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JP2015133802A - Control device and control method for synchronous motor - Google Patents

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JP2015133802A
JP2015133802A JP2014003405A JP2014003405A JP2015133802A JP 2015133802 A JP2015133802 A JP 2015133802A JP 2014003405 A JP2014003405 A JP 2014003405A JP 2014003405 A JP2014003405 A JP 2014003405A JP 2015133802 A JP2015133802 A JP 2015133802A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent step out at synchronous control time, in a synchronous motor which uses both sensorless vector control and synchronous control.SOLUTION: A control device of a synchronous motor includes a control part and a current command generation part. The control part executes synchronous control in a first speed region and performs sensorless vector control in a second region higher than first speed region. At the synchronous control, the current command generation part sets a q axis current command to zero, and sets a d axis current command to a value corresponding to a state of the speed variation. During a fixed speed in the first speed region, the current command generation part sets the d axis current command to a first value which is a fixed value. In at least either of acceleration or deceleration in the first speed region, the current command generation part sets the d axis current command to a second value larger than the first value.

Description

本発明は、同期電動機(synchronous motor)を制御する技術に関する。特に、本発明は、センサレスベクトル制御と同期制御とを併用する同期電動機の制御技術に関する。   The present invention relates to a technique for controlling a synchronous motor. In particular, the present invention relates to a control technique for a synchronous motor that uses both sensorless vector control and synchronous control.

同期電動機の駆動制御方法として、回転子の位置(位相)に基づいてトルクや速度を高精度に制御するベクトル制御が知られている。近年、エンコーダ等の位置センサを用いることなく、電流や電圧に基づいてソフトウェア的に回転子の位置及び速度を推定する技術も実用化されている。そのような位置速度推定技術を利用したベクトル制御は、「センサレスベクトル制御」と呼ばれている。   As a drive control method for a synchronous motor, vector control for controlling torque and speed with high accuracy based on the position (phase) of a rotor is known. In recent years, a technique for estimating the position and speed of a rotor by software based on current and voltage without using a position sensor such as an encoder has been put into practical use. Vector control using such position / velocity estimation technology is called “sensorless vector control”.

センサレスベクトル制御は、低コスト、装置の小型化、信頼性向上等の観点から有利である。但し、低速度領域では、電圧誤差の影響が大きくなるため、位置及び速度の推定精度が悪化する。そこで、低速度領域では、センサレスベクトル制御に代わって「同期制御」を行う技術が提案されている(特許文献1、特許文献2を参照)。   Sensorless vector control is advantageous from the viewpoints of low cost, downsizing of the apparatus, and improvement of reliability. However, since the influence of the voltage error becomes large in the low speed region, the position and speed estimation accuracy deteriorates. Therefore, in the low-speed region, a technique for performing “synchronous control” instead of sensorless vector control has been proposed (see Patent Document 1 and Patent Document 2).

特許文献1、2に記載されているように、同期制御(同期電流制御)では、速度指令ω*を積分することにより得られる同期位相でインバータは制御される。従って、インバータの出力電流の周波数(つまり、回転子の回転速度)は、速度指令ω*に一致する。また、励磁電流指令id*は一定レベルに固定され、同期電動機にはその励磁電流指令id*の固定レベルに応じた電流が常に流れる。同期制御において出力可能な最大トルクは、その励磁電流指令id*の固定レベルによって定まる。   As described in Patent Documents 1 and 2, in synchronous control (synchronous current control), the inverter is controlled with a synchronous phase obtained by integrating the speed command ω *. Therefore, the frequency of the output current of the inverter (that is, the rotational speed of the rotor) matches the speed command ω *. Further, the excitation current command id * is fixed at a constant level, and a current corresponding to the fixed level of the excitation current command id * always flows through the synchronous motor. The maximum torque that can be output in the synchronous control is determined by the fixed level of the excitation current command id *.

低速度領域における同期制御と高速度領域におけるセンサレスベクトル制御との間の切り換え方法については、例えば特許文献2に記載されている。   A switching method between the synchronous control in the low speed region and the sensorless vector control in the high speed region is described in Patent Document 2, for example.

特開2009−247082号公報JP 2009-247082 A 特開2012−19626号公報JP 2012-19626 A

上述の通り、同期制御では、励磁電流指令id*は一定レベルに固定され、同期電動機にはその励磁電流指令id*の固定レベルに応じた電流が常に流れる。また、同期制御において出力可能な最大トルクは、その励磁電流指令id*の固定レベルによって定まる。   As described above, in the synchronous control, the excitation current command id * is fixed at a constant level, and a current corresponding to the fixed level of the excitation current command id * always flows through the synchronous motor. The maximum torque that can be output in the synchronous control is determined by the fixed level of the excitation current command id *.

最大トルクを増大させるために、励磁電流指令id*の固定レベルを高く設定することが考えられる。しかしながらこの場合、一定速運転時に、軽負荷であっても大電流が同期電動機に流れ続けるため、サーマルトリップが発生する恐れがある。   In order to increase the maximum torque, it is conceivable to set the fixed level of the excitation current command id * high. However, in this case, during a constant speed operation, even if the load is light, a large current continues to flow to the synchronous motor, which may cause a thermal trip.

逆に、一定速運転時にサーマルトリップが発生しない程度の固定レベルに励磁電流指令id*を設定した場合、最大トルクは定格トルク以下となる。しかしながらこの場合、急加減速時に定格トルクを超える加減速トルクが必要になると、トルク不足により脱調が発生する。   Conversely, when the excitation current command id * is set at a fixed level that does not cause a thermal trip during constant speed operation, the maximum torque is less than the rated torque. However, in this case, if acceleration / deceleration torque exceeding the rated torque is required during sudden acceleration / deceleration, the step-out occurs due to insufficient torque.

本発明の1つの目的は、センサレスベクトル制御と同期制御とを併用する同期電動機の駆動制御において、同期制御時の脱調を防止することができる技術を提供することにある。   One object of the present invention is to provide a technique capable of preventing step-out during synchronous control in drive control of a synchronous motor that uses both sensorless vector control and synchronous control.

本発明の1つの観点において、同期電動機の制御装置が提供される。その制御装置は、制御部と電流指令生成部とを備える。制御部は、第1速度領域において同期制御により同期電動機の駆動制御を行い、また、第1速度領域よりも高い第2速度領域においてセンサレスベクトル制御により同期電動機の駆動制御を行う。電流指令生成部は、上記駆動制御のためのd軸電流指令及びq軸電流指令を生成する。より詳細には、同期制御の場合、電流指令生成部は、q軸電流指令をゼロに設定し、d軸電流指令を速度変化の状況に応じた値に設定する。第1速度領域における定速時、電流指令生成部は、d軸電流指令を固定値である第1値に設定する。また、第1速度領域における加速時又は減速時の少なくとも一方において、電流指令生成部は、d軸電流指令を第1値よりも大きい第2値に設定する。   In one aspect of the present invention, a control device for a synchronous motor is provided. The control device includes a control unit and a current command generation unit. The control unit performs drive control of the synchronous motor by synchronous control in the first speed region, and performs drive control of the synchronous motor by sensorless vector control in the second speed region higher than the first speed region. The current command generation unit generates a d-axis current command and a q-axis current command for the drive control. More specifically, in the case of synchronous control, the current command generation unit sets the q-axis current command to zero, and sets the d-axis current command to a value corresponding to the state of speed change. At a constant speed in the first speed region, the current command generation unit sets the d-axis current command to a first value that is a fixed value. In addition, at least one of acceleration and deceleration in the first speed region, the current command generation unit sets the d-axis current command to a second value that is larger than the first value.

