永久磁石形同期電動機の制御装置
【課題】永久磁石形同期電動機の端子電圧を電力変換器の最大出力電圧に制御した場合にも、安定な電流制御及び高精度なトルク制御を可能にする。
【解決手段】入力電圧検出器１２と、電圧制限値演算器２２と、電圧振幅演算器２１と、電流指令演算部１８と、電流調節器２０ａ，２０ｂとを有し、電流指令演算部１８は、トルク指令値からｑ軸電流指令値を演算するｑ軸電流指令値演算器１３１と、電圧制限値と電圧指令値の振幅との偏差を増幅して磁束補正値を演算する磁束調節器１２２と、第１の磁束制限値と磁束補正値とを加算して第２の磁束制限値を演算する加算器１２４と、第２の磁束制限値及びｑ軸電流指令値からｄ軸電流制限値を演算するｄ軸電流制限値演算器１３２と、ｄ軸電流制限値によりｄ軸電流指令値の上限値を制限する出力制限器１３３と、を備える。
【解決手段】入力電圧検出器１２と、電圧制限値演算器２２と、電圧振幅演算器２１と、電流指令演算部１８と、電流調節器２０ａ，２０ｂとを有し、電流指令演算部１８は、トルク指令値からｑ軸電流指令値を演算するｑ軸電流指令値演算器１３１と、電圧制限値と電圧指令値の振幅との偏差を増幅して磁束補正値を演算する磁束調節器１２２と、第１の磁束制限値と磁束補正値とを加算して第２の磁束制限値を演算する加算器１２４と、第２の磁束制限値及びｑ軸電流指令値からｄ軸電流制限値を演算するｄ軸電流制限値演算器１３２と、ｄ軸電流制限値によりｄ軸電流指令値の上限値を制限する出力制限器１３３と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石形同期電動機の端子電圧を電力変換器の最大出力電圧まで高くした場合にも安定な電流制御を実現し、電動機の高効率化と高精度なトルク制御を実現可能とした永久磁石形同期電動機の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石形同期電動機（以下、ＰＭＳＭともいう）は、回転子の構造によって、表面磁石構造永久磁石形同期電動機（以下、ＳＰＭＳＭともいう）と埋込磁石構造永久磁石形同期電動機（ＩＰＭＳＭ）との２種類に大別される。これらのうち、ＩＰＭＳＭは、回転子の永久磁石により発生する磁石トルクだけでなく、回転子の突極性によって発生するリラクタンストルクを利用できるため、電流を最適に制御することで、ＳＰＭＳＭよりも出力を向上でき、電動機を小型化できる特徴がある。
【０００３】
ところで、ＰＭＳＭは、電流、磁束、及び端子電圧をベクトルとしてとらえ、回転子と同期して回転する回転座標軸であるｄ，ｑ軸上で電流制御を行うことで、高性能な制御を実現することが可能である。ここで、ｄ，ｑ軸の定義は、永久磁石の磁極方向をｄ軸、このｄ軸から９０度進んだ方向をｑ軸とする。従来は、ｄ軸電流を零に制御し、ｑ軸電流をトルク指令値に比例させて制御する方式が多く用いられていた。
しかしながら、近年では、ｄ軸電流を積極的に制御することで、駆動システムを小型化、高効率化する技術が実用化されている。
【０００４】
例えば、非特許文献１には、ｄ軸電流を流したときのｄ軸電機子反作用を利用して電機子巻線の鎖交磁束（以下、単に磁束ともいう）を低減し、電動機の端子電圧を電力変換器の最大出力電圧以下に制御する技術が開示されている。非特許文献１では、これを「弱め磁束制御」と呼んでいる。
以下、非特許文献１に記載された制御方式をＳＰＭＳＭに適用する場合の課題について説明する。
まず、ＰＭＳＭのトルク及び磁束とｄ，ｑ軸電流との間には、数式１，２の関係がある。
【０００５】
【数１】
【０００６】
【数２】
【０００７】
なお、数式１，２において、τ：トルク，ｉｄ：ｄ軸電流，ｉｑ：ｑ軸電流，Ψ：磁束，Ψｄ：ｄ軸磁束，Ψｑ：ｑ軸磁束，Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス，Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス，Ψｍ：永久磁石の磁束である。
一方、磁束と電動機の端子電圧との間には、数式３の関係がある。
【０００８】
【数３】
【０００９】
なお、数式３において、Ｖａ：端子電圧振幅，ｖｄ：ｄ軸電圧，ｖｑ：ｑ軸電圧，ω１：速度検出値（電気角速度），ｒａ：電機子抵抗である。
【００１０】
数式１，２に示すように、ＰＭＳＭのトルクと磁束とはｄ，ｑ軸電流の非線形関数である。但し、ＳＰＭＳＭにおいてはｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとが等しいので、トルクとｑ軸電流とは比例関係にあり、トルク制御を比較的容易に行うことができる。
また、電機子抵抗による電圧降下を無視できる場合には、磁束と端子電圧とが比例関係にあるため、トルク制御及び端子電圧制御を容易に実現することが可能である。
【００１１】
しかしながら、通常、電機子抵抗による電圧降下は無視できない値であるため、磁束制御によってＳＰＭＳＭの端子電圧を所望の値に制御することは極めて困難である。
また、非特許文献１に記載されている電流制御方式は、電動機の電気定数を演算に使用しているため、電気定数に誤差があるとトルク及び端子電圧に制御誤差が発生する。特に、端子電圧の指令値が電力変換器の最大出力電圧よりも高くなった場合、電流に制御誤差が発生してトルク制御誤差が増加するだけでなく、電流制御系が不安定化する恐れがある。
電気定数に誤差がある場合でも、端子電圧が常に電力変換器の最大出力電圧以下になるように電流を制御すれば電流制御系を安定にすることができるが、端子電圧を低く制御すると、同じ出力を得るために電流を増加させる必要があるので、効率が低下することは勿論、電力変換器の制約から最高速度や最大出力が低下するという問題がある。
【００１２】
上記の課題を解決する技術が、特許文献１及び特許文献２に記載されている。
まず、特許文献１に記載されている技術の概要を説明する。
特許文献１において、ｄ軸電流指令値は、トルク／電流が最大になるようにトルク指令値の近似関数によって演算する。電圧指令値が電圧制限値を超えた場合には、電圧制限値と電圧指令値との偏差を増幅してｄ軸電流指令補正信号を演算し、これをｄ軸電流指令値に加算してｄ軸電流指令値を補正する。一方、ｑ軸電流指令値は、トルク指令値とｄ軸電流指令値とから、所望のトルクを出力する値に演算する。
【００１３】
上記の制御により、あらゆる運転条件でＰＭＳＭの電流を最小にすることができる。また、端子電圧を制限値以下に制御できることから、端子電圧を電力変換器の最大出力電圧に制御した場合にも安定な電流制御と高精度なトルク制御が実現可能となる。
