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JP5511531B2 - Control device for synchronous motor - Google Patents
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

本発明は、同期電動機を駆動する制御装置に係り、特には位置センサなどを用いることなく安定的に駆動制御を行う同期電動機の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for driving a synchronous motor, and more particularly to a control device for a synchronous motor that stably performs drive control without using a position sensor or the like.

従来、内燃機関用の過給システムとして、ターボチャージャと直列又は並列にコンプレッサを接続し、このコンプレッサの駆動を交流電動機でアシストしながら過給するシステムが知られている。この過給アシスト用の交流電動機は、駆動源である蓄電池に電力変換回路を介して接続される。また、この場合に使用される制御装置は、電力変換回路を制御することによって車両が加速するときに過給をアシストするよう交流電動機を駆動し、それ以外の定速走行時にはアシストを停止する。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a supercharging system for an internal combustion engine, a system is known in which a compressor is connected in series or in parallel with a turbocharger, and supercharging is performed while assisting driving of the compressor with an AC motor. This supercharging assist AC motor is connected to a storage battery as a drive source via a power conversion circuit. Further, the control device used in this case drives the AC motor to assist supercharging when the vehicle accelerates by controlling the power conversion circuit, and stops assist during other constant speed running.

また、車載の交流電動機は、蓄電池を駆動源とするため、できるだけ消費電流を少なくすることが望まれており、上記のような過給アシストのシステムにおいても、加減速の仕事を行っていないときの電流を可能な限り消費しないように制御する必要がある。   In addition, since the on-vehicle AC motor uses a storage battery as a drive source, it is desired to reduce current consumption as much as possible. Even in the supercharging assist system as described above, when acceleration / deceleration work is not performed It is necessary to control so as not to consume as much current as possible.

ところで、交流電動機には、界磁巻線式同期電動機や永久磁石同期電動機などの同期電動機や、誘導電動機などの種類があるが、内燃機関の過給を電動機でアシストするときには同期電動機が使用される。また、このような同期電動機を制御する場合、位置センサを用いてベクトル制御を行うことは可能であるが、位置センサは高価である上、故障による信頼性の問題等があり、位置センサや速度センサのないセンサレスでの制御が望まれている。   By the way, there are various types of AC motors such as field winding type synchronous motors and permanent magnet synchronous motors, and induction motors, but synchronous motors are used when assisting supercharging of an internal combustion engine with an electric motor. The Also, when controlling such a synchronous motor, it is possible to perform vector control using a position sensor, but the position sensor is expensive and has problems such as reliability due to failure. A sensorless control without a sensor is desired.

ここで、例えば車両が加速するときに過給をアシストするよう同期電動機を駆動する場合、蓄電池の電力を交流電動機に供給するが、その際、電力変換回路や同期電動機に過電流が流れると故障の原因となる。そのため、従来は、蓄電池と電力変換回路の間にヒューズなどの保護回路を設けたり、電力変換回路に過電流が流れたときには電力変換回路の動作を停止させるように制御している。   Here, for example, when driving a synchronous motor to assist supercharging when the vehicle accelerates, the power of the storage battery is supplied to the AC motor, but at that time, if an overcurrent flows through the power conversion circuit or the synchronous motor, a failure occurs. Cause. Therefore, conventionally, a protection circuit such as a fuse is provided between the storage battery and the power conversion circuit, or when the overcurrent flows through the power conversion circuit, the operation of the power conversion circuit is stopped.

しかし、電力変換回路に過電流が流れたときに電力変換回路の動作を停止させる制御を単純に行うと、例えば車両を加速させたいときに過給をアシストできなくなるという不具合を生じる。そこで、従来技術では、電力変換回路や電動機の過電流を防止するよう一次周波数指令値を補正し、最大電流を必要とするような加減速動作を行う際の過電流保護を図るようにした制御装置が提案されている(例えば、下記の特許文献1参照)。   However, if the control for stopping the operation of the power conversion circuit when an overcurrent flows through the power conversion circuit is simply performed, for example, there is a problem that supercharging cannot be assisted when it is desired to accelerate the vehicle. Therefore, in the conventional technology, control is performed to correct the primary frequency command value so as to prevent overcurrent of the power conversion circuit and the motor, and to perform overcurrent protection when performing acceleration / deceleration operations that require the maximum current. An apparatus has been proposed (see, for example, Patent Document 1 below).

一方、上記のように内燃機関の過給を同期電動機でアシストする際、同期電動機の動作に対して様々な負荷外乱が影響を及ぼす。このような負荷外乱としては、例えば蓄電池の電圧の変化や経年による内部抵抗値の劣化、あるいは同期電動機に接続されたタービン等の機器から伝わる機械的な振動などの外乱トルクがある。特に、同期電動機に過給用コンプレッサを接続しているときには、このコンプレッサに繋がれたタービンが内燃機関の排気ガスで駆動されるため、その排気ガスの出力変動がそのまま外乱トルクとなる。   On the other hand, when assisting supercharging of the internal combustion engine with a synchronous motor as described above, various load disturbances affect the operation of the synchronous motor. Examples of such load disturbance include disturbance torque such as a change in storage battery voltage and deterioration of internal resistance due to aging, or mechanical vibration transmitted from a device such as a turbine connected to a synchronous motor. In particular, when a supercharging compressor is connected to the synchronous motor, the turbine connected to the compressor is driven by the exhaust gas of the internal combustion engine, so the output fluctuation of the exhaust gas becomes the disturbance torque as it is.

そして、センサレスの制御装置において、速度指令のみに従って電力変換回路を制御すると、車両の加減速動作等を行わず、同期電動機がコンプレッサの駆動をアシストする必要がない状態においても負荷外乱の影響によってトルクが変動し、その結果、同期電動機に不要な電流が流れて蓄電池の電力が無駄に消費されるという問題が起こる。   In the sensorless control device, if the power conversion circuit is controlled only in accordance with the speed command, the acceleration / deceleration operation or the like of the vehicle is not performed, and the torque is affected by the influence of the load disturbance even when the synchronous motor does not need to assist the compressor drive As a result, there arises a problem that unnecessary current flows through the synchronous motor and the power of the storage battery is wasted.

なお、従来技術では、トルク脈動を抑えるために、速度指令と電動機の回転速度の偏差を用いて電流制御を行うようにしたものも提案されている。すなわち、この特許文献2では、モータの電気角等に従って計算したトルク補償特性に基づいてトルク制御を行い、また、負荷等から発生するトルクリプルをテーブルなどを用いて高速に低減するようにしている(例えば、下記の特許文献2参照)。   In addition, in the prior art, in order to suppress torque pulsation, there has been proposed one in which current control is performed using a deviation between the speed command and the rotation speed of the electric motor. That is, in Patent Document 2, torque control is performed based on torque compensation characteristics calculated according to the electrical angle of the motor and the like, and torque ripple generated from a load or the like is reduced at high speed using a table or the like ( For example, see Patent Document 2 below).

