JPH11275900A - 同期電動機の制御装置 - Google Patents
同期電動機の制御装置Info
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- JPH11275900A JPH11275900A JP10075625A JP7562598A JPH11275900A JP H11275900 A JPH11275900 A JP H11275900A JP 10075625 A JP10075625 A JP 10075625A JP 7562598 A JP7562598 A JP 7562598A JP H11275900 A JPH11275900 A JP H11275900A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 同期電動機の位置検出誤差に基づくトルクや
端子電圧の制御誤差をなくし、それらの制御精度を向上
させる。 【解決手段】 同期電動機３の電動機定数、速度、直軸
電流指令値及び前記横軸電流指令値から演算された電圧
指令値の大きさと端子電圧検出または演算により得られ
た電圧の大きさとの偏差が零になるように、位置補正器
１９により補正した回転子位置を第１、第２の座標変換
器１０，１３に与えて制御に使用する。これにより、制
御に使用される回転子位置の値が適切に補正され、同期
電動機３の端子電圧は、位置検出値に誤差がない場合の
値に制御される。
端子電圧の制御誤差をなくし、それらの制御精度を向上
させる。 【解決手段】 同期電動機３の電動機定数、速度、直軸
電流指令値及び前記横軸電流指令値から演算された電圧
指令値の大きさと端子電圧検出または演算により得られ
た電圧の大きさとの偏差が零になるように、位置補正器
１９により補正した回転子位置を第１、第２の座標変換
器１０，１３に与えて制御に使用する。これにより、制
御に使用される回転子位置の値が適切に補正され、同期
電動機３の端子電圧は、位置検出値に誤差がない場合の
値に制御される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、同期電動機の速度
制御を電力変換器により行う同期電動機の制御装置に関
する。
制御を電力変換器により行う同期電動機の制御装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】同期電動機は、機械に固有の磁極数と交
流回路の周波数で決まる一定速度（同期速度）において
のみ定常運転することができる交流電動機である。そし
て、回転界磁形同期電動機の界磁として永久磁石を用い
た永久磁石同期電動機が広く使用されている。同期電動
機の速度制御においては、回転子の位置を検出する必要
があるため、速度検出器の他に位置検出器が取り付けら
れている。
流回路の周波数で決まる一定速度（同期速度）において
のみ定常運転することができる交流電動機である。そし
て、回転界磁形同期電動機の界磁として永久磁石を用い
た永久磁石同期電動機が広く使用されている。同期電動
機の速度制御においては、回転子の位置を検出する必要
があるため、速度検出器の他に位置検出器が取り付けら
れている。
【０００３】図７は、従来技術による永久磁石同期電動
機の制御装置の構成例を示す。図７において、電力変換
器１は、商用交流電源２からの電力を変換して、同期電
動機（ＰＭモータ）３に供給する。位置検出器４は、同
期電動機３に取り付けられており、位置検出値θを出力
する。座標変換器１０は、電流検出器１１からの相電流
検出値ｉu,ｉvと位置検出値θとに基づき、直軸電流検
出値ｉd及び横軸電流検出値ｉqを演算する。
機の制御装置の構成例を示す。図７において、電力変換
器１は、商用交流電源２からの電力を変換して、同期電
動機（ＰＭモータ）３に供給する。位置検出器４は、同
期電動機３に取り付けられており、位置検出値θを出力
する。座標変換器１０は、電流検出器１１からの相電流
検出値ｉu,ｉvと位置検出値θとに基づき、直軸電流検
出値ｉd及び横軸電流検出値ｉqを演算する。
【０００４】電流調節器１２は、直軸電流検出値ｉd及
び横軸電流検出値ｉqがその指令値ｉ d *,ｉq *にそれぞれ
一致するように、直軸電圧指令値ｖd *及び横軸電圧指令
値ｖq *を出力する。座標変換器１３は、直軸電圧指令値
ｖd *,横軸電圧指令値ｖq *,位置検出値θにより相電圧指
令値ｖu *,ｖv *,ｖw *を演算し、これによりＰＷＭ変調器
１４で電力変換器１を制御している。この結果、同期電
動機３の電流が指令値と一致するように制御が行われ、
速度ωがその指令値ω*に一致するように制御される。
び横軸電流検出値ｉqがその指令値ｉ d *,ｉq *にそれぞれ
一致するように、直軸電圧指令値ｖd *及び横軸電圧指令
値ｖq *を出力する。座標変換器１３は、直軸電圧指令値
ｖd *,横軸電圧指令値ｖq *,位置検出値θにより相電圧指
令値ｖu *,ｖv *,ｖw *を演算し、これによりＰＷＭ変調器
１４で電力変換器１を制御している。この結果、同期電
動機３の電流が指令値と一致するように制御が行われ、
速度ωがその指令値ω*に一致するように制御される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、位置センサ取
り付け時の機械的な誤差及び検出回路による検出遅れに
より、位置検出値θには誤差が含まれる。この誤差によ
り、座標変換器１０，１３における演算に誤差が発生
し、電流位相を正確に制御できなくなり、トルクや端子
電圧に制御誤差を生じている。
り付け時の機械的な誤差及び検出回路による検出遅れに
より、位置検出値θには誤差が含まれる。この誤差によ
り、座標変換器１０，１３における演算に誤差が発生
し、電流位相を正確に制御できなくなり、トルクや端子
電圧に制御誤差を生じている。
【０００６】特に高速運転時は、電力変換器１がその最
大電圧の近くで運転されており、電圧の余裕が小さいた
め、端子電圧誤差の影響を大きく受ける。たとえば、端
子電圧が誤差により計画値よりも大きくなった場合、端
