Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7257845B2 - Rotor temperature estimator and rotor temperature estimation system for induction motor - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7257845B2 - Rotor temperature estimator and rotor temperature estimation system for induction motor - Google Patents

Rotor temperature estimator and rotor temperature estimation system for induction motor Download PDF

Info

Publication number
JP7257845B2
JP7257845B2 JP2019064152A JP2019064152A JP7257845B2 JP 7257845 B2 JP7257845 B2 JP 7257845B2 JP 2019064152 A JP2019064152 A JP 2019064152A JP 2019064152 A JP2019064152 A JP 2019064152A JP 7257845 B2 JP7257845 B2 JP 7257845B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor temperature
rotor
temperature
rotation speed
motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019064152A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020167779A (en
Inventor
嘉昭 伊藤
健二 平本
英雄 中井
紀元 蓑島
智康 古川
聡史 中河
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2019064152A priority Critical patent/JP7257845B2/en
Publication of JP2020167779A publication Critical patent/JP2020167779A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7257845B2 publication Critical patent/JP7257845B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

本発明は、誘導モータのロータ温度推定器及びロータ温度推定システムに関し、特にロータ温度の推定精度の向上に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rotor temperature estimator and a rotor temperature estimation system for an induction motor, and more particularly to improving the accuracy of rotor temperature estimation.

特許文献1には、誘導モータのロータ温度の推定装置が記載されている。この装置は、誘導モータの2次抵抗の温度変化によるすべり周波数補正値を算出し、ベクトル制御に用いられるd軸電流指令値、q軸電流指令値、及びすべり周波数補正値に基づいて誘導モータの2次抵抗推定値R2Sを算出し、基準温度、基準温度における2次抵抗の実測値、及び2次抵抗推定値R2Sからロータ温度T2Sを算出することにより推定する。 Patent Literature 1 describes a device for estimating the rotor temperature of an induction motor. This device calculates the slip frequency correction value based on the temperature change of the secondary resistance of the induction motor, and based on the d-axis current command value, the q-axis current command value, and the slip frequency correction value used for vector control. The secondary resistance estimated value R2S is calculated, and the rotor temperature T2S is calculated from the reference temperature, the measured value of the secondary resistance at the reference temperature, and the secondary resistance estimated value R2S.

特開2006-280142号公報JP 2006-280142 A

特許文献1に記載されたロータ温度の推定装置では、ロータ温度T2Sを算出するために、電流値から導出した2次抵抗推定値R2Sを用いている。この推定装置ではロータ温度T2Sの算出値において電流値の感度が高くなる。この電流値は、応答が速くノイズが乗りやすい。これにより、ロータ温度の推定値が振動したり、実際には起こりえない速さで温度が上昇や下降するので、ロータ温度の推定精度が悪化する場合がある。 The rotor temperature estimating device described in Patent Document 1 uses the secondary resistance estimated value R2S derived from the current value in order to calculate the rotor temperature T2S. In this estimating device, the sensitivity of the current value is high in the calculated value of the rotor temperature T2S. This current value has a fast response and is susceptible to noise. As a result, the estimated value of the rotor temperature oscillates, or the temperature rises or falls at a speed that cannot actually occur, and the estimation accuracy of the rotor temperature may deteriorate.

本発明の目的は、誘導モータのロータ温度推定器及びロータ温度推定システムにおいて、ロータ温度の推定精度を向上させることである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to improve the accuracy of rotor temperature estimation in a rotor temperature estimator and a rotor temperature estimation system for an induction motor.

本発明に係る誘導モータのロータ温度推定器は、誘導モータについて、モータ回転数と、ステータコイル温度の検出値と、ステータコイル電流値の制御指令値または検出値と、すべり周波数と、ロータ温度の前回推定値とが入力され、ステータ及びロータで発生する損失を算出するモータ損失演算器と、前記ステータ及び前記ロータで発生する損失の算出値、前記ステータコイル温度の検出値、及び前記誘導モータのフレームの外側に接触する外気の温度の検出値が入力され、熱エネルギの釣り合いを用いて設定されたモデルにより、前記ロータ温度の推定値を求めるロータ温度推定部と、を備える。 A rotor temperature estimator for an induction motor according to the present invention provides, for an induction motor, a motor rotation speed, a detected value of stator coil temperature, a control command value or detected value of a stator coil current value, a slip frequency, and a rotor temperature. A motor loss calculator that receives the previous estimated value and calculates the loss generated in the stator and the rotor, the calculated value of the loss generated in the stator and the rotor, the detected value of the stator coil temperature, and the induction motor a rotor temperature estimating unit that receives a detected value of the temperature of outside air contacting the outside of the frame and obtains an estimated value of the rotor temperature from a model that is set using thermal energy balance.

また、本発明に係る誘導モータのロータ温度推定システムは、誘導モータのロータ温度推定器と、前記モータ回転数を検出する回転数センサと、前記ステータコイル温度を検出するコイル温度センサと、前記外気の温度を検出する外気温度センサと、を備え、前記回転数センサと前記コイル温度センサと前記外気温度センサとの検出信号が前記ロータ温度推定器に送信される。 Further, a rotor temperature estimation system for an induction motor according to the present invention includes: a rotor temperature estimator for an induction motor; a rotation speed sensor for detecting the motor rotation speed; a coil temperature sensor for detecting the stator coil temperature; and an outside air temperature sensor that detects the temperature of the rotor, and signals detected by the rotational speed sensor, the coil temperature sensor, and the outside air temperature sensor are sent to the rotor temperature estimator.

本発明に係る誘導モータのロータ温度推定器及びロータ温度推定システムによれば、電流値を用いてステータ及びロータで発生する損失を算出し、その算出値を用いてロータ温度の推定値を求めるときに、熱エネルギのつりあいを用いて設定されたモデルによりロータ温度の推定値を求める。これにより、ロータ温度の推定値において、ロータ側部材等の関係する要素の熱容量の感度が大きくなることにより、応答が速くノイズが乗りやすい電流値の変動が影響しにくくなる。このため、ロータ温度の推定値において電流値の感度が高くなるように、ロータ温度が推定される特許文献1に記載された構成と異なり、ロータ温度の推定精度を向上させることができる。 According to the rotor temperature estimator and rotor temperature estimating system for an induction motor according to the present invention, when the loss generated in the stator and rotor is calculated using the current value and the estimated value of the rotor temperature is obtained using the calculated value, First, an estimate of the rotor temperature is obtained from a model set using the thermal energy balance. As a result, in the estimated value of the rotor temperature, the sensitivity of the heat capacity of related elements such as the rotor-side member is increased, so that the fluctuation of the current value, which has a fast response and is susceptible to noise, is less likely to be affected. Therefore, unlike the configuration described in Patent Document 1, in which the rotor temperature is estimated so as to increase the sensitivity of the current value in the estimated value of the rotor temperature, the estimation accuracy of the rotor temperature can be improved.