【００１４】
次に、特許文献２に記載されている技術の概要を説明する。
特許文献２において、電圧指令値（文献中では｜Ｖ｜）が電圧制限値（同じく｜Ｖ｜ｆｉｘ）を超えた場合に、電圧指令値と電圧制限値との偏差を増幅して磁束補正値を演算し、これを磁束指令値に加算することにより磁束指令値を補正する。磁束とｄ軸電流とは比例関係にあるものと近似し、この近似式により、磁束指令値からｄ軸電流指令値を演算する。また、ｑ軸電流指令値は、トルク指令値とｄ軸電流指令値とから、所望のトルクを出力する値に演算する。
【００１５】
上記の制御により、主に、基底速度以上の速度領域でＰＭＳＭの端子電圧を電力変換器の最大出力電圧に制御することができ、このときにも安定な電流制御と高精度なトルク制御とを実現している。
【００１６】
【特許文献１】特許第３６８６９８７号公報（段落［００１６］〜［００６６］、図１等）
【特許文献２】特許第３２３０９７５号公報（段落［０１９６］〜［０２０５］、図２１等）
【非特許文献１】武田洋次，松井信行，森本茂雄，本田幸夫，「埋込磁石同期モータの設計と制御」，オーム社，平成１３年１０月２５日発行，ｐ.２２〜ｐ.２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
特許文献１に開示されている従来技術は、ＩＰＭＳＭの制御に好適である。しかしながら、ＳＰＭＳＭの制御に適用する場合には、構成が必要以上に複雑になるため、制御装置のコストが上昇するという問題がある。
また、特許文献２に開示されている従来技術は、ｑ軸磁束が永久磁石の磁束に比べて十分に小さく、磁束とｄ軸電流とがほぼ比例関係にあるＰＭＳＭには適用可能である。
しかしながら、ｑ軸磁束が無視できないＳＰＭＳＭに適用する場合には、磁束とｄ軸電流とが必ずしも比例関係にはないため、端子電圧を正確に制御できず、制御系が不安定になる恐れがある。
【００１８】
そこで、本発明の解決課題は、電動機の端子電圧を電力変換器の最大出力電圧に制御した場合にも安定した電流制御と高精度なトルク制御を可能にし、特に、ｑ軸磁束が無視できない程度に大きいＳＰＭＳＭの端子電圧及びトルクを高精度に制御可能とすると共に、制御演算の簡略化、コストの低減を図った永久磁石形同期電動機の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、半導体電力変換器により、永久磁石形同期電動機の端子電圧を電圧指令値に制御するようにした制御装置において、
前記電力変換器の入力電圧を検出する入力電圧検出手段と、前記入力電圧の検出値から前記電力変換器の最大出力電圧以下の電圧制限値を演算する電圧制限値演算手段と、前記電圧指令値の振幅を演算する電圧振幅演算手段と、前記電圧制限値、前記電圧指令値の振幅、及びトルク指令値から電流指令値を演算する電流指令演算手段と、前記電動機の電流を前記電流指令値に制御するために前記電力変換器に与える電圧指令値を演算する電流調節手段と、を有し、
前記電流指令演算手段は、
前記トルク指令値からｑ軸電流指令値を演算するｑ軸電流指令値演算手段と、前記電圧制限値と前記電圧指令値の振幅との偏差を増幅して磁束補正値を演算する磁束調節手段と、第１の磁束制限値と前記磁束補正値とを加算して第２の磁束制限値を演算する加算手段と、第２の磁束制限値及び前記ｑ軸電流指令値からｄ軸電流制限値を演算するｄ軸電流制限値演算手段と、前記ｄ軸電流制限値により前記ｄ軸電流指令値の上限値を制限する制限手段と、を備えたものである。
本発明においては、ｑ軸電流によって発生するｑ軸磁束の影響を考慮してｄ軸電流制限値を演算するので、従来技術では困難であったｑ軸磁束を無視できないＳＰＭＳＭの電圧制御及びトルク制御が可能になる。また、ＳＰＭＳＭの制御に特化した構成であるため、演算が比較的容易であり、制御装置のコスト低減に寄与することができる。
【００２０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の発明における磁束制限値の補正方法を別の方法に置き換えたものであり、第１の磁束制限値と前記磁束補正値とを乗算して第２の磁束制限値を演算するものである。
【００２１】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載した制御装置に、電圧制限値に比例させて磁束制限値を演算する機能を追加したものである。これにより、電圧制限値が変化したときの磁束応答を改善する。
【００２２】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載した制御装置に、電動機の速度に反比例させて磁束制限値を演算する機能を追加したものである。これにより、電動機の速度が変化したときの磁束応答を改善する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、永久磁石形同期電動機の端子電圧を電圧制限値以下に制御し、端子電圧を電力変換器の最大出力電圧に制御した場合にも安定な電流制御と高精度なトルク制御とを実現することができる。特に、本発明は、従来困難であったｑ軸磁束が大きいＳＰＭＳＭの端子電圧制御とトルク制御に有用であり、ＳＰＭＳＭの制御に特化することで演算を簡略化して制御装置のコストを低減することができる。
なお、本発明は、電動機の電流及び端子電圧から磁極位置と速度とを推定演算する、いわゆるセンサレス制御を行う場合にも適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。まず、図１はこの実施形態の全体構成を示すブロック図である。
図１において、入力電圧検出回路１２は、電力変換器７０の入力電圧Ｅｄｃを検出する。磁極位置検出器９０は、永久磁石形同期電動機８０の磁極位置θ１を検出し、速度検出器９１は電動機８０の速度ω１を検出する。
【００２５】
速度指令値ω＊と速度検出値ω１との偏差を減算器１６により演算し、この偏差を速度調節器１７により増幅してトルク指令値τ＊を演算する。
電流指令演算部１８は、トルク指令値τ＊、後述する電圧制限値Ｖａｌｉｍ、電圧指令値振幅Ｖａ＊及び速度検出値ω１から、端子電圧が電圧制限値以下の条件でトルク／電流が最大になり、かつ、所望のトルクを出力するようなｄ，ｑ軸電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊を演算する。ここで、速度検出値ω１は、後述する第４実施例において磁束制限値Ψｌｉｍ０を演算する際に用いるものである。
【００２６】
