JP2000262088A - Synchronous motor drive - Google Patents

Synchronous motor drive

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JP2000262088A
JP2000262088A JP11057745A JP5774599A JP2000262088A JP 2000262088 A JP2000262088 A JP 2000262088A JP 11057745 A JP11057745 A JP 11057745A JP 5774599 A JP5774599 A JP 5774599A JP 2000262088 A JP2000262088 A JP 2000262088A
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健 扇子
Minoru Senba
実 仙波
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位置センサを用いないことによって廉価で構
成可能にすると共に、安定に駆動可能な同期電動機駆動
装置を提供すること。 【解決手段】 CPU101は、角速度指令値ωm
電機子抵抗や各種ゲイン等の設定値及び電機子電流のγ
成分iγ、δ成分iδに基づいて、同期電動機104に
印加すべき電圧を計算し、対応する指令値電圧vu
w をインバータ装置102に出力する。これに応答
して、インバータ装置102から同期電動機104に駆
動電圧信号vu〜vwが供給され、同期電動機104は指
令値電圧v u 〜vw に対応する回転制御が行われる。
駆動電圧信号vv、vwはセンサCTによって検出されて
電流iv、iwとして座標変換器103に入力される。座
標変換器103からは、座標変換した電流iγ、iδ
CPU101にフィードバックされる。
(57) [Summary] PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low-cost structure by not using a position sensor.
Synchronous motor drive that enables stable and stable driving
Providing equipment. SOLUTION: A CPU 101 has an angular velocity command value ωm *,
Set values of armature resistance and various gains, and γ of armature current
Component iγ, Δ component iδTo the synchronous motor 104 based on
The voltage to be applied is calculated and the corresponding command value voltage vu *~
vw *Is output to the inverter device 102. Respond to this
Drive from the inverter device 102 to the synchronous motor 104
Dynamic voltage signal vu~ VwIs supplied, and the synchronous motor 104
Threshold voltage v u *~ Vw *Is performed.
Drive voltage signal vv, VwIs detected by the sensor CT
Current iv, IwIs input to the coordinate converter 103. seat
From the target converter 103, the coordinate-converted current iγ, IδBut
This is fed back to the CPU 101.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、同期電動機を駆動
するための同期電動機駆動装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a synchronous motor driving device for driving a synchronous motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から各種電気機器において、同期電
動機が利用されている。同期電動機は、誘導電動機と比
較して、小型軽量、高効率、サーボロックが可能、負荷
の大きさによらず常に同期速度で回転する等の特徴を有
しており、誘導電動機用インバータのような簡便な駆動
装置によって同期電動機を駆動制御可能にすることが要
望されている。
2. Description of the Related Art Synchronous motors have been used in various electric appliances. Compared to induction motors, synchronous motors have features such as small size, light weight, high efficiency, enabling servo lock, and always rotating at a synchronous speed regardless of the size of the load. It is desired that the synchronous motor can be driven and controlled by a simple and simple driving device.

【0003】ところで、同期電動機に要求される特性の
一つにトルク特性がある。一般に、発生トルクをτとす
ると、τ=np・Λo・i(但し、np:極対数、Λo:界
磁による電機子の磁束鎖交数、i:電機子電流)で与
えられ、このような線形の特性が制御系では重要な特性
になる。インバータ駆動の同期電動機でこれを実現した
ものが直流(DC)ブラシレスモータである。
[0003] One of the characteristics required for a synchronous motor is a torque characteristic. In general, when the generated torque and τ, τ = n p · Λ o · i a ( where, n p: number of pole pairs, lambda o: the armature according to the field flux linkage, i a: armature current) in Given, such a linear characteristic becomes an important characteristic in the control system. An inverter-driven synchronous motor that achieves this is a direct current (DC) brushless motor.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のDCブラシレスモータにおいては、固定子と回転子
の相対位置を検出するための複雑な位置センサを使用し
ているため、高価な上に信号線へのノイズの混入等、装
置の信頼性の点でも問題があった。また、同期電動機に
は、前述したトルク特性以外にも、乱調や脱調のないス
ムーズな運転が可能であること、円滑な始動・停止が行
えること、定数の変化に対しロバストな系であること、
等の安定した特性が要請される。
However, in the conventional DC brushless motor, a complicated position sensor for detecting a relative position between the stator and the rotor is used, which is expensive and requires a signal line. There was also a problem with respect to the reliability of the device, such as the incorporation of noise into the device. In addition to the torque characteristics described above, the synchronous motor must be able to operate smoothly without any turbulence or step-out, be able to start and stop smoothly, and be a system that is robust to constant changes. ,
And other stable characteristics are required.

【0005】本発明は、位置センサを用いないことによ
って廉価に構成可能にすると共に、同期電動機を安定に
駆動可能な同期電動機駆動装置を提供することを課題と
している。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a synchronous motor driving device which can be configured at a low cost without using a position sensor and can drive a synchronous motor stably.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の同期電動機駆動
装置は、指令値信号を出力する制御手段と、前記指令値
信号に応じた駆動信号を同期電動機に出力するインバー
タ手段とを備え、前記制御手段は、前記同期電動機の電
機子抵抗をR、電機子巻線のインダクタンスをL、イン
バータ手段の角周波数をω1、Iδ=Λδ/L(Λδ
電機子δ巻線の磁束鎖交数)、電機子電流のγ軸成分を
γ、電機子電流のδ軸成分をiδ、電機子電流のδ軸
成分の指令値をiδ 、電流誤差(iδ −iδ)のフ
ィードバックゲインをKγ、Kδとして、 vγ =Riγ+Lω1δ+Kγ・(iδ −iδ
/ω1 δ =Riδ+Kδ・(iδ −iδ) の関係を満足する指令値電圧vγ 、vδ に関連する
信号を前記指令値信号として前記インバータ手段に出力
することを特徴としている。制御手段は、 vγ =Riγ+Lω1δ+Kγ・(iδ −iδ
/ω1 δ =Riδ+Kδ・(iδ −iδ) の関係を満足する電圧vγ 、vδ に関連する信号を
算出し、指令値信号としてインバータ手段に出力する。
前記インバータ手段は、前記指令値信号に対応する駆動
信号を同期電動機に供給する。
SUMMARY OF THE INVENTION A synchronous motor drive according to the present invention.
A control means for outputting a command value signal;
Inver that outputs a drive signal according to the signal to a synchronous motor
Control means, wherein the control means controls the power of the synchronous motor.
Armature resistance is R, armature winding inductance is L, impedance
The angular frequency of the barter means is ω1, Iδ= Λδ/ L (Λδ:
The number of flux linkages of the armature δ winding) and the γ-axis component of the armature current
iγAnd the δ-axis component of the armature current is iδ, Armature current δ axis
Component command value is iδ *, The current error (iδ *−iδ)
Feedback gain Kγ, KδAs vγ *= Riγ+ Lω1Iδ+ Kγ・ (Iδ *−iδ)
/ Ω1  vδ *= Riδ+ Kδ・ (Iδ *−iδThe command value voltage v that satisfies the relationshipγ *, Vδ *is connected with
Output a signal to the inverter means as the command value signal
It is characterized by doing. The control means includes:γ *= Riγ+ Lω1Iδ+ Kγ・ (Iδ *−iδ)
/ Ω1  vδ *= Riδ+ Kδ・ (Iδ *−iδ) Voltage satisfying the relationshipγ *, Vδ *Signals related to
It is calculated and output to the inverter means as a command value signal.
The inverter means is configured to drive a drive corresponding to the command value signal.
Supply the signal to the synchronous motor.

【0007】また、本発明の同期電動機駆動装置は、指
令値信号を出力する制御手段と、前記指令値信号に応じ
た駆動信号を同期電動機に出力するインバータ手段とを
備え、前記制御手段は、相差角φが所定値より大きいと
きは前記インバータ手段の角周波数ω1を下げるように
前記インバータ手段を制御すると共に、前記相差角φが
所定値より小さいときは前記角周波数ω1を上げるよう
に前記インバータ手段を制御することを特徴としてい
る。
Further, the synchronous motor driving device of the present invention includes control means for outputting a command value signal, and inverter means for outputting a drive signal corresponding to the command value signal to the synchronous motor, wherein the control means comprises: with phase difference angle φ is when greater than the predetermined value for controlling said inverter means to decrease the angular frequency omega 1 of the inverter unit, when the phase difference angle φ is smaller than a predetermined value so as to raise the angular frequency omega 1 It is characterized in that the inverter means is controlled.

【0008】このとき、前記制御手段は、インバータ装
置の角周波数をω、ω1 =npω m (ωm は回転子
の角速度指令値)、npは極対数、Kmはフィードバック
ゲイン、Tmは1次遅れ系の時定数、P=d/dtとし
て、下記式 ω=ω −K・{TP/(1+TP)}・i
γ を満足するように前記同期電動機を制御するようにして
もよい。
At this time, the control means includes an inverter device.
The angular frequency of thel, Ω1 *= Npω m *m *Is a rotor
Angular velocity command value), npIs the number of pole pairs, KmIs feedback
Gain, TmIs the time constant of the first-order lag system, and P = d / dt
And the following equation ωl= Ωl *-Km・ {TmP / (1 + TmP)} ・ i
γ  Control the synchronous motor so as to satisfy
Is also good.

【0009】また、前記制御手段は、前記同期電動機の
始動に先立って、及び、前記同期電動機の停止直前に予
備励磁期間を設け、前記予備励磁期間中、vγ =0、
δ =Iδs(>0、予備励磁期間におけるδ巻線の
電流)、ω1=0、に制御するように構成してもよい。
The control means may provide a pre-excitation period prior to the start of the synchronous motor and immediately before stopping the synchronous motor, and during the pre-excitation period, v γ * = 0,
i δ * = I δs (> 0, current of the δ winding during the pre-excitation period), and ω 1 = 0.

