JP2010105763A - Power converter and elevator using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電力変換装置およびそれを用いたエレベータにおけるトルク脈動やトルクリプルの抑制制御に関するものである。 The present invention relates to a power converter and control for suppressing torque pulsation and torque ripple in an elevator using the power converter.
従来のインバータ制御を使用した電力変換装置では、回転座標系にて磁束軸(d軸)とトルク軸(q軸)に分離して制御するベクトル制御方式が一般的に用いられている。通常は負荷モータの誘起電圧を理想的な正弦波として考え、誘起電圧定数やトルク定数は一定値として簡便な制御を実施している。従来技術として、特開平7−46878号公報(特許文献1)に記載された電動機の制御装置では、トルクリプルを補償するために、トルク指令,速度情報,電動機の回転位置に対応させた補正電流値をトルク誤差データとしてメモリに予め格納しておき、正弦波を仮定して演算したトルク指令に加算する方式が用いられている。他の従来技術として、特開平11−103588号公報(特許文献2)に記載された永久磁石埋め込み型モータのトルク脈動制御方法及び制御装置では、予め用意したトルク脈動補正パターンに基づいた補正波形を基本電流に掛け合わせることによりトルク脈動を抑制する方法が用いられている。 In a conventional power conversion device using inverter control, a vector control method is generally used in which a rotating coordinate system is controlled separately on a magnetic flux axis (d axis) and a torque axis (q axis). Usually, the induced voltage of the load motor is considered as an ideal sine wave, and the induced voltage constant and torque constant are set to constant values, and simple control is performed. As a conventional technique, in a motor control device described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-46878 (Patent Document 1), in order to compensate for torque ripple, a correction current value corresponding to a torque command, speed information, and a rotational position of the motor. Is previously stored in a memory as torque error data, and is added to a torque command calculated assuming a sine wave. As another conventional technique, in the torque pulsation control method and control device for a permanent magnet embedded motor described in JP-A-11-103588 (Patent Document 2), a correction waveform based on a torque pulsation correction pattern prepared in advance is used. A method of suppressing torque pulsation by multiplying the basic current is used.
図7は従来の制御方式の構成図であり、電源1,電源1の商用交流電圧を直流電圧に変換する整流器2,整流器2で直流に変換された電圧を任意の周波数の交流電圧に変換するインバータ3,インバータ3により駆動されるモータ4,モータ4の回転速度および磁極位置を検出するロータリエンコーダ5により電力変換装置の主回路部分は構成される。インバータ3は、電動機のベクトル制御に基づいて回転座標系の磁束軸成分とトルク軸成分を制御することにより駆動する。磁束軸では、磁束軸電流指令id*に対して、インバータ3の出力電流を回転座標変換することにより得られる磁束軸電流idとの差分を磁束軸電流制御系ブロック6に入力することにより磁束軸成分の電圧指令値を演算する。トルク軸においてはモータ4の速度指令ω*に対してロータリエンコーダ5から得られる回転速度ωとの差分を速度制御系ブロック7に入力することによりトルク指令値τ*を得る。さらにトルク−電流変換ゲインブロック(Ka)18に入力することによりトルク軸電流指令iq*が得られる。ここで、トルク−電流変換ゲインブロック(Ka)は、
Ka=1/Kit
で表される定数であり、Kitはトルク定数(単位[N・m/A])である。トルク軸電流指令iq*と、インバータ3の出力電流を回転座標変換することにより得られるトルク軸電流iqとの差分をトルク軸電流制御系ブロック9に入力することにより電圧指令を得ることができる。さらに、ロータリエンコーダ5から得られる回転速度ωと誘起電圧補償ゲイン19である誘起電圧定数Ke(単位V/rpm)を積算することにより得られる誘起電圧補償電圧を加算して、トルク軸成分の電圧指令を演算する。磁束軸成分の電圧指令とトルク軸成分の電圧指令を三相−二相変換(10)することにより、インバータ3の各相に対する電圧指令値vu*,vv*,vw*を演算する。
FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional control system, in which a voltage converted into a direct current by a
Ka = 1 / Kit
Where Kit is a torque constant (unit [N · m / A]). The voltage command can be obtained by inputting the difference between the torque shaft current command iq * and the torque shaft current iq obtained by converting the output current of the
ところが、従来の制御では一定速運転時の負荷モータの誘起電圧波形が理想的な正弦波に近い場合は良好に動作するが、図8に示す負荷モータの誘起電圧波形(U相−V相間波形)のようにひずみ成分を含む条件では、トルク定数Kitおよび誘起電圧定数Keを一定値として演算するとトルク脈動やトルクリプルの要因となる。図8の誘起電圧波形に含まれるひずみ成分は負荷モータの磁石形状に依存して発生する。このため、例えば、エレベータのように振動等の乗り心地劣化の抑制に対する要求が高い用途では、磁石形状を精密に加工してトルク脈動・トルクリプルを低減した高価なモータが使用されている。 However, in the conventional control, when the induced voltage waveform of the load motor during constant speed operation is close to an ideal sine wave, the operation works well. However, the induced voltage waveform of the load motor shown in FIG. If the torque constant Kit and the induced voltage constant Ke are calculated as constant values under conditions including a strain component as in (), torque pulsation and torque ripple are caused. The distortion component included in the induced voltage waveform in FIG. 8 is generated depending on the magnet shape of the load motor. For this reason, for example, in an application such as an elevator where there is a high demand for suppressing deterioration in riding comfort such as vibration, an expensive motor in which the magnet shape is precisely processed to reduce torque pulsation and torque ripple is used.