子電圧が電力変換器の最大電圧で飽和してしまうので、
電流制御が不安定になったり、トルク脈動が増加した
り、制御不能になることがある。
大電圧の近くで運転されており、電圧の余裕が小さいた
め、端子電圧誤差の影響を大きく受ける。たとえば、端
子電圧が誤差により計画値よりも大きくなった場合、端
子電圧が電力変換器の最大電圧で飽和してしまうので、
電流制御が不安定になったり、トルク脈動が増加した
り、制御不能になることがある。
【０００７】また、端子電圧が誤差により計画値よりも
小さくなった場合、所望の出力を得るために、電圧が低
下した分だけ電流を増加させる必要がある。これは効率
の低下を招くことになり、また、電力変換器の電流制限
により所望の出力が得られなくなる場合もある。
小さくなった場合、所望の出力を得るために、電圧が低
下した分だけ電流を増加させる必要がある。これは効率
の低下を招くことになり、また、電力変換器の電流制限
により所望の出力が得られなくなる場合もある。
【０００８】そこで本発明は、位置検出器の誤差の影響
を補償して、端子電圧の制御精度を向上させることが可
能な同期電動機の制御装置を提供使用とするものであ
る。
を補償して、端子電圧の制御精度を向上させることが可
能な同期電動機の制御装置を提供使用とするものであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、同期電動機の
速度制御を行う制御装置において、位置検出器による位
置検出誤差がある場合、その影響が端子電圧の大きさの
変化となって現れることに着目したものである。すなわ
ち、請求項１〜３記載の発明では、電動機定数、速度、
直軸電流指令値及び前記横軸電流指令値から演算された
電圧指令値の大きさと端子電圧検出または演算により得
られた電圧の大きさとの偏差が零になるように、補正し
た回転子位置を制御に使用する。これにより、制御に使
用される回転子位置の値が適切に補正され、同期電動機
の端子電圧は、位置検出値に誤差がない場合の値に制御
される。
速度制御を行う制御装置において、位置検出器による位
置検出誤差がある場合、その影響が端子電圧の大きさの
変化となって現れることに着目したものである。すなわ
ち、請求項１〜３記載の発明では、電動機定数、速度、
直軸電流指令値及び前記横軸電流指令値から演算された
電圧指令値の大きさと端子電圧検出または演算により得
られた電圧の大きさとの偏差が零になるように、補正し
た回転子位置を制御に使用する。これにより、制御に使
用される回転子位置の値が適切に補正され、同期電動機
の端子電圧は、位置検出値に誤差がない場合の値に制御
される。
【００１０】請求項４記載の発明では、電動機定数、速
度、直軸電流指令値及び前記横軸電流指令値から演算さ
れた電圧指令値の大きさと端子電圧検出または演算によ
り得られた電圧の大きさとの偏差が零になるように、電
流指令値の位相を補正し、同期電動機の電流を、位相を
補正された電流指令値と一致するように制御する。これ
により、同期電動機の端子電圧は、位置検出値に誤差が
ない場合の値に制御される。
度、直軸電流指令値及び前記横軸電流指令値から演算さ
れた電圧指令値の大きさと端子電圧検出または演算によ
り得られた電圧の大きさとの偏差が零になるように、電
流指令値の位相を補正し、同期電動機の電流を、位相を
補正された電流指令値と一致するように制御する。これ
により、同期電動機の端子電圧は、位置検出値に誤差が
ない場合の値に制御される。
【００１１】また、請求項５記載の発明では、速度と鎖
交磁束との積から演算された電圧指令値の大きさと端子
電圧検出または演算により得られた電圧の大きさとの偏
差が零になるように、鎖交磁束指令値を補正し、この補
正された鎖交磁束指令値に基づいて電流指令値を得る。
この鎖交磁束指令値は、位置検出値に誤差がない場合と
同一の端子電圧を発生するように補正される。従って、
位置検出値に誤差がない場合と同一の端子電圧を発生す
る電流指令値が得られる。同期電動機の電流を、このよ
うにして得られた電流指令値と一致するように制御する
ことにより、同期電動機の端子電圧は、位置検出値に誤
差がない場合の値に制御される。
交磁束との積から演算された電圧指令値の大きさと端子
電圧検出または演算により得られた電圧の大きさとの偏
差が零になるように、鎖交磁束指令値を補正し、この補
正された鎖交磁束指令値に基づいて電流指令値を得る。
この鎖交磁束指令値は、位置検出値に誤差がない場合と
同一の端子電圧を発生するように補正される。従って、
位置検出値に誤差がない場合と同一の端子電圧を発生す
る電流指令値が得られる。同期電動機の電流を、このよ
うにして得られた電流指令値と一致するように制御する
ことにより、同期電動機の端子電圧は、位置検出値に誤
差がない場合の値に制御される。
【００１２】すなわち、本発明によれば、位置検出値に
誤差がある場合にも、端子電圧及びトルクの高精度な制
御が可能となる。この結果、以下の効果が得られる。 １）トルクの制御精度が高くなるので、同期電動機の制
御性能を向上させることができる。 ２）端子電圧を電力変換器の最大出力電圧未満に制御で
きるので、端子電圧が電力変換器の最大電圧で飽和する
ことがなく、電流制御系を安定化できる。 ３）電力変換器をその最大出力電圧まで利用できるの
で、その分、電流を低減することができ、電力変換器の
高効率化及び容量低減を実現できる。 ４）上記の効果は、高速運転時に特に大きいことから、
同期電動機の運転速度範囲を拡大することができる。
誤差がある場合にも、端子電圧及びトルクの高精度な制
御が可能となる。この結果、以下の効果が得られる。 １）トルクの制御精度が高くなるので、同期電動機の制
御性能を向上させることができる。 ２）端子電圧を電力変換器の最大出力電圧未満に制御で
きるので、端子電圧が電力変換器の最大電圧で飽和する
ことがなく、電流制御系を安定化できる。 ３）電力変換器をその最大出力電圧まで利用できるの
で、その分、電流を低減することができ、電力変換器の
高効率化及び容量低減を実現できる。 ４）上記の効果は、高速運転時に特に大きいことから、