特開平5−68398号公報JP-A-5-68398 特開2005−224051号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-224051

しかしながら、上述の特許文献1記載の従来技術では、電力変換回路や電動機の過電流を防止するよう一次周波数指令値を補正するようにしているので、最大電流を必要とするような加減速動作を行う際の過電流保護は可能であるものの、車の内燃機関のアイドル状態のように、加減速動作を行わない条件下における電流制御までは考慮していない。従って、特許文献1のような構成を過給用コンプレッサ用途に用いると、加減速のない動作時において負荷外乱の影響を受ける場合には不要な電流を抑制することが難しい。すなわち、負荷外乱による電流を抑制する制御は、過電流保護の制御と異なり、特許文献1のような構成では安定に制御することができない。   However, in the conventional technique described in Patent Document 1 described above, the primary frequency command value is corrected so as to prevent overcurrent of the power conversion circuit and the electric motor. Therefore, the acceleration / deceleration operation that requires the maximum current is performed. Although overcurrent protection is possible, it does not take into account current control under conditions in which acceleration / deceleration operations are not performed, such as the idling state of an internal combustion engine of a vehicle. Therefore, when the configuration as in Patent Document 1 is used for a supercharging compressor, it is difficult to suppress unnecessary current when it is affected by a load disturbance during operation without acceleration / deceleration. That is, unlike the overcurrent protection control, the control for suppressing the current due to the load disturbance cannot be stably controlled with the configuration as in Patent Document 1.

また、上述の特許文献2記載の従来技術では、トルク脈動を抑えるため速度指令と電動機の回転速度の偏差を用いて電流制御を行うように構成されているが、加減速動作を行わない定速走行時等において、負荷外乱の影響に起因した余分な電流消費を少なくするという効果を十分に発揮することができない。   Further, in the conventional technique described in Patent Document 2 described above, current control is performed using a deviation between the speed command and the rotation speed of the electric motor in order to suppress torque pulsation, but the constant speed without performing the acceleration / deceleration operation. The effect of reducing the extra current consumption due to the influence of the load disturbance cannot be exhibited sufficiently during traveling.

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、負荷外乱の影響を受けながら同期電動機を駆動制御する場合において、同期電動機に流れる電流を最適に制御することによって、電力変換回路を過電流から保護しつつ電力変換回路の遮断を回避するとともに、同期電動機に負荷外乱などの影響によって不要な電流が流れることを抑制して無駄な電力消費を低減することができ、かつ位置センサなどを用いることなく安定に駆動制御が可能な同期電動機の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and in the case where the synchronous motor is driven and controlled while being affected by the load disturbance, the current flowing through the synchronous motor is optimally controlled. While avoiding interruption of the power conversion circuit while protecting the conversion circuit from overcurrent, it is possible to reduce unnecessary power consumption by suppressing unnecessary current from flowing to the synchronous motor due to the influence of load disturbance, etc., and It is an object of the present invention to provide a control apparatus for a synchronous motor that can stably control driving without using a position sensor or the like.

本発明の同期電動機の制御装置は、直流電源から供給される直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して出力する電力変換回路と、この電力変換回路から上記同期電動機に供給される一次相電流を検出する電流検出器と、この電流検出器で検出された上記一次相電流と回転角度情報とに基づいて電流成分を演算する電流成分演算回路と、上記同期電動機の制御に用いる電流設定値を設定する電流設定回路と、加減速動作時には上記電流設定値の電流を流すように、また加減速動作しないときには電流を抑制するように、上記電流設定回路で設定された電流設定値および上記電流成分演算回路で演算された上記電流成分から周波数補正量を求める周波数補正演算回路と、一次周波数指令値から上記周波数補正演算回路で演算された上記周波数補正量を減算して一次周波数を求める減算回路と、この減算回路で得られた上記一次周波数を積分して上記回転角度情報に変換する積分回路と、上記減算回路で得られた一次周波数および上記積分回路で得られた回転角度情報に基づいて一次電圧指令値を演算して上記電力変換回路に出力する電圧指令演算回路と、を備えたものである。 A control apparatus for a synchronous motor according to the present invention includes a power conversion circuit that converts DC power supplied from a DC power source into AC power of variable voltage and variable frequency and outputs the power, and a primary supplied from the power conversion circuit to the synchronous motor. A current detector for detecting a phase current, a current component calculation circuit for calculating a current component based on the primary phase current and rotation angle information detected by the current detector, and a current setting used for controlling the synchronous motor A current setting circuit for setting a value , a current setting value set by the current setting circuit so as to flow a current of the current setting value during acceleration / deceleration operation, and to suppress a current when the acceleration / deceleration operation is not performed; A frequency correction calculation circuit for obtaining a frequency correction amount from the current component calculated by the current component calculation circuit, and the frequency correction calculation circuit calculated from the primary frequency command value by the frequency correction calculation circuit. A subtraction circuit that subtracts the wave number correction amount to obtain a primary frequency, an integration circuit that integrates the primary frequency obtained by the subtraction circuit and converts it into the rotation angle information, a primary frequency obtained by the subtraction circuit, and A voltage command calculation circuit that calculates a primary voltage command value based on the rotation angle information obtained by the integration circuit and outputs the primary voltage command value to the power conversion circuit.

本発明によれば、内燃機関の排気ガス等の変動に起因した負荷外乱によって同期電動機の電流が変動し易い状態に対して常に最適な電流値を設定して制御することができる。これにより、蓄電池などの直流電源の無駄な電流消費を抑えることができ、また電力変換回路や同期電動機を過電流から保護するとともに、過電流によって電力変換回路が停止したり、同期電動機の制御動作が不安定になるのを防止することが可能となる。また、位置センサなどを用いることなく安定に同期電動機を制御することができるので、制御回路を安価に構成することができる。   According to the present invention, it is possible to always set and control an optimal current value for a state in which the current of the synchronous motor is likely to fluctuate due to a load disturbance caused by fluctuations in the exhaust gas or the like of the internal combustion engine. As a result, wasteful current consumption of the DC power source such as a storage battery can be suppressed, and the power conversion circuit and the synchronous motor are protected from overcurrent, and the power conversion circuit is stopped by the overcurrent, or the synchronous motor is controlled. Can be prevented from becoming unstable. Further, since the synchronous motor can be controlled stably without using a position sensor or the like, the control circuit can be configured at low cost.

本発明の実施の形態1における同期電動機の制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus of the synchronous motor in Embodiment 1 of this invention. 同制御装置の電流成分演算回路の詳細構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the electric current component calculating circuit of the control apparatus. 同制御装置の周波数補正演算回路の詳細構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the frequency correction calculating circuit of the same control apparatus. 本発明における周波数指令値と一次周波数の関係を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the relationship between the frequency command value in this invention, and a primary frequency. 本発明の実施の形態2における同期電動機の制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus of the synchronous motor in Embodiment 2 of this invention. 同制御装置の電流成分演算回路の詳細構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the electric current component calculating circuit of the control apparatus. 同制御装置の周波数補正演算回路の詳細構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the frequency correction calculating circuit of the same control apparatus. 本発明の実施の形態3における同期電動機の制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus of the synchronous motor in Embodiment 3 of this invention.

実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1における同期電動機の制御装置の構成を示すブロック図、図2は同制御装置の電流成分演算回路の詳細構成を示すブロック図、図3は同制御装置の周波数補正演算回路の詳細構成を示すブロック図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a control device for a synchronous motor according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of a current component calculation circuit of the control device, and FIG. 3 is a frequency of the control device It is a block diagram which shows the detailed structure of a correction | amendment arithmetic circuit.