電圧制限値演算器２２は、入力電圧Ｅｄｃにほぼ比例し、かつ、入力電圧Ｅｄｃから決まる電力変換器７０の最大出力電圧以下となるような電圧制限値Ｖａｌｉｍを演算する。
また、電圧振幅演算器２１は、ｄ，ｑ軸電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊のベクトル和から、電圧指令値振幅Ｖａ＊を数式４により演算する。
【００２７】
【数４】
【００２８】
電流座標変換器１４は、ｕ相電流検出器１１ｕ及びｗ相電流検出器１１ｗによりそれぞれ検出したｕ，ｗ相電流検出値ｉｕ，ｉｗを、磁極位置検出値θ１に基づいてｄ，ｑ軸電流検出値ｉｄ，ｉｑに座標変換する。
ｄ軸電流指令値ｉｄ＊とｄ軸電流検出値ｉｄとの偏差を減算器１９ａにて演算し、この偏差をｄ軸電流調節器２０ａにより増幅してｄ軸電圧指令値ｖｄ＊を演算する。一方、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊とｑ軸電流検出値ｉｑとの偏差を減算器１９ｂにて演算し、この偏差をｑ軸電流調節器２０ｂにより増幅してｑ軸電圧指令値ｖｑ＊を演算する。
これらのｄ，ｑ軸電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊は、電圧座標変換器１５によって磁極位置検出値θ１に基づき相電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に変換される。
【００２９】
また、整流回路６０は、三相交流電源５０の三相交流電圧を整流して直流電圧に変換し、この直流電圧をインバータ等の電力変換器７０に供給する。
ＰＷＭ回路１３は、相電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊及び入力電圧検出値Ｅｄｃから、電力変換器７０の出力電圧を前記相電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に制御するためのゲート信号を生成する。電力変換器７０は、ゲート信号に基づいて内部の半導体スイッチング素子を制御することにより、永久磁石形同期電動機８０の端子電圧を相電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に制御する。
【００３０】
次に、図１における電流指令演算部１８の第１実施例を説明する。図２は、この第１実施例を示すブロック図であり、電流指令演算部に符号１８Ａを付してある。
図２において、ｑ軸電流指令演算器１３１は、トルクとｑ軸電流との関係式から、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊を数式５により演算する。
【００３１】
【数５】
【００３２】
一方、第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０を数式６により設定する。
なお、数式６において、ωｂａｓｅ：基底角速度、Ｖａｌｉｍ０：定格電圧制限値である。
【００３３】
【数６】
【００３４】
また、電圧制限値Ｖａｌｉｍと電圧指令値振幅Ｖａ＊との偏差を減算器１２１にて演算し、これを磁束調節器１２２により増幅して磁束補正値Ψｃｏｍｐを演算する。この磁束調節器１２２は、例えば積分調節器により構成されている。
ここで、磁束補正値Ψｃｏｍｐは、上限値が「０．０（ゼロ）」である出力制限器１２３により、零以下に制限して出力される。
【００３５】
次に、加算器１２４により、第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０に磁束補正値Ψｃｏｍｐを加算して第２の磁束制限値Ψｌｉｍを求める。これにより、電動機８０の端子電圧を電圧制限値Ｖａｌｉｍ以下に制御する磁束制限値Ψｌｉｍを演算することができる。
【００３６】
ｄ軸電流制限値演算器１３２は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊及び磁束制限値Ψｌｉｍから、ｄ軸電流制限値ｉｄｌｉｍを数式７により演算する。
【００３７】
【数７】
【００３８】
上記ｄ軸電流制限値ｉｄｌｉｍは、出力制限器１３３に上限値として与えられており、この上限値により制限された第１のｄ軸電流指令値ｉｄ０＊が第２のｄ軸電流指令値ｉｄ＊として出力される。なお、第１のｄ軸電流指令値ｉｄ０＊は任意の値に設定することができ、例えば、トルク／電流を最大化する場合には零に設定される。
以上に説明した機能により、電動機８０の端子電圧を電圧制限値Ｖａｌｉｍ以下に制御して所望のトルクを出力するようなｄ，ｑ軸電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊を演算することができる。また、数式７によるｄ軸電流制限値ｉｄｌｉｍの演算に当たり、ｑ軸電流によって発生するｑ軸磁束（Ｌｑｉｑ＊）の影響を考慮しているので、従来技術では困難であったｑ軸磁束を無視できないＳＰＭＳＭの電圧制御及びトルク制御が可能になる。
【００３９】
次に、図３は、図１における電流指令演算部１８の第２実施例を示すブロック図であり、電流指令演算部に符号１８Ｂを付してある。
この実施例は、図２の第１実施例において第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０から第２の磁束制限値Ψｌｉｍを演算する方法を別の方法に置き換えたものである。ここでは、前述した第１実施例と異なる部分のみを説明し、同じ部分については説明を省略する。
【００４０】
この第２実施例では、磁束調節器１２２の出力側に設けられる出力制限器１２３ａの上限値を「１．０」、下限値を「０．０」として、磁束補正係数ＫΨを得る。この磁束補正係数ＫΨを乗算器１２５により第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０に乗算し、第２の磁束制限値Ψｌｉｍを求める。
上記の構成により、第２の磁束制限値Ψｌｉｍは、下限値が零であって上限値が第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０となる値に制御され、第１実施例と同様に電動機８０の端子電圧を電圧制限値Ｖａｌｉｍ以下に制御する磁束制限値Ψｌｉｍを演算することができる。
なお、その他の動作は第１実施例と同様である。
【００４１】
次いで、図４は、図１における電流指令演算部１８の第３実施例を示すブロック図であり、電流指令演算部に符号１８Ｃを付してある。