特許文献1に記載される従来技術では、トルクリプルを補償するために、トルク指令,速度情報,電動機の回転位置に対応させた補正電流値をトルク誤差データとしてメモリに予め格納しておき、補正量を電流指令値に加算する方式が用いられている。この方式では高精度にトルクリプルを補償できるが、前提となるパラメータの数が極めて多いため、メモリに格納する配列の次元数が多くなり複雑化する。さらに、予め実施しておく必要のある補正量の測定数が極めて多くなる。 In the prior art described in Patent Document 1, in order to compensate for torque ripple, a torque command, speed information, and a correction current value corresponding to the rotational position of the motor are stored in advance in a memory as torque error data, and a correction amount is stored. Is added to the current command value. In this method, torque ripple can be compensated with high accuracy. However, since the number of prerequisite parameters is extremely large, the number of dimensions of the array stored in the memory is increased and complicated. Furthermore, the number of correction amounts that need to be implemented in advance is extremely large.
特許文献2に記載される従来技術では、トルク脈動メモリに記憶したトルク脈動波の情報を、予め用意したトルク脈動補正パターンに従ってトルク補正波形に変換し、基本電流に積算する。ところが、この場合もトルクリプル成分を検出するための負荷試験を予め実施しておく必要があり、かつ脈動補正パターンは複雑な演算を実施する必要がある。
In the prior art described in
本発明は、上記のような問題点を考慮してなされたものであり、簡単なトルク補正情報を利用してモータのトルク脈動補正を実施できる電力変換装置およびそれを用いたエレベータを提供する。 The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and provides a power converter that can perform torque pulsation correction of a motor using simple torque correction information and an elevator using the same.
上記課題を解決するために、モータを駆動するインバータとをベクトル制御によって制御するための指令値を演算する制御演算部に、モータの磁極位置に対応したトルク−電流変換ゲイン、および、モータの磁極位置に対応した誘起電圧補償電圧を記憶した記憶手段を備える。そして、制御演算部は、モータの駆動時に、記憶手段からモータの磁極位置の検出値に対応して読み出されるトルク−電流変換ゲインとトルク指令値とからトルク軸の電流指令値を演算し、かつ、記憶手段からモータの磁極位置の検出値に対応して読み出される誘起電圧補償電圧に応じて各相の電圧指令値、あるいは磁束軸およびトルク軸の電圧指令値を補正する。 In order to solve the above problems, a torque-current conversion gain corresponding to the magnetic pole position of the motor, a magnetic pole of the motor, and a control arithmetic unit for calculating a command value for controlling the inverter driving the motor by vector control Storage means for storing the induced voltage compensation voltage corresponding to the position is provided. The control calculation unit calculates the current command value of the torque shaft from the torque-current conversion gain and the torque command value read out from the storage means corresponding to the detected value of the magnetic pole position of the motor when the motor is driven, and Then, the voltage command value of each phase or the voltage command value of the magnetic flux axis and the torque axis is corrected according to the induced voltage compensation voltage read from the storage means corresponding to the detected value of the magnetic pole position of the motor.