図1において、符号SMは永久磁石や界磁巻線を用いて界磁を行う同期電動機であり、この同期電動機SMには負荷として図示しないコンプレッサが接続されて過給をアシストする。   In FIG. 1, symbol SM is a synchronous motor that performs field using a permanent magnet or a field winding, and a compressor (not shown) is connected to the synchronous motor SM as a load to assist supercharging.

同期電動機SMを駆動制御する制御装置は、周波数指令回路1、減算回路2、電圧指令演算回路3、電力変換回路4、電流設定回路5、積分回路6、電流成分演算回路7、周波数補正演算回路8、および電流検出器9,10を主体に構成されている。   The control device for driving and controlling the synchronous motor SM includes a frequency command circuit 1, a subtraction circuit 2, a voltage command calculation circuit 3, a power conversion circuit 4, a current setting circuit 5, an integration circuit 6, a current component calculation circuit 7, and a frequency correction calculation circuit. 8 and current detectors 9 and 10 are mainly configured.

ここに、周波数指令回路1には、例えば図示しないアクセルペタル等からの速度情報が入力されており、周波数指令回路1は、この速度情報に応じて同期電動機SMを駆動するための一次周波数指令値f*を設定して出力する。   Here, for example, speed information from an accelerator petal or the like (not shown) is input to the frequency command circuit 1, and the frequency command circuit 1 uses a primary frequency command value for driving the synchronous motor SM according to the speed information. Set f * and output.

減算回路2は、周波数指令回路1の一次周波数指令f*に対して後述の周波数補正演算回路8から与えられる周波数補正量Δfを減算し、この減算した値を一次周波数fとして出力する。 Subtraction circuit 2 subtracts the frequency correction amount Δf given from frequency correction computing circuit 8 will be described later with respect to the frequency command circuit 1 of the primary frequency instruction f *, and outputs the subtracted value as the primary frequency f 1.

電圧指令演算回路3は、減算回路2からの一次周波数fおよび後述の積分回路6からの回転子の回転角度θの情報を用いて三相交流電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を演算して出力する。この三相交流の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を求める計算方法については、様々な制御方式が提案されている。 The voltage command calculation circuit 3 uses the information on the primary frequency f 1 from the subtraction circuit 2 and the rotation angle θ of the rotor from the integration circuit 6 described later to obtain the three-phase AC voltage command values Vu *, Vv *, and Vw *. Calculate and output. Various control methods have been proposed for calculating the three-phase AC voltage command values Vu *, Vv *, and Vw *.

例えば、一般的によく知られているV/f制御方式では、一次周波数fと一次線間電圧値V1の振幅を比例関係になるよう制御する。例えば、 For example, in the generally well-known V / f control method, the primary frequency f 1 and the primary line voltage value V 1 are controlled to have a proportional relationship. For example,

Figure 0005511531
Figure 0005511531

として一次電圧指令値V*を決定する。ここに、K1は所定の比例係数である。 The primary voltage command value V * is determined as follows. Here, K1 is a predetermined proportional coefficient.

実際の制御においては、d−q座標系において、Vd*はゼロとし、(1)式の電圧指令V*はq軸の電圧Vq*として与える。   In actual control, Vd * is set to zero in the dq coordinate system, and the voltage command V * in the equation (1) is given as the q-axis voltage Vq *.

なお、周波数fがゼロ[Hz]のところから、単純な比例関係でV*を計算すると、一次巻線抵抗による電圧降下分が考慮されず、低回転速度時のトルク不足が懸念される。そのため、通常低回転速度域ではオフセット電圧などを与えるように制御する。 Note that when V * is calculated from a frequency f 1 of zero [Hz] with a simple proportional relationship, the voltage drop due to the primary winding resistance is not taken into account, and there is a concern about torque shortage at low rotational speeds. For this reason, control is usually performed so as to give an offset voltage or the like in a low rotation speed region.

そして、2相dq座標系からu−v−wの3相交流座標系へ座標変換式は、一般に、   The coordinate conversion formula from the two-phase dq coordinate system to the uvv three-phase AC coordinate system is generally

Figure 0005511531
Figure 0005511531

として表される。なお、(2)式における回転角度θは、回転子の界磁磁束の方向をd軸としたときのd軸の磁極位置の方向を示す。 Represented as: The rotation angle θ in the equation (2) indicates the direction of the d-axis magnetic pole position when the direction of the field magnetic flux of the rotor is the d-axis.

この場合の回転角度θは、   The rotation angle θ in this case is

Figure 0005511531
Figure 0005511531

となることから、センサレス制御では、一次周波数f[Hz]を積分演算することによりθ[rad]を求めるのが一般的である。ここで、Vd*=0とし、またVq*を(1)式とすると、この回転角度θを用いて上記(2)式から三相交流の電圧指令Vu*,Vv*,Vw*が計算される。 Therefore, in sensorless control, θ [rad] is generally obtained by integrating the primary frequency f 1 [Hz]. Here, assuming that Vd * = 0 and Vq * is the expression (1), the three-phase AC voltage commands Vu *, Vv *, Vw * are calculated from the above expression (2) using the rotation angle θ. The

電力変換回路4は、図示しない蓄電池等の直流電源から供給される直流電圧Vdcを、電圧指令演算回路3から入力される三相交流電圧値Vu*,Vv*,Vw*に従って三角波比較方式や瞬時電圧ベクトル選択方式等によってパルス幅変調(PWM)を行い、可変周波数可変電圧の3相交流電圧に変換して出力する。   The power conversion circuit 4 converts a DC voltage Vdc supplied from a DC power source such as a storage battery (not shown) into a triangular wave comparison method or an instantaneous mode according to the three-phase AC voltage values Vu *, Vv *, Vw * input from the voltage command calculation circuit 3 Pulse width modulation (PWM) is performed by a voltage vector selection method or the like, and converted into a three-phase AC voltage having a variable frequency and variable voltage for output.

電流設定回路5は、同期電動機SMの制御に用いる電流値iを設定する。すなわち、電流設定回路5に対しては、最大電流を必要とするような加減速動作を行う条件、あるいは車の内燃機関のアイドル状態のように加減速動作を行わない条件を決める情報(例えばトルク情報)が入力されるようになっている。電流設定回路5はこれらの情報に基づいて、最大限の加減速動作を行いたいときには電力変換回路4がトリップしない状態で許容できる最大電流値を設定し、また、加減速動作を必要とせずに電流消費を抑える必要がある場合には、回転動作を保持できる程度の最低限の最小電流値を設定する。そして、非突極電動機の場合、q軸電流とトルクが比例関係にあるため、この電流設定回路5で設定される電流値iによって直接的にトルクを制御することが可能になる。 The current setting circuit 5 sets a current value i 1 used for controlling the synchronous motor SM. That is, for the current setting circuit 5, information for determining a condition for performing an acceleration / deceleration operation that requires the maximum current or a condition for not performing an acceleration / deceleration operation such as an idling state of an internal combustion engine of a vehicle (for example, torque Information) is entered. Based on this information, the current setting circuit 5 sets an allowable maximum current value in a state where the power conversion circuit 4 does not trip when performing maximum acceleration / deceleration operation, and does not require acceleration / deceleration operation. When it is necessary to suppress the current consumption, a minimum current value is set so that the rotation operation can be maintained. In the case of a non-salient electric motor, since the q-axis current and the torque are in a proportional relationship, the torque can be directly controlled by the current value i 1 set by the current setting circuit 5.

