle difference of the d-q coordinate system within the control period T (S + 20), and use 〇 as a parameter for that value. Search the table prepared in advance in the ROM 30b in which the functions 5in (2△θ) and cos (2△θ) are written,
5n(2△θ) for the current rotation angle difference △θ, cos
The value of (2Δθ) is determined (S130).

こうして、前記(5)式に代入すべき総ての値が特定さ
れると、当該(5)式の演算を実行して目的としている
新たな目標電流1d・、 1q・を決定する。そして、
このように決定された値1dq・を、 RAM30cの
所定のアドレスに格納(S150)して、 [tL・補
正プログラム」の処理を完了する。
In this way, when all the values to be substituted into the equation (5) are specified, the calculation of the equation (5) is executed to determine new target currents 1d., 1q. and,
The value 1dq· determined in this way is stored in a predetermined address of the RAM 30c (S150), and the processing of the [tL·correction program] is completed.

最終的な目標電流id’、  iqoが決定されると、
従来同様にその目標電流を実際に同期電動機80に通じ
るために必要な印加電圧が算出さねそのデータが所定の
タイミングでインバータ制御回路32に出力される。
Once the final target currents id' and iqo are determined,
As in the conventional case, the applied voltage required to actually pass the target current to the synchronous motor 80 is calculated, and the data is output to the inverter control circuit 32 at a predetermined timing.

以上のように構成される本実施例の交流回転機の制御装
置10によれ(L 次の効果が明らかであ本実施例の制
御装置10(友 サンプル点n −1での回転子の回転
数Nから実際に同期電動機80の実電流の制御を実行す
る時点のd−q座標を推定し、その推定した座標系に一
致するように目標電流Lq・をd−q座標系の回転速度
と同期して回転させ、実電流の制御を実行する。しかも
、このd−q座標系の回転角度の推定1よ きわめて高
精度に行うことができる。制御装置10がd−Q座標系
の回転角度を算出するのに要する時間は数m5ec以下
であり、大きな慣性力を有する同期電動機80がこの短
い期間中に回転状態を急変することはないからである。
The control device 10 of the AC rotating machine of this embodiment configured as described above has the following effects. Estimate the d-q coordinates at the time when the actual current control of the synchronous motor 80 is actually executed from N, and synchronize the target current Lq with the rotational speed of the d-q coordinate system so that it matches the estimated coordinate system. The rotation angle of this d-q coordinate system can be estimated with extremely high precision.The control device 10 estimates the rotation angle of the d-Q coordinate system. This is because the time required for calculation is several m5 ec or less, and the synchronous motor 80, which has a large inertial force, does not suddenly change its rotational state during this short period.

従って、同期電動[80の高速回転類IL  すなわち
制御装置]0の制御速度に対して無視できないほど高速
に同期電動機80の回転子上に定められたd−q座標系
が回転しようとも、制御実行時点の同期電動機80に最
適の実電流を通じることが可能となり、目標とする回転
速度 トルクに完全に追随制御することができる。これ
により同期電動機80(よ その低床 中床 高速総て
の回転領域において高精度に制御可能となり、直流電動
機なみの制御特性が発揮されることになる。
Therefore, even if the d-q coordinate system defined on the rotor of the synchronous motor 80 rotates at a high speed that cannot be ignored relative to the control speed of the synchronous motor [80's high-speed rotation type IL, that is, the control device] 0, control cannot be executed. It becomes possible to pass the optimum actual current to the synchronous motor 80 at the time, and it is possible to completely follow the target rotational speed and torque. This makes it possible to control the synchronous motor 80 with high accuracy in all rotational ranges, including low floor, middle floor, and high speed, and exhibits control characteristics comparable to that of a DC motor.

このことはまた、制御装置10を構成する論理演算回路
30として、演算処理を高速に実行する高低 かつ、複
雑な構成を必要とせず1:、安価で簡易な回路構成を採
用しても、充分に実用に耐える高性能の交流回転機の制
御装置を構成できることを意味している。
This also means that the logical arithmetic circuit 30 constituting the control device 10 can be used to perform arithmetic processing at high speed without requiring a complicated configuration. This means that it is possible to construct a control system for a high-performance AC rotating machine that can withstand practical use.

なお、本発明は上記実施例の構成に何ら限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない種々の態様により具現
化されるものである。例えは 上記実施例では制御対象
として同期電動機8oを使用した例を示しているが、誘
導電動機やその他の交流電動機を使用してもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiments, but may be embodied in various embodiments without departing from the gist thereof. For example, although the above embodiment shows an example in which a synchronous motor 8o is used as the controlled object, an induction motor or other AC motor may also be used.