なお、本発明の他の特徴は、以下の記載より明らかになるであろう。 The other features of the present invention will become clear from the following description.
本発明によれば、ベクトル制御の指令値を演算する際に、モータの磁極位置に対応したトルク−電流変換ゲインおよび誘起電圧補償電圧を用いることにより、簡便にモータのトルク脈動を補正することができる。 According to the present invention, when calculating a command value for vector control, torque pulsation of a motor can be easily corrected by using a torque-current conversion gain and an induced voltage compensation voltage corresponding to the magnetic pole position of the motor. it can.
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の第一実施例である電力変換装置およびそれを用いて駆動されるエレベータを示す。電力変換装置の主回路部分は電源1,電源1の商用交流電圧を直流電圧に変換する整流器2,整流器2で直流に変換された電圧を任意の周波数の交流電圧に変換するインバータ3,インバータ3により駆動されるモータ4,モータ4の回転速度および磁極位置を検出するロータリエンコーダ5により構成される。またモータ4は綱車11と接続しており、綱車11に巻き掛けられるロープ12により乗りかご13及びおもり14が図示しない昇降路内に吊られている。モータ4が電力変換装置によって駆動されて綱車11が回転駆動されると、ロープ12が駆動され、乗りかご13とおもり14が昇降路内において互いに反対方向に昇降する。
FIG. 1 shows a power converter according to a first embodiment of the present invention and an elevator driven using the power converter. The main circuit portion of the power converter is composed of a power source 1, a
モータ4を一定速で駆動させた場合の誘起電圧波形が理想的な正弦波の場合、ファラデーの電磁誘導の法則より、電圧は磁束の時間微分として与えられることから磁束波形も正弦波状になる。この場合の磁束を回転座標変換して考えた場合、磁束軸(d軸)成分は零となり、トルク軸(q軸)成分は一定の直流値となる。一方、図8のように誘起電圧波形にひずみが重畳されている場合は、磁束軸(d軸)成分およびトルク軸(q軸)成分はモータの磁極位置θの変化に伴って脈動する。ここで、磁束軸成分の磁束をΦd(θ),トルク軸成分の磁束をΦq(θ)とし、磁束軸成分およびトルク軸成分の電流をそれぞれid,iq、磁束軸成分およびトルク軸成分のモータインダクタンスをそれぞれLd,Lqとすると、トルクTは、
T=(Ld−Lq)・id・iq+Φd(θ)・id+Φq(θ)・iq (1)
となる。(1)式において、磁束軸成分電流idを零とすると、
T=Φq(θ)・iq (2)
つまり、
iq=(1/Φq(θ))・T (3)
となる。(3)式は一定トルクを指令値として与える場合においても、トルク軸成分の電流は磁極位置θをパラメータとして変動するゲイン(1/Φq(θ))に応じて変動することを示している。言い換えると、誘起電圧波形にひずみ成分が重畳されている場合においても、磁束軸成分の電流指令値id*を零とし、かつ、図7の従来方式では一定値として与えていたトルク−電流変換ゲインブロック(Ka)18を磁極位置θをパラメータとして変動するゲイン(1/Φq(θ))からなる磁極位置をパラメータとしたトルク−電流変換ゲインブロック8とすることでトルク脈動を抑制できる。図1の第一実施例では、磁極位置をパラメータとして変動するゲイン(∝1/Φq(θ))を脈動補正情報テーブル17として記憶手段に予め記憶させておき、ロータリエンコーダ5より得られるモータ4の磁極位置に応じてゲイン(∝1/Φq(θ))を読み出す。
When the induced voltage waveform when the motor 4 is driven at a constant speed is an ideal sine wave, the voltage is given as a time derivative of the magnetic flux according to Faraday's law of electromagnetic induction. In this case, when the magnetic flux is converted into rotational coordinates, the magnetic flux axis (d-axis) component is zero, and the torque axis (q-axis) component is a constant DC value. On the other hand, when distortion is superimposed on the induced voltage waveform as shown in FIG. 8, the magnetic flux axis (d-axis) component and the torque axis (q-axis) component pulsate as the magnetic pole position θ of the motor changes. Here, the magnetic flux of the magnetic flux axis component is Φd (θ), the magnetic flux of the torque shaft component is Φq (θ), and the currents of the magnetic flux axis component and the torque shaft component are id, iq, the motor of the magnetic flux axis component and the torque axis component, respectively. When the inductance is Ld and Lq, respectively, the torque T is