積分回路6は、前述の(3)式に示すように、一次周波数指令fを所定の周期で積分して同期電動機SMの回転子の回転角度θを計算する。 Integrator circuit 6, as shown in the aforementioned (3), by integrating the primary frequency instruction f 1 at a predetermined cycle to calculate the rotation angle θ of the rotor of the synchronous motor SM.

電流検出器9,10は、同期電動機SMの電機子を流れるU相、V相の2つの電流値iu,ivを検出するものである。この実施の形態1では、回転センサや位置センサを用いずに電流検出器9,10の電流値iu,ivのみを参照してセンサレス制御を行う。なお、
ここではU相、V相の2つの電流値iu,ivを使用するが、これに限らず、U相、V相、W相の各電流値iu,iv,iwの内のいずれか2つの電流値を使用することができる。
The current detectors 9 and 10 detect two current values iu and iv of the U phase and the V phase flowing through the armature of the synchronous motor SM. In the first embodiment, sensorless control is performed by referring only to the current values iu and iv of the current detectors 9 and 10 without using a rotation sensor or a position sensor. In addition,
Here, two current values iu and iv of U phase and V phase are used, but not limited to this, any two current values iu, iv and iw of U phase, V phase and W phase are used. A value can be used.

電流成分演算回路7は、電流検出器9,10から入力される電流値iu,ivおよび積分回路6で得られる回転角度θの情報を用いて2相座標空間に変換してq軸上の電流値iqを出力する。すなわち、同期電動機SMの制御を考える場合、通常、三相交流座標系でなく回転座標系であるd−q座標で行われる。このため、電流成分演算回路7は、u−v−wの3相座標系の電流をd−qの2相座標系の電流に変換するが、ここでは、特に2相座標におけるq軸上の電流値iqのみを演算するように構成している。   The current component calculation circuit 7 converts the current values iu and iv input from the current detectors 9 and 10 and information on the rotation angle θ obtained by the integration circuit 6 into a two-phase coordinate space to convert the current on the q axis. The value iq is output. That is, when considering the control of the synchronous motor SM, it is usually performed in the dq coordinate which is a rotating coordinate system, not the three-phase AC coordinate system. For this reason, the current component calculation circuit 7 converts the current in the three-phase coordinate system u−v−w into the current in the two-phase coordinate system d−q. Only the current value iq is calculated.

一般に3相座標系から2相座標系へ変換を行う行列式は、   In general, the determinant for converting from a three-phase coordinate system to a two-phase coordinate system is

Figure 0005511531
Figure 0005511531

と表される。 It is expressed.

いま、iw=−iu−ivとして、上記の(4)式からq軸上の電流値iqのみを求めると、   Now, assuming that iw = −iu−iv, only the current value iq on the q axis is obtained from the above equation (4),

Figure 0005511531
Figure 0005511531

となる。 It becomes.

(5)式のq軸上の電流値iqを求める場合の電流成分演算回路7の詳細構成を図2に示す。   FIG. 2 shows a detailed configuration of the current component calculation circuit 7 in the case of obtaining the current value iq on the q axis of the equation (5).

図2において、符号12は3相交流の内の電流検出器9で検出されたU相電流値iuが入力される入力端子、13は3相交流の内の電流検出器10で検出されたV相電流値ivが入力される入力端子、14は積分回路6で得られた回転角度θが入力される入力端子、15はq軸上の電流iqの出力端子である。また、16,17,18は所定の係数を乗算する乗算回路、19は2つの入力を加算する加算回路、21は入力された回転角度θの情報からsinθとcosθを計算して出力する三角関数発生回路、20,22はそれぞれsinθ、cosθを乗算する乗算回路、23は2つの信号の減算を行う減算回路である。   In FIG. 2, reference numeral 12 denotes an input terminal to which the U-phase current value iu detected by the current detector 9 in the three-phase alternating current is input, and reference numeral 13 denotes V detected by the current detector 10 in the three-phase alternating current. An input terminal to which the phase current value iv is input, 14 is an input terminal to which the rotation angle θ obtained by the integrating circuit 6 is input, and 15 is an output terminal of the current iq on the q axis. Reference numerals 16, 17, and 18 denote multiplication circuits that multiply predetermined coefficients, 19 denotes an addition circuit that adds two inputs, and 21 denotes a trigonometric function that calculates and outputs sin θ and cos θ from information on the input rotation angle θ. The generation circuit, 20 and 22 are multiplication circuits for multiplying sin θ and cos θ, respectively, and 23 is a subtraction circuit for subtracting two signals.

この電流成分演算回路7の動作としては、前述の(5)式に基づき、三相電流の内の2つの電流値iu,iv、および回転子の回転角度θの情報を用いてq軸上の電流値iqを計算する。そのため、乗算器16の係数は√(3/2)、乗算器17の係数は1/√2、乗算器18の係数は√2となる。   The operation of the current component calculation circuit 7 is based on the above-described equation (5), using information on two current values iu and iv of the three-phase current and the rotation angle θ of the rotor, on the q axis. The current value iq is calculated. Therefore, the coefficient of the multiplier 16 is √ (3/2), the coefficient of the multiplier 17 is 1 / √2, and the coefficient of the multiplier 18 is √2.

周波数補正演算回路8は、電流設定回路5から入力される電流設定値iと電流成分演算回路7から入力されるq軸上の電流値iqを用いて一次周波数指令値f*に対する周波数補正量Δfを演算して出力する。すなわち、この周波数補正演算回路8は、電流設定値iとq軸電流値iqの偏差Δiに基づいてPI制御演算を行い、周波数補正量Δfを計算する。その際、一次周波数fと一次周波数指令f*の値を用いた条件判定を行い、加減速動作を行うときには電流設定値iを補正せず、また加減速動作を行わない場合など所定の条件を満たすときには電流設定値iを補正し、この補正した電流設定値iによるPI制御演算を行う。 The frequency correction calculation circuit 8 uses the current setting value i 1 input from the current setting circuit 5 and the current value iq on the q axis input from the current component calculation circuit 7 to provide a frequency correction amount for the primary frequency command value f *. Δf is calculated and output. That is, the frequency correction calculation circuit 8 performs a PI control calculation based on the deviation Δi between the current setting value i 1 and the q-axis current value iq to calculate the frequency correction amount Δf. At that time, the condition determination using the values of the primary frequency f 1 and the primary frequency command f * is performed, and when the acceleration / deceleration operation is performed, the current set value i 1 is not corrected, and the acceleration / deceleration operation is not performed. When the condition is satisfied, the current set value i 1 is corrected, and PI control calculation is performed using the corrected current set value i 1 .