同期電動機の運転速度範囲を拡大することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。まず、第１実施形態による永久磁石同期
電動機の制御装置の構成を、図１を参照して説明する。
図１において、電力変換器１は、商用交流電源２からの
交流電力を変換して、所望の周波数の電力を同期電動機
（ＰＭモータ）３に供給する。同期電動機３には、回転
子位置を検出するための位置検出器４及び回転速度を検
出するための速度検出器５が取り付けられている。
態を説明する。まず、第１実施形態による永久磁石同期
電動機の制御装置の構成を、図１を参照して説明する。
図１において、電力変換器１は、商用交流電源２からの
交流電力を変換して、所望の周波数の電力を同期電動機
（ＰＭモータ）３に供給する。同期電動機３には、回転
子位置を検出するための位置検出器４及び回転速度を検
出するための速度検出器５が取り付けられている。
【００１４】比較器６は、速度指令値ω*と速度検出器
５により検出された速度検出値ωとの偏差を出力する。
速度調節器７は、比較器６からの偏差を入力してこれを
増幅し、トルク指令値τ*を出力する。鎖交磁束指令演
算器８は、速度調節器７からのトルク指令値τ*と速度
検出器５からの速度検出値ωとから鎖交磁束指令値ψa *
を演算し出力する。ここで、同期電動機３の端子電圧の
大きさは、近似的に鎖交磁束と速度との積であるので、
端子電圧が電力変換器１の最大電圧以下になるように、
鎖交磁束指令値ψa *が演算される。
５により検出された速度検出値ωとの偏差を出力する。
速度調節器７は、比較器６からの偏差を入力してこれを
増幅し、トルク指令値τ*を出力する。鎖交磁束指令演
算器８は、速度調節器７からのトルク指令値τ*と速度
検出器５からの速度検出値ωとから鎖交磁束指令値ψa *
を演算し出力する。ここで、同期電動機３の端子電圧の
大きさは、近似的に鎖交磁束と速度との積であるので、
端子電圧が電力変換器１の最大電圧以下になるように、
鎖交磁束指令値ψa *が演算される。
【００１５】電流指令演算器９は、トルク指令値τ*及
び鎖交磁束指令値ψa *を入力し、直軸電流指令値ｉd *と
横軸電流指令値ｉq *とを出力する。鎖交磁束指令演算器
８及び電流指令演算器９の詳細な構成は、たとえば、平
成９年電気学会全国大会４−３５０，１０００に示され
ている。
び鎖交磁束指令値ψa *を入力し、直軸電流指令値ｉd *と
横軸電流指令値ｉq *とを出力する。鎖交磁束指令演算器
８及び電流指令演算器９の詳細な構成は、たとえば、平
成９年電気学会全国大会４−３５０，１０００に示され
ている。
【００１６】電圧指令演算器１５は、速度検出器５から
の速度検出値ω、電流指令演算器９からの直軸電流指令
値ｉd *及び横軸電流指令値ｉq *を入力し、予め設定され
ている電動機定数を使用して、数式１に従い電圧指令値
の大きさｖaMを演算する。なお、数式１において、Ｌd
はｄ軸インダクタンス、Ｌqはｑ軸インダクタンス、ψm
は無負荷鎖交磁束、ｒは抵抗である。
の速度検出値ω、電流指令演算器９からの直軸電流指令
値ｉd *及び横軸電流指令値ｉq *を入力し、予め設定され
ている電動機定数を使用して、数式１に従い電圧指令値
の大きさｖaMを演算する。なお、数式１において、Ｌd
はｄ軸インダクタンス、Ｌqはｑ軸インダクタンス、ψm
は無負荷鎖交磁束、ｒは抵抗である。
【００１７】
【数１】
【００１８】電圧演算器１６は、電圧検出器１７により
検出された同期電動機３の端子電圧ｖuv,ｖvwを入力
し、電圧の大きさｖaを出力する。比較器１８は、この
値ｖaと電圧指令値の大きさｖaMとの偏差ｅを出力す
る。位置補正器１９は、この偏差ｅを増幅して位置補正
値△θを出力する。なお、位置補正器１９には、速度検
出値ω及びトルク指令値τ*が入力されている。
検出された同期電動機３の端子電圧ｖuv,ｖvwを入力
し、電圧の大きさｖaを出力する。比較器１８は、この
値ｖaと電圧指令値の大きさｖaMとの偏差ｅを出力す
る。位置補正器１９は、この偏差ｅを増幅して位置補正
値△θを出力する。なお、位置補正器１９には、速度検
出値ω及びトルク指令値τ*が入力されている。
【００１９】電流の大きさが小さい場合、位置の補正に
より電圧の大きさを補正できる範囲が小さいため、位置
補正器１９の演算が収束しないことがある。そこで、電
流演算器２０に直軸電流指令値ｉd *及び横軸電流指令値
ｉq *を入力し、電流指令値の大きさｉa *を数式２の演算
により得て、これを位置補正器１９に入力する。
より電圧の大きさを補正できる範囲が小さいため、位置
補正器１９の演算が収束しないことがある。そこで、電
流演算器２０に直軸電流指令値ｉd *及び横軸電流指令値
ｉq *を入力し、電流指令値の大きさｉa *を数式２の演算
により得て、これを位置補正器１９に入力する。
【００２０】
【数２】
【００２１】位置補正器１９では、図５のフローチャー
トに示される演算が行われる。ステップ５０１におい
て、電流指令値の大きさｉa *が所定値ｉamin以下の場
合、ステップ５０２に進み、位置補正値△θ＝０に設定
して、位置の補正を行わない。これにより、上述の位置
補正器１９の演算が収束しない可能性があるという問題
を解決できる。
トに示される演算が行われる。ステップ５０１におい
て、電流指令値の大きさｉa *が所定値ｉamin以下の場
合、ステップ５０２に進み、位置補正値△θ＝０に設定
して、位置の補正を行わない。これにより、上述の位置
補正器１９の演算が収束しない可能性があるという問題
を解決できる。
【００２２】ステップ５０１において、電流指令値の大
きさｉa *が所定値ｉaminよりも大きい場合、ステップ５
０３に進み、位置補正値△θを得る。位置検出値θの誤
差に対して発生する電圧の大きさｖaと電圧指令値の大
きさｖaMとの偏差ｅの極性は、トルクの極性によって異
なる。そこで、トルク指令値τ*の極性ｓｇｎ（τ*)に
より、位置補正器１９のゲインの極性を切り換えるよう
にしている。また、速度ωが高いほど、位置検出値θの
誤差に対して発生する電圧の大きさｖaと電圧指令値の
