JP6288330B1 - Electric motor control device and electric motor control method - Google Patents
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Abstract
【課題】電動機の速度変動を抑制する際に、速度変動を抑制する割合を正確に制御し、制御装置効率の低下を抑制する。【解決手段】電動機制御装置は、速度指令に基づいて、トルク指令を出力する速度制御器と、補償係数Kとして、0〜1の任意の値を設定する補償係数設定部と、電動機の回転速度の周期的な変動を抑制するトルク補償値ΔTに、前記補償係数Kを乗じて前記トルク指令に加算して補償後トルク指令を得る構成と、前記補償後トルク指令に基づいて、電動機に出力する電流を制御する電流制御器と、を有する。【選択図】図1When suppressing the speed fluctuation of an electric motor, the rate of suppressing the speed fluctuation is accurately controlled to suppress a decrease in control device efficiency. A motor control device includes a speed controller that outputs a torque command based on a speed command, a compensation coefficient setting unit that sets an arbitrary value of 0 to 1 as a compensation coefficient K, and a rotational speed of the motor. The torque compensation value ΔT that suppresses periodic fluctuations of the torque is multiplied by the compensation coefficient K and added to the torque command to obtain a post-compensation torque command, and output to the motor based on the post-compensation torque command A current controller for controlling the current. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、電動機制御装置及び電動機制御方法に関する。 The present invention relates to an electric motor control device and an electric motor control method.
電動機をインバータなどの電動機制御装置を用いて速度制御する際には、フィードバック制御により、電動機の回転速度を指令速度に追従させる制御が一般に行われている。この時、電動機が圧縮機など、周期的に負荷が変動する用途に用いられていると、かかる負荷変動に伴い、周期的に電動機の速度変動が生じ、振動や騒音の原因となる。 When speed control of an electric motor is performed using an electric motor control device such as an inverter, control for causing the rotational speed of the electric motor to follow a command speed is generally performed by feedback control. At this time, if the motor is used for a purpose such as a compressor in which the load fluctuates periodically, the speed fluctuation of the motor periodically occurs with the load fluctuation, which causes vibration and noise.
特許文献1には、負荷トルクの変動に合わせた補償電圧パターンを予め電動機の所定回転角度毎に求めて当該制御手段の内部メモリに記憶して、その所定回転角度毎に内部メモリから読み出した加算データを基準電圧に加算した値を電動機の印可電圧にすることにより、その電動機の出力トルクを変化させて1回転中の回転速度の変動を抑制する電動機の制御方法が記載されている。
In
特許文献2には、電動機の速度変動の1次成分をトルク制御により抑制する際に、速度変動の平均の大きさに応じて、ヒステリシス特性を持たせて、1次成分補償部への入力及び、1次成分補償部における信号モデルを切り替え制御し、速度変動を所定値近傍に保つことが記載されている。
In
本発明は、電動機の速度変動を抑制する際に、速度変動抑制の割合を正確に制御し、制御装置効率の低下を抑制することをその課題とする。 An object of the present invention is to accurately control the rate of speed fluctuation suppression when suppressing the speed fluctuation of the electric motor, and to suppress a decrease in the efficiency of the control device.
本発明の一の側面による電動機制御装置は、速度指令に基づいて、トルク指令を出力する速度制御器と、補償係数Kとして、0〜1の任意の値を設定する補償係数設定部と、電動機の回転速度の周期的な変動を抑制するトルク補償値ΔTに、前記補償係数Kを乗じて前記トルク指令に加算して補償後トルク指令を得る構成と、前記補償後トルク指令に基づいて、電動機に出力する電流を制御する電流制御器と、を有する。 An electric motor control device according to an aspect of the present invention includes a speed controller that outputs a torque command based on a speed command, a compensation coefficient setting unit that sets an arbitrary value of 0 to 1 as a compensation coefficient K, and an electric motor A torque compensation value ΔT that suppresses periodic fluctuations in the rotational speed of the motor is multiplied by the compensation coefficient K and added to the torque command to obtain a post-compensation torque command, and an electric motor based on the post-compensation torque command And a current controller for controlling a current to be output.
また、本発明の別の一側面による電動機制御装置は、前記トルク補償値ΔTに、(1−K)を乗じて得たトルク補償値の残余分(1−K)ΔTに基づいて、速度補償値を得るトルク−速度変換部を有し、前記速度制御器は、さらに前記速度補償値に基づいて、トルク指令を出力してよい。 An electric motor control device according to another aspect of the present invention provides a speed compensation based on a remaining torque compensation value (1-K) ΔT obtained by multiplying the torque compensation value ΔT by (1-K). A torque-speed conversion unit for obtaining a value may be provided, and the speed controller may further output a torque command based on the speed compensation value.