【0010】さらに、前記制御手段は、(iδ
δ)に基づいて電機子抵抗の推定値《R》を増減させ
るように構成してもよい。さらにまた、前記制御手段
は、iγ及びiδに基づいて界磁の強さの推定値
《I o》を増減させるように構成してもよい。
Further, the control means includes: (i)δ *
iδ) To increase or decrease the estimated value of armature resistance << R >>
You may comprise so that it may be. Furthermore, the control means
Is iγAnd iδOf field strength based on
<< I o>> may be increased or decreased.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。尚、本実施の形態においては、同期電動機
を可変周波数・可変電圧(VVVF)のインバータ装置
で駆動することにより、位置センサを省くと共に同期電
動機を指定した角速度(インバータ角周波数ω1)で運転
できるようにしており又、負荷が増減しても速度変動を
抑え得るようにしている。また、トルクτ∝電流i(以
下では、トルク電流iγを用いて説明する。)の特性を
得るために一次磁束制御法を用いている。即ち、電機子
の磁束鎖交数が所定の値になるように電圧を制御する方
法を用いている。
Embodiments of the present invention will be described below. In this embodiment, by driving the synchronous motor with a variable frequency / variable voltage (VVVF) inverter, the position sensor can be omitted and the synchronous motor can be driven at a specified angular velocity (inverter angular frequency ω 1 ). Also, speed fluctuations can be suppressed even when the load increases or decreases. Furthermore, (in the following description with reference to the torque current i gamma.) Torque τα current i is used primary flux control method to obtain the characteristics of the. That is, a method of controlling the voltage so that the number of flux linkages of the armature becomes a predetermined value is used.

【0012】先ず、位置センサを使用しない(位置セン
サレス)で、電機子電流に比例したトルクτを得るため
の制御について説明する。図6に示すように、同期電動
機の電機子(図6では固定子)601の巻線に角周波数
ω1の平衡三相電流を流すと、角速度ω1/np(npは極
対数)の回転磁界がギャップ中に形成される。
First, control for obtaining a torque τ proportional to the armature current without using a position sensor (without a position sensor) will be described. As shown in FIG. 6, when a balanced three-phase current having an angular frequency ω 1 is supplied to the winding of an armature (a stator in FIG. 6) 601 of a synchronous motor, an angular velocity ω 1 / n p (n p is the number of pole pairs) Is formed in the gap.

【0013】いま、回転子602が電気角速度ωmeで時
計方向に回転しているとし、このとき回転磁界の磁軸
(γ軸)に対して、回転子の界磁の軸(d軸:直軸)が
内部相差角δだけ遅れて回転しているとすると、同期電
動機の発生トルクτは次式(1)で表わされることが知
られている。 τ=n・Λo・sinδ・iγ ・・・(1) 但し、Λoは界磁による電機子の磁束鎖交数、iγは電
機子電流のγ軸成分である。式(1)より、δをπ/2
(電動機動作時)または−π/2(回生制動時)に選べ
ば、同じ電流に対して最も効率よくトルクを発生させる
ことができることがわかる(前述したブラシレスモータ
においては、位置センサを用いて、δが前記位置になる
ように制御している。)。
Now, suppose that the rotor 602 is rotating clockwise at the electrical angular velocity ω me . At this time, the axis of the field of the rotor (d axis: It is known that the torque generated by the synchronous motor is expressed by the following equation (1), assuming that the shaft rotates with the internal phase difference angle δ. τ = n p · Λ o · sin δ · i γ (1) where Λ o is the number of flux linkages of the armature by the field, and i γ is the γ-axis component of the armature current. From equation (1), δ is π / 2
It can be seen that the torque can be generated most efficiently for the same current by selecting (at the time of motor operation) or -π / 2 (at the time of regenerative braking). δ is controlled to the above position.)

【0014】次に、一次磁束制御法により如何にして、
トルク電流iγに比例するトルクτを得ることができる
かを説明する。図7は、同期電動機の一次磁束鎖交数
(以下、一次磁束と称する。)を、回転子のd−q座標を
基準にして描いた図である。ここで、q軸は、d軸より
時計回りに90度回転してd軸と直交する軸である。図
7において、界磁の磁軸をd軸に選んでいるので、λd
=Λo、λq=0である。γ−δ軸は電気角度角速度ω1
で回転する直交座標系であり、ここではd−q軸よりも
角度φだけ進んでいるとして表してある。また、電機子
電流のγ軸成分をトルク電流iγとして示している。
尚、相差角(γ−δ軸とd−q軸との角度)φと図6の
内部相差角δの間にはφ=(δ−π/2)の関係がある。
Next, according to the primary magnetic flux control method,
To explain how it is possible to obtain a torque τ proportional to the torque current i gamma. Fig. 7 shows the number of primary magnetic flux linkages in the synchronous motor.
FIG. 3 is a diagram in which (hereinafter, referred to as a primary magnetic flux) is drawn based on dq coordinates of a rotor. Here, the q-axis is an axis that rotates 90 degrees clockwise from the d-axis and is orthogonal to the d-axis. In FIG. 7, since the magnetic axis of the field is selected as the d-axis, λ d
= Λ o , λ q = 0. The γ-δ axis is the electrical angular angular velocity ω 1
, And the coordinate system rotates by an angle φ with respect to the dq axes. Also, the γ-axis component of the armature current is shown as a torque current .
Note that there is a relationship of φ = (δ−π / 2) between the phase difference angle (the angle between the γ-δ axis and the dq axis) φ and the internal phase difference angle δ in FIG.

【0015】いま、図7に示すように、一次磁束及び電
機子電流のγ軸成分、δ軸成分を各々、λ、λ
よびiγ、iδとし、界磁磁束のγ軸成分、δ軸成分を
各々、λ、λとし又、電機子巻線のインダクタン
スをLと記すと、二対の下記式(2) λ=Liγ+λ、λ2γ=−Λosinφ λ=Liδ+λ、λ2δ= Λocosφ ・・・(2) が得られる。
Now, as shown in FIG. 7, the γ-axis component and the δ-axis component of the primary magnetic flux and the armature current are λ , λ and i γ , i δ , respectively. When the δ-axis components are λ and λ , respectively, and the inductance of the armature winding is described as L, two pairs of the following formulas (2) are used: λ = Li γ + λ , λ = −Λ o sin φ λ 1δ = Li δ + λ 2δ, λ 2δ = Λ o cosφ ··· (2) is obtained.

【0016】前記のように定義した諸量を用いると、発
生トルクτは、式(1)、(2)から、 τ=np(λγ−λδ) となるので、一次磁束を一対の下記式(4) λ=0 λ=Λδ(設定値) ・・・(4) が成立するように制御すれば下記式(5) τ=np・Λδ・iγ ・・・(5) が成立し、同期機は回転速度によらずトルク電流iγ
比例するトルクを発生させることができる。
When the various quantities defined above are used, the generated torque τ is given by τ = n p i γ i δ ) according to the equations (1) and (2). If the magnetic flux is controlled so as to satisfy a pair of the following equations (4) λ = 0 λ = ( δ (set value) (4), the following equation (5) can be obtained: τ = n p · Λ δ · i γ ··· (5) is satisfied, the synchronous machine can generate a torque that is proportional to the torque current i gamma irrespective of the rotational speed.

【0017】以上が一次磁束制御法の原理であるが、一
次磁束を式(4)の値に安定かつ正確に制御するため
に、本実施の形態においては、次のようにしている。先
ず、λ/L=λγ’、λ/L=λδ’、Iδ=Λ
δ/L、Io=Λo/Lと定義すると、一般に、同期機の
電圧方程式は一対の下記式(6) vγ=Riγ+LPλγ’+Lω1λδ’ vδ=Riδ+LPλδ’−Lω1λγ’ ・・・(6) で与えられる。但し、P=d/dt(微分演算子)であ
り又、図7から明らかなように、 λγ’=iγ−Iosinφ λδ’=iδ+Iocosφ である。
The principle of the primary magnetic flux control method has been described above. In order to control the primary magnetic flux stably and accurately to the value of equation (4), the present embodiment employs the following method. First, λ / L = λ γ ′, λ / L = λ δ ′, I δ = Λ
When δ / L and I o = Λ o / L are defined, in general, the voltage equation of the synchronous machine is represented by the following equation (6): v γ = Ri γ + LPλ γ ′ + Lω 1 λ δ ′ v δ = Ri δ + LPλ δ It is given by the '-Lω 1 λ γ' ··· ( 6). However, a P = d / dt (differential operator) Further, as apparent from FIG. 7, a λ γ '= i γ -I o sinφ λ δ' = i δ + I o cosφ.

【0018】ところで、理想的な一次磁束制御(λγ
=0、λδ’=Iδ)が行われるときの電機子電流のγ
軸成分及びδ軸成分をiγ 、iδ とし、前記式にお
いて、λγ’=0、λδ’=Iδを代入し整理すると、
一対の下記式(7)が得られる。 iγ =Iosinφ iδ =Iδ−Iocosφ ・・・(7)
Incidentally, ideal primary magnetic flux control (λ γ
= 0, λ δ '= I δ )
The axis component and the δ-axis component are i γ * , i δ *, and in the above equation, λ γ ′ = 0 and λ δ ′ = I δ are substituted and rearranged.
The following equation (7) is obtained. i γ * = I o sinφ i δ * = I δ -I o cosφ ··· (7)

【0019】一次磁束を上記の値に制御するには、電流
をiγ=iγ 、iδ=iδ (このとき、iγ 、i
δ は指令値電流に相当し、「*」は指令値を表す記号
として使用している。)にするような制御ループを設け
ることにより実現できる。そのために、一対の下記式
(8)で表される電圧を同期機に印加することを考え
る。 vγ =Riγ+Lω1δ+Kγ・(iδ −iδ)/ω1 δ =Riδ+Kδ・(iδ −iδ) ・・・(8) 尚、式(8)の第1式の右辺第3項及び第2式の右辺第
2項が電流フィードバックの項であり、Kγ、Kδは、
電機子電流のδ軸成分の指令値電流iδ と実際の電流
δの間の誤差(iδ −iδ)を指令値電圧vγ
δ にフィードバックする際のゲインである。また、
電機子抵抗Rは、後述するように、推定値であり、温度
による誤差の発生を防止するために自動補正を行う。
To control the primary magnetic flux to the above value, the current
To iγ= Iγ *, Iδ= Iδ *(At this time, iγ *, I
δ *Is equivalent to the command current, and “*” is a symbol representing the command value
We use as. ))
It can be realized by doing. Therefore, a pair of the following formulas
Consider applying the voltage represented by (8) to a synchronous machine.
You. vγ *= Riγ+ Lω1Iδ+ Kγ・ (Iδ *−iδ) / Ω1  vδ *= Riδ+ Kδ・ (Iδ *−iδ(8) Note that the third term on the right side of the first equation of equation (8) and the third term on the right side of the second equation
The two terms are current feedback terms and Kγ, KδIs
Command value current i of δ-axis component of armature currentδ *And the actual current
iδError (iδ *−iδ) Is the command value voltage vγ *When
vδ *This is the gain at the time of feedback. Also,
The armature resistance R is an estimated value, as will be described later,
Automatic correction is performed to prevent the occurrence of an error due to the error.

