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JP7308464B2 - Rotating machine control device - Google Patents
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JP7308464B2 - Rotating machine control device - Google Patents

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Description

本開示は、回転機を制御する回転機制御装置に関する。 The present disclosure relates to a rotating machine control device that controls a rotating machine.

従来、同期回転機(同期モータ)の駆動方法として、直接トルク制御(DTC:Direct Torque Control)を用いた位置センサレス磁束制御運転が知られている。 Conventionally, position sensorless magnetic flux control operation using direct torque control (DTC) is known as a method of driving a synchronous rotating machine (synchronous motor).

例えば、非特許文献1、非特許文献2の直接トルク制御や、特許文献1の磁束を用いた回転機制御装置の一例が記載されている。 For example, Non-Patent Documents 1 and 2 describe direct torque control, and Patent Document 1 describes an example of a rotating machine control device using magnetic flux.

また、例えば、特許文献2には、直接トルク制御を用いた回転機制御装置の起動期間(起動時点を含む期間)における安定性を改善させるための記述が記載されている。 Further, for example, Patent Literature 2 describes a description for improving the stability of a rotating machine control device using direct torque control during a start-up period (a period including the start-up time point).

特許第6473992号公報Japanese Patent No. 6473992 特許第6414771号公報Japanese Patent No. 6414771

井上征則、森本茂雄、真田雅之、「埋込磁石同期モータの直接トルク制御によるセンサレス駆動とトルク応答改善法(Improvement of torque response and examination of sensorless drive system based on direct torque control for IPMSM)」電気学会論文誌C,128巻,6号,p.78-86(2008年)Masanori Inoue, Shigeo Morimoto, Masayuki Sanada, "Improvement of torque response and examination of sensorless drive system based on direct torque control for IPMSM" Magazine C, Vol. 128, No. 6, p. 78-86 (2008) 井上 達貴、井上征則、森本茂雄、真田雅之、「電機子鎖交磁束に同期した座標系におけるPMSMの最大トルク/電流制御の数式モデルと制御手法(Mathematical Model and Control Method of Maximum Torque Per Ampere for PMSM in Stator Flux Linkage Synchronous Frame)」電気学会論文誌D,135巻,6号,p.689-696(2015年)Tatsutaka Inoue, Masanori Inoue, Shigeo Morimoto, Masayuki Sanada, "Mathematical Model and Control Method of Maximum Torque Per Ampere for PMSM in Coordinate System Synchronized with Armature Flux Linkage" PMSM in Stator Flux Linkage Synchronous Frame),” The Transactions of the Institute of Electrical Engineers of Japan, Vol. 135, No. 6, p. 689-696 (2015)

直接トルク制御など主に磁束を用いた回転機制御装置の起動期間における安定性のさらなる改善が望まれる。 A further improvement in the stability during the start-up period of a rotary machine controller that mainly uses magnetic flux, such as direct torque control, is desired.

そこで、本開示は、直接トルク制御など主に磁束を用いた回転機制御装置の起動期間における安定性をさらに改善することができる回転機制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present disclosure is to provide a rotary machine control device that can further improve the stability during the start-up period of a rotary machine control device that mainly uses magnetic flux, such as direct torque control.

本開示の一態様に係る回転機制御装置は、同期回転機の磁束である回転機磁束を推定する磁束推定部と、推定された前記回転機磁束である推定磁束と前記同期回転機の検出電流との第1内積、又は、前記同期回転機の永久磁石の推定された磁石磁束と前記検出電流との第2内積、を用いたフィードバック制御を実行することによって指令磁束の振幅である指令振幅を生成する指令振幅特定部と、前記指令振幅により前記指令磁束を生成する指令磁束特定部と、前記推定磁束の位相によらず、前記同期回転機を起動させるのに必要な所定の同期電流を前記同期回転機に供給する電流同期運転から、前記推定磁束が前記指令磁束特定部で生成された前記指令磁束となるように制御する磁束制御運転への切り替えを制御する切り替え部と、を備え、前記磁束推定部は、前記切り替え部が前記磁束制御運転への切り替えを制御する際に、前記磁束制御運転への切り替え前の前記推定磁束の振幅を、前記磁束制御運転への切り替え直後の前記指令振幅の初期値として前記フィードバック制御に与える。 A rotating machine control device according to an aspect of the present disclosure includes a magnetic flux estimation unit that estimates a rotating machine magnetic flux that is the magnetic flux of a synchronous rotating machine, an estimated magnetic flux that is the estimated rotating machine magnetic flux, and a detected current of the synchronous rotating machine. or the second inner product of the estimated magnetic flux of the permanent magnet of the synchronous rotating machine and the detected current, thereby obtaining the command amplitude, which is the amplitude of the command magnetic flux. a command amplitude specifying unit for generating a command amplitude; a command magnetic flux specifying unit for generating the command magnetic flux according to the command amplitude; a switching unit for controlling switching from current synchronous operation supplied to the synchronous rotating machine to magnetic flux control operation controlled so that the estimated magnetic flux becomes the command magnetic flux generated by the command magnetic flux identifying unit; When the switching unit controls switching to the magnetic flux control operation, the magnetic flux estimation unit converts the amplitude of the estimated magnetic flux before switching to the magnetic flux control operation to the command amplitude immediately after switching to the magnetic flux control operation. is given to the feedback control as an initial value of .

本開示の一態様に係る回転機制御装置は、同期回転機の磁束である回転機磁束を推定する磁束推定部と、推定された前記回転機磁束である推定磁束と前記同期回転機の検出電流との第1内積、又は、前記同期回転機の永久磁石の推定された磁石磁束と前記検出電流との第2内積、を演算する誤差変数特定部と、前記推定磁束の位相によらず、前記同期回転機を起動させるのに必要な所定の同期電流を前記同期回転機に供給する電流同期運転から、前記推定磁束が指令磁束となるように制御する磁束制御運転への切り替えを制御する切り替え部と、を備え、前記切り替え部は、前記電流同期運転を行っている際に前記誤差変数特定部で求められた前記第1内積又は前記第2内積の絶対値が所定値以下になった場合、又は、前記電流同期運転の開始時から、予め決められた前記同期回転機の加速レートと切り替え回転数とによって求められる第1所定期間が経過した場合に、前記電流同期運転から前記磁束制御運転への切り替えを行う。 A rotating machine control device according to an aspect of the present disclosure includes a magnetic flux estimation unit that estimates a rotating machine magnetic flux that is the magnetic flux of a synchronous rotating machine, an estimated magnetic flux that is the estimated rotating machine magnetic flux, and a detected current of the synchronous rotating machine. or a second inner product of the estimated magnetic flux of the permanent magnet of the synchronous rotating machine and the detected current; A switching unit for controlling switching from a current synchronous operation in which a predetermined synchronous current necessary to start the synchronous rotating machine is supplied to the synchronous rotating machine to a magnetic flux control operation in which the estimated magnetic flux becomes the command magnetic flux. and the switching unit, when the absolute value of the first inner product or the second inner product obtained by the error variable specifying unit becomes equal to or less than a predetermined value during the current synchronous operation, Alternatively, the current synchronous operation is switched to the magnetic flux control operation when a first predetermined period obtained by a predetermined acceleration rate and switching rotation speed of the synchronous rotating machine has elapsed from the start of the current synchronous operation. switch.

本開示の一態様に係る回転機制御装置によると、直接トルク制御など主に磁束を用いた回転機制御装置の起動期間における安定性をさらに改善することができる。 According to the rotating machine control device according to one aspect of the present disclosure, it is possible to further improve the stability during the start-up period of a rotating machine control device that mainly uses magnetic flux, such as direct torque control.

図1は、実施の形態1に係る回転機制御装置のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a rotating machine control device according to Embodiment 1. FIG. 図2は、dq座標系及びαβ座標系を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the dq coordinate system and the αβ coordinate system. 図3は、実施の形態1に係る電流同期制御部のブロック図である。3 is a block diagram of a current synchronization control unit according to Embodiment 1. FIG. 図4は、実施の形態1に係る位置センサレス制御部のブロック図である。4 is a block diagram of a position sensorless control unit according to Embodiment 1. FIG. 図5は、電流同期運転を実行しているときの、推定磁束の特定方法を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a method of specifying an estimated magnetic flux during current synchronous operation. 図6Aは、実施の形態1に係る誤差変数特定部のブロック図である。6A is a block diagram of an error variable identification unit according to Embodiment 1. FIG. 図6Bは、実施の形態1に係る誤差変数特定部のブロック図である。6B is a block diagram of an error variable identification unit according to Embodiment 1. FIG. 図7は、実施の形態1に係る指令振幅特定部のブロック図である。7 is a block diagram of a command amplitude specifying unit according to Embodiment 1. FIG. 図8は、実施の形態1に係る切り替え部の構成図である。8 is a configuration diagram of a switching unit according to Embodiment 1. FIG. 図9は、実施の形態2に係る回転機制御装置のブロック図である。9 is a block diagram of a rotating machine control device according to Embodiment 2. FIG. 図10は、実施の形態2に係る磁束同期制御部のブロック図である。FIG. 10 is a block diagram of a magnetic flux synchronization control section according to Embodiment 2. FIG. 図11は、実施の形態2に係る指令位相特定部のブロック図である。11 is a block diagram of a command phase identification unit according to Embodiment 2. FIG. 図12は、実施の形態2に係る指令位相特定部のブロック図である。12 is a block diagram of a command phase identification unit according to Embodiment 2. FIG. 図13は、実施の形態2に係る指令位相特定部のブロック図である。13 is a block diagram of a command phase specifying unit according to Embodiment 2. FIG. 図14は、実施の形態2に係る指令位相特定部のブロック図である。14 is a block diagram of a command phase specifying unit according to Embodiment 2. FIG. 図15は、実施の形態3に係る回転機制御装置のブロック図である。15 is a block diagram of a rotating machine control device according to Embodiment 3. FIG. 図16は、実施の形態3に係る磁束同期・位置センサレス制御部のブロック図である。FIG. 16 is a block diagram of a magnetic flux synchronization/position sensorless control unit according to the third embodiment. 図17は、実施の形態3に係る指令位相特定部のブロック図である。17 is a block diagram of a command phase specifying unit according to Embodiment 3. FIG. 図18は、実施の形態3に係る指令位相特定部のブロック図である。18 is a block diagram of a command phase specifying unit according to Embodiment 3. FIG. 図19は、実施の形態4に係る回転機制御装置のブロック図である。19 is a block diagram of a rotating machine control device according to Embodiment 4. FIG. 図20は、実施の形態4に係る位置センサレス制御部のブロック図である。20 is a block diagram of a position sensorless control unit according to Embodiment 4. FIG. 図21は、dq座標系、αβ座標系、及び、γδ座標系を説明するための図である。FIG. 21 is a diagram for explaining the dq coordinate system, the αβ coordinate system, and the γδ coordinate system. 図22は、γ軸から見たd軸の進み角と同期回転機の実トルクとの関係を示す相関図である。FIG. 22 is a correlation diagram showing the relationship between the d-axis lead angle viewed from the γ-axis and the actual torque of the synchronous rotating machine. 図23は、実施の形態4に係る動作モード切り替え判定部が切り替え制御信号を出力するタイミングを示すタイムチャートの一例である。FIG. 23 is an example of a time chart showing timings at which an operation mode switching determination unit according to the fourth embodiment outputs a switching control signal. 図24は、実施の形態4に係る動作モード切り替え判定部が切り替え制御信号を出力するタイミングを示すタイムチャートの一例である。FIG. 24 is an example of a time chart showing timings at which an operation mode switching determination unit according to the fourth embodiment outputs a switching control signal. 図25は、実施の形態4に係る動作モード切り替え判定部が切り替え制御信号を出力するタイミングを示すタイムチャートの一例である。FIG. 25 is an example of a time chart showing timings at which an operation mode switching determination unit according to the fourth embodiment outputs a switching control signal.

(本開示の一態様を得るに至った経緯)
同期回転機の高速回転域の制御として、非特許文献1に記載されている直接トルク制御など主に磁束を用いた磁束制御運転を用いることができる。この制御では、同期回転機に印加されている磁束を推定し、指令磁束と推定された推定磁束との差(ベクトル差)が大きい程、同期回転機に大きな電圧を印加する。
(Circumstances leading to obtaining one aspect of the present disclosure)
A magnetic flux control operation that mainly uses magnetic flux, such as direct torque control described in Non-Patent Document 1, can be used as the control of the high-speed rotation region of the synchronous rotating machine. In this control, the magnetic flux applied to the synchronous rotating machine is estimated, and the larger the difference (vector difference) between the command magnetic flux and the estimated estimated magnetic flux, the larger the voltage applied to the synchronous rotating machine.

また、同期回転機の安定した始動方法として、電流制御を利用した電流同期運転が知られている。 Current synchronous operation using current control is also known as a stable starting method for a synchronous rotating machine.

これらを組み合わせた制御として、特許文献1には、電流同期運転(始動時)から磁束制御運転(高速回転時)への切り替え時に生じる電圧サージの抑制方法が提案されている。 As a control that combines these, Patent Literature 1 proposes a method of suppressing a voltage surge that occurs when switching from current synchronous operation (at the time of starting) to magnetic flux control operation (at the time of high-speed rotation).

一方で、上記電圧サージをさらに抑制することが望まれている。 On the other hand, it is desired to further suppress the voltage surge.

そこで発明者らは、上記電圧サージをさらに抑制すべく、鋭意実験、検討を重ねた。その結果、発明者らは、指令磁束の振幅を目標磁束の振幅と一致させるフィードバック制御を構成し、電流同期運転から磁束制御運転への切り替え時において、切り替え前の電流同期運転時に推定された推定磁束を指令磁束の初期値として設定するフィードバック制御を行うことで、上記サージ電圧をさらに抑制することができるとの知見を得た。 Therefore, the inventors conducted extensive experiments and studies to further suppress the voltage surge. As a result, the inventors constructed a feedback control that matches the amplitude of the command magnetic flux with the amplitude of the target magnetic flux, and when switching from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation, the estimated value estimated during the current synchronous operation before switching It has been found that the surge voltage can be further suppressed by performing feedback control for setting the magnetic flux as the initial value of the command magnetic flux.

また、発明者らは、推定磁束の位相が移動するべき制御周期毎の移動量を、指令速度を用いて特定し、特定した移動量と推定磁束の位相とを用いて指令磁束の位相を特定し、特定した指令磁束の位相に基づいて磁束制御を行う磁束同期運転を介挿することで、上記サージ電圧をさらに抑制することができるとの知見を得た。 In addition, the inventors identify the movement amount for each control cycle by which the phase of the estimated magnetic flux should move using the command speed, and identify the phase of the command magnetic flux using the identified movement amount and the phase of the estimated magnetic flux. Then, the inventors have found that the surge voltage can be further suppressed by interposing magnetic flux synchronous operation in which magnetic flux is controlled based on the specified phase of the command magnetic flux.

また、発明者らは、推定磁束と同期回転機の検出電流との第1内積、又は、磁石磁束と同期回転機の検出電流との第2内積を求めることで無効電力成分を算出し、算出した無効電力成分の絶対値が所定値以下となるタイミングで電流同期運転から磁束制御運転へ切り替えることで、切り替え時の実トルクが負荷トルクを下回ってしまうことを抑制することができるようになるため、切り替え後の磁束制御運転における脱調を抑制することができるとの知見を得た。 In addition, the inventors calculated the reactive power component by obtaining the first inner product of the estimated magnetic flux and the detected current of the synchronous rotating machine, or the second inner product of the magnet magnetic flux and the detected current of the synchronous rotating machine, and calculated By switching from current synchronous operation to magnetic flux control operation at the timing when the absolute value of the reactive power component obtained is below a predetermined value, it is possible to suppress the actual torque at the time of switching from falling below the load torque. , it is possible to suppress step-out in magnetic flux control operation after switching.

また、発明者らは、同期回転機の誘起電圧が十分高くなったタイミングで電流同期運転から磁束制御運転へ切り替えることで、切り替え後の磁束制御運転を精度よく行うことができるようになるため、切り替え後の磁束制御運転における脱調を抑制することができるとの知見を得た。 In addition, the inventors have found that by switching from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation at the timing when the induced voltage of the synchronous rotating machine becomes sufficiently high, the magnetic flux control operation after switching can be performed with high accuracy. We have found that it is possible to suppress step-out in magnetic flux control operation after switching.

これら知見を基に、発明者らは、さらに実験、検討を重ねて、下記回転機制御装置に想到した。 Based on these findings, the inventors conducted further experiments and studies, and came up with the following rotary machine control device.

本開示の一態様に係る回転機制御装置は、同期回転機の磁束である回転機磁束を推定する磁束推定部と、推定された前記回転機磁束である推定磁束と前記同期回転機の検出電流との第1内積、又は、前記同期回転機の永久磁石の推定された磁石磁束と前記検出電流との第2内積、を用いたフィードバック制御を実行することによって指令磁束の振幅である指令振幅を生成する指令振幅特定部と、前記指令振幅により前記指令磁束を生成する指令磁束特定部と、前記推定磁束の位相によらず、前記同期回転機を起動させるのに必要な所定の同期電流を前記同期回転機に供給する電流同期運転から、前記推定磁束が前記指令磁束特定部で生成された前記指令磁束となるように制御する磁束制御運転への切り替えを制御する切り替え部と、を備え、前記磁束推定部は、前記切り替え部が前記磁束制御運転への切り替えを制御する際に、前記磁束制御運転への切り替え前の前記推定磁束の振幅を、前記磁束制御運転への切り替え直後の前記指令振幅の初期値として前記フィードバック制御に与える。 A rotating machine control device according to an aspect of the present disclosure includes a magnetic flux estimation unit that estimates a rotating machine magnetic flux that is the magnetic flux of a synchronous rotating machine, an estimated magnetic flux that is the estimated rotating machine magnetic flux, and a detected current of the synchronous rotating machine. or the second inner product of the estimated magnetic flux of the permanent magnet of the synchronous rotating machine and the detected current, thereby obtaining the command amplitude, which is the amplitude of the command magnetic flux. a command amplitude specifying unit for generating a command amplitude; a command magnetic flux specifying unit for generating the command magnetic flux according to the command amplitude; a switching unit for controlling switching from current synchronous operation supplied to the synchronous rotating machine to magnetic flux control operation controlled so that the estimated magnetic flux becomes the command magnetic flux generated by the command magnetic flux identifying unit; When the switching unit controls switching to the magnetic flux control operation, the magnetic flux estimation unit converts the amplitude of the estimated magnetic flux before switching to the magnetic flux control operation to the command amplitude immediately after switching to the magnetic flux control operation. is given to the feedback control as an initial value of .

上記構成の回転機制御装置によると、電流同期運転から磁束制御運転への切り替え時において、磁束制御運転の切り替え前の推定磁束の振幅を、切り替え後の指令磁束の振幅である指令振幅に一致させることができる。 According to the rotating machine control device configured as described above, when switching from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation, the amplitude of the estimated magnetic flux before switching to the magnetic flux control operation is matched with the command amplitude, which is the amplitude of the command magnetic flux after switching. be able to.

このため、上記構成の回転機制御装置によると、電流同期運転から磁束制御運転への切り替え時に生じる電圧サージを抑制することができる。 Therefore, according to the rotating machine control device having the above configuration, it is possible to suppress the voltage surge that occurs when the current synchronous operation is switched to the magnetic flux control operation.

したがって、上記構成の回転機制御装置によると、直接トルク制御など主に磁束を用いた回転機制御装置の起動期間における安定性をさらに改善することができる。 Therefore, according to the rotating machine control device having the above configuration, it is possible to further improve the stability during the start-up period of a rotating machine control device that mainly uses magnetic flux, such as direct torque control.

また、さらに、前記検出電流と前記推定磁束とより推定トルクを演算するトルク推定部と、前記推定トルクを指令トルクに収束させるためのトルク位相を演算する指令位相特定部と、を備え、前記指令磁束特定部は、前記指令振幅、及び、前記推定磁束の位相から前記指令位相特定部で演算された前記トルク位相を用いて前記指令磁束を生成し、前記回転機制御装置は、前記磁束制御運転として、前記指令磁束に基づいて実行される位置センサレス磁束制御運転を実施するとしてもよい。 a torque estimating unit that calculates an estimated torque from the detected current and the estimated magnetic flux; and a command phase specifying unit that calculates a torque phase for converging the estimated torque to a command torque. The magnetic flux identification unit generates the command magnetic flux using the command amplitude and the torque phase calculated by the command phase identification unit from the phase of the estimated magnetic flux, and the rotating machine control device performs the magnetic flux control operation. Alternatively, a position sensorless magnetic flux control operation may be performed based on the command magnetic flux.

これにより、磁束制御運転として、位置センサレス磁束制御運転を実施することができる。 As a result, the position sensorless magnetic flux control operation can be implemented as the magnetic flux control operation.

また、前記指令磁束特定部は、(1)前記推定磁束の位相が移動するべき制御周期毎の移動量を、前記同期回転機への指令速度を用いて特定し、(2)特定された前記移動量と前記推定磁束の位相とを用いて指令磁束ベクトル位相を特定し、前記回転機制御装置は、前記指令磁束ベクトル位相に基づいて、前記磁束制御運転として、磁束同期運転を実施するとしてもよい。 In addition, the command magnetic flux identifying unit (1) identifies a movement amount for each control cycle by which the phase of the estimated magnetic flux should move, using the command speed to the synchronous rotating machine, and (2) the identified A command magnetic flux vector phase is specified using the movement amount and the phase of the estimated magnetic flux, and the rotating machine control device performs magnetic flux synchronous operation as the magnetic flux control operation based on the command magnetic flux vector phase. good.

これにより、電流同期運転から磁束制御運転への切り替え時において、磁束制御運転の切り替え前の推定磁束の位相を、切り替え後の指令磁束の位相に一致させることができる。 As a result, when the current synchronous operation is switched to the magnetic flux control operation, the phase of the estimated magnetic flux before switching to the magnetic flux control operation can be matched with the phase of the command magnetic flux after switching.

このため、上記構成の回転機制御装置によると、電流同期運転から磁束制御運転への切り替え時に生じる電圧サージをさらに抑制することができる。 Therefore, according to the rotary machine control device configured as described above, it is possible to further suppress the voltage surge that occurs when the current synchronous operation is switched to the magnetic flux control operation.

したがって、上記構成の回転機制御装置によると、直接トルク制御など主に磁束を用いた回転機制御装置の起動期間における安定性をさらに改善することができる。 Therefore, according to the rotating machine control device having the above configuration, it is possible to further improve the stability during the start-up period of a rotating machine control device that mainly uses magnetic flux, such as direct torque control.

また、前記回転機制御装置が、前記電流同期運転から前記位置センサレス磁束制御運転に移行する際に、前記指令磁束特定部は、(1)前記推定磁束の位相が移動するべき制御周期毎の移動量を、前記同期回転機への指令速度を用いて特定し、(2)特定された前記移動量と前記推定磁束の位相とを用いて指令磁束ベクトル位相を特定し、前記回転機制御装置は、(3)前記指令磁束ベクトル位相に基づいて、前記磁束制御運転として実施する磁束同期運転を介挿するとしてもよい。 Further, when the rotating machine control device shifts from the current synchronous operation to the position sensorless magnetic flux control operation, the command magnetic flux specifying unit (1) moves the phase of the estimated magnetic flux for each control cycle. (2) specifying a command magnetic flux vector phase using the specified movement amount and the phase of the estimated magnetic flux, and the rotating machine control device (3) Based on the command magnetic flux vector phase, the magnetic flux synchronous operation performed as the magnetic flux control operation may be interposed.

これにより、電流同期運転から位置センサレス磁束制御運転に切り替える際に、指令磁束の振幅の変動と位相の変動とが一度に生じることが抑制される。 As a result, when the current synchronous operation is switched to the position sensorless magnetic flux control operation, it is possible to suppress the amplitude fluctuation and the phase fluctuation of the command magnetic flux from occurring at once.

このため、上記構成の回転機制御装置によると、電流同期運転から位置センサレス磁束制御運転への切り替え時に生じる電圧サージをさらに抑制することができる。 Therefore, according to the rotating machine control device having the above configuration, it is possible to further suppress the voltage surge that occurs when switching from the current synchronous operation to the position sensorless magnetic flux control operation.

したがって、上記構成の回転機制御装置によると、直接トルク制御など主に磁束を用いた回転機制御装置の起動期間における安定性をさらに改善することができる。 Therefore, according to the rotating machine control device having the above configuration, it is possible to further improve the stability during the start-up period of a rotating machine control device that mainly uses magnetic flux, such as direct torque control.

また、前記指令振幅特定部は、前記第1内積又は前記第2内積の演算結果の目標値として、ゼロ以上に設定するとしてもよい。 Further, the command amplitude specifying unit may set a target value of the calculation result of the first inner product or the second inner product to zero or more.

これにより、同期回転機の永久磁石の磁石磁束の方向の界磁磁束を発生させる電流を流すことができる。このため、永久磁石を増磁させる効果と等価な効果が得られる。 As a result, a current that generates a field magnetic flux in the direction of the magnet magnetic flux of the permanent magnets of the synchronous rotating machine can be passed. Therefore, an effect equivalent to the effect of magnetizing the permanent magnet can be obtained.

また、前記第1内積又は前記第2内積を演算する誤差変数特定部をさらに備え、前記切り替え部は、前記電流同期運転を行っている際に前記誤差変数特定部で求められた前記第1内積又は前記第2内積の絶対値が所定値以下になった場合、又は、前記電流同期運転の開始時から、予め決められた前記同期回転機の加速レートと切り替え回転数とによって求められる第1所定期間が経過した場合に、前記電流同期運転から前記磁束制御運転への切り替えを行うとしてもよい。 Further, an error variable specifying unit that calculates the first inner product or the second inner product is further provided, and the switching unit performs the first inner product obtained by the error variable specifying unit during the current synchronous operation. Alternatively, when the absolute value of the second inner product becomes equal to or less than a predetermined value, or from the start of the current synchronous operation, a first predetermined value obtained from a predetermined acceleration rate and switching rotation speed of the synchronous rotating machine When the period has elapsed, the switching from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation may be performed.

上記構成の回転機制御装置によると、第1内積又は第2内積により求まる無効電力成分の絶対値が所定値以下となるタイミングで電流同期運転から磁束制御運転へと切り替えることができる。このため、上記構成の回転機制御装置によると、切り替え時の実トルクが負荷トルクを下回ってしまうことが抑制される。これにより、切り替え後の磁束制御運転における脱調が抑制される。 According to the rotating machine control device configured as described above, the current synchronous operation can be switched to the magnetic flux control operation at the timing when the absolute value of the reactive power component obtained from the first inner product or the second inner product becomes equal to or less than a predetermined value. Therefore, according to the rotating machine control device configured as described above, the actual torque at the time of switching is prevented from falling below the load torque. This suppresses step-out in the magnetic flux control operation after switching.

したがって、上記構成の回転機制御装置によると、直接トルク制御など主に磁束を用いた回転機制御装置の起動期間における安定性をさらに改善することができる。 Therefore, according to the rotating machine control device having the above configuration, it is possible to further improve the stability during the start-up period of a rotating machine control device that mainly uses magnetic flux, such as direct torque control.

または、上記構成の回転機制御装置によると、電流同期運転の開始時から第1所定時間が経過することで、同期回転機の誘起電圧が、切り替え後の磁束制御運転を精度よく行うことができる電圧にまで上昇したタイミングで電流同期運転から磁束制御運転へと切り替えることができる。このため、上記構成の回転機制御装置によると、切り替え後の磁束制御運転を精度よく行うことができるようになる。これにより、切り替え後の磁束制御運転における脱調が抑制される。 Alternatively, according to the rotating machine control device having the above configuration, the induced voltage of the synchronous rotating machine can accurately perform the magnetic flux control operation after switching by the elapse of the first predetermined time from the start of the current synchronous operation. It is possible to switch from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation at the timing when the voltage rises. Therefore, according to the rotating machine control device having the above configuration, the magnetic flux control operation after switching can be performed with high accuracy. This suppresses step-out in the magnetic flux control operation after switching.

したがって、上記構成の回転機制御装置によると、直接トルク制御など主に磁束を用いた回転機制御装置の起動期間における安定性をさらに改善することができる。 Therefore, according to the rotating machine control device having the above configuration, it is possible to further improve the stability during the start-up period of a rotating machine control device that mainly uses magnetic flux, such as direct torque control.

また、前記所定値はゼロであるとしてもよい。 Also, the predetermined value may be zero.

無効電力成分の絶対値がゼロのタイミングで、実トルクが最大となる。 The actual torque becomes maximum at the timing when the absolute value of the reactive power component is zero.

このため、さらに効果的に、直接トルク制御など主に磁束を用いた回転機制御装置の起動期間における安定性を改善することができる。 Therefore, it is possible to more effectively improve the stability during the start-up period of a rotary machine control device that mainly uses magnetic flux, such as direct torque control.

また、前記切り替え部は、前記電流同期運転の開始時から、前記第1所定期間よりも短い第2所定期間以内に前記誤差変数特定部で求められた前記第1内積又は前記第2内積の絶対値が前記所定値以下となった場合、前記電流同期運転から前記磁束制御運転への切り替えを禁止するとしてもよい。 Further, the switching unit is configured to change the absolute value of the first inner product or the second inner product obtained by the error variable specifying unit within a second predetermined period shorter than the first predetermined period from the start of the current synchronous operation. When the value becomes equal to or less than the predetermined value, switching from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation may be prohibited.

無効電力成分の絶対値が所定値以下となった場合であっても、同期回転機の誘起電圧が十分に上昇していないときには、切り替え後の磁束制御運転を精度よく行うことができないことがある。 Even if the absolute value of the reactive power component is below a predetermined value, if the induced voltage of the synchronous rotating machine does not rise sufficiently, it may not be possible to perform the magnetic flux control operation with high accuracy after switching. .

上記構成の回転機制御装置によると、無効電力成分の絶対値が所定値以下となった場合であっても、同期回転機の誘起電圧が十分に上昇していないときには、電流同期運転から磁束制御運転への切り替えを禁止することができる。このため、上記構成の回転機制御装置によると、同期回転機の誘起電圧が十分に上昇していないことに起因する、切り替え後の磁束制御運転を精度よく行うことができない現象の発生を抑制することができるようになるため、切り替え後の磁束制御運転を精度よく行うことができるようになる。これにより、切り替え後の磁束制御運転における脱調が抑制される。 According to the rotating machine control device configured as described above, even when the absolute value of the reactive power component is equal to or less than the predetermined value, when the induced voltage of the synchronous rotating machine has not sufficiently increased, the current synchronous operation is changed to the magnetic flux control. Switching to driving can be prohibited. Therefore, according to the rotating machine control device having the above configuration, it is possible to suppress the occurrence of a phenomenon in which the magnetic flux control operation cannot be performed with high accuracy after switching due to insufficient rise in the induced voltage of the synchronous rotating machine. Therefore, the magnetic flux control operation after switching can be performed with high accuracy. This suppresses step-out in the magnetic flux control operation after switching.

したがって、上記構成の回転機制御装置によると、直接トルク制御など主に磁束を用いた回転機制御装置の起動期間における安定性をさらに改善することができる。 Therefore, according to the rotating machine control device having the above configuration, it is possible to further improve the stability during the start-up period of a rotating machine control device that mainly uses magnetic flux, such as direct torque control.

また、前記切り替え部は、前記電流同期運転の実施中に前記誤差変数特定部で求められた前記第1内積又は前記第2内積の絶対値が前記所定値以下とならず、かつ、前記第1所定期間が経過した場合、前記電流同期運転から前記磁束制御運転への切り替えを行うとしてもよい。 Further, the switching unit prevents the absolute value of the first inner product or the second inner product obtained by the error variable specifying unit from becoming equal to or less than the predetermined value during the current synchronous operation, and When a predetermined period of time has elapsed, the current synchronous operation may be switched to the magnetic flux control operation.

上記構成の回転機制御装置によると、電流同期運転の開始時から第1所定時間が経過することで、同期回転機の誘起電圧が、切り替え後の磁束制御運転を精度よく行うことができる電圧にまで上昇したタイミングで電流同期運転から磁束制御運転へと切り替えることができる。このため、上記構成の回転機制御装置によると、切り替え後の磁束制御運転を精度よく行うことができるようになる。これにより、切り替え後の磁束制御運転における脱調が抑制される。 According to the rotating machine control device configured as described above, the induced voltage of the synchronous rotating machine is reduced to a voltage at which the magnetic flux control operation after switching can be performed with high accuracy by the lapse of the first predetermined time from the start of the current synchronous operation. can be switched from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation at the timing when the Therefore, according to the rotating machine control device having the above configuration, the magnetic flux control operation after switching can be performed with high accuracy. This suppresses step-out in the magnetic flux control operation after switching.

したがって、上記構成の回転機制御装置によると、直接トルク制御など主に磁束を用いた回転機制御装置の起動期間における安定性をさらに改善することができる。 Therefore, according to the rotating machine control device having the above configuration, it is possible to further improve the stability during the start-up period of a rotating machine control device that mainly uses magnetic flux, such as direct torque control.

本開示の一態様に係る回転機制御装置は、同期回転機の磁束である回転機磁束を推定する磁束推定部と、推定された前記回転機磁束である推定磁束と前記同期回転機の検出電流との第1内積、又は、前記同期回転機の永久磁石の推定された磁石磁束と前記検出電流との第2内積、を演算する誤差変数特定部と、前記推定磁束の位相によらず、前記同期回転機を起動させるのに必要な所定の同期電流を前記同期回転機に供給する電流同期運転から、前記推定磁束が指令磁束となるように制御する磁束制御運転への切り替えを制御する切り替え部と、を備え、前記切り替え部は、前記電流同期運転を行っている際に前記誤差変数特定部で求められた前記第1内積又は前記第2内積の絶対値が所定値以下になった場合、又は、前記電流同期運転の開始時から、予め決められた前記同期回転機の加速レートと切り替え回転数とによって求められる第1所定期間が経過した場合に、前記電流同期運転から前記磁束制御運転への切り替えを行う。 A rotating machine control device according to an aspect of the present disclosure includes a magnetic flux estimation unit that estimates a rotating machine magnetic flux that is the magnetic flux of a synchronous rotating machine, an estimated magnetic flux that is the estimated rotating machine magnetic flux, and a detected current of the synchronous rotating machine. or a second inner product of the estimated magnetic flux of the permanent magnet of the synchronous rotating machine and the detected current; A switching unit for controlling switching from a current synchronous operation in which a predetermined synchronous current necessary to start the synchronous rotating machine is supplied to the synchronous rotating machine to a magnetic flux control operation in which the estimated magnetic flux becomes the command magnetic flux. and the switching unit, when the absolute value of the first inner product or the second inner product obtained by the error variable specifying unit becomes equal to or less than a predetermined value during the current synchronous operation, Alternatively, the current synchronous operation is switched to the magnetic flux control operation when a first predetermined period obtained by a predetermined acceleration rate and switching rotation speed of the synchronous rotating machine has elapsed from the start of the current synchronous operation. switch.

上記構成の回転機制御装置によると、第1内積又は第2内積により求まる無効電力成分の絶対値が所定値以下となるタイミングで電流同期運転から磁束制御運転へと切り替えることができる。このため、上記構成の回転機制御装置によると、切り替え時の実トルクが負荷トルクを下回ってしまうことが抑制される。これにより、切り替え後の磁束制御運転における脱調を抑制される。 According to the rotating machine control device configured as described above, the current synchronous operation can be switched to the magnetic flux control operation at the timing when the absolute value of the reactive power component obtained from the first inner product or the second inner product becomes equal to or less than a predetermined value. Therefore, according to the rotating machine control device configured as described above, the actual torque at the time of switching is prevented from falling below the load torque. This suppresses step-out in the magnetic flux control operation after switching.

したがって、上記構成の回転機制御装置によると、直接トルク制御など主に磁束を用いた回転機制御装置の起動期間における安定性をさらに改善することができる。 Therefore, according to the rotating machine control device having the above configuration, it is possible to further improve the stability during the start-up period of a rotating machine control device that mainly uses magnetic flux, such as direct torque control.

または、上記構成の回転機制御装置によると、電流同期運転の開始時から第1所定時間が経過することで、同期回転機の誘起電圧が、切り替え後の磁束制御運転を精度よく行うことができる電圧にまで上昇したタイミングで電流同期運転から磁束制御運転へと切り替えることができる。このため、上記構成の回転機制御装置によると、切り替え後の磁束制御運転を精度よく行うことができるようになる。これにより、切り替え後の磁束制御運転における脱調が抑制される。 Alternatively, according to the rotating machine control device having the above configuration, the induced voltage of the synchronous rotating machine can accurately perform the magnetic flux control operation after switching by the elapse of the first predetermined time from the start of the current synchronous operation. It is possible to switch from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation at the timing when the voltage rises. Therefore, according to the rotating machine control device having the above configuration, the magnetic flux control operation after switching can be performed with high accuracy. This suppresses step-out in the magnetic flux control operation after switching.

したがって、上記構成の回転機制御装置によると、直接トルク制御など主に磁束を用いた回転機制御装置の起動期間における安定性をさらに改善することができる。 Therefore, according to the rotating machine control device having the above configuration, it is possible to further improve the stability during the start-up period of a rotating machine control device that mainly uses magnetic flux, such as direct torque control.

また、前記所定値はゼロであるとしてもよい。 Also, the predetermined value may be zero.

無効電力成分の絶対値がゼロのタイミングで、実トルクが最大となる。 The actual torque becomes maximum at the timing when the absolute value of the reactive power component is zero.

このため、さらに効果的に、直接トルク制御など主に磁束を用いた回転機制御装置の起動期間における安定性を改善することができる。 Therefore, it is possible to more effectively improve the stability during the start-up period of a rotary machine control device that mainly uses magnetic flux, such as direct torque control.

また、前記切り替え部は、前記電流同期運転の開始時から、前記第1所定期間よりも短い第2所定期間以内に前記誤差変数特定部で求められた前記第1内積又は前記第2内積の絶対値が前記所定値以下となった場合、前記電流同期運転から前記磁束制御運転への切り替えを禁止するとしてもよい。 Further, the switching unit is configured to change the absolute value of the first inner product or the second inner product obtained by the error variable specifying unit within a second predetermined period shorter than the first predetermined period from the start of the current synchronous operation. When the value becomes equal to or less than the predetermined value, switching from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation may be prohibited.

無効電力成分の絶対値が所定値以下となった場合であっても、同期回転機の誘起電圧が十分に上昇していないときには、切り替え後の磁束制御運転を精度よく行うことができないことがある。 Even if the absolute value of the reactive power component is below a predetermined value, if the induced voltage of the synchronous rotating machine does not rise sufficiently, it may not be possible to perform the magnetic flux control operation with high accuracy after switching. .

上記構成の回転機制御装置によると、無効電力成分の絶対値が所定値以下となった場合であっても、同期回転機の誘起電圧が十分に上昇していないときには、電流同期運転から磁束制御運転への切り替えを禁止することができる。このため、上記構成の回転機制御装置によると、同期回転機の誘起電圧が十分に上昇していないことに起因する、切り替え後の磁束制御運転を精度よく行うことができない現象の発生を抑制することができるようになるため、切り替え後の磁束制御運転を精度よく行うことができるようになる。これにより、切り替え後の磁束制御運転における脱調が抑制される。 According to the rotating machine control device configured as described above, even when the absolute value of the reactive power component is equal to or less than the predetermined value, when the induced voltage of the synchronous rotating machine has not sufficiently increased, the current synchronous operation is changed to the magnetic flux control. Switching to driving can be prohibited. Therefore, according to the rotating machine control device having the above configuration, it is possible to suppress the occurrence of a phenomenon in which the magnetic flux control operation cannot be performed with high accuracy after switching due to insufficient rise in the induced voltage of the synchronous rotating machine. Therefore, the magnetic flux control operation after switching can be performed with high accuracy. This suppresses step-out in the magnetic flux control operation after switching.

したがって、上記構成の回転機制御装置によると、直接トルク制御など主に磁束を用いた回転機制御装置の起動期間における安定性をさらに改善することができる。 Therefore, according to the rotating machine control device having the above configuration, it is possible to further improve the stability during the start-up period of a rotating machine control device that mainly uses magnetic flux, such as direct torque control.

また、前記切り替え部は、前記電流同期運転の実施中に前記誤差変数特定部で求められた前記第1内積又は前記第2内積の絶対値が前記所定値以下とならず、かつ、前記第1所定期間が経過した場合、前記電流同期運転から前記磁束制御運転への切り替えを行うとしてもよい。 Further, the switching unit prevents the absolute value of the first inner product or the second inner product obtained by the error variable specifying unit from becoming equal to or less than the predetermined value during the current synchronous operation, and When a predetermined period of time has elapsed, the current synchronous operation may be switched to the magnetic flux control operation.

上記構成の回転機制御装置によると、電流同期運転の開始時から第1所定時間が経過することで、同期回転機の誘起電圧が、切り替え後の磁束制御運転を精度よく行うことができる電圧にまで上昇したタイミングで電流同期運転から磁束制御運転へと切り替えることができる。このため、上記構成の回転機制御装置によると、切り替え後の磁束制御運転を精度よく行うことができるようになる。これにより、切り替え後の磁束制御運転における脱調が抑制される。 According to the rotating machine control device configured as described above, the induced voltage of the synchronous rotating machine is reduced to a voltage at which the magnetic flux control operation after switching can be performed with high accuracy by the lapse of the first predetermined time from the start of the current synchronous operation. can be switched from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation at the timing when the Therefore, according to the rotating machine control device having the above configuration, the magnetic flux control operation after switching can be performed with high accuracy. This suppresses step-out in the magnetic flux control operation after switching.

したがって、上記構成の回転機制御装置によると、直接トルク制御など主に磁束を用いた回転機制御装置の起動期間における安定性をさらに改善することができる。 Therefore, according to the rotating machine control device having the above configuration, it is possible to further improve the stability during the start-up period of a rotating machine control device that mainly uses magnetic flux, such as direct torque control.

以下、本開示の一態様に係る回転機制御装置の具体例について、図面を参照しながら説明する。ここで示す実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ならびに、ステップ(工程)およびステップの順序等は、一例であって本開示を限定する趣旨ではない。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。 A specific example of a rotating machine control device according to an aspect of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. All of the embodiments shown here show one specific example of the present disclosure. Therefore, the numerical values, shapes, components, arrangement and connection of components, steps (processes), order of steps, etc. shown in the following embodiments are examples and are not intended to limit the present disclosure. . Each figure is a schematic diagram and is not necessarily strictly illustrated.

なお、本開示の包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD-ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 It should be noted that general or specific aspects of the present disclosure may be implemented in a system, method, integrated circuit, computer program, or recording medium such as a computer-readable CD-ROM. Any combination of programs and recording media may be used.

(実施の形態1)
図1に示すように、回転機制御装置100は、第1電流センサ105a、第2電流センサ105b、電流同期制御部131、位置センサレス制御部134、切り替え部133及びデューティ生成部103を備えている。回転機制御装置100は、PWM(Pulse Width Modulation)インバータ104及び同期回転機102に接続される。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the rotating machine control device 100 includes a first current sensor 105a, a second current sensor 105b, a current synchronization control section 131, a position sensorless control section 134, a switching section 133, and a duty generation section 103. . The rotating machine control device 100 is connected to a PWM (Pulse Width Modulation) inverter 104 and a synchronous rotating machine 102 .

電流同期制御部131は、同期回転機102の電流同期運転を実行するように構成されている。位置センサレス制御部134は、同期回転機102の位置センサレス磁束制御運転を実行するように構成されている。電流同期運転は、同期回転機102に印加される回転機電流の回転速度(同期速度)に同期回転機102のロータの回転速度(回転数)を確実に一致させるための運転である。本実施の形態1では、位置センサレス磁束制御運転が実行されている期間においても、同期回転機102のロータの回転速度が同期速度に一致する。位置センサレス磁束制御運転は、エンコーダ、レゾルバ等の位置センサを用いない運転である。ただし、本実施の形態1では、電流同期運転が実行されている期間においても、位置センサは用いられない。本明細書では、説明の便宜上、推定された回転機磁束の位相を用いることなく回転機電流を制御する運転を電流同期運転と称する。推定された回転機磁束の位相を用いて回転機磁束を制御する運転を磁束制御運転と称する。回転機磁束は、同期回転機102に印加されている3相交流座標上の電機子鎖交磁束と、この電機子鎖交磁束を座標変換することにより得た磁束の両方を含む概念である。本明細書では、「振幅」は、単に大きさ(絶対値)を指す場合がある。 The current synchronization control unit 131 is configured to perform current synchronization operation of the synchronous rotating machine 102 . The position sensorless control unit 134 is configured to perform the position sensorless magnetic flux control operation of the synchronous rotating machine 102 . The current synchronous operation is an operation for ensuring that the rotation speed (synchronous speed) of the rotating machine current applied to the synchronous rotating machine 102 matches the rotating speed (rotational speed) of the rotor of the synchronous rotating machine 102 . In Embodiment 1, the rotation speed of the rotor of the synchronous rotating machine 102 matches the synchronous speed even during the period in which the position sensorless magnetic flux control operation is being performed. The position sensorless magnetic flux control operation is an operation that does not use a position sensor such as an encoder or resolver. However, in Embodiment 1, the position sensor is not used even during the period in which the current synchronous operation is being performed. In this specification, for convenience of explanation, the operation in which the rotating machine current is controlled without using the estimated phase of the rotating machine magnetic flux is referred to as current synchronous operation. An operation in which the estimated phase of the magnetic flux of the rotating machine is used to control the magnetic flux of the rotating machine is referred to as a magnetic flux control operation. The rotor magnetic flux is a concept that includes both the armature interlinkage magnetic flux on the three-phase AC coordinates applied to the synchronous rotating machine 102 and the magnetic flux obtained by coordinate transformation of this armature interlinkage magnetic flux. As used herein, "amplitude" may simply refer to magnitude (absolute value).

回転機制御装置100の一部又は全部の要素は、DSP(Digital Signal Processor)又はマイクロコンピュータにおいて実行される制御アプリケーションによって提供され得る。DSP又はマイクロコンピュータは、コア、メモリ、A/D変換回路及び通信ポート等の周辺装置を含んでいてもよい。また、回転機制御装置100の一部又は全部の要素は、論理回路によって構成されていてもよい。 Some or all elements of the rotating machine control device 100 may be provided by a control application executed in a DSP (Digital Signal Processor) or microcomputer. A DSP or microcomputer may include peripherals such as a core, memory, A/D conversion circuitry and communication ports. Moreover, some or all of the elements of the rotating machine control device 100 may be configured by logic circuits.

(回転機制御装置100による制御の概要)
回転機制御装置100は、指令速度ωref *及び相電流iu,iwから、デューティDu,Dv,Dwを生成する。PWMインバータ104によって、デューティDu,Dv,Dwから、同期回転機102に印加するべき電圧ベクトルvu,vv,vwが生成される。指令速度ωref *は、上位制御装置から回転機制御装置100に与えられる。指令速度ωref *は、同期回転機102が追従するべき速度を表す。
(Outline of control by rotating machine control device 100)
The rotating machine control device 100 generates duties D u , D v , D w from the command speed ω ref * and the phase currents i u , i w . PWM inverter 104 generates voltage vectors vu , vv , vw to be applied to synchronous rotating machine 102 from duties Du , Dv , Dw. The command speed ω ref * is given to the rotary machine control device 100 from the host control device. The command speed ω ref * represents the speed that the synchronous rotating machine 102 should follow.

図1を参照しながら、回転機制御装置100の動作の概要を説明する。電流センサ105a,105b(第1電流センサ105a、第2電流センサ105b)によって、相電流iu,iwが検出される。電流同期運転を実行しているときは、電流同期制御部131によって、指令速度ωref *及び相電流iu,iwから、指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *が生成される。指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *の各成分は、それぞれ3相交流座標上のU相電圧、V相電圧及びW相電圧に対応する。位置センサレス磁束制御運転を実行しているときは、位置センサレス制御部134によって、指令速度ωref *及び相電流iu,iwから、指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *が生成される。指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *の各成分は、それぞれ3相交流座標上のU相電圧、V相電圧及びW相電圧に対応する。電流同期運転を実行しているときは、切り替え部133によって、指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *が、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *として選択され、出力される。位置センサレス磁束制御運転を実行しているときは、切り替え部133によって、指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *が、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *として選択され、出力される。デューティ生成部103によって、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *から、デューティDu,Dv,Dwが生成される。デューティDu,Dv,Dwは、PWMインバータ104に入力される。このような制御により、同期回転機102は、速度が指令速度ωref *に追従するように制御される。 An overview of the operation of the rotating machine control device 100 will be described with reference to FIG. Phase currents i u and i w are detected by current sensors 105 a and 105 b (first current sensor 105 a and second current sensor 105 b ). When the current synchronous operation is executed, the current synchronous control unit 131 generates the command voltage vectors v1u * , v1v * , v1w * from the command speed ωref * and the phase currents iu , iw . be. Each component of the command voltage vectors v 1u * , v 1v * , v 1w * corresponds to the U-phase voltage, V-phase voltage, and W-phase voltage on the three-phase AC coordinates, respectively. When the position sensorless magnetic flux control operation is executed, the command voltage vectors v2u * , v2v * , v2w * are obtained from the command speed ωref * and the phase currents iu , iw by the position sensorless control unit 134. generated. Each component of the command voltage vectors v2u * , v2v * , v2w * corresponds to the U-phase voltage, V-phase voltage, and W-phase voltage on the three-phase AC coordinates, respectively. When the current synchronous operation is being performed, the switching unit 133 selects the command voltage vectors v1u * , v1v * , v1w * as the command voltage vectors vu * , vv * , vw * , output. When the position sensorless magnetic flux control operation is performed, the switching unit 133 selects the command voltage vectors v2u * , v2v * , v2w * as the command voltage vectors vu * , vv * , vw * . and output. Duty generator 103 generates duties D u , D v , and D w from command voltage vectors v u * , v v * , v w * . The duties D u , D v , D w are input to the PWM inverter 104 . Through such control, the synchronous rotating machine 102 is controlled such that the speed follows the command speed ω ref * .

以下では、d-q座標(第1の2相座標)に基づいて回転機制御装置100を説明することがある。また、α-β座標(第2の2相座標)に基づいて回転機制御装置100を説明することもある。図2に、d-q座標及びα-β座標を示す。α-β座標は、固定座標である。α-β座標は、静止座標とも交流座標とも称される。α軸は、U軸(図2では省略)と同一方向に延びる軸として設定される。d-q座標は、回転座標である。θは、U軸からみたd軸の進み角である。θは、ロータ位置とも称される。 In the following, the rotating machine control device 100 may be described based on dq coordinates (first two-phase coordinates). Also, the rotating machine control device 100 may be described based on α-β coordinates (second two-phase coordinates). FIG. 2 shows the dq and α-β coordinates. The α-β coordinates are fixed coordinates. α-β coordinates are also referred to as static coordinates and alternating coordinates. The α-axis is set as an axis extending in the same direction as the U-axis (not shown in FIG. 2). The dq coordinates are rotational coordinates. θ is the lead angle of the d-axis as viewed from the U-axis. θ is also referred to as rotor position.

(電流同期制御部131による制御の概要)
電流同期制御部131は、回転機磁束の位相によらず、同期回転機102を起動させるのに必要な同期電流を同期回転機102に供給する電流同期運転を実行する。
(Outline of control by current synchronization control unit 131)
The current synchronous control unit 131 performs current synchronous operation to supply the synchronous rotating machine 102 with a synchronous current necessary to start the synchronous rotating machine 102 regardless of the phase of the magnetic flux of the rotating machine.

図3に示すように、電流同期制御部131は、同期電流指令部124、電圧指令特定部(第1の電圧指令特定部)125、d,q/u,v,w変換部(第1の2相3相座標変換部)126、u,w/d,q変換部(第1の3相2相座標変換部)127及び積分器128を備えている。 As shown in FIG. 3, the current synchronous control unit 131 includes a synchronous current command unit 124, a voltage command specifying unit (first voltage command specifying unit) 125, a d, q/u, v, w conversion unit (first 2-phase 3-phase coordinate conversion unit) 126 , u, w/d, q conversion unit (first 3-phase 2-phase coordinate conversion unit) 127 and integrator 128 .

電流同期制御部131では、積分器128によって、指令速度ωref *からロータ位置θが特定される。ロータ位置θは、同期回転機102のロータの位置を表す。ロータ位置θは、回転子の永久磁石の位相に対応する。u,w/d,q変換部127によって、相電流iu,iwが軸電流id,iq(第1の軸電流)に変換される。この変換では、ロータ位置θが用いられる。軸電流id,iqは、同期回転機102のd-q座標上におけるd軸電流id及びq軸電流iqをまとめて記載したものである。同期電流指令部124によって、指令軸電流id *,iq *が生成される。指令軸電流id *,iq *は、軸電流id,iqが追従するべき軸電流である。指令軸電流id *,iq *は、同期回転機102のd-q座標上におけるd軸指令軸電流id *及びq軸指令軸電流iq *をまとめて記載したものである。電圧指令特定部125によって、指令軸電流id *,iq *及び軸電流id,iqから、指令軸電圧vd *,vq *(第1の軸電圧)を生成する。指令軸電圧vd *,vq *は、同期回転機102のd-q座標上におけるd軸指令軸電圧vd *及びq軸指令軸電圧vq *をまとめて記載したものである。d,q/u,v,w変換部126によって、指令軸電圧vd *,vq *が指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *に変換される。この変換では、ロータ位置θが用いられる。電流同期運転においては、このような制御により、速度が指令速度ωref *に追従し、軸電流id,iqが指令軸電流id *,iq *に追従する。 In the current synchronization control section 131, the integrator 128 identifies the rotor position θ from the command speed ω ref * . A rotor position θ represents the position of the rotor of the synchronous rotating machine 102 . The rotor position θ corresponds to the phase of the permanent magnets of the rotor. The u, w/d, q converter 127 converts the phase currents i u and i w into axial currents id and i q (first axial currents). This conversion uses the rotor position θ. The axis currents i d and i q collectively describe the d-axis current i d and the q-axis current i q on the dq coordinates of the synchronous rotating machine 102 . A synchronous current command unit 124 generates command shaft currents id * and iq * . The commanded shaft currents id * and iq * are shaft currents to be followed by the shaft currents id and iq . The command axis currents i d * and i q * collectively describe the d-axis command axis current i d * and the q-axis command axis current i q * on the dq coordinates of the synchronous rotating machine 102 . A voltage command specifying unit 125 generates command shaft voltages vd * , vq * (first shaft voltages) from the command shaft currents id* , iq * and the shaft currents id, iq . The command axis voltages v d * and v q * collectively describe the d-axis command axis voltage v d * and the q-axis command axis voltage v q * on the dq coordinates of the synchronous rotating machine 102 . The d, q/u, v, w converter 126 converts the command shaft voltages v d * , v q * into command voltage vectors v 1u * , v 1v * , v 1w * . This conversion uses the rotor position θ. In current synchronous operation, such control allows the speed to follow the command speed ω ref * , and the shaft currents id and iq to follow the command shaft currents id * and iq * .

(位置センサレス制御部134による制御の概要)
位置センサレス制御部134は、回転機磁束の振幅が目標振幅へと収束するように指令振幅を設定する位置センサレス磁束制御運転を実行する。位置センサレス磁束制御運転は、磁束推定部108(後述)に基づいて推定された回転機磁束の位相(推定位相θs)から求められる指令位相θs *を参照しながら実行される。目標振幅は、回転機磁束の振幅が最終的に到達するべき振幅である。指令振幅は、回転機磁束の振幅が追従するべき振幅である。
(Overview of Control by Position Sensorless Control Unit 134)
The position sensorless control unit 134 performs position sensorless magnetic flux control operation for setting the command amplitude so that the amplitude of the rotating machine magnetic flux converges to the target amplitude. The position sensorless magnetic flux control operation is performed while referring to the command phase θ s * obtained from the phase of the rotating machine magnetic flux (estimated phase θ s ) estimated based on the magnetic flux estimator 108 (described later). The target amplitude is the amplitude that the rotating machine magnetic flux should finally reach. The command amplitude is the amplitude that the amplitude of the rotating machine magnetic flux should follow.

図4に示すように、位置センサレス制御部134は、u,w/α,β変換部(第2の3相2相座標変換部)106、電圧指令特定部(第2の電圧指令特定部)107、磁束推定部108、トルク推定部109、位相・速度推定部117、トルク指令特定部116、指令位相特定部118、指令振幅特定部115、目標値設定部119、誤差変数特定部111、指令磁束特定部112、α軸磁束偏差演算部113a、β軸磁束偏差演算部113b及びα,β/u,v,w変換部(第2の2相3相座標変換部)114を備えている。 As shown in FIG. 4, the position sensorless control unit 134 includes a u, w/α, β conversion unit (second three-phase two-phase coordinate conversion unit) 106, a voltage command specifying unit (second voltage command specifying unit) 107, magnetic flux estimating unit 108, torque estimating unit 109, phase/speed estimating unit 117, torque command specifying unit 116, command phase specifying unit 118, command amplitude specifying unit 115, target value setting unit 119, error variable specifying unit 111, command It has a magnetic flux identifying section 112 , an α-axis magnetic flux deviation computing section 113 a, a β-axis magnetic flux deviation computing section 113 b, and an α, β/u, v, w transforming section (second two-phase three-phase coordinate transforming section) 114 .

位置センサレス制御部134では、u,w/α,β変換部106によって、相電流iu,iwが、軸電流iα,iβ(第2の軸電流)に変換される。軸電流iα,iβは、同期回転機102のα-β座標上におけるα軸電流iα及びβ軸電流iβをまとめて記載したものである。磁束推定部108によって、回転機磁束が推定される(推定磁束Ψsが求められる)。推定磁束Ψsのα軸成分及びβ軸成分をそれぞれ推定磁束Ψα,Ψβと記載する。位相・速度推定部117によって、推定磁束Ψsから、同期回転機102の速度及び回転機磁束の位相が推定される(推定速度(回転数)ωr及び推定磁束Ψsの推定位相θsが求められる)。トルク推定部109によって、推定磁束Ψs及び軸電流iα,iβから、モータトルクが推定される(推定トルクTeが求められる)。トルク指令特定部116によって、推定速度ωr及び指令速度(回転数)ωref *から、指令トルクTe *が生成される。指令トルクTe *は、モータトルクが追従するべきトルクを表す。誤差変数特定部111によって、推定磁束Ψs及び軸電流iα,iβから、無効電力成分を示す誤差変数εが生成される。目標値設定部119によって、誤差変数εの目標値が設定される。指令振幅特定部115によって、誤差変数εを用いたフィードバック制御を実行することで、指令振幅|Ψs *|が生成される。ここで、後述の切り替え部133が、電流同期運転から磁束制御運転(ここでは、位置センサレス磁束制御運転)への切り替えを制御する際に、磁束推定部108によって、磁束制御運転への切り替え前の推定磁束の振幅|Ψs|が、磁束制御運転への切り替え直後の指令振幅|Ψs *|の初期値として、上記フィードバック制御に与えられる。指令位相特定部118によって、推定磁束Ψsの推定位相θs、指令トルクTe *及び推定トルクTeから指令磁束ベクトルΨs *の指令位相θs *が求められる。指令磁束特定部112によって、指令振幅|Ψs *|と指令位相θs *とから、指令磁束ベクトルΨs *が求められる。指令磁束ベクトルΨs *のα軸成分及びβ軸成分を、それぞれα軸指令磁束Ψα *、β軸指令磁束Ψβ *と記載する。α軸磁束偏差演算部113aによって、α軸指令磁束Ψα *と推定磁束Ψαとの偏差(磁束偏差)ΔΨαが求められる。β軸磁束偏差演算部113bによって、β軸指令磁束Ψβ *と推定磁束Ψβとの偏差(磁束偏差)ΔΨβが求められる。電圧指令特定部107によって、磁束偏差ΔΨα,ΔΨβ及び軸電流iα,iβから、指令軸電圧vα *,vβ *(第2の軸電圧)が求められる。指令軸電圧vα *,vβ *は、同期回転機102のα-β座標上におけるα軸指令軸電圧vα *及びβ軸指令軸電圧vβ *をまとめて記載したものである。α,β/u,v,w変換部114によって、指令軸電圧vα *,vβ *が、指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *に変換される。 In the position sensorless control section 134, the u, w/α, β conversion section 106 converts the phase currents i u and i w into axial currents i α and i β (second axial currents). The axis currents i α and i β collectively describe the α axis current i α and the β axis current i β on the α-β coordinates of the synchronous rotating machine 102 . The magnetic flux estimator 108 estimates the magnetic flux of the rotating machine (determines the estimated magnetic flux Ψ s ). The α-axis component and β-axis component of the estimated magnetic flux Ψs are denoted as estimated magnetic flux Ψα and Ψβ , respectively. The phase/speed estimator 117 estimates the speed of the synchronous rotating machine 102 and the phase of the magnetic flux of the rotating machine from the estimated magnetic flux Ψ s (when the estimated speed (rotational speed) ω r and the estimated phase θ s of the estimated magnetic flux Ψ s are Desired). A torque estimator 109 estimates the motor torque from the estimated magnetic flux Ψ s and the shaft currents i α and i β (estimated torque Te is obtained). A command torque T e * is generated by the torque command specifying unit 116 from the estimated speed ω r and the command speed (rotational speed) ω ref * . The command torque T e * represents the torque that the motor torque should follow. An error variable ε representing a reactive power component is generated from the estimated magnetic flux Ψ s and the shaft currents i α and i β by the error variable specifying unit 111 . A target value of the error variable ε is set by the target value setting unit 119 . The command amplitude |Ψ s * | is generated by executing feedback control using the error variable ε by the command amplitude specifying unit 115 . Here, when the switching unit 133, which will be described later, controls switching from current synchronous operation to magnetic flux control operation (here, position sensorless magnetic flux control operation), the magnetic flux estimating unit 108 performs The estimated magnetic flux amplitude |Ψ s | is given to the feedback control as the initial value of the command amplitude |Ψ s * | immediately after switching to the magnetic flux control operation. The command phase specifying unit 118 obtains the command phase θ s * of the command magnetic flux vector ψ s * from the estimated phase θ s of the estimated magnetic flux ψ s , the command torque T e * , and the estimated torque T e . The commanded magnetic flux vector Ψ s * is obtained from the commanded amplitude |Ψ s * | and the commanded phase θ s * by the commanded magnetic flux identifying unit 112 . The α-axis component and β-axis component of the command magnetic flux vector Ψ s * are denoted as α-axis command magnetic flux Ψ α * and β-axis command magnetic flux Ψ β * , respectively. The α-axis magnetic flux deviation calculator 113a obtains the deviation (magnetic flux deviation) ΔΨα between the α-axis command magnetic flux Ψα * and the estimated magnetic flux Ψα . A deviation (magnetic flux deviation) ΔΨβ between the β-axis command magnetic flux Ψ β * and the estimated magnetic flux Ψ β is obtained by the β-axis magnetic flux deviation calculator 113b. The commanded shaft voltages v α * and v β * (second shaft voltages) are obtained from the magnetic flux deviations ΔΨ α and ΔΨ β and the shaft currents i α and i β by the voltage command specifying unit 107 . The command shaft voltages v α * and v β * collectively describe the α-axis command shaft voltage v α * and the β-axis command shaft voltage v β * on the α-β coordinates of the synchronous rotating machine 102 . The α, β/u, v, w converter 114 converts the command shaft voltages v α * , v β * into command voltage vectors v 2u * , v 2v * , v 2w * .

位置センサレス磁束制御運転においては、このような制御により、モータトルクが指令トルクTe *に追従し、回転機磁束が指令磁束ベクトルΨs *に追従する。その結果、速度が指令速度ωref *に追従する。上述のように、「位置センサレス制御部134は、回転機磁束の振幅が目標振幅へと収束するように、指令振幅を設定する位置センサレス磁束制御運転を実行する」と表現する場合、「目標振幅」は、指令振幅|Ψs *|に対応する。これを考慮して、以下では、指令振幅|Ψs *|を目標振幅|Ψs *|と称することがある。 In the position sensorless magnetic flux control operation, such control causes the motor torque to follow the command torque T e * , and the rotating machine magnetic flux to follow the command magnetic flux vector Ψ s * . As a result, the speed follows the command speed ω ref * . As described above, when expressing that "the position sensorless control unit 134 performs the position sensorless magnetic flux control operation for setting the command amplitude so that the amplitude of the magnetic flux of the rotating machine converges to the target amplitude", the expression "target amplitude ' corresponds to the commanded amplitude |Ψ s * |. Taking this into consideration, the command amplitude |Ψ s * | is sometimes referred to as the target amplitude |Ψ s * | below.

位置センサレス磁束制御運転を実行しているときは、図4に示すように、磁束推定部108を用いて、軸電流iα,iβ及び指令軸電圧vα *,vβ *から、推定磁束Ψsを求める。また、電流同期運転を実行しているときは、軸電流iα,iβ及び指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *に基づいて、磁束推定部108を用いて、推定磁束Ψsを求める。具体的には、図5に示すように、u,v,w/α,β変換部(第3の2相3相座標変換部)150を用いて、指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *を、参照用軸電圧vα’,vβ’に変換する。その後、磁束推定部108によって、軸電流iα,iβ及び参照用軸電圧vα’,vβ’から、推定磁束Ψsを求める。 When the position sensorless magnetic flux control operation is executed , as shown in FIG. Find Ψ s . Further , when the current synchronous operation is executed , the estimated magnetic flux Ψ find s . Specifically, as shown in FIG. 5, a u, v, w/α, β conversion unit (third two-phase three-phase coordinate conversion unit) 150 is used to convert command voltage vectors v 1u * , v 1v * , v 1w * are converted into reference shaft voltages v α ', v β '. After that, the magnetic flux estimator 108 obtains the estimated magnetic flux Ψ s from the shaft currents i α and i β and the reference shaft voltages v α ' and v β '.

「同期電流を同期回転機102に供給する電流同期運転」は、電流同期運転において指令軸電流を用いることが必須であることを趣旨とする表現ではない。指令軸電流を用いずに同期運転を実行することもできる。例えば、指令軸電圧を用いた電圧同期運転を行えばよい。この場合の同期運転の詳細は、当業者にとって自明であるため、説明を省略する。また、本実施の形態1の電流同期運転では、指令トルクTe *ではない指令が用いられる。そして、位置センサレス磁束制御運転へと切り替わると、指令トルクTe *を用いた制御が開始される。 The expression "current synchronous operation in which synchronous current is supplied to the synchronous rotating machine 102" does not mean that it is essential to use the command shaft current in the current synchronous operation. Synchronous operation can also be performed without using the commanded shaft current. For example, voltage synchronous operation using the command axis voltage may be performed. The details of the synchronous operation in this case are self-explanatory for those skilled in the art, so the description is omitted. Further, in the current synchronous operation of Embodiment 1, a command other than the command torque T e * is used. Then, when the operation is switched to the position sensorless magnetic flux control operation, the control using the command torque T e * is started.

本明細書では、軸電流id,iqは、実際に同期回転機102を流れる電流ではなく、情報として伝達される電流値を意味する。指令軸電流id *,iq *、指令軸電圧vd *,vq *、指令速度ωref *、ロータ位置θ及び指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *も情報として伝達される値を意味する。軸電流iα,iβ、指令軸電圧vα *,vβ *、推定磁束Ψs、推定位相θs、推定トルクTe、指令トルクTe *、指令振幅|Ψs *|(目標振幅|Ψs *|)、指令磁束ベクトルΨs *、指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *等も同様である。 In this specification, the shaft currents id and iq do not mean currents that actually flow through the synchronous rotating machine 102, but current values that are transmitted as information. Commanded shaft currents id * , iq * , commanded shaft voltages vd * , vq * , commanded speed ωref * , rotor position θ, and commanded voltage vectors v1u * , v1v * , v1w * are also transmitted as information. value. Axial currents i α , i β , commanded shaft voltages v α * , v β * , estimated magnetic flux Ψ s , estimated phase θ s , estimated torque T e , commanded torque T e * , commanded amplitude |Ψ s * | (target amplitude |Ψ s * |), command magnetic flux vector Ψ s * , command voltage vectors v 2u * , v 2v * , v 2w * , command voltage vectors v u * , v v * , v w *, etc. are the same.

図3に示す電流同期制御部131の構成要素について、以下で説明する。 Components of the current synchronization control unit 131 shown in FIG. 3 will be described below.

(積分器128)
積分器128は、指令速度ωref *を取得し、指令速度ωref *を積算(積分)する。このようにして、積分器128は、ロータ位置θを求める。具体的に、積分器128は、式(1)によりロータ位置θを計算する。sは、ラプラス演算子である。積分器128は、公知の積分器である。
(Integrator 128)
The integrator 128 acquires the command speed ω ref * and integrates (integrates) the command speed ω ref * . Thus, the integrator 128 determines the rotor position θ. Specifically, the integrator 128 calculates the rotor position θ by equation (1). s is the Laplacian operator. Integrator 128 is a known integrator.

Figure 0007308464000001
Figure 0007308464000001

(u,w/d,q変換部127)
u,w/d,q変換部127は、ロータ位置θを取得し、ロータ位置θを用いて相電流iu,iwを軸電流id,iqに変換する。具体的に、u,w/d,q変換部127は、式(2)及び(3)により相電流iu,iwを軸電流id,iqに変換して、軸電流id,iqを出力する。
(u, w/d, q conversion unit 127)
A u, w/d, q converter 127 acquires the rotor position θ and converts the phase currents i u and i w into axial currents id and i q using the rotor position θ. Specifically, the u, w/d, q converter 127 converts the phase currents i u and i w into the axial currents id and i q according to the equations ( 2) and (3). Output i q .

Figure 0007308464000002
Figure 0007308464000002

Figure 0007308464000003
Figure 0007308464000003

(同期電流指令部124)
同期電流指令部124は、指令軸電流id *,iq *を生成し、指令軸電流id *,iq *を出力する。指令軸電流id *,iq *は、同期回転機102に供給するべき同期電流に対応する。本実施の形態1では、指令軸電流id *,iq *は、予め定められた電流である。また、指令軸電流id *,iq *は、大きさが一定の電流である。なお、指令軸電流id *,iq *は、通常は一定であるが、可変するようにしてもよい。本実施の形態1では、d軸指令軸電流id *はゼロである。具体的に、同期電流指令部124は、式(4)により指令軸電流id *,iq *を生成し、指令軸電流id *,iq *を出力する。
(Synchronous current command unit 124)
A synchronous current command unit 124 generates command axis currents id * and iq * and outputs command axis currents id * and iq * . The command shaft currents i d * and i q * correspond to synchronous currents to be supplied to the synchronous rotating machine 102 . In the first embodiment, the command axis currents i d * and i q * are predetermined currents. Also, the command axis currents i d * and i q * are currents of constant magnitude. The command shaft currents i d * and i q * are normally constant, but may be variable. In the first embodiment, the d-axis command axis current i d * is zero. Specifically, the synchronous current command unit 124 generates the command axis currents id * and iq * according to equation (4), and outputs the command axis currents id * and iq * .

Figure 0007308464000004
Figure 0007308464000004

(電圧指令特定部125)
電圧指令特定部125は、軸電流id,iq及び指令軸電流id *,iq *から、指令軸電圧vd *,vq *を生成する。指令軸電圧vd *,vq *は、軸電流id,iqが指令軸電流id *,iq *に追従するように特定される。具体的に、電圧指令特定部125は、式(5)及び(6)により指令軸電圧vd *,vq *を生成し、出力する。式(5)及び(6)におけるKcdP及びKcqPは比例ゲインである。KcdI及びKcqIは積分ゲインである。電圧指令特定部125は、公知のPI補償器である。
(Voltage command specifying unit 125)
A voltage command specifying unit 125 generates command shaft voltages vd * and vq * from the shaft currents id and iq and the command shaft currents id * and iq * . The commanded shaft voltages v d * , v q * are specified such that the shaft currents id , i q track the commanded shaft currents id * , i q * . Specifically, the voltage command specifying unit 125 generates and outputs the command shaft voltages v d * and v q * using equations (5) and (6). K cdP and K cqP in equations (5) and (6) are proportional gains. K cdI and K cqI are integral gains. Voltage command specifying unit 125 is a known PI compensator.

Figure 0007308464000005
Figure 0007308464000005

Figure 0007308464000006
Figure 0007308464000006

(d,q/u,v,w変換部126)
d,q/u,v,w変換部126は、ロータ位置θを用いて、指令軸電圧vd *,vq *を指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *に変換する。具体的に、d,q/u,v,w変換部126は、式(7)により指令軸電圧vd *,vq *を指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *に変換して、指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *を出力する。
(d, q/u, v, w converter 126)
A d, q/u, v, w converter 126 uses the rotor position θ to convert the command shaft voltages v d * , v q * into command voltage vectors v 1u * , v 1v * , v 1w * . Specifically, the d, q/u, v, w conversion unit 126 converts the command shaft voltages v d * , v q * into command voltage vectors v 1u * , v 1v * , v 1w * using equation (7). and output command voltage vectors v 1u * , v 1v * , v 1w * .

Figure 0007308464000007
Figure 0007308464000007

なお、積分器128によって指令速度ωref *を積算する以外の方法でロータ位置θが得られるように、電流同期制御部131を構成することもできる。ロータ位置θは、外部から与えられる値であってもよい。例えば、上位制御装置から、ロータ位置θを電流同期制御部131に与えることができる。 Note that the current synchronization control section 131 can be configured so that the rotor position θ can be obtained by a method other than integrating the command speed ω ref * with the integrator 128 . The rotor position θ may be an externally given value. For example, the rotor position θ can be given to the current synchronization control section 131 from a host controller.

図4に示す位置センサレス制御部134の構成要素について、以下で説明する。 The components of the position sensorless control section 134 shown in FIG. 4 are described below.

(u,w/α,β変換部106)
u,w/α,β変換部106は、相電流iu,iwを軸電流iα,iβに変換する。具体的に、u,w/α,β変換部106は、式(8)、(9)により、相電流iu,iwを軸電流iα,iβに変換して、軸電流iα,iβを出力する。
(u, w/α, β conversion unit 106)
A u, w/α, β conversion unit 106 converts the phase currents i u , i w into axial currents i α , i β . Specifically, the u, w/α, β conversion unit 106 converts the phase currents i u , i w into the axial currents i α , i β according to equations (8) and (9), and the axial currents i α , i β .

Figure 0007308464000008
Figure 0007308464000008

Figure 0007308464000009
Figure 0007308464000009

(磁束推定部108)
磁束推定部108は、位置センサレス磁束制御運転を実行しているときは、軸電流iα,iβ及び指令軸電圧vα *,vβ *から、推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)を求める。具体的に、磁束推定部108は、式(10)、(11)及び(12)を用いて、推定磁束Ψα,Ψβ、及び推定磁束Ψsの絶対値|Ψs|を求める。式(10)及び(11)におけるΨα|t=0、Ψβ|t=0は、それぞれ推定磁束Ψα,Ψβの初期値である。式(10)及び(11)におけるRは、同期回転機102の巻線抵抗である。磁束推定部108がDSP、マイクロコンピュータ等のディジタル制御装置に組み込まれている場合は、式(10)及び(11)における演算のために必要となる積分器は離散系で構成され得る。この場合には、1制御周期前における推定磁束Ψα,Ψβに、現在の制御周期に由来する値を加減算すればよい。
(Magnetic flux estimation unit 108)
Magnetic flux estimator 108 calculates estimated magnetic flux Ψ s ( estimated magnetic flux Ψ α , Ψ β ). Specifically, magnetic flux estimator 108 uses equations (10), (11), and (12) to obtain estimated magnetic fluxes Ψ α , Ψ β , and absolute values |Ψ s | of estimated magnetic fluxes Ψ s . Ψ α | t=0 and Ψ β | t=0 in equations (10) and (11) are the initial values of the estimated magnetic fluxes Ψ α and Ψ β , respectively. R in equations (10) and (11) is the winding resistance of the synchronous rotating machine 102 . If the magnetic flux estimator 108 is built into a digital controller such as a DSP, microcomputer, etc., the integrators required for the calculations in equations (10) and (11) can be constructed in a discrete system. In this case, the estimated magnetic fluxes Ψ α and Ψ β one control period before are added or subtracted from the values derived from the current control period.

Figure 0007308464000010
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Figure 0007308464000011
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Figure 0007308464000012
Figure 0007308464000012

磁束推定部108は、電流同期運転を実行しているときにも用いられる。この場合、磁束推定部108は、u,v,w/α,β変換部150(図5)と協働して、軸電流iα,iβ及び指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *に基づいて、推定磁束Ψα,Ψβを求める。具体的には、u,v,w/α,β変換部150は、式(13)及び(14)を用いて、指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *を参照用軸電圧vα’,vβ’に変換する。磁束推定部108は、軸電流iα,iβ及び参照用軸電圧vα’,vβ’から、推定磁束Ψα,Ψβを求める。推定磁束Ψα,Ψβを求める際には、式(10)及び(11)の指令軸電圧vα *,vβ *が参照用軸電圧vα’,vβ’に置き換えられた式が用いられる。軸電流iα,iβは、位置センサレス磁束制御運転を実行しているときと同様、電流センサ105a,105b(第1電流センサ105a、第2電流センサ105b)及びu,w/α,β変換部106から特定される。 The magnetic flux estimator 108 is also used during current synchronous operation. In this case, the magnetic flux estimation unit 108 cooperates with the u, v, w/α, β conversion unit 150 (FIG. 5) to obtain the axial currents i α , i β and the command voltage vectors v 1u * , v 1v * , Estimated magnetic fluxes Ψ α and Ψ β are obtained based on v 1w * . Specifically, the u, v, w/α, β conversion unit 150 converts the command voltage vectors v 1u * , v 1v * , v 1w * into reference shaft voltages using equations (13) and (14). Convert to v α ', v β '. The magnetic flux estimator 108 obtains estimated magnetic fluxes Ψ α and Ψ β from the shaft currents i α and i β and the reference shaft voltages v α ' and v β ' . When obtaining the estimated magnetic fluxes Ψ α and Ψ β , the formulas obtained by replacing the command shaft voltages v α * and v β * in formulas (10) and (11) with reference shaft voltages v α ' and v β ' are used. Used. The shaft currents i α and i β are calculated by the current sensors 105a and 105b (the first current sensor 105a and the second current sensor 105b) and the u, w/α, β conversion, as in the position sensorless magnetic flux control operation. Identified from section 106 .

Figure 0007308464000013
Figure 0007308464000013

Figure 0007308464000014
Figure 0007308464000014

(トルク推定部109)
トルク推定部109は、軸電流iα,iβ及び推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)から推定トルクTeを求める。具体的に、トルク推定部109は、式(15)を用いて、推定トルクTeを求める。式(15)におけるPnは、同期回転機102の極対数である。
(Torque estimator 109)
The torque estimator 109 obtains the estimated torque T e from the shaft currents i α and i β and the estimated magnetic flux Ψ s (estimated magnetic flux Ψ α and Ψ β ). Specifically, torque estimator 109 obtains estimated torque T e using equation (15). P n in Equation (15) is the number of pole pairs of the synchronous rotating machine 102 .

Figure 0007308464000015
Figure 0007308464000015

(位相・速度推定部117)
位相・速度推定部117は、推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)から推定磁束Ψsの推定位相θsを求める。具体的に、位相・速度推定部117は、式(16)により、推定磁束Ψsの推定位相θsを求める。また、位相・速度推定部117は、現在の制御周期において求めた推定位相θs(n)と、前回の制御周期において求めた推定位相θs(n-1)とを用いて、式(17)により、推定速度ωrを求める。位相・速度推定部117は、公知の位相推定器である。ここで、Tsは本制御における制御周期(サンプリング周期)を意味する。nは、タイムステップである。
(Phase/velocity estimator 117)
The phase/velocity estimator 117 obtains the estimated phase θ s of the estimated magnetic flux Ψ s from the estimated magnetic flux Ψ s (estimated magnetic flux Ψ α , Ψ β ). Specifically, the phase/velocity estimator 117 obtains the estimated phase θ s of the estimated magnetic flux Ψ s by Equation (16). Also, the phase/velocity estimator 117 uses the estimated phase θ s (n) obtained in the current control cycle and the estimated phase θ s (n−1) obtained in the previous control cycle to obtain the following equation (17): ), the estimated speed ω r is obtained. Phase/velocity estimator 117 is a known phase estimator. Here, Ts means a control cycle (sampling cycle) in this control. n is the time step.

Figure 0007308464000016
Figure 0007308464000016

Figure 0007308464000017
Figure 0007308464000017

(トルク指令特定部116)
トルク指令特定部116は、指令速度ωref *及び推定速度ωrから、指令トルクTe *を求める。具体的に、トルク指令特定部116は、式(18)により、指令トルクTe *を求める。式(18)におけるKsPは比例ゲインである。KsIは積分ゲインである。トルク指令特定部116は、公知のPI補償器である。
(Torque command specifying unit 116)
A torque command specifying unit 116 obtains a command torque T e * from the command speed ω ref * and the estimated speed ω r . Specifically, the torque command specifying unit 116 obtains the command torque T e * by using equation (18). K sP in equation (18) is the proportional gain. K sI is the integral gain. Torque command specifying unit 116 is a known PI compensator.

Figure 0007308464000018
Figure 0007308464000018

(誤差変数特定部111)
誤差変数特定部111は、仮想インダクタンス(同期回転機102のインダクタンス)Lmと軸電流iα,iβと推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)とから、無効電力成分を示す誤差変数εを演算する。具体的には、まず、電機子反作用磁束を推定する(推定電機子反作用磁束Lmiaを求める)。推定電機子反作用磁束Lmiaのα軸成分及びβ軸成分を、それぞれ推定電機子反作用磁束Lmiα、推定電機子反作用磁束Lmiβと記載する。推定電機子反作用磁束Lmiα、推定電機子反作用磁束Lmiβは、仮想インダクタンスLmと、軸電流iα,iβとの積である。次に、推定磁束Ψs(推定磁束Ψα,Ψβ)及び推定電機子反作用磁束Lmia(推定電機子反作用磁束Lmiα,Lmiβ)から、同期回転機102の永久磁石の推定された磁石磁束を推定する(推定磁石磁束Ψ´a eを求める)。推定磁石磁束Ψ´a eのα軸成分及びβ軸成分を、それぞれ推定磁石磁束Ψ´a eα,Ψ´a eβと記載する。具体的には、式(19)及び(20)に示すように、推定磁束Ψα,Ψβから推定電機子反作用磁束Lmiα,Lmiβを減じることにより推定磁石磁束Ψ´a eα,Ψ´a eβを求める。次に、推定磁石磁束Ψ´a eα,Ψ´a eβ と軸電流iα,iβとから誤差変数εを式(21)のように計算する。
(Error variable identification unit 111)
The error variable identification unit 111 determines the error indicating the reactive power component from the virtual inductance (the inductance of the synchronous rotating machine 102) L m , the shaft currents i α and i β and the estimated magnetic flux Ψ s (estimated magnetic flux Ψ α and Ψ β ). Compute the variable ε. Specifically, first, the armature reaction magnetic flux is estimated (estimated armature reaction magnetic flux L mia is obtained). The α-axis component and β-axis component of the estimated armature reaction magnetic flux L mia are denoted as an estimated armature reaction magnetic flux L miα and an estimated armature reaction magnetic flux L miβ , respectively. The estimated armature reaction magnetic flux L miα and the estimated armature reaction magnetic flux L miβ are products of the virtual inductance L m and the shaft currents i α and i β . Next, from the estimated magnetic flux Ψ s (estimated magnetic flux Ψ α , Ψ β ) and estimated armature reaction magnetic flux L mia (estimated armature reaction magnetic flux L miα , L miβ ), the estimated permanent magnet of the synchronous rotating machine 102 Estimate the magnetic flux (determine the estimated magnetic flux Ψ' ae ). The α-axis component and β-axis component of the estimated magnetic flux Ψ'ae are denoted as estimated magnetic flux Ψ'aeα and Ψ'aeβ , respectively. Specifically, as shown in equations (19) and (20), the estimated magnet magnetic fluxes Ψ ' a eα , Ψ ' are obtained by subtracting the estimated armature reaction magnetic fluxes L miα , L miβ from the estimated magnetic fluxes Ψ α , Ψ β. a Calculate eβ . Next, an error variable ε is calculated from the estimated magnetic fluxes Ψ'a , Ψ'a and the shaft currents i α , i β as shown in Equation (21).

Figure 0007308464000019
Figure 0007308464000019

Figure 0007308464000020
Figure 0007308464000020

Figure 0007308464000021
Figure 0007308464000021

式(21)、図6Aに示すように、誤差変数特定部111は、誤差変数εとして、同期回転機102の永久磁石の推定された磁石磁束Ψ´と同期回転機102の検出電流iとの内積(第2内積)を演算する。 As shown in Equation (21) and FIG. 6A, the error variable identification unit 111 uses the estimated magnet flux Ψ′ of the permanent magnet of the synchronous rotating machine 102 and the detected current i of the synchronous rotating machine 102 as the error variable ε. An inner product (second inner product) is calculated.

なお、誤差変数εは、同期回転機102の推定磁束Ψと同期回転機102の検出電流iとの内積(第1内積)を演算することでも求めることができる。 The error variable ε can also be obtained by calculating the inner product (first inner product) of the estimated magnetic flux Ψ of the synchronous rotating machine 102 and the detected current i of the synchronous rotating machine 102 .

このため、誤差変数特定部111は、式(22)、図6Bに示すように、誤差変数εとして、上記第2内積の替わりに、同期回転機102の推定磁束Ψと同期回転機102の検出電流iとの内積(第1内積)を演算する構成であってもよい。 Therefore, the error variable specifying unit 111 uses the estimated magnetic flux Ψ of the synchronous rotating machine 102 and the detection of the synchronous rotating machine 102 instead of the second inner product as the error variable ε, as shown in Equation (22) and FIG. 6B . The configuration may be such that an inner product (first inner product) with the current i is calculated.

Figure 0007308464000022
Figure 0007308464000022

(目標値設定部119)
目標値設定部119は、誤差変数εの目標値、すなわち、第1内積又は第2内積の演算結果の目標値ε*を設定する。ここでは、目標値設定部119は、第1内積又は第2内積の演算結果の目標値として、ゼロ以下に設定する。ただし、最高回転数の10%以下のような定速領域においては、正の値に設定してもよい。正の値に設定すれば、同期回転機102の永久磁石の磁石磁束の方向の界磁磁束を発生させる電流を流すことができる。このため、永久磁石を増磁させる効果と等価な効果が得られる。
(Target value setting unit 119)
The target value setting unit 119 sets the target value of the error variable ε, that is, the target value ε * of the calculation result of the first inner product or the second inner product. Here, the target value setting unit 119 sets zero or less as the target value of the calculation result of the first inner product or the second inner product. However, in a constant speed region such as 10% or less of the maximum rotational speed, it may be set to a positive value. If it is set to a positive value, a current that generates a field magnetic flux in the direction of the magnet magnetic flux of the permanent magnets of the synchronous rotating machine 102 can flow. Therefore, an effect equivalent to the effect of magnetizing the permanent magnet can be obtained.

なお、ε*の最大値は、永久磁石の磁石磁束の方向に発生する界磁磁束が、永久磁石の磁石磁束の30%未満になる値であることが望ましい。 It should be noted that the maximum value of ε * is desirably a value at which the field flux generated in the direction of the magnet flux of the permanent magnet is less than 30% of the magnet flux of the permanent magnet.

(指令振幅特定部115)
指令振幅特定部115は、誤差変数εを用いたフィードバック制御を実行することで、指令振幅|Ψs *|を生成する。
(Command amplitude specifying unit 115)
Command amplitude specifying section 115 generates command amplitude |Ψ s * | by executing feedback control using error variable ε.

図7に示すように、指令振幅特定部115は、減算器142と、Pゲイン143と、Iゲイン145と、積分器146と、加算器144とを有している。 As shown in FIG. 7 , command amplitude identifying section 115 has subtractor 142 , P gain 143 , I gain 145 , integrator 146 , and adder 144 .

積分器146には、積分の初期値として、磁束推定部108から、推定磁束Ψsの絶対値|Ψs|が与えられる。この構成により、後述の切り替え部133が、電流同期運転から磁束制御運転(ここでは、位置センサレス磁束制御運転)への切り替えを制御する際に、磁束推定部108によって、磁束制御運転への切り替え前の推定磁束の振幅|Ψs|が、磁束制御運転への切り替え直後の指令振幅|Ψs *|の初期値として、上記フィードバック制御に与えられる。 The integrator 146 is supplied with the absolute value |Ψ s | of the estimated magnetic flux Ψ s from the magnetic flux estimator 108 as an initial value for integration. With this configuration, when the switching unit 133, which will be described later, controls switching from current synchronous operation to magnetic flux control operation (here, position sensorless magnetic flux control operation), the magnetic flux estimation unit 108 performs is given to the feedback control as the initial value of the command amplitude |Ψ s * | immediately after switching to the flux control operation.

(指令位相特定部118)
指令位相特定部118は、推定磁束Ψsの推定位相θs、指令トルクTe *及び推定トルクTeから、指令磁束ベクトルΨs *の指令位相θs *を特定する。
(Command phase identification unit 118)
The command phase specifying unit 118 specifies the command phase θ s * of the command magnetic flux vector ψ s * from the estimated phase θ s of the estimated magnetic flux ψ s, the command torque T e * , and the estimated torque Te .

(指令磁束特定部112)
指令磁束特定部112は、指令振幅|Ψs *|及び指令位相θs *から、指令磁束ベクトルΨs *(指令磁束Ψα *,Ψβ *)を求める。具体的には、式(23)及び(24)を用いて、指令磁束Ψα *,Ψβ *を求める。
(Command magnetic flux identification unit 112)
The command magnetic flux identifying unit 112 obtains command magnetic flux vector Ψ s * (command magnetic flux Ψ α * , Ψ β * ) from command amplitude |Ψ s * | and command phase θ s * . Specifically, using equations (23) and (24), command magnetic fluxes Ψ α * and Ψ β * are obtained.

Figure 0007308464000023
Figure 0007308464000023

Figure 0007308464000024
Figure 0007308464000024

(α軸磁束偏差演算部113a、β軸磁束偏差演算部113b)
α軸磁束偏差演算部113aは、指令振幅Ψα *と推定磁束Ψαを取得し、これらの偏差(磁束偏差ΔΨα:Ψα *-Ψα)を求める。β軸磁束偏差演算部113bは、指令振幅Ψβ *と推定磁束Ψβを取得し、これらの偏差(磁束偏差ΔΨβ:Ψβ *-Ψβ)を求める。α軸磁束偏差演算部113a,β軸磁束偏差演算部113bとしては、公知の演算子を用いればよい。
(α-axis magnetic flux deviation calculator 113a, β-axis magnetic flux deviation calculator 113b)
The α-axis magnetic flux deviation calculator 113a obtains the command amplitude Ψ α * and the estimated magnetic flux Ψ α , and obtains their deviation (flux deviation ΔΨ α : Ψ α * - Ψ α ). The β-axis magnetic flux deviation calculation unit 113b acquires the command amplitude Ψ β * and the estimated magnetic flux Ψ β and obtains their deviation (magnetic flux deviation ΔΨ β : Ψ β * - Ψ β ). Known operators may be used as the α-axis magnetic flux deviation calculator 113a and the β-axis magnetic flux deviation calculator 113b.

(電圧指令特定部107)
電圧指令特定部107は、磁束偏差ΔΨα,ΔΨβ及び軸電流iα,iβから、指令軸電圧vα *,vβ *を求める。具体的に、電圧指令特定部107は、式(25)を用いて、α軸指令軸電圧vα *を求める。また、電圧指令特定部107は、式(26)を用いて、β軸指令軸電圧vβ *を求める。
(Voltage command specifying unit 107)
A voltage command specifying unit 107 obtains command shaft voltages v α * and v β * from the magnetic flux deviations ΔΨ α and ΔΨ β and the shaft currents i α and i β . Specifically, the voltage command specifying unit 107 uses equation (25) to obtain the α-axis command axis voltage v α * . Also, the voltage command specifying unit 107 obtains the β-axis command axis voltage v β * using equation (26).

Figure 0007308464000025
Figure 0007308464000025

Figure 0007308464000026
Figure 0007308464000026

(α,β/u,v,w変換部114)
α,β/u,v,w変換部114は、指令軸電圧vα *,vβ *を、指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *に変換する。具体的に、α,β/u,v,w変換部114は、式(27)により、指令軸電圧vα *,vβ *を指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *に変換して、指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *を出力する。
(α, β/u, v, w conversion unit 114)
The α, β/u, v, w converter 114 converts the command shaft voltages v α * , v β * into command voltage vectors v 2u * , v 2v * , v 2w * . Specifically, the α, β/u, v, w conversion unit 114 converts the command axis voltages v α * , v β * into command voltage vectors v 2u * , v 2v * , v 2w * according to equation (27). After conversion, command voltage vectors v2u * , v2v * , v2w * are output.

Figure 0007308464000027
Figure 0007308464000027

図1に戻って、回転機制御装置100の残りの構成要素及び回転機制御装置100に接続される構成要素について、以下で説明する。 Returning to FIG. 1, the remaining components of the rotating machine control device 100 and the components connected to the rotating machine control device 100 will be described below.

(第1電流センサ105a、第2電流センサ105b)
第1電流センサ105a及び第2電流センサ105bとして、公知の電流センサを用いることができる。本実施の形態1では、第1電流センサ105aは、u相を流れる相電流iuを測定するように設けられている。第2電流センサ105bは、w相を流れる相電流iwを測定するように設けられている。ただし、第1電流センサ105a及び第2電流センサ105bは、u相及びw相の2相以外の組み合わせの2相の電流を測定するように設けられていてもよい。
(First current sensor 105a, second current sensor 105b)
Known current sensors can be used as the first current sensor 105a and the second current sensor 105b. In Embodiment 1, the first current sensor 105a is provided to measure the phase current i u flowing through the u phase. A second current sensor 105b is provided to measure the phase current i w flowing through the w phase. However, the first current sensor 105a and the second current sensor 105b may be provided so as to measure a two-phase current in a combination other than the u-phase and the w-phase.

(切り替え部133)
切り替え部133は、指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *及び指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *の一方を選択し、選択した一方を指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *として出力する。つまり、切り替え部133は、電流同期運転から磁束制御運転(ここでは、位置センサレス磁束制御運転)への切り替えを制御する。切り替え部133は、例えばアナログスイッチ、マルチプレクサ等である。なお、切り替え部133は、マイクロコンピュータ内部のソフトウエアにより構成されてもよい。図8に、切り替え部133の構成図を示す。
(Switching unit 133)
The switching unit 133 selects one of the command voltage vectors v1u * , v1v * , v1w * and the command voltage vectors v2u * , v2v * , v2w * , and switches the selected one to the command voltage vector vu *. , v v * and v w * . That is, the switching unit 133 controls switching from current synchronous operation to magnetic flux control operation (here, position sensorless magnetic flux control operation). The switching unit 133 is, for example, an analog switch, a multiplexer, or the like. Note that the switching unit 133 may be configured by software inside a microcomputer. FIG. 8 shows a configuration diagram of the switching unit 133. As shown in FIG.

(デューティ生成部103)
デューティ生成部103は、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *から、デューティDu,Dv,Dwを生成する。本実施の形態1では、デューティ生成部103は、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *の各成分を、各相のデューティDu,Dv,Dwに変換する。デューティDu,Dv,Dwの生成方法としては、一般的な電圧形PWMインバータに用いられる方法を用いればよい。例えば、デューティDu,Dv,Dwは、指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *を、後述のPWMインバータ104の直流電源の電圧値Vdcの半分の値で除すことにより求めてもよい。この場合、デューティDuは、2×vu */Vdcである。デューティDvは、2×vv */Vdcである。デューティDwは、2×vw */Vdcである。デューティ生成部103は、デューティDu,Dv,Dwを出力する。
(Duty generation unit 103)
The duty generator 103 generates duties D u , D v , D w from the command voltage vectors v u * , v v * , v w * . In Embodiment 1, the duty generator 103 converts each component of the command voltage vector vu * , vv * , vw * into the duty Du , Dv , Dw of each phase. As a method for generating the duties D u , D v , and D w , a method used for a general voltage source PWM inverter may be used. For example, the duties D u , D v , and D w are obtained by dividing the command voltage vectors v u * , v v * , v w * by half the voltage value V dc of the DC power supply of the PWM inverter 104, which will be described later. may be obtained by In this case, the duty D u is 2×v u * /V dc . Duty D v is 2×v v * /V dc . The duty D w is 2×v w * /V dc . The duty generator 103 outputs duties D u , D v , and D w .

(PWMインバータ104)
PWMインバータ104は、直流電源と変換回路とを有し、変換回路が、PWM制御によって直流電圧を電圧ベクトルvu,vv,vwに変換する。PWMインバータ104は、変換した電圧ベクトルvu,vv,vwを、同期回転機102に印加する。
(PWM inverter 104)
The PWM inverter 104 has a DC power supply and a conversion circuit, and the conversion circuit converts the DC voltage into voltage vectors v u , v v , and v w by PWM control. The PWM inverter 104 applies the converted voltage vectors v u , v v , v w to the synchronous rotating machine 102 .

(同期回転機102)
同期回転機102は、回転機制御装置100の制御対象である。同期回転機102には、PWMインバータ104によって、電圧ベクトルが印加される。「同期回転機102に電圧ベクトルが印加される」とは、同期回転機102における3相交流座標上の3相(U相、V相、W相)の各々に電圧が印加されることを指す。本実施の形態1では、3相(U相、V相、W相)の各々が、相対的に高電圧を有する高電圧相と、相対的に低電圧を有する低電圧相との2種類から選択されるいずれかとなるように、同期回転機102が制御される。
(Synchronous rotating machine 102)
The synchronous rotating machine 102 is controlled by the rotating machine control device 100 . A voltage vector is applied to the synchronous rotating machine 102 by the PWM inverter 104 . “A voltage vector is applied to the synchronous rotating machine 102” means that a voltage is applied to each of the three phases (U phase, V phase, W phase) on the three-phase AC coordinates in the synchronous rotating machine 102. . In the first embodiment, each of the three phases (U-phase, V-phase, W-phase) is divided into two types: a high-voltage phase having a relatively high voltage and a low-voltage phase having a relatively low voltage. The synchronous rotating machine 102 is controlled so as to be either selected.

同期回転機102は、例えば、永久磁石同期モータである。永久磁石同期モータとしては、IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)及びSPMSM(Surface Permanent Magnet Synchronous Motor)が挙げられる。IPMSMは、d軸インダクタンスLdとq軸インダクタンスLqとが相違する突極性(一般には、Lq>Ldの逆突極性)を有し、マグネットトルクに加えてリラクタンストルクも利用できる。このため、IPMSMの駆動効率は極めて高い。同期回転機102としては、シンクロナスリラクタンスモータを用いることもできる。 The synchronous rotating machine 102 is, for example, a permanent magnet synchronous motor. Permanent magnet synchronous motors include IPMSM (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor) and SPMSM (Surface Permanent Magnet Synchronous Motor). The IPMSM has saliency in which the d-axis inductance Ld and the q-axis inductance Lq are different (generally reverse saliency of Lq>Ld), and reluctance torque can be used in addition to magnet torque. Therefore, the drive efficiency of the IPMSM is extremely high. A synchronous reluctance motor can also be used as the synchronous rotating machine 102 .

(考察)
上述したように、回転機制御装置100において、位置センサレス制御部134の指令振幅特定部115は、誤差変数εを用いたフィードバック制御を実行することで、指令振幅|Ψs *|を生成する。この際、指令振幅特定部115の積分器146には、積分の初期値として、磁束推定部108から、推定磁束Ψsの絶対値|Ψs|が与えられる。この構成により、切り替え部133が、電流同期運転から磁束制御運転(ここでは、位置センサレス磁束制御運転)への切り替えを制御する際に、磁束推定部108によって、磁束制御運転への切り替え前の推定磁束の振幅|Ψs|が、磁束制御運転への切り替え直後の指令振幅|Ψs *|の初期値として、上記フィードバック制御に与えられる。
(Discussion)
As described above, in the rotating machine control device 100, the command amplitude specifying unit 115 of the position sensorless control unit 134 generates the command amplitude |Ψ s * | by performing feedback control using the error variable ε. At this time, the absolute value |Ψ s | of the estimated magnetic flux Ψ s is given from the magnetic flux estimating section 108 to the integrator 146 of the command amplitude specifying section 115 as an initial value for integration. With this configuration, when the switching unit 133 controls switching from current synchronous operation to magnetic flux control operation (here, position sensorless magnetic flux control operation), the magnetic flux estimation unit 108 performs the estimation before switching to the magnetic flux control operation. The magnetic flux amplitude |Ψ s | is given to the feedback control as the initial value of the command amplitude |Ψ s * | immediately after switching to the magnetic flux control operation.

このため、上記構成の回転機制御装置100によると、電流同期運転から磁束制御運転への切り替え時に生じる電圧サージを抑制することができる。 Therefore, according to the rotating machine control device 100 configured as described above, it is possible to suppress a voltage surge that occurs when switching from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation.

したがって、上記構成の回転機制御装置100によると、直接トルク制御など主に磁束を用いた回転機制御装置の起動期間における安定性をさらに改善することができる。 Therefore, according to the rotating machine control device 100 configured as described above, it is possible to further improve the stability during the starting period of a rotating machine control device that mainly uses magnetic flux, such as direct torque control.

(実施の形態2)
以下、実施の形態1に係る回転機制御装置100の一部が変更されて構成される実施の形態2に係る回転機制御装置について説明する。ここでは、実施の形態2に係る回転機制御装置について、回転機制御装置100と同様の構成要素については、既に説明済みであるとして同じ符号を振ってその詳細な説明を省略し、回転機制御装置100との相違点を中心に説明する。
(Embodiment 2)
A rotating machine control device according to a second embodiment, which is configured by partially changing the rotating machine control device 100 according to the first embodiment, will be described below. Here, regarding the rotary machine control device according to Embodiment 2, the components similar to those of the rotary machine control device 100 have already been explained, and are given the same reference numerals, and the detailed explanation thereof will be omitted. The description will focus on the differences from the device 100 .

図9は、実施の形態2に係る回転機制御装置100Aのブロック図である。 FIG. 9 is a block diagram of a rotating machine control device 100A according to the second embodiment.

図9に示すように、回転機制御装置100Aは、実施の形態1に係る回転機制御装置100から、位置センサレス制御部134が磁束同期制御部132に変更されて構成される。 As shown in FIG. 9, a rotating machine control device 100A is configured by replacing the position sensorless control section 134 with a magnetic flux synchronization control section 132 in the rotating machine control device 100 according to the first embodiment.

磁束同期制御部132は、同期回転機102の磁束同期運転を実行するように構成されている。磁束同期運転は、磁束制御運転の一種であって、推定磁束の位相が移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、特定した移動量を用いて、指令磁束ベクトルの位相を特定する運転である。 The magnetic flux synchronization control unit 132 is configured to perform magnetic flux synchronization operation of the synchronous rotating machine 102 . The magnetic flux synchronous operation is a type of magnetic flux control operation, and is an operation in which the amount of movement of the estimated magnetic flux should be shifted in each control cycle, and the phase of the command magnetic flux vector is specified using the specified amount of movement. be.

このため、回転機制御装置100Aは、切り替え部133によって、電流同期運転から、磁束制御運転としての磁束同期運転への切り替えが制御される。 Therefore, in the rotating machine control device 100A, the switching unit 133 controls switching from the current synchronous operation to the magnetic flux synchronous operation as the magnetic flux control operation.

図10は、磁束同期制御部132のブロック図である。 FIG. 10 is a block diagram of the magnetic flux synchronization control section 132. As shown in FIG.

図10に示すように、磁束同期制御部132は、実施の形態1に係る位置センサレス制御部134から、指令位相特定部118が指令位相特定部218に変更され、トルク指令特定部116が削除されて構成される。 As shown in FIG. 10, the magnetic flux synchronization control unit 132 is different from the position sensorless control unit 134 according to Embodiment 1 in that the command phase specifying unit 118 is changed to the command phase specifying unit 218, and the torque command specifying unit 116 is deleted. It consists of

(指令位相特定部218)
指令位相特定部218は、指令速度ωref *及び推定磁束Ψsの推定位相θsから、又は、指令速度ωref *、推定トルクTe及び推定磁束Ψsの推定位相θsから指令磁束ベクトルΨs *の指令位相θs *を特定する。
(Command phase identification unit 218)
The command phase identifying unit 218 determines the command magnetic flux vector from the command speed ω ref * and the estimated phase θ s of the estimated magnetic flux ψ s , or from the command speed ω ref * , the estimated torque T e and the estimated phase θ s of the estimated magnetic flux ψ s. Identify the commanded phase θ s * of Ψ s * .

指令速度ωref *及び推定磁束Ψsの推定位相θsから指令磁束ベクトルΨs *の指令位相θs *を特定する指令位相特定部218としては、例えば、図11に示す指令位相特定部218Aであってもよい。 As the command phase specifying unit 218 for specifying the command phase θ s * of the command magnetic flux vector ψ s * from the command speed ω ref * and the estimated phase θ s of the estimated magnetic flux ψ s , for example, the command phase specifying unit 218A shown in FIG. may be

指令速度ωref *、推定トルクTe及び推定磁束Ψsの推定位相θsから指令磁束ベクトルΨs *の指令位相θs *を特定する指令位相特定部218としては、例えば、図12に示す指令位相特定部218B、図13に示す指令位相特定部218C、又は、図14に示す指令位相特定部218Dであってもよい。 As the command phase specifying unit 218 for specifying the command phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * from the command speed ω ref * , the estimated torque T e and the estimated phase θ s of the estimated magnetic flux Ψ s, for example, FIG. It may be the command phase identification unit 218B, the command phase identification unit 218C shown in FIG. 13, or the command phase identification unit 218D shown in FIG.

図11に示すように、指令位相特定部218Aは、乗算部164と、位相加算器165とを有する。指令位相特定部218Aは、推定磁束Ψsの推定位相θsが移動するべき制御周期毎の移動量Δθsを、指令速度ωref *を用いて特定し、特定された移動量Δθsと推定磁束Ψsの推定位相θsとを用いて、指令磁束ベクトルΨs *の指令位相θs *を特定する。 As shown in FIG. 11 , command phase identification section 218A has multiplication section 164 and phase adder 165 . Command phase identification unit 218A identifies movement amount Δθ s in each control period by which estimated phase θ s of estimated magnetic flux Ψ s should move, using command speed ω ref * , and estimates movement amount Δθ s as identified. Using the estimated phase θ s of the magnetic flux ψ s , the commanded phase θ s * of the commanded magnetic flux vector ψ s * is identified.

図12に示すように、指令位相特定部218Bは、ハイパスフィルタ163と、ゲイン乗算部162と、速度偏差演算部161と、乗算部164と、位相加算器165とを有する。指令位相特定部218Bは、推定磁束Ψsの推定位相θsが移動するべき制御周期毎の移動量Δθsを、指令速度ωref *と推定トルクTeとを用いて特定し、特定された移動量Δθsと推定磁束Ψsの推定位相θsとを用いて、指令磁束ベクトルΨs *の指令位相θs *を特定する。 As shown in FIG. 12 , command phase identifying section 218B has high-pass filter 163 , gain multiplier 162 , speed deviation calculator 161 , multiplier 164 , and phase adder 165 . Command phase identification unit 218B identifies movement amount Δθ s in each control cycle by which estimated phase θ s of estimated magnetic flux ψ s should move, using command speed ω ref * and estimated torque Te , and identifies the identified Using the movement amount Δθ s and the estimated phase θ s of the estimated magnetic flux ψ s , specify the command phase θ s * of the command magnetic flux vector ψ s * .

図13に示すように、指令位相特定部218Cは、乗算部164と、ハイパスフィルタ166と、符号反転部167と、PI補償部168、加算器169と、位相加算器165とを有する。指令位相特定部218Cは、推定磁束Ψsの推定位相θsが移動するべき制御周期毎の移動量Δθsを、指令速度ωref *と推定トルクTeとを用いて特定し、特定された移動量Δθsと推定磁束Ψsの推定位相θsとを用いて、指令磁束ベクトルΨs *の指令位相θs *を特定する。 As shown in FIG. 13 , command phase identification section 218C has multiplication section 164 , high-pass filter 166 , sign inversion section 167 , PI compensator 168 , adder 169 , and phase adder 165 . The command phase specifying unit 218C specifies the movement amount Δθ s in each control period by which the estimated phase θ s of the estimated magnetic flux ψ s should move, using the command speed ω ref * and the estimated torque T e . Using the movement amount Δθ s and the estimated phase θ s of the estimated magnetic flux ψ s , specify the command phase θ s * of the command magnetic flux vector ψ s * .

図14に示すように、指令位相特定部218Dは、乗算部164と、ローパスフィルタ170と、減算部173と、PI補償部168と、加算器169と、位相加算器165とを有する。指令位相特定部218Dは、推定磁束Ψsの推定位相θsが移動するべき制御周期毎の移動量Δθsを、指令速度ωref *と推定トルクTeとを用いて特定し、特定された移動量Δθsと推定磁束Ψsの推定位相θsとを用いて、指令磁束ベクトルΨs *の指令位相θs *を特定する。 As shown in FIG. 14 , command phase identifying section 218D has multiplier 164 , low-pass filter 170 , subtractor 173 , PI compensator 168 , adder 169 , and phase adder 165 . The command phase specifying unit 218D specifies the movement amount Δθ s in each control period by which the estimated phase θ s of the estimated magnetic flux ψ s should move, using the command speed ω ref * and the estimated torque T e . Using the movement amount Δθ s and the estimated phase θ s of the estimated magnetic flux ψ s , specify the command phase θ s * of the command magnetic flux vector ψ s * .

指令位相特定部218は、上記構成により、指令磁束ベクトルΨs *の指令位相θs *を推定磁束Ψsの推定位相θsに追随させることができる。 The command phase identification unit 218 can cause the command phase θ s * of the command magnetic flux vector ψ s * to follow the estimated phase θ s of the estimated magnetic flux ψ s with the above configuration.

このため、回転機制御装置100Aは、切り替え部133が、電流同期運転から磁束制御運転としての磁束同期運転への切り替えを制御する際に、磁束制御運転の切り替え前の推定磁束の推定位相を、切り替え後の指令磁束の指令位相に一致させることができる。 Therefore, when the switching unit 133 controls switching from the current synchronous operation to the magnetic flux synchronous operation as the magnetic flux control operation, the rotating machine control device 100A sets the estimated phase of the estimated magnetic flux before switching to the magnetic flux control operation to It is possible to match the command phase of the command magnetic flux after switching.

(考察)
上述したように、上記構成の回転機制御装置100Aによると、電流同期運転から磁束制御運転への切り替え時において、磁束制御運転の切り替え前の推定磁束の推定位相を、切り替え後の指令磁束の指令位相に一致させることができる。
(Discussion)
As described above, according to the rotating machine control device 100A configured as described above, when switching from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation, the estimated phase of the estimated magnetic flux before switching to the magnetic flux control operation is changed to the command flux after switching. can be matched in phase.

このため、上記構成の回転機制御装置100Aによると、電流同期運転から磁束制御運転への切り替え時に生じる電圧サージをさらに抑制することができる。 Therefore, according to the rotating machine control device 100A configured as described above, it is possible to further suppress the voltage surge that occurs when switching from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation.

(実施の形態3)
以下、実施の形態1に係る回転機制御装置100の一部が変更されて構成される実施の形態3に係る回転機制御装置について説明する。ここでは、実施の形態3に係る回転機制御装置について、回転機制御装置100と同様の構成要素については、既に説明済みであるとして同じ符号を振ってその詳細な説明を省略し、回転機制御装置100との相違点を中心に説明する。
(Embodiment 3)
A rotating machine control device according to a third embodiment, which is configured by partially changing the rotating machine control device 100 according to the first embodiment, will be described below. Here, regarding the rotating machine control device according to Embodiment 3, the components similar to those of the rotating machine control device 100 have already been described, and the same reference numerals are assigned to the same components, and detailed description thereof will be omitted. The description will focus on the differences from the device 100 .

図15は、実施の形態3に係る回転機制御装置100Bのブロック図である。 FIG. 15 is a block diagram of a rotating machine control device 100B according to the third embodiment.

図15に示すように、回転機制御装置100Bは、実施の形態1に係る回転機制御装置100から、位置センサレス制御部134が磁束同期・位置センサレス制御部135に変更されて構成される。 As shown in FIG. 15, a rotating machine control device 100B is configured by changing the position sensorless control section 134 to a magnetic flux synchronization/position sensorless control section 135 from the rotating machine control device 100 according to the first embodiment.

磁束同期・位置センサレス制御部135は、同期回転機102の磁束同期運転と位置センサレス磁束制御運転とのいずれか一方を切り替えて実行するように構成されている。 The magnetic flux synchronization/position sensorless control unit 135 is configured to switch between the magnetic flux synchronization operation and the position sensorless magnetic flux control operation of the synchronous rotating machine 102 to execute the operation.

このため、回転機制御装置100Bは、切り替え部133によって、電流同期運転から磁束制御運転への切り替えが制御され、磁束同期・位置センサレス制御部135によって、磁束制御運転としての磁束同期運転から、磁束制御運転としての位置センサレス磁束制御運転への切り替えが制御される。 Therefore, in the rotating machine control device 100B, the switching unit 133 controls switching from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation, and the magnetic flux synchronization/position sensorless control unit 135 switches from the magnetic flux synchronous operation as the magnetic flux control operation to the magnetic flux control operation. Switching to position sensorless flux control operation as control operation is controlled.

図16は、磁束同期・位置センサレス制御部135のブロック図である。 FIG. 16 is a block diagram of the magnetic flux synchronization/position sensorless control unit 135. As shown in FIG.

図16に示すように、磁束同期・位置センサレス制御部135は、実施の形態1に係る位置センサレス制御部134から、指令位相特定部118が指令位相特定部318に変更されて構成される。 As shown in FIG. 16 , magnetic flux synchronization/position sensorless control section 135 is configured by replacing command phase identification section 118 with command phase identification section 318 in position sensorless control section 134 according to the first embodiment.

(指令位相特定部318)
指令位相特定部318は、指令速度ωref *、推定トルクTe及び推定磁束Ψsの推定位相θsから指令磁束ベクトルΨs *の指令位相θs *を特定する機能(以下、「第1の機能」とも称する)と指令速度ωref *、指令トルクTe *、推定トルクTe及び推定磁束Ψsの推定位相θsから指令磁束ベクトルΨs *の指令位相θs *を特定する機能(以下、「第2の機能」とも称する)と、を有し、これら機能の一方を切り替えて実行する。
(Command phase identification unit 318)
The command phase identification unit 318 has a function of identifying the command phase θ s * of the command magnetic flux vector ψ s * from the command speed ω ref * , the estimated torque T e and the estimated phase θ s of the estimated magnetic flux ψ s (hereinafter referred to as “first ) and the function of specifying the command phase θ s * of the command magnetic flux vector Ψ s * from the command speed ω ref * , the command torque T e * , the estimated torque T e and the estimated phase θ s of the estimated magnetic flux Ψ s (hereinafter also referred to as “second function”), and one of these functions is switched and executed.

磁束同期・位置センサレス制御部135は、指令位相特定部318が第1の機能を実行する場合に磁束同期運転を実行し、第2の機能を実行する場合に位置センサレス磁束制御運転を実行する。 The magnetic flux synchronization/position sensorless control unit 135 executes magnetic flux synchronization operation when the command phase specifying unit 318 executes the first function, and executes position sensorless magnetic flux control operation when executing the second function.

指令位相特定部318としては、例えば、図17に示す指令位相特定部318Aであってもよいし、図18に示す指令位相特定部318Bであってもよい。 The command phase identification unit 318 may be, for example, the command phase identification unit 318A shown in FIG. 17 or the command phase identification unit 318B shown in FIG.

図17に示すように、指令位相特定部318Aは、実施の形態2に係る指令位相特定部218Cから、減算部171と、切り替え部172Aとが追加されて構成される。 As shown in FIG. 17, command phase identification section 318A is configured by adding subtraction section 171 and switching section 172A to command phase identification section 218C according to the second embodiment.

切り替え部172Aは、減算部171の出力と符号反転部167の出力とのいずれか一方を選択して、PI補償部168へ出力する。 Switching section 172A selects either one of the output of subtracting section 171 and the output of sign inverting section 167 and outputs it to PI compensating section 168 .

指令位相特定部318Aは、切り替え部172Aが符号反転部167の出力を選択する場合に第1の機能を実行し、切り替え部172Aが減算部171の出力を選択する場合に第2の機能を実行する。 Command phase identification section 318A executes the first function when switching section 172A selects the output of sign inversion section 167, and executes the second function when switching section 172A selects the output of subtraction section 171. do.

切り替え部172Aは、初期状態において、符号反転部167の出力を選択している。そして、切り替え部172Aは、切り替え部133によって、電流同期運転から磁束同期運転への切り替えが制御された場合に、符号反転部167の出力の選択から、減算部171の出力の選択に切り替える。 The switching section 172A selects the output of the sign inverting section 167 in the initial state. When the switching unit 133 controls switching from current synchronous operation to magnetic flux synchronous operation, the switching unit 172A switches from selecting the output of the sign inverting unit 167 to selecting the output of the subtracting unit 171 .

切り替え部133によって、電流同期運転から磁束同期運転への切り替えが制御されてから、切り替え部172Aによって、符号反転部167の出力の選択から、減算部171の出力の選択への切り替えが制御されるまでの期間は、典型的には、0.5秒である。 After the switching unit 133 controls the switching from the current synchronous operation to the magnetic flux synchronous operation, the switching unit 172A controls switching from selection of the output of the sign inversion unit 167 to selection of the output of the subtraction unit 171. The period to is typically 0.5 seconds.

図18に示すように、指令位相特定部318Bは、実施の形態2に係る指令位相特定部218Dから、切り替え部172Bが追加されて構成される。 As shown in FIG. 18, command phase identification section 318B is configured by adding switching section 172B to command phase identification section 218D according to the second embodiment.

切り替え部172Bは、ローパスフィルタ170の出力と指令トルクTe *とのいずれか一方を選択して、減算部173へ出力する。 Switching portion 172</b>B selects either one of the output of low-pass filter 170 and command torque T e * , and outputs it to subtracting portion 173 .

指令位相特定部318Bは、切り替え部172Bがローパスフィルタ170の出力を選択する場合に第1の機能を実行し、切り替え部172Bが指令トルクTe *を選択する場合に第2の機能を実行する。 Command phase identification unit 318B executes the first function when switching unit 172B selects the output of low-pass filter 170, and executes the second function when switching unit 172B selects command torque T e * . .

切り替え部172Bは、初期状態において、ローパスフィルタ170の出力を選択している。そして、切り替え部172Bは、切り替え部133によって、電流同期運転から磁束同期運転への切り替えが制御された場合に、ローパスフィルタ170の出力の選択から、指令トルクTe *の選択に切り替える。 The switching unit 172B selects the output of the low-pass filter 170 in the initial state. When the switching unit 133 controls switching from current synchronous operation to magnetic flux synchronous operation, the switching unit 172B switches from selection of the output of the low-pass filter 170 to selection of the command torque T e * .

切り替え部133によって、電流同期運転から磁束同期運転への切り替えが制御されてから、切り替え部172Aによって、ローパスフィルタ170の出力の選択から、指令トルクTe *の選択への切り替えが制御されるまでの期間は、典型的には、0.5秒である。 After switching from the current synchronous operation to the magnetic flux synchronous operation is controlled by the switching unit 133, until the switching unit 172A controls switching from selection of the output of the low-pass filter 170 to selection of the command torque T e * . is typically 0.5 seconds.

指令位相特定部318の上記構成により、磁束同期・位置センサレス制御部135は、切り替え部133が、電流同期運転から磁束同期運転への切り替えが制御された場合に、磁束制御運転としての磁束同期運転から、磁束制御運転としての位置センサレス磁束制御運転への切り替えを制御する。 With the above configuration of the command phase specifying unit 318, the magnetic flux synchronization/position sensorless control unit 135 performs magnetic flux synchronous operation as magnetic flux control operation when the switching unit 133 controls switching from current synchronous operation to magnetic flux synchronous operation. to the position sensorless magnetic flux control operation as the magnetic flux control operation.

このため、回転機制御装置100Bは、電流同期運転から位置センサレス磁束制御運転に移行する際に、磁束同期運転を介挿する。 Therefore, the rotating machine control device 100B intervenes in the magnetic flux synchronous operation when shifting from the current synchronous operation to the position sensorless magnetic flux control operation.

(考察)
上述したように、上記構成の回転機制御装置100Bによると、電流同期運転から位置センサレス磁束制御運転に移行する際に、磁束同期運転が介挿される。
(Discussion)
As described above, according to the rotating machine control device 100B configured as described above, the magnetic flux synchronous operation is interposed when the current synchronous operation is shifted to the position sensorless magnetic flux control operation.

これにより、電流同期運転から位置センサレス磁束制御運転に切り替える際に、指令磁束の振幅の変動と位相の変動とが一度に生じることが抑制される。 As a result, when the current synchronous operation is switched to the position sensorless magnetic flux control operation, it is possible to suppress the amplitude fluctuation and the phase fluctuation of the command magnetic flux from occurring at once.

このため、上記構成の回転機制御装置100Bによると、電流同期運転から位置センサレス磁束制御運転への切り替え時に生じる電圧サージをさらに抑制することができる。 Therefore, according to the rotating machine control device 100B configured as described above, it is possible to further suppress the voltage surge that occurs when switching from the current synchronous operation to the position sensorless magnetic flux control operation.

(実施の形態4)
以下、実施の形態1に係る回転機制御装置100の一部が変更されて構成される実施の形態4に係る回転機制御装置について説明する。ここでは、実施の形態4に係る回転機制御装置について、回転機制御装置100と同様の構成要素については、既に説明済みであるとして同じ符号を振ってその詳細な説明を省略し、回転機制御装置100との相違点を中心に説明する。
(Embodiment 4)
A rotary machine control device according to a fourth embodiment, which is configured by partially changing the rotary machine control device 100 according to the first embodiment, will be described below. Here, with respect to the rotary machine control device according to Embodiment 4, the components similar to those of the rotary machine control device 100 have already been explained, and are given the same reference numerals, and the detailed explanation thereof will be omitted. The description will focus on the differences from the device 100 .

図19は、実施の形態4に係る回転機制御装置100Cのブロック図である。 FIG. 19 is a block diagram of a rotating machine control device 100C according to the fourth embodiment.

図19に示すように、回転機制御装置100Cは、実施の形態1に係る回転機制御装置100から、切り替え部133が切り替え部133Cに変更され、位置センサレス制御部134が位置センサレス制御部134Cに変更されて構成される。 As shown in FIG. 19, in the rotating machine control device 100C, the switching unit 133 is changed from the rotating machine control device 100 according to Embodiment 1 to a switching unit 133C, and the position sensorless control unit 134 is changed to a position sensorless control unit 134C. Modified and configured.

切り替え部133Cは、実施の形態1に係る切り替え部133と同様に、指令電圧ベクトルv1u *,v1v *,v1w *及び指令電圧ベクトルv2u *,v2v *,v2w *の一方を選択し、選択した一方を指令電圧ベクトルvu *,vv *,vw *として出力する。つまり、切り替え部133Cは、切り替え部133と同様に、電流同期運転から磁束制御運転(ここでは、位置センサレス磁束制御運転)への切り替えを制御する。 Similarly to the switching unit 133 according to the first embodiment, the switching unit 133C selects one of the command voltage vectors v 1u * , v 1v * , v 1w * and the command voltage vectors v 2u * , v 2v * , v 2w * . Select and output the selected one as the command voltage vector v u * , v v * , v w * . That is, the switching unit 133C, like the switching unit 133, controls switching from current synchronous operation to magnetic flux control operation (here, position sensorless magnetic flux control operation).

但し、切り替え部133Cは、切り替え部133に対して、位置センサレス制御部134Cから出力される切り替え制御信号S(後述)が入力されるタイミングで、電流同期運転から磁束制御運転へ切り替えを行う機能が追加されている。つまり、切り替え部133Cは、位置センサレス制御部134Cから切り替え制御信号Sが出力されると、電流同期運転から磁束制御運転への切り替えを行う。 However, the switching unit 133C has a function of switching from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation at the timing when a switching control signal S (described later) output from the position sensorless control unit 134C is input to the switching unit 133. has been added. That is, when the switching control signal S is output from the position sensorless control section 134C, the switching section 133C switches from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation.

位置センサレス制御部134Cは、位置センサレス制御部134が有する機能と同様の機能を有し、さらに、切り替え部133Cに対して、電流同期運転から磁束制御運転へ切り替えさせる信号である切り替え制御信号Sを出力する。 The position sensorless control section 134C has the same function as the position sensorless control section 134, and furthermore, sends a switching control signal S, which is a signal for switching from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation, to the switching section 133C. Output.