本発明に係る実施形態のロータ温度推定システムを適用する誘導モータの構成図である。1 is a configuration diagram of an induction motor to which a rotor temperature estimation system according to an embodiment of the invention is applied; FIG. 実施形態のロータ温度推定システムの構成図である。1 is a configuration diagram of a rotor temperature estimation system of an embodiment; FIG. 実施形態のロータ温度推定システムを構成するロータ温度推定器の構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing the configuration of a rotor temperature estimator that constitutes the rotor temperature estimation system of the embodiment; FIG. 実施形態のロータ温度推定器に用いた図1の構成についての熱回路モデルの1例を示す図である。2 is a diagram showing an example of a thermal circuit model for the configuration of FIG. 1 used in the rotor temperature estimator of the embodiment; FIG. 空気0,1,2の熱抵抗が、モータ回転数によって変化する傾向を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the tendency of the thermal resistance of air 0, 1, 2 to change depending on the number of motor revolutions; 実施形態の別例のロータ温度推定システムの構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of a rotor temperature estimation system of another example of the embodiment; 実施形態の別例において、図3に対応する図である。FIG. 4 is a diagram corresponding to FIG. 3 in another example of the embodiment; 実施形態の効果を確認するために行った実験でのモータ回転数の時間についての変化を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing changes in motor rotation speed over time in an experiment conducted to confirm the effects of the embodiment; 図2のロータ温度推定システムにおいてロータ温度の推定値の変化と、実験で得られたロータ温度の測定値(真値)の変化とを比較した図である。FIG. 3 is a diagram comparing changes in the estimated value of the rotor temperature in the rotor temperature estimation system of FIG. 2 with changes in the measured value (true value) of the rotor temperature obtained in an experiment; 実施形態の別例のロータ温度推定システムにおいてロータ温度の推定値の変化と、実験で得られたロータ温度の測定値(真値)の変化とを比較した図である。FIG. 10 is a graph comparing changes in the estimated value of the rotor temperature with changes in the measured value (true value) of the rotor temperature obtained in an experiment in the rotor temperature estimation system of another example of the embodiment; 実施形態の別例のロータ温度推定システムにおいて、制御装置の一部の構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of part of a control device in a rotor temperature estimation system of another example of the embodiment;

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。以下において複数の実施形態や、変形例などが含まれる場合、それらを適宜組み合わせて実施することができる。以下ではすべての図面において同等の要素には同一の符号を付して説明する。以下では、誘導モータのロータ温度推定器及びロータ温度推定システムを説明するが、誘導モータは、発電機の機能を有するモータジェネレータとしてもよい。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. When a plurality of embodiments, modifications, and the like are included below, they can be implemented in appropriate combinations. In the following description, the same reference numerals are assigned to the same elements in all the drawings. A rotor temperature estimator and a rotor temperature estimation system for an induction motor will be described below, but the induction motor may be a motor generator having the function of a generator.

図1は、実施形態のロータ温度推定システム10(図2)を適用する誘導モータ50の構成図である。誘導モータ50は、第1フレーム51及び第2フレーム52に固定されたステータ53と、ロータ60とを備える。以下では、誘導モータ50のフレームが2つに分かれている場合について説明するが、フレームの数に限定を設けるものではない。 FIG. 1 is a configuration diagram of an induction motor 50 to which the rotor temperature estimation system 10 (FIG. 2) of the embodiment is applied. The induction motor 50 includes a stator 53 fixed to the first frame 51 and the second frame 52 and a rotor 60 . Although the case where the frame of the induction motor 50 is divided into two will be described below, the number of frames is not limited.

ステータ53は、環状のステータコア54にステータコイル55が取り付けられる。ステータコイル55は、U相、V相、W相の3相コイルを含んでいる。ステータコイル55は3相以外の複数相のコイルを持つ構成としてもよい。図1では、各フレーム51,52内の空間70,71を細かい砂地部で示している。 The stator 53 has a stator coil 55 attached to an annular stator core 54 . The stator coil 55 includes three-phase coils of U-phase, V-phase, and W-phase. The stator coil 55 may be configured to have multi-phase coils other than three-phase coils. In FIG. 1, the spaces 70, 71 within each frame 51, 52 are indicated by fine sand.

3相コイルの一部は、ステータコア54から外側に導出されて3相端子(図示せず)に接続される。3相端子は、電源側のインバータ(図示せず)に接続された3相の電線(図示せず)に接続される。インバータは、後述の制御装置40(図2)により、トルク指令値に応じて制御される。 A part of the 3-phase coil is drawn out from the stator core 54 and connected to a 3-phase terminal (not shown). The three-phase terminals are connected to three-phase wires (not shown) connected to an inverter (not shown) on the power supply side. The inverter is controlled according to the torque command value by a control device 40 (FIG. 2), which will be described later.

ロータ60は、ステータ53の半径方向内側に対向するように配置され、回転軸63の外周面に固定される。回転軸63は、第1フレーム51及び第2フレーム52に軸受S1,S2を介して回転可能に支持されており、第1フレーム51から外側に突出する部分が負荷65に接続されている。これにより、ロータ60の回転によって負荷65が駆動される。 The rotor 60 is arranged radially inwardly facing the stator 53 and fixed to the outer peripheral surface of the rotating shaft 63 . The rotating shaft 63 is rotatably supported by the first frame 51 and the second frame 52 via bearings S<b>1 and S<b>2 , and the portion projecting outward from the first frame 51 is connected to the load 65 . As a result, the load 65 is driven by the rotation of the rotor 60 .

ロータ60は、かご形ロータである。具体的には、ロータ60は、回転軸63に固定された磁性材製のロータコアと、ロータコアの周方向複数位置に設けられた孔に挿入された複数の導体バーと、複数の導体バーの端部同士を、ロータコアの軸方向両端でそれぞれ連結することで短絡した一対のエンドリングとを含んで構成される。導体バー及びエンドリングは、導電性の材料により形成される。 Rotor 60 is a squirrel cage rotor. Specifically, the rotor 60 includes a rotor core made of a magnetic material fixed to a rotating shaft 63, a plurality of conductor bars inserted into holes provided at a plurality of positions in the rotor core in the circumferential direction, and ends of the plurality of conductor bars. A pair of end rings short-circuited by connecting the parts to each other at both ends in the axial direction of the rotor core. The conductor bars and end rings are made of electrically conductive material.

図1では、荒い砂地部で誘導モータ50の周囲空間(外気部)72を示しており、斜格子部でステータ53の内周面とロータ60の外周面との間の空間73を示している。後述するように、この空間73の空気(空気0)と、各フレーム51,52内の空間70,71の空気(空気1,2)との空気抵抗は、モータ回転数に応じて変化する。 In FIG. 1 , the rough sand portion indicates the surrounding space (outside air portion) 72 of the induction motor 50 , and the diagonal lattice portion indicates the space 73 between the inner peripheral surface of the stator 53 and the outer peripheral surface of the rotor 60 . . As will be described later, the air resistance between the air in the space 73 (air 0) and the air in the spaces 70 and 71 in the frames 51 and 52 (air 1 and 2) changes according to the motor rotation speed.

誘導モータ50の動作時には、ステータコイル55に通電することによりステータ53に回転磁界を発生させて、その回転磁界により導体バーに誘導電流(ロータ2次電流)を流す。この誘導電流と回転磁界との間に作用する電磁力により、各導体バーに所定方向の回転力を発生させる。これにより、ロータ60が回転軸63の中心を回転中心として回転する。なお、誘導モータ50は、ロータとして、ロータコアに3相コイルが配置された巻線形ロータを備えるものでもよい。 During operation of the induction motor 50, the stator coil 55 is energized to generate a rotating magnetic field in the stator 53, and the rotating magnetic field causes an induced current (rotor secondary current) to flow through the conductor bars. An electromagnetic force acting between the induced current and the rotating magnetic field causes each conductor bar to generate a rotating force in a predetermined direction. As a result, the rotor 60 rotates around the center of the rotating shaft 63 . The induction motor 50 may have a wound rotor in which a three-phase coil is arranged in the rotor core.

このような誘導モータ50は、例えば電気自動車またはハイブリッド車等の車両に搭載されて使用される。ハイブリッド車は、車輪の駆動源としてエンジン及びモータを含む。例えば、誘導モータ50は走行用モータであり、走行用モータから車輪に動力を伝達することにより、車輪を駆動させる。 Such an induction motor 50 is used by being mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. A hybrid vehicle includes an engine and a motor as drive sources for the wheels. For example, the induction motor 50 is a driving motor, and drives the wheels by transmitting power from the driving motor to the wheels.