【0020】ここで、式(8)による制御の安定性につ
いて考察すると、後述するように、同期機駆動用のイン
バータ装置が指令値電圧vγ 、vδ 通りの電圧を出
力する時は、vγ=vγ 、vδ=vδ であるから式
(6)=式(8)として整理すると、下記式(9)が得
られる。
Considering the stability of the control according to the equation (8), as will be described later, when the inverter for driving the synchronous machine outputs the command value voltages v γ * and v δ *, , V γ = v γ * , v δ = v δ * , so rearranging as equation (6) = equation (8) gives the following equation (9).

【0021】[0021]

【数1】 (Equation 1)

【0022】一方、前述したλγ’及びλδ’の関係式
から、 <λδ’>=λδ’−Iδ =(iδ+Iocosφ)−Iδ=iδ−(Iδ−Iocosφ) <λγ’>=λγ’−0=iγ−Iosinφ であるから(ここで、「<>」は偏差を表す記号として
使用している。)、iδ を理想的な一次磁束制御が行
われる点(<λγ’>=<λδ’>=0)の値に選ぶ
と、相差角φは微少であり、iγ/Io=sinφ≒
φ、cosφ≒(1−φ2/2)が成立するため下記式
(10)が成立し、その結果、式(9)は下記式(1
1)のように表現することができる。 iδ =Iδ−Iocosφ≒Iδ−Io+iγ 2/2I ・・・(10)
On the other hand, the aforementioned λγ’And λδ’Relational expression
From <λδ’> = Λδ'-Iδ  = (Iδ+ Iocosφ) -Iδ= Iδ− (Iδ-Iocosφ) <λγ’> = Λγ'-0 = iγ-Iosinφ (where “<>” is a symbol representing the deviation
I'm using ), Iδ *The ideal primary flux control is performed
Point (<λγ’> = <Λδ’> = 0)
And the phase difference angle φ is very small, iγ/ Io= Sinφ ≒
φ, cosφ ≒ (1-φTwo/ 2) holds because
(10) holds, and as a result, equation (9) becomes the following equation (1)
It can be expressed as 1). iδ *= Iδ-Iocosφ ≒ Iδ-Io+ Iγ Two/ 2Io ... (10)

【0023】[0023]

【数2】 (Equation 2)

【0024】上記式(11)より、磁束制御系の特性方
程式は、時間領域で表すと、 P2+Kδ/L・P+(ω1 2+Kγ/L)=0 となり、KγとKδを適切に選ぶことにより、ω1の全
域(全動作領域)にわたって安定な一次磁束制御を行う
ことが可能になる。例えば、低速域の場合でも、実際の
同期電動機ではLが極めて小さいためKγ/LやKδ
Lの値は極めて大きく、ω1が変化しても根の配置はあ
まり影響を受けず、安定した動作を行うことが可能にな
る。以上のようにして、同期電動機の動作点が理想的な
一次磁束制御の動作点からずれたときは、その影響がi
δ≠iδ として現れ、この偏差をvγ 及びvδ
フィードバックすることにより、理想的な動作点に引き
戻して安定な動作を行わせることが可能になる。
From the above equation (11), the characteristic of the magnetic flux control system
The equation is expressed in the time domain as PTwo+ Kδ/ LP + (ω1 Two+ Kγ/ L) = 0, and KγAnd KδBy properly choosing1All of
Performs stable primary magnetic flux control over the entire region (all operating regions)
It becomes possible. For example, even in the low speed range,
Since L is extremely small in a synchronous motor, Kγ/ L and Kδ/
The value of L is very large and ω1Even if the root changes,
It is possible to perform stable operation without being affected by
You. As described above, the operating point of the synchronous motor
When it deviates from the operating point of the primary magnetic flux control, the effect is i
δ≠ iδ *And this deviation is represented by vγ *And vδ *To
Feedback provides an ideal operating point
It is possible to return to perform a stable operation.

【0025】以上述べたように、同期機に前記式(8)
を満足する電圧を加えるとき、安定した一次磁束制御を
行うことが可能になり、位置センサ無しで安定して、電
機子電流に比例するトルクを発生させることが可能にな
る。尚、式(8)の指令値電圧vγ 及びvδ は、後
述するように、v、v、vに座標変換され、イン
バータ装置を介して同期電動機に供給される。
As described above, the equation (8) is applied to the synchronous machine.
When a voltage that satisfies is satisfied, stable primary magnetic flux control can be performed, and a torque proportional to the armature current can be generated stably without a position sensor. Note that the command value voltages v γ * and v δ * in equation (8) are coordinate-converted into v u , v v , and v w as described later, and are supplied to the synchronous motor via the inverter device.

【0026】ところで、式(8)の電機子抵抗Rや式
(10)の磁石(界磁)の強さIo(=Λ/L)は、
いずれも温度の関数である。例えば、一般の同期機で
は、巻線の温度が10度C上昇すると、電機子抵抗Rは
約5%増加し、逆に、磁石の強さΛは温度が上がると
低下する。したがって、これらに誤差が生じると、
λγ’及びλδ’にも誤差が生じてしまい、所望の安定
した動作が困難になる恐れがある。そこで、以下のよう
に、電機子抵抗R及び磁石の強さIを自動補正するこ
とにより、安定な動作を行うようにする。
By the way, the armature resistance R of the equation (8) and the strength I o (= Λ 0 / L) of the magnet (field) of the equation (10) are
Both are functions of temperature. For example, in a general synchronous machine, when the temperature of the windings 10 degrees C increases, the armature resistance R is increased by about 5%, on the contrary, the strength lambda o of the magnet decreases as the temperature rises. Therefore, if errors occur in these,
Errors also occur in λ γ ′ and λ δ ′, making it difficult to perform a desired stable operation. Therefore, as described below, by automatically correcting the intensity I 0 of the armature resistance R and the magnet, to carry out a stable operation.

【0027】先ず、電機子抵抗Rの自動補正法について
説明すると、便宜上、電機子抵抗Rの推定値(式(8)
において計算に用いる値)を《R》(「《》」は推定値
を表す記号として使用している。)として式(8)のR
に代入し又、定常状態を考えて式(6)及び式(8)に
おいてP=0として、式(6)=式(8)とすると、 Riγ+Lω1<λδ’>=《R》iγ+Kγ(iδ
−iδ)/ω1 が成立する。
First, an automatic correction method of the armature resistance R will be described.
To explain, for convenience, the estimated value of the armature resistance R (Equation (8))
Is the estimated value.
Is used as a symbol for ) As R in formula (8)
And considering the steady state, Equations (6) and (8)
Where P = 0 and Equation (6) = Equation (8), Riγ+ Lω1δ′> = << R >> iγ+ Kγ(Iδ *
−iδ) / Ω1  Holds.

【0028】ここで、(R−《R》)=△R、<λδ
>≒(iδ−iδ )とすると次式が得られる。 ω1γ・△R≒(Kγ+Lω1 2)(iδ −iδ) したがって、ω1γ>0のときは、R>《R》ならば
(iδ −iδ)>0となる。そこで、現在の抵抗Rの
値《R(kT)》がわかれば、t=kT〜(k+1)T
の間の電流誤差(iδ −iδ)とωγの符号か
ら、次の期間の抵抗Rの値が算定できることを利用し
て、下記式(12)を満たすように《R》を自動補正す
る。
Here, (R-<< R >>) = △ R, <λ δ '
> ≒ (i δ −i δ * ), the following equation is obtained. ω 1 i γ · {R} (K γ + Lω 1 2 ) (i δ * −i δ ) Therefore, when ω 1 i γ > 0, if R><< R >>, then (i δ * −i δ ) > 0. Therefore, if the current value of the resistor R << R (kT) >> is known, t = kT to (k + 1) T
By using the fact that the value of the resistor R in the next period can be calculated from the current error (i δ * −i δ ) and the sign of ω 1 i γ , the following equation (12) is satisfied. Is automatically corrected.

【0029】[0029]

【数3】 (Equation 3)

【0030】ここで、sgn(ω1γ)は符号関数
で、ω1γ≧0の時は1、ω1γ<0ならば−1の値
をとる。尚、後述するように、中央処理装置(CPU)
を用いて式(12)の計算が行われるが、周期Tは前記
CPUに入力されるデータのサンプリング周期を表して
いる。また、電機子巻線の温度変化は緩慢であり、過渡
状態では、《R》=Rであっても(iδ −iδ)=0
にならない場合があるので、積分ゲインKの値は小さ
く選定した方がよい。
Here, sgn (ω 1 i γ ) is a sign function, and takes a value of 1 when ω 1 i γ ≧ 0 and a value of −1 when ω 1 i γ <0. As described later, a central processing unit (CPU)
Is used to calculate the equation (12), and the cycle T represents a sampling cycle of data input to the CPU. Further, the temperature change of the armature winding is slow, and in the transient state, even if << R >> = R, (i δ * −i δ ) = 0.
Because it may not be the value of the integral gain K R is better to select smaller.