図20は、位置センサレス制御部134Cのブロック図である。 FIG. 20 is a block diagram of the position sensorless control section 134C.

図20に示すように、位置センサレス制御部134Cは、実施の形態1に係る位置センサレス制御部134から、運転モード切り替え判定部120が追加されて構成される。 As shown in FIG. 20, the position sensorless control unit 134C is configured by adding the operation mode switching determination unit 120 to the position sensorless control unit 134 according to the first embodiment.

運転モード切り替え判定部120は、切り替え制御信号Sを出力する。 The operation mode switching determination unit 120 outputs a switching control signal S.

運転モード切り替え判定部120は、例えは、誤差変数特定部111により、同期回転機102の永久磁石の推定された磁石磁束Ψ´と同期回転機102の検出電流iとの内積(第2内積)を演算することにより求められた、または、同期回転機102の推定磁束Ψと同期回転機102の検出電流iとの内積(第1内積)を演算することにより求められた、無効電力成分を示す誤差変数εの絶対値が所定値以下となった場合に、切り替え制御信号Sを出力するとしてもよい。 For example, the operation mode switching determination unit 120 uses the error variable identification unit 111 to determine the inner product (second inner product) of the estimated magnetic flux Ψ′ of the permanent magnet of the synchronous rotating machine 102 and the detected current i of the synchronous rotating machine 102. or obtained by calculating the inner product (first inner product) of the estimated magnetic flux Ψ of the synchronous rotating machine 102 and the detected current i of the synchronous rotating machine 102. The switching control signal S may be output when the absolute value of the error variable ε becomes equal to or less than a predetermined value.

図21は、dq座標系、αβ座標系、及び、γδ座標系を説明するための図である。図21は、図2で説明した座標系にγ-δ座標(第3の2相座標)を追加して示しており、3つの2相座標の関係を示している。 FIG. 21 is a diagram for explaining the dq coordinate system, the αβ coordinate system, and the γδ coordinate system. FIG. 21 shows γ-δ coordinates (third two-phase coordinates) added to the coordinate system described in FIG. 2, showing the relationship between three two-phase coordinates.

図22は、γ-δ座標(第3の2相座標)におけるγ軸から見た、d-q座標(第1の2相座標)におけるd軸の進み角Δθと、同期回転機102の実トルク(推定トルクTe)との関係を示す相関図である。 FIG. 22 shows the lead angle Δθ of the d-axis in dq coordinates (first two-phase coordinates) viewed from the γ-axis in γ-δ coordinates (third two-phase coordinates) and the actual FIG. 4 is a correlation diagram showing a relationship with torque (estimated torque T e );

図22に示すように、進み角Δθが進み過ぎる場合(図22中の90°方向にずれ過ぎる場合)と、進み角Δθが遅れ過ぎる場合(図22中の-90°方向にずれ過ぎる場合)とに、同期回転機102の実トルクが、同期回転機102の負荷トルクを下回ってしまうことがある。 As shown in FIG. 22, when the lead angle Δθ advances too much (too much deviation in the 90° direction in FIG. 22) and when the lead angle Δθ lags too much (too much deviation in the −90° direction in FIG. 22). In some cases, the actual torque of the synchronous rotating machine 102 falls below the load torque of the synchronous rotating machine 102 .

このように、同期回転機102の実トルクが、同期回転機102の負荷トルクを下回っているタイミングで、電流同期運転から磁束制御運転への切り替えが行われると、切り替え後の磁束制御運転において、同期回転機102の速度が追随できなくなり、切り替え後の磁束制御運転における脱調が発生してしまうことがある。 In this way, when the current synchronous operation is switched to the magnetic flux control operation at the timing when the actual torque of the synchronous rotary machine 102 is lower than the load torque of the synchronous rotary machine 102, in the magnetic flux control operation after switching, The speed of the synchronous rotating machine 102 cannot follow, and step-out may occur in the magnetic flux control operation after switching.

このため、運転モード切り替え判定部120は、同期回転機102の実トルクが最大値の近傍となるタイミング、すなわち、無効電力成分を示す誤差変数εの絶対値が所定値以下となった場合に、切り替え制御信号Sを出力する。ここで所定値は、同期回転機102の実トルクが、同期回転機102の負荷トルクを下回らない値である。 Therefore, when the actual torque of the synchronous rotating machine 102 approaches the maximum value, that is, when the absolute value of the error variable ε indicating the reactive power component becomes equal to or less than a predetermined value, the operation mode switching determination unit 120 A switching control signal S is output. Here, the predetermined value is a value at which the actual torque of the synchronous rotating machine 102 does not fall below the load torque of the synchronous rotating machine 102 .

この所定値は、予め実機を用いて測定された測定結果に基づいて定められるとしてもよいし、予めシミュレーションにより算出されるとしてもよい。 This predetermined value may be determined in advance based on measurement results obtained using an actual machine, or may be calculated in advance by simulation.

これにより、切り替え後の磁束制御運転における脱調が抑制される。 This suppresses step-out in the magnetic flux control operation after switching.

特に、運転モード切り替え判定部120は、同期回転機102の実トルクが最大値となるタイミング、すなわち、無効電力成分を示す誤差変数εの絶対値がゼロとなった場合に、切り替え制御信号Sを出力することが望ましい。 In particular, the operation mode switching determination unit 120 outputs the switching control signal S at the timing when the actual torque of the synchronous rotating machine 102 reaches its maximum value, that is, when the absolute value of the error variable ε indicating the reactive power component becomes zero. Output is desirable.

図23は、動作モード切り替え判定部120が切り替え制御信号Sを出力するタイミングを示すタイムチャートの一例である。 FIG. 23 is an example of a time chart showing the timing at which the operation mode switching determination section 120 outputs the switching control signal S. As shown in FIG.

図23に示すように、動作モード切り替え判定部120は、無効電力成分を示す誤差変数εの絶対値が所定値以下(ここでは、ゼロ)になるタイミングで、切り替え制御信号Sを出力する。これにより、切り替え部133Cは、無効電力成分を示す誤差変数εの絶対値が所定値以下(ここでは、ゼロ)になるタイミングで、電流同期運転から磁束制御運転(ここでは、位置センサレス磁束制御運転)への切り替えを行う。 As shown in FIG. 23, the operation mode switching determination section 120 outputs the switching control signal S at the timing when the absolute value of the error variable ε indicating the reactive power component becomes equal to or less than a predetermined value (here, zero). As a result, the switching unit 133C switches from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation (here, the position sensorless magnetic flux control operation) at the timing when the absolute value of the error variable ε indicating the reactive power component becomes equal to or less than a predetermined value (here, zero). ).

また、運転モード切り替え判定部120は、切り替え後の磁束制御運転を精度よく行うことができるようになるまで同期回転機102の誘起電圧が十分高くなったタイミングで切り替え制御信号Sを出力するとしてもよい。より具体的には、運転モード切り替え判定部120は、電流同期運転の開始時から、予め定められた同期回転機102の加速レートと切り替え回転数とによって定められる第1所定期間が経過した場合に、切り替え制御信号Sを出力するとしてもよい。ここで第1所定期間は、切り替え後の磁束制御運転を精度よく行うことができるようになるまで同期回転機102の誘起電圧が十分高くなる期間である。 Further, even if the operation mode switching determination unit 120 outputs the switching control signal S at the timing when the induced voltage of the synchronous rotating machine 102 becomes sufficiently high until the magnetic flux control operation after switching can be performed with high accuracy. good. More specifically, the operation mode switching determination unit 120 determines when a first predetermined period determined by a predetermined acceleration rate and switching rotation speed of the synchronous rotating machine 102 has passed since the start of the current synchronous operation. , the switching control signal S may be output. Here, the first predetermined period is a period during which the induced voltage of the synchronous rotating machine 102 becomes sufficiently high until the magnetic flux control operation after switching can be performed with high accuracy.

この第1所定期間は、予め実機を用いて測定された測定結果に基づいて定められるとしてもよいし、予めシミュレーションにより算出されるとしてもよい。 The first predetermined period may be determined in advance based on measurement results obtained using an actual machine, or may be calculated in advance by simulation.

ここでは、必ずしも限定される必要のない一例として、加速レートが12000rpm/sであり、切り替え回転数が1200rpmであった場合、これらより決まる第1所定期間は0.1秒であってもよい。 Here, as an example that does not necessarily need to be limited, if the acceleration rate is 12000 rpm/s and the switching rotation speed is 1200 rpm, the first predetermined period determined by these may be 0.1 seconds.

これにより、切り替え後の磁束制御運転における脱調が抑制される。 This suppresses step-out in the magnetic flux control operation after switching.

また、運転モード切り替え判定部120は、無効電力成分を示す誤差変数εの絶対値が所定値以下となった場合であっても、切り替え後の磁束制御運転を精度よく行うことができるようになるまで同期回転機102の誘起電圧が十分高くなっていないタイミングであれば、切り替え制御信号Sの出力を禁止するとしてもよい。より具体的には、運転モード切り替え判定部120は、電流同期運転の開始時から、第1所定期間よりも短い第2所定期間以内に誤差変数特定部111で求められた第1内積又は第2内積の絶対値が所定値以下となった場合、電流同期運転から磁束制御運転への切り替えを禁止するとしてもよい。ここで第2の所定期間は、切り替え後の磁束制御運転を精度よく行うことができるようになるまで同期回転機102の誘起電圧が十分高くなっていない期間である。 In addition, even when the absolute value of the error variable ε indicating the reactive power component is equal to or less than a predetermined value, the operation mode switching determination unit 120 can accurately perform the magnetic flux control operation after switching. If the induced voltage of the synchronous rotating machine 102 is not sufficiently high until , the output of the switching control signal S may be prohibited. More specifically, the operation mode switching determination unit 120 determines the first inner product or the second inner product obtained by the error variable identification unit 111 within a second predetermined period shorter than the first predetermined period from the start of the current synchronous operation. When the absolute value of the inner product becomes equal to or less than a predetermined value, switching from current synchronous operation to magnetic flux control operation may be prohibited. Here, the second predetermined period is a period in which the induced voltage of the synchronous rotating machine 102 is not sufficiently high until the magnetic flux control operation after switching can be performed with high accuracy.

この第2所定期間は、予め実機を用いて測定された測定結果に基づいて定められるとしてもよいし、予めシミュレーションにより算出されるとしてもよい。 The second predetermined period may be determined based on the measurement results obtained in advance using an actual device, or may be calculated in advance by simulation.

ここでは、必ずしも限定される必要のない一例として、加速レートが12000rpm/sであり、切り替え回転数が1200rpmであり、第1所定期間が0.1秒である場合に、第2所定期間は0.08秒であってもよい。 Here, as an example that does not necessarily need to be limited, when the acceleration rate is 12000 rpm/s, the switching rotation speed is 1200 rpm, and the first predetermined period is 0.1 seconds, the second predetermined period is 0. It may be 0.08 seconds.

これにより、切り替え後の磁束制御運転における脱調がさらに抑制される。 This further suppresses step-out in the magnetic flux control operation after switching.

図24は、動作モード切り替え判定部120が切り替え制御信号Sを出力するタイミングを示すタイムチャートの一例である。 FIG. 24 is an example of a time chart showing the timing at which the operation mode switching determination section 120 outputs the switching control signal S. As shown in FIG.

図24に示すように、動作モード切り替え判定部120は、電流同期運転の開始から第2所定期間(t)以内に、無効電力成分を示す誤差変数εの絶対値が所定値以下(ここでは、ゼロ)になったとしても、切り替え制御信号Sを出力せずに、第2所定期間以降に、無効電力成分を示す誤差変数εの絶対値が所定値以下(ここでは、ゼロ)になった場合に、切り替え制御信号Sを出力する。これにより、切り替え部133Cは、電流同期運転の開始から第2所定期間以内に、無効電力成分を示す誤差変数εの絶対値が所定値以下(ここでは、ゼロ)になった場合に、電流同期運転から磁束制御運転(ここでは、位置センサレス磁束制御運転)への切り替えを禁止する。そして、切り替え部133Cは、第2所定期間以降に、無効電力成分を示す誤差変数εの絶対値が所定値以下(ここでは、ゼロ)になった場合に、電流同期運転から磁束制御運転(ここでは、位置センサレス磁束制御運転)への切り替えを行う。 As shown in FIG. 24, the operation mode switching determination unit 120 determines that the absolute value of the error variable ε indicating the reactive power component is equal to or less than a predetermined value (here, , zero), the switching control signal S is not output, and the absolute value of the error variable ε indicating the reactive power component becomes equal to or less than a predetermined value (here, zero) after the second predetermined period. In this case, the switching control signal S is output. As a result, the switching unit 133C switches the current synchronous operation when the absolute value of the error variable ε indicating the reactive power component becomes equal to or less than a predetermined value (here, zero) within the second predetermined period from the start of the current synchronous operation. Switching from operation to magnetic flux control operation (here, position sensorless magnetic flux control operation) is prohibited. Then, after the second predetermined period, the switching unit 133C switches from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation (here Then, switch to position sensorless magnetic flux control operation).

また、運転モード切り替え判定部120は、電流同期運転の実施中に無効電力成分を示す誤差変数εの絶対値が所定値以下とならず、かつ、第1所定期間が経過した場合、切り替え制御信号Sを出力するとしてもよい。 Further, when the absolute value of the error variable ε indicating the reactive power component does not become equal to or less than a predetermined value during current synchronous operation and the first predetermined period has elapsed, the operation mode switching determination unit 120 outputs the switching control signal S may be output.

図25は、動作モード切り替え判定部120が切り替え制御信号Sを出力するタイミングを示すタイムチャートの一例である。 FIG. 25 is an example of a time chart showing the timing at which the operation mode switching determination section 120 outputs the switching control signal S. As shown in FIG.

図25に示すように、動作モード切り替え判定部120は、電流同期運転の実施中に、無効電力成分を示す誤差変数εの絶対値が所定値以下(ここでは、ゼロ)にならない場合に、切り替え後の磁束制御運転を精度よく行うことができるようになるまで同期回転機102の誘起電圧が十分高くなっているタイミングである第1所定期間(t)が経過すると、切り替え制御信号Sを出力する。これにより、切り替え部133Cは、電流同期運転の実施中に無効電力成分を示す誤差変数εの絶対値が所定値以下とならず、かつ、第1所定期間が経過した場合、電流同期運転から磁束制御運転(ここでは、位置センサレス磁束制御運転)への切り替えを行う。 As shown in FIG. 25 , the operation mode switching determination unit 120 performs switching when the absolute value of the error variable ε indicating the reactive power component does not become equal to or less than a predetermined value (here, zero) during current synchronous operation. After the first predetermined period (t 1 ), which is the timing at which the induced voltage of the synchronous rotating machine 102 is sufficiently high until the subsequent magnetic flux control operation can be accurately performed, the switching control signal S is output. do. As a result, when the absolute value of the error variable ε indicating the reactive power component during the current synchronous operation does not become equal to or less than the predetermined value and the first predetermined period elapses, the switching unit 133C changes the magnetic flux from the current synchronous operation to the magnetic flux. Switching to control operation (here, position sensorless magnetic flux control operation) is performed.

これにより、切り替え後の磁束制御運転における脱調が抑制される。 This suppresses step-out in the magnetic flux control operation after switching.

(考察)
上述したように、上記構成の回転機制御装置100Cによると、電流同期運転から磁束制御運転への切り替え後における脱調が抑制される。
(Discussion)
As described above, according to the rotating machine control device 100C configured as described above, step-out after switching from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation is suppressed.

したがって、上記構成の回転機制御装置100Cによると、直接トルク制御など主に磁束を用いた回転機制御装置の起動期間における安定性をさらに改善することができる。 Therefore, according to the rotating machine control device 100C having the above configuration, it is possible to further improve the stability during the start-up period of a rotating machine control device that mainly uses magnetic flux, such as direct torque control.

なお、実施の形態4において、推定磁束と検出電流との第1内積、又は、磁石磁束と検出電流との第2内積の絶対値が所定値以下になった場合、又は、電流同期運転の開始時から、予め定められた同期回転機102の加速レートと切り替え回転数とによって定められる第1所定期間が経過した場合に、切り替え制御信号Sを出力する運転モード切り替え判定部120と、運転モード切り替え判定部120から切り替え制御信号Sが出力されると、電流同期運転から磁束制御運転への切り替えを行う切り替え部133Cとを、実施の形態1に係る回転機制御装置100に適用した構成例について説明した。 In the fourth embodiment, when the absolute value of the first inner product of the estimated magnetic flux and the detected current or the second inner product of the magnet magnetic flux and the detected current becomes equal to or less than a predetermined value, or the current synchronous operation is started an operation mode switching determination unit 120 that outputs a switching control signal S when a first predetermined period determined by a predetermined acceleration rate and switching rotation speed of the synchronous rotating machine 102 has elapsed from time to time, and an operation mode switching A configuration example in which the switching unit 133C, which switches from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation when the switching control signal S is output from the determination unit 120, is applied to the rotating machine control device 100 according to the first embodiment will be described. bottom.

しかしながら、上記運転モード切り替え判定部120と、上記切り替え部133Cとを適用する対象は、回転機制御装置100に限定される必要はない。例えば、特許文献2に記載された、推定磁束と検出電流との第1内積、又は、磁石磁束と演出電流との第2内積を用いたフィードバック制御を実行せずに指令振幅を生成する構成の回転機制御装置に適用するとしてもよい。 However, the target to which the operation mode switching determination unit 120 and the switching unit 133C are applied need not be limited to the rotary machine control device 100. FIG. For example, the configuration for generating the command amplitude without executing the feedback control using the first inner product of the estimated magnetic flux and the detected current or the second inner product of the magnet magnetic flux and the performance current described in Patent Document 2. It may be applied to a rotary machine control device.

この場合、上記運転モード切り替え判定部120と、上記切り替え部133Cとが適用された、特許文献2に係る回転機制御装置において、電流同期運転(起動同期運転)から磁束制御運転(位置センサレス運転)への切り替え後における脱調が抑制される。 In this case, in the rotating machine control device according to Patent Document 2, in which the operation mode switching determination unit 120 and the switching unit 133C are applied, current synchronous operation (startup synchronous operation) is changed to magnetic flux control operation (position sensorless operation). Step-out after switching to is suppressed.

したがって、上記運転モード切り替え判定部120と、上記切り替え部133Cとが適用された、特許文献2に係る回転機制御装置によると、直接トルク制御など主に磁束を用いた回転機制御装置の起動期間における安定性をさらに改善することができる。 Therefore, according to the rotating machine control device according to Patent Document 2 to which the operation mode switching determination unit 120 and the switching unit 133C are applied, the startup period of the rotating machine control device that mainly uses magnetic flux such as direct torque control The stability in can be further improved.

(補足)
以上、本開示の一態様に係る回転機制御装置について、実施の形態1~4に基づいて説明したが、本開示は、これら実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形をこの実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の1つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
(supplement)
As described above, the rotating machine control device according to one aspect of the present disclosure has been described based on the first to fourth embodiments, but the present disclosure is not limited to these embodiments. As long as it does not deviate from the spirit of the present disclosure, various modifications that a person skilled in the art can think of are applied to this embodiment, and a form constructed by combining the components of different embodiments may be included within the scope of the embodiments.

本開示は、回転機を制御する回転機制御装置等に広く利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present disclosure can be widely used in a rotating machine control device or the like that controls a rotating machine.

100、100A、100B、100C 回転機制御装置
102 同期回転機
103 デューティ生成部
104 PWMインバータ
105a 第1電流センサ
105b 第2電流センサ
106 u,w/α,β変換部
107 電圧指令特定部
108 磁束推定部
109 トルク推定部
111 誤差変数特定部
112 指令磁束特定部
113a α軸磁束偏差演算部
113b β軸磁束偏差演算部
114 α,β/u,v,w変換部
115 指令振幅特定部
116 トルク指令特定部
117 位相・速度推定部
118、218、218A、218B、218C、218D、318、318A、318B 指令位相特定部
119 目標値設定部
120 運転モード切り替え判定部
124 同期電流指令部
125 電圧指令特定部
126 d,q/u,v,w変換部
127 u,w/d,q変換部
128 積分器
131 電流同期制御部
132 磁束同期制御部
133、133C、172A、172B 切り替え部
134、134C 位置センサレス制御部
135 磁束同期・位置センサレス制御部
142 減算器
143 Pゲイン
144、169 加算器
145 Iゲイン
146 積分器
150 u,v,w/α,β変換部
161 速度偏差演算部
162 ゲイン乗算部
163、166 ハイパスフィルタ
164 乗算部
165 位相加算器
167 符号反転部
168 PI補償部
170 ローパスフィルタ
171、173 減算部
Reference Signs List 100, 100A, 100B, 100C rotating machine control device 102 synchronous rotating machine 103 duty generation unit 104 PWM inverter 105a first current sensor 105b second current sensor 106 u, w/α, β conversion unit 107 voltage command specifying unit 108 magnetic flux estimation Unit 109 Torque estimating unit 111 Error variable specifying unit 112 Command magnetic flux specifying unit 113a α-axis magnetic flux deviation calculating unit 113b β-axis magnetic flux deviation calculating unit 114 α, β/u, v, w converting unit 115 Command amplitude specifying unit 116 Torque command specifying unit Part 117 Phase/speed estimation part 118, 218, 218A, 218B, 218C, 218D, 318, 318A, 318B Command phase identification part 119 Target value setting part 120 Operation mode switching determination part 124 Synchronous current command part 125 Voltage command identification part 126 d, q/u, v, w conversion unit 127 u, w/d, q conversion unit 128 integrator 131 current synchronization control unit 132 magnetic flux synchronization control unit 133, 133C, 172A, 172B switching unit 134, 134C position sensorless control unit 135 magnetic flux synchronization/position sensorless control unit 142 subtractor 143 P gain 144, 169 adder 145 I gain 146 integrator 150 u, v, w/α, β conversion unit 161 speed deviation calculation unit 162 gain multiplication unit 163, 166 high pass Filter 164 multiplier 165 phase adder 167 sign inverter 168 PI compensator 170 low-pass filter 171, 173 subtractor

Claims (13)

同期回転機の磁束である回転機磁束を推定する磁束推定部と、
推定された前記回転機磁束である推定磁束と前記同期回転機の検出電流との第1内積、又は、前記同期回転機の永久磁石の推定された磁石磁束と前記検出電流との第2内積、を用いたフィードバック制御を実行することによって指令磁束の振幅である指令振幅を生成する指令振幅特定部と、
前記指令振幅により前記指令磁束を生成する指令磁束特定部と、
前記推定磁束の位相によらず、前記同期回転機を起動させるのに必要な所定の同期電流を前記同期回転機に供給する電流同期運転から、前記推定磁束が前記指令磁束特定部で生成された前記指令磁束となるように制御する磁束制御運転への切り替えを制御する切り替え部と、
前記検出電流と前記推定磁束とより推定トルクを演算するトルク推定部と、
前記推定トルクを指令トルクに収束させるためのトルク位相を演算する指令位相特定部と、
を備える回転機制御装置であって、
前記磁束推定部は、前記切り替え部が前記磁束制御運転への切り替えを制御する際に、前記磁束制御運転への切り替え前の前記推定磁束の振幅を、前記磁束制御運転への切り替え直後の前記指令振幅の初期値として前記フィードバック制御に与え、
前記指令磁束特定部は、前記指令振幅、及び、前記推定磁束の位相から前記指令位相特定部で演算された前記トルク位相を用いて前記指令磁束を生成し、
前記回転機制御装置は、前記磁束制御運転として、前記指令磁束に基づいて実行される位置センサレス磁束制御運転を実施する、
回転機制御装置。
a magnetic flux estimator for estimating a rotating machine magnetic flux that is the magnetic flux of a synchronous rotating machine;
a first inner product of the estimated magnetic flux that is the estimated magnetic flux of the rotating machine and the detected current of the synchronous rotating machine, or a second inner product of the estimated magnetic flux of the permanent magnet of the synchronous rotating machine and the detected current; A command amplitude specifying unit that generates a command amplitude, which is the amplitude of the command magnetic flux, by executing feedback control using
a command magnetic flux identifying unit that generates the command magnetic flux from the command amplitude;
The estimated magnetic flux is generated by the command magnetic flux identification unit from a current synchronous operation in which a predetermined synchronous current required to start the synchronous rotating machine is supplied to the synchronous rotating machine regardless of the phase of the estimated magnetic flux. a switching unit that controls switching to the magnetic flux control operation that controls the command magnetic flux;
a torque estimator that calculates an estimated torque from the detected current and the estimated magnetic flux;
a command phase identification unit that calculates a torque phase for converging the estimated torque to the command torque;
A rotating machine control device comprising:
When the switching unit controls switching to the magnetic flux control operation, the magnetic flux estimating unit converts the amplitude of the estimated magnetic flux before switching to the magnetic flux control operation to the command amplitude immediately after switching to the magnetic flux control operation. given to the feedback control as an initial amplitude value,
The command magnetic flux identifying unit generates the command magnetic flux using the command amplitude and the torque phase calculated by the command phase identifying unit from the phase of the estimated magnetic flux,
The rotating machine control device performs, as the magnetic flux control operation, a position sensorless magnetic flux control operation that is executed based on the command magnetic flux.
Rotating machine control device.
同期回転機の磁束である回転機磁束を推定する磁束推定部と、
推定された前記回転機磁束である推定磁束と前記同期回転機の検出電流との第1内積、又は、前記同期回転機の永久磁石の推定された磁石磁束と前記検出電流との第2内積、を用いたフィードバック制御を実行することによって指令磁束の振幅である指令振幅を生成する指令振幅特定部と、
前記指令振幅により前記指令磁束を生成する指令磁束特定部と、
前記推定磁束の位相によらず、前記同期回転機を起動させるのに必要な所定の同期電流を前記同期回転機に供給する電流同期運転から、前記推定磁束が前記指令磁束特定部で生成された前記指令磁束となるように制御する磁束制御運転への切り替えを制御する切り替え部と、
を備える回転機制御装置であって、
前記磁束推定部は、前記切り替え部が前記磁束制御運転への切り替えを制御する際に、前記磁束制御運転への切り替え前の前記推定磁束の振幅を、前記磁束制御運転への切り替え直後の前記指令振幅の初期値として前記フィードバック制御に与え、
前記指令磁束特定部は、(1)前記推定磁束の位相が移動するべき制御周期毎の移動量を、前記同期回転機への指令速度を用いて特定し、(2)特定された前記移動量と前記推定磁束の位相とを用いて指令磁束ベクトル位相を特定し、
前記回転機制御装置は、前記指令磁束ベクトル位相に基づいて、前記磁束制御運転として、磁束同期運転を実施する、
回転機制御装置。
a magnetic flux estimator for estimating a rotating machine magnetic flux that is the magnetic flux of a synchronous rotating machine;
a first inner product of the estimated magnetic flux that is the estimated magnetic flux of the rotating machine and the detected current of the synchronous rotating machine, or a second inner product of the estimated magnetic flux of the permanent magnet of the synchronous rotating machine and the detected current; A command amplitude specifying unit that generates a command amplitude, which is the amplitude of the command magnetic flux, by executing feedback control using
a command magnetic flux identifying unit that generates the command magnetic flux from the command amplitude;
The estimated magnetic flux is generated by the command magnetic flux identification unit from a current synchronous operation in which a predetermined synchronous current required to start the synchronous rotating machine is supplied to the synchronous rotating machine regardless of the phase of the estimated magnetic flux. a switching unit that controls switching to the magnetic flux control operation that controls the command magnetic flux;
A rotating machine control device comprising:
When the switching unit controls switching to the magnetic flux control operation, the magnetic flux estimating unit converts the amplitude of the estimated magnetic flux before switching to the magnetic flux control operation to the command amplitude immediately after switching to the magnetic flux control operation. given to the feedback control as an initial amplitude value,
The command magnetic flux specifying unit (1) specifies a movement amount for each control cycle by which the phase of the estimated magnetic flux should move, using a command speed to the synchronous rotating machine, and (2) the specified movement amount. and the phase of the estimated magnetic flux to identify the command magnetic flux vector phase,
The rotating machine control device performs magnetic flux synchronous operation as the magnetic flux control operation based on the command magnetic flux vector phase.
Rotating machine control device.
前記回転機制御装置が、前記電流同期運転から前記位置センサレス磁束制御運転に移行する際に、
前記指令磁束特定部は、(1)前記推定磁束の位相が移動するべき制御周期毎の移動量を、前記同期回転機への指令速度を用いて特定し、(2)特定された前記移動量と前記推定磁束の位相とを用いて指令磁束ベクトル位相を特定し、
前記回転機制御装置は、(3)前記指令磁束ベクトル位相に基づいて、前記磁束制御運転として実施する磁束同期運転を介挿する、
請求項1に記載の回転機制御装置。
When the rotating machine control device shifts from the current synchronous operation to the position sensorless magnetic flux control operation,
The command magnetic flux specifying unit (1) specifies a movement amount for each control cycle by which the phase of the estimated magnetic flux should move, using a command speed to the synchronous rotating machine, and (2) the specified movement amount. and the phase of the estimated magnetic flux to identify the command magnetic flux vector phase,
(3) based on the command magnetic flux vector phase, the rotating machine control device interposes magnetic flux synchronous operation performed as the magnetic flux control operation;
The rotating machine control device according to claim 1 .
前記指令振幅特定部は、前記第1内積又は前記第2内積の演算結果の目標値として、ゼロ以上に設定する、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の回転機制御装置。
The command amplitude specifying unit sets a target value of the calculation result of the first inner product or the second inner product to zero or more.
The rotary machine control device according to any one of claims 1 to 3.
同期回転機の磁束である回転機磁束を推定する磁束推定部と、
推定された前記回転機磁束である推定磁束と前記同期回転機の検出電流との第1内積、又は、前記同期回転機の永久磁石の推定された磁石磁束と前記検出電流との第2内積、を用いたフィードバック制御を実行することによって指令磁束の振幅である指令振幅を生成する指令振幅特定部と、
前記指令振幅により前記指令磁束を生成する指令磁束特定部と、
前記推定磁束の位相によらず、前記同期回転機を起動させるのに必要な所定の同期電流を前記同期回転機に供給する電流同期運転から、前記推定磁束が前記指令磁束特定部で生成された前記指令磁束となるように制御する磁束制御運転への切り替えを制御する切り替え部と、
前記第1内積又は前記第2内積を演算する誤差変数特定部と、
を備える回転機制御装置であって、
前記磁束推定部は、前記切り替え部が前記磁束制御運転への切り替えを制御する際に、前記磁束制御運転への切り替え前の前記推定磁束の振幅を、前記磁束制御運転への切り替え直後の前記指令振幅の初期値として前記フィードバック制御に与え、
前記切り替え部は、前記電流同期運転を行っている際に前記誤差変数特定部で求められた前記第1内積又は前記第2内積の絶対値が所定値以下になった場合、又は、前記電流同期運転の開始時から、予め決められた前記同期回転機の加速レートと予め決められた切り替え回転数とによって求められる第1所定期間が経過した場合に、前記電流同期運転から前記磁束制御運転への切り替えを行う、
回転機制御装置。
a magnetic flux estimator for estimating a rotating machine magnetic flux that is the magnetic flux of a synchronous rotating machine;
a first inner product of the estimated magnetic flux that is the estimated magnetic flux of the rotating machine and the detected current of the synchronous rotating machine, or a second inner product of the estimated magnetic flux of the permanent magnet of the synchronous rotating machine and the detected current; A command amplitude specifying unit that generates a command amplitude, which is the amplitude of the command magnetic flux, by executing feedback control using
a command magnetic flux identifying unit that generates the command magnetic flux from the command amplitude;
The estimated magnetic flux is generated by the command magnetic flux identification unit from a current synchronous operation in which a predetermined synchronous current required to start the synchronous rotating machine is supplied to the synchronous rotating machine regardless of the phase of the estimated magnetic flux. a switching unit that controls switching to the magnetic flux control operation that controls the command magnetic flux;
an error variable identification unit that calculates the first inner product or the second inner product;
A rotating machine control device comprising:
When the switching unit controls switching to the magnetic flux control operation, the magnetic flux estimating unit converts the amplitude of the estimated magnetic flux before switching to the magnetic flux control operation to the command amplitude immediately after switching to the magnetic flux control operation. given to the feedback control as an initial amplitude value,
When the absolute value of the first inner product or the second inner product obtained by the error variable identification unit becomes equal to or less than a predetermined value during the current synchronous operation, or when the current synchronous operation is performed, the switching unit When a first predetermined period obtained by a predetermined acceleration rate of the synchronous rotating machine and a predetermined switching rotation speed has elapsed from the start of operation, the current synchronous operation is changed to the magnetic flux control operation. make the switch
Rotating machine control device.
前記所定値はゼロである、
請求項5に記載の回転機制御装置。
the predetermined value is zero;
The rotating machine control device according to claim 5 .
前記切り替え部は、前記電流同期運転の開始時から、前記第1所定期間よりも短い第2所定期間以内に前記誤差変数特定部で求められた前記第1内積又は前記第2内積の絶対値が前記所定値以下となった場合、前記電流同期運転から前記磁束制御運転への切り替えを禁止する、
請求項5又は請求項6に記載の回転機制御装置。
The switching unit determines that the absolute value of the first inner product or the second inner product obtained by the error variable specifying unit within a second predetermined period shorter than the first predetermined period from the start of the current synchronous operation is prohibiting switching from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation when the value is equal to or less than the predetermined value;
The rotary machine control device according to claim 5 or 6.
前記切り替え部は、前記電流同期運転の実施中に前記誤差変数特定部で求められた前記第1内積又は前記第2内積の絶対値が前記所定値以下とならず、かつ、前記第1所定期間が経過した場合、前記電流同期運転から前記磁束制御運転への切り替えを行う、
請求項5又は請求項6に記載の回転機制御装置。
The switching unit prevents the absolute value of the first inner product or the second inner product obtained by the error variable specifying unit from becoming equal to or less than the predetermined value during the current synchronous operation, and When has elapsed, switching from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation,
The rotary machine control device according to claim 5 or 6.
同期回転機の磁束である回転機磁束を推定する磁束推定部と、
推定された前記回転機磁束である推定磁束と前記同期回転機の検出電流との第1内積、又は、前記同期回転機の永久磁石の推定された磁石磁束と前記検出電流との第2内積、を演算する誤差変数特定部と、
前記第1内積又は前記第2内積を用いたフィードバック制御を実行することによって生成される、指令磁束の振幅である指令振幅により、前記指令磁束を生成する指令磁束特定部と、
前記推定磁束の位相によらず、前記同期回転機を起動させるのに必要な所定の同期電流を前記同期回転機に供給する電流同期運転から、前記推定磁束が指令磁束となるように制御する磁束制御運転への切り替えを制御する切り替え部と、を備える回転機制御装置であって、
前記切り替え部は、前記電流同期運転を行っている際に前記誤差変数特定部で求められた前記第1内積又は前記第2内積の絶対値が所定値以下になった場合、又は、前記電流同期運転の開始時から、予め決められた前記同期回転機の加速レートと予め決められた切り替え回転数とによって求められる第1所定期間が経過した場合に、前記電流同期運転から前記磁束制御運転への切り替えを行い、
前記指令磁束特定部は、前記指令振幅、及び、前記推定磁束の位相から演算されたトルク位相であって、前記検出電流と前記推定磁束とより演算される推定トルクを指令トルクに収束させるための前記トルク位相を用いて前記指令磁束を生成し、
前記回転機制御装置は、前記磁束制御運転として、前記指令磁束に基づいて実行される位置センサレス磁束制御運転を実施する、
回転機制御装置。
a magnetic flux estimator for estimating a rotating machine magnetic flux that is the magnetic flux of a synchronous rotating machine;
a first inner product of the estimated magnetic flux that is the estimated magnetic flux of the rotating machine and the detected current of the synchronous rotating machine, or a second inner product of the estimated magnetic flux of the permanent magnet of the synchronous rotating machine and the detected current; an error variable identification unit that calculates
a command magnetic flux specifying unit that generates the command magnetic flux by a command amplitude that is the amplitude of the command magnetic flux generated by executing feedback control using the first inner product or the second inner product;
A magnetic flux that controls the estimated magnetic flux to become a command magnetic flux from a current synchronous operation that supplies a predetermined synchronous current required to start the synchronous rotating machine to the synchronous rotating machine regardless of the phase of the estimated magnetic flux. A rotating machine control device comprising a switching unit that controls switching to controlled operation,
When the absolute value of the first inner product or the second inner product obtained by the error variable identification unit becomes equal to or less than a predetermined value during the current synchronous operation, or when the current synchronous operation is performed, the switching unit When a first predetermined period obtained by a predetermined acceleration rate of the synchronous rotating machine and a predetermined switching rotation speed has elapsed from the start of operation, the current synchronous operation is changed to the magnetic flux control operation. make the switch
The command magnetic flux specifying unit is a torque phase calculated from the command amplitude and the phase of the estimated magnetic flux, and causes the estimated torque calculated from the detected current and the estimated magnetic flux to converge to the command torque. generating the command flux using the torque phase for
The rotating machine control device performs a position sensorless magnetic flux control operation executed based on the command magnetic flux as the magnetic flux control operation.
Rotating machine control device.
同期回転機の磁束である回転機磁束を推定する磁束推定部と、
推定された前記回転機磁束である推定磁束と前記同期回転機の検出電流との第1内積、又は、前記同期回転機の永久磁石の推定された磁石磁束と前記検出電流との第2内積、を演算する誤差変数特定部と、
前記第1内積又は前記第2内積を用いたフィードバック制御を実行することによって生成される、指令磁束の振幅である指令振幅により、前記指令磁束を生成する指令磁束特定部と、
前記推定磁束の位相によらず、前記同期回転機を起動させるのに必要な所定の同期電流を前記同期回転機に供給する電流同期運転から、前記推定磁束が指令磁束となるように制御する磁束制御運転への切り替えを制御する切り替え部と、を備える回転機制御装置であって、
前記切り替え部は、前記電流同期運転を行っている際に前記誤差変数特定部で求められた前記第1内積又は前記第2内積の絶対値が所定値以下になった場合、又は、前記電流同期運転の開始時から、予め決められた前記同期回転機の加速レートと予め決められた切り替え回転数とによって求められる第1所定期間が経過した場合に、前記電流同期運転から前記磁束制御運転への切り替えを行い、
前記指令磁束特定部は、(1)前記推定磁束の位相が移動するべき制御周期毎の移動量を、前記同期回転機への指令速度を用いて特定し、(2)特定された前記移動量と前記推定磁束の位相とを用いて指令磁束ベクトル位相を特定し、
前記回転機制御装置は、前記指令磁束ベクトル位相に基づいて、前記磁束制御運転として、磁束同期運転を実施する、
回転機制御装置。
a magnetic flux estimator for estimating a rotating machine magnetic flux that is the magnetic flux of a synchronous rotating machine;
a first inner product of the estimated magnetic flux that is the estimated magnetic flux of the rotating machine and the detected current of the synchronous rotating machine, or a second inner product of the estimated magnetic flux of the permanent magnet of the synchronous rotating machine and the detected current; an error variable identification unit that calculates
a command magnetic flux specifying unit that generates the command magnetic flux by a command amplitude that is the amplitude of the command magnetic flux generated by executing feedback control using the first inner product or the second inner product;
A magnetic flux that controls the estimated magnetic flux to become a command magnetic flux from a current synchronous operation that supplies a predetermined synchronous current required to start the synchronous rotating machine to the synchronous rotating machine regardless of the phase of the estimated magnetic flux. A rotating machine control device comprising a switching unit that controls switching to controlled operation,
When the absolute value of the first inner product or the second inner product obtained by the error variable identification unit becomes equal to or less than a predetermined value during the current synchronous operation, or when the current synchronous operation is performed, the switching unit When a first predetermined period obtained by a predetermined acceleration rate of the synchronous rotating machine and a predetermined switching rotation speed has elapsed from the start of operation, the current synchronous operation is changed to the magnetic flux control operation. make the switch
The command magnetic flux specifying unit (1) specifies a movement amount for each control cycle by which the phase of the estimated magnetic flux should move, using a command speed to the synchronous rotating machine, and (2) the specified movement amount. and the phase of the estimated magnetic flux to identify the command magnetic flux vector phase,
The rotating machine control device performs magnetic flux synchronous operation as the magnetic flux control operation based on the command magnetic flux vector phase.
Rotating machine control device.
前記所定値はゼロである、
請求項9又は請求項10に記載の回転機制御装置。
the predetermined value is zero;
The rotary machine control device according to claim 9 or 10.
前記切り替え部は、前記電流同期運転の開始時から、前記第1所定期間よりも短い第2所定期間以内に前記誤差変数特定部で求められた前記第1内積又は前記第2内積の絶対値が前記所定値以下となった場合、前記電流同期運転から前記磁束制御運転への切り替えを禁止する、
請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の回転機制御装置。
The switching unit determines that the absolute value of the first inner product or the second inner product obtained by the error variable specifying unit within a second predetermined period shorter than the first predetermined period from the start of the current synchronous operation is prohibiting switching from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation when the value is equal to or less than the predetermined value;
The rotary machine control device according to any one of claims 9 to 11.
前記切り替え部は、前記電流同期運転の実施中に前記誤差変数特定部で求められた前記第1内積又は前記第2内積の絶対値が前記所定値以下とならず、かつ、前記第1所定期間が経過した場合、前記電流同期運転から前記磁束制御運転への切り替えを行う、
請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の回転機制御装置。
The switching unit prevents the absolute value of the first inner product or the second inner product obtained by the error variable specifying unit from becoming equal to or less than the predetermined value during the current synchronous operation, and When has elapsed, switching from the current synchronous operation to the magnetic flux control operation,
The rotary machine control device according to any one of claims 9 to 11.
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