この周波数補正演算回路8の詳細構成を図3に示す。
図3において、符号24は減算回路2で得られる一次周波数fが入力される入力端子、25は周波数指令回路1からの一次周波数指令f*が入力される入力端子、26は電流設定回路5から与えられる電流設定値iが入力される入力端子、27は電流成分演算回路7から与えられるq軸上の電流値iqが入力される入力端子、28は周波数補正量Δfが出力される出力端子である。また、29,34は2つの信号を減算する減算回路、30は一次周波数fと一次周波数指令f*の差分に対して閾値比較を行う閾値比較回路、31は一次周波数指令f*の微分値を計算する微分回路、32は電流設定値iの補正の要否を判定する判定回路、33は判定回路33の出力結果に従って電流設定値iを補正する補正回路である。38は比例ゲインKpの乗算と積分ゲインKiの積分演算を含んだPI制御を行うPI制御器で、比例ゲインを乗算する乗算回路35と、所定の積分ゲインを用いて積分処理を行う積分回路36と、2つの入力信号の加算を行う加算回路37とからなる。
A detailed configuration of the frequency correction arithmetic circuit 8 is shown in FIG.
In FIG. 3, reference numeral 24 is an input terminal to which the primary frequency f 1 obtained by the subtraction circuit 2 is input, 25 is an input terminal to which the primary frequency command f * from the frequency command circuit 1 is input, and 26 is a current setting circuit 5. Is an input terminal to which the current set value i 1 given from is input, 27 is an input terminal to which the current value iq on the q axis given from the current component calculation circuit 7 is inputted, and 28 is an output from which the frequency correction amount Δf is outputted. Terminal. Also, 29 and 34 are subtracting circuits for subtracting two signals, 30 is a threshold comparing circuit for performing a threshold comparison on the difference between the primary frequency f 1 and the primary frequency command f *, and 31 is a differential value of the primary frequency command f *. Is a determination circuit that determines whether or not the current setting value i 1 needs to be corrected, and 33 is a correction circuit that corrects the current setting value i 1 according to the output result of the determination circuit 33. Reference numeral 38 denotes a PI controller that performs PI control including multiplication of the proportional gain Kp and integral operation of the integral gain Ki, a multiplication circuit 35 that multiplies the proportional gain, and an integration circuit 36 that performs an integration process using a predetermined integral gain. And an adder circuit 37 for adding two input signals.

次に、上記構成を備えた同期電動機SMの制御装置の動作、特に、ここでは周波数補正演算回路8の動作を主体に詳しく説明する。   Next, the operation of the control device for the synchronous motor SM having the above configuration, particularly the operation of the frequency correction arithmetic circuit 8 will be described in detail here.

前述のように、電流設定回路5は、最大限の加減速動作を行いたいときには電力変換回路4がトリップしない状態で許容できる最大電流値を設定し、また加減速動作を必要とせずに電流消費を抑える必要がある場合には、回転動作を保持できる程度の最低限の最小電流値を設定する。   As described above, the current setting circuit 5 sets an allowable maximum current value in a state where the power conversion circuit 4 does not trip when it is desired to perform maximum acceleration / deceleration operation, and consumes current without requiring acceleration / deceleration operation. When it is necessary to suppress this, a minimum current value is set so that the rotation operation can be maintained.

これに応じて、周波数補正演算回路8は、2種類の動作モードで動作を行う。すなわち、最大限のレートで加減速を行うときには、電流設定回路5によって電力変換回路4が過電流で動作停止しない範囲内で許容される最大電流値が設定されるので、第1の動作モードでは、この最大電流値を用いながら加減速動作を行うような制御を行う(以下、この動作モードを電流制御モードと称する)。   In response to this, the frequency correction arithmetic circuit 8 operates in two types of operation modes. That is, when accelerating / decelerating at the maximum rate, the current setting circuit 5 sets a maximum current value that is allowed within a range in which the power conversion circuit 4 does not stop operating due to overcurrent. Therefore, in the first operation mode, Then, control is performed such that the acceleration / deceleration operation is performed using the maximum current value (hereinafter, this operation mode is referred to as a current control mode).

一方、加減速動作を必要とせずに電流消費を抑える必要があるときには、電流設定回路5によって回転動作を保持できる程度の最低限の最小電流値が設定されるので、第2の動作モードでは、一次周波数fが一次周波数指令f*に収束して安定に動作していると判断された際に、周波数補正量Δfを徐々にゼロ近傍の値に戻していくと同時に、電流設定値iをゼロ近傍の値に補正して不要な電流を消費しないような制御を行う(以下、この動作モードを回復処理モードと称する)。 On the other hand, when it is necessary to suppress current consumption without requiring acceleration / deceleration operations, the current setting circuit 5 sets the minimum current value that can hold the rotation operation. Therefore, in the second operation mode, When it is determined that the primary frequency f 1 converges to the primary frequency command f * and is operating stably, the frequency correction amount Δf is gradually returned to a value near zero, and at the same time, the current set value i 1 Is controlled to a value close to zero so that unnecessary current is not consumed (hereinafter, this operation mode is referred to as a recovery processing mode).

したがって、前者の電流制御モードでは、電流設定値iの新たな設定などによってq軸電流値iqが電流設定値iと大きく異なる状態で始まり、(iq−i)という電流値の偏差Δiを用いて周波数補正量Δfを計算する。つまり、この電流制御モードでは、補正回路33は補正を行わずに入力された電流設定値iをそのまま出力する。そして、PI制御器38は、減算回路34で得られる電流値の偏差Δi(=iq−i)を用いてq軸電流値iqが電流設定値iに一致するように周波数補正量Δfの計算を行う。 Therefore, in the former current control mode, the q-axis current value iq begins to be significantly different from the current set value i 1 due to a new setting of the current set value i 1, and the current value deviation Δi of (iq−i 1 ). Is used to calculate the frequency correction amount Δf. That is, in this current control mode, the correction circuit 33 directly outputs the current set value i 1 input without correction. Then, the PI controller 38 uses the deviation Δi (= iq−i 1 ) of the current value obtained by the subtraction circuit 34 to adjust the frequency correction amount Δf so that the q-axis current value iq matches the current set value i 1 . Perform the calculation.

すなわち、PI制御器38は、   That is, the PI controller 38

Figure 0005511531
Figure 0005511531

の演算を行う。ここに、Kpは比例ゲイン、Kiは積分ゲインである。 Perform the operation. Here, Kp is a proportional gain, and Ki is an integral gain.

この電流制御モードにおいて、電流設定値iに基づく加減速動作を行った結果、一次周波数fと一次周波数指令f*が略一致する状態にまで収束したときには、回復処理モードに移行する。そして、この回復処理モードでは、上記のように周波数補正量Δfを徐々にゼロ近傍の値に戻していくと同時に、電流設定値iをゼロ近傍の値に補正して不要な電流を消費しないように制御する。 In this current control mode, when the acceleration / deceleration operation based on the current setting value i 1 is performed and the primary frequency f 1 and the primary frequency command f * converge to a state that substantially matches, the mode shifts to the recovery processing mode. In this recovery processing mode, the frequency correction amount Δf is gradually returned to a value near zero as described above, and at the same time, the current setting value i 1 is corrected to a value near zero so that unnecessary current is not consumed. To control.

ここで、電流制御モードから回復処理モードへ移行したか否かの判定は、閾値比較回路30の出力および微分回路31の出力に基づいて判定回路32が行う。   Here, the determination circuit 32 determines whether or not the current control mode has shifted to the recovery processing mode based on the output of the threshold comparison circuit 30 and the output of the differentiation circuit 31.

すなわち、減算回路29は、入力端子25に入力された一次周波数fと入力端子26に入力された一次周波数指令f*との差分を計算する。次いで、閾値判定回路30は、減算回路29の出力である一次周波数fと一次周波数指令f*の差分に対して閾値fthとの大小比較判定を行う。 That is, the subtraction circuit 29 calculates the difference between the primary frequency f 1 input to the input terminal 25 and the primary frequency command f * input to the input terminal 26. Next, the threshold determination circuit 30 performs a size comparison determination with the threshold f th for the difference between the primary frequency f 1 that is the output of the subtraction circuit 29 and the primary frequency command f *.