大きさｖaMとの偏差ｅが大きくなるので、位置補正器１
９のゲインを速度ωの減少関数Ｋp(ω）とし、制御系を
安定させるようにしている。
きさｉa *が所定値ｉaminよりも大きい場合、ステップ５
０３に進み、位置補正値△θを得る。位置検出値θの誤
差に対して発生する電圧の大きさｖaと電圧指令値の大
きさｖaMとの偏差ｅの極性は、トルクの極性によって異
なる。そこで、トルク指令値τ*の極性ｓｇｎ（τ*)に
より、位置補正器１９のゲインの極性を切り換えるよう
にしている。また、速度ωが高いほど、位置検出値θの
誤差に対して発生する電圧の大きさｖaと電圧指令値の
大きさｖaMとの偏差ｅが大きくなるので、位置補正器１
９のゲインを速度ωの減少関数Ｋp(ω）とし、制御系を
安定させるようにしている。
【００２３】次にステップ５０４に進み、位置補正値△
θの演算結果を１次遅れフィルタにより遅らせる。これ
は、数式１による電圧指令値の大きさｖaMの演算におい
て電流制御系の過渡現象を考慮していないことにより生
じる演算誤差を除去するためである。
θの演算結果を１次遅れフィルタにより遅らせる。これ
は、数式１による電圧指令値の大きさｖaMの演算におい
て電流制御系の過渡現象を考慮していないことにより生
じる演算誤差を除去するためである。
【００２４】図１に戻って、加算器２１は、位置検出器
４からの位置検出値θに位置補正器１９からの位置補正
値△θを加算し、位置演算値θMを出力する。第１の座
標変換手段としての座標変換器１０は、電流検出器１１
からの相電流検出値ｉu,ｉvと加算器２１からの位置演
算値θMを入力し、直軸電流検出値ｉd及び横軸電流検出
値ｉqを演算して出力する。電流調節器１２は、直軸電
流検出値ｉd及び横軸電流検出値ｉqがその指令値ｉd *,
ｉq *にそれぞれ一致するように、直軸電圧指令値ｖd *及
び横軸電圧指令値ｖq *を出力する。第２の座標変換手段
としての座標変換器１３は、直軸電圧指令値ｖd *,横軸
電圧指令値ｖq *及び位置演算値θMにより相電圧指令値
ｖu *,ｖv *,ｖw *を演算し、これをＰＷＭ変調器１４に与
える。ＰＷＭ変調器１４は、パルス幅変調に基づく制御
信号を生成して、これにより電力変換器１を制御する。
４からの位置検出値θに位置補正器１９からの位置補正
値△θを加算し、位置演算値θMを出力する。第１の座
標変換手段としての座標変換器１０は、電流検出器１１
からの相電流検出値ｉu,ｉvと加算器２１からの位置演
算値θMを入力し、直軸電流検出値ｉd及び横軸電流検出
値ｉqを演算して出力する。電流調節器１２は、直軸電
流検出値ｉd及び横軸電流検出値ｉqがその指令値ｉd *,
ｉq *にそれぞれ一致するように、直軸電圧指令値ｖd *及
び横軸電圧指令値ｖq *を出力する。第２の座標変換手段
としての座標変換器１３は、直軸電圧指令値ｖd *,横軸
電圧指令値ｖq *及び位置演算値θMにより相電圧指令値
ｖu *,ｖv *,ｖw *を演算し、これをＰＷＭ変調器１４に与
える。ＰＷＭ変調器１４は、パルス幅変調に基づく制御
信号を生成して、これにより電力変換器１を制御する。
【００２５】次に、この実施形態の作用を説明する。い
ま、位置センサの取り付け時の機械的誤差及び検出回路
の遅れにより、位置検出値θに誤差が生じていると仮定
する。座標変換器１０，１３における電流検出値の変換
及び電圧指令値の変換は、前述の如く位置演算値θMを
使用して行われる。ここで、位置演算値θMは、位置検
出値θに誤差がない場合と同一の端子電圧を発生するよ
うに、位置補正器１９からの位置補正値△θにより補正
されている。従って、誤差を含む位置検出器４からの位
置検出値θの代わりに、位置演算値θMを座標変換器１
０，１３において使用することにより、同期電動機３の
端子電圧が正確に制御される。これにより、位置検出値
θに誤差がある場合にも、その影響を受けることなく同
期電動機３の端子電圧及びトルクの高精度な制御が可能
となる。
ま、位置センサの取り付け時の機械的誤差及び検出回路
の遅れにより、位置検出値θに誤差が生じていると仮定
する。座標変換器１０，１３における電流検出値の変換
及び電圧指令値の変換は、前述の如く位置演算値θMを
使用して行われる。ここで、位置演算値θMは、位置検
出値θに誤差がない場合と同一の端子電圧を発生するよ
うに、位置補正器１９からの位置補正値△θにより補正
されている。従って、誤差を含む位置検出器４からの位
置検出値θの代わりに、位置演算値θMを座標変換器１
０，１３において使用することにより、同期電動機３の
端子電圧が正確に制御される。これにより、位置検出値
θに誤差がある場合にも、その影響を受けることなく同
期電動機３の端子電圧及びトルクの高精度な制御が可能
となる。
【００２６】次に、本発明の第２実施形態の構成を、図
２を参照して説明する。図１に示した第１実施形態にお
いて、電圧の大きさｖaの演算は、電圧検出器１７によ
る検出値に基づいて行われるが、図２に示す実施形態で
は、電圧の大きさｖaの演算を、直軸電圧指令値ｖd *及
び横軸電圧指令値ｖq *により近似的に行うようにし、電
圧検出器を省略している。図２において、図１と共通す
る構成要素は、同一の参照符号により示しており、その
説明を省略する。
２を参照して説明する。図１に示した第１実施形態にお
いて、電圧の大きさｖaの演算は、電圧検出器１７によ
る検出値に基づいて行われるが、図２に示す実施形態で
は、電圧の大きさｖaの演算を、直軸電圧指令値ｖd *及
び横軸電圧指令値ｖq *により近似的に行うようにし、電
圧検出器を省略している。図２において、図１と共通す
る構成要素は、同一の参照符号により示しており、その
説明を省略する。
【００２７】電圧演算器２５は、電流調節器１２からの
直軸電圧指令値ｖd *及び横軸電圧指令値ｖq *を入力し、
数式３により表される演算を行って電圧の大きさｖaを
得る。
直軸電圧指令値ｖd *及び横軸電圧指令値ｖq *を入力し、
数式３により表される演算を行って電圧の大きさｖaを
得る。
【００２８】
【数３】
【００２９】比較器１８は、電圧演算器２５からの電圧
