电机控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术实现电机控制装置。动力运行/再生判别器(175)使用转矩电流指令IqCB和电机转速ωm判别电机(180)动力运行/再生状态。限制器(190)在电机(180)为动力运行状态时使转矩电流指令IqCB通过，在再生状态时按照限制值IqLIM限制转矩电流指令IqCB的大小并使其通过。励磁电流指令运算器(135)使用电机转速ωm识别电机(180)旋转状态且运算与该旋转状态相应的励磁电流指令IdC。电机驱动部(q轴电流控制器(130)、d轴电流控制器(145)、坐标转换器(160)、PWM控制器(165)、功率转换器(170))使用限制器通过后的转矩电流指令IqC和运算的励磁电流指令IdC驱动电机(180)。

【技术实现步骤摘要】
电机控制装置
本专利技术涉及一种改善了感应电机的矢量控制中的加减速特性的电机控制装置。
技术介绍
机床的主轴要求兼备低速重切削和高速切削。因此，使用磁场削弱的恒定输出控制，实现低速旋转时的高转矩化和高速旋转化。作为进行恒定输出控制的电机控制装置可例示如下结构的装置。图12是现有电机控制装置的方框图。该电机控制装置如下进行工作。首先，将速度指令与来自速度运算器15的电机转速ωπι相比较，利用速度控制器20求得q轴电流指令IqC。速度运算器15输出的电机转速ωπι利用编码器10检测的位置反馈进行运算。将q轴电流指令IqC与来自坐标转换器25的q轴电流反馈IqF相比较,利用q轴电流控制器30求得q轴电压指令VqC。另一方面，参照电机转速ωπι，作为磁通量指令Φ 2C给出需要的磁通量，并将磁通量指令Φ2(:与磁通量运算器35求得的磁通量Φ 2相比较，利用磁通量控制器40求得d轴电流指令IdC。磁通量运算器35输出的磁通量Φ 2使用来自坐标转换器25的d轴电流反馈IdF进行运算。将d轴电流指令IdC与来自坐标转换器25的d轴电流反馈IdF相比较，利用d轴电流控制器45求得d轴电压指令VdC。转差频率运算器50根据q轴电流指令IqC和磁通量Φ 2计算转差频率指令ω s。转差频率指令与速度运算器15输出的电机转速ωπι相加。按照转差频率指令和电机转速ωπι求得一次频率指令ω?。用积分器55对一次频率指令ω?进行积分，求得定子位置指令Θ me。坐标转换器60以定子位置指令Θ me为基础对q轴电压指令VqC、d轴电压指令VdC进行坐标转换,求得三相电压指令Vuc、Vvc、Vwc。三相电压指令Vuc、Vvc、Vwc经由PWM控制器65、功率转换器70供给至电机80，根据三相电压指令Vuc、Vvc、Vwc驱动电机80。q轴电流反馈IqF和d轴电流反馈IdF以定子位置指令Θ me为基础，通过坐标转换器25对电机电流Iu、Iv进行坐标转换而求得。如图12的图表所示，使磁通量指令Φ2(:在定转矩区域一定，在定输出区域与电机80的转速的上升成反比地减少。通过与电机80的转速的上升成反比地使磁通量指令Φ2〇减少，进行磁场削弱控制。在进行自攻螺丝加工的机床的主轴中，为了缩短加工时间，要求小型且惯性小、可高速旋转的主轴电机。若为了实现电机的小型化及低惯性化，将电机的铁芯的磁通量密度设计得较高，则存在如下问题，即，由于在动力运行时的高速高负荷旋转时铁芯的饱和而不能建立充分的磁通量，不能产生需要的大小的转矩，因此，加速时间变长。 为了改善这种情况，考虑增加高速旋转时的磁通量。在该情况下，存在电机减速时的转矩变得比加速时过大的问题。电机减速时，由于电机的再生功率而使功率转换器的直流电压变高，因此，施加在电机的电压变高，铁芯的饱和被缓和，因此产生较大的转矩。由于过大的转矩对机械系统产生不良影响，因此，要求控制在设计范围内。另外，若减速时的转矩过大，则再生功率变大，有时会超过电机控制装置容许的再生功率。