T = (Ld−Lq) · id · iq + Φd (θ) · id + Φq (θ) · iq (1)
It becomes. In the equation (1), when the magnetic flux axis component current id is zero,
T = Φq (θ) · iq (2)
That means
iq = (1 / Φq (θ)) · T (3)
It becomes. Equation (3) indicates that even when a constant torque is given as a command value, the current of the torque axis component varies according to a gain (1 / Φq (θ)) that varies with the magnetic pole position θ as a parameter. In other words, even when a distortion component is superimposed on the induced voltage waveform, the torque-current conversion gain which is set to zero as the current command value id * of the magnetic flux axis component and is given as a constant value in the conventional method of FIG. Torque pulsation can be suppressed by using the block (Ka) 18 as the torque-current
脈動補正情報テーブル17に記憶させるゲインは、次のように予め計測しておくことができる。まず、図8の線間誘起電圧(U−V相)のように、一定速度で各線間の誘起電圧(Vuv(θ),Vvw(θ),Vwu(θ))を検出する。次に、
Vu=(Vuv(θ)−Vwu(θ))/3 (4)
Vv=(Vvw(θ)−Vuv(θ))/3 (5)
Vw=(Vwu(θ)−Vvw(θ))/3 (6)
として、各相の誘起電圧を演算し、これを回転座標変換することによってトルク軸の電圧Vqを算出できる。トルク軸電圧Vqはトルク軸の磁束成分と角速度成分(周波数成分)との積で与えられるため、一定速度分だけ除算することにより磁極位置をパラメータとしたトルク−電流変換ゲインを予め算出できる。
The gain stored in the pulsation correction information table 17 can be measured in advance as follows. First, the induced voltages (Vuv (θ), Vvw (θ), Vwu (θ)) between the lines are detected at a constant speed as in the induced voltage between lines (U-V phase) in FIG. next,
Vu = (Vuv (θ) −Vwu (θ)) / 3 (4)
Vv = (Vvw (θ) −Vuv (θ)) / 3 (5)
Vw = (Vwu (θ) −Vvw (θ)) / 3 (6)
The torque axis voltage Vq can be calculated by calculating the induced voltage of each phase and converting this to rotational coordinates. Since the torque shaft voltage Vq is given by the product of the magnetic flux component of the torque shaft and the angular velocity component (frequency component), a torque-current conversion gain using the magnetic pole position as a parameter can be calculated in advance by dividing by a constant speed.
次に、図7の従来方式では、トルク軸電流制御系ブロック9の出力に、回転速度ωと誘起電圧補償ゲイン(誘起電圧定数Ke(単位V/rpm))19を積算することで得られる誘起電圧補償電圧を加算してトルク軸成分の電圧指令を演算している。しかし、この場合も図8のように一定速駆動時の誘起電圧波形が正弦波ではない場合は、補償電圧自体が誤差要因となる。特に、図8のようなひずみが重畳した誘起電圧波形は基本波周波数の6倍の周波数成分(6次高調波成分)を有し、トルク脈動の要因になる。図2は脈動成分と電流制御系の制御領域の関係を表す図である。図2(a)のように、電流制御系の交差周波数(0dbとクロスする周波数fc)よりも6次高調波周波数(6f)が十分に低い場合は誤差要因を電流制御系で抑制できるが、交差周波数に近づくほど制御性能は低下し、図2(b)のように6次高調波周波数(6f)の方が電流制御系の交差周波数(fc)よりも大きくなる場合は、補償電圧の誤差を抑制できず、トルク脈動が発生する。そこで、図1の第一実施例では、図7の誘起電圧補償ゲイン19に代わり、2相−3相変換ブロックの出力に磁極位置θに対応した誘起電圧の相電圧成分を加算する。この誘起電圧の相電圧成分も脈動補正情報テーブル17に予め記憶させ、ロータリエンコーダ5より得られるモータ4の磁極位置に応じて変換する。記憶させておく誘起電圧の相電圧成分は、(4)式,(5)式,(6)式により導出できる値を検出時の回転速度(一定速度量)で除算した値(基準電圧値)であり、制御時には脈動補正情報テーブル17から読み出した値に回転速度あるいは回転速度指令値を乗算することによって補償電圧値を導くことができる。これにより、広範囲の周波数帯域においてトルク脈動を低減できる。
Next, in the conventional system shown in FIG. 7, the induction obtained by integrating the rotational speed ω and the induced voltage compensation gain (induced voltage constant Ke (unit: V / rpm)) 19 with the output of the torque shaft current