また、本発明の別の一側面による電動機制御装置は、前記トルク補償値ΔTと前記補償係数Kの積があらかじめ設定した値より小さい場合に、前記トルク指令への加算を制限してよい。 The motor control device according to another aspect of the present invention may limit addition to the torque command when a product of the torque compensation value ΔT and the compensation coefficient K is smaller than a preset value.
また、本発明の別の一側面による電動機制御装置は、前記トルク補償値ΔTと前記補償係数Kの積があらかじめ設定した値より小さい場合に、前記トルク指令への加算を制限するとともに、前記トルク補償値ΔTを前記トルク補償値の残余分として前記速度補償値を得てよい。 The motor control device according to another aspect of the present invention restricts addition to the torque command when the product of the torque compensation value ΔT and the compensation coefficient K is smaller than a preset value, and the torque The speed compensation value may be obtained using the compensation value ΔT as the remainder of the torque compensation value.
また、本発明の別の一側面による電動機制御装置では、前記補正係数Kは、時刻、電動機の回転速度、負荷及び、外部からの指令の少なくともいずれかに関する条件に基づいて変更されてよい。 In the electric motor control device according to another aspect of the present invention, the correction coefficient K may be changed based on conditions relating to at least one of time, electric motor rotation speed, load, and external command.
また、本発明の一側面による電動機制御方法は、速度指令に基づいて、トルク指令を算出し、補償係数Kとして、0〜1の任意の値を設定し、電動機の回転速度の周期的な変動を抑制するトルク補償値ΔTに、前記補償係数Kを乗じて前記トルク指令に加算して補償後トルク指令を得、前記補償後トルク指令に基づいて、電動機に出力する電流を制御する。 The motor control method according to one aspect of the present invention calculates a torque command based on a speed command, sets an arbitrary value from 0 to 1 as a compensation coefficient K, and periodically varies the rotational speed of the motor. Is multiplied by the compensation coefficient K to be added to the torque command to obtain a compensated torque command, and the current output to the motor is controlled based on the compensated torque command.
また、本発明の別の一側面による電動機制御方法は、前記トルク補償値ΔTに、(1−K)を乗じて得たトルク補償値の残余分(1−K)ΔTに基づいて、速度補償値を得、さらに前記速度補償値に基づいてトルク指令を算出してよい。 An electric motor control method according to another aspect of the present invention provides a speed compensation based on a remaining torque compensation value (1-K) ΔT obtained by multiplying the torque compensation value ΔT by (1-K). A torque command may be calculated based on the speed compensation value.
また、本発明の別の一側面による電動機制御方法は、前記補償係数Kを0とした場合の前記電動機に対するトルク指令又は、前記電動機に生じる負荷トルクを測定し、前記補償係数Kを0とした場合の前記電動機の回転速度の周期的な変動のピークを測定し、測定された前記トルク指令又は前記負荷トルク並びに前記回転速度の周期的な変動のピークに基づいて、前記速度補償値を得るための換算計数を演算してよい。 According to another aspect of the present invention, there is provided a motor control method that measures a torque command for the motor when the compensation coefficient K is 0 or a load torque generated in the motor, and sets the compensation coefficient K to 0. In order to obtain the speed compensation value based on the measured torque command or the load torque and the peak of the cyclic fluctuation of the rotational speed. May be calculated.