この第３実施例は、図３の第２実施例に、電圧制限値Ｖａｌｉｍに応じて第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０を演算する機能を追加したものであり、これによって電圧制限値Ｖａｌｉｍが変化したときの磁束応答を改善するようにした。ここでは、第２実施例と異なる部分のみを説明し、同じ部分については説明を省略する。
【００４２】
すなわち、磁束制限値演算器１４１は、電圧制限値Ｖａｌｉｍに比例した第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０を数式８により演算し、この磁束制限値Ψｌｉｍ０を乗算器１２５に与えて磁束補正係数ＫΨとの乗算により第２の磁束制限値Ψｌｉｍを求める。以後の動作は、第２実施例と同様である。
【００４３】
【数８】
【００４４】
なお、上記のように電圧制限値Ｖａｌｉｍに応じて第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０を演算する着想は、第２実施例ばかりでなく図２の第１実施例にも適用可能である。
【００４５】
次に、図５は、図１における電流指令演算部１８の第４実施例を示すブロック図であり、電流指令演算部に符号１８Ｄを付してある。
この第４実施例は、図４の第３実施例において、第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０を電動機８０の速度検出値ω１に反比例させて演算するように改良したものであり、磁束制限値演算器１４１には速度検出値ω１も入力されている。
すなわち、磁束制限値演算器１４１は、第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０を数式９により演算する。
その他の動作は第３実施例と同様であるため、説明を省略する。
【００４６】
【数９】
【００４７】
これにより、速度検出値ω１に応じて第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０、ひいては第２の磁束制限値Ψｌｉｍが変化するので、電動機８０の速度が変化した場合の磁束応答を改善することができる。
なお、この実施例において、速度検出値ω１に代えて速度指令値ω＊を用いても良い。
上記のように、電動機８０の速度に反比例させて第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０を演算する着想は、第３実施例ばかりでなく第１実施例、第２実施例にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１における電流指令演算部の第１実施例を示すブロック図である。
【図３】図１における電流指令演算部の第２実施例を示すブロック図である。
【図４】図１における電流指令演算部の第３実施例を示すブロック図である。
【図５】図１における電流指令演算部の第４実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４９】
１１ｕ ｕ相電流検出回路
１１ｗ ｗ相電流検出回路
１２ 入力電圧検出回路
１３ ＰＷＭ回路
１４ 電流座標変換器
１５ 電圧座標変換器
１６，１９ａ，１９ｂ 減算器
１７ 速度調節器
１８，１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ 電流指令演算部
２０ａ ｄ軸電流調節器
２０ｂ ｑ軸電流調節器
２１ 電圧振幅演算器
２２ 電圧制限値演算器
５０ 三相交流電源
６０ 整流回路
７０ 電力変換器
８０ 永久磁石形同期電動機
９０ 磁極位置検出器
９１ 速度検出器
１２１ 減算器
１２２ 磁束調節器
１２３，１２３ａ，１３３ 出力制限器
１２４ 加算器
１２５ 乗算器
１３１ ｑ軸電流指令演算器
１３２ ｄ軸電流制限値演算器
１４１ 磁束制限値演算器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石形同期電動機の端子電圧を電力変換器の最大出力電圧まで高くした場合にも安定な電流制御を実現し、電動機の高効率化と高精度なトルク制御を実現可能とした永久磁石形同期電動機の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石形同期電動機（以下、ＰＭＳＭともいう）は、回転子の構造によって、表面磁石構造永久磁石形同期電動機（以下、ＳＰＭＳＭともいう）と埋込磁石構造永久磁石形同期電動機（ＩＰＭＳＭ）との２種類に大別される。これらのうち、ＩＰＭＳＭは、回転子の永久磁石により発生する磁石トルクだけでなく、回転子の突極性によって発生するリラクタンストルクを利用できるため、電流を最適に制御することで、ＳＰＭＳＭよりも出力を向上でき、電動機を小型化できる特徴がある。
【０００３】
ところで、ＰＭＳＭは、電流、磁束、及び端子電圧をベクトルとしてとらえ、回転子と同期して回転する回転座標軸であるｄ，ｑ軸上で電流制御を行うことで、高性能な制御を実現することが可能である。ここで、ｄ，ｑ軸の定義は、永久磁石の磁極方向をｄ軸、このｄ軸から９０度進んだ方向をｑ軸とする。従来は、ｄ軸電流を零に制御し、ｑ軸電流をトルク指令値に比例させて制御する方式が多く用いられていた。
しかしながら、近年では、ｄ軸電流を積極的に制御することで、駆動システムを小型化、高効率化する技術が実用化されている。
【０００４】
例えば、非特許文献１には、ｄ軸電流を流したときのｄ軸電機子反作用を利用して電機子巻線の鎖交磁束（以下、単に磁束ともいう）を低減し、電動機の端子電圧を電力変換器の最大出力電圧以下に制御する技術が開示されている。非特許文献１では、これを「弱め磁束制御」と呼んでいる。
以下、非特許文献１に記載された制御方式をＳＰＭＳＭに適用する場合の課題について説明する。
まず、ＰＭＳＭのトルク及び磁束とｄ，ｑ軸電流との間には、数式１，２の関係がある。
【０００５】
【数１】
【０００６】
【数２】
【０００７】
なお、数式１，２において、τ：トルク，ｉｄ：ｄ軸電流，ｉｑ：ｑ軸電流，Ψ：磁束，Ψｄ：ｄ軸磁束，Ψｑ：ｑ軸磁束，Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス，Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス，Ψｍ：永久磁石の磁束である。
一方、磁束と電動機の端子電圧との間には、数式３の関係がある。
【０００８】
【数３】
【０００９】
なお、数式３において、Ｖａ：端子電圧振幅，ｖｄ：ｄ軸電圧，ｖｑ：ｑ軸電圧，ω１：速度検出値（電気角速度），ｒａ：電機子抵抗である。
【００１０】
数式１，２に示すように、ＰＭＳＭのトルクと磁束とはｄ，ｑ軸電流の非線形関数である。但し、ＳＰＭＳＭにおいてはｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとが等しいので、トルクとｑ軸電流とは比例関係にあり、トルク制御を比較的容易に行うことができる。
また、電機子抵抗による電圧降下を無視できる場合には、磁束と端子電圧とが比例関係にあるため、トルク制御及び端子電圧制御を容易に実現することが可能である。
【００１１】
しかしながら、通常、電機子抵抗による電圧降下は無視できない値であるため、磁束制御によってＳＰＭＳＭの端子電圧を所望の値に制御することは極めて困難である。
また、非特許文献１に記載されている電流制御方式は、電動機の電気定数を演算に使用しているため、電気定数に誤差があるとトルク及び端子電圧に制御誤差が発生する。特に、端子電圧の指令値が電力変換器の最大出力電圧よりも高くなった場合、電流に制御誤差が発生してトルク制御誤差が増加するだけでなく、電流制御系が不安定化する恐れがある。
電気定数に誤差がある場合でも、端子電圧が常に電力変換器の最大出力電圧以下になるように電流を制御すれば電流制御系を安定にすることができるが、端子電圧を低く制御すると、同じ出力を得るために電流を増加させる必要があるので、効率が低下することは勿論、電力変換器の制約から最高速度や最大出力が低下するという問題がある。
【００１２】
上記の課題を解決する技術が、特許文献１及び特許文献２に記載されている。
まず、特許文献１に記載されている技術の概要を説明する。
特許文献１において、ｄ軸電流指令値は、トルク／電流が最大になるようにトルク指令値の近似関数によって演算する。電圧指令値が電圧制限値を超えた場合には、電圧制限値と電圧指令値との偏差を増幅してｄ軸電流指令補正信号を演算し、これをｄ軸電流指令値に加算してｄ軸電流指令値を補正する。一方、ｑ軸電流指令値は、トルク指令値とｄ軸電流指令値とから、所望のトルクを出力する値に演算する。
【００１３】
上記の制御により、あらゆる運転条件でＰＭＳＭの電流を最小にすることができる。また、端子電圧を制限値以下に制御できることから、端子電圧を電力変換器の最大出力電圧に制御した場合にも安定な電流制御と高精度なトルク制御が実現可能となる。
【００１４】
次に、特許文献２に記載されている技術の概要を説明する。
特許文献２において、電圧指令値（文献中では｜Ｖ｜）が電圧制限値（同じく｜Ｖ｜ｆｉｘ）を超えた場合に、電圧指令値と電圧制限値との偏差を増幅して磁束補正値を演算し、これを磁束指令値に加算することにより磁束指令値を補正する。磁束とｄ軸電流とは比例関係にあるものと近似し、この近似式により、磁束指令値からｄ軸電流指令値を演算する。また、ｑ軸電流指令値は、トルク指令値とｄ軸電流指令値とから、所望のトルクを出力する値に演算する。
【００１５】
上記の制御により、主に、基底速度以上の速度領域でＰＭＳＭの端子電圧を電力変換器の最大出力電圧に制御することができ、このときにも安定な電流制御と高精度なトルク制御とを実現している。
【００１６】
【特許文献１】特許第３６８６９８７号公報（段落［００１６］〜［００６６］、図１等）
【特許文献２】特許第３２３０９７５号公報（段落［０１９６］〜［０２０５］、図２１等）
【非特許文献１】武田洋次，松井信行，森本茂雄，本田幸夫，「埋込磁石同期モータの設計と制御」，オーム社，平成１３年１０月２５日発行，ｐ.２２〜ｐ.２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
特許文献１に開示されている従来技術は、ＩＰＭＳＭの制御に好適である。しかしながら、ＳＰＭＳＭの制御に適用する場合には、構成が必要以上に複雑になるため、制御装置のコストが上昇するという問題がある。
また、特許文献２に開示されている従来技術は、ｑ軸磁束が永久磁石の磁束に比べて十分に小さく、磁束とｄ軸電流とがほぼ比例関係にあるＰＭＳＭには適用可能である。
しかしながら、ｑ軸磁束が無視できないＳＰＭＳＭに適用する場合には、磁束とｄ軸電流とが必ずしも比例関係にはないため、端子電圧を正確に制御できず、制御系が不安定になる恐れがある。
【００１８】
そこで、本発明の解決課題は、電動機の端子電圧を電力変換器の最大出力電圧に制御した場合にも安定した電流制御と高精度なトルク制御を可能にし、特に、ｑ軸磁束が無視できない程度に大きいＳＰＭＳＭの端子電圧及びトルクを高精度に制御可能とすると共に、制御演算の簡略化、コストの低減を図った永久磁石形同期電動機の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、半導体電力変換器により、永久磁石形同期電動機の端子電圧を電圧指令値に制御するようにした制御装置において、
前記電力変換器の入力電圧を検出する入力電圧検出手段と、前記入力電圧の検出値から前記電力変換器の最大出力電圧以下の電圧制限値を演算する電圧制限値演算手段と、前記電圧指令値の振幅を演算する電圧振幅演算手段と、前記電圧制限値、前記電圧指令値の振幅、及びトルク指令値から電流指令値を演算する電流指令演算手段と、前記電動機の電流を前記電流指令値に制御するために前記電力変換器に与える電圧指令値を演算する電流調節手段と、を有し、
前記電流指令演算手段は、
前記トルク指令値からｑ軸電流指令値を演算するｑ軸電流指令値演算手段と、前記電圧制限値と前記電圧指令値の振幅との偏差を増幅して磁束補正値を演算する磁束調節手段と、第１の磁束制限値と前記磁束補正値とを加算して第２の磁束制限値を演算する加算手段と、第２の磁束制限値及び前記ｑ軸電流指令値からｄ軸電流制限値を演算するｄ軸電流制限値演算手段と、前記ｄ軸電流制限値により前記ｄ軸電流指令値の上限値を制限する制限手段と、を備えたものである。
本発明においては、ｑ軸電流によって発生するｑ軸磁束の影響を考慮してｄ軸電流制限値を演算するので、従来技術では困難であったｑ軸磁束を無視できないＳＰＭＳＭの電圧制御及びトルク制御が可能になる。また、ＳＰＭＳＭの制御に特化した構成であるため、演算が比較的容易であり、制御装置のコスト低減に寄与することができる。
【００２０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の発明における磁束制限値の補正方法を別の方法に置き換えたものであり、第１の磁束制限値と前記磁束補正値とを乗算して第２の磁束制限値を演算するものである。
【００２１】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載した制御装置に、電圧制限値に比例させて磁束制限値を演算する機能を追加したものである。これにより、電圧制限値が変化したときの磁束応答を改善する。
【００２２】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載した制御装置に、電動機の速度に反比例させて磁束制限値を演算する機能を追加したものである。これにより、電動機の速度が変化したときの磁束応答を改善する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、永久磁石形同期電動機の端子電圧を電圧制限値以下に制御し、端子電圧を電力変換器の最大出力電圧に制御した場合にも安定な電流制御と高精度なトルク制御とを実現することができる。特に、本発明は、従来困難であったｑ軸磁束が大きいＳＰＭＳＭの端子電圧制御とトルク制御に有用であり、ＳＰＭＳＭの制御に特化することで演算を簡略化して制御装置のコストを低減することができる。
なお、本発明は、電動機の電流及び端子電圧から磁極位置と速度とを推定演算する、いわゆるセンサレス制御を行う場合にも適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。まず、図１はこの実施形態の全体構成を示すブロック図である。
図１において、入力電圧検出回路１２は、電力変換器７０の入力電圧Ｅｄｃを検出する。磁極位置検出器９０は、永久磁石形同期電動機８０の磁極位置θ１を検出し、速度検出器９１は電動機８０の速度ω１を検出する。
【００２５】
速度指令値ω＊と速度検出値ω１との偏差を減算器１６により演算し、この偏差を速度調節器１７により増幅してトルク指令値τ＊を演算する。
電流指令演算部１８は、トルク指令値τ＊、後述する電圧制限値Ｖａｌｉｍ、電圧指令値振幅Ｖａ＊及び速度検出値ω１から、端子電圧が電圧制限値以下の条件でトルク／電流が最大になり、かつ、所望のトルクを出力するようなｄ，ｑ軸電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊を演算する。ここで、速度検出値ω１は、後述する第４実施例において磁束制限値Ψｌｉｍ０を演算する際に用いるものである。
【００２６】
電圧制限値演算器２２は、入力電圧Ｅｄｃにほぼ比例し、かつ、入力電圧Ｅｄｃから決まる電力変換器７０の最大出力電圧以下となるような電圧制限値Ｖａｌｉｍを演算する。
また、電圧振幅演算器２１は、ｄ，ｑ軸電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊のベクトル和から、電圧指令値振幅Ｖａ＊を数式４により演算する。
【００２７】
【数４】
【００２８】
電流座標変換器１４は、ｕ相電流検出器１１ｕ及びｗ相電流検出器１１ｗによりそれぞれ検出したｕ，ｗ相電流検出値ｉｕ，ｉｗを、磁極位置検出値θ１に基づいてｄ，ｑ軸電流検出値ｉｄ，ｉｑに座標変換する。
ｄ軸電流指令値ｉｄ＊とｄ軸電流検出値ｉｄとの偏差を減算器１９ａにて演算し、この偏差をｄ軸電流調節器２０ａにより増幅してｄ軸電圧指令値ｖｄ＊を演算する。一方、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊とｑ軸電流検出値ｉｑとの偏差を減算器１９ｂにて演算し、この偏差をｑ軸電流調節器２０ｂにより増幅してｑ軸電圧指令値ｖｑ＊を演算する。
これらのｄ，ｑ軸電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊は、電圧座標変換器１５によって磁極位置検出値θ１に基づき相電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に変換される。
【００２９】
また、整流回路６０は、三相交流電源５０の三相交流電圧を整流して直流電圧に変換し、この直流電圧をインバータ等の電力変換器７０に供給する。
ＰＷＭ回路１３は、相電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊及び入力電圧検出値Ｅｄｃから、電力変換器７０の出力電圧を前記相電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に制御するためのゲート信号を生成する。電力変換器７０は、ゲート信号に基づいて内部の半導体スイッチング素子を制御することにより、永久磁石形同期電動機８０の端子電圧を相電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に制御する。
【００３０】
次に、図１における電流指令演算部１８の第１実施例を説明する。図２は、この第１実施例を示すブロック図であり、電流指令演算部に符号１８Ａを付してある。
図２において、ｑ軸電流指令演算器１３１は、トルクとｑ軸電流との関係式から、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊を数式５により演算する。
【００３１】
【数５】
【００３２】
一方、第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０を数式６により設定する。
なお、数式６において、ωｂａｓｅ：基底角速度、Ｖａｌｉｍ０：定格電圧制限値である。
【００３３】
【数６】
【００３４】
また、電圧制限値Ｖａｌｉｍと電圧指令値振幅Ｖａ＊との偏差を減算器１２１にて演算し、これを磁束調節器１２２により増幅して磁束補正値Ψｃｏｍｐを演算する。この磁束調節器１２２は、例えば積分調節器により構成されている。
ここで、磁束補正値Ψｃｏｍｐは、上限値が「０．０（ゼロ）」である出力制限器１２３により、零以下に制限して出力される。
【００３５】
次に、加算器１２４により、第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０に磁束補正値Ψｃｏｍｐを加算して第２の磁束制限値Ψｌｉｍを求める。これにより、電動機８０の端子電圧を電圧制限値Ｖａｌｉｍ以下に制御する磁束制限値Ψｌｉｍを演算することができる。
【００３６】
ｄ軸電流制限値演算器１３２は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊及び磁束制限値Ψｌｉｍから、ｄ軸電流制限値ｉｄｌｉｍを数式７により演算する。
【００３７】
【数７】
【００３８】
上記ｄ軸電流制限値ｉｄｌｉｍは、出力制限器１３３に上限値として与えられており、この上限値により制限された第１のｄ軸電流指令値ｉｄ０＊が第２のｄ軸電流指令値ｉｄ＊として出力される。なお、第１のｄ軸電流指令値ｉｄ０＊は任意の値に設定することができ、例えば、トルク／電流を最大化する場合には零に設定される。
以上に説明した機能により、電動機８０の端子電圧を電圧制限値Ｖａｌｉｍ以下に制御して所望のトルクを出力するようなｄ，ｑ軸電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊を演算することができる。また、数式７によるｄ軸電流制限値ｉｄｌｉｍの演算に当たり、ｑ軸電流によって発生するｑ軸磁束（Ｌｑｉｑ＊）の影響を考慮しているので、従来技術では困難であったｑ軸磁束を無視できないＳＰＭＳＭの電圧制御及びトルク制御が可能になる。
【００３９】
次に、図３は、図１における電流指令演算部１８の第２実施例を示すブロック図であり、電流指令演算部に符号１８Ｂを付してある。
この実施例は、図２の第１実施例において第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０から第２の磁束制限値Ψｌｉｍを演算する方法を別の方法に置き換えたものである。ここでは、前述した第１実施例と異なる部分のみを説明し、同じ部分については説明を省略する。
【００４０】
この第２実施例では、磁束調節器１２２の出力側に設けられる出力制限器１２３ａの上限値を「１．０」、下限値を「０．０」として、磁束補正係数ＫΨを得る。この磁束補正係数ＫΨを乗算器１２５により第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０に乗算し、第２の磁束制限値Ψｌｉｍを求める。
上記の構成により、第２の磁束制限値Ψｌｉｍは、下限値が零であって上限値が第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０となる値に制御され、第１実施例と同様に電動機８０の端子電圧を電圧制限値Ｖａｌｉｍ以下に制御する磁束制限値Ψｌｉｍを演算することができる。
なお、その他の動作は第１実施例と同様である。
【００４１】
次いで、図４は、図１における電流指令演算部１８の第３実施例を示すブロック図であり、電流指令演算部に符号１８Ｃを付してある。
この第３実施例は、図３の第２実施例に、電圧制限値Ｖａｌｉｍに応じて第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０を演算する機能を追加したものであり、これによって電圧制限値Ｖａｌｉｍが変化したときの磁束応答を改善するようにした。ここでは、第２実施例と異なる部分のみを説明し、同じ部分については説明を省略する。
【００４２】
すなわち、磁束制限値演算器１４１は、電圧制限値Ｖａｌｉｍに比例した第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０を数式８により演算し、この磁束制限値Ψｌｉｍ０を乗算器１２５に与えて磁束補正係数ＫΨとの乗算により第２の磁束制限値Ψｌｉｍを求める。以後の動作は、第２実施例と同様である。
【００４３】
【数８】
【００４４】
なお、上記のように電圧制限値Ｖａｌｉｍに応じて第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０を演算する着想は、第２実施例ばかりでなく図２の第１実施例にも適用可能である。
【００４５】
次に、図５は、図１における電流指令演算部１８の第４実施例を示すブロック図であり、電流指令演算部に符号１８Ｄを付してある。
この第４実施例は、図４の第３実施例において、第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０を電動機８０の速度検出値ω１に反比例させて演算するように改良したものであり、磁束制限値演算器１４１には速度検出値ω１も入力されている。
すなわち、磁束制限値演算器１４１は、第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０を数式９により演算する。
その他の動作は第３実施例と同様であるため、説明を省略する。
【００４６】
【数９】
【００４７】
これにより、速度検出値ω１に応じて第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０、ひいては第２の磁束制限値Ψｌｉｍが変化するので、電動機８０の速度が変化した場合の磁束応答を改善することができる。
なお、この実施例において、速度検出値ω１に代えて速度指令値ω＊を用いても良い。
上記のように、電動機８０の速度に反比例させて第１の磁束制限値Ψｌｉｍ０を演算する着想は、第３実施例ばかりでなく第１実施例、第２実施例にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１における電流指令演算部の第１実施例を示すブロック図である。
【図３】図１における電流指令演算部の第２実施例を示すブロック図である。
【図４】図１における電流指令演算部の第３実施例を示すブロック図である。
【図５】図１における電流指令演算部の第４実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４９】
１１ｕ ｕ相電流検出回路
１１ｗ ｗ相電流検出回路
１２ 入力電圧検出回路
１３ ＰＷＭ回路
１４ 電流座標変換器
１５ 電圧座標変換器
１６，１９ａ，１９ｂ 減算器
１７ 速度調節器
１８，１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ 電流指令演算部
２０ａ ｄ軸電流調節器
２０ｂ ｑ軸電流調節器
２１ 電圧振幅演算器
２２ 電圧制限値演算器
５０ 三相交流電源
６０ 整流回路
７０ 電力変換器
８０ 永久磁石形同期電動機
９０ 磁極位置検出器
９１ 速度検出器
１２１ 減算器
１２２ 磁束調節器
１２３，１２３ａ，１３３ 出力制限器
１２４ 加算器
１２５ 乗算器
１３１ ｑ軸電流指令演算器
１３２ ｄ軸電流制限値演算器
１４１ 磁束制限値演算器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体電力変換器により、永久磁石形同期電動機の端子電圧を電圧指令値に制御するようにした制御装置において、
前記電力変換器の入力電圧を検出する入力電圧検出手段と、
前記入力電圧の検出値から前記電力変換器の最大出力電圧以下の電圧制限値を演算する電圧制限値演算手段と、
前記電圧指令値の振幅を演算する電圧振幅演算手段と、
前記電圧制限値、前記電圧指令値の振幅、及びトルク指令値から電流指令値を演算する電流指令演算手段と、