このような誘導モータ50では、ロータ60が回転するため、ロータ60の温度を直接に測定することは難しい。このために、実施形態のロータ温度推定システム10(図2)は、ロータ60の温度を直接検出せずに、ステータコイル55のコイル温度の検出値等を用いて、ロータ60の温度を高精度に推定する。また、ロータ温度推定システム10は、特許文献1に記載されたロータ温度の推定装置と異なり、ロータ温度の推定値において、応答が速くノイズが乗りやすい電流値の変動の影響を生じにくくすることで、ロータ温度の推定精度を向上させるために考えられた。 Since the rotor 60 rotates in such an induction motor 50, it is difficult to measure the temperature of the rotor 60 directly. For this reason, the rotor temperature estimating system 10 (FIG. 2) of the embodiment uses the coil temperature detection value of the stator coil 55 or the like to accurately estimate the temperature of the rotor 60 without directly detecting the temperature of the rotor 60. estimated to . Further, unlike the rotor temperature estimating device described in Patent Document 1, the rotor temperature estimating system 10 has a fast response in the estimated value of the rotor temperature. , was considered to improve the estimation accuracy of the rotor temperature.

図2は、ロータ温度推定システム10の構成図である。図3は、ロータ温度推定システム10を構成する制御装置40の構成を示すブロック図である。以下、ロータ温度推定システム10は、推定システム10と記載する場合がある。推定システム10は、制御装置40と、回転数センサ30と、コイル温度センサ31と、外気温度センサ32とを備える。制御装置40は、ロータ温度推定器に相当する。 FIG. 2 is a configuration diagram of the rotor temperature estimation system 10. As shown in FIG. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the control device 40 that constitutes the rotor temperature estimation system 10. As shown in FIG. The rotor temperature estimation system 10 may be referred to as an estimation system 10 below. The estimation system 10 includes a control device 40 , a rotation speed sensor 30 , a coil temperature sensor 31 and an outside air temperature sensor 32 . Control device 40 corresponds to a rotor temperature estimator.

制御装置40は、CPU等の演算処理部、及びメモリ等の記憶部を有する。また、制御装置40は、モータ損失演算器42及びロータ温度推定部41を有する。回転数センサ30は、モータ回転数Nとして、誘導モータ50を構成するロータ60の回転数を検出し、その検出信号を制御装置40に送信する。回転数センサ30は、ロータ60の回転角度を検出するレゾルバにより構成されてもよい。コイル温度センサ31は、ステータコイル55のコイル温度Tcoilを検出し、その検出信号を制御装置40に送信する。コイル温度Tcoilは、ステータコイル温度に相当する。外気温度センサ32は、誘導モータ50の周囲の外気温度Tair3として、誘導モータ50の第1フレーム51及び第2フレーム52の外側に接触する外気の温度を検出し、その検出信号を制御装置40に送信する。 The control device 40 has an arithmetic processing unit such as a CPU and a storage unit such as a memory. The control device 40 also has a motor loss calculator 42 and a rotor temperature estimator 41 . Rotation speed sensor 30 detects the rotation speed of rotor 60 constituting induction motor 50 as motor rotation speed N, and transmits the detection signal to control device 40 . Rotation speed sensor 30 may be configured by a resolver that detects the rotation angle of rotor 60 . Coil temperature sensor 31 detects a coil temperature Tcoil of stator coil 55 and transmits the detection signal to control device 40 . The coil temperature Tcoil corresponds to the stator coil temperature. The outside air temperature sensor 32 detects the temperature of the outside air contacting the outside of the first frame 51 and the second frame 52 of the induction motor 50 as the outside air temperature Tair3 around the induction motor 50, and sends the detection signal to the control device 40. Send.

さらに、外部制御装置(図示せず)には、車両のアクセルペダルセンサ等の加速度指示センサから加速指示のための操作量の検出値が入力され、その入力に応じてトルク指令値TRが算出される。外部制御装置は、加速指示のための操作量検出値と、車速センサの検出値とからトルク指令値TRを算出してもよい。また、制御装置40に直接に加速指示のための操作量検出値等が入力され、制御装置40自体がトルク指令値TRを算出してもよい。外部制御装置では、トルク指令値TRと、モータ回転数Nとに基づいてコイル電流Isと、すべり周波数ωsとの制御指令値が算出される。 Further, an external control device (not shown) receives a detected value of an operation amount for instructing acceleration from an acceleration indicating sensor such as an accelerator pedal sensor of the vehicle, and calculates a torque command value TR according to the input. be. The external control device may calculate the torque command value TR from the operation amount detection value for instructing acceleration and the detection value of the vehicle speed sensor. Further, the operation amount detection value or the like for instructing acceleration may be directly input to the control device 40, and the control device 40 itself may calculate the torque command value TR. In the external control device, control command values for the coil current Is and the slip frequency ωs are calculated based on the torque command value TR and the motor rotation speed N.

コイル電流Isは、モータ1次電流であり、誘導モータ50に制御指令値として与えるステータコイル電流値に相当する。外部制御装置は、コイル電流Isとして、1つの所定相のコイル電流の実効値を算出してもよく、3相のコイル電流の実効値を算出してもよい。制御装置40には、外部制御装置からコイル電流Isと、すべり周波数ωsとの制御指令値が入力される。 The coil current Is is a motor primary current and corresponds to a stator coil current value given to the induction motor 50 as a control command value. The external control device may calculate the effective value of the coil current of one predetermined phase as the coil current Is, or may calculate the effective value of the coil currents of the three phases. Control command values for the coil current Is and the slip frequency ωs are input to the control device 40 from an external control device.

図3に示すように、モータ損失演算器42には、モータ回転数Nの検出値、コイル電流Is、すべり周波数ωs、及びコイル温度Tcoilの検出値が入力される。さらに、モータ損失演算器42には、後述するロータ温度推定部41の出力側から、前回のロータ温度推定におけるロータ温度Trotの推定値(前回推定値)も入力される。 As shown in FIG. 3, the motor loss calculator 42 receives the detected value of the motor rotation speed N, the detected value of the coil current Is, the slip frequency ωs, and the detected values of the coil temperature Tcoil. Further, the motor loss calculator 42 also receives an estimated value (previous estimated value) of the rotor temperature Trot in the previous rotor temperature estimation from the output side of the rotor temperature estimator 41 described later.

なお、コイル電流Isとして、制御指令値でなく、電流センサで検出された検出値がモータ損失演算器42に入力されてもよい。このとき、制御装置40は、電流センサから入力された1つの所定相のコイル電流の複数回の検出に基づく所定相のコイル電流の実効値を算出する。この実効値の算出には、所定相のコイル電流において所定時間間隔で検出された複数の電流検出値が用いられる。例えば、U相のコイル電流Iuの所定時間間隔で検出された複数の電流検出値の二乗平均平方根から、U相のコイル電流の実効値が算出される。所定相のコイル電流の実効値の算出値は、実質上、3相のコイル電流の実効値である。そして、コイル電流Isとして、所定相のコイル電流の実効値がモータ損失演算器42に入力されてもよい。 As the coil current Is, instead of the control command value, a detected value detected by a current sensor may be input to the motor loss calculator 42 . At this time, the control device 40 calculates the effective value of the coil current of the predetermined phase based on multiple detections of the coil current of one predetermined phase input from the current sensor. A plurality of current detection values detected at predetermined time intervals in the coil current of the predetermined phase are used for the calculation of the effective value. For example, the effective value of the U-phase coil current is calculated from the root mean square of a plurality of current detection values of the U-phase coil current Iu detected at predetermined time intervals. The calculated value of the effective value of the coil current of the predetermined phase is substantially the effective value of the coil current of the three phases. Then, the effective value of the coil current of the predetermined phase may be input to the motor loss calculator 42 as the coil current Is.

モータ損失演算器42は、モータ回転数Nの検出値、コイル電流Is、すべり周波数ωs、及びコイル温度Tcoilの検出値と、前回のロータ温度Trotの推定値とから、ステータ53で発生する損失としてのステータ鉄損Loss_s1及びステータ銅損Loss_s2と、ロータ60で発生するロータ損失Loss_rとを算出する。 The motor loss calculator 42 calculates the loss generated in the stator 53 from the detected value of the motor rotation speed N, the detected value of the coil current Is, the slip frequency ωs, the detected value of the coil temperature Tcoil, and the previous estimated value of the rotor temperature Trot. , the stator iron loss Loss_s1 and the stator copper loss Loss_s2, and the rotor loss Loss_r generated in the rotor 60 are calculated.

図3に示すように、ロータ温度推定部41には、コイル温度Tcoilの検出値、ステータ鉄損Loss_s1、ステータ銅損Loss_s2、ロータ損失Loss_r及び外気温度Tair3の検出値が入力される。ロータ温度推定部41は、これらの入力から、熱エネルギの釣り合いを用いて設定された熱回路モデルにより、ロータ温度Trotの推定値を求める。 As shown in FIG. 3, the rotor temperature estimator 41 receives the detected value of the coil temperature Tcoil, the detected values of the stator iron loss Loss_s1, the stator copper loss Loss_s2, the rotor loss Loss_r, and the outside temperature Tair3. Based on these inputs, the rotor temperature estimator 41 obtains an estimated value of the rotor temperature Trot by a thermal circuit model set using the thermal energy balance.

図4を用いて対象モデルである熱回路モデルの具体例を説明する。図4は、推定システム10に用いた図1の構成についての熱回路モデルの1例を示している。また、ロータ60におけるロータコア及び2次導体である導体バーの温度と、回転軸63の温度とが互いに等しいと仮定し、これらの要素を結合してロータ側部材64としている。 A specific example of the thermal circuit model, which is the target model, will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows an example of a thermal circuit model for the configuration of FIG. 1 used in the estimation system 10. In FIG. Further, assuming that the temperature of the rotor core and the conductor bars as the secondary conductors in the rotor 60 and the temperature of the rotating shaft 63 are equal to each other, these elements are combined to form the rotor-side member 64 .

図4では、図1の斜格子部で示す空間73内の空気を空気0と示し、図1の細かい砂地部で示す空間70,71内の空気を空気1、2と示している。また、図1の荒い砂地部で示す周囲空間72内の空気を空気3と示している。ステータコア54、第1フレーム51、第2フレーム52、負荷65、ステータコイル55、ロータ側部材64の温度Tsta、Tfr1、Tfr2、Tload、Tcoil、Trotと、空気0,1,2,3の温度Tair0、Tair1、Tair2、Tair3とを、熱抵抗75で接続して、熱回路モデルを構成している。 In FIG. 4, the air in the space 73 indicated by the oblique grid portion in FIG. Also, the air in the surrounding space 72 indicated by the rough sandy part in FIG. Temperatures Tsta, Tfr1, Tfr2, Tload, Tcoil, and Trot of stator core 54, first frame 51, second frame 52, load 65, stator coil 55, and rotor-side member 64, and temperature Tair0 of air 0, 1, 2, and 3 , Tair1, Tair2, and Tair3 are connected by thermal resistors 75 to form a thermal circuit model.

図4に示す熱回路モデルは、熱的に接続される複数の要素として、ステータコア54、ステータコイル55、ロータ側部材64、第1フレーム51、第2フレーム52、負荷65に分ける。 The thermal circuit model shown in FIG. 4 is divided into a stator core 54, a stator coil 55, a rotor-side member 64, a first frame 51, a second frame 52, and a load 65 as a plurality of thermally connected elements.

空気0,1,2の熱抵抗は、モータ回転数Nによって変化する。具体的には、図5に略図で示すように、モータ回転数Nと空気0,1,2の熱抵抗との間には、モータ回転数Nが大きくなるほど熱抵抗が低下し、モータ回転数Nが小さくなるほど熱抵抗が増大する関係がある。これにより、図4において、丸で囲んだ熱抵抗75がモータ回転数Nによって変化する。このため、空気0,1,2の熱抵抗に関係する値が、モータ回転数Nに応じて変化する。 The thermal resistance of air 0, 1, 2 changes with the motor rotation speed N. Specifically, as schematically shown in FIG. 5, between the motor rotation speed N and the thermal resistance of air 0, 1, 2, the thermal resistance decreases as the motor rotation speed N increases, and the motor rotation speed There is a relationship that the smaller the N, the greater the thermal resistance. As a result, the heat resistance 75 circled in FIG. Therefore, the values related to the thermal resistance of the air 0, 1, 2 change according to the motor rotation speed N.

図4の熱回路モデルより数式(1)が得られる。 Equation (1) is obtained from the thermal circuit model of FIG.

Figure 0007257845000001
Figure 0007257845000001

ここで、行列A、Bは係数行列である。行列Cは、数式(2)で表される。 Here, matrices A and B are coefficient matrices. Matrix C is represented by Equation (2).

Figure 0007257845000002
Figure 0007257845000002

モータ回転数Nに応じて空気0,1,2の熱抵抗が変化することにより、行列Aは、モータ回転数Nに応じて値が変わるパラメータとしての成分を含んでいる。 The matrix A contains parameters whose values change according to the motor rotation speed N, because the thermal resistances of the air 0, 1, and 2 change according to the motor rotation speed N. FIG.

図3に示すロータ温度推定部41は、ロータ温度Trotを推定するために、数式(1)、数式(2)に基づく関係式としての状態方程式を用いる。具体的には、ロータ温度推定部41は、数式(3)で表されるオブザーバを用いる。 The rotor temperature estimator 41 shown in FIG. 3 uses a state equation as a relational expression based on Equations (1) and (2) to estimate the rotor temperature Trot. Specifically, the rotor temperature estimator 41 uses an observer represented by Equation (3).

Figure 0007257845000003
Figure 0007257845000003

数式(3)において、推定値を表すx、yには、上付の山形(ハット)を付している。また、xにおいて、ロータ側部材64(図4)の温度Trotが推定で求める値である。u、yは、ロータ温度推定部41(図3)に入力される既知の値で構成される。Fは、オブザーバのゲインを表す。さらにロータ温度推定部41に用いる数式(3)は、行列Aのパラメータとしての成分に、モータ回転数Nが所定回転数以下の任意の回転数で算出された値を用いる。 In Expression (3), x and y representing estimated values are superscripted with a chevron (hat). Also, at x, the temperature Trot of the rotor-side member 64 (FIG. 4) is the estimated value. u and y are composed of known values input to the rotor temperature estimator 41 (FIG. 3). F represents the gain of the observer. Further, the equation (3) used in the rotor temperature estimator 41 uses, as the parameter component of the matrix A, a value calculated at an arbitrary number of rotations below the predetermined number of rotations of the motor rotation number N.

そして、ロータ温度推定部41に用いる数式(3)において、y-y(ハット)が漸近的に0に収束するように、ゲインFが設計される。ロータ温度推定部41は、数式(3)に示す状態方程式から、ロータ側部材64(図4)の温度と一致するロータ温度Trotを算出する。これにより、ロータ温度推定部41は、熱回路モデルで設計したオブザーバを用いてロータ温度Trotを推定する。なお、ロータ温度推定部41は、オブザーバを用いずに、熱回路モデルを用いて、ロータ温度を推定してもよい。 Then, the gain F is designed so that yy (hat) asymptotically converges to 0 in the equation (3) used in the rotor temperature estimator 41 . The rotor temperature estimator 41 calculates a rotor temperature Trot that matches the temperature of the rotor-side member 64 (FIG. 4) from the equation of state shown in Equation (3). Thereby, the rotor temperature estimator 41 estimates the rotor temperature Trot using the observer designed by the thermal circuit model. Note that the rotor temperature estimator 41 may estimate the rotor temperature using a thermal circuit model without using an observer.

上記の推定システム10によれば、電流値を用いてステータ53及びロータ60で発生する損失を算出し、その算出値を用いてロータ温度Trotの推定値を求めるときに、熱エネルギのつりあいを用いて設定された熱回路モデルによりロータ温度Trotの推定値を求める。これにより、ロータ温度Trotの推定値において、ロータ側部材64等の関係する要素の熱容量の感度が大きくなることにより、応答が速くノイズが乗りやすい電流値の変動が影響しにくくなる。このため、ロータ温度の推定値において電流値の感度が高くなるように、ロータ温度が推定される特許文献1に記載された構成と異なり、ロータ温度Trotの推定精度を向上させることができる。これにより、ロータ温度Trotの推定値を用いることにより、誘導モータ50の制御性の向上が可能となる。さらに、ロータ60が許容温度を超えた場合に誘導モータ50を停止させる等の制御を行うモータ保護装置に推定システム10を用いることで、保護機能を高くすることができる。 According to the estimation system 10 described above, the current value is used to calculate the loss generated in the stator 53 and the rotor 60, and the calculated value is used to obtain the estimated value of the rotor temperature Trot. An estimated value of the rotor temperature Trot is obtained from the thermal circuit model set by As a result, in the estimated value of the rotor temperature Trot, the sensitivity of the heat capacity of related elements such as the rotor-side member 64 is increased, so that the fluctuation of the current value, which has a fast response and is susceptible to noise, is less likely to be affected. Therefore, unlike the configuration described in Patent Document 1 in which the rotor temperature is estimated so that the sensitivity of the current value is high in the estimated value of the rotor temperature, it is possible to improve the estimation accuracy of the rotor temperature Trot. This makes it possible to improve the controllability of the induction motor 50 by using the estimated value of the rotor temperature Trot. Furthermore, by using the estimation system 10 as a motor protection device that performs control such as stopping the induction motor 50 when the rotor 60 exceeds the allowable temperature, the protection function can be enhanced.

図6は、実施形態の別例のロータ温度推定システム10aの構成図である。図7は、実施形態の別例において、図3に対応する図である。本例の構成では、図1~図5に示した構成と異なり、制御装置40aは、ロータ温度推定部41の代わりに、低回転数側ロータ温度推定部43及び高回転数側ロータ温度推定部44と、切換部45とを有する。切換部45は、低回転数側ロータ温度推定部43及び高回転数側ロータ温度推定部44をモータ回転数に応じて切り換える。 FIG. 6 is a configuration diagram of a rotor temperature estimation system 10a of another example of the embodiment. FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 3 in another example of the embodiment. In the configuration of this example, unlike the configuration shown in FIGS. 44 and a switching unit 45 . The switching unit 45 switches between the low rotation speed side rotor temperature estimation unit 43 and the high rotation speed side rotor temperature estimation unit 44 according to the motor rotation speed.

図7に示すように、低回転数側ロータ温度推定部43と高回転数側ロータ温度推定部44には、モータ回転数Nの検出値、コイル温度Tcoilの検出値、ステータ鉄損Loss_s1、ステータ銅損Loss_s2、ロータ損失Loss_r及び外気温度Tair3の検出値が入力される。各ロータ温度推定部43,44は、これらの入力から、熱エネルギの釣り合いを用いて設定された熱回路モデルにより、ロータ温度Trotの推定値を求める。具体的には、低回転数側ロータ温度推定部43及び高回転数側ロータ温度推定部44は、誘導モータ50のモータ回転数域に応じて用意される。 As shown in FIG. 7, the rotor temperature estimator 43 on the low rotation speed side and the rotor temperature estimator 44 on the high rotation speed side store the detected value of the motor rotation speed N, the detected value of the coil temperature Tcoil, the stator iron loss Loss_s1, and the stator iron loss Loss_s1. Detected values of copper loss Loss_s2, rotor loss Loss_r, and outside air temperature Tair3 are input. Each of the rotor temperature estimating units 43 and 44 obtains an estimated value of the rotor temperature Trot from these inputs using a thermal circuit model set using the thermal energy balance. Specifically, the low rotation speed side rotor temperature estimation unit 43 and the high rotation speed side rotor temperature estimation unit 44 are prepared according to the motor rotation speed range of the induction motor 50 .

図1に示した空間73の空気(空気0)と、各フレーム51,52内の空間70,71の空気(空気1,2)との空気抵抗は、モータ回転数に応じて変化する。これに対応して、本例の構成では、ロータ温度推定部43,44の設計に用いる、基準とするモータ回転数に応じて、熱モデルの値が変更されている。具体的には、本例の構成では、各ロータ温度推定部43,44で用いる熱モデルのそれぞれで、基準とするモータ回転数に応じて、ロータとステータとの間の空気の熱抵抗に基づく値が変更されている。低回転数側ロータ温度推定部43に用いる数式(3)は、行列Aのパラメータとしての成分に、モータ回転数Nが所定回転数以下の任意の回転数で算出された値を用いる。また、高回転数側ロータ温度推定部44に用いる数式(3)は、行列Aのパラメータとしての成分に、モータ回転数Nが所定回転数を上回る任意の回転数で算出された値を用いる。行列Aの成分は、低回転数側ロータ温度推定部43と高回転数側ロータ温度推定部44のそれぞれでは変更されない。これにより、図4の熱回路モデルを表す関係式における一部の値、例えばロータとステータとの間の空気の熱抵抗に基づく値が、低回転数側ロータ温度推定部43と高回転数側ロータ温度推定部44とで、基準とするモータ回転数Nに応じて互いに変更されている。 The air resistance between the air in the space 73 shown in FIG. 1 (air 0) and the air in the spaces 70 and 71 in the frames 51 and 52 (air 1 and 2) changes according to the motor rotation speed. Correspondingly, in the configuration of this example, the values of the thermal model are changed according to the reference motor rotation speed used for designing the rotor temperature estimating units 43 and 44 . Specifically, in the configuration of this example, each of the thermal models used in the rotor temperature estimating units 43 and 44 is based on the thermal resistance of the air between the rotor and the stator according to the reference motor rotation speed. Value has changed. Equation (3) used in the low-rotation-speed-side rotor temperature estimating unit 43 uses, as parameters of the matrix A, values calculated at an arbitrary rotation speed of the motor rotation speed N that is equal to or lower than a predetermined rotation speed. In addition, the numerical formula (3) used in the high rotation speed side rotor temperature estimator 44 uses values calculated at an arbitrary rotation speed at which the motor rotation speed N exceeds a predetermined rotation speed for the components of the matrix A as parameters. The elements of matrix A are not changed in each of low-speed rotor temperature estimator 43 and high-speed rotor temperature estimator 44 . As a result, part of the values in the relational expression representing the thermal circuit model in FIG. The rotor temperature estimator 44 and the rotor temperature estimator 44 are mutually changed according to the motor rotation speed N as a reference.

そして、各ロータ温度推定部43,44に用いる数式(3)において、y-y(ハット)が漸近的に0に収束するように、ゲインFが設計される。これによりゲインFは、行列Aの変更に応じて変更される。各ロータ温度推定部43,44は、数式(3)に示す状態方程式から、ロータ側部材64(図4)の温度と一致するロータ温度Trotを算出する。これにより、各ロータ温度推定部43,44は、熱回路モデルで設計したオブザーバを用いてロータ温度Trotを推定する。また、熱回路モデルでは、ロータ60とステータ53との間の空気0の熱抵抗が、ロータ温度推定部43,44でモータ回転数Nに応じて互いに変更される。なお、各ロータ温度推定部43,44は、オブザーバを用いずに、熱回路モデルを用いて、ロータ温度を推定してもよい。 The gain F is designed so that yy (hat) asymptotically converges to 0 in the equation (3) used for each rotor temperature estimator 43,44. Thereby, the gain F is changed according to the change of the matrix A. Each of the rotor temperature estimators 43 and 44 calculates a rotor temperature Trot that matches the temperature of the rotor-side member 64 (FIG. 4) from the equation of state shown in Equation (3). Thereby, each rotor temperature estimator 43, 44 estimates the rotor temperature Trot using the observer designed by the thermal circuit model. Further, in the thermal circuit model, the thermal resistance of the air 0 between the rotor 60 and the stator 53 is changed between the rotor temperature estimating units 43 and 44 according to the motor rotation speed N. FIG. The rotor temperature estimating units 43 and 44 may estimate the rotor temperature using a thermal circuit model without using an observer.

さらに、切換部45は、低回転数側ロータ温度推定部43及び高回転数側ロータ温度推定部44の出力側に選択的に接続される。切換部45は、モータ回転数Nが所定回転数以下の場合に低回転数側ロータ温度推定部43を用い、モータ回転数Nが所定回転数を上回る場合には高回転数側ロータ温度推定部44を用いるように、ロータ温度の推定に用いるロータ温度推定部43,44を切り換える。 Further, the switching unit 45 is selectively connected to the output sides of the low-speed rotor temperature estimating unit 43 and the high-speed rotor temperature estimating unit 44 . The switching unit 45 uses the low-speed rotor temperature estimating unit 43 when the motor speed N is equal to or less than a predetermined speed, and uses the high-speed rotor temperature estimating unit 43 when the motor speed N exceeds the predetermined speed. 44 is used, the rotor temperature estimating units 43 and 44 used for estimating the rotor temperature are switched.

本例の構成によれば、推定システム10は、低回転数側ロータ温度推定部43及び高回転数側ロータ温度推定部44と、モータ回転数Nに応じてロータ温度推定部43,44を切り換える切換部45とを有する。これにより、モータ回転数Nが変化する場合に、ロータ温度Trotをより精度よく推定できる。実際のモータ回転数Nが各ロータ温度推定部43,44の設計における回転数と完全に一致する機会はほとんどないが、オブザーバの持つロバスト性によりロータ温度Trotを推定できる。 According to the configuration of this example, the estimation system 10 switches the rotor temperature estimation units 43 and 44 according to the low rotation speed side rotor temperature estimation unit 43 and the high rotation speed side rotor temperature estimation unit 44, and the motor rotation speed N. and a switching unit 45 . As a result, the rotor temperature Trot can be estimated more accurately when the motor rotation speed N changes. Although there is almost no opportunity for the actual motor rotation speed N to completely match the rotation speed in the design of each rotor temperature estimator 43, 44, the rotor temperature Trot can be estimated due to the robustness of the observer.

さらに、推定システム10の各ロータ温度推定部43,44は、熱回路モデルで設計したオブザーバを用いてロータ温度Trotを推定する。また、熱回路モデルでは、ロータ60とステータ53との間の空気0の熱抵抗が、設計におけるモータ回転数Nに応じて変更される。これにより、モータ回転数Nで変化する空気の熱抵抗を用いて、ロータ温度Trotをより精度よく推定できる。本例において、その他の構成及び作用は、図1~図5の構成と同様である。 Furthermore, each rotor temperature estimator 43, 44 of the estimation system 10 estimates the rotor temperature Trot using an observer designed with a thermal circuit model. Further, in the thermal circuit model, the thermal resistance of the air 0 between the rotor 60 and the stator 53 is changed according to the motor rotation speed N in the design. As a result, the rotor temperature Trot can be estimated with higher accuracy using the air thermal resistance that varies with the motor rotation speed N. Other configurations and actions in this example are the same as those in FIGS.

図8は、図1~図5の実施形態及び図6、図7の実施形態の別例の効果を確認するために行った実験でのモータ回転数Nの時間についての変化を示す図である。実験では、時間が0-tで誘導モータ50を所定回転数未満の一定回転数で回転させ、時間がtで回転数を切り換えて誘導モータ50を、所定回転数を上回る一定回転数で回転させた。 FIG. 8 is a diagram showing changes over time in the motor rotation speed N in an experiment conducted to confirm the effects of the embodiments of FIGS. 1 to 5 and the embodiments of FIGS. 6 and 7. FIG. . In the experiment, the induction motor 50 was rotated at a constant number of revolutions less than the predetermined number of revolutions at time 0- t1 , and the number of revolutions was switched at time t1 to rotate the induction motor 50 at a constant number of revolutions exceeding the predetermined number of revolutions. rotated.

図9は、図1~図5の実施形態の推定システム10においてロータ温度Trotの推定値の変化と、実験で得られたロータ温度Trotの測定値(真値)の変化とを比較した図である。図9に示すように、ロータ温度推定部41は、時間が0-tのモータ回転数Nが所定回転数未満では、ロータ温度Trotを真値に対し高精度に推定できた。実施形態では、熱エネルギのつりあいを用いて設定された熱回路モデルによりロータ温度Trotの推定値を求めるので、ロータ温度の推定値において電流値の感度が高くなるようにロータ温度が推定される特許文献1に記載された構成と異なり、ロータ温度Trotの推定精度を向上させることができる。一方、本例の構成は、空気の熱抵抗が実際のモータ回転数Nで変化する場合において、所定回転数以下の1つのモータ回転数Nで代表させたモデルを用いてロータ温度を推定する。これにより、図9の破線枠αで囲んだ部分で示すように、時間がt以後のモータ回転数Nが所定回転数を上回る場合には、ロータ温度Trotの推定値と真値との差が徐々に広がっている。 FIG. 9 is a diagram comparing changes in the estimated value of the rotor temperature Trot in the estimation system 10 of the embodiment of FIGS. be. As shown in FIG. 9, the rotor temperature estimator 41 was able to estimate the rotor temperature Trot with high accuracy relative to the true value when the motor rotation speed N during time 0- t1 was less than the predetermined rotation speed. In the embodiment, the estimated value of the rotor temperature Trot is determined by a thermal circuit model set using the balance of thermal energy. Unlike the configuration described in Document 1, it is possible to improve the estimation accuracy of the rotor temperature Trot. On the other hand, in the configuration of this example, when the thermal resistance of air changes with the actual motor rotation speed N, the rotor temperature is estimated using a model represented by one motor rotation speed N below a predetermined rotation speed. As a result, as indicated by the portion surrounded by the broken line frame α in FIG . is gradually spreading.

図10は、図6、図7の実施形態の別例の推定システム10aにおいてロータ温度Trotの推定値の変化と、実験で得られたロータ温度Trotの測定値(真値)の変化とを比較した図である。図10では、時間がtで誘導モータ50が所定回転数以下から所定回転数を上回るように、モータ回転数が変化する。これにより、別例の推定システム10aの切換部45が、時間がtで、ロータ温度推定に用いるロータ温度推定部を、低回転数側ロータ温度推定部43から高回転数側ロータ温度推定部44に切り換える、すなわちオブザーバXからオブザーバYに切り換える。このような別例の構成では、2つの回転数で設定された2つのモデルを用い、モータ回転数でモデルを切り換えてロータ温度Trotを推定する。これにより、別例の構成では、図10に示すように、時間が0-tでも、時間がtを超えても、両方でロータ温度Trotの推定値を測定値(真値)とほぼ一致させることができ、ロータ温度Trotを高精度に推定できることを確認できた。 FIG. 10 compares the change in the estimated value of the rotor temperature Trot with the change in the measured value (true value) of the rotor temperature Trot obtained in the experiment in the estimation system 10a of another example of the embodiment of FIGS. It is a diagram of In FIG. 10, at time t1 , the rotation speed of the induction motor 50 changes from below the predetermined rotation speed to above the predetermined rotation speed. As a result, the switching unit 45 of the estimation system 10a of another example switches the rotor temperature estimating unit used for rotor temperature estimation from the low rotational speed rotor temperature estimating unit 43 to the high rotational speed rotor temperature estimating unit at time t1 . 44, ie from Observer X to Observer Y. In such a configuration of another example, the rotor temperature Trot is estimated by using two models set at two rotation speeds and switching the models depending on the motor rotation speed. As a result, in the configuration of another example, as shown in FIG. 10, both the time 0- t1 and the time exceeding t1 make the estimated value of the rotor temperature Trot approximately equal to the measured value (true value). It was confirmed that the rotor temperature Trot could be estimated with high accuracy.

なお、図6、図7の構成において、推定システムが、3つ以上のモータ回転数領域に対応する3つ以上のロータ温度推定部を持ち、切換部が、モータ回転数に応じてロータ温度推定に用いるロータ温度推定部を切り換える構成としてもよい。その場合には、ロータ温度の推定精度をより高くできる。 6 and 7, the estimation system has three or more rotor temperature estimation units corresponding to three or more motor rotation speed ranges, and the switching unit performs rotor temperature estimation according to the motor rotation speed. A configuration may be adopted in which the rotor temperature estimator used for is switched. In that case, the rotor temperature can be estimated with higher accuracy.

また、図1~図5の構成、または図6、図7の構成において、数式(1)のxにおける各要素のうち、ロータ側部材64(図4)及びステータコイル55以外のいずれかの要素(例えばステータコア)の温度を測定するとともに、数式(2)におけるcの1の配置をそれに応じて変更することもできる。この場合には、数式(1)のyに対応する要素の温度も(例えばステータコアの温度に)変更される。そして、ロータ温度推定部41または各ロータ温度推定部43,44に、その測定した温度を、コイル温度Tcoilの代わりに入力して、ロータ温度Trotの推定値を求めることもできる。 1 to 5 or the configurations of FIGS. 6 and 7, any element other than the rotor-side member 64 (FIG. 4) and the stator coil 55 among the elements of x in the formula (1) It is also possible to measure the temperature of the (eg stator core) and change the placement of 1 in c in equation (2) accordingly. In this case, the temperature of the element corresponding to y in equation (1) is also changed (eg, to the temperature of the stator core). Then, the measured temperature can be input to the rotor temperature estimating section 41 or the rotor temperature estimating sections 43 and 44 instead of the coil temperature Tcoil to obtain an estimated value of the rotor temperature Trot.

図11は、実施形態の別例の推定システム10bにおいて、制御装置の一部の構成を示すブロック図である。図10の推定システム10bでは、図2、図3の構成と同様に、ロータ温度推定部41aとして1つのみを用いるが、ロータ温度推定部41aでは、ロータ温度Trotを推定する場合に、モータ回転数Nの検出値の変化に応じて行列AとゲインFとの値を変化させて逐次更新する。これにより、ロータ温度推定部41aに用いる熱回路モデルを表す関係式が、モータ回転数Nで変化する係数を含んでいる。このため、各時間のモータ回転数Nでモデルを導出し、そのときに適したモデルでロータ温度Trotを推定する。したがって、その都度のモータ特性に応じたオブザーバとしてのロータ温度推定部41aを実現でき、ロータ温度Trotを精度よく推定できる。本例において、その他の構成及び作用は、図1~図5の構成と同様である。 FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of part of a control device in an estimation system 10b of another example of the embodiment. The estimation system 10b of FIG. 10 uses only one rotor temperature estimating unit 41a as in the configuration of FIG. 2 and FIG. The values of the matrix A and the gain F are changed according to the change in the detected value of the number N, and updated sequentially. As a result, the relational expression representing the thermal circuit model used in the rotor temperature estimator 41a includes a coefficient that varies with the motor rotation speed N. For this reason, a model is derived with the motor rotation speed N at each time, and the rotor temperature Trot is estimated with a model suitable at that time. Therefore, the rotor temperature estimator 41a can be realized as an observer corresponding to the motor characteristics each time, and the rotor temperature Trot can be accurately estimated. Other configurations and actions in this example are the same as those in FIGS.

なお、図11の構成でもロータ温度Trotを精度よく推定できるが、この構成では、制御の演算量が多くなりやすい。上記の図6、図7の構成は、制御装置40の演算処理部の負荷を低減できる面からより好ましい。 Although the rotor temperature Trot can be estimated with high accuracy even with the configuration of FIG. 11, this configuration tends to increase the amount of control calculations. The configurations shown in FIGS. 6 and 7 are more preferable from the viewpoint of reducing the load on the arithmetic processing section of the control device 40 .

10,10a,10b ロータ温度推定システム(推定システム)、30 回転数センサ、31 コイル温度センサ、32 外気温度センサ、40,40a 制御装置、41,41a ロータ温度推定部、42 モータ損失演算器、43 低回転数側ロータ温度推定部、44 高回転数側ロータ温度推定部、45 切換部、50 誘導モータ、51 第1フレーム、52 第2フレーム、53 ステータ、54 ステータコア、55 ステータコイル、60 ロータ、63 回転軸、64 ロータ側部材、65 負荷、70,71 空間、72 周囲空間、73 空間、75 熱抵抗。 10, 10a, 10b rotor temperature estimation system (estimation system), 30 speed sensor, 31 coil temperature sensor, 32 outside temperature sensor, 40, 40a control device, 41, 41a rotor temperature estimation section, 42 motor loss calculator, 43 Low rotation speed side rotor temperature estimation unit 44 High rotation speed side rotor temperature estimation unit 45 Switching unit 50 Induction motor 51 First frame 52 Second frame 53 Stator 54 Stator core 55 Stator coil 60 Rotor 63 Rotating shaft, 64 Rotor-side member, 65 Load, 70, 71 Space, 72 Surrounding space, 73 Space, 75 Thermal resistance.