【0031】次に、界磁の強さIo(=Λ/L)の自
動補正法について説明する。式(8)の(iδ
δ)の項は積分器を通すので(式(12)参照)、定
常状態ではiδ =iδである。また、<λγ’>=i
γ−Iosinφ≒0、iδ =Iδ−Iocosφであ
るから、この2つの式からφを消去すると、 iγ 2+(iδ −Iδ2=iγ 2+(iδ−Iδ2
o 2 となる。したがって、Ioの推定値《Io》を次式(1
3)のように補正すればよい。
Next, the field strength Io(= Λ0/ L)
The dynamic correction method will be described. (I) in equation (8)δ *
iδ) Is passed through an integrator (see equation (12)).
I in normal stateδ *= IδIt is. Also, <λγ’> = I
γ-Iosinφ ≒ 0, iδ *= Iδ-Iocosφ
Therefore, if φ is eliminated from these two equations, iγ Two+ (Iδ *-Iδ)Two= Iγ Two+ (Iδ-Iδ)Two=
Io Two  Becomes Therefore, IoEstimated value << Io> Is calculated by the following equation (1)
The correction may be made as in 3).

【0032】[0032]

【数4】 (Equation 4)

【0033】式(13)により、現在の値《I(k
T)》から、次の期間のIoの値が算定できる。この場
合も、Ioの変化は緩やかであり、過渡状態では《Io
=Ioであっても上式の積分項が0にならないことがあ
るので、積分ゲインKIは小さな値に選ぶ方がよい。即
ち、式(13)に示されるように、同期電動機が理想的
な動作点近傍で動作する場合は、《Io》の誤差はiγ
とiδの関係に現れる。したがって、《Io》<Ioのと
きは、iγ 2+(iδ−Iδ2>Io 2となるため、(i
γ 2+(iδ−Iδ2)=Io 2になるまで、KIを小さ
く選ぶことによって《Io》を少しずつ増加するように
制御すればよい。尚、式(13)では、2乗したものを
積分するようにしており、積分項には正弦関数や余弦関
数、あるいは平方根等が含まれていないため、CPUに
大きな負担を与えずに式(13)の演算処理を行うこと
が可能になる。
According to equation (13), the current value << I o (k
T) >>, the value of Io in the next period can be calculated. Also in this case, the change of Io is gradual, and in the transient state, << Io >>
Even if = I o , the integral term in the above equation may not be 0, so it is better to select the integral gain K I to a small value. That is, as shown in equation (13), when the synchronous motor operates near the ideal operating point, the error of << I o >> is i γ
And i δ . Therefore, when << I o >><I o , i γ 2 + (i δ −I δ ) 2 > I o 2 holds, so (i
γ 2 + (i δ -I δ ) 2) = until I o 2, may be controlled to increase the gradually "I o" by choosing smaller K I. In equation (13), the squared value is integrated. Since the integral term does not include a sine function, a cosine function, a square root, or the like, the equation (13) can be used without imposing a large load on the CPU. 13) It is possible to perform the arithmetic processing.

【0034】次に、回転速度を検出するためのセンサを
用いることなく、回転速度を乱調のない安定した同期電
動機の制御を行う方法について説明する。周知のよう
に、同期機は同期速度でしか回転出来ないので、負荷の
変動時等には図6の内部相差角δ(図7では相差角φ)が
変動する現象、即ち、乱調が生じる。さらに、乱調が著
しい場合には脱調に至り、モータは回転力を失って急停
止してしまう危険がある。
Next, a description will be given of a method of controlling a synchronous motor stably without any irregularity in the rotational speed without using a sensor for detecting the rotational speed. As is well known, since the synchronous machine can rotate only at the synchronous speed, the phenomenon that the internal phase difference angle δ in FIG. 6 (phase difference angle φ in FIG. 7) fluctuates when the load fluctuates or the like, that is, turbulence occurs. Further, if the turbulence is remarkable, a step-out occurs, and there is a risk that the motor loses its rotational force and stops suddenly.

【0035】この問題を解決するためには、図7におい
て、相差角φが所定の値(iγ=Iosinφを満足す
る相差角φ)よりも大きいときは、インバータ装置の角
周波数ω1を現在の値よりも少し下げればよい。dφ/
dt=ω−nωまたはφ=∫(ω−nω
であるから、相差角φは漸次減少し、所定の値に移行す
る。逆に、相差角φが小さいときはω1を増加させれば
よい。
[0035] In order to solve this problem, in FIG. 7, when phase difference angle phi is larger than a predetermined value (i γ = I o sinφ phase angle satisfying the phi) is the corner of the inverter device frequency omega 1 Should be slightly lower than the current value. dφ /
dt = ω l -n p ω m or φ = ∫ (ω l -n p ω m)
Therefore, the phase difference angle φ gradually decreases and shifts to a predetermined value. Conversely, when the phase difference angle φ is small, ω 1 may be increased.

【0036】これを具体的に説明すると、相差角φが小
さい場合、前記式iγ=Iosinφにおいて、φをs
inφ≒φの近似が成立する程度に小さいとすると、i
γ≒Ioφとなり、iγはφに比例する。このことか
ら、相差角φの代わりにiγをKm倍してω1にフィード
バックすることにより、インバータ装置の角周波数ω
を与える。さらに、乱調を防止して系を安定化するた
め、KP/(1+TP)の項をフィードバック
項として付加し、インバータ装置の角周波数ωを、下
記式(14)を満足するように与える。
Specifically, when the phase difference angle φ is small, in the above equation i γ = I o sin φ, φ is set to s
Assuming that the approximation of inφ ≒ φ is small, i
γ ≒ I o φ, and i γ is proportional to φ. From this, by multiplying i γ by K m instead of the phase difference angle φ and feeding it back to ω 1 , the angular frequency ω l
give. Furthermore, in order to stabilize the system to prevent hunting, it adds a K m T m P / term (1 + T m P) as a feedback term, the angular frequency omega l of the inverter device, satisfies the following expression (14) Give to give.

【0037】[0037]

【数5】 (Equation 5)

【0038】ここで、ω1 =npωm 、ωm は回転子
の角速度指令値、npは極対数、Kmはフィードバックゲ
イン、Tmは1次遅れ系の時定数、P=d/dtであ
る。式(14)のようにインバータ装置の角周波数ω
を与えることにより、iγが一定になる定常状態では、
γの時間微分Piγは0になるので、ω=ω
なり、同期機は負荷に無関係に、指令値通りの角速度で
回転する。
Where ω 1 * = n p ω m * , ω m * is the angular velocity command value of the rotor, n p is the number of pole pairs, K m is the feedback gain, T m is the time constant of the first-order lag system, P = d / dt. As shown in equation (14), the angular frequency ω l of the inverter device
In the steady state where i γ is constant,
Since the time derivative Pi γ of i γ becomes 0, ω 1 = ω 1 * , and the synchronous machine rotates at the angular velocity according to the command value regardless of the load.

【0039】また、加減速時や負荷の急変時のようにω
1やiγが急激に変化する場合には、 TmP/(1+TmP)≒1 が成立する程度にTmを大きく選ぶと、式(14)は次
のようになる。 ω1≒ω1 −Kmγ したがって、例えば、ω を増加させたときは、dφ
/dt>0となってφは増加するが、φに比例してiγ
も増加するので、ωの増加を抑えるような負帰還が働
くことになり、安定に動作させることが可能になる。よ
って、式(14)に基づいてωを制御することによ
り、乱調のない安定な運転が可能になると共に、指令値
通りの速度で同期電動機を回転させることが可能にな
る。
Further, as in the case of acceleration / deceleration or a sudden change in load, ω
1And iγIs rapidly changing, TmP / (1 + TmP) T to the extent that ≒ 1 holdsmEquation (14) becomes
become that way. ω1≒ ω1 *-Kmiγ  Thus, for example, ωl *Is increased, dφ
/ Dt> 0 and φ increases, but i increases in proportion to φ.γ
Also increases, so ωlNegative feedback works to suppress the increase in
Therefore, stable operation can be achieved. Yo
Therefore, based on Expression (14), ω1By controlling
This allows stable operation without disturbance,
It is possible to rotate the synchronous motor at the same speed
You.

【0040】次に、同期機の始動特性を改善するための
制御法について説明する。位置センサレスの同期機駆動
装置においては、停止時のφ(=φ)が判別できない
ため、一時的に同期電動機がωm とは逆方向に回転す
ることが起こり得る。即ち、同期電動機が停止している
状態では、回転子と固定子の位置関係(図6のδ又は図
7のφ)を検出することができない。仮に、δ<0の状
態でiγ(>0)を流すと、回転子は反時計方向に回転
し、δ≒0の位置で停止する。その後ω1の上昇とともに
δが漸次増加し、(これに伴ってトルクτも増加し(式
(1)参照。)回転子は正規の時計方向に回転する。つ
まり、常に起こるとは限らないが、実用上好ましくない
始動当初の逆転現象を避ける工夫が必要となる。
Next, a control method for improving the starting characteristics of the synchronous machine will be described. In a synchronous sensor driving device without a position sensor, since φ (= φ S ) at the time of stop cannot be determined, the synchronous motor may temporarily rotate in the opposite direction to ω m * . That is, when the synchronous motor is stopped, the positional relationship between the rotor and the stator (δ in FIG. 6 or φ in FIG. 7) cannot be detected. If i γ (> 0) flows in the state of δ <0, the rotor rotates counterclockwise and stops at the position of δ ≒ 0. Thereafter, δ gradually increases with the rise of ω 1 , and the torque τ increases accordingly (see equation (1)). The rotor rotates in the normal clockwise direction. In addition, it is necessary to devise a method of avoiding a reversal phenomenon at the beginning of starting which is not preferable for practical use.

【0041】同期電動機はδ=π/2(φ=0)の時、
最も大きなトルクを発生する。したがって、この位置に
φを設定した状態で、電流iγを流して始動を開始させ
るのが良い。そのために、γ巻線に対して直角の位置に
あるδ巻線の電流(励磁電流)iδを活用する。
When the synchronous motor has δ = π / 2 (φ = 0),
Generates the largest torque. Therefore, in a state where φ is set at this position, it is preferable to start the engine by supplying the current . For this purpose, the current (excitation current) i δ of the δ winding at a position perpendicular to the γ winding is utilized.