図1は、本発明の一実施形態に係る電動機制御装置1と、電動機2及び負荷3からなる電動機制御システムの構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an electric
電動機制御装置1は、入力された速度指令ωr*に基づき、電動機2が所望の速度で回転するよう電力を供給する装置である。ここでは、電動機制御装置1は、いわゆるインバータ制御装置であるが、必ずしもこれに限定されず、例えば、サーボ制御装置やサイクロコンバータなどの制御装置であってもよい。電動機2は、交流電動機であるが、その形式は特に限定されず、各種の誘導機であっても、同期機であってもよい。ここでは、電動機2は一例として、3相永久磁石同期電動機である。負荷3は、電動機2により動力を受け作動する何らかの機構であり、特に制限はされないが、ここでは、電動機2の一回転中にトルク変動の大きい機構として、圧縮機を例示する。
The
電動機制御装置1の基本的な構成は、速度指令ωr*と速度推定器14により推定された電動機2の回転速度ωrの差分である速度偏差Δω*を速度制御器10に入力してトルク指令T*を得る。電流制御器11は、かかるトルク指令T*と図示していない電流指令Id*(励磁分電流指令)とから電流指令Iq*(トルク分電流指令)を得て、後述の電流Iq(トルク分電流)及びId(励磁分電流)との差分であるd−q座標における電圧指令vq*(トルク分電圧指令)及びvd*(励磁分電圧指令値)を得る。電圧指令vq*及びvd*は、座標変換器12によりd−q座標系からuvw座標系へと座標変換され(逆d−q変換)、u相、v相、w相それぞれの電圧指令vu*、vv*、vw*へと変換される。
The basic configuration of the
インバータ13は、電圧指令vu*、vv*、vw*に従って、電源14からの電力を電動機2の3相各相に印可し、負荷3を駆動する。
また、インバータ13から電動機2に出力された電流の値は、座標変換器15へと入力され、uvw座標系からd−q座標系へと座標変換され(d−q変換)、電流Iq及びIdへと変換される。
Further, the current value output from the
また、電圧指令vq*及びvd*、並びに電流Iq及びIdは速度推定器16に入力され、電動機2の回転子の位置θ及び回転速度ωrの推定に用いられる。位置θは座標変換器12及び座標変換器15に入力されて、逆d−q変換及びd−q変換に用いられ、回転速度ωrは速度指令ωr*から差し引かれる、いわゆる速度フィードバックを構成している。
Further, the voltage commands vq * and vd * and the currents Iq and Id are input to the
なお、ここまでの説明で、速度制御器10、電流制御器11、速度推定器16の具体的な構成としては、公知のいかなるものを用いても差し支えない。また、本実施形態では、位置θ及び回転速度ωrは、速度推定器16により、電圧指令vq*及びvd*、並びに電流Iq及びIdより推定するものとしたが、これに変え、電動機2にロータリエンコーダもしくはリゾルバなどの回転位置検出センサを設け、直接に回転位置θを測定し、得られた回転位置θより回転速度ωrを求めるようにしてもよい。あるいは、回転位置θ及び回転速度ωrを推定可能な他の方法を用いてもよい。
In the description so far, any known configuration may be used as the specific configuration of the
以上説明した構成では、負荷3の特性等により生じる電動機2のトルク変動については、速度制御器10の追従性能の範囲での速度補償はなされる。しかし、速度検出や速度推定によるフィードバック値に検出遅れあるいは推定遅れがあると、速度制御器10での補償は、定常的な速度変動には効果的であるものの、急峻なトルク変動には効果がなかったり、かえって変動を増長する場合があることが知られている。そのため、急峻で周期的なトルク変動が生じると、電動機2の回転速度ωrに周期的な変動が生じて、振動や騒音の原因となる。そこで、本実施形態では、さらに、電流制御器11に入力されるトルク指令T*にフィードフォワード補償を行い、電動機2の回転速度ωrの周期的な変動を抑制する構成をとっている。
In the configuration described above, the speed compensation within the range of the tracking performance of the
このフィードフォワード補償に用いられるトルク補償値ΔTは、電動機2の回転速度ωr及び回転位置θに応じて与えられる。トルク補償値ΔTを得る方法は特に限定されず、公知のいかなる方法によっても差し支えない。例えば、上述の特許文献1に記載されたものと同様にして、あらかじめトルク補償値ΔTを電動機2の回転速度ωr及び回転位置θに応じてテーブルとして定めておき、かかるテーブルを参照してトルク補償値ΔTを得るようにしてもよい。あるいは、上述の特許文献2に記載されたものと同様にして、電動機2及び負荷3のモデルからトルク補償値ΔTを得るようにしてもよく、さらに他の方法によってもよい。
The torque compensation value ΔT used for the feedforward compensation is given according to the rotational speed ωr and the rotational position θ of the
本実施形態では、トルク補償値ΔTは、ブロック17にて、補償係数Kと乗算されてトルク指令T*に加算される。したがって、実際に電流制御器11に入力されるのは、トルク指令T*そのものではなく、トルク指令T*にトルク補償値ΔTと補償係数Kの積KΔTを加算して得られた補償後トルク指令Tc*である。
In the present embodiment, the torque compensation value ΔT is multiplied by the compensation coefficient K in
補償係数Kは、0〜1の範囲の任意の値として、補償係数設定部21により適切な値に設定される。補償係数設定部21は、オペレータの操作により補償係数Kを設定してもよいし、また、後述するように、自動的に補償係数Kを設定する構成であってもよい。そして、補償係数Kを適切な値に設定することにより、回転速度ωrの周期的な変動をどれくらいの割合で抑制するかを任意に設定することができる。すなわち、トルク補償値ΔTを単純にトルク指令T*に加算した場合に、回転速度ωrの周期的な変動を実質的に零にできる値に設定した場合、K=1とすると、回転速度ωrの周期的な変動を実質的に零にでき、K=0.5とすると回転速度ωrの周期的な変動を50%に抑制できる。K=0とした場合には、回転速度ωrの周期的な変動の抑制は行われない。
The compensation coefficient K is set to an appropriate value by the compensation
補償係数Kは、電動機2を運転する際の条件により任意の値として設定してよい。例えば、トルク補償(フィードフォワード補償)を行うと電動機に印可する電流値が上昇するため、電動機制御装置1の効率が低下する。効率の低下を抑制、つまり電流値の上昇を抑制するため補償係数Kを適当な値に設定してよい。あるいは、夜間など騒音や振動を抑制すべき条件や、電力価格が安い条件では補償係数Kを1に近い高い値に設定し、電動機2の騒音や振動を抑制し、日中など騒音や振動がある程度許容される条件や、電力価格が高い条件では補償係数Kを0に近い低い値に設定し、騒音や振動をある程度許容しつつ消費電流を抑制することができる。
The compensation coefficient K may be set as an arbitrary value depending on conditions when the
ところで、単純にKΔTをトルク指令T*に加算するのみでは、回転速度ωrの周期的な変動をどれくらいの割合で抑制するかを正確に制御することはできない。なぜなら、補償後トルク指令Tc*により変動した電動機2の回転速度ωrが速度制御器10にフィードバックされ、速度制御器10でのフィードバック制御の影響がトルク指令T*に反映されてしまうからである。
By the way, simply adding KΔT to the torque command T * cannot accurately control how much the periodic fluctuation of the rotational speed ωr is suppressed. This is because the rotational speed ωr of the
そこで、本実施形態では、速度制御器10に入力される速度偏差Δω*から、KΔTの影響を除去するための構成を有している。すなわち、KΔTは、ブロック18にて(1−K)/Kと乗算され、トルク補償(フィードフォワード補償)に用いられなかったトルク補償値の残余分(1−K)ΔTを得る。さらにトルク−速度変換19により、トルク補償値の残余分(1−K)ΔTは、かかる残余分によって生じたであろう速度である、速度補償値Δωに変換される。
Therefore, the present embodiment has a configuration for removing the influence of KΔT from the speed deviation Δω * input to the
そして、最終的に速度制御器に入力される補償後速度指令ωc*は、速度指令ωr*に加え、さらに速度補償値Δωに基くことで、補償がなされる。具体的には、速度指令ωr*からは、あらかじめ速度補償値Δωが差し引かれ、補償後速度指令ωc*に変換される。したがって、本実施形態では、速度偏差Δω*は、速度指令ωr*と回転速度ωrの差分ではなく、実際には補償後速度指令ωc*と回転速度ωrの差分である。 The post-compensation speed command ωc * that is finally input to the speed controller is compensated based on the speed compensation value Δω in addition to the speed command ωr * . Specifically, a speed compensation value Δω is subtracted in advance from the speed command ωr * , and converted to a post-compensation speed command ωc * . Therefore, in this embodiment, the speed deviation Δω * is not the difference between the speed command ωr * and the rotational speed ωr, but actually the difference between the compensated speed command ωc * and the rotational speed ωr.
こうすることにより、速度制御器10には、見かけ上、あたかもKΔTによるトルク補償がトルク指令T*になされた場合における速度偏差Δω*が入力されることになる。これにより、速度制御器10は、トルク補償値の残余分(1−K)ΔTにより生じる電動機2の回転速度ωrの変動分がフィードバックされてしまう影響を排除し、回転速度ωrの周期的な変動の割合を補償係数Kにより正確に定めることができるようになる。
By doing so, the
なお、速度補償値Δωに基く速度指令ωr*の補償をするための構成は、上述したような、速度指令ωr*から直接速度補償値Δωを減算する構成には限定されず、計算上、結果的に速度指令ωr*から速度補償値Δωが減算されている値として補償後速度指令ωc*が得られていればよい。そのような別の構成としては、例えば、速度指令ωr*から回転速度ωrとの差分から、速度補償値Δωを減算する構成があげられる。あるいは、回転速度ωrに速度補償値Δωを加算しておき、その和を速度指令ωr*から減算する構成などであってもよい。 Note that the configuration for compensating the speed command ωr * based on the speed compensation value Δω is not limited to the configuration in which the speed compensation value Δω is directly subtracted from the speed command ωr * as described above. In other words, the post-compensation speed command ωc * may be obtained as a value obtained by subtracting the speed compensation value Δω from the speed command ωr * . As such another configuration, for example, there is a configuration in which the speed compensation value Δω is subtracted from the difference between the speed command ωr * and the rotational speed ωr. Alternatively, a configuration in which a speed compensation value Δω is added to the rotation speed ωr and the sum is subtracted from the speed command ωr * may be used.
図2は、本実施形態に係る電動機制御装置1と、電動機2及び負荷3からなる電動機制御システムにおいて、騒音及び振動抑制をしながら運転する動作の一例を示すフロー図である。なお、同フロー図において、ステップST1〜ST4は運転前準備の動作、ステップST5〜ST8は運転時の動作である。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of an operation that is performed while suppressing noise and vibration in the
まず、ステップST1にて、電動機2の回転速度ωrの周期的な変動の抑制を行わない場合の電動機2に対するトルク指令T*又は、電動機2に生じる負荷トルクを測定する。負荷トルクの測定は、電動機2に適宜の測定器を取り付けて直接測定したり、外乱トルクオブザーバの出力から得たりしてよい。そして、電動機2の回転速度ωrの周期的な変動の抑制を行わない場合とは、補償係数Kが0である場合に他ならないから、この測定は、K=0において実施してよい。そして、得られたトルク指令T*又は負荷トルクから、電動機2の回転子の位置によらない定常成分を除いた脈動成分が、トルク補償値ΔTに相当するから、これを電動機2の回転子の回転位置θに応じて設定し、あらかじめテーブルを作成する。これを(A)とする。
First, in step ST1, the torque command T * for the
さらに、ステップST2にて、同じく電動機2の回転速度ωrの周期的な変動の抑制を行わない場合の、かかる周期的な変動のピークを測定する。この測定もまた、電動機2に適宜の測定器を取り付けて直接測定したり、速度推定器16から出力される回転速度ωrから得たりしてよい。ただし、速度推定器16による速度検出に遅れがある場合には、回転速度ωrの周期的な変動の測定に速度推定器16の出力を用いるのは好ましくない。電動機2がロータリエンコーダなどの回転位置検出センサを持つ場合には、その出力から測定してよい。これを(B)とする。
Further, in step ST2, the peak of the periodic fluctuation is measured when the periodic fluctuation of the rotational speed ωr of the
次に、ステップST3にて、ステップST1により得られたトルク補償値ΔTとステップST2より得られた周期的な変動のピークから、(A)/(B)により、トルクと速度との換算計数を演算する。 Next, in step ST3, from the torque compensation value ΔT obtained in step ST1 and the periodic fluctuation peak obtained in step ST2, a conversion count between torque and speed is obtained by (A) / (B). Calculate.
なお、以上のステップST1〜ST3は、電動機制御システムを電動機2の回転速度ωrの周期的な変動の抑制しつつ運転する前の準備段階としてあらかじめ行っておくべき手順であり、また、使用が予定されている電動機2の種々の回転速度毎に実行して、各回転速度に対応したトルク補償値ΔT、周期的な変動のピーク及びトルクと速度との換算計数を求めておく。
The above steps ST1 to ST3 are procedures that should be performed in advance as a preparatory stage before the motor control system is operated while suppressing periodic fluctuations in the rotational speed ωr of the
さらに、ステップST4にて、電動機2の運転状況に照らし、適切な補償係数Kを設定する。これで運転前準備は完了である。
Further, in step ST4, an appropriate compensation coefficient K is set in light of the operation status of the
ステップST5では、ステップST1で得られたトルク保障値ΔTとステップST4で設定した補償係数Kから、KΔTを求め、トルク指令T*に加算する。これにより、保障係数Kに等しい割合だけ電動機2の回転速度ωrの周期的な変動の抑制がなされる。
In step ST5, KΔT is obtained from the torque guarantee value ΔT obtained in step ST1 and the compensation coefficient K set in step ST4, and is added to the torque command T * . Thereby, the periodic fluctuation of the rotational speed ωr of the
さらにステップST6で、トルク補償値の残余分(1−K)ΔTをステップST3で求めた換算計数で割り、トルク−速度変換を行って、速度補償値Δωを導出する。 Further, in step ST6, the remainder (1-K) ΔT of the torque compensation value is divided by the conversion factor obtained in step ST3, and torque-speed conversion is performed to derive a speed compensation value Δω.
そしてステップST7で、速度補償値Δωを速度指令ωr*から減算し、補償後速度指令ωc*を得る。これにより、速度制御器10に補償後トルク指令Tc*により変動した電動機2の回転速度ωrがフィードバックされることによる影響が排除される。
In step ST7, the speed compensation value Δω is subtracted from the speed command ωr * to obtain a post-compensation speed command ωc * . As a result, the influence due to the feedback of the rotational speed ωr of the
なお、ステップST6及びST7による補償後トルク指令Tc*による影響の排除は、速度補償値Δωを速度指令ωr*から減算する手法によらず、他の手法を用いてもよい。他の手法としては、例えば、補償後トルク指令Tc*による影響は、電動機2の回転速度ωrの周期的な変動を抑制するために生じるものであるから、かかる影響は電動機2の回転速度ωrにおおむね等しい周期で発生すると考えられるところ、適宜の周波数フィルタ、例えばローパスフィルタやバンドパスフィルタにより、速度制御器10からの出力や速度推定器14の出力から、回転速度ωrにおおむね等しい周期の周波数成分をカットする手法が挙げられる。
The removal of the influence of the post-compensation torque command Tc * in steps ST6 and ST7 may use another method, not the method of subtracting the speed compensation value Δω from the speed command ωr * . As another method, for example, the influence of the post-compensation torque command Tc * is caused to suppress periodic fluctuations in the rotational speed ωr of the
さらにステップST8で、電動機2の動作を継続する場合(ST8:Y)にはステップST5へと戻り、電動機2の回転速度ωrの周期的な変動の抑制を継続し、電動機2の動作を継続しない場合(ST8:N)には動作を終了する。
Further, when the operation of the
なお、トルク指令T*に加算するKΔTの値がある一定よりも小さい場合には、そもそも騒音・振動の大きさが小さく、補償の必要性に乏しいため、KΔTの値がある一定よりも小さい場合に電動機2の回転速度ωrの周期的な変動の抑制を行わないこととしてもよい。すなわち、トルク補償値ΔTや、検出される値には実用上の誤差があるところ、この誤差を含む推定値に基づいて電動機2の回転速度ωrの周期的な変動を0または0に近いレベルまで抑制しようとすると、かえって変動を増大させる可能性もあるからである。
When the value of KΔT to be added to the torque command T * is smaller than a certain value, the magnitude of noise / vibration is small in the first place and there is little need for compensation. Therefore, the value of KΔT is smaller than a certain value. In addition, the periodic fluctuation of the rotational speed ωr of the
図3は、KΔTの値がある一定よりも小さい場合に電動機2の回転速度ωrの周期的な変動の抑制を行わないようにするためにリミッタを設けた1例を示す図である。図3は、図1に示したブロック図の一部分を構成する。
FIG. 3 is a diagram showing an example in which a limiter is provided so as not to suppress periodic fluctuations in the rotational speed ωr of the
図3に示すように、ブロック15からKΔTがトルク指令T*に加算するまでの間に、リミッタ18が設けられている。このリミッタ20は、KΔTが閾値トルクTth以上である場合には、KΔTをそのまま出力し、KΔTが閾値トルクTth未満である場合には、出力は0となる。これにより、KΔTの値が閾値トルクTth未満である場合には、トルク指令T*に加算される値はK=0とした場合と同様に0となり、電動機2の回転速度ωrの周期的な変動の抑制は行なわれない。
As shown in FIG. 3, the
図4は、KΔTの値がある一定よりも小さい場合に電動機2の回転速度ωrの周期的な変動の抑制を行わないようにするためにリミッタ20を設けた別の例を示す図である。図4もまた、図1に示したブロック図の一部分を構成する。
FIG. 4 is a diagram showing another example in which a
図4の例では、トルク補償値ΔTはブロック15に入力され、さらにブロック17から出力されるKΔTはリミッタ20に入力される。リミッタ20の動作は先の例と同じであり、KΔTが閾値トルクTth以上である場合には、KΔTをそのまま出力し、KΔTが閾値トルクTth未満である場合には、出力は0となる。そして、このKΔT又は0がトルク指令T*に加算されるから、KΔTの値が閾値トルクTth未満である場合には、K=0とした場合と同様となり、電動機2の回転速度ωrの周期的な変動の抑制は行なわれない。
In the example of FIG. 4, the torque compensation value ΔT is input to the
さらに、この例では、トルク補償値ΔTから、リミッタ20から出力されるKΔT又は0を減算し、トルク−速度変換19に入力している。ここで、KΔTが閾値Tth以上であり、リミッタ20からKΔTが出力されている場合には、トルク−速度変換19には、ΔT−KΔT=(1−K)ΔTが入力され、図1で示したものと等しい結果が得られる。
Further, in this example, KΔT or 0 output from the
そして、KΔTが閾値Tth未満であり、リミッタ20から0が出力されている場合には、トルク−速度変換19には、ΔT−0=ΔTが出力される。したがって、この例では、トルク−速度変換19に対しても、図1に示した場合において、K=0とした場合と同様の結果が得られる。
When KΔT is less than the threshold value Tth and 0 is output from the
また、ブロック17及びブロック18で用いられるKの値は、電動機2の運転中に変更してもよい。かかる変更は、先に述べたように、電動機2を運転する際の条件に応じてオペレータがあらかじめ設定するようにしてもよいが、電動機制御装置1自体が、かかる条件を検出して自動で設定するようにしてもよい。このようにすることで、電動機2の騒音・振動の抑制を必要に応じてきめ細かく制御することができる。
Further, the value of K used in the
そのような条件としては種々のものを挙げることができるが、以下にその例を示す。 Various conditions can be cited as such conditions. Examples thereof are shown below.