Claims (6)

誘導モータについて、モータ回転数と、ステータコイル温度の検出値と、ステータコイル電流値の制御指令値または検出値と、すべり周波数と、ロータ温度の前回推定値とが入力され、ステータ及びロータで発生する損失を算出するモータ損失演算器と、
前記ステータ及び前記ロータで発生する損失の算出値、前記ステータコイル温度の検出値、及び前記誘導モータのフレームの外側に接触する外気の温度の検出値が入力され、熱エネルギの釣り合いを用いて設定されたモデルにより、前記ロータ温度の推定値を求めるロータ温度推定部と、
を備え、
前記モデルは、熱回路モデルであって、熱的に接続される複数の要素と、当該複数の要素間の熱抵抗とを含んでおり、前記熱抵抗のうち、回転体と非回転体との間の空気の熱抵抗が前記モータ回転数により可変である、
誘導モータのロータ温度推定器。
For the induction motor, the motor rotation speed, the detected value of the stator coil temperature, the control command value or the detected value of the stator coil current value, the slip frequency, and the previous estimated value of the rotor temperature are input, and generated in the stator and rotor. a motor loss calculator for calculating a loss to
A calculated value of the loss generated in the stator and the rotor, a detected value of the stator coil temperature, and a detected value of the temperature of the outside air contacting the outside of the frame of the induction motor are input and set using the thermal energy balance. a rotor temperature estimator that obtains an estimated value of the rotor temperature from the model;
with
The model is a thermal circuit model and includes a plurality of thermally connected elements and thermal resistance between the plurality of elements. The thermal resistance of the air between is variable depending on the motor rotation speed,
Rotor temperature estimator for induction motors.
請求項1に記載の誘導モータのロータ温度推定器において、The induction motor rotor temperature estimator of claim 1, wherein
前記ロータ温度推定部は、前記モデルを用いて設計したオブザーバにより、前記ロータ温度の推定値を求める、The rotor temperature estimating unit obtains an estimated value of the rotor temperature using an observer designed using the model.
誘導モータのロータ温度推定器。Rotor temperature estimator for induction motors.
請求項1または請求項2に記載の誘導モータのロータ温度推定器において、
前記ロータ温度推定部が、前記誘導モータのモータ回転数域に応じて用意された複数のロータ温度推定部であり、
前記モータ回転数に応じて、前記ロータ温度の推定に用いる前記ロータ温度推定部を切り換える切換部を含む、
誘導モータのロータ温度推定器。
In the induction motor rotor temperature estimator according to claim 1 or claim 2 ,
The rotor temperature estimating unit is a plurality of rotor temperature estimating units prepared according to the motor rotation speed range of the induction motor,
A switching unit for switching the rotor temperature estimating unit used for estimating the rotor temperature according to the motor rotation speed,
Rotor temperature estimator for induction motors.
請求項3に記載の誘導モータのロータ温度推定器において、
前記複数のロータ温度推定部で用いる前記モデルのそれぞれで、基準とするモータ回転数に応じて、前記ロータと前記ステータとの間の空気の熱抵抗に基づく値が変更されており、
前記モータ回転数の検出値に応じて、前記ロータ温度の推定に用いる前記ロータ温度推定部が切り換えられる、
誘導モータのロータ温度推定器。
A rotor temperature estimator for an induction motor according to claim 3 , wherein
In each of the models used in the plurality of rotor temperature estimating units, a value based on the thermal resistance of the air between the rotor and the stator is changed according to the reference motor rotation speed,
The rotor temperature estimator used for estimating the rotor temperature is switched according to the detected value of the motor rotation speed.
Rotor temperature estimator for induction motors.
請求項1に記載の誘導モータのロータ温度推定器において、
前記ロータ温度推定部に用いるモデルを表す関係式が、前記モータ回転数で変化する係数を含んでいる、
誘導モータのロータ温度推定器。
The induction motor rotor temperature estimator of claim 1, wherein
The relational expression representing the model used in the rotor temperature estimator includes a coefficient that varies with the motor speed.
Rotor temperature estimator for induction motors.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の誘導モータのロータ温度推定器と、
前記モータ回転数を検出する回転数センサと、
前記ステータコイル温度を検出するコイル温度センサと、
前記外気の温度を検出する外気温度センサと、を備え、
前記回転数センサと前記コイル温度センサと前記外気温度センサとの検出信号が前記ロータ温度推定器に送信される、
誘導モータのロータ温度推定システム。
A rotor temperature estimator for an induction motor according to any one of claims 1 to 5;
a rotation speed sensor that detects the rotation speed of the motor;
a coil temperature sensor that detects the stator coil temperature;
and an outside air temperature sensor that detects the temperature of the outside air,
detection signals from the rotation speed sensor, the coil temperature sensor, and the outside air temperature sensor are transmitted to the rotor temperature estimator;
Rotor temperature estimation system for induction motors.
JP2019064152A 2019-03-28 2019-03-28 Rotor temperature estimator and rotor temperature estimation system for induction motor Active JP7257845B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019064152A JP7257845B2 (en) 2019-03-28 2019-03-28 Rotor temperature estimator and rotor temperature estimation system for induction motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019064152A JP7257845B2 (en) 2019-03-28 2019-03-28 Rotor temperature estimator and rotor temperature estimation system for induction motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020167779A JP2020167779A (en) 2020-10-08
JP7257845B2 true JP7257845B2 (en) 2023-04-14

Family

ID=72714670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019064152A Active JP7257845B2 (en) 2019-03-28 2019-03-28 Rotor temperature estimator and rotor temperature estimation system for induction motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7257845B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7636966B2 (en) * 2021-05-28 2025-02-27 株式会社豊田中央研究所 ROTOR TEMPERATURE ESTIMATION SYSTEM AND ROTOR TEMPERATURE ESTIMATION METHOD
CN115776096A (en) * 2021-09-09 2023-03-10 施耐德电器工业公司 Control method for thermal overload protection of asynchronous motor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000078744A (en) 1998-09-01 2000-03-14 Hitachi Ltd Main motor protection device for vehicles
WO2015122019A1 (en) 2014-02-17 2015-08-20 三菱電機株式会社 Control device
JP2017063539A (en) 2015-09-24 2017-03-30 トヨタ自動車株式会社 Motor temperature estimation device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63249486A (en) * 1987-04-03 1988-10-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Induction motor secondary resistance calculator
JPH0767400A (en) * 1993-08-31 1995-03-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Induction motor constant estimation device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000078744A (en) 1998-09-01 2000-03-14 Hitachi Ltd Main motor protection device for vehicles
WO2015122019A1 (en) 2014-02-17 2015-08-20 三菱電機株式会社 Control device
JP2017063539A (en) 2015-09-24 2017-03-30 トヨタ自動車株式会社 Motor temperature estimation device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020167779A (en) 2020-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4879657B2 (en) Electric motor control device
US8773058B2 (en) Rotor temperature estimation and motor control torque limiting for vector-controlled AC induction motors
JP6714114B1 (en) Temperature estimation device and temperature estimation method
JP7361925B2 (en) Motor control device and motor control method
CN218549785U (en) Device for determining the angular position of a rotor of a rotating electric machine and an assembly comprising the same
JP6983290B1 (en) Rotating machine control device
CN115118200A (en) Control device and control method
CN114204873B (en) Control device for rotating electrical machine
JP7257845B2 (en) Rotor temperature estimator and rotor temperature estimation system for induction motor
JP3668666B2 (en) Synchronous motor, electric vehicle using the same, and control method thereof
JP6299644B2 (en) Electric motor control device
JP2015116021A (en) Control device for permanent magnet synchronous motor
JP7636966B2 (en) ROTOR TEMPERATURE ESTIMATION SYSTEM AND ROTOR TEMPERATURE ESTIMATION METHOD
JP6740114B2 (en) Motor system
KR101664680B1 (en) System for controlling wound rotor synchronous motor
CN112970192B (en) A method for monitoring the continuous state of an electric motor
JP2018129967A (en) Coil temperature estimation system
KR101878810B1 (en) Fault diagnosis method of motor
JP2000184502A (en) Motor control device and motor control method
CN115836474B (en) Rotating machine control device
JP7368176B2 (en) Induction motor control device and control system
JP7267487B1 (en) Control device for rotating electrical machine and method for controlling rotating electrical machine
US20240223049A1 (en) Device for controlling an inverter/rectifier
JP2018046615A (en) Temperature estimation device, interlinkage magnetic flux estimation device and motor controller
JP4642606B2 (en) Brushless DC motor control device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220207

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221216

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230110

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230313

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230328

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230404

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7257845

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250