前記電動機の電流を前記電流指令値に制御するために前記電力変換器に与える電圧指令値を演算する電流調節手段と、を有し、
前記電流指令演算手段は、
前記トルク指令値から前記電動機の永久磁石の磁極方向に直交する方向のｑ軸電流指令値を演算するｑ軸電流指令値演算手段と、
前記電圧制限値と前記電圧指令値の振幅との偏差を増幅して磁束補正値を演算する磁束調節手段と、
第１の磁束制限値と前記磁束補正値とを加算して第２の磁束制限値を演算する加算手段と、
第２の磁束制限値及び前記ｑ軸電流指令値から、前記電動機の永久磁石の磁極方向に平行なｄ軸電流を制限するためのｄ軸電流制限値を演算するｄ軸電流制限値演算手段と、
前記ｄ軸電流制限値により前記ｄ軸電流指令値の上限値を制限する制限手段と、
を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
【請求項２】
半導体電力変換器により、永久磁石形同期電動機の端子電圧を電圧指令値に制御するようにした制御装置において、
前記電力変換器の入力電圧を検出する入力電圧検出手段と、
前記入力電圧の検出値から前記電力変換器の最大出力電圧以下の電圧制限値を演算する電圧制限値演算手段と、
前記電圧指令値の振幅を演算する電圧振幅演算手段と、
前記電圧制限値、前記電圧指令値の振幅、及びトルク指令値から電流指令値を演算する電流指令演算手段と、
前記電動機の電流を前記電流指令値に制御するために前記電力変換器に与える電圧指令値を演算する電流調節手段と、を有し、
前記電流指令演算手段は、
前記トルク指令値から前記電動機の永久磁石の磁極方向に直交する方向のｑ軸電流指令値を演算するｑ軸電流指令値演算手段と、
前記電圧制限値と前記電圧指令値の振幅との偏差を増幅して磁束補正値を演算する磁束調節手段と、
第１の磁束制限値と前記磁束補正値とを乗算して第２の磁束制限値を演算する乗算手段と、
第２の磁束制限値及び前記ｑ軸電流指令値から、前記電動機の永久磁石の磁極方向に平行なｄ軸電流を制限するためのｄ軸電流制限値を演算するｄ軸電流制限値演算手段と、
前記ｄ軸電流制限値により前記ｄ軸電流指令値の上限値を制限する制限手段と、
を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、
前記電圧制限値に比例させて第１の磁束制限値を演算することを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、
前記電動機の速度に反比例させて第１の磁束制限値を演算することを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
【請求項１】
半導体電力変換器により、永久磁石形同期電動機の端子電圧を電圧指令値に制御するようにした制御装置において、
前記電力変換器の入力電圧を検出する入力電圧検出手段と、
前記入力電圧の検出値から前記電力変換器の最大出力電圧以下の電圧制限値を演算する電圧制限値演算手段と、
前記電圧指令値の振幅を演算する電圧振幅演算手段と、
前記電圧制限値、前記電圧指令値の振幅、及びトルク指令値から電流指令値を演算する電流指令演算手段と、
前記電動機の電流を前記電流指令値に制御するために前記電力変換器に与える電圧指令値を演算する電流調節手段と、を有し、
前記電流指令演算手段は、
前記トルク指令値から前記電動機の永久磁石の磁極方向に直交する方向のｑ軸電流指令値を演算するｑ軸電流指令値演算手段と、
前記電圧制限値と前記電圧指令値の振幅との偏差を増幅して磁束補正値を演算する磁束調節手段と、
第１の磁束制限値と前記磁束補正値とを加算して第２の磁束制限値を演算する加算手段と、
第２の磁束制限値及び前記ｑ軸電流指令値から、前記電動機の永久磁石の磁極方向に平行なｄ軸電流を制限するためのｄ軸電流制限値を演算するｄ軸電流制限値演算手段と、
前記ｄ軸電流制限値により前記ｄ軸電流指令値の上限値を制限する制限手段と、
を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
【請求項２】
半導体電力変換器により、永久磁石形同期電動機の端子電圧を電圧指令値に制御するようにした制御装置において、
前記電力変換器の入力電圧を検出する入力電圧検出手段と、
前記入力電圧の検出値から前記電力変換器の最大出力電圧以下の電圧制限値を演算する電圧制限値演算手段と、
前記電圧指令値の振幅を演算する電圧振幅演算手段と、
前記電圧制限値、前記電圧指令値の振幅、及びトルク指令値から電流指令値を演算する電流指令演算手段と、
前記電動機の電流を前記電流指令値に制御するために前記電力変換器に与える電圧指令値を演算する電流調節手段と、を有し、
前記電流指令演算手段は、
前記トルク指令値から前記電動機の永久磁石の磁極方向に直交する方向のｑ軸電流指令値を演算するｑ軸電流指令値演算手段と、
前記電圧制限値と前記電圧指令値の振幅との偏差を増幅して磁束補正値を演算する磁束調節手段と、
第１の磁束制限値と前記磁束補正値とを乗算して第２の磁束制限値を演算する乗算手段と、
第２の磁束制限値及び前記ｑ軸電流指令値から、前記電動機の永久磁石の磁極方向に平行なｄ軸電流を制限するためのｄ軸電流制限値を演算するｄ軸電流制限値演算手段と、
前記ｄ軸電流制限値により前記ｄ軸電流指令値の上限値を制限する制限手段と、
を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、
前記電圧制限値に比例させて第１の磁束制限値を演算することを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、
前記電動機の速度に反比例させて第１の磁束制限値を演算することを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１２４８７６（Ｐ２００９−１２４８７６Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９６７２９（Ｐ２００７−２９６７２９）
【出願日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【出願人】（５９１０８３２４４）富士電機システムズ株式会社 (1,717)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【出願人】（５９１０８３２４４）富士電機システムズ株式会社 (1,717)
【Ｆターム（参考）】
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