すなわち、閾値比較回路30は、   That is, the threshold comparison circuit 30

Figure 0005511531
Figure 0005511531

が成り立つかどうかを判定する。 It is determined whether or not holds.

このように、閾値比較回路30が、一次周波数fと一次周波数指令f*の差分に対して閾値fthとの大小比較判定を行うのは次の理由による。 As described above, the threshold comparison circuit 30 performs the size comparison determination with the threshold f th for the difference between the primary frequency f 1 and the primary frequency command f * for the following reason.

同期電動機SMが脱調などせずに安定に動作しているときには、一次周波数fは電動機回転周波数とほぼ一致しており、一次周波数fを同期電動機SMの回転周波数と等価なものとして扱うことが可能である。しかし、負荷外乱が存在して回転速度が変動する条件下では、一次周波数fが一次周波数指令f*に略収束した場合でも、図4(a)に示すように、一次周波数fは負荷外乱の影響を受けて一次周波数指令f*に対して変動する。このような状態で、単純に一次周波数fと一次周波数指令f*の一致/不一致を厳密に判定すると、短い周期で動作モードが電流制御モードと回復処理モードに交互に切り替わり誤判定の要因となる。 When the synchronous motor SM is operating stably without being out of step, the primary frequency f 1 is substantially equal to the motor rotational frequency, and the primary frequency f 1 is treated as equivalent to the rotational frequency of the synchronous motor SM. It is possible. However, under the condition that the rotational speed fluctuates due to the presence of a load disturbance, even when the primary frequency f 1 substantially converges to the primary frequency command f *, as shown in FIG. 4A, the primary frequency f 1 It fluctuates with respect to the primary frequency command f * under the influence of disturbance. In this state, simply strictly determine the match / mismatch of the primary frequency f 1 and the primary frequency instruction f *, the operation mode in a short period and factors switches misjudgment alternately to the current control mode and recovery mode Become.

そこで、ここでは、図4(b)に示すように、一次周波数指令f*に対して一定の閾値±fthを判定マージンとして設定し、この判定マージン内に一次周波数fが収束しているときに、一次周波数fが一次周波数指令f*に一致したものと見做すようにしている。 Therefore, here, as shown in FIG. 4B, a fixed threshold value ± f th is set as a determination margin for the primary frequency command f *, and the primary frequency f 1 converges within this determination margin. Occasionally, so that be regarded as a primary frequency f 1 is matched to the primary frequency instruction f *.

なお、ここでは図示していないが、閾値比較回路30が一次周波数指令f*と一次周波数fの一致/不一致を判定する際には、一次周波数fが発散などせずに一次周波数指令f*に安定的に収束していることを確認するため、一次周波数fが一次周波数指令f*に一度は達しているかどうかという条件も同時に判定され、一次周波数fと一次周波数指令f*が一致した後の所定時間内において上記(7)式に示す判定が実施される。 Although not shown here, when the threshold comparator circuit 30 to determine a match / mismatch of the primary frequency instruction f * and the primary frequency f 1 is one primary frequency f 1 is without such divergent primary frequency instruction f In order to confirm that it has converged stably to *, the condition of whether or not the primary frequency f 1 has reached the primary frequency command f * is also determined at the same time, and the primary frequency f 1 and the primary frequency command f * are The determination shown in the above equation (7) is performed within a predetermined time after the coincidence.

さらに、微分回路31は、一次周波数指令f*の微分演算を行って、一次周波数指令f*が変化しているかどうかを判定する。すなわち、電流制御モードから回復処理モードに移行したかどうかを判定する際には、一次周波数指令f*が変化していない条件の下で、一次周波数fと一次周波数指令f*の一致/不一致を判定する必要がある。このため、一次周波数指令fの微分演算結果を用いて判定を行う。 Further, the differentiating circuit 31 performs a differentiation operation on the primary frequency command f * to determine whether or not the primary frequency command f * has changed. That is, in determining whether the transition from current control mode to the recovery process mode, the primary frequency instruction f * is under conditions not changed, match / mismatch of the primary frequency f 1 and the primary frequency instruction f * It is necessary to judge. Therefore, determination using a differential operation result of the primary frequency instruction f 1.

そして、判定回路32は、閾値比較回路30および微分回路31の双方の出力に基づいて、電流制御モードから回復モードに移行したかどうか、すなわち電流設定値iを補正するかどうかを判定する。すなわち、判定回路32は、
(1)|f*−f|<fth(fがf*に達した後)
(2)微分回路31の出力がゼロ
という(1)と(2)のAND条件が成立するかどうかを判定する。
Then, the determination circuit 32 determines based on both the output of the threshold comparator circuit 30 and the differentiating circuit 31, whether the transition from current control mode to the recovery mode, namely whether to correct the current setpoint i 1. That is, the determination circuit 32
(1) | f * −f 1 | <f th (after f 1 reaches f *)
(2) It is determined whether the AND condition of (1) and (2) that the output of the differentiation circuit 31 is zero is satisfied.

そして、判定回路32が(1)と(2)のAND条件が成立したと判定すると、これに応じて、補正回路33は、電流設定値iをゼロ近傍の値になるように補正して、回転動作を維持するための最低限の電流値をとるようにする。したがって、この回復処理モードに移行したときには、周波数補正量Δfが徐々にゼロ近傍の値になって同期電動機SMが周波数指令回路1で設定された一次周波数指令f*に対応した速度で駆動されるとともに、回転動作を維持するための最低限の電流値(略ゼロ)に維持されることになる。 When the determination circuit 32 determines that the AND condition of (1) and (2) is satisfied, the correction circuit 33 corrects the current set value i 1 to a value close to zero accordingly. The minimum current value for maintaining the rotation operation is taken. Therefore, when shifting to the recovery processing mode, the frequency correction amount Δf gradually becomes a value near zero, and the synchronous motor SM is driven at a speed corresponding to the primary frequency command f * set by the frequency command circuit 1. At the same time, the minimum current value (substantially zero) for maintaining the rotation operation is maintained.

以上のように、この実施の形態1では、内燃機関の排気ガス等に起因した負荷外乱によって同期電動機SMの電流が変動し易い状態に対して常に最適な電流値を設定して制御することができる。これにより、蓄電池などの直流電源の無駄な電流消費を抑えることができ、また、電力変換回路4や同期電動機SMを過電流から保護するとともに、過電流によって電力変換回路4が停止したり、同期電動機SMの制御動作が不安定になるのを防止することが可能となる。また、位置センサなどを用いることなく安定に同期電動機SMを制御することができるので、制御回路を安価に構成することができる。   As described above, in the first embodiment, an optimal current value is always set and controlled in a state where the current of the synchronous motor SM is likely to fluctuate due to a load disturbance caused by exhaust gas of the internal combustion engine or the like. it can. Thereby, useless current consumption of a DC power source such as a storage battery can be suppressed, and the power conversion circuit 4 and the synchronous motor SM are protected from overcurrent, and the power conversion circuit 4 is stopped or synchronized by the overcurrent. It becomes possible to prevent the control operation of the electric motor SM from becoming unstable. Further, since the synchronous motor SM can be stably controlled without using a position sensor or the like, the control circuit can be configured at low cost.