【0042】これを詳細に説明すると、同期機の発生ト
ルクτは、λ(=Lλγ’)、λ(=Lλδ’)
に式(2)を代入して整理すると、下記式(15)のよ
うに表すことができる。 τ=npL(λδ’iγ−λγ’iδ) =npLI(cosφ・iγ+sinφ・iδ) ・・・(15) 始動時の相差角φ(=φs)は任意であるから、何らかの
方法によりφを通常の動作角(φ≒0)の位置に移行
させる必要がある。
To explain this in detail, the generated torque τ of the synchronous machine is λ (= Lλ γ ′), λ (= Lλ δ ′)
By substituting Equation (2) into Equation (2), it can be expressed as Equation (15) below. τ = n p L (λ δ 'i γ -λ γ' i δ) = n p LI O (cosφ · i γ + sinφ · i δ) ··· (15) phase angle at the time of start-up φ (= φ s) since is optional, it is necessary to shift the phi S by some method to the position of normal operation angle (φ ≒ 0).

【0043】そのため、始動に先立って予備励磁期間を
設けて、その期間中、 vγ =0、iδ =Iδs(>0)、ω1=0 とする。ここで、IδSは、相差角φにおけるδ巻線の
電流(励磁電流)である。この期間では同期電動機は次
のように動作する。即ち、 λγ’=iγ−Iosinφs pωm+dφ/dt=ω1=0 であるから、式(6)より、 vγ=Riγ+LPλγ’=(R+LP)iγ+np
ocosφs・ωm が成立する。
Therefore, the pre-excitation period is set before starting.
And during that period, vγ *= 0, iδ *= Iδs(> 0), ω1= 0. Where IδSIs the δ winding at the phase difference angle φ
Current (excitation current). During this period, the synchronous motor
Works like That is, λγ’= Iγ-Iosinφs  npωm+ Dφ / dt = ω1= 0, and from equation (6), vγ= Riγ+ LPλγ'= (R + LP) iγ+ NpL
Iocosφs・ Ωm  Holds.

【0044】ここで、vγ=vγ =0とし、また上式
でLPiγの項は他に比べて小さい(P≒0)ので無視
すると、下記式(16)が得られる。 cosφs・iγ≒−npLIocos2φs/R・ωm ・・・(16) 式(16)からわかるように、式(15)の右辺の第1
項によるトルクは、常にωmと逆方向(制動力)に作用す
る。
Here, assuming that v γ = v γ * = 0 and the LPi γ term in the above equation is smaller than the others (P ≒ 0) and is ignored, the following equation (16) is obtained. cosφ s · i γ ≒ -n p LI o cos 2 φ s / R · ω m ··· (16) formula As can be seen from (16), the first of the right-hand side of equation (15) 1
The torque by the term always acts in the direction opposite to ω m (braking force).

【0045】例えば、0<φs≦πの状態で予備励磁を
行うものとすると、予備励磁の当初はωm=0であるか
ら式(15)の右辺第2項のトルクだけが作用し、同期
電動機は正方向(ωm>0)に回転する。この間にωmが上
昇すると、iγによる制動力が働くので、同期電動機は
過制動の状態でφsを0に移行させる。また、0>φs
−πの場合には、逆方向のトルクが働き、φsを0に移
行させ、φが0になった時点で予備励磁が終了する。
そして、この動作が完了した時点でインバータ装置の角
周波数ω1を式(14)のように与え、所望の値まで加
速すればよい。
For example, if the pre-excitation is performed in the state of 0 <φ s ≦ π, since ω m = 0 at the beginning of the pre-excitation, only the torque of the second term on the right side of the equation (15) acts. The synchronous motor rotates in the forward direction (ω m > 0). If ω m rises during this time, a braking force by i γ acts, so that the synchronous motor shifts φ s to 0 in an over-braking state. Also, 0> φ s >
In the case of -π, the torque acts in the opposite direction to shift φ s to 0, and the pre-excitation ends when φ S becomes 0.
Then, given the angular frequency omega 1 of the inverter device as in equation (14) when this operation has been completed, may be accelerated to a desired value.

【0046】以上のように本実施の形態においては、予
備励磁を用いて同期電動機を最良の位置から始動させる
ようにしている。このとき、vγ=0(γ巻線を等価的
に短絡状態にして置く。)にしているため、ωに応じ
たiγが流れ、回転子がφ=0に向かって振動するこ
となくスムーズに移行する。
As described above, in this embodiment, the synchronous motor is started from the best position using the pre-excitation. At this time, since v γ = 0 (the γ winding is equivalently short-circuited), i γ according to ω m flows, and the rotor oscillates toward φ S = 0. Transitions smoothly.

【0047】一方、同期電動機を停止させる時は、ω1
≒0になる時点から前記の予備励磁期間を設ける。こ
の操作により、同期電動機をφs=0の近傍で確実に停
止させることが可能になる。同期電動機はφs=0に静
的に安定な動作点をもつので、次の始動時にはφs≒0
からの始動が可能である。以上の操作を行うことによ
り、予備励磁期間に回転子が逆方向に回転する危険があ
るのは最初の1回だけであり、回転子が逆方向に回転す
ることを防止できる。
On the other hand, when stopping the synchronous motor, ω 1
* The above-mentioned pre-excitation period is provided from the time when ≒ 0. By this operation, the synchronous motor can be reliably stopped near φ s = 0. Since the synchronous motor has a statically stable operating point at φ s = 0, φ s ≒ 0 at the next start-up
Starting from is possible. By performing the above operation, there is a risk that the rotor rotates in the reverse direction only once at the beginning during the pre-excitation period, and the rotation of the rotor in the reverse direction can be prevented.

【0048】図1は本発明の実施の形態に係るブロック
図で、前記各制御動作を実現するための同期電動機駆動
装置のブロック図である。図1において、演算手段とし
ての中央処理装置(CPU)101には、角速度指令値
ωm 及び設定値が入力される。前記設定値としては、
電機子抵抗R、界磁の強さIo、電機子巻線のインダク
タンスL、電機子磁束鎖交数のδ軸成分LI δ、極対数
p、各種ゲインKγ、Kδ、Km、KR、KI、時定数T
mがある。但し、電機子抵抗R及び界磁の強さIoは温度
により変化するので、ノミナル値を与えておく。また、
CPU101には、座標変換手段としての座標変換器1
03からiγ、iδが入力される。CPU101と座標
変換器103は、制御手段を構成している。尚、前記各
ゲインKγ、Kδ、Km、KR、KI及び時定数Tmは制御
目標等に応じて適宜選定できるが、一例をあげると、定
格出力が2kWで又、定格電圧が115V、133Hz
で2,000rpmの同期電動機の場合、Kγとして
1.070[V/AS]、Kδとして2.60[V/
A]、Kmとして、3.60[1/AS]KRとして0.
15[V/AS]、KIとして0.03[1/A
S]、Tmとして0.10[S]程度の値が使用でき
る。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
In the figure, a synchronous motor drive for realizing each of the above control operations is shown.
It is a block diagram of an apparatus. In FIG. 1, the calculation means
The central processing unit (CPU) 101 has an angular velocity command value.
ωm *And the set value are input. As the setting value,
Armature resistance R, field strength Io, Armature winding inductor
Tance L, δ-axis component LI of armature flux linkage number δ, Pole pairs
np, Various gains Kγ, Kδ, Km, KR, KI, Time constant T
mThere is. However, armature resistance R and field strength IoIs the temperature
Therefore, a nominal value is given. Also,
The CPU 101 has a coordinate converter 1 as coordinate conversion means.
03 to iγ, IδIs entered. CPU101 and coordinates
Converter 103 constitutes control means. Each of the above
Gain Kγ, Kδ, Km, KR, KIAnd time constant TmIs control
It can be selected as appropriate according to the goals, etc.
Rated output is 2kW and rated voltage is 115V, 133Hz
For a 2,000 rpm synchronous motor, KγAs
1.070 [V / AS], Kδ2.60 [V /
A], Km3.60 [1 / AS] KRAs 0.
15 [V / A2S], KI0.03 [1 / A
S], TmValue of about 0.10 [S] can be used
You.

【0049】CPU101からは、3相の指令値電圧v
u 、vv 、vw が後述するインバータ装置102に
出力されると共に、座標変換器103に対してθ1が出
力される。インバータ手段としてのインバータ装置10
2からは、同期電動機104に対して3相の駆動信号v
u、vv、vwが供給されると共に、このときのモータ電
流iv、iwがセンサCTによって検出され、座標変換
器103に出力される。座標変換器103は、検出電流
v、iを座標変換して、対応する電流iγ、iδ
CPU101に出力する。
From the CPU 101, the three-phase command value voltage v
u *, v v *, v with w * is output to the inverter device 102 to be described later, theta 1 with respect to the coordinate converter 103 is outputted. Inverter device 10 as inverter means
2, the three-phase drive signal v
u, v v, with v w is supplied, the motor current iv of this time, iw is detected by the sensor CT, it is outputted to the coordinate converter 103. Coordinate converter 103, the detection current i v, and i w by coordinate transformation, the corresponding current i gamma, the i [delta] and outputs it to the CPU 101.

【0050】図2は、CPU101の処理を示すフロー
チャートである。以下、図1及び図2を用いて、本実施
の形態の動作を説明する。先ず、CPU101は、ω
、iγ、iδを取り込み(ステップS201)、ω
及びiγからωl (=npωm )を算出する(ステ
ップS202)。ω 及びω がゼロか否かを判断
し(ステップS203)、ω 及びω がゼロの場
合(始動時の場合)には、予備励磁期間を設けて、vγ
=0、ω =0、vδ =Riδ+Kδ・(iδS
δ)とし、ステップS207に移行する。
FIG. 2 is a flowchart showing the processing of the CPU 101.
It is a chart. Hereinafter, this embodiment will be described with reference to FIGS.
The operation of the embodiment will be described. First, the CPU 101m
*, Iγ, Iδ(Step S201), and ωm
*And iγFrom ωl *(= Npωm *) Is calculated (step
Step S202). ωm *And ωl *Determine if is zero
(Step S203), ωm *And ωl *Is zero
In the case (at the time of starting), a pre-excitation period is provided and vγ
*= 0, ω l= 0, vδ *= Riδ+ Kδ・ (IδS
iδ) And the process proceeds to step S207.