の大きさｖaと電圧指令演算器１５からの電圧指令値の
大きさｖaMとを入力し、その偏差ｅを出力する。位置補
正器１９は、この偏差ｅを増幅して位置補正値△θを出
力する。
の大きさｖaと電圧指令演算器１５からの電圧指令値の
大きさｖaMとを入力し、その偏差ｅを出力する。位置補
正器１９は、この偏差ｅを増幅して位置補正値△θを出
力する。
【００３０】この実施形態において、位置センサの取り
付け時の機械的誤差及び検出回路の遅れにより、位置検
出値θに誤差が生じていると仮定する。この位置検出値
θの誤差が同期電動機３の端子電圧の変化となって現れ
ることは、第１実施形態の場合と同じである。ところ
で、同期電動機３の端子電圧は、電流調節器１２からの
直軸電圧指令値ｖd *及び横軸電圧指令値ｖq *により制御
されている。
付け時の機械的誤差及び検出回路の遅れにより、位置検
出値θに誤差が生じていると仮定する。この位置検出値
θの誤差が同期電動機３の端子電圧の変化となって現れ
ることは、第１実施形態の場合と同じである。ところ
で、同期電動機３の端子電圧は、電流調節器１２からの
直軸電圧指令値ｖd *及び横軸電圧指令値ｖq *により制御
されている。
【００３１】したがって、この値から演算により求めた
電圧の大きさｖaを使用して位置補正を行う場合にも、
第１実施形態と同様に、位置検出値θに含まれる誤差の
影響を受けることなく、同期電動機３の端子電圧を精度
良く制御することができる。この第２実施形態において
は、第１実施形態のような電圧検出器を必要としないの
で、制御装置のコストダウンを図ることができる。
電圧の大きさｖaを使用して位置補正を行う場合にも、
第１実施形態と同様に、位置検出値θに含まれる誤差の
影響を受けることなく、同期電動機３の端子電圧を精度
良く制御することができる。この第２実施形態において
は、第１実施形態のような電圧検出器を必要としないの
で、制御装置のコストダウンを図ることができる。
【００３２】次に、本発明の第３実施形態の構成を、図
３を参照して説明する。この実施形態においては、電圧
の大きさｖaが電圧指令値の大きさｖaMと一致するよう
に、電流指令値ｉd *，ｉq *の位相を補正する。
３を参照して説明する。この実施形態においては、電圧
の大きさｖaが電圧指令値の大きさｖaMと一致するよう
に、電流指令値ｉd *，ｉq *の位相を補正する。
【００３３】図２に示した実施形態と同様に、電圧指令
演算器１５により電圧指令値の大きさｖaMを演算し、電
圧演算器２５により電圧の大きさｖaを演算する。比較
器１８は、電圧の大きさｖaと電圧指令値の大きさｖaM
との偏差ｅを出力する。位相補正器３０は、この偏差ｅ
を増幅して位相補正値△φを出力する。位相補正器３０
としては、比例要素によるＰ調節器を使用している。な
お、位相補正器３０には、速度検出値ω及びトルク指令
値τ*が入力されている。
演算器１５により電圧指令値の大きさｖaMを演算し、電
圧演算器２５により電圧の大きさｖaを演算する。比較
器１８は、電圧の大きさｖaと電圧指令値の大きさｖaM
との偏差ｅを出力する。位相補正器３０は、この偏差ｅ
を増幅して位相補正値△φを出力する。位相補正器３０
としては、比例要素によるＰ調節器を使用している。な
お、位相補正器３０には、速度検出値ω及びトルク指令
値τ*が入力されている。
【００３４】電流の大きさが小さい場合、電流位相の補
正により電圧の大きさを補正できる範囲が小さいため、
位相補正器３０の演算が収束しないことがある。そこ
で、電流演算器２０に直軸電流指令値ｉd *及び横軸電流
指令値ｉq *を入力し、電流指令値の大きさｉa *を前述の
数式２の演算により得て、これを位相補正器３０に入力
する。
正により電圧の大きさを補正できる範囲が小さいため、
位相補正器３０の演算が収束しないことがある。そこ
で、電流演算器２０に直軸電流指令値ｉd *及び横軸電流
指令値ｉq *を入力し、電流指令値の大きさｉa *を前述の
数式２の演算により得て、これを位相補正器３０に入力
する。
【００３５】位相補正器３０においては、図６のフロー
チャートに示される演算が行われる。図６のステップ６
０１において、電流指令値の大きさｉa *が所定値ｉamin
以下の場合、ステップ６０２に進み、位相補正値△φ＝
０に設定して、位相の補正を行わない。これにより、上
述の位相補正器３０の演算が収束しない可能性があると
いう問題を解決できる。
チャートに示される演算が行われる。図６のステップ６
０１において、電流指令値の大きさｉa *が所定値ｉamin
以下の場合、ステップ６０２に進み、位相補正値△φ＝
０に設定して、位相の補正を行わない。これにより、上
述の位相補正器３０の演算が収束しない可能性があると
いう問題を解決できる。
【００３６】ステップ６０１において、電流指令値の大
きさｉa *が所定値ｉaminよりも大きい場合、ステップ６
０３に進み、位相補正値△φを得る。位相の誤差に対し
て発生する電圧の大きさｖaと電圧指令値の大きさｖaM
との偏差ｅの極性は、トルクの極性によって異なる。そ
こで、トルク指令値τ*の極性ｓｇｎ（τ*)により、位
相補正器３０のゲインの極性を切り換えるようにしてい
る。また、速度ωが高いほど、位置検出値θの誤差に対
して発生する電圧の大きさｖaと電圧指令値の大きさｖ
aMとの偏差ｅが大きくなるので、位相補正器３０のゲイ
ンを速度ωの減少関数Ｋp(ω）とし、制御系を安定させ
ている。
きさｉa *が所定値ｉaminよりも大きい場合、ステップ６
０３に進み、位相補正値△φを得る。位相の誤差に対し
て発生する電圧の大きさｖaと電圧指令値の大きさｖaM
との偏差ｅの極性は、トルクの極性によって異なる。そ
こで、トルク指令値τ*の極性ｓｇｎ（τ*)により、位
相補正器３０のゲインの極性を切り換えるようにしてい
る。また、速度ωが高いほど、位置検出値θの誤差に対
して発生する電圧の大きさｖaと電圧指令値の大きさｖ
aMとの偏差ｅが大きくなるので、位相補正器３０のゲイ
ンを速度ωの減少関数Ｋp(ω）とし、制御系を安定させ
ている。
【００３７】次にステップ６０４に進み、位置補正値△
φの演算結果を１次遅れフィルタにより遅らせる。これ