在用电阻器消耗再生功率的电机控制装置中，存在逆变器的直流电压上升而变为过电压的问题。另外，在向电源返还再生功率的电机控制装置中，存在换流器的电流上升而变为过电流的问题。为了改善这些问题，在下述专利文献I所记载的专利技术中，在动力运行时和再生时改变磁通量指令。先行技术文献专利文献专利文献1:专利第4065903号说明书专利技术所要解决的课题但是，采用上述专利文献I所记载的专利技术的情况下，存在如下问题，S卩，若在动力运行时和再生时改变磁通量指令，则在从动力运行向再生转变时，磁通量骤变而转矩常数改变，在输出转矩的情况下，电机的输出转矩骤变给机械系统带来冲击。
技术实现思路
本专利技术是为了解除如上所述的现有电机控制装置的问题而设立的，其目的在于，提供一种电机控制装置，其改善了存在磁饱和的电机的动力运行时的高速负荷旋转时的转矩降低而缩短加速时间，同时，还抑制了电机再生时的过大的转矩，防止逆变器的过电压及换流器的过电流，而且没有转矩常数的骤变，可兼备良好的加速特性和安全的减速特性。用于解决课题的手段用于达成上述目的的、本专利技术的电机控制装置，具有动力运行/再生判别器、限制器、励磁电流指令运算器及电机驱动部。动力运行/再生判别器利用转矩电流指令和电机转速判别电机的动力运行/再生状态。限制器在电机为动力运行状态时使转矩电流指令通过，且在电机为再生状态时限制转矩电流指令的大小并使其通过。励磁电流指令运算器利用电机转速识别电机的旋转状态，运算与该旋转状态相应的励磁电流指令。电机驱动部利用限制器通过后的转矩电流指令和运算出的励磁电流指令驱动电机。专利技术效果根据如上所述构成的本专利技术的电机控制装置，改善了存在磁饱和的电机的动力运行时的高速负荷旋转时的转矩降低，缩短了加速时间，同时，还抑制电机再生时的过大的转矩，防止逆变器的过电压及换流器的过电流，而且没有转矩常数的骤变，能够兼备良好的加速特性和安全的减速特性。【附图说明】图1是实施方式I的电机控制装置的方框图；图2是表示图1的动力运行/再生判别器中的动力运行及再生的判别方法的图。图3是表示图1的q轴电流限制值计算器中的电机转速和q轴电流指令限制值IqLIM的关系的图。图4是表示图1的励磁电流指令运算器中的电机转速ωπι和磁场削弱前的励磁电流指令IdCB的关系的图。图5是表示图1的励磁电流指令运算器中的电机转速ωπι和励磁电流指令IdC的关系的图。图6是实施方式2的电机控制装置的方框图。图7是图6的q轴电流限制值算出部中的电机转速ωm和磁场削弱前的磁通量指令Φ2〇Β的关系的图。图8是表示图6的q轴电流限制值算出部中的电机转速ωπι和磁通量指令Φ 2C的关系的图。图9是实施方式3的电机控制装置的方框图。图10是表示图9的动力运行/再生判别器中的动力运行及再生的判别方法的图。图11是表不图9的最大一次电流指令运算器中的电机转速ωπι和最大一次电流指令IPC的关系的图。图12是表 示现有的电机控制装置的一个例子的方框图。 符号说明100、200、300 电机控制装置、10、110、210、310 编码器、15、115、215、315 速度运算器、20速度控制器、25、125、225、325 坐标转换器、135励磁电流指令运算器、30、130、230、330 q 轴电流控制器、235,335磁通量运算器、240、340磁通量控制器、45、145、245、345 d 轴电流控制器、50、150、250、350转差频率运算器、55、155、255、355 积分器、60、160、260、360 坐标转换器、65、165、265、365 PWM 控制器、70、170、270、370 功率转换器、80、180、280、380 电机、190,290,390 限制器、157、257、357 0SC、220、320磁通量指令运算器、383最大一次电流指令计算器、385转矩限制值运算器、395 q轴电流运算器。