なお、ここでは、電流制御モードから回復処理モードへの移行条件として、判定回路32が閾値比較回路30および微分回路31の双方の出力に基づいて判定しているが、本発明はこのような方法のみに限定されるものではなく、他のモード移行判定を行うことも可能である。   Here, as a transition condition from the current control mode to the recovery processing mode, the determination circuit 32 makes a determination based on the outputs of both the threshold comparison circuit 30 and the differentiation circuit 31, but the present invention provides such a method. It is not limited to only, and other mode transition determinations can also be made.

実施の形態2.
図5は本発明の実施の形態2における同期電動機の制御装置の構成を示すブロック図、図6は同制御装置の電流成分演算回路の詳細構成を示すブロック図、図7は同制御装置の周波数補正演算回路の詳細構成を示すブロック図であり、図1ないし図3に示した実施の形態1と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the synchronous motor control device according to Embodiment 2 of the present invention, FIG. 6 is a block diagram showing the detailed configuration of the current component calculation circuit of the control device, and FIG. 7 is the frequency of the control device. FIG. 4 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a correction arithmetic circuit, and components corresponding to or corresponding to those of the first embodiment illustrated in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals.

この実施の形態2において、上記の実施の形態1との構成上の違いは、電流成分演算回路45と周波数補正演算回路46の部分である。すなわち、実施の形態1では、電流成分演算回路45は、2相座標空間におけるq軸上の電流値iqのみ演算するようにしているが、この実施の形態2では、2相座標空間におけるd軸上とq軸上の双方の電流値id,iqを演算するよう構成している。また、周波数補正演算回路46は、d軸上とq軸上の各電流値id,iqから周波数補正量Δfを計算する。   The second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the current component calculation circuit 45 and the frequency correction calculation circuit 46. That is, in the first embodiment, the current component calculation circuit 45 calculates only the current value iq on the q-axis in the two-phase coordinate space. However, in the second embodiment, the d-axis in the two-phase coordinate space. Both the current values id and iq on the q axis are calculated. Further, the frequency correction calculation circuit 46 calculates the frequency correction amount Δf from the current values id and iq on the d axis and the q axis.

次に、電流成分演算回路45の詳細について図6に基づいて説明する。なお、図6において、実施の形態1(図2)と同じ構成部分には同一の符号を付して、ここでは詳しい説明は省略する。   Next, details of the current component calculation circuit 45 will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the same components as those in Embodiment 1 (FIG. 2) are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted here.

いま、iw=−iu−ivの関係式と前述の(4)式とからd軸上の電流値idを求めると、   Now, when the current value id on the d-axis is obtained from the relational expression of iw = −iu−iv and the above-described expression (4),

Figure 0005511531
Figure 0005511531

となる。 It becomes.

よって、図6における電流成分演算回路48は、(5)式および(8)式によってd軸上およびq軸上の各電流値id,iqの双方を同時に求める。そのため、この電流成分演算回路45は、図2に示した電流成分演算回路7の構成に対して、さらにsinθ、cosθの値を乗算する乗算回路40,41、2つの信号を加算する加算回路42、および加算回路42の出力端子39が付加されている。   Therefore, the current component calculation circuit 48 in FIG. 6 obtains both the current values id and iq on the d-axis and the q-axis at the same time by the equations (5) and (8). Therefore, the current component calculation circuit 45 further includes multiplication circuits 40 and 41 for multiplying the values of sin θ and cos θ, and an addition circuit 42 for adding two signals to the configuration of the current component calculation circuit 7 shown in FIG. , And an output terminal 39 of the adder circuit 42 is added.

次に、周波数補正回路49の詳細について図7に基づいて説明する。なお、図7において、実施の形態1(図3)と同じ構成部分には同一の符号を付して、ここでは詳しい説明は省略する。   Next, details of the frequency correction circuit 49 will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the same components as those in Embodiment 1 (FIG. 3) are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted here.

周波数補正回路49は、d軸上とq軸上の各電流値id,iqの双方を用いて、例えば   The frequency correction circuit 49 uses both the current values id and iq on the d axis and the q axis, for example,

Figure 0005511531
Figure 0005511531

として電流絶対値Iを求め、この電流絶対値Iと電流設定値iを用いて、周波数補正量Δfを算出する。そのため、この周波数補正回路49は、図3に示した周波数補正演算回路8の構成に対して、d軸上の電流値idが入力される入力端子43、およびd軸上とq軸上の各電流値id,iqの双方を用いて2相電流の絶対値を求める絶対値回路44が付加されている。 The absolute current value I is obtained as follows, and the frequency correction amount Δf is calculated using the absolute current value I and the current setting value i 1 . Therefore, this frequency correction circuit 49 is different from the configuration of the frequency correction arithmetic circuit 8 shown in FIG. An absolute value circuit 44 for obtaining the absolute value of the two-phase current using both the current values id and iq is added.

以上のように、この実施の形態2では、2−3相変換を行ったd−q軸上の2つの電流値id,iqに基づく電流絶対値Iを用いて電流を制御するように構成したので、相電流の実効値をより最適に制御することができ、同期電動機SMの制御動作が不安定になるのを確実に防止することが可能となる。
その他の構成および作用、効果は実施の形態1の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
As described above, in the second embodiment, the current is controlled using the current absolute value I based on the two current values id and iq on the dq axis subjected to the 2-3 phase conversion. Therefore, the effective value of the phase current can be controlled more optimally, and it becomes possible to reliably prevent the control operation of the synchronous motor SM from becoming unstable.
Since other configurations, operations, and effects are the same as those in the first embodiment, detailed description thereof is omitted here.

実施の形態3.
図8は本発明の実施の形態3における同期電動機の制御装置の構成を示すブロック図であり、図5に示した実施の形態2と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the synchronous motor control apparatus according to Embodiment 3 of the present invention, and the same reference numerals are given to components corresponding to or corresponding to those of Embodiment 2 shown in FIG.

この実施の形態3において、実施の形態2との構成上の違いは、電圧指令演算回路47の部分である。すなわち、実施の形態1、2では、電圧指令演算回路3は、一次周波数fおよび積分回路6からの回転角度θの情報を用いて三相交流電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を演算するようにしているが、この実施の形態3における電圧指令演算回路47は、減算回路2からの一次周波数fと積分回路6からの回転角度θの情報に加えて、電流成分演算回路45からのd軸上とq軸上の各電流値id,iqに基づいて三相電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を計算して出力する。 The third embodiment is different from the second embodiment in the configuration of the voltage command calculation circuit 47. That is, in the first and second embodiments, the voltage command calculation circuit 3 uses the information on the primary frequency f 1 and the rotation angle θ from the integration circuit 6 to calculate the three-phase AC voltage command values Vu *, Vv *, and Vw *. Although the calculation is performed, the voltage command calculation circuit 47 according to the third embodiment includes the current component calculation circuit 45 in addition to the information on the primary frequency f 1 from the subtraction circuit 2 and the rotation angle θ from the integration circuit 6. The three-phase voltage command values Vu *, Vv *, and Vw * are calculated and output based on the current values id and iq on the d-axis and the q-axis.