本発明の他の観点において、同期電動機の制御方法が提供される。その制御方法は、(A)第1速度領域において、同期制御により同期電動機の駆動制御を行うステップと、(B)第1速度領域よりも高い第2速度領域において、センサレスベクトル制御により同期電動機の駆動制御を行うステップと、を含む。上記(A)同期制御により駆動制御を行うステップは、q軸電流指令をゼロに設定し、d軸電流指令を速度変化の状況に応じた値に設定するステップを含む。d軸電流指令を設定するステップは、(a)第1速度領域における定速時、d軸電流指令を、固定値である第1値に設定するステップと、(b)第1速度領域における加速時又は減速時の少なくとも一方において、d軸電流指令を、第1値よりも大きい第2値に設定するステップと、を含む。   In another aspect of the present invention, a method for controlling a synchronous motor is provided. The control method includes (A) a step of performing drive control of the synchronous motor by synchronous control in the first speed region, and (B) a step of controlling the synchronous motor by sensorless vector control in the second speed region higher than the first speed region. Performing drive control. The step (A) of performing the drive control by the synchronous control includes the step of setting the q-axis current command to zero and the d-axis current command to a value corresponding to the state of the speed change. The step of setting the d-axis current command includes (a) a step of setting the d-axis current command to a first value which is a fixed value at a constant speed in the first speed region, and (b) acceleration in the first speed region. Setting the d-axis current command to a second value larger than the first value at least during the time or at the time of deceleration.

本発明によれば、センサレスベクトル制御と同期制御とを併用する同期電動機の駆動制御において、同期制御時の脱調を防止することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to prevent the step-out at the time of synchronous control in the drive control of the synchronous motor which uses sensorless vector control and synchronous control together.

図1は、従来の同期制御とセンサレスベクトル制御を説明するための概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining conventional synchronous control and sensorless vector control. 図2は、同期制御におけるd軸電流指令と最大トルクとの関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between the d-axis current command and the maximum torque in the synchronous control. 図3は、本発明の実施の形態に係る同期制御とセンサレスベクトル制御を説明するための概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining synchronous control and sensorless vector control according to the embodiment of the present invention. 図4は、実施の形態1に係る同期電動機の制御装置の構成例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of the control device for the synchronous motor according to the first embodiment. 図5は、実施の形態2における第1電流指令生成部の構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the first current command generation unit in the second embodiment. 図6は、実施の形態2における第1電流指令生成部の動作を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the operation of the first current command generator in the second embodiment. 図7は、実施の形態3における第1電流指令生成部の構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the first current command generation unit in the third embodiment. 図8は、実施の形態3における第1電流指令生成部の動作を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the operation of the first current command generator in the third embodiment. 図9は、実施の形態4における第1電流指令生成部の構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the first current command generation unit in the fourth embodiment. 図10は、実施の形態4における第1電流指令生成部の動作を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the operation of the first current command generator in the fourth embodiment. 図11は、実施の形態5を説明するためのブロック図である。FIG. 11 is a block diagram for explaining the fifth embodiment. 図12は、実施の形態6における第1電流指令生成部の構成を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of the first current command generator in the sixth embodiment.

添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

実施の形態1.
<同期制御とセンサレスベクトル制御>
本発明の実施の形態では、同期電動機の駆動制御として、「センサレスベクトル制御」と「同期制御」とが併用される。本実施の形態の理解を容易にするため、まず図1を参照して、従来のセンサレスベクトル制御と同期制御の一般的概念を説明する。
Embodiment 1 FIG.
<Synchronous control and sensorless vector control>
In the embodiment of the present invention, “sensorless vector control” and “synchronous control” are used in combination as drive control of the synchronous motor. In order to facilitate understanding of the present embodiment, first, general concepts of conventional sensorless vector control and synchronous control will be described with reference to FIG.

図1に示されるように、センサレスベクトル制御と同期制御とは、速度に応じて切り換えられる。より詳細には、低速領域R1(第1速度領域)では同期制御が行われ、高速領域R2(第2速度領域)ではセンサレスベクトル制御が行われる。ここで、低速領域R1は、速度が第1閾値ωt1以下である領域であり、高速領域R2は、速度が第2閾値ωt2(>ωt1)以上である領域である。低速領域R1と高速領域R2との間の領域では、同期制御とセンサレスベクトル制御との間の切換制御が行われる。尚、切換制御の方式はどのようなものでも構わない(例えば特許文献2を参照)。   As shown in FIG. 1, the sensorless vector control and the synchronous control are switched according to the speed. More specifically, synchronous control is performed in the low speed region R1 (first speed region), and sensorless vector control is performed in the high speed region R2 (second speed region). Here, the low speed region R1 is a region where the speed is equal to or lower than the first threshold value ωt1, and the high speed region R2 is a region where the speed is equal to or higher than the second threshold value ωt2 (> ωt1). In a region between the low speed region R1 and the high speed region R2, switching control between synchronous control and sensorless vector control is performed. Note that any switching control method may be used (see, for example, Patent Document 2).

図1において、id*及びiq*は、それぞれ、同期電動機の駆動制御において一般に用いられているd軸電流指令(励磁電流指令)及びq軸電流指令を表す。dq座標系は、同期電動機の回転子の座標系である。d軸は回転子の磁軸方向であり、d軸電流は励磁電流成分に相当する。q軸はd軸と直交する方向である。   In FIG. 1, id * and iq * represent a d-axis current command (excitation current command) and a q-axis current command that are generally used in the drive control of the synchronous motor, respectively. The dq coordinate system is a coordinate system of the rotor of the synchronous motor. The d-axis is the direction of the magnetic axis of the rotor, and the d-axis current corresponds to an excitation current component. The q axis is a direction orthogonal to the d axis.

センサレスベクトル制御では、d軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*は、周知のアルゴリズムにより制御され、それにより、高精度の速度制御及びトルク制御が実現される。   In sensorless vector control, the d-axis current command id * and the q-axis current command iq * are controlled by a well-known algorithm, thereby realizing highly accurate speed control and torque control.

一方、同期制御では、q軸電流指令iq*はゼロに設定される(iq*=0)。また、従来の同期制御では、d軸電流指令id*は一定レベルに固定される。その固定レベルのd軸電流指令id*は、以下、「固定d軸電流指令id0*」と参照される。この場合、同期電動機には、その固定d軸電流指令id0*に応じた電流が常に流れる。   On the other hand, in the synchronous control, the q-axis current command iq * is set to zero (iq * = 0). In the conventional synchronous control, the d-axis current command id * is fixed at a constant level. The fixed level d-axis current command id * is hereinafter referred to as “fixed d-axis current command id0 *”. In this case, a current corresponding to the fixed d-axis current command id0 * always flows through the synchronous motor.

図2は、同期制御におけるd軸電流指令id*と最大トルクとの関係を示している。横軸が、d軸電流指令id*を表し、縦軸が、出力可能な最大トルクを表している。図2に示されるように、同期制御において出力可能な最大トルクは、d軸電流指令id*の大きさによって定まる。ここで、d軸電流指令id*が定格電流imである場合の最大トルクが定格トルクTmである。   FIG. 2 shows the relationship between the d-axis current command id * and the maximum torque in the synchronous control. The horizontal axis represents the d-axis current command id *, and the vertical axis represents the maximum torque that can be output. As shown in FIG. 2, the maximum torque that can be output in the synchronous control is determined by the magnitude of the d-axis current command id *. Here, the maximum torque when the d-axis current command id * is the rated current im is the rated torque Tm.