は、数式１による電圧指令値の大きさｖaMの演算におい
て電流制御系の過渡現象を考慮していないことにより生
じる演算誤差を除去するためである。
φの演算結果を１次遅れフィルタにより遅らせる。これ
は、数式１による電圧指令値の大きさｖaMの演算におい
て電流制御系の過渡現象を考慮していないことにより生
じる演算誤差を除去するためである。
【００３８】再び図３に戻って、位相変換器３１は、直
軸電流指令値ｉd *及び横軸電流指令値ｉq *を入力し、そ
の位相を位置補正値△φだけ移相させる補正を行い、補
正された電流指令値ｉd **，ｉq **を演算する。位相変換
器３１において行われる演算は、数式４によって表され
る。
軸電流指令値ｉd *及び横軸電流指令値ｉq *を入力し、そ
の位相を位置補正値△φだけ移相させる補正を行い、補
正された電流指令値ｉd **，ｉq **を演算する。位相変換
器３１において行われる演算は、数式４によって表され
る。
【００３９】
【数４】
【００４０】座標変換器１０は、電流検出器１１からの
相電流検出値ｉu,ｉvと位置検出器４からの位置検出値
θを入力し、直軸電流検出値ｉd及び横軸電流検出値ｉq
を演算して出力する。電流調節器１２は、直軸電流検出
値ｉd及び横軸電流検出値ｉqが補正された電流指令値ｉ
d **,ｉq **にそれぞれ一致するように、直軸電圧指令値
ｖd *及び横軸電圧指令値ｖq *を出力する。
相電流検出値ｉu,ｉvと位置検出器４からの位置検出値
θを入力し、直軸電流検出値ｉd及び横軸電流検出値ｉq
を演算して出力する。電流調節器１２は、直軸電流検出
値ｉd及び横軸電流検出値ｉqが補正された電流指令値ｉ
d **,ｉq **にそれぞれ一致するように、直軸電圧指令値
ｖd *及び横軸電圧指令値ｖq *を出力する。
【００４１】次に、この実施形態の作用を説明する。電
流調節器１２による電流の制御は、その位相を補正され
た電流指令値ｉd **及びｉq **を使用して行われる。ここ
で、電流指令値ｉd **及びｉq **は、位置検出値θに誤差
がない場合と同一の端子電圧を発生するように、位相補
正器３０からの位相補正値△φにより補正されている。
そして、電流調節器１２により、同期電動機３の電流が
電流指令値ｉd *及びｉ q *と一致するように制御される。
すなわち、電流位相が正確に制御される。この結果、同
期電動機３の端子電圧は、位置検出値θに誤差がない場
合の値に制御される。従って、位置検出値θに誤差があ
る場合にも、その影響を受けることなく同期電動機３の
端子電圧及びトルクの高精度な制御が可能となる。
流調節器１２による電流の制御は、その位相を補正され
た電流指令値ｉd **及びｉq **を使用して行われる。ここ
で、電流指令値ｉd **及びｉq **は、位置検出値θに誤差
がない場合と同一の端子電圧を発生するように、位相補
正器３０からの位相補正値△φにより補正されている。
そして、電流調節器１２により、同期電動機３の電流が
電流指令値ｉd *及びｉ q *と一致するように制御される。
すなわち、電流位相が正確に制御される。この結果、同
期電動機３の端子電圧は、位置検出値θに誤差がない場
合の値に制御される。従って、位置検出値θに誤差があ
る場合にも、その影響を受けることなく同期電動機３の
端子電圧及びトルクの高精度な制御が可能となる。
【００４２】次いで、本発明の第４実施形態の構成を、
図４を参照して説明する。この実施形態では、電圧の大
きさｖaが電圧指令値の大きさｖaMと一致するように、
鎖交磁束指令値ψa *を補正している。
図４を参照して説明する。この実施形態では、電圧の大
きさｖaが電圧指令値の大きさｖaMと一致するように、
鎖交磁束指令値ψa *を補正している。
【００４３】図４において、乗算器４０は、鎖交磁束指
令演算器８から出力される鎖交磁束指令値ψa *と速度検
出器５からの速度検出値ωとの積を演算し、電圧指令値
の大きさｖaMとして出力する。電圧演算器２５は、前述
の数式３により電圧の大きさｖaを演算する。比較器４
１は、電圧の大きさｖaと電圧指令値の大きさｖaMとの
偏差ｅを出力する。鎖交磁束補正器４２は、この偏差を
増幅して鎖交磁束補正値△ψa *を出力する。
令演算器８から出力される鎖交磁束指令値ψa *と速度検
出器５からの速度検出値ωとの積を演算し、電圧指令値
の大きさｖaMとして出力する。電圧演算器２５は、前述
の数式３により電圧の大きさｖaを演算する。比較器４
１は、電圧の大きさｖaと電圧指令値の大きさｖaMとの
偏差ｅを出力する。鎖交磁束補正器４２は、この偏差を
増幅して鎖交磁束補正値△ψa *を出力する。
【００４４】鎖交磁束補正器４２のゲインは、速度の減
少関数となっている。位置検出誤差に対する電圧の大き
さｖaと電圧指令値の大きさｖaMとの偏差ｅが、速度に
比例して大きくなるためであり、これにより、制御系の
安定化を図ることができる。更に、鎖交磁束補正値△ψ
a *の演算結果を１次遅れフィルタにより遅らせる。これ
は、数式１による電圧指令値の大きさｖaMの演算におい
て、電流制御系の過渡現象を考慮していないことにより
生じる演算誤差を除去するためである。
少関数となっている。位置検出誤差に対する電圧の大き
さｖaと電圧指令値の大きさｖaMとの偏差ｅが、速度に
比例して大きくなるためであり、これにより、制御系の
安定化を図ることができる。更に、鎖交磁束補正値△ψ
a *の演算結果を１次遅れフィルタにより遅らせる。これ
は、数式１による電圧指令値の大きさｖaMの演算におい
て、電流制御系の過渡現象を考慮していないことにより
生じる演算誤差を除去するためである。
【００４５】加算器４３は、鎖交磁束指令値ψa *に鎖交
磁束補正値△ψa *を加算して、補正された鎖交磁束指令
値ψa **を出力する。電流指令演算器９は、速度調節器
７からのトルク指令値τ*と加算器４３からの補正され
た鎖交磁束指令値ψa **とを入力し、直軸電流指令値ｉd
*及び横軸電流指令値ｉq *を出力する。
磁束補正値△ψa *を加算して、補正された鎖交磁束指令
値ψa **を出力する。電流指令演算器９は、速度調節器