(1)時刻に応じて補償係数Kを変更する。例えば、日中は騒音・振動抑制を行わないか、抑制の割合を低いものとして、夜間は騒音・振動抑制を強くする。 (1) The compensation coefficient K is changed according to the time. For example, noise / vibration suppression is not performed during the day or the suppression ratio is low, and noise / vibration suppression is strengthened at night.
(2)電動機2の回転速度ωrに応じて補償係数Kを変更する。例えば、電動機2と負荷3からなる振動系の共振周波数を予め測定しておき、かかる共振周波数に等しいかその近辺となる回転速度ωrでは、補償係数Kを1かまたは1に近い大きい値とし、他の回転速度ωrではそれより小さい値とする。あるいは、一般に電動機2の回転速度ωrが小さい場合に振動が大きくなる傾向があるため、回転速度ωrが小さくなるにしたがって、補償係数Kを大きな値とする。
(2) The compensation coefficient K is changed according to the rotational speed ωr of the
(3)インバータ13又は電動機2の負荷に応じて補償係数Kを変更する。例えば、インバータ13から電動機2に出力される電流のピーク電流値が所定値を超えたり、インバータ13から電動機2に出力される電力が所定値を超えるなど、インバータ13又は電動機2の過負荷が予想される場合に、補償係数Kを小さい値に変更して過負荷による故障や異常停止を事前に防止する。あるいは、インバータ13又は電動機2の負荷により生じる事象を検出してもよい。例えば、インバータ13自体や、インバータ13に用いるスイッチング素子の温度、電動機2の温度が所定値を超えた場合に、インバータ13又は電動機2の過負荷が予想されるとして、補償係数Kを小さい値に変更してよい。
(3) The compensation coefficient K is changed according to the load of the
(4)外部からの指令に応じて補償係数Kを変更する。外部からの指令には、例えば、オペレータによる運転モードの指示が挙げられる。すなわち、オペレータが適宜の操作端末を操作して、電動機制御装置1に低騒音(低振動)運転モードを指示した場合には補償係数Kを1かまたは1に近い大きい値とし、省エネモードを指示した場合には補償係数Kを0かまたは0に近い小さい値とするなどである。この中間のモードを設けておき、補償係数Kとして、低騒音(低振動)運転モードと省エネモードの中間的な値を設定するようにしてもよい。
(4) The compensation coefficient K is changed according to an external command. The command from the outside includes, for example, an operation mode instruction by the operator. That is, when the operator operates an appropriate operation terminal to instruct the
さらに、上の(1)〜(4)で上げた条件は、任意に組み合わせて使用してよい。組み合わせる際には、各条件ごとに優先順位を設けて補償係数Kを設定してもよく、または各条件から導かれる補償係数Kの積を最終的に用いる補償係数Kの値としてもよい。 Furthermore, the conditions raised in (1) to (4) above may be used in any combination. When combining, the compensation coefficient K may be set by giving priority to each condition, or the product of the compensation coefficient K derived from each condition may be used as the value of the compensation coefficient K that is finally used.