図3は、図8の誘起電圧特性を持つモータを使用した場合に対する本実施例のトルク脈動抑制効果を示す実験結果である。図3(a)は従来の制御方式おけるトルクの周波数特性であり、点線部分が6次高調波の周波数成分に相当する。この場合は6次高調波の成分が顕著に発生していることを確認できる。図3(b)は、トルク−電流変換ゲインのみを上記で記載したとおり磁極位置に従って調整した場合の結果である。この場合は、図3(a)の従来制御方式の場合と特性はほとんど同じであり、6次高調波の周波数成分が顕著に発生していることが判る。これは、図2(b)のように、電流制御系において6次高調波成分の周波数成分に対するゲインが小さいポイントにあるためである。図3(c)は、誘起電圧補償のみを上記で記載したとおり磁極位置に従って調整した場合の結果である。この場合も、図3(a)の従来制御方式の場合と特性はほとんど同じであり、6次高調波の周波数成分が顕著に発生していることが判る。これは、トルク−電流変換ゲインが一定値であることにより発生している脈動成分である。一般的には、トルク軸電流制御系のゲインが高いほど制御性能は向上するが、前記の脈動成分は、ゲインが高いほど誤差成分は顕著に発生する。図3(d)は、トルク−電流変換ゲインと誘起電圧補償の両方について磁極位置に従って調整した場合の結果である。この場合は、点線部で囲んだ6次高調波の周波数成分が大幅に低減できていることが判る。つまり、広帯域でトルク脈動制御を実施するためには、トルク−電流変換ゲインと誘起電圧補償の両方に対して磁極位置に対応させて脈動補正を実施する必要があることが判る。 FIG. 3 is an experimental result showing the torque pulsation suppressing effect of this embodiment when the motor having the induced voltage characteristics shown in FIG. 8 is used. FIG. 3A shows the frequency characteristics of torque in the conventional control method, and the dotted line portion corresponds to the frequency component of the sixth harmonic. In this case, it can be confirmed that the 6th harmonic component is remarkably generated. FIG. 3B shows the result when only the torque-current conversion gain is adjusted according to the magnetic pole position as described above. In this case, the characteristics are almost the same as in the case of the conventional control method of FIG. 3A, and it can be seen that the frequency components of the sixth harmonic are remarkably generated. This is because the gain for the frequency component of the sixth harmonic component is at a small point in the current control system as shown in FIG. FIG. 3C shows the result when only the induced voltage compensation is adjusted according to the magnetic pole position as described above. Also in this case, the characteristics are almost the same as in the case of the conventional control method of FIG. 3A, and it can be seen that the frequency components of the sixth harmonic are remarkably generated. This is a pulsation component generated when the torque-current conversion gain is a constant value. In general, the control performance improves as the gain of the torque axis current control system increases. However, as the pulsating component increases, the error component becomes more prominent. FIG. 3 (d) shows the result when both the torque-current conversion gain and the induced voltage compensation are adjusted according to the magnetic pole position. In this case, it can be seen that the frequency component of the sixth harmonic surrounded by the dotted line portion can be greatly reduced. That is, it can be understood that in order to perform torque pulsation control in a wide band, it is necessary to perform pulsation correction corresponding to the magnetic pole position for both the torque-current conversion gain and the induced voltage compensation.