【0051】一方、ステップS203において、ω
及びω がゼロでない場合(運転時の場合)には、式
(8)、(10)、(14)を用いて、ω、iδ
γ 、vδ を算出する(ステップS204)。次
に、Δω =0か否かを判断し(ステップS20
5)、Δω =0でない場合にはステップS207に
移行し、Δω =0のときは《R》と《I》の自動
補正を行った後ステップS207に移行する(ステップ
S206)。ステップS207においては、θ=∫ω
dtを算出し2進値に変換して、座標変換器103に出
力する。
On the other hand, in step S203, ωm *
And ωl *If is not zero (during operation), the expression
Using (8), (10), and (14), ωl, Iδ *,
vγ *, Vδ *Is calculated (step S204). Next
And Δωl *= 0 is determined (step S20).
5), Δωl *If not = 0, go to step S207
Transition, Δωl *= 0 and << I >>0》 Automatic
After performing the correction, the process proceeds to step S207 (step S207).
S206). In step S207, θl= ∫ω
ldt is calculated, converted to a binary value, and output to the coordinate converter 103.
Power.

【0052】また、vγ 及びvδ を座標変換してv
u〜vw(同期機に印加すべき電圧)を計算し、インバー
タ装置102への指令値電圧vu 、vv 、vw を求
めてインバータ装置102に出力する(ステップS20
9)。以後、上記動作を繰り返す。
Further, v γ * and v δ * are subjected to coordinate transformation to obtain v
u to v w to calculate the (voltage to be applied to the synchronous machine), the command value voltage v u of the inverter device 102 *, v v *, v seek w * outputted to the inverter device 102 (step S20
9). Thereafter, the above operation is repeated.

【0053】尚、図1に示すように、座標変換器103
を用いて、iu、iv、iwからiγ、iδへの座標変換
を行うのは、交流の過渡現象を直流の過渡現象として取
り扱うにように直流に変換するためである。これによ
り、式の取り扱いが格段に簡略化されるばかりでなく、
制御系の取り扱いが便利になる。また、iu、iv、iw
からiγ、iδへの座標変換に、ハードウェア構成の座
標変換器103を用いるようにしているが、これは、i
γやiδが直流であり、インバータ装置102のPWM
制御に起因する電流のリップルが容易に除去できる利点
があるためである。
Incidentally, as shown in FIG.
Is used to perform coordinate conversion from i u , i v , i w to i γ , i δ in order to convert an AC transient into a DC so as to be treated as a DC transient. This not only greatly simplifies the handling of expressions,
The handling of the control system becomes convenient. Also, i u , i v , i w
A coordinate converter 103 having a hardware configuration is used for the coordinate conversion from i to i γ and i δ .
γ and i δ are DC, and the PWM of the inverter device 102
This is because there is an advantage that current ripple due to control can be easily removed.

【0054】以上のようにして得られた指令値電圧vu
、vv 、vw はインバータ装置102に出力される
と共に、θ1が座標変換器103に出力され、インバー
タ装置102からは、指令値電圧vu 、vv 、vw
に基づいて同期電動機104に3相の駆動信号vu
v、vwが出される。これにより、同期電動機104は
安定した駆動が行われる。
The command value voltage v u obtained as described above
*, V v *, v w * is is output to the inverter device 102, theta 1 is outputted to the coordinate converter 103, the inverter device 102, the command value voltage v u *, v v *, v w *
To the synchronous motor 104 based on the three-phase drive signal v u ,
v v , v w are issued. Thereby, the synchronous motor 104 is driven stably.

【0055】次に、前記各動作を実現するために指令値
通りの駆動信号を出力可能なインバータ装置の例を説明
する。図3は、図1のインバータ装置102の詳細を示
す回路図で、インバータ装置102の三相のうちの一相
分(u相)の回路図を示している。図3において、図示
しない整流回路によって充電され、直流電源を構成する
コンデンサ301には、これと並列に、トランジスタT
及びトランジスタT 直列接続されている。トラ
ンジスタT は第1スイッチング手段を構成し、トラ
ンジスタT は第2スイッチング手段を構成してい
る。
Next, a command value for realizing each of the above operations will be described.
Explains an example of an inverter device that can output different drive signals
I do. FIG. 3 shows details of the inverter device 102 of FIG.
In the circuit diagram, one of the three phases of the inverter device 102 is shown.
FIG. 4 shows a circuit diagram of a minute (u phase). In FIG.
Not charged by rectifier circuit, make up DC power supply
The capacitor 301 includes a transistor T
u +And transistor Tu They are connected in series. Tiger
Transistor Tu +Constitutes first switching means, and
Transistor Tu Constitutes the second switching means.
You.

【0056】トランジスタT のコレクタ−エミッタ
間には帰還ダイオードD が接続され又、トランジス
タT のコレクタ−エミッタ間には帰還ダイオードD
が接続されている。トランジスタT のエミッタ
とトランジスタT のコレクタとの接続点は負荷に接
続されると共に、分圧回路を構成する抵抗Rと抵抗R
の直列回路に接続されている。
[0056] transistor T u + collector - the emitter is connected the feedback diode D u + Further, the transistor T u - collector - emitter between the feedback diode D
u - are connected. Transistor T u + emitter of the transistor T u - the connection point of the collector together is connected to a load, it constitutes a voltage divider circuit resistors R 1 and R
2 in series.

【0057】一方、CPU101からの指令値電圧vu
は乗算回路306を介して、差分信号出力手段を構成
する減算回路(加合せ点)303の正入力部に、指令値
η を指示するための指令値信号が入力されている。
また、減算回路303の負入力部には抵抗Rと抵抗R
の接続点が接続され、これによって減算回路303の
負入力部には、出力電位vuを抵抗R及びRで分圧
した電位ηが入力されている。
On the other hand, the command value voltage v from the CPU 101u
*Constitutes a differential signal output means via the multiplication circuit 306
Command value is input to the positive input section of the subtraction circuit (addition point) 303
ηu *Is input.
Further, a resistor R is provided at a negative input portion of the subtraction circuit 303.1And resistance R
2Are connected, whereby the subtraction circuit 303
The output potential vuIs the resistance R1And R2With partial pressure
Potential ηuIs entered.

【0058】減算回路303の出力部は、記憶手段とし
ての積分回路304の入力部に接続されている。積分回
路304の出力部はヒステリシス・コンパレータ手段と
してのヒステリシス・コンパレータ回路305の入力部
に接続されている。ヒステリシス・コンパレータ回路3
05は、積分回路304の出力電圧eを所定のしきい値
電圧と比較し、比較結果に応じてHレベル又はLレベル
の制御信号Sを出力する。
The output of the subtraction circuit 303 is connected to the input of an integration circuit 304 as storage means. The output of the integrating circuit 304 is connected to the input of a hysteresis comparator circuit 305 as a hysteresis comparator means. Hysteresis comparator circuit 3
05 compares the output voltage e of the integration circuit 304 with a predetermined threshold voltage, and outputs an H level or L level control signal S according to the comparison result.

【0059】ヒステリシス・コンパレータ回路305の
出力部には、前記制御信号Sの立ち上がりをTだけ遅
延させるために遅延手段としての周知の遅延回路302
が接続されている。遅延回路302からは、前記制御信
号Sの立ち上がりをTだけ遅延させた信号である駆動
信号がトランジスタT 、T の各ベースに供給さ
れるように構成されている。
The output of the hysteresis comparator circuit 305 has a well-known delay circuit 302 as a delay means for delaying the rise of the control signal S by Td.
Is connected. From the delay circuit 302, the drive signal is a signal delayed by a rising of the T d of the control signal S is the transistor T u +, T u - is configured to be supplied to the bases of.

【0060】一方、図4は、図3に示したインバータ装
置102の動作原理を説明するための図で、積分回路3
04の出力電圧eの時間的変化が、遅延回路302の有
無によって相違する様子を対比して示している。遅延回
路302を設けない場合、即ち、制御信号Sと駆動信号
の変化のタイミングが一致するT=0の場合を実線で
示し、遅延回路302を設けた場合、即ち、駆動信号の
立ち上がりが制御信号SよりもTだけ遅れる場合を破
線で示している。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation principle of the inverter device 102 shown in FIG.
In contrast, the temporal change of the output voltage e of FIG. 04 differs depending on the presence or absence of the delay circuit 302. The case where the delay circuit 302 is not provided, that is, the case where T d = 0 where the control signal S and the change timing of the drive signal coincide, is indicated by a solid line. When the delay circuit 302 is provided, that is, the rise of the drive signal is controlled. The case where the signal is delayed by Td from the signal S is indicated by a broken line.

【0061】以下、図3及び図4を用いて、インバータ
装置102の動作を説明する。出力電位Vは抵抗
、Rによって分圧され、出力に関連する信号とし
て、電位η(=Kvu、但し、K=R/(R+R
))が減算回路303の負入力部に入力される。減算
回路303からは、電位ηと指令値η (=Kvu
)の差に相当する差分信号が積分回路304に供給さ
れる。前記差分信号は積分回路304によって時間積分
され、次式(17)で表される出力電圧eがヒステリシ
ス・コンパレータ回路305に出力される。
Hereinafter, the operation of the inverter device 102 will be described with reference to FIGS. The output potential V u is divided by the resistors R 1 and R 2 , and as a signal related to the output, the potential η u (= Kv u , where K = R 2 / (R 1 + R)
2 )) is input to the negative input of the subtraction circuit 303. From the subtraction circuit 303, the potential η u and the command value η u * (= Kv u
* ) A difference signal corresponding to the difference is supplied to the integration circuit 304. The difference signal is time-integrated by an integration circuit 304, and an output voltage e expressed by the following equation (17) is output to a hysteresis comparator circuit 305.

【0062】[0062]

【数6】 (Equation 6)

【0063】前記出力電圧eは、ヒステリシス・コンパ
レータ回路305によって所定のしきい値と比較され、
後述するように、比較結果に応じてHレベル又はLレベ
ルの制御信号Sが出力される。前記制御信号Sは、該制
御信号SがHレベルのときトランジスタT をオンに
制御し、LレベルのときはトランジスタT をオンに
制御するための信号である。
The output voltage e is compared with a predetermined threshold value by a hysteresis comparator circuit 305.
As will be described later, a control signal S of H level or L level is output according to the comparison result. The control signal S is the control signal S is controlled to turn on the transistor T u + at H level, when the L level, the transistor T u - is a signal for controlling the on to.