この場合、2相座標系の電流値から2相座標系の電圧指令値を求める方法はいくつか考えられるが、例えば、   In this case, there are several methods for obtaining the voltage command value of the two-phase coordinate system from the current value of the two-phase coordinate system. For example,

Figure 0005511531
Figure 0005511531

として計算する方法が考えられる。ここに、R1は一次巻線抵抗の値であり、電流が流れたときの電圧降下分を補正する項となる。また、K2はV/f一定制御の係数と同じであり、特に無負荷時のq軸電圧指令と同じ係数になる。 The method of calculating as can be considered. Here, R1 is a value of the primary winding resistance, and is a term for correcting a voltage drop when a current flows. K2 is the same as the coefficient of V / f constant control, and in particular, is the same coefficient as the q-axis voltage command at no load.

以上のように、この実施の形態3では、電圧指令演算回路47で2−3相変換を行ったd−q軸上の電流id,iqに基づく2相電圧指令値Vd*,Vq*を用いることによって同期電動機SMを駆動するように構成したので、より高精度で安定的な同期電動機SMの制御が可能となる。
その他の構成および作用、効果は実施の形態2の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
As described above, in the third embodiment, the two-phase voltage command values Vd * and Vq * based on the currents id and iq on the dq axis that have undergone the 2-3-phase conversion by the voltage command calculation circuit 47 are used. Thus, since the synchronous motor SM is configured to be driven, the synchronous motor SM can be controlled with higher accuracy and stability.
Since other configurations, operations, and effects are the same as those in the second embodiment, detailed description thereof is omitted here.

上述した同期電動機SMの制御回路は、本発明の一例示であり、同様の作用、効果を奏することができるならば適宜変更してもよい。また、同期電動機SMは、界磁巻線式同期電動機や永久磁石同期電動機であってもよく、また電圧指令演算回路3,47は、V/f一定制御に限定されるものでなく、他の同様のセンサレス制御であってもよい。   The control circuit of the synchronous motor SM described above is an example of the present invention, and may be appropriately changed as long as the same operation and effect can be obtained. The synchronous motor SM may be a field winding type synchronous motor or a permanent magnet synchronous motor, and the voltage command calculation circuits 3 and 47 are not limited to V / f constant control. The same sensorless control may be used.

また、各実施の形態1〜3では、車両用内燃機関のアシスト装置に適用した場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限らず、同期電動機SMの制御装置全般に適用することができる。いずれにせよ、本発明は、これらの各実施の形態1〜3のみに限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形、応用を加えることが可能である。   In each of the first to third embodiments, the case where the present invention is applied to an assist device for a vehicle internal combustion engine has been described as an example. However, the present invention is not limited to this and can be applied to all control devices for a synchronous motor SM. . In any case, the present invention is not limited to these first to third embodiments, and various modifications and applications can be made without departing from the spirit of the present invention.

SM 同期電動機、1 周波数指令回路、2 加算回路、
3,47 電圧指令演算回路、4 電力変換回路、5 電流設定回路、6 積分回路、
7,45 電流成分演算回路、8,46 周波数補正演算回路、9,10 電流検出器。
SM synchronous motor, 1 frequency command circuit, 2 addition circuit,
3, 47 Voltage command calculation circuit, 4 Power conversion circuit, 5 Current setting circuit, 6 Integration circuit,
7,45 Current component calculation circuit, 8,46 Frequency correction calculation circuit, 9,10 Current detector.

Claims (4)

直流電源から供給される直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して出力する電力変換回路と、
上記電力変換回路から同期電動機に供給される一次相電流を検出する電流検出器と、
上記電流検出器で検出された上記一次相電流と回転角度情報とに基づいて電流成分を演算する電流成分演算回路と、
上記同期電動機の制御に用いる電流設定値を設定する電流設定回路と、
加減速動作時には上記電流設定値の電流を流すように、また加減速動作しないときには電流を抑制するように、上記電流設定回路で設定された電流設定値および上記電流成分演算回路で演算された上記電流成分から周波数補正量を求める周波数補正演算回路と、
一次周波数指令値から上記周波数補正演算回路で演算された上記周波数補正量を減算して一次周波数を求める減算回路と、
上記減算回路で得られた上記一次周波数を積分して上記回転角度情報に変換する積分回路と、
上記減算回路で得られた上記一次周波数および上記積分回路で得られた上記回転角度情報に基づいて一次電圧指令値を演算して上記電力変換回路に出力する電圧指令演算回路と、
を備えた同期電動機の制御装置。
A power conversion circuit for converting DC power supplied from a DC power source into AC power having a variable voltage and variable frequency and outputting the AC power;
A current detector for detecting a primary phase current supplied from the power conversion circuit to the synchronous motor;
A current component calculation circuit that calculates a current component based on the primary phase current and rotation angle information detected by the current detector;
A current setting circuit for setting a current set value used for controlling the synchronous motor;
The current setting value set by the current setting circuit and the current component calculation circuit are calculated so that the current of the current setting value flows when the acceleration / deceleration operation is performed, and the current is suppressed when the acceleration / deceleration operation is not performed. A frequency correction arithmetic circuit for obtaining a frequency correction amount from the current component;
A subtraction circuit for subtracting the frequency correction amount calculated by the frequency correction arithmetic circuit from a primary frequency command value to obtain a primary frequency;
An integration circuit that integrates the primary frequency obtained by the subtraction circuit and converts it into the rotation angle information;
A voltage command calculation circuit that calculates a primary voltage command value based on the primary frequency obtained by the subtraction circuit and the rotation angle information obtained by the integration circuit and outputs the primary voltage command value to the power conversion circuit;
The control apparatus of the synchronous motor provided with.
上記周波数補正演算回路は、上記一次周波数が上記一次周波数指令値に達する前には、上記電流設定回路で設定された上記電流設定値を維持して上記一次周波数が上記一次周波数指令値に達するように上記周波数補正量を計算し、上記一次周波数が上記一次周波数指令値に達した後には、上記電流設定回路で設定された上記電流設定値を補正して、より少ない電流によって上記一次周波数を上記一次周波数指令値に維持する請求項1に記載の同期電動機の制御装置。 It said frequency correction computing circuit, before the primary frequency reaches the primary frequency command value described above, so that by maintaining the current set value set by the current setting circuit is the primary frequency reaches the primary frequency command value above After the frequency correction amount is calculated and the primary frequency reaches the primary frequency command value , the current setting value set by the current setting circuit is corrected, and the primary frequency is reduced with less current. 2. The synchronous motor control device according to claim 1, wherein the control device maintains the primary frequency command value. 上記周波数補正演算回路は、上記一次周波数が上記一次周波数指令値に達した後の所定の期間に、上記一次周波数指令値と上記一次周波数との差が一定の閾値以下に保たれている条件が満たされた場合に上記電流設定値を補正する請求項2に記載の同期電動機の制御装置。 The frequency correction arithmetic circuit has a condition that a difference between the primary frequency command value and the primary frequency is kept below a certain threshold during a predetermined period after the primary frequency reaches the primary frequency command value. The synchronous motor control device according to claim 2, wherein when the condition is satisfied, the current set value is corrected. 上記電圧指令演算回路は、上記減算回路で得られた上記一次周波数と上記積分回路で得られた上記回転角度情報に加えて、上記電流成分演算回路で得られた上記電流成分に基づいて上記一次電圧指令値を演算して出力する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の同期電動機の制御装置。 In addition to the primary frequency obtained by the subtraction circuit and the rotation angle information obtained by the integration circuit, the voltage command computation circuit is configured to perform the primary operation based on the current component obtained by the current component computation circuit. The synchronous motor control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the voltage command value is calculated and output.
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