JP4454966B2 - 電動機の制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機のトルク制御を行う制御装置における逆方向回転防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術を図３に示し、図３に基づいて従来の技術を説明する。
図３はトルク指令発生器９によるトルク指令に応じたトルクを永久磁石同期電動機１により出力し、正方向回転のみを許可し、逆方向回転は防止する制御装置である。
【０００３】
永久磁石同期電動機１は、電力変換器２により電力を供給される。電力変換器２は電圧指令生成器４により生成された電圧指令の電圧を出力する。回転子位置演算器３は、永久磁石同期電動機１の回転子の永久磁石の磁束の方向であるｄ軸位置を出力する。電圧指令生成器４は、トルク制御器５より出力される操作量から回転子位置演算器３により出力される回転子位置に応じた電圧指令を生成する。トルク制御器５はトルク指令より電流指令を演算し、永久磁石同期電動機１に流れる電流と前記電流指令が一致するような操作量を出力する。
【０００４】
電流指令の生成は、トルク指令より以下のように生成される。
永久磁石同期電動機１のトルク式は（１）式で表される。
【０００５】
【数１】

【０００６】
ここでφは永久磁石の磁束である。idは永久磁石の磁束の方向と同方向の電流成分であり、トルク指令Ｔを出力するための実効値電流が最小となる値が選ばれ、iqは永久磁石の磁束の方向と直交する方向の電流成分でありトルク指令Ｔを出力するための値が（１）式より演算される。Ｌｄは永久磁石の磁束の方向と同方向のインダクタンス成分、Ｌｑは永久磁石の磁束の方向と直交する方向のインダクタンス成分であり永久磁石同期電動機１の固有の定数である。
【０００７】
速度演算器１０は永久磁石同期電動機１の回転速度を演算する。回転方向検出器７は速度演算器１０の出力より永久磁石同期電動機１の回転方向を検出し正方向回転の場合は１を逆方向回転の場合は−１を出力する。鉄損・機械損補償器６は（１）式では表現されていない鉄損や機械損により損失となるトルク分を回転方向検出器７の符号を乗じて加算する。
【０００８】
トルク指令切替器８は、回転方向検出器７の出力が逆方向回転でトルク指令発生器９のトルク指令が逆転方向回転の力行である場合、トルク指令をゼロに切り替え、永久磁石同期電動機１の出力トルクを抑え、逆方向回転に加速することを防止する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように従来技術においては、逆方向回転を検出した際にトルク指令をゼロとすることで逆方向回転の防止している。しかしながら鉄損・機械損の補償量が過補償があったり、回転子位置演算に誤差を生じた場合、トルク指令をゼロにしても、永久磁石同期電動機から出力されるトルクはゼロとならず場合によっては逆方向回転に加速してしまうことがある。
【００１０】
［課題を解決するための手段］上記問題点を解決するために、以下の手段を用いる。
【００１１】
請求項１にかかる本発明では、電動機をトルク制御する電力変換器の制御装置で、トルク指令発生器より出力されるトルク指令に応じたトルクを前記電動機より出力させるトルク制御器、前記電動機の速度を演算する速度演算器、前記速度演算器の出力をフィードバックしゼロ速度に制御するためのトルク指令を出力する速度制御器、前記トルク指令発生器からのトルク指令と前記速度制御器からのトルク指令を選択するトルク指令切替器を具備し、正方向回転のみを許可し、逆方向回転を防止する制御装置であって、前記速度制御器のトルク指令と前記トルク指令発生器のトルク指令を比較し大きい方を出力するトルク指令比較器を具備し、前記トルク指令切替器では前記速度演算器の出力が正方向回転の場合は前記トルク指令発生器からのトルク指令を選択し、前記速度演算器の出力が逆方向回転の場合は前記トルク指令比較器からのトルク指令を選択する。
【００１２】
請求項２にかかる本発明では、請求項１において、前記トルク指令切替器は、前記トルク指令比較器からのトルク指令の状態で前記速度演算器の出力が正方向回転の規定速度を超過した時点で前記トルク指令発生器のトルク指令に切り替える。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に本発明を永久磁石同期電動機に適用した実施例を示し、図１に基づいて本発明の詳細な説明をする。
永久磁石同期電動機１、電力変換器２、回転子位置演算器３、電圧指令生成器４、トルク制御器５、鉄損・機械損補償器６、トルク指令発生器９は従来の技術と同様の役割を果たすので説明を省略する。