【0064】遅延回路302を設けないT=0のとき
は、前記制御信号Sと同一波形の駆動信号がトランジス
タT 、T に供給される。従って、ヒステリシス
・コンパレータ回路305の出力が変化すると直ちに出
力電位vuが変化し、これに応答して積分回路304の
出力電圧eが変化するため、出力電圧eは図3の実線で
示すようにヒステリシス・コンパレータ回路305の第
1のしきい値ΔHと第2のしきい値−△Hの間で変化す
る。よって、出力電圧eの1周期の時間をTとすれば、
次式(18)が成立する。
When T d = 0 where no delay circuit 302 is provided, a drive signal having the same waveform as the control signal S is supplied to the transistors Tu + and Tu . Accordingly, as soon as the output of the hysteresis comparator circuit 305 changes, the output potential v u changes, and in response to this, the output voltage e of the integration circuit 304 changes, so that the output voltage e becomes as shown by the solid line in FIG. It changes between the first threshold value ΔH of the hysteresis comparator circuit 305 and the second threshold value −ΔH. Therefore, assuming that the time of one cycle of the output voltage e is T,
The following equation (18) holds.

【0065】[0065]

【数7】 (Equation 7)

【0066】指令値vu の周期は出力電圧eの周期に
比し十分大きいので、次式(19)を満足する制御が実
用上十分な精度で実現できる。
Since the cycle of the command value v u * is sufficiently larger than the cycle of the output voltage e, control satisfying the following equation (19) can be realized with practically sufficient accuracy.

【0067】[0067]

【数8】 (Equation 8)

【0068】一方、図3に示すように遅延回路302を
設けた場合、前記制御信号Sの立ち上がりがTだけ遅
延された後、駆動信号としてトタンジスタT 、T
に供給されるため、トランジスタT 、T は、
前記制御信号SよりもT遅れてオンすることになる。
この場合、負荷電流iuが正の時にはトランジスタT
がTだけ遅延してオンするので、図4の破線で示す
ように、この遅延分だけ出力電圧eはしきい値ΔHを越
えて動作する。但し、負荷電流iuが正の場合、トラン
ジスタT のオンがTだけ遅れても、帰還ダイオー
ドD が先にオンするので、出力電圧eは−ΔH以下
に低下することはない。尚、負荷電流iuが負の場合
は、図4を時間軸tを中心として上下反転させた図とな
る。
[0068] On the other hand, when a delay circuit 302 as shown in FIG. 3, after the rise of the control signal S is delayed by T d, Totanjisuta T u as a drive signal +, T u
, The transistors Tu + , Tu
It turns on with a delay of Td from the control signal S.
In this case, when the load current i u is positive, the transistor Tu
Since + is turned on with a delay of Td, the output voltage e operates beyond the threshold value ΔH by this delay as shown by the broken line in FIG. However, when the load current i u is positive, the output voltage e does not drop below −ΔH even if the turning on of the transistor Tu is delayed by Td because the feedback diode Du turns on first. . Note that when the load current i u is negative, FIG. 4 is a diagram that is inverted upside down around the time axis t.

【0069】ところで、トランジスタT 、T
帰還ダイオードD 、D の電圧降下を無視すれ
ば、出力端子の瞬時的な電位はトランジスタT がオ
ンの期間ではVで一定、トランジスタT またはダ
イオードD がオンの期間では0で一定である。した
がって、出力電位vuの周期T、T’の平均値Eは、 T=0の時:E=(τ+/T)・V、 Tを設けた時:E=(τ+’/T’)・V となる。
By the way, the transistor Tu +, Tu ,
Feedback diode Du +, Du Ignore the voltage drop of
If the instantaneous potential of the output terminal isu +But
V during the period ofdConstant, transistor Tu Or da
Iod Du Is 0 and constant during the ON period. did
Therefore, the output potential vuOf the periods T and T 'uIs TdWhen = 0: Eu= (Τ + / T) · Vd, TdWhen is provided: Eu= (Τ + '/ T') · Vd  Becomes

【0070】周期TやT’は指令値vu の周期に比べ
極めて小さく、この間の出力電圧eの変化は直線とみな
せるので、τ+/T=τ+’/T’が実用上十分な精度
で成り立ち得る。即ち、Tによる時間遅れがあって
も、積分回路304がこの間における電位ηと指令値
η の電圧誤差を記憶しており、次のサイクルでこれ
を補償するようにトランジスタT 、T のオン時
間又はオフ時間を自動調整することになり、指令値vu
に対応する出力Euが得られる。従って、指令値vu
に対応するPWM波形の出力vuを得ることができる。
尚、前記の説明では、トランジスタT 、T 、帰
還ダイオードD 、D の電圧降下や動作の時間遅
れを無視して説明したが、電位ηにはこれらが加味さ
れるので、指令値vu 通りの出力を得ることができ
る。
The period T or T 'is extremely small as compared with the period of the command value v u * , and the change of the output voltage e during this period can be regarded as a straight line, so that τ + / T = τ +' / T 'is sufficiently accurate for practical use. It can hold. That is, even if there is a time delay due to Td , the integration circuit 304 stores the voltage error between the potential η u and the command value η u * during this time, and the transistor Tu + is used to compensate for this in the next cycle. , T u - becomes the oN time or oFF time to automatically adjust the command value v u
An output Eu corresponding to * is obtained. Therefore, the command value v u *
Can be obtained as an output v u of a PWM waveform corresponding to.
In the above description, the voltage drop of the transistors Tu + and Tu and the feedback diodes Du + and Du and the time delay of the operation are ignored. However, these are added to the potential η u. Therefore, it is possible to obtain the output as the command value v u * .

【0071】次に、図3に示したインバータ装置の全体
的な動作を、図5のタイミング図を用いて説明する。図
5には、指令値η 、電位η、積分回路304の出
力電圧e、制御信号S及びトランジスタT 、T
のオン・オフのタイミングを示している。尚、指令値v
u 及び出力vuは、指令値η 、電位ηを1/K倍
した信号であり、各々、これらと同一のタイミングで変
化する波形となる。また、図5は負荷電流iuが正の場
合を示している。
Next, the overall operation of the inverter device shown in FIG. 3 will be described with reference to the timing chart of FIG. FIG. 5 shows a command value η u * , a potential η u , an output voltage e of the integration circuit 304, a control signal S, and transistors Tu + and Tu −.
3 shows on / off timings of. The command value v
u * and the output v u are signals obtained by multiplying the command value η u * and the potential η u by 1 / K, and have waveforms that change at the same timing as these. FIG. 5 shows a case where the load current i u is positive.

【0072】時刻T1において、出力電圧eがしきい値
−△Hに等しくなると、ヒステリシス・コンパレータ回
路305がこれを検出して、Lレベルの制御信号Sを出
力する。これにより、トランジスタT はオフ、電位
ηは0となり又、出力電圧eは上昇を開始する。T
経過後にトランジスタT はオンとなる。出力電圧e
がしきい値△Hに達すると、ヒステリシス・コンパレー
タ回路305がこれを検出して、Hレベルの制御信号S
を出力する。これにより、トランジスタT はオフと
なる。また、出力電圧eはこの後も引き続き上昇を続け
る。
At time T 1 , when the output voltage e becomes equal to the threshold value −ΔH, the hysteresis comparator circuit 305 detects this and outputs an L level control signal S. Thus, transistor T u + off, 0 and will also potential eta u, output voltage e starts increasing. T d
After the transistor T u - is turned on. Output voltage e
Reaches the threshold value ΔH, the hysteresis comparator circuit 305 detects this, and the H level control signal S
Is output. Thus, transistor T u - it is turned off. The output voltage e continues to increase thereafter.

【0073】T経過後にトランジスタT がオンに
なると、電位ηがKVとなり又、出力電圧eは下降
を開始する。出力電圧eがしきい値−△Hに達すると、
ヒステリシス・コンパレータ回路305がこれを検出し
て、Lレベルの制御信号Sを出力する。これにより、ト
ランジスタT はオフ、電位ηは0となり又、出力
電圧eは上昇を開始する。以後、この動作を繰り返す。
[0073] If after T d elapses transistor T u + is turned on, the potential eta u is also becomes KV d, the output voltage e starts decreasing. When the output voltage e reaches the threshold value-△ H,
The hysteresis comparator circuit 305 detects this and outputs an L level control signal S. Thus, transistor T u + off, 0 and will also potential eta u, output voltage e starts increasing. Thereafter, this operation is repeated.

【0074】このとき、出力電圧eは式(18)で示し
たように、(η −η)を時間積分したものである
から、その勾配(de/dt)は(η −η)に比
例して変化し、指令値η と電位ηの瞬時値の電位
差が大きいほど急になる。従って、前記電位差が大きい
ほど、制御信号Sのパルス幅は狭くなり又、トランジス
タT がオンする時間も短くなる。これに伴い、電位
ηのパルス幅も狭くなり、指令値η に対応した狭
いパルス幅の電位ηが得られる。逆に、前記電位差が
小さいほど電位ηのパルス幅は広くなり、指令値η
に対応した広いパルス幅の電位ηが得られる。
At this time, the output voltage e is obtained by integrating (η u * −η u ) with respect to time as shown by the equation (18), and the gradient (de / dt) is (η u * − η u ), and becomes steeper as the potential difference between the command value η u * and the instantaneous value of the potential η u becomes larger. Therefore, as the potential difference becomes larger, the pulse width of the control signal S becomes narrower, and the time during which the transistor Tu + is turned on also becomes shorter. Accordingly, the pulse width of the potential η u also becomes narrow, and a potential η u having a narrow pulse width corresponding to the command value η u * is obtained. Conversely, the smaller the potential difference, the wider the pulse width of the potential η u and the command value η u
A potential η u having a wide pulse width corresponding to * is obtained.

【0075】上記動作を繰り返すことによって得られる
周期Tの平均値Eは、式(20)に示すように、指令
値vu (=η /K)に等しくなり、その結果、指
令値vu に等しいPWM波形の出力vu(=η/K)
が得られる。したがって、積分回路等の記憶手段を設け
るという簡単な構成で、アーム短絡防止時間や素子の電
圧降下等による影響を補償し、指令値通りの出力を得る
ことができる。
[0075] Mean value E u of the period T obtained by repeating the above operation, as shown in equation (20) becomes equal to the command value v u * (= η u * / K), as a result, the command Output v u of the PWM waveform equal to the value v u * (= η u / K)
Is obtained. Therefore, with a simple configuration in which a storage means such as an integration circuit is provided, it is possible to compensate for the influence of the arm short-circuit prevention time, the voltage drop of the element, and the like, and obtain an output according to the command value.

【0076】尚、出力に関連する信号である電位η
指令値η の電圧誤差を記憶するために積分回路30
4を使用したが、他の記憶手段、例えば信号をデジタル
処理する場合には、RAM(Random Access Memory)等
のデジタル的な記憶装置を使用し、Tによって生じる
電圧誤差を記憶させて次のサイクルで補償するようにし
ても良い。また、電位ηを発生させるために抵抗
、Rを用いて分圧するようにしたが、直列接続さ
れた複数個のコンデンサを用いて分圧する等、種々の変
更が可能である。さらに、出力に関連する信号として電
位ηを使用したが、出力電位vuを前記信号として直
接使用してもよい。また、スイッチング手段としてトラ
ンジスタを用いたが、IGBTやサイリスタ等の他のス
イッチング素子を使用することもできる。
In order to store the voltage error between the potential η u , which is a signal related to the output, and the command value η u * , the integration circuit 30
4 is used, but when other signals are digitally processed, for example, a digital storage device such as a random access memory (RAM) is used to store the voltage error caused by Td , and The compensation may be made in cycles. Further, although the voltage is divided using the resistors R 1 and R 2 in order to generate the potential η u , various changes are possible, such as voltage division using a plurality of capacitors connected in series. Further, although the potential η u is used as a signal related to output, the output potential v u may be directly used as the signal. Further, although a transistor is used as the switching means, another switching element such as an IGBT or a thyristor can be used.

【0077】以上述べたように本実施の形態によれば、
位置センサレスにできるため廉価に構成することが可能
になる。また、電機子電流に比例したトルクを安定して
発生させることが可能になる。さらに、乱調のない安定
した動作を行わせることが可能になる。また、始動及び
停止を良好に行わせることが可能になる。また、電機子
抵抗及び界磁の強さが変動しても自動補正することによ
り安定な動作を行わせることが可能になる。
As described above, according to the present embodiment,
Since a position sensor can be used, a low-cost configuration can be realized. Further, it is possible to stably generate a torque proportional to the armature current. Further, it is possible to perform a stable operation without any disturbance. Further, it is possible to start and stop satisfactorily. Further, even if the armature resistance and the strength of the field change, a stable operation can be performed by performing automatic correction.

【0078】[0078]

【発明の効果】本発明によれば、位置センサレスとする
ことができるため廉価に構成することが可能になり又、
安定な駆動が可能になるという効果を奏する。
According to the present invention, the position sensor can be eliminated, so that the configuration can be made at low cost.
There is an effect that stable driving becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態に係るブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態に係る動作を説明するた
めのフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart for explaining an operation according to the embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態に使用するインバータ装
置のブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of an inverter device used in the embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施の形態に使用するインバータ装
置の動作を説明するためのタイミング図である。
FIG. 4 is a timing chart for explaining an operation of the inverter device used in the embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施の形態に使用するインバータ装
置の動作を説明するためのタイミング図である。
FIG. 5 is a timing chart for explaining an operation of the inverter device used in the embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施の形態の動作を説明するための
図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining an operation of the exemplary embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施の形態の動作を説明するための
図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining an operation of the exemplary embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101・・・制御手段を構成するCPU 102・・・インバータ手段としてのインバータ装置 103・・・制御手段を構成する座標変換器 104・・・同期電動機 101: CPU constituting control means 102: Inverter device as inverter means 103: Coordinate converter constituting control means 104: Synchronous motor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仙波 実 愛知県西春日井郡西枇杷島町芳野町3丁目 1番地 株式会社高岳製作所技術開発セン ター内 (72)発明者 細野 幸男 静岡県浜松市新都田1丁目1番1号 株式 会社高岳製作所浜松テクノセンター内 Fターム(参考) 5H576 BB10 DD05 EE01 EE15 EE18 FF01 FF05 GG04 GG05 HB02 JJ03 JJ04 JJ09 JJ22 LL22 LL24 LL40 MM12  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Minoru Senba 3-1-1, Yoshino-cho, Nishibiwajima-cho, Nishi-Kasugai-gun, Aichi Prefecture Inside the Technical Development Center of Takatake Seisakusho Co., Ltd. No. 1-1, Takahama Works Hamamatsu Techno Center F-term (reference) 5H576 BB10 DD05 EE01 EE15 EE18 FF01 FF05 GG04 GG05 HB02 JJ03 JJ04 JJ09 JJ22 LL22 LL24 LL40 MM12

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 指令値信号を出力する制御手段と、前記
指令値信号に応じた駆動信号を同期電動機に出力するイ
ンバータ手段とを備え、前記制御手段は、前記同期電動
機の電機子抵抗をR、電機子巻線のインダクタンスを
L、インバータ手段の角周波数をω1、Iδ=Λδ/L
(Λδ:界磁による電機子の磁束鎖交数のδ軸成分)、
電機子電流のγ軸成分をiγ、電機子電流のδ軸成分を
δ、電機子電流のδ軸成分の指令値をiδ 、電流誤
差(iδ −iδ)のフィードバックゲインをKγ、K
δとして、 vγ =Riγ+Lω1δ+Kγ・(iδ −iδ
/ω1 δ =Riδ+Kδ・(iδ −iδ) の関係を満足する指令値電圧vγ 、vδ に関連する
信号を前記指令値信号として前記インバータ手段に出力
することを特徴とする同期電動機駆動装置。
A control means for outputting a command value signal;
Outputs a drive signal corresponding to the command value signal to the synchronous motor.
Converter means, wherein the control means comprises:
The armature resistance of the machine is R, and the inductance of the armature winding is
L, the angular frequency of the inverter means is ω1, Iδ= Λδ/ L
δ: Δ-axis component of the number of magnetic flux linkages of the armature caused by the field)
Let the γ-axis component of the armature current be iγAnd the δ-axis component of the armature current
iδThe command value of the δ-axis component of the armature currentδ *, Incorrect current
Difference (iδ *−iδ) Feedback gainγ, K
δAs vγ *= Riγ+ Lω1Iδ+ Kγ・ (Iδ *−iδ)
/ Ω1  vδ *= Riδ+ Kδ・ (Iδ *−iδThe command value voltage v that satisfies the relationshipγ *, Vδ *is connected with
Output a signal to the inverter means as the command value signal
A synchronous motor driving device.
【請求項2】 指令値信号を出力する制御手段と、前記
指令値信号に応じた駆動信号を同期電動機に出力するイ
ンバータ手段とを備え、前記制御手段は、相差角φが所
定値より大きいときは前記インバータ手段の角周波数ω
1を下げるように前記インバータ手段を制御すると共
に、前記相差角φが所定値より小さいときは前記角周波
数ω1を上げるように前記インバータ手段を制御するこ
とを特徴とする同期電動機駆動装置。
2. A control device for outputting a command value signal; and inverter means for outputting a drive signal corresponding to the command value signal to a synchronous motor, wherein the control device is configured to control when a phase difference angle φ is larger than a predetermined value. Is the angular frequency ω of the inverter means
Controls said inverter means to lower the 1, wherein when phase difference angle φ is smaller than a predetermined value and controls the inverter unit to raise the angular frequency omega 1 synchronous motor driving device.
【請求項3】 前記制御手段は、インバータ装置の角周
波数をω、ω1 =npωm (ωm は回転子の角速度
指令値)、npは極対数、Kmはフィードバックゲイン、
mは1次遅れ系の時定数、P=d/dtとして、下記
式を満足するように前記同期電動機を制御することを特
徴とする請求項2記載の同期電動機駆動装置。 ω=ω −K・{TP/(1+TP)}・i
γ
3. The control means sets the angular frequency of the inverter device to ω 1 , ω 1 * = n p ω m * (where ω m * is the angular velocity command value of the rotor), n p is the number of pole pairs, and K m is Feedback gain,
3. The synchronous motor driving device according to claim 2, wherein the synchronous motor is controlled such that Tm is a time constant of a first-order lag system and P = d / dt so as to satisfy the following expression. ω 1 = ω 1 * −K m · {T m P / (1 + T m P)} · i
γ
【請求項4】 前記制御手段は、前記同期電動機の始動
に先立って、及び、前記同期電動機の停止直前に予備励
磁期間を設け、前記予備励磁期間中、vγ =0、iδ
=Iδs(>0、予備励磁期間におけるδ巻線の電
流)、ω1=0、に制御することを特徴とする請求項
1、2又は3記載の同期電動機駆動装置。
4. The control means provides a pre-excitation period before starting the synchronous motor and immediately before stopping the synchronous motor, and v γ * = 0, i δ during the pre-excitation period.
* = I δs (> 0, the current of δ winding in pre-excitation period), ω 1 = 0, by controlling the synchronous motor drive system of claim 1, 2 or 3 wherein.
【請求項5】 前記制御手段は、(iδ −iδ)に基
づいて電機子抵抗の推定値《R》を増減させることを特
徴とする請求項1、2、3又は4記載の同期電動機駆動
装置。
5. The synchronization according to claim 1, wherein the control means increases or decreases the estimated value << R >> of the armature resistance based on (i δ * −i δ ). Motor drive.
【請求項6】 前記制御手段は、iγ及びiδに基づい
て界磁の強さの推定値《Io》を増減させることを特徴
とする請求項1、2、3、4又は5記載の同期電動機駆
動装置。
6. The control unit according to claim 1, wherein the control unit increases or decreases the estimated value of the field strength << I o >> based on i γ and i δ. Synchronous motor drive.
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