最大トルクを増大させるために、固定d軸電流指令id0*を定格電流imよりも大きく設定することが考えられる。しかしながらこの場合、一定速運転時に、軽負荷であっても大電流が同期電動機に流れ続けるため、サーマルトリップが発生する恐れがある。   In order to increase the maximum torque, it is conceivable to set the fixed d-axis current command id0 * to be larger than the rated current im. However, in this case, during a constant speed operation, even if the load is light, a large current continues to flow to the synchronous motor, which may cause a thermal trip.

そのようなサーマルトリップの発生を防止するためには、図1及び図2に示されるように、固定d軸電流指令id0*を定格電流im以下に設定する必要がある。この場合、出力可能な最大トルクT0は、定格トルクTm以下となる。しかしながら、急加減速時には、定格トルクTmを超える加減速トルクが必要になる場合がある。この場合、図1に示されるような従来の同期制御では、トルク不足により脱調が発生する恐れがある。   In order to prevent the occurrence of such a thermal trip, it is necessary to set the fixed d-axis current command id0 * below the rated current im as shown in FIGS. In this case, the maximum torque T0 that can be output is equal to or less than the rated torque Tm. However, during rapid acceleration / deceleration, acceleration / deceleration torque exceeding the rated torque Tm may be required. In this case, in the conventional synchronous control as shown in FIG. 1, the step-out may occur due to insufficient torque.

<本実施の形態に係る同期制御の概要>
次に、図3を参照して、本実施の形態に係る同期制御を説明する。本実施の形態において、同期制御におけるd軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*は、それぞれ、第1d軸電流指令id1*及び第1q軸電流指令iq1*と参照される。
<Outline of synchronous control according to the present embodiment>
Next, synchronization control according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the d-axis current command id * and the q-axis current command iq * in the synchronous control are referred to as the first d-axis current command id1 * and the first q-axis current command iq1 *, respectively.

本実施の形態によれば、第1q軸電流指令iq1*は、図1の場合と同様に、ゼロに設定される(iq1*=0)。一方、第1d軸電流指令id1*は、図1の場合とは異なり、固定d軸電流指令id0*だけに固定されない。第1d軸電流指令id1*は、速度変化の状況に応じた値に設定される。   According to the present embodiment, the first q-axis current command iq1 * is set to zero (iq1 * = 0) as in the case of FIG. On the other hand, unlike the case of FIG. 1, the first d-axis current command id1 * is not fixed only to the fixed d-axis current command id0 *. The first d-axis current command id1 * is set to a value according to the speed change situation.

より詳細には、低速領域R1における一定速運転時、第1d軸電流指令id1*は、固定d軸電流指令id0*に設定される(id1*=id0*)。しかしながら、低速領域R1における加減速時、第1d軸電流指令id1*は、固定d軸電流指令id0*よりも大きい値に適宜補正される。その補正後の値は、以下「補正d軸電流指令id0’*」と参照される。補正d軸電流指令id0’*と固定d軸電流指令id0*との差分id**(=id0’*−id0*)は、「補正値」である。   More specifically, during a constant speed operation in the low speed region R1, the first d-axis current command id1 * is set to the fixed d-axis current command id0 * (id1 * = id0 *). However, during acceleration / deceleration in the low speed region R1, the first d-axis current command id1 * is appropriately corrected to a value larger than the fixed d-axis current command id0 *. The corrected value is hereinafter referred to as “corrected d-axis current command id0 ′ *”. A difference id ** (= id0 ′ * − id0 *) between the corrected d-axis current command id0 ′ * and the fixed d-axis current command id0 * is a “correction value”.

式(1):
(一定速時)id1*=id0*
(加減速時)id1*=id0’*=id0*+id**>id0*
Formula (1):
(At constant speed) id1 * = id0 *
(At acceleration / deceleration) id1 * = id0 '* = id0 * + id **> id0 *

固定d軸電流指令id0*の場合に出力可能な最大トルクは、T0である。一方、補正d軸電流指令id0’*の場合に出力可能な最大トルクは、T0よりも大きいT0’(=T0+ΔT)である。すなわち、加減速時には、出力可能な最大トルクが、一時的に、T0からT0’に上昇する。   The maximum torque that can be output in the case of the fixed d-axis current command id0 * is T0. On the other hand, the maximum torque that can be output in the case of the corrected d-axis current command id0 ′ * is T0 ′ (= T0 + ΔT) that is larger than T0. That is, during acceleration / deceleration, the maximum torque that can be output temporarily increases from T0 to T0 '.

このように、本実施の形態によれば、低速領域R1における加減速時、第1d軸電流指令id1*は、固定d軸電流指令id0*よりも大きい補正d軸電流指令id0’*に設定される。これにより、加減速時においては、出力可能な最大トルクが一時的に上昇し、トルク不足ひいては脱調が防止される。   Thus, according to the present embodiment, during acceleration / deceleration in the low speed region R1, the first d-axis current command id1 * is set to a corrected d-axis current command id0 ′ * that is larger than the fixed d-axis current command id0 *. The As a result, during acceleration / deceleration, the maximum torque that can be output temporarily increases, and torque shortage and thus step-out are prevented.

また、加減速時のトルク不足が解消されるため、一定速時の固定d軸電流指令id0*を過剰に大きく設定する必要はない。その結果、一定速時に同期電動機に流れる電流が減少するため、過剰な電力消費が抑制され、効率が向上する。   In addition, since torque shortage during acceleration / deceleration is resolved, it is not necessary to set the fixed d-axis current command id0 * at a constant speed excessively large. As a result, since the current flowing through the synchronous motor at a constant speed is reduced, excessive power consumption is suppressed and efficiency is improved.

尚、本実施の形態に係る補正d軸電流指令id0’*は、必ずしも加速時、減速時の両方の場合に適用される必要はない。加速時あるいは減速時の一方に適用されても、上記効果は得られる。例えば、補正d軸電流指令id0’*は、トルク不足が顕著になりがちな加速時だけに適用されてもよい。   The corrected d-axis current command id0 '* according to the present embodiment does not necessarily have to be applied in both cases of acceleration and deceleration. The above effect can be obtained even when applied to either acceleration or deceleration. For example, the corrected d-axis current command id0 '* may be applied only at the time of acceleration where a torque shortage tends to be noticeable.

<制御装置の例>
次に、本実施の形態に係るセンサレスベクトル制御及び同期制御を実現するための構成例を説明する。図4は、本実施の形態に係る同期電動機SMの制御装置1の構成例を示している。
<Example of control device>
Next, a configuration example for realizing sensorless vector control and synchronization control according to the present embodiment will be described. FIG. 4 shows a configuration example of the control device 1 of the synchronous motor SM according to the present embodiment.

制御装置1は、同期電動機SMの駆動制御を行う。より詳細には、制御装置1は、インバータ10、電流検出器20、座標変換器30、電圧指令生成部40、座標変換器50、PWM制御部60、位置・速度推定部70、切換制御部80、θ演算部90、及び電流指令生成部100を備えている。   The control device 1 performs drive control of the synchronous motor SM. More specifically, the control device 1 includes an inverter 10, a current detector 20, a coordinate converter 30, a voltage command generation unit 40, a coordinate converter 50, a PWM control unit 60, a position / speed estimation unit 70, and a switching control unit 80. , Θ calculator 90, and current command generator 100.