第一実施例の脈動補正情報テーブル17では、パラメータはモータ4の磁極位置のみで十分であり、予め測定する対象も誘起電圧波形のみで十分であることから、検出が極めて容易である上、テーブルとして予め備えるデータ量も少なくて済む。特に、対象となる負荷が、位置・速度精度の要求が高いエレベータのようにロータリエンコーダ5を使用する対象においては、モータ4の磁極位置が正確に把握できるため高精度な補正が可能になる。ただし、本実施例の脈動補正は、位置センサレス制御等で磁極位置を推定する場合においても採用できることは言うまでもない。また、各相の誘起電圧補償値を、三相モータの対称性を利用し、120度ずつの位相差を考慮して、一相分のデータから三相分の値を読み出すことにより、テーブルとして予め備えるデータ量を少なくできる。
In the pulsation correction information table 17 of the first embodiment, only the magnetic pole position of the motor 4 is sufficient as the parameter, and the object to be measured in advance is sufficient only with the induced voltage waveform. The amount of data prepared in advance can be reduced. In particular, in a target in which the target load uses the
図1の第一実施例では、ロータリエンコーダ5から得られる速度情報に対して積分器15を介して位置情報θを検出する。しかし、マイコン等で制御演算を実施する場合には、検出した位置情報θに対して指令が反映されるまでに位相進みが発生する場合がある。これは、制御系のむだ時間遅れ要素によるものであり、特にモータ4が高速で回転する場合に位相進み量は大きくなる。そこで、モータ4の回転速度に応じて位相シフト16により位相補正を実施することにより、脈動補正の精度を向上させることができる。すなわち、マイコンの制御遅れ時間tdは設計時に概ね把握できるため、検出速度ω[rad/s]に制御遅れ時間tdを乗算することにより進み位相量を把握できる。進み位相量を位置情報θに加算したθ′を使用することにより指令反映時により近い磁極位置での脈動補正情報が得られることになり、脈動の低減効果を大きくできる。
In the first embodiment of FIG. 1, the position information θ is detected via the
第一実施例ではトルク脈動成分を補償できる反面、従来制御よりも出力電圧範囲が小さくなる場合がある。特に、誘起電圧に重畳されたひずみ量が大きい場合には補償量が大きくなる。このような出力電圧範囲の低下はトルク脈動補償制御の制御範囲を限定することにより抑制することができる。図4は、振動発生区間に対するトルク脈動補償制御の制御範囲を限定した例である。エレベータでは、ロープの長さや材質に依存するバネ定数要素と乗りかご・おもり部分や積載人員の重量要素から決まる機構系の共振周波数と、前記の高調波成分の周波数が一致した場合に乗りかごは激しく振動する。つまり、モータの回転周波数(回転速度)の高調波成分が機構系の共振周波数近辺の区間においてトルク脈動補償制御を実施し、その他の区間では通常の制御を実施することで乗りかごの振動を抑制できる上、出力電圧範囲の低下を抑制できる。 In the first embodiment, although the torque pulsation component can be compensated, the output voltage range may be smaller than that in the conventional control. In particular, the amount of compensation increases when the amount of distortion superimposed on the induced voltage is large. Such a decrease in the output voltage range can be suppressed by limiting the control range of the torque pulsation compensation control. FIG. 4 is an example in which the control range of the torque pulsation compensation control for the vibration generation section is limited. In an elevator, if the spring constant element, which depends on the length and material of the rope, and the resonance frequency of the mechanical system, which is determined by the weight element of the car / weight part and the loader, match the frequency of the above harmonic components, Vibrates vigorously. In other words, torque ripple compensation control is performed in the section where the harmonic component of the motor's rotational frequency (rotational speed) is close to the resonance frequency of the mechanical system, and normal control is performed in other sections to suppress car vibration. In addition, the output voltage range can be prevented from decreasing.
図5は脈動補償制御と通常制御の切替えの流れ図である。まず、運転指令の有無を確認し(ステップ20)、運転指令が無い場合は終了する。運転指令が有る場合は、モータの回転周波数(回転速度)の高調波成分が機構系の共振周波数近辺である振動発生領域であるかどうかを判断する(ステップ21)。振動発生領域が生じる領域の場合は脈動補償制御モードで運転する(ステップ22)。一方、振動発生領域が生じる領域から外れている場合は通常制御モードで運転する(ステップ23)。この動作をマイコンの速度指令の制御タスク等の一定周期で実施することにより、制御モードの切替えを実施することができる。 FIG. 5 is a flowchart of switching between pulsation compensation control and normal control. First, the presence / absence of an operation command is confirmed (step 20), and if there is no operation command, the process ends. If there is an operation command, it is determined whether or not the harmonic component of the rotational frequency (rotational speed) of the motor is in a vibration generation region near the resonance frequency of the mechanical system (step 21). In the case where the vibration generation region is generated, the operation is performed in the pulsation compensation control mode (step 22). On the other hand, if the vibration generation region is out of the region where the vibration is generated, the operation is performed in the normal control mode (step 23). The control mode can be switched by performing this operation at a constant period such as a control task for a speed command of the microcomputer.
機構系の共振周波数は設計時や据付時に把握できるため、制御区間を予め設定できる。また、ロープ長さ(図1の第一実施例のおける綱車11と乗りかご13の間のロープ12の長さ)で決まるバネ定数は乗りかごの位置情報から把握できる上、乗りかご内の荷重センサの情報を用いて乗客等の増減に依存する重量要素を正確に把握することができる。これによって、瞬時レベルで機構系の共振周波数を把握することができ、モータの回転周波数指令値から算出できる高調波周波数と比較することにより、トルク脈動補償制御の制御範囲を最小限にすることができる。また、乗りかごの振動が発生しやすいモータの回転周波数の領域や乗りかごの位置の領域においてトルク脈動補償制御を実施し、その他の領域では通常の制御方式で駆動することにより、簡便に出力電圧範囲の低下領域を低減できる。
Since the resonance frequency of the mechanical system can be grasped at the time of design or installation, the control section can be set in advance. The spring constant determined by the rope length (the length of the
図6は本発明の第二実施例である電力変換装置およびそれにより駆動されるエレベータを示す。電力変換装置の主回路部分およびエレベータの形態は図1の第一実施例と同様の構成である。制御系ブロックにおいては、誘起電圧補償に対する補正手段が異なる。すなわち、図1の第一実施例では、2相−3相変換ブロック10の出力に磁極位置θに対応した誘起電圧の相電圧成分を加算しているのに対し、図6の第二実施例では、2相−3相変換ブロック10の入力側の回転座標系(磁束軸,トルク軸の系)の出力に磁極位置θに対応した誘起電圧補償成分を加算する。ここで加算する補償値は、第一実施例の磁極位置θに対応した誘起電圧の相電圧成分を回転座標変換して得られる磁極位置θに対応した磁束軸電圧および磁極位置θに対応したトルク軸電圧であり、それぞれ磁束軸,トルク軸に加算する。この場合に、脈動補正情報テーブル17に記憶しておく情報は、第一実施例の基準電圧値((4)式,(5)式,(6)式により導出できる値を検出時の回転速度(一定速度量)で除算した値)を回転座標変換した値であり、制御時には第一実施例と同様に回転速度あるいは回転速度指令値を乗算することによって加算すべき磁極位置θに対応した補償電圧値を算出できる。図6の第二実施例においても図1の第一実施例と同様の脈動低減効果を得ることができる。
FIG. 6 shows a power conversion apparatus according to a second embodiment of the present invention and an elevator driven thereby. The main circuit portion of the power converter and the form of the elevator are the same as those in the first embodiment of FIG. In the control system block, the correction means for the induced voltage compensation is different. That is, in the first embodiment of FIG. 1, the phase voltage component of the induced voltage corresponding to the magnetic pole position θ is added to the output of the two-phase to three-
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で様々変形して実施できることは言うまでもない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention.
1 電源
2 整流器
3 インバータ
4 モータ
5 ロータリエンコーダ
11 綱車
12 ロープ
13 乗りかご
14 おもり
1
Claims (10)
前記制御演算部は、モータの磁極位置に対応したトルク−電流変換ゲイン、および、モータの磁極位置に対応した誘起電圧補償電圧を記憶した記憶手段を備え、モータの駆動時には、前記記憶手段から前記モータの磁極位置の検出値に対応して読み出される前記トルク−電流変換ゲインとトルク指令値とからトルク軸の電流指令値を演算し、かつ、前記記憶手段から前記モータの前記磁極位置の検出値に対応して読み出される前記誘起電圧補償電圧に応じて各相の電圧指令値を補正することを特徴とする電力変換装置。 In a power conversion device including an inverter that drives a motor and a control calculation unit that calculates a command value for controlling the inverter by vector control.
The control calculation unit includes a storage unit that stores a torque-current conversion gain corresponding to the magnetic pole position of the motor and an induced voltage compensation voltage corresponding to the magnetic pole position of the motor, and from the storage unit when the motor is driven, A torque shaft current command value is calculated from the torque-current conversion gain and torque command value read in correspondence with the detected value of the magnetic pole position of the motor, and the detected value of the magnetic pole position of the motor is stored from the storage means. A voltage conversion value for each phase is corrected in accordance with the induced voltage compensation voltage read in correspondence with the power conversion device.