７からのトルク指令値τ*と加算器４３からの補正され
た鎖交磁束指令値ψa **とを入力し、直軸電流指令値ｉd
*及び横軸電流指令値ｉq *を出力する。
【００４６】次にこの実施形態の作用を説明する。電流
指令演算器９による電流指令値の演算は、補正された鎖
交磁束指令値ψa **を使用して行われる。ここで、鎖交
磁束指令値ψa **は、位置検出値θに誤差がない場合と
同一の端子電圧を発生するように、鎖交磁束補正器４２
からの鎖交磁束補正値△ψa *により補正されている。こ
のため、電流指令演算器９の演算により、位置検出値θ
に誤差がない場合と同一の端子電圧を発生する電流指令
値ｉd *及びｉq *を得ることができる。
指令演算器９による電流指令値の演算は、補正された鎖
交磁束指令値ψa **を使用して行われる。ここで、鎖交
磁束指令値ψa **は、位置検出値θに誤差がない場合と
同一の端子電圧を発生するように、鎖交磁束補正器４２
からの鎖交磁束補正値△ψa *により補正されている。こ
のため、電流指令演算器９の演算により、位置検出値θ
に誤差がない場合と同一の端子電圧を発生する電流指令
値ｉd *及びｉq *を得ることができる。
【００４７】そして、電流調節器１２の動作により、同
期電動機３の電流が電流指令値ｉd *及びｉq *と一致する
ように制御される。この結果、同期電動機３の端子電圧
は、位置検出値θに誤差がない場合の値に制御される。
従って、位置検出値θに誤差がある場合にも、その影響
を受けることなく同期電動機３の端子電圧及びトルクの
高精度な制御が可能となる。
期電動機３の電流が電流指令値ｉd *及びｉq *と一致する
ように制御される。この結果、同期電動機３の端子電圧
は、位置検出値θに誤差がない場合の値に制御される。
従って、位置検出値θに誤差がある場合にも、その影響
を受けることなく同期電動機３の端子電圧及びトルクの
高精度な制御が可能となる。
【００４８】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、回転
子位置の検出値に誤差がある場合にも、端子電圧及びト
ルクの高精度な制御が可能な同期電動機の制御装置を提
供することができるなお、本発明は、界磁として永久磁
石を用いず直流励磁方式の同期電動機の制御装置にも適
用可能である。
子位置の検出値に誤差がある場合にも、端子電圧及びト
ルクの高精度な制御が可能な同期電動機の制御装置を提
供することができるなお、本発明は、界磁として永久磁
石を用いず直流励磁方式の同期電動機の制御装置にも適
用可能である。
【図１】本発明の第１実施形態による同期電動機の制御
装置の構成を示すブロック図である。
装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態による同期電動機の制御
装置の構成を示すブロック図である。
装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態による同期電動機の制御
装置の構成を示すブロック図である。
装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第４実施形態による同期電動機の制御
装置の構成を示すブロック図である。
装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図１の位置補正器において実行される演算を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図６】図３の位相補正器において実行される演算を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図７】従来技術による同期電動機の制御装置の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
１ 電力変換器 ２ 商用交流電源 ３ 同期電動機 ４ 位置検出器 ５ 速度検出器 ６，１８，４１ 比較器 ７ 速度調節器 ８ 鎖交磁束指令演算器 ９ 電流指令演算器 １０，１３ 座標変換器 １１ 電流検出器 １２ 電流調節器 １４ ＰＷＭ変調器 １５ 電圧指令演算器 １６，２５ 電圧演算器 １７ 電圧検出器 １９ 位置補正器 ２０ 電流演算器 ２１，４３ 加算器 ３０ 位相補正器 ３１ 位相変換器 ４０ 乗算器 ４２ 鎖交磁束補正器
Claims (5)
- 【請求項１】 同期電動機の回転子位置を検出する位置
検出手段と、 直軸電流指令値及び横軸電流指令値を生成する電流指令
演算手段と、 電動機電流の検出値と同期電動機の回転子位置とに基づ
いて、直軸電流検出値及び横軸電流検出値を演算する第
１の座標変換手段と、 前記直軸電流指令値及び横軸電流指令値と直軸電流検出
値及び横軸電流検出値とがそれぞれ一致するように、直
軸電圧指令値及び横軸電圧指令値を生成する電流調節手
段と、 この直軸電圧指令値及び横軸電圧指令値と同期電動機の
回転子位置とに基づいて、相電圧指令値を演算する第２
の座標変換手段とを有する同期電動機の制御装置におい
て、 電動機定数、速度、前記直軸電流指令値及び前記横軸電
流指令値から電圧指令値の大きさを演算する電圧指令演
算手段と、 同期電動機の端子電圧に比例する電圧の大きさを演算す
る電圧演算手段と、 前記電圧指令値の大きさと前記電圧演算手段の出力との
偏差に基づく位置補正値を演算する位置補正手段と、 前記位置補正値により補正された位置演算値を、第１及
び第２の座標変換手段に回転子位置として与える手段
と、 を有することを特徴とする同期電動機の制御装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の同期電動機の制御装置に
おいて、 同期電動機の端子電圧を検出する電圧検出手段を備え、 前記電圧演算手段が、端子電圧の検出値から前記端子電
圧に比例する電圧の大きさを演算することを特徴とする
同期電動機の制御装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の同期電動機の制御装置に