発明の効果 以上実施例を挙げて詳述したように本発明の交流回転機
の制御装置1山 実電流の制御に要する有限時間におけ
る回転子の回転付属変化量を推定すると共に、その推定
結果に応じて制御実行時の真の回転子の回転位置に合致
させて実電流を通じる作用がある。
Effects of the Invention As described above in detail with reference to embodiments, the control device for an AC rotating machine of the present invention estimates the amount of change associated with the rotation of the rotor in a finite time required to control the actual current, and uses the estimation result to Accordingly, there is an effect of passing the actual current in accordance with the true rotational position of the rotor during control execution.

従って、交流回転機の低速 中速回転領域ばかりでなく
、高速回転領域においても実電流の制御精度がきわめて
高くなり、その回転速度及び出力トルクを精密に制御す
ることが可能となり、交流回転機をあたかも直流電動機
なみに制御することができる。
Therefore, the control accuracy of the actual current becomes extremely high not only in the low- to medium-speed rotation range of the AC rotating machine but also in the high-speed rotation range, making it possible to precisely control the rotation speed and output torque. It can be controlled as if it were a DC motor.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の詳細な説明は 第2図は一実施例であ
る制御装置の機能を説明するブロック図、第3図は同実
施例のi・補正部の機能を説明するベクトル旦 第4図
は同実施例の機能をソフト的に実現した構成皿 第5図
は同実施例にて処理されるプログラムのフローチャート
、第6図は従来の制御装置の機能を説明するブロック医
 第7図は従来例の機能を説明するベクトルは 第8図
は従来例による高速回転時のベクトルは を示している
。 10・・・制御装置   20・・・五°補正部0・・
・論理演算回路 32・・・インバータ制御回路4・・
・PWM型インバータ 36・・・A/D変換器8・・
・カウンタ   80・・・同期電動機2a、82b・
・・カレントコイル 4・・・d−Q変換部 86・・・回転角度センサ8・
・・比例・積分演算部(PI部) O・・・vq算出部  92・・・Vd算出部4・・・
d−q逆変換部 6・・・PWM型イフィンバー 9部人  弁理士  定立 勉 第3図 第 1 図 第 5 図
FIG. 1 is a detailed explanation of the present invention. FIG. 2 is a block diagram explaining the functions of a control device according to an embodiment. FIG. Figure 4 is a configuration plate that realizes the functions of the same embodiment in software. Figure 5 is a flowchart of a program processed in the same embodiment. Figure 6 is a block diagram explaining the functions of a conventional control device. Figure 7 is the vector explaining the function of the conventional example. FIG. 8 shows the vector at high speed rotation according to the conventional example. 10...Control device 20...5° correction section 0...
・Logic operation circuit 32... Inverter control circuit 4...
・PWM type inverter 36...A/D converter 8...
・Counter 80...Synchronous motor 2a, 82b・
...Current coil 4...d-Q conversion section 86...Rotation angle sensor 8.
...Proportional/integral calculation section (PI section) O...vq calculation section 92...Vd calculation section 4...
d-q inverse conversion unit 6... PWM type Ifin bar 9 Patent attorney Tsutomu Seitachi Figure 3 Figure 1 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 交流回転機に実電流を供給する電流供給手段と、その電
流供給手段により供給される実電流を検出する電流検出
手段と、 前記交流回転機の回転子の回転位置を検出する回転位置
検出手段と、 その回転位置検出手段により検出された回転子の回転位
置に基づいて、前記電流検出手段により検出された実電
流を回転子上に定められた座標系に座標変換する変換手
段と、 その変換手段により座標変換された実電流と前記座標系
上に定められた目標電流との偏差を、前記電流検出手段
及び回転位置検出手段による実電流及び回転位置の検出
時から所定時間後に減少させるための制御量を決定し、
前記電流供給手段を制御する制御手段とを備えた交流電
動機の制御装置において、 前記所定時間における回転子の回転位置変化量を推定す
る推定手段と、 その推定手段により推定された回転位置変化量に基づい
て、前記制御手段により決定される制御量を補正する補
正手段とを設けたことを特徴とする交流回転機の制御装
[Scope of Claims] Current supply means for supplying an actual current to an AC rotating machine; current detection means for detecting the actual current supplied by the current supply means; and detecting the rotational position of a rotor of the AC rotating machine. a rotational position detection means for detecting the rotor; and a transformation for converting the actual current detected by the current detection means into a coordinate system determined on the rotor based on the rotational position of the rotor detected by the rotational position detection means. a means for detecting the deviation between the actual current coordinate-converted by the converting means and the target current defined on the coordinate system for a predetermined period of time from the time when the actual current and rotational position are detected by the current detection means and rotational position detection means; Determine the control amount to reduce later,
A control device for an AC motor, comprising: a control means for controlling the current supply means; an estimating means for estimating the amount of change in the rotational position of the rotor during the predetermined time; and an amount of change in the rotational position estimated by the estimating means. and a correction means for correcting the control amount determined by the control means based on the control means for an AC rotating machine.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006262554A (en) * 2005-03-15 2006-09-28 Jtekt Corp Brushless motor control device

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