前記制御演算部は、モータの磁極位置に対応したトルク−電流変換ゲイン、および、モータの磁極位置に対応した誘起電圧補償電圧を記憶した記憶手段を備え、モータの駆動時には、前記記憶手段から前記モータの磁極位置の検出値に対応して読み出される前記トルク−電流変換ゲインとトルク指令値とからトルク軸の電流指令値を演算し、かつ、前記記憶手段から前記モータの前記磁極位置の検出値に対応して読み出される前記誘起電圧補償電圧に応じて回転座標系の磁束軸およびトルク軸の電圧指令値を補正することを特徴とする電力変換装置。 In a power conversion device including an inverter that drives a motor and a control calculation unit that calculates a command value for controlling the inverter by vector control.
The control calculation unit includes a storage unit that stores a torque-current conversion gain corresponding to the magnetic pole position of the motor and an induced voltage compensation voltage corresponding to the magnetic pole position of the motor, and from the storage unit when the motor is driven, A torque shaft current command value is calculated from the torque-current conversion gain and torque command value read in correspondence with the detected value of the magnetic pole position of the motor, and the detected value of the magnetic pole position of the motor is stored from the storage means. A voltage conversion value for the magnetic flux axis and the torque axis of the rotating coordinate system is corrected in accordance with the induced voltage compensation voltage read out in accordance with the power conversion device.
前記電力変換装置は、前記モータを駆動するインバータと、前記インバータをベクトル制御によって駆動させるための指令値を演算する制御演算部を備え、
前記制御演算部は、前記モータの磁極位置に対応したトルク−電流変換ゲイン、および、前記モータの磁極位置に対応した誘起電圧補償電圧を記憶した記憶手段を備え、モータの駆動時には、前記記憶手段から前記モータの磁極位置の検出値に対応して読み出される前記トルク−電流変換ゲインとトルク指令値とからトルク軸の電流指令値を演算し、かつ、前記記憶手段から前記モータの前記磁極位置の検出値に対応して読み出される前記誘起電圧補償電圧に応じて各相の電圧指令値を補正することを特徴とするエレベータ。 In an elevator comprising a car and a weight suspended by a rope, a sheave around which the rope is wound, a motor that rotationally drives the sheave, and a power converter that drives the motor,
The power conversion device includes an inverter that drives the motor, and a control calculation unit that calculates a command value for driving the inverter by vector control,
The control calculation unit includes a storage unit that stores a torque-current conversion gain corresponding to the magnetic pole position of the motor and an induced voltage compensation voltage corresponding to the magnetic pole position of the motor. From the torque-current conversion gain and the torque command value read in correspondence with the detected value of the magnetic pole position of the motor, and the current command value of the torque axis is calculated from the storage means. An elevator that corrects a voltage command value of each phase in accordance with the induced voltage compensation voltage read in correspondence with a detected value.
前記電力変換装置は、前記モータを駆動するインバータと、前記インバータをベクトル制御によって駆動させるための指令値を演算する制御演算部を備え、
前記制御演算部は、前記モータの磁極位置に対応したトルク−電流変換ゲイン、および、前記モータの磁極位置に対応した誘起電圧補償電圧を記憶した記憶手段を備え、モータの駆動時には、前記記憶手段から前記モータの磁極位置の検出値に対応して読み出される前記トルク−電流変換ゲインとトルク指令値とからトルク軸の電流指令値を演算し、かつ、前記記憶手段から前記モータの前記磁極位置の検出値に対応して読み出される前記誘起電圧補償電圧に応じて回転座標系の磁束軸およびトルク軸の電圧指令値を補正することを特徴とするエレベータ。 In an elevator comprising a car and a weight suspended by a rope, a sheave around which the rope is wound, a motor that rotationally drives the sheave, and a power converter that drives the motor,
The power conversion device includes an inverter that drives the motor, and a control calculation unit that calculates a command value for driving the inverter by vector control,
The control calculation unit includes a storage unit that stores a torque-current conversion gain corresponding to the magnetic pole position of the motor and an induced voltage compensation voltage corresponding to the magnetic pole position of the motor. From the torque-current conversion gain and the torque command value read in correspondence with the detected value of the magnetic pole position of the motor, and the current command value of the torque axis is calculated from the storage means. An elevator that corrects voltage command values of a magnetic flux axis and a torque axis of a rotating coordinate system in accordance with the induced voltage compensation voltage read in correspondence with a detected value.
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