以上説明した実施形態の構成は具体例として示したものであり、本明細書にて開示される発明をこれら具体例の構成そのものに限定することは意図されていない。当業者はこれら開示された実施形態に種々の変形を加えてもよく、また、フロー図に示した制御は、同等の機能を奏する他の制御に置き換えてもよい。本明細書にて開示される発明の技術的範囲は、そのようになされた変形をも含むものと理解すべきである。 The configuration of the embodiment described above is shown as a specific example, and the invention disclosed in this specification is not intended to be limited to the configuration of the specific example itself. Those skilled in the art may make various modifications to these disclosed embodiments, and the control shown in the flowchart may be replaced with another control that has an equivalent function. It should be understood that the technical scope of the invention disclosed herein includes such modifications.
1 電動機制御装置、2 電動機、3 負荷、10 速度制御器、11 電流制御器、12 座標変換器、13 インバータ、14 電源、15 座標変換器、16 速度推定器、17 ブロック、18 ブロック、19 トルク−速度変換、20 リミッタ、21 補償係数設定部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
補償係数Kとして、0〜1の任意の値を設定する補償係数設定部と、
電動機の回転速度の周期的な変動を抑制するトルク補償値ΔTに、前記補償係数Kを乗じて前記トルク指令に加算して補償後トルク指令を得る構成と、
前記補償後トルク指令に基づいて、電動機に出力する電流を制御する電流制御器と、
を有し、
前記トルク補償値ΔTに、(1−K)を乗じて得たトルク補償値の残余分(1−K)ΔTに基づいて、速度補償値を得るトルク−速度変換部を有し、
前記速度制御器は、さらに前記速度補償値に基づいて、トルク指令を出力する、
電動機制御装置。 A speed controller that outputs a torque command based on the speed command;
A compensation coefficient setting unit that sets an arbitrary value of 0 to 1 as the compensation coefficient K;
A configuration for obtaining a post-compensation torque command by multiplying the torque compensation value ΔT that suppresses periodic fluctuations in the rotational speed of the electric motor by the compensation coefficient K and adding it to the torque command;
A current controller for controlling a current output to the electric motor based on the post-compensation torque command;
I have a,
A torque-speed converter that obtains a speed compensation value based on a torque compensation value remainder (1-K) ΔT obtained by multiplying the torque compensation value ΔT by (1-K);
The speed controller further outputs a torque command based on the speed compensation value;
Electric motor control device.
請求項1に記載の電動機制御装置。 If the product of the torque compensation value ΔT and the compensation coefficient K is smaller than the preset value, the motor control device according to claim 1 which limits the addition to the torque command.
請求項1に記載の電動機制御装置。 When the product of the torque compensation value ΔT and the compensation coefficient K is smaller than a preset value, the addition to the torque command is restricted, and the torque compensation value ΔT is regarded as the remainder of the torque compensation value. The motor control device according to claim 1 , wherein a value is obtained.
補償係数Kとして、0〜1の任意の値を設定し、
電動機の回転速度の周期的な変動を抑制するトルク補償値ΔTに、前記補償係数Kを乗じて前記トルク指令に加算して補償後トルク指令を得、
前記補償後トルク指令に基づいて、電動機に出力する電流を制御し、
前記トルク補償値ΔTに、(1−K)を乗じて得たトルク補償値の残余分(1−K)ΔTに基づいて、速度補償値を得、
さらに前記速度補償値に基づいてトルク指令を算出する、
電動機制御方法。 Calculate the torque command based on the speed command,
Set any value from 0 to 1 as the compensation coefficient K,
A torque compensation value ΔT that suppresses periodic fluctuations in the rotational speed of the motor is multiplied by the compensation coefficient K and added to the torque command to obtain a compensated torque command;
Based on the post-compensation torque command, control the current output to the motor ,
Based on the torque compensation value remainder (1-K) ΔT obtained by multiplying the torque compensation value ΔT by (1-K), a speed compensation value is obtained,
Further, a torque command is calculated based on the speed compensation value.
Electric motor control method.
前記補償係数Kを0とした場合の前記電動機の回転速度の周期的な変動のピークを測定し、
測定された前記トルク指令又は前記負荷トルク並びに前記回転速度の周期的な変動のピークに基づいて、前記速度補償値を得るための換算計数を演算する、
請求項5に記載の電動機制御方法。
A torque command for the motor when the compensation coefficient K is 0, or a load torque generated in the motor,
Measure the peak of periodic fluctuations in the rotational speed of the motor when the compensation coefficient K is 0,
Based on the measured torque command or the load torque and the peak of the periodic fluctuation of the rotational speed, a conversion count for obtaining the speed compensation value is calculated.
The electric motor control method according to claim 5 .
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