インバータ10は、スイッチング素子を備えており、PWM制御部60から供給されるゲート信号SGによってスイッチング制御される。インバータ10は、そのスイッチング制御により、直流電圧を三相の交流電圧に変換し、同期電動機SMに供給する。同期電動機SMに供給された交流電圧により電動機電流iu,iv,iwが流れ、同期電動機SMは回転する。   The inverter 10 includes a switching element and is switching-controlled by a gate signal SG supplied from the PWM control unit 60. The inverter 10 converts the DC voltage into a three-phase AC voltage by the switching control, and supplies it to the synchronous motor SM. The motor currents iu, iv and iw flow due to the AC voltage supplied to the synchronous motor SM, and the synchronous motor SM rotates.

電流検出器20は、インバータ10と同期電動機SMとの間に配置され、電動機電流iu,iv,iwを検出するように構成されている。ここで、電流検出器20は、電動機電流iu,iv,iwのうち二相を検出すればよい。残りの一相については、検出した二相から演算することができるからである。電流検出器20によって検出された検出電流(例:iu、iv)は、座標変換器30に入力される。   The current detector 20 is arranged between the inverter 10 and the synchronous motor SM, and is configured to detect the motor currents iu, iv, iw. Here, the current detector 20 may detect two phases of the motor currents iu, iv, iw. This is because the remaining one phase can be calculated from the detected two phases. The detected current (eg, iu, iv) detected by the current detector 20 is input to the coordinate converter 30.

座標変換器30は、電流検出器20によって検出された検出電流に対して、uvw座標系からdq座標系への座標変換を行う。この座標変換により、検出電流のd軸成分であるd軸検出電流id、及び検出電流のq軸成分であるq軸検出電流iqが得られる。尚、この座標変換において用いられる位相θ(回転子位置)は、後述のθ演算部90によって算出される。   The coordinate converter 30 performs coordinate conversion from the uvw coordinate system to the dq coordinate system on the detected current detected by the current detector 20. By this coordinate conversion, a d-axis detection current id that is a d-axis component of the detection current and a q-axis detection current iq that is a q-axis component of the detection current are obtained. Note that the phase θ (rotor position) used in this coordinate conversion is calculated by a θ calculator 90 described later.

電圧指令生成部40は、後述の電流指令生成部100から出力されるd軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*を受け取る。そして、電圧指令生成部40は、それらd軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*からd軸電圧指令Vd*及びq軸電圧指令Vq*を生成する。より詳細には、電圧指令生成部40は、上述の座標変換器30から出力されるd軸検出電流id及びq軸検出電流iqを受け取る。そして、電圧指令生成部40は、d軸検出電流id及びq軸検出電流iqのそれぞれがd軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*に一致するように、比例積分制御によってd軸電圧指令Vd*及びq軸電圧指令Vq*を算出する。   The voltage command generator 40 receives a d-axis current command id * and a q-axis current command iq * output from a current command generator 100 described later. The voltage command generator 40 generates a d-axis voltage command Vd * and a q-axis voltage command Vq * from the d-axis current command id * and the q-axis current command iq *. More specifically, the voltage command generation unit 40 receives the d-axis detection current id and the q-axis detection current iq output from the coordinate converter 30 described above. Then, the voltage command generation unit 40 performs the d-axis voltage command by proportional integral control so that the d-axis detection current id and the q-axis detection current iq match the d-axis current command id * and the q-axis current command iq *, respectively. Vd * and q-axis voltage command Vq * are calculated.

座標変換器50は、電圧指令生成部40から出力されるd軸電圧指令Vd*及びq軸電圧指令Vq*に対して、dq座標系からuvw座標系への座標変換を行う。この座標変換により、uvw座標系における電圧指令Vu*,Vv*,Vw*が得られる。尚、この座標変換において用いられる位相θ(回転子位置)は、後述のθ演算部90によって算出される。   The coordinate converter 50 performs coordinate conversion from the dq coordinate system to the uvw coordinate system on the d-axis voltage command Vd * and the q-axis voltage command Vq * output from the voltage command generation unit 40. By this coordinate conversion, voltage commands Vu *, Vv *, Vw * in the uvw coordinate system are obtained. Note that the phase θ (rotor position) used in this coordinate conversion is calculated by a θ calculator 90 described later.

PWM制御部60は、座標変換器50から出力される電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に従って、インバータ10のスイッチング素子を制御するゲート信号SGを生成する。このとき、PWM制御部60は、PWM(Pulse Width Modulation)制御によりゲート信号SGを生成する。ゲート信号SGは、インバータ10に供給される。   The PWM control unit 60 generates a gate signal SG for controlling the switching element of the inverter 10 according to the voltage commands Vu *, Vv *, Vw * output from the coordinate converter 50. At this time, the PWM control unit 60 generates the gate signal SG by PWM (Pulse Width Modulation) control. The gate signal SG is supplied to the inverter 10.

位置・速度推定部70は、センサレスベクトル制御において、電流や電圧に基づいてソフトウェア的に回転子の位置及び速度を推定する機能ブロックである。より詳細には、位置・速度推定部70は、上述の座標変換器30から出力されるd軸検出電流id及びq軸検出電流iqを受け取る。また、位置・速度推定部70は、上述の電圧指令生成部40から出力されるd軸電圧指令Vd*及びq軸電圧指令Vq*を受け取る。そして、位置・速度推定部70は、d軸検出電流id、q軸検出電流iq、d軸電圧指令Vd*及びq軸電圧指令Vq*に基づいて、周知のアルゴリズムによって回転子の位置(位相)及び速度を推定する。位置・速度推定部70によって推定される回転子の位置は、以下「推定位相θe」と参照される。また、位置・速度推定部70によって推定される回転子の速度は、以下「推定速度ωe」と参照される。   The position / speed estimation unit 70 is a functional block that estimates the position and speed of the rotor by software based on current and voltage in sensorless vector control. More specifically, the position / velocity estimation unit 70 receives the d-axis detection current id and the q-axis detection current iq output from the coordinate converter 30 described above. Further, the position / speed estimation unit 70 receives the d-axis voltage command Vd * and the q-axis voltage command Vq * output from the voltage command generation unit 40 described above. Then, the position / speed estimation unit 70 determines the rotor position (phase) by a known algorithm based on the d-axis detection current id, the q-axis detection current iq, the d-axis voltage command Vd *, and the q-axis voltage command Vq *. And estimate the speed. The position of the rotor estimated by the position / speed estimation unit 70 is hereinafter referred to as “estimated phase θe”. The rotor speed estimated by the position / speed estimation unit 70 is hereinafter referred to as “estimated speed ωe”.

切換制御部80は、制御装置1による駆動制御方法を切り換えるための切り換え信号SWを出力する。より詳細には、切換制御部80は、モータ速度に応じて切り換え信号SWを変化させる。例えば、切換制御部80は、速度指令ω*を参照する。速度指令ω*が低速領域R1にある場合、切換制御部80は、「同期制御」を指定する切り換え信号SW(例えば、Hレベル)を出力する。一方、速度指令ω*が高速領域R2にある場合、切換制御部80は、「センサレスベクトル制御」を指定する切り換え信号SW(例えば、Lレベル)を出力する。   The switching control unit 80 outputs a switching signal SW for switching the drive control method by the control device 1. More specifically, the switching control unit 80 changes the switching signal SW according to the motor speed. For example, the switching control unit 80 refers to the speed command ω *. When the speed command ω * is in the low speed region R1, the switching control unit 80 outputs a switching signal SW (for example, H level) that designates “synchronous control”. On the other hand, when the speed command ω * is in the high speed region R2, the switching control unit 80 outputs a switching signal SW (for example, L level) that designates “sensorless vector control”.

θ演算部90は、座標変換において用いられる位相θを算出する。本実施の形態では、同期制御かセンサレスベクトル制御かに依って、位相θの算出方法が異なる。そのため、θ演算部90には、上述の切り換え信号SWが入力される。切り換え信号SWが同期制御を指定している場合、θ演算部90は、速度指令ω*を積分することによって位相θを算出する。一方、切り換え信号SWがセンサレスベクトル制御を指定している場合、θ演算部90は、上述の位置・速度推定部70によって得られた推定位相θeに基づいて、周知のアルゴリズムによって位相θを算出する。   The θ calculator 90 calculates a phase θ used in coordinate conversion. In the present embodiment, the method of calculating the phase θ differs depending on whether the control is synchronous or sensorless vector control. Therefore, the above-described switching signal SW is input to the θ calculation unit 90. When the switching signal SW designates synchronous control, the θ calculator 90 calculates the phase θ by integrating the speed command ω *. On the other hand, when the switching signal SW designates sensorless vector control, the θ calculation unit 90 calculates the phase θ by a known algorithm based on the estimated phase θe obtained by the position / velocity estimation unit 70 described above. .

電流指令生成部100は、速度指令ω*に基づいて、d軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*を生成する。より詳細には、電流指令生成部100は、第1電流指令生成部110、第2電流指令生成部120、及びセレクタ130を備えている。   The current command generation unit 100 generates a d-axis current command id * and a q-axis current command iq * based on the speed command ω *. More specifically, the current command generation unit 100 includes a first current command generation unit 110, a second current command generation unit 120, and a selector 130.

第1電流指令生成部110は、同期制御用のd軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*、すなわち、上述の第1d軸電流指令id1*及び第1q軸電流指令iq1*を生成する。第1電流指令生成部110は、第1q軸電流指令iq1*をゼロに設定する(iq1*=0)。   The first current command generator 110 generates the d-axis current command id * and the q-axis current command iq * for synchronous control, that is, the first d-axis current command id1 * and the first q-axis current command iq1 * described above. The first current command generator 110 sets the first q-axis current command iq1 * to zero (iq1 * = 0).

本実施の形態によれば、第1d軸電流指令id1*は、上記式(1)のように設定される。つまり、第1電流指令生成部110は、第1d軸電流指令id1*を、速度変化(dω*/dt)の状況に応じた値に設定する。より詳細には、一定速度時、第1電流指令生成部110は、第1d軸電流指令id1*を固定d軸電流指令id0*に設定する(id1*=id0*)。一方、加減速時、第1電流指令生成部110は、第1d軸電流指令id1*を、固定d軸電流指令id0*よりも大きい補正d軸電流指令id0’*に設定する(id1*=id0’*)。   According to the present embodiment, the first d-axis current command id1 * is set as in the above equation (1). That is, the first current command generation unit 110 sets the first d-axis current command id1 * to a value corresponding to the speed change (dω * / dt). More specifically, at a constant speed, the first current command generation unit 110 sets the first d-axis current command id1 * to the fixed d-axis current command id0 * (id1 * = id0 *). On the other hand, at the time of acceleration / deceleration, the first current command generation unit 110 sets the first d-axis current command id1 * to a corrected d-axis current command id0 ′ * larger than the fixed d-axis current command id0 * (id1 * = id0). '*).

尚、補正d軸電流指令id0’*は、加速時あるいは減速時の一方だけに適用されてもよい。例えば、第1電流指令生成部110は、加速時だけ、第1d軸電流指令id1*を補正d軸電流指令id0’*に設定してもよい。   The corrected d-axis current command id0 ′ * may be applied only to one of acceleration or deceleration. For example, the first current command generation unit 110 may set the first d-axis current command id1 * to the corrected d-axis current command id0 ′ * only during acceleration.

第2電流指令生成部120は、センサレスベクトル制御用のd軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*を生成する。センサレスベクトル制御におけるd軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*は、それぞれ、第2d軸電流指令id2*及び第2q軸電流指令iq2*と参照される。第2電流指令生成部120は、速度指令ω*に基づき、周知のアルゴリズムにより第2d軸電流指令id2*及び第2q軸電流指令iq2*を生成する。   The second current command generation unit 120 generates a d-axis current command id * and a q-axis current command iq * for sensorless vector control. The d-axis current command id * and the q-axis current command iq * in the sensorless vector control are referred to as a second d-axis current command id2 * and a second q-axis current command iq2 *, respectively. The second current command generation unit 120 generates a second d-axis current command id2 * and a second q-axis current command iq2 * by a known algorithm based on the speed command ω *.

特に、第2電流指令生成部120は、速度制御器125を備えている。この速度制御器125は、上述の位置・速度推定部70によって得られた「推定速度ωe」に基づいて第2q軸電流指令iq2*を生成する。より詳細には、速度制御器125は、推定速度ωeが速度指令ω*に一致するように、比例積分制御によって第2q軸電流指令iq2*を算出する。このように、センサレスベクトル制御では、推定速度ωeに基づいて速度制御及びトルク制御が行われる。   In particular, the second current command generation unit 120 includes a speed controller 125. The speed controller 125 generates the second q-axis current command iq2 * based on the “estimated speed ωe” obtained by the position / speed estimation unit 70 described above. More specifically, the speed controller 125 calculates the second q-axis current command iq2 * by proportional integral control so that the estimated speed ωe matches the speed command ω *. Thus, in sensorless vector control, speed control and torque control are performed based on the estimated speed ωe.

セレクタ130は、切り換え信号SW(つまり速度指令ω*)に応じて、電流指令生成部100が出力するd軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*を切り換える。具体的には、切り換え信号SWが同期制御を指定している場合、セレクタ130は、第1電流指令生成部110によって生成された第1d軸電流指令id1*及び第1q軸電流指令iq1*を、d軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*として選択し、出力する。一方、切り換え信号SWがセンサレスベクトル制御を指定している場合、セレクタ130は、第2電流指令生成部120によって生成された第2d軸電流指令id2*及び第2q軸電流指令iq2*を、それぞれd軸電流指令id*及びq軸電流指令iq*として選択し、出力する。   The selector 130 switches between the d-axis current command id * and the q-axis current command iq * output from the current command generation unit 100 according to the switching signal SW (that is, the speed command ω *). Specifically, when the switching signal SW designates synchronous control, the selector 130 selects the first d-axis current command id1 * and the first q-axis current command iq1 * generated by the first current command generation unit 110, Select and output as d-axis current command id * and q-axis current command iq *. On the other hand, when the switching signal SW designates sensorless vector control, the selector 130 sets the second d-axis current command id2 * and the second q-axis current command iq2 * generated by the second current command generation unit 120 to d, respectively. Select and output as axis current command id * and q-axis current command iq *.

尚、インバータ10、電流検出器20、座標変換器30、電圧指令生成部40、座標変換器50、PWM制御部60、位置・速度推定部70、切換制御部80、θ演算部90、及び電流指令生成部100は、全体として、「制御部」を構成している。この制御部は、低速領域R1において、同期制御により同期電動機SMの駆動制御を行う。同期制御の場合、インバータ10の出力電流の周波数(つまり、回転子の回転速度)は、速度指令ω*に一致する。一方、高速領域R2において、制御部は、センサレスベクトル制御により同期電動機SMの駆動制御を行う。   The inverter 10, the current detector 20, the coordinate converter 30, the voltage command generation unit 40, the coordinate converter 50, the PWM control unit 60, the position / speed estimation unit 70, the switching control unit 80, the θ calculation unit 90, and the current The command generation unit 100 constitutes a “control unit” as a whole. This control unit performs drive control of the synchronous motor SM by synchronous control in the low speed region R1. In the case of synchronous control, the frequency of the output current of the inverter 10 (that is, the rotational speed of the rotor) matches the speed command ω *. On the other hand, in the high-speed region R2, the control unit performs drive control of the synchronous motor SM by sensorless vector control.

以上に説明された構成により、図3で示された駆動制御が実現される。低速領域R1における加減速時、第1d軸電流指令id1*は、固定d軸電流指令id0*よりも大きい補正d軸電流指令id0’*に設定される。これにより、出力可能な最大トルクが一時的に上昇し、トルク不足ひいては脱調が防止される。   With the configuration described above, the drive control shown in FIG. 3 is realized. During acceleration / deceleration in the low speed region R1, the first d-axis current command id1 * is set to a corrected d-axis current command id0 '* that is larger than the fixed d-axis current command id0 *. As a result, the maximum torque that can be output temporarily increases, and torque shortage and thus step-out are prevented.

実施の形態2.
実施の形態2では、第1電流指令生成部110の一例を説明する。図5は、実施の形態2における第1電流指令生成部110の構成を示すブロック図である。また、図6は、実施の形態2における第1電流指令生成部110の動作を示すグラフである。
Embodiment 2. FIG.
In the second embodiment, an example of the first current command generation unit 110 will be described. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of first current command generation unit 110 in the second embodiment. FIG. 6 is a graph showing the operation of the first current command generator 110 in the second embodiment.

図5に示される第1電流指令生成部110は、加算器111と補正値生成部112を備えている。加算器111は、固定d軸電流指令id0*に補正値id**を加算することにより、第1d軸電流指令id1*を生成する。その補正値id**は、補正値生成部112によって生成される。   The first current command generator 110 shown in FIG. 5 includes an adder 111 and a correction value generator 112. The adder 111 generates the first d-axis current command id1 * by adding the correction value id ** to the fixed d-axis current command id0 *. The correction value id ** is generated by the correction value generation unit 112.

図5に示される補正値生成部112は、セレクタ113を備えている。セレクタ113は、加減速度(dω*/dt)に応じて、ゼロ又は固定値を補正値id**として出力する。   The correction value generation unit 112 shown in FIG. The selector 113 outputs zero or a fixed value as a correction value id ** according to the acceleration / deceleration (dω * / dt).

具体的には、一定速時(dω*/dt=0)、セレクタ113はゼロを出力する(id**=0)。これは、補正が行われないことを意味する。すなわち、第1電流指令生成部110は、固定d軸電流指令id0*を第1d軸電流指令id1*として出力する(id1*=id0*)。   Specifically, at a constant speed (dω * / dt = 0), the selector 113 outputs zero (id ** = 0). This means that no correction is performed. That is, the first current command generation unit 110 outputs the fixed d-axis current command id0 * as the first d-axis current command id1 * (id1 * = id0 *).

一方、加減速時、セレクタ113は、ゼロより大きい固定値を補正値id**として出力する。この場合、固定d軸電流指令id0*にその補正値id**(固定値>0)が加算され、補正d軸電流指令id0’*が算出される。すなわち、第1電流指令生成部110は、固定d軸電流指令id0*より大きい補正d軸電流指令id0’*を第1d軸電流指令id1*として出力する(id1*=id0’*)。   On the other hand, at the time of acceleration / deceleration, the selector 113 outputs a fixed value larger than zero as the correction value id **. In this case, the correction value id ** (fixed value> 0) is added to the fixed d-axis current command id0 *, and the corrected d-axis current command id0 '* is calculated. That is, the first current command generation unit 110 outputs a corrected d-axis current command id0 '* larger than the fixed d-axis current command id0 * as the first d-axis current command id1 * (id1 * = id0' *).

尚、補正値id**として用いられる固定値は、発生し得る不足トルクを考慮して、予め定められる。   The fixed value used as the correction value id ** is determined in advance in consideration of the insufficient torque that can be generated.

実施の形態3.
実施の形態3では、第1電流指令生成部110の他の例を説明する。図7は、実施の形態3における第1電流指令生成部110の構成を示すブロック図である。また、図8は、実施の形態3における第1電流指令生成部110の動作を示すグラフである。
Embodiment 3 FIG.
In the third embodiment, another example of the first current command generation unit 110 will be described. FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of first current command generation unit 110 in the third embodiment. FIG. 8 is a graph showing the operation of the first current command generator 110 in the third embodiment.

上述の実施の形態2と比較すると、実施の形態3は、補正値生成部112の機能において異なっている。実施の形態3では、補正値生成部112は、補正値id**を、固定値ではなく、加減速トルクに応じた大きさの演算値に設定する。より詳細には、図7に示されるように、補正値生成部112は、加減速トルク演算器114及び変換器115を備えている。   Compared to the above-described second embodiment, the third embodiment differs in the function of the correction value generation unit 112. In the third embodiment, the correction value generation unit 112 sets the correction value id ** to a calculated value corresponding to the acceleration / deceleration torque, instead of a fixed value. More specifically, as illustrated in FIG. 7, the correction value generation unit 112 includes an acceleration / deceleration torque calculator 114 and a converter 115.

加減速トルク演算器114は、次の式(2)に従って、加減速トルクTaを算出する。ここで、パラメータJは、同期電動機SMの固定子の慣性モーメントである。パラメータdω*/dtは、速度指令ω*の時間微分値、すなわち「加減速度」である。加減速トルク演算器114は、加減速度と慣性モーメントJとに基づいて、加減速トルクTaを算出する。   The acceleration / deceleration torque calculator 114 calculates the acceleration / deceleration torque Ta according to the following equation (2). Here, the parameter J is the moment of inertia of the stator of the synchronous motor SM. The parameter dω * / dt is a time differential value of the speed command ω *, that is, “acceleration / deceleration”. The acceleration / deceleration torque calculator 114 calculates the acceleration / deceleration torque Ta based on the acceleration / deceleration and the moment of inertia J.

式(2):Ta=|J×(dω*/dt)|   Formula (2): Ta = | J × (dω * / dt) |

変換器115は、次の式(3)に従って、加減速トルクTaを補正値id**に変換する。ここで、Tmは定格トルクであり、imは定格電流である。パラメータTa/Tmは、定格トルクTmに対する加減速トルクTaの割合、すなわち「トルク負荷率」である。変換器115は、定格電流imにトルク負荷率を掛けることにより、加減速トルクTaに応じた補正値id**を算出する。   The converter 115 converts the acceleration / deceleration torque Ta into a correction value id ** according to the following equation (3). Here, Tm is a rated torque and im is a rated current. The parameter Ta / Tm is the ratio of the acceleration / deceleration torque Ta to the rated torque Tm, that is, the “torque load factor”. The converter 115 calculates a correction value id ** corresponding to the acceleration / deceleration torque Ta by multiplying the rated current im by a torque load factor.

式(3):id**=im×(Ta/Tm)   Formula (3): id ** = im × (Ta / Tm)

このように、実施の形態3では、補正値生成部112は、発生する加減速トルクに基づいて、演算により補正値id**を求める。これにより、加減速トルクに応じて必要な大きさだけ最大トルクの補正が行われる。すなわち、トルク補正の効率が向上する。   As described above, in the third embodiment, the correction value generation unit 112 calculates the correction value id ** by calculation based on the generated acceleration / deceleration torque. As a result, the maximum torque is corrected by a necessary amount according to the acceleration / deceleration torque. That is, the efficiency of torque correction is improved.

実施の形態4.
実施の形態4では、第1電流指令生成部110の更に他の例を説明する。図9は、実施の形態4における第1電流指令生成部110の構成を示すブロック図である。また、図10は、実施の形態4における第1電流指令生成部110の動作を示すグラフである。
Embodiment 4 FIG.
In the fourth embodiment, still another example of the first current command generation unit 110 will be described. FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of first current command generation unit 110 in the fourth embodiment. FIG. 10 is a graph showing the operation of the first current command generator 110 in the fourth embodiment.

上述の実施の形態3の場合と同様に、実施の形態4の補正値生成部112は、補正値id**を、加減速トルクに応じた大きさの演算値に設定する。但し、加減速トルクの演算において、実施の形態4の補正値生成部112は、同期電動機SMのモデルを使用する。より詳細には、図9に示されるように、補正値生成部112は、減算器116、モデル速度制御器117、モデル速度演算器118、及び変換器115を備えている。   As in the case of the third embodiment described above, the correction value generation unit 112 of the fourth embodiment sets the correction value id ** to a calculated value corresponding to the acceleration / deceleration torque. However, in the calculation of acceleration / deceleration torque, the correction value generation unit 112 of the fourth embodiment uses a model of the synchronous motor SM. More specifically, as illustrated in FIG. 9, the correction value generation unit 112 includes a subtractor 116, a model speed controller 117, a model speed calculator 118, and a converter 115.

減算器116は、速度指令ω*とモデル速度ωmdlとの差分(ω*−ωmdl)を算出する。その差分(ω*−ωmdl)は、モデル速度制御器117に入力される。   The subtractor 116 calculates a difference (ω * −ωmdl) between the speed command ω * and the model speed ωmdl. The difference (ω * −ωmdl) is input to the model speed controller 117.

モデル速度制御器117は、次の式(4)に従って、加減速トルクTaを算出する。ここで、パラメータJは、同期電動機SMの固定子の慣性モーメントである。パラメータKpは、モデルのゲインである。   The model speed controller 117 calculates the acceleration / deceleration torque Ta according to the following equation (4). Here, the parameter J is the moment of inertia of the stator of the synchronous motor SM. The parameter Kp is the gain of the model.

式(4):Ta=Kp×J×(d(ω*−ωmdl)/dt)   Formula (4): Ta = Kp × J × (d (ω * −ωmdl) / dt)

モデル速度演算器118は、次の式(5)に従って、加減速トルクTaからモデル速度ωmdlを算出する。   The model speed calculator 118 calculates the model speed ωmdl from the acceleration / deceleration torque Ta according to the following equation (5).

式(5):ωmdl=∫(|Ta|/J)   Formula (5): ωmdl = ∫ (| Ta | / J)

算出されたモデル速度ωmdlは減算器116にフィードバックされ、速度ループが形成される。このように、同期電動機SMのモデルに速度指令ω*を入力することにより、加減速トルクTaが算出される。算出された加減速トルクTaは、変換器115に入力される。変換器115の機能は、実施の形態3の場合と同じである。   The calculated model speed ωmdl is fed back to the subtractor 116 to form a speed loop. Thus, the acceleration / deceleration torque Ta is calculated by inputting the speed command ω * to the model of the synchronous motor SM. The calculated acceleration / deceleration torque Ta is input to the converter 115. The function of converter 115 is the same as that in the third embodiment.

このように、本実施の形態では、加減速トルクTaの算出にモータモデルが用いられる。そのため、図10に示されるように、補正d軸電流指令id0’*が、ステップ状では無く1次遅れ系の指令となる。その結果、電流変化による速度変動の強さが緩和される。   Thus, in the present embodiment, the motor model is used for calculating the acceleration / deceleration torque Ta. Therefore, as shown in FIG. 10, the corrected d-axis current command id0 '* is not a step shape but a first-order lag command. As a result, the strength of speed fluctuation due to current change is alleviated.

実施の形態5.
上記の実施の形態4において、モデル速度ωmdlが算出される。このとき、図11に示されるように、速度指令ω*の代わりにモデル速度ωmdlが、θ演算部90における位相θの算出に用いられてもよい。補正d軸電流指令id0’*と同様にモデル速度ωmdlも1次遅れ系となるため、速度変動の強さが更に緩和される。
Embodiment 5 FIG.
In the fourth embodiment, the model speed ωmdl is calculated. At this time, as shown in FIG. 11, the model speed ωmdl may be used for calculation of the phase θ in the θ calculation unit 90 instead of the speed command ω *. Similar to the corrected d-axis current command id0 ′ *, the model speed ωmdl is also a first-order lag system, so the strength of the speed fluctuation is further reduced.

実施の形態6.
図12は、実施の形態6における第1電流指令生成部110の構成を示すブロック図である。図12に示される第1電流指令生成部110は、既出の実施の形態2〜5の変形例であり、実施の形態2〜5のいずれにも適用可能である。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of first current command generation unit 110 in the sixth embodiment. The first current command generation unit 110 shown in FIG. 12 is a modification of the above-described second to fifth embodiments, and can be applied to any of the second to fifth embodiments.

図12に示されるように、補正値生成部112の出力と加算器111との間にマスク回路119が設けられている。マスク回路119は、指定信号DESによって指定された場合にだけ、補正値id**を加算器111に出力する、すなわち、補正処理(id1*=id0’*)を有効化する。それ以外の場合、マスク回路119は、補正値id**を出力しない、すなわち、補正処理を無効化する。   As shown in FIG. 12, a mask circuit 119 is provided between the output of the correction value generation unit 112 and the adder 111. The mask circuit 119 outputs the correction value id ** to the adder 111 only when designated by the designation signal DES, that is, validates the correction process (id1 * = id0 ′ *). In other cases, the mask circuit 119 does not output the correction value id **, that is, invalidates the correction process.

指定信号DESは、「加速時のみ」、「減速時のみ」、あるいは「加速時と減速時の両方」のいずれかを指定する。例えば、指定信号DESが「加速時のみ」を指定している場合、マスク回路119は、加速時にのみ補正処理を有効化し、それ以外の場合は補正処理を無効化する。加速時あるいは減速時の判定は、速度指令ω*に基づいて可能である。   The designation signal DES designates “only during acceleration”, “only during deceleration”, or “both during acceleration and deceleration”. For example, when the designation signal DES designates “only during acceleration”, the mask circuit 119 validates the correction process only during acceleration, and invalidates the correction process otherwise. Determination at the time of acceleration or deceleration can be made based on the speed command ω *.

例えば、指定信号DESの内容は、初期設定時にヒューズ回路等を用いることにより、固定されてもよい。あるいは、指定信号DESの内容は、必要に応じて外部から変更可能であってもよい。いずれの場合であっても、同期電動機SMの使用環境に応じたフレキシブルな実装が可能となる。   For example, the content of the designation signal DES may be fixed by using a fuse circuit or the like at the initial setting. Alternatively, the contents of the designation signal DES may be changeable from the outside as necessary. In either case, flexible mounting according to the usage environment of the synchronous motor SM is possible.

以上、本発明の実施の形態が添付の図面を参照することにより説明された。但し、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で当業者により適宜変更され得る。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

1 制御装置、10 インバータ、20 電流検出器、30 座標変換器、40 電圧指令生成部、50 座標変換器、60 PWM制御部、70 位置・速度推定部、80 切換制御部、90 θ演算部、100 電流指令生成部、110 第1電流指令生成部、111 加算器、112 補正値生成部、113 セレクタ、114 加減速トルク演算器、115 変換器、116 減算器、117 モデル速度制御器、118 モデル速度演算器、119 マスク回路、120 第2電流指令生成部、125 速度制御器、130 セレクタ、DES 指定信号、R1 低速領域(第1速度領域)、R2 高速領域(第2速度領域)、SG ゲート信号、SM 同期電動機、SW 切り換え信号。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control apparatus, 10 inverter, 20 Current detector, 30 Coordinate converter, 40 Voltage command production | generation part, 50 Coordinate converter, 60 PWM control part, 70 Position / speed estimation part, 80 Switching control part, 90 (theta) calculating part, 100 current command generation unit, 110 first current command generation unit, 111 adder, 112 correction value generation unit, 113 selector, 114 acceleration / deceleration torque calculator, 115 converter, 116 subtractor, 117 model speed controller, 118 model Speed calculator, 119 mask circuit, 120 second current command generator, 125 speed controller, 130 selector, DES designation signal, R1 low speed area (first speed area), R2 high speed area (second speed area), SG gate Signal, SM synchronous motor, SW switching signal.

Claims (10)

同期電動機の制御装置であって、
第1速度領域において同期制御により前記同期電動機の駆動制御を行い、また、前記第1速度領域よりも高い第2速度領域においてセンサレスベクトル制御により前記同期電動機の駆動制御を行う制御部と、
前記制御部に含まれ、前記駆動制御のためのd軸電流指令及びq軸電流指令を生成する電流指令生成部と
を備え、
前記同期制御の場合、前記電流指令生成部は、前記q軸電流指令をゼロに設定し、前記d軸電流指令を速度変化の状況に応じた値に設定し、
前記第1速度領域における定速時、前記電流指令生成部は、前記d軸電流指令を固定値である第1値に設定し、
前記第1速度領域における加速時又は減速時の少なくとも一方において、前記電流指令生成部は、前記d軸電流指令を前記第1値よりも大きい第2値に設定することを特徴とする制御装置。
A control device for a synchronous motor,
A controller that performs drive control of the synchronous motor by synchronous control in a first speed region, and that performs drive control of the synchronous motor by sensorless vector control in a second speed region that is higher than the first speed region;
A current command generation unit included in the control unit for generating a d-axis current command and a q-axis current command for the drive control;
In the case of the synchronous control, the current command generation unit sets the q-axis current command to zero, sets the d-axis current command to a value according to the state of speed change,
At a constant speed in the first speed region, the current command generator sets the d-axis current command to a first value that is a fixed value,
The control device, wherein at least one of acceleration and deceleration in the first speed region, the current command generation unit sets the d-axis current command to a second value larger than the first value.
前記電流指令生成部は、
前記同期制御の場合の前記d軸電流指令及び前記q軸電流指令を生成する第1電流指令生成部と、
前記センサレスベクトル制御の場合の前記d軸電流指令及び前記q軸電流指令を生成する第2電流指令生成部と、
速度指令に基づき、前記第1速度領域の場合は前記第1電流指令生成部によって生成された前記d軸電流指令及び前記q軸電流指令を選択し、前記第2速度領域の場合は前記第2電流指令生成部によって生成された前記d軸電流指令及び前記q軸電流指令を選択するセレクタと
を備え、
前記第1速度領域における定速時、前記第1電流指令生成部は、前記d軸電流指令を前記第1値に設定し、
前記第1速度領域における加速時又は減速時の少なくとも一方において、前記第1電流指令生成部は、前記d軸電流指令を前記第2値に設定することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
The current command generator is
A first current command generator for generating the d-axis current command and the q-axis current command in the case of the synchronous control;
A second current command generator for generating the d-axis current command and the q-axis current command in the case of the sensorless vector control;
Based on the speed command, the d-axis current command and the q-axis current command generated by the first current command generation unit are selected in the case of the first speed range, and the second speed range is selected in the case of the second speed range. A selector that selects the d-axis current command and the q-axis current command generated by a current command generation unit;
At a constant speed in the first speed region, the first current command generator sets the d-axis current command to the first value,
2. The control according to claim 1, wherein the first current command generation unit sets the d-axis current command to the second value during at least one of acceleration and deceleration in the first speed region. apparatus.
前記第1電流指令生成部は、前記第1値に補正値を加えることにより前記第2値を生成することを特徴とする請求項2に記載の制御装置。   The control device according to claim 2, wherein the first current command generation unit generates the second value by adding a correction value to the first value. 前記補正値は、予め定められた値であることを特徴とする請求項3に記載の制御装置。   The control device according to claim 3, wherein the correction value is a predetermined value. 前記第1電流指令生成部は、前記補正値を、加減速トルクに応じた大きさに設定することを特徴とする請求項3に記載の制御装置。   The control device according to claim 3, wherein the first current command generation unit sets the correction value to a magnitude corresponding to acceleration / deceleration torque. 前記第1電流指令生成部は、前記速度指令の時間微分値と前記同期電動機の回転子の慣性モーメントとに基づいて、前記加減速トルクを算出することを特徴とする請求項5に記載の制御装置。   The control according to claim 5, wherein the first current command generation unit calculates the acceleration / deceleration torque based on a time differential value of the speed command and an inertia moment of a rotor of the synchronous motor. apparatus. 前記第1電流指令生成部は、前記速度指令を前記同期電動機のモデルに入力することにより、前記加減速トルクを算出することを特徴とする請求項5に記載の制御装置。   The control device according to claim 5, wherein the first current command generation unit calculates the acceleration / deceleration torque by inputting the speed command to a model of the synchronous motor. 前記電流指令生成部は、少なくとも前記第1速度領域における加速時、前記d軸電流指令を前記第2値に設定することを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の制御装置。   The control device according to any one of claims 1 to 7, wherein the current command generation unit sets the d-axis current command to the second value at least during acceleration in the first speed region. . 加速時のみ、減速時のみ、あるいは、加速時と減速時の両方のうちいずれかを指定する指定信号が前記電流指令生成部に入力され、
前記電流指令生成部は、前記指定信号によって指定された場合に、前記d軸電流指令を前記第2値に設定することを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の制御装置。
A designation signal that designates either only during acceleration, only during deceleration, or both during acceleration and deceleration is input to the current command generation unit,
The control device according to any one of claims 1 to 7, wherein the current command generation unit sets the d-axis current command to the second value when designated by the designation signal. .
同期電動機の制御方法であって、
第1速度領域において、同期制御により前記同期電動機の駆動制御を行うステップと、
前記第1速度領域よりも高い第2速度領域において、センサレスベクトル制御により前記同期電動機の駆動制御を行うステップと
を含み、
前記同期制御により前記駆動制御を行うステップは、q軸電流指令をゼロに設定し、d軸電流指令を速度変化の状況に応じた値に設定するステップを含み、
前記d軸電流指令を設定するステップは、
前記第1速度領域における定速時、前記d軸電流指令を、固定値である第1値に設定するステップと、
前記第1速度領域における加速時又は減速時の少なくとも一方において、前記d軸電流指令を、前記第1値よりも大きい第2値に設定するステップと
を含むことを特徴とする制御方法。
A control method for a synchronous motor,
Performing drive control of the synchronous motor by synchronous control in a first speed region;
Performing drive control of the synchronous motor by sensorless vector control in a second speed region higher than the first speed region,
The step of performing the drive control by the synchronous control includes a step of setting a q-axis current command to zero and a d-axis current command to a value according to a state of speed change,
The step of setting the d-axis current command includes:
Setting the d-axis current command to a first value which is a fixed value at a constant speed in the first speed region;
And a step of setting the d-axis current command to a second value larger than the first value at least during acceleration or deceleration in the first speed region.
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