【００１４】
速度制御器１１は、速度演算器１０の出力をフィードバックし、速度をゼロに制御するためのトルク指令を出力する。トルク指令比較器１２は、トルク指令発生器９のトルク指令と速度制御器１１のトルク指令の大きい方を出力する。
【００１５】
トルク指令切替器の動作を図２に基づいて説明する。
期間１では速度演算器１０の出力が正で回転方向検出器７の出力が正方向回転となっておりトルク制御器５の入力はトルク指令発生器９のトルク指令となる。
期間２では速度演算器１０の出力が負となり回転方向検出器７の出力が逆方向回転となった時点でトルク制御器５の入力はトルク指令発生器９のトルク指令からトルク指令比較器１２のトルク指令に切り替わり、トルク指令比較器１２からは、トルク指令発生器９のトルク指令と速度制御器１１のトルク指令の大きいほうが出力される。速度演算器１０の出力が正方向回転の規定速度Ｎ１を超過した時点でトルク制御器５に入力されるトルク指令はトルク指令比較器１２のトルク指令からトルク指令発生器９のトルク指令に切り替わる。期間２から期間３に移行する状態では、期間３のトルク制御器５の入力はトルク指令比較器１２のトルク指令となり、期間４から期間３に移行する状態では、期間３のトルク制御器５の入力はトルク指令発生器９のトルク指令となる。起動直後で逆方向回転を検出されていない場合でもトルク制御器５の入力はトルク指令発生器９のトルク指令となる。
【００１６】
このように逆方向回転を検出した時点でゼロ速度制御を行う速度制御器１１のトルク指令に切り替えるので通常ではトルク制御を行っている制御装置においても逆方向回転を防止することが可能となる。
【００１７】
正方向回転を防止させる場合は、回転方向検出器７の出力が正方向回転となった時点でトルク制御器５の入力は、トルク指令発生器９のトルク指令からトルク指令比較器１２のトルク指令に切り替わる。トルク指令比較器１２はトルク指令発生器９のトルク指令と速度制御器１１のトルク指令の小さいほうが出力される。速度演算器１０の出力が逆方向回転の規定速度を超過した時点でトルク制御器５に入力されるトルク指令はトルク指令比較器１２のトルク指令からトルク指令発生器９のトルク指令に切り替わる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明により、電動機のトルク制御を行う制御装置において、鉄損・機械損の過補償があったり、回転子位置演算に誤差が生じた場合においても、逆方向回転を防止することができ、システムの信頼性を向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施例を表したブロック図である。
【図２】図２は、トルク指令切替器８の動作図である。
【図３】図３はトルク制御時における逆方向回転防止の従来技術の一例を表したブロック図である。
【符号の説明】
１・・・永久磁石同期電動機
２・・・電力変換器
３・・・回転子位置演算器
４・・・電圧指令生成器
５・・・トルク制御器
６・・・鉄損・機械損補償器
７・・・回転方向検出器
８・・・トルク指令切替器
９・・・トルク指令発生器
１０・・・速度演算器
１１・・・速度制御器
１２・・・トルク指令比較器

Claims (2)

1. 電動機をトルク制御する電力変換器の制御装置で、トルク指令発生器より出力されるトルク指令に応じたトルクを前記電動機より出力させるトルク制御器、前記電動機の速度を演算する速度演算器、前記速度演算器の出力をフィードバックしゼロ速度に制御するためのトルク指令を出力する速度制御器、前記トルク指令発生器からのトルク指令と前記速度制御器からのトルク指令を選択するトルク指令切替器を具備し、正方向回転のみを許可し、逆方向回転を防止する制御装置であって、前記速度制御器のトルク指令と前記トルク指令発生器のトルク指令を比較し大きい方を出力するトルク指令比較器を具備し、前記トルク指令切替器では前記速度演算器の出力が正方向回転の場合は前記トルク指令発生器からのトルク指令を選択し、前記速度演算器の出力が逆方向回転の場合は前記トルク指令比較器からのトルク指令を選択することを特徴とする電動機の制御装置。
2. 請求項１において、前記トルク指令切替器は、前記トルク指令比較器からのトルク指令の状態で前記速度演算器の出力が正方向回転の規定速度を超過した時点で前記トルク指令発生器のトルク指令に切り替えることを特徴とする電動機の制御装置。

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