【具体实施方式】本专利技术的电机控制装置，改善了存在磁饱和的电机的动力运行时的高速负荷旋转时的转矩降低，缩短了加速时间，同时，还抑制电机的再生时的过大的转矩，防止逆变器的过电压及换流器的过电流，而且没有转矩常数的骤变，兼备良好的加速特性和安全的减速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机控制装置，其特征在于，具有：动力运行/再生判别器，其使用转矩电流指令和电机转速判别电机的动力运行/再生状态；限制器，其在所述电机为动力运行状态时使所述转矩电流指令通过，而在再生状态时限制所述转矩电流指令的大小并使其通过；励磁电流指令运算器，其使用所述电机转速识别电机的旋转状态且运算与该旋转状态相应的励磁电流指令；电机驱动部，其使用通过所述限制器后的转矩电流指令和运算出的励磁电流指令驱动所述电机。

【技术特征摘要】
2013.02.05 JP 2013-0206481.一种电机控制装置，其特征在于，具有: 动力运行/再生判别器，其使用转矩电流指令和电机转速判别电机的动力运行/再生状态； 限制器，其在所述电机为动力运行状态时使所述转矩电流指令通过，而在再生状态时限制所述转矩电流指令的大小并使其通过； 励磁电流指令运算器，其使用所述电机转速识别电机的旋转状态且运算与该旋转状态相应的励磁电流指令； 电机驱动部，其使用通过所述限制器后的转矩电流指令和运算出的励磁电流指令驱动所述电机。2.如权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于， 所述励磁电流指令运算器具有随所述电机转速的增加成反比地减小励磁电流指令的磁场削弱功能，在所述电机高速旋转时，使励磁电流指令大于所述磁场削弱功能作用下的励磁电流指令。3.如权利要求1或2所述的电机控制装置，其特征在于， 还具有q轴电流限制值计算器，其使用所述电机的动力运行/再生状态和所述电机转速，计算所述电机为再生状态时的所述限制器的限制值， 所述限制器使用所述q轴电流限制值计算器计算出的限制值限制所述转矩电流指令的大小。4.如权利要求1或2所述的电机控制装置，其特征在于， 还具有坐标转换器，其通过对供给至所述电机的电流进行坐标转换而求得q轴电流反馈及d轴电流反馈， 所述电机驱动部使用从所述转矩电流指令减去所述q轴电流反馈所得的值及从所述励磁电流指令减去所述d轴电流反馈所得的值，求得驱动所述电机的电压指令。5.如权利要求4所述的电机控制装置，其特征在于， 还具有转差频率运算器，其根据通过所述限制器后的转矩电流指令和所述励磁电流指令运算器运算出的励磁电流指令运算转差频率指令， 所述坐标转换器使用所述转差频率运算器运算出的转差频率指令对供给至所述电机的电流进行坐标转换。6.如权利要求1或2所述的电机控制装置，其特征在于， 所述动力运行/再生判别器在所述电机转速比设定的电机转速阈值大且转矩电流指令的大小比设定的转矩电流阈值小的情况下，或者所述电机转速比设定的电机转速阈值小且转矩电流指令的大小比设定的转矩电流阈值大的情况下，判别电机为再生状态，在上述以外的情况下，判别电机为动力运行状态。7.如权利要求3所述的电机控制装置，其特征在于， 所述q轴电流限制值计算器通过下式计算所述电机为再生状态时的限制值， 限制值 IqLIM=Iqmax,O = ωηι = ω? 时限制值 IqLIM=Iqmax-KLIM *(|ωπι|-ω1), ω 1< | ωηι 时 在此，ω I为q轴电流的限制开始转速， ωI为基础速度以上的值且基于所述电机减速时的...

【专利技术属性】
技术研发人员：井出勇治，山崎悟史，
申请(专利权)人：山洋电气株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP