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公開番号2024131292
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-30
出願番号2023041478
出願日2023-03-16
発明の名称電流指令テーブル自動適合装置および電流指令テーブル自動適合方法
出願人株式会社明電舎
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02P 21/22 20160101AFI20240920BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】idiqテーブルパラメータの、調整時間の短縮および調整精度のバラつきの低減を図る。
【解決手段】同期モータ1を制御するベクトル制御インバータ5と、前記モータ1に軸接続され、速度制御を行うダイナモメータ2と、idiqテーブル自動適合ツール10とを備え、前記ツール10には電流位相を走査して計測を行うための計測スケジュールを入力しておく。自動運転部11は計測スケジュールに従って、回転数の走査、電流の走査、電流位相の走査を行って総合効率η1、モータ効率η2、id,iq電流、トルクT、三相平均電圧Vのデータを計測する。テーブル作成部12は、前記計測データを基に、2D解析によって、回転数と電流ごとのθの最適点を求め、θの最適点とそのときのトルクを、idiqの分布とし、回転数とトルクに対する3Dマップを推定しidiqテーブル化する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
回転座標系のｄ軸電流指令、ｑ軸電流指令を空間ベクトル変換した三相交流によって同期モータを制御するインバータと、前記同期モータに軸接続され、速度制御を行うダイナモメータと、を有し、回転数とトルクの動作状態に応じたｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を定義した電流指令テーブルを用いて前記同期モータを制御する装置において、
設計値として予めインバータに設定されているｉｄｉｑテーブルを基準の動作点とし、その動作点の電流位相を中心として任意の角度範囲、刻み幅で電流位相を走査して計測を行うために設定した、回転数、トルク、電流、電流位相と、位相走査範囲および刻み幅の情報を含む計測スケジュールに従って、目標回転数の走査、目標電流の走査、電流位相の走査を行い、総合効率η１、モータ効率η２、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑ、トルクＴ、三相平均電圧Ｖのデータを計測する自動運転部と、
前記自動運転部で計測されたデータから、同一回転数及び電流ｉで電流位相θを変化させて取得したデータを抽出し、該抽出したデータに基づいて、効率とトルクの重みづけを考慮して電流位相に関する効率解析曲線を求め、前記効率解析曲線のピーク点を電流位相θの最適点として出力する２Ｄ解析処理と、前記２Ｄ解析処理によって求められた回転数と電流ｉごとのθの最適点と、このときのトルクを、回転数とトルクに対するｉｄ、ｉｑの分布とし、回転数とトルクに対する３Ｄのマップを推定し、ｉｄ、ｉｑをテーブル化する３Ｄ補間解析処理と、を実行するテーブル作成部と、
を備えたことを特徴とする電流指令テーブル自動適合装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記自動運転部は、前記ダイナモメータによって、同期モータの回転数を前記計測スケジュールに記載の目標回転数に制御させる目標回転数移行処理と、前記インバータにトルク指令を送って計測スケジュールに記載の電流ｉ、電流位相θで動作させる目標電流移行処理と、前記インバータにｄ軸電流指令値ｉｄとｑ軸電流指令値ｉｑを送って電流ｉの絶対値を一定に保ったまま電流位相θを走査する電流位相走査処理と、安定時間経過後に平均計測により前記総合効率η１、モータ効率η２、ｉｄおよびｉｑ電流、トルクＴ、三相平均電圧Ｖのデータを取得するデータ計測処理と、を実行し、
前記η１、η２、Ｖは、前記インバータの直流側電流および交流側電流、直流側電圧および交流側電圧を入力とするパワーアナライザの出力によって取得し、前記ｉｄおよびｉｑ電流はインバータから取得し、Ｔは前記同期モータとダイナモメータ間に設けたトルクメータから取得し、
前記テーブル作成部の２Ｄ解析処理は、前記抽出したデータ中に、同期モータの端子電圧が前記インバータの三相平均電圧以上に上昇した電圧飽和状態があるか否かを判定し、電圧飽和状態がない場合は、電流位相θごとの総合効率η１又はモータ効率η２のいずれかを重み付けにより重視して近似曲線θ－ηを求め、電流位相θごとのトルクに関する近似曲線θ－Ｔを算出し、前記近似曲線θ－ηとθ－Ｔのどちら側を重視するかの配分重みを乗算して効率解析曲線を求め、電流位相を走査した範囲内から、この効率解析曲線のピーク点をθの最適点として出力し、電圧飽和状態がある場合は、電流位相θごとの電圧Ｖに関する近似曲線θ－Ｖを算出し、電圧飽和点の位相θｓａｔを推定し、電圧飽和状態でない場合と同様の効率解析曲線から、電圧飽和状態を起こさないよう位相θｓａｔまでの範囲に制限を行ったうえでこの効率解析曲線のピーク点をθの最適点として出力する処理であることを特徴とする請求項１に記載の電流指令テーブル自動適合装置。
【請求項３】
回転座標系のｄ軸電流指令、ｑ軸電流指令を空間ベクトル変換した三相交流によって同期モータを制御するインバータと、前記同期モータに軸接続され、速度制御を行うダイナモメータと、を有し、回転数とトルクの動作状態に応じたｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を定義した電流指令テーブルを用いて前記同期モータを制御する装置における電流指令テーブル自動適合方法であって、
自動運転部が、設計値として予めインバータに設定されているｉｄｉｑテーブルを基準の動作点とし、その動作点の電流位相を中心として任意の角度範囲、刻み幅で電流位相を走査して計測を行うために設定した、回転数、トルク、電流、電流位相と、位相走査範囲および刻み幅の情報を含む計測スケジュールに従って、目標回転数の走査、目標電流の走査、電流位相の走査を行い、総合効率η１、モータ効率η２、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑ、トルクＴ、三相平均電圧Ｖのデータを計測するステップと、
テーブル作成部が、前記自動運転部で計測されたデータから、同一回転数及び電流ｉで電流位相θを変化させて取得したデータを抽出し、該抽出したデータ中に、同期モータの端子電圧が前記インバータの三相平均電圧以上に上昇した電圧飽和状態があるか否かを判定し、電圧飽和状態がない場合は、電流位相θごとの総合効率η１又はモータ効率η２のいずれかを重み付けにより重視して近似曲線θ－ηを求め、電流位相θごとのトルクに関する近似曲線θ－Ｔを算出し、前記近似曲線θ－ηとθ－Ｔのどちら側を重視するかの配分重みを乗算して効率解析曲線を求め、電流位相を走査した範囲内から、この効率解析曲線のピーク点をθの最適点として出力し、電圧飽和状態がある場合は、電流位相θごとの電圧Ｖに関する近似曲線θ－Ｖを算出し、電圧飽和点の位相θｓａｔを推定し、電圧飽和状態でない場合と同様の効率解析曲線から、電圧飽和状態を起こさないよう位相θｓａｔまでの範囲に制限を行ったうえでこの効率解析曲線のピーク点をθの最適点として出力する２Ｄ解析処理ステップと、
テーブル作成部が、前記２Ｄ解析処理ステップによって求められた回転数と電流ｉごとのθの最適点と、このときのトルクを、回転数とトルクに対するｉｄ、ｉｑの分布とし、回転数とトルクに対する３Ｄのマップを推定し、ｉｄ、ｉｑをテーブル化する３Ｄ補間解析処理ステップと、を備えたことを特徴とする電流指令テーブル自動適合方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期モータのｉｄｉｑテーブルパラメータの自動適合手法に関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、同期モータの電流指令テーブル自動生成システムとして、例えば特許文献１に記載のものが提案されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６６５８０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に回転数とトルクの動作状態に応じたｉｄ電流・ｉｑ電流を定義したテーブルを用いて同期モータを制御する場合、設計値と実際のモータパラメータには誤差が含まれるため、より高精度な調整を行うために実測値に基づいたテーブルの補正を行う必要がある。
【０００５】
例えばモータ回転数・トルクごとに、目標トルクに合致する電流・電流位相を手動で探索しつつ、モータ効率が高くなるパラメータを選定する場合では、電流・電流位相のいずれか一方を振ったときに、検出トルクが目標トルクからずれるため、再度、もう一方の電流位相・電流を目標トルクに合致するように調整し計測を行う必要がある。
【０００６】
つまり互いに干渉するパラメータを調整しながら計測することになり、作業時間の増加を招いていた。更に、ｉｄｉｑテーブル値を決定するための基準は、人の感覚・経験に依存している部分があり、テーブル作成精度にバラつきがあった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するものであり、その目的は、ｉｄｉｑテーブルパラメータの、調整時間の短縮および調整精度のバラつきの低減を図った電流指令テーブル自動適合装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための請求項１に記載の電流指令テーブル自動適合装置は、
回転座標系のｄ軸電流指令、ｑ軸電流指令を空間ベクトル変換した三相交流によって同期モータを制御するインバータと、前記同期モータに軸接続され、速度制御を行うダイナモメータと、を有し、回転数とトルクの動作状態に応じたｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を定義した電流指令テーブルを用いて前記同期モータを制御する装置において、
設計値として予めインバータに設定されているｉｄｉｑテーブルを基準の動作点とし、その動作点の電流位相を中心として任意の角度範囲、刻み幅で電流位相を走査して計測を行うために設定した、回転数、トルク、電流、電流位相と、位相走査範囲および刻み幅の情報を含む計測スケジュールに従って、目標回転数の走査、目標電流の走査、電流位相の走査を行い、総合効率η１、モータ効率η２、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑ、トルクＴ、三相平均電圧Ｖのデータを計測する自動運転部と、
前記自動運転部で計測されたデータから、同一回転数及び電流ｉで電流位相θを変化させて取得したデータを抽出し、該抽出したデータに基づいて、効率とトルクの重みづけを考慮して電流位相に関する効率解析曲線を求め、前記効率解析曲線のピーク点を電流位相θの最適点として出力する２Ｄ解析処理と、前記２Ｄ解析処理によって求められた回転数と電流ｉごとのθの最適点と、このときのトルクを、回転数とトルクに対するｉｄ、ｉｑの分布とし、回転数とトルクに対する３Ｄのマップを推定し、ｉｄ、ｉｑをテーブル化する３Ｄ補間解析処理と、を実行するテーブル作成部と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の電流指令テーブル自動適合装置は、請求項１において、
前記自動運転部は、前記ダイナモメータによって、同期モータの回転数を前記計測スケジュールに記載の目標回転数に制御させる目標回転数移行処理と、前記インバータにトルク指令を送って計測スケジュールに記載の電流ｉ、電流位相θで動作させる目標電流移行処理と、前記インバータにｄ軸電流指令値ｉｄとｑ軸電流指令値ｉｑを送って電流ｉの絶対値を一定に保ったまま電流位相θを走査する電流位相走査処理と、安定時間経過後に平均計測により前記総合効率η１、モータ効率η２、ｉｄおよびｉｑ電流、トルクＴ、三相平均電圧Ｖのデータを取得するデータ計測処理と、を実行し、
前記η１、η２、Ｖは、前記インバータの直流側電流および交流側電流、直流側電圧および交流側電圧を入力とするパワーアナライザの出力によって取得し、前記ｉｄおよびｉｑ電流はインバータから取得し、Ｔは前記同期モータとダイナモメータ間に設けたトルクメータから取得し、
前記テーブル作成部の２Ｄ解析処理は、前記抽出したデータ中に、同期モータの端子電圧が前記インバータの三相平均電圧以上に上昇した電圧飽和状態があるか否かを判定し、電圧飽和状態がない場合は、電流位相θごとの総合効率η１又はモータ効率η２のいずれかを重み付けにより重視して近似曲線θ－ηを求め、電流位相θごとのトルクに関する近似曲線θ－Ｔを算出し、前記近似曲線θ－ηとθ－Ｔのどちら側を重視するかの配分重みを乗算して効率解析曲線を求め、電流位相を走査した範囲内から、この効率解析曲線のピーク点をθの最適点として出力し、電圧飽和状態がある場合は、電流位相θごとの電圧Ｖに関する近似曲線θ－Ｖを算出し、電圧飽和点の位相θｓａｔを推定し、電圧飽和状態でない場合と同様の効率解析曲線から、電圧飽和状態を起こさないよう位相θｓａｔまでの範囲に制限を行ったうえでこの効率解析曲線のピーク点をθの最適点として出力する処理であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の電流指令テーブル自動適合方法は、
回転座標系のｄ軸電流指令、ｑ軸電流指令を空間ベクトル変換した三相交流によって同期モータを制御するインバータと、前記同期モータに軸接続され、速度制御を行うダイナモメータと、を有し、回転数とトルクの動作状態に応じたｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を定義した電流指令テーブルを用いて前記同期モータを制御する装置における電流指令テーブル自動適合方法であって、
自動運転部が、設計値として予めインバータに設定されているｉｄｉｑテーブルを基準の動作点とし、その動作点の電流位相を中心として任意の角度範囲、刻み幅で電流位相を走査して計測を行うために設定した、回転数、トルク、電流、電流位相と、位相走査範囲および刻み幅の情報を含む計測スケジュールに従って、目標回転数の走査、目標電流の走査、電流位相の走査を行い、総合効率η１、モータ効率η２、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑ、トルクＴ、三相平均電圧Ｖのデータを計測するステップと、
テーブル作成部が、前記自動運転部で計測されたデータから、同一回転数及び電流ｉで電流位相θを変化させて取得したデータを抽出し、該抽出したデータ中に、同期モータの端子電圧が前記インバータの三相平均電圧以上に上昇した電圧飽和状態があるか否かを判定し、電圧飽和状態がない場合は、電流位相θごとの総合効率η１又はモータ効率η２のいずれかを重み付けにより重視して近似曲線θ－ηを求め、電流位相θごとのトルクに関する近似曲線θ－Ｔを算出し、前記近似曲線θ－ηとθ－Ｔのどちら側を重視するかの配分重みを乗算して効率解析曲線を求め、電流位相を走査した範囲内から、この効率解析曲線のピーク点をθの最適点として出力し、電圧飽和状態がある場合は、電流位相θごとの電圧Ｖに関する近似曲線θ－Ｖを算出し、電圧飽和点の位相θｓａｔを推定し、電圧飽和状態でない場合と同様の効率解析曲線から、電圧飽和状態を起こさないよう位相θｓａｔまでの範囲に制限を行ったうえでこの効率解析曲線のピーク点をθの最適点として出力する２Ｄ解析処理ステップと、
テーブル作成部が、前記２Ｄ解析処理ステップによって求められた回転数と電流ｉごとのθの最適点と、このときのトルクを、回転数とトルクに対するｉｄ、ｉｑの分布とし、回転数とトルクに対する３Ｄのマップを推定し、ｉｄ、ｉｑをテーブル化する３Ｄ補間解析処理ステップと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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