おいて、 前記電圧演算手段が、前記直軸電圧指令値及び横軸電圧
指令値から端子電圧に比例する電圧の大きさを演算する
ことを特徴とする同期電動機の制御装置。 - 【請求項４】 同期電動機の回転子位置を検出する位置
検出手段と、 直軸電流指令値及び横軸電流指令値を生成する電流指令
演算手段と、 電動機電流の検出値と同期電動機の回転子位置とに基づ
いて、直軸電流検出値及び横軸電流検出値を演算する第
１の座標変換手段と、 前記直軸電流指令値及び横軸電流指令値と直軸電流検出
値及び横軸電流検出値とがそれぞれ一致するように、直
軸電圧指令値及び横軸電圧指令値を生成する電流調節手
段と、 この直軸電圧指令値及び横軸電圧指令値と同期電動機の
回転子位置とに基づいて、相電圧指令値を演算する第２
の座標変換手段とを有する同期電動機の制御装置におい
て、 電動機定数、速度、前記直軸電流指令値及び前記横軸電
流指令値から電圧指令値の大きさを演算する電圧指令演
算手段と、 同期電動機の端子電圧に比例する電圧の大きさを演算す
る電圧演算手段と、 前記電圧指令値の大きさと前記電圧演算手段の出力との
偏差に基づく電流位相の補正値を演算する位相補正手段
と、 前記電流指令演算手段からの直軸電流指令値及び横軸電
流指令値の位相をこの電流位相の補正値により移相させ
て、この補正された直軸電流指令値及び横軸電流指令値
を電流調節手段に与える位相変換手段と、 を有することを特徴とする同期電動機の制御装置。 - 【請求項５】 同期電動機の回転子位置を検出する位置
検出手段と、 鎖交磁束指令値及びトルク指令値から直軸電流指令値及
び横軸電流指令値を生成する電流指令演算手段と、 電動機電流の検出値と同期電動機の回転子位置とに基づ
いて、直軸電流検出値及び横軸電流検出値を演算する第
１の座標変換手段と、 前記直軸電流指令値及び横軸電流指令値と直軸電流検出
値及び横軸電流検出値とがそれぞれ一致するように、直
軸電圧指令値及び横軸電圧指令値を生成する電流調節手
段と、 この直軸電圧指令値及び横軸電圧指令値と同期電動機の
回転子位置とに基づいて、相電圧指令値を演算する第２
の座標変換手段とを有する同期電動機の制御装置におい
て、 鎖交磁束指令値と速度との積から電圧指令値の大きさを
演算する電圧指令演算手段と、 同期電動機の端子電圧に比例する電圧の大きさを演算す
る電圧演算手段と、 前記電圧指令値の大きさと前記電圧の大きさとの偏差に
基づく鎖交磁束指令値の補正値を演算する鎖交磁束補正
手段と、 前記鎖交磁束指令値の補正値により補正された鎖交磁束
指令値を前記電流指令演算手段に与える鎖交磁束指令演
算手段と、 を有することを特徴とする同期電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10075625A JPH11275900A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 同期電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10075625A JPH11275900A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 同期電動機の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11275900A true JPH11275900A (ja) | 1999-10-08 |
Family
ID=13581607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10075625A Withdrawn JPH11275900A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 同期電動機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11275900A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100421373B1 (ko) * | 2001-06-20 | 2004-03-06 | 엘지전자 주식회사 | 동기 릴럭턴스 모터의 회전 속도 제어장치 |
| JP2005333746A (ja) * | 2004-05-20 | 2005-12-02 | Mitsubishi Electric Corp | エレベータの制御装置 |
| JPWO2005067137A1 (ja) * | 2004-01-07 | 2007-07-26 | 三菱電機株式会社 | モータ制御装置 |
| JP2009044846A (ja) * | 2007-08-08 | 2009-02-26 | Nsk Ltd | モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置を使用した電動パワーステアリング装置 |
| EP2200171A1 (en) * | 2008-12-19 | 2010-06-23 | Honda Motor Co., Ltd | Apparatus for controlling permanent-magnet rotary electric machine |
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| JP2015122928A (ja) * | 2013-12-25 | 2015-07-02 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | モータ制御装置及び発電機制御装置 |
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-
1998
- 1998-03-24 JP JP10075625A patent/JPH11275900A/ja not_active Withdrawn
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