电动机控制装置制造方法及图纸

具备按照目标指令值将电动机的电流分离成正交的d轴电流和q轴电流来进行控制的电流矢量控制部，驱动部驱动电动机。并且，相位角指令生成部基于从电流矢量控制部向驱动部的电压指令的绝对值(|v*|)与规定的基准值(Vlmt)之差(Δv*)来生成相位角指令(β*)。d轴电流指令生成部基于相位角指令(β*)的正弦值来生成d轴电流指令(id*)。q轴电流限制器基于相位角指令(β*)的余弦值来设定q轴电流指令(iq*)的限制值。通过该结构，消除电压饱和，即使在电压饱和附近输入了超过电动机所能够输出的极限的目标指令值的情况下，也高稳定且高输出地驱动电动机。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电动机控制装置
本专利技术涉及一种使用电流矢量控制的电动机控制装置，特别涉及一种进行弱磁控制、指令限制从而在电压饱和区域附近使电动机进行电动运行(日语:力行)动作或再生动作的技术。
技术介绍
—般，作为控制永磁同步方式的电动机的电流的方法，使用将电动机的电流分离成有助于转矩的q轴电流以及与其正交的d轴分量来进行控制的矢量控制。进行矢量控制的矢量控制部接收来自外部的指令，计算针对电动机驱动部的指令电压，该电动机驱动部向电动机提供电力。在这种矢量控制中，存在以下的现象:在来自外部的指令的值变大等情况下，该指令电压超过电动机驱动部所能够提供的电压。将该现象称为电压饱和。电动机的转速越大，则越容易发生电压饱和。这是由于，电动机旋转过程中产生的感应电压与转速成正比地上升，为了将其以提供电压来弥补，电动机的端子间电压也同样上升。另外，在负荷大的情况下或电源电压低的情况下，提供电压余裕也会变小，因此容易发生电压饱和。若成为电压饱和状态，则在进行电动运行动作时无法使q轴电流增加，转矩降低或者电流控制器的积分项饱和(wind up)，静态特性、动态特性劣化。另外，在进行再生动作时，流过比指令值大的q轴电流，产生过电流和过电压、过大的制动转矩而安全性降低。因此，作为抑制电压饱和的手段，使用以下的弱磁控制:通过流通负的d轴电流，来减少永磁体所产生的磁通,从而抑制感应电压的增加。作为以往的弱磁控制的例子，存在以下的闭环弱磁控制:具备电压饱和的检测单元，对与由该检测单元检测出的饱和量相当的信号或者适当的固定值进行积分，将该积分值作为d轴电流指令输出到电流控制器(例如参照专利文献I)。但是，若将负的d轴电流持续增加，则电压降低效果变小，不久电压从减少转为增力口。电压转为增加的边界即为上述弱磁控制的极限点，在该极限点，电动机的端子间电压的余裕最大。即，成为能够流动的q轴电流和能够输出的转矩最大的状态(下面有时将电动机所能够输出的最大转矩适当称为“极限转矩”)。极限转矩并不固定，其根据电动机的状态而变化。感应电压越大，则电动机的端子间电压的余裕越小，因此极限转矩随着转速上升而降低。因此，存在以下的情况:原本在低速域能够输出的转矩在高速域即使进行弱磁控制也无法输出。当要输出比极限转矩大的转矩时，会成为电压饱和状态，发生转矩跟踪误差、饱和(wind up)，从而招致控制的不稳定化、特性劣化。另外，若在电压饱和状态下使用上述闭环弱磁控制，则d轴电流指令会向负的方向发散，控制变得不稳定。作为针对该输出极限的现有技术的例子，例如有专利文献2。图11表示基于专利文献2所记载的现有技术的电动机控制装置的框图。在图11所示的该电动机控制装置90中，电流矢量控制部102按照来自外部的转矩指令Ttl*来控制电动机100的电流。饱和检测器112基于从电流矢量控制部102向驱动部101的电压指令vd*和vq*来检测有无电压饱和。饱和积分器113基于从饱和检测器112输出的饱和检测信号来进行积分运算，生成作为负的d 轴电流指令的弱磁电流指令ids#。最大d轴电流运算部114基于驱动部101所能够提供的电压Vc和电动机100的转速ω来设定弱磁电流指令的负的上限值idslmt。d轴电流限制器115将弱磁电流指令idS(l*限制为上限值idslmt。目标指令限制值运算部116基于能够提供的电压Vc、转速ω以及上限值idslmt来设定极限转矩值Tlmt*。目标指令限制器117将来自外部的指令转矩Ttl*限制为极限转矩值τ?Λ*。通常区域d轴电流指令运算部118基于来自目标指令限制器117的指令转矩τ*，输出通常的电流指令idu*。d轴电流选择部119选择通常的电流指令idu*和来自d轴电流限制器115的弱磁电流指令ids*中的某一个，作为d轴的电流指令id*输出到电流矢量控制部102。另外，q轴电流指令生成部108基于指令转矩τ *和d轴的电流指令id*来生成q轴的电流指令iq*,并输出到电流矢量控制部102。根据构成为这种结构的现有技术，通过弱磁控制来抑制电压饱和，将来自外部的指令转矩τ 0*限制为电动机所能够输出的极限转矩值τ lmt*，因此能够在整个运行区域内消除电压饱和。另外，将弱磁电流指令idS(l*限制为用于得到极限转矩值Tlmt*的弱磁电流指令的上限值idslmt，因此还能够避免d轴电流指令的发散。然而，在专利文献2的方法中，基于驱动部所能够提供的电压Vc、电动机的转速ω以及弱磁电流指令的负的上限值idslmt，并使用包含电感等电动机固有的常数(电动机常数)的计算式来计算电动机所能够输出的极限转矩Tlmt*。因此，在存在运行状态所引起的电感的变动、各电动机的电动机常数的偏差的情况下，无法正确地计算极限转矩值τ lmt*。当由于该计算误差而作为转矩限制值的极限转矩值τ lmt*被设定为比实际的极限转矩大的值时，会基于比极限转矩大的转矩指令τ*来进行电流控制，从而存在无法消除电压饱和的情况。另外，反之，在作为转矩限制值的极限转矩值τ lmt*被设定为比实际的极限转矩小的值的情况下，会过量地限制转矩指令τ *，从而存在无法得到足够的转矩的情况。专利文献1:日本特开平11-27996号公报专利文献2:日本特开2003-209996号公报
技术实现思路
本专利技术的电动机控制装置是具备电流矢量控制部的电动机控制装置，该电流矢量控制部按照目标指令值将电动机的电流分离成正交的d轴电流和q轴电流来进行控制。本电动机控制装置构成为还具备:驱动部，其驱动电动机；相位角指令生成部，其基于从电流矢量控制部向驱动部的电压指令的绝对值与规定的基准值之差，来生成相位角指令；d轴电流指令生成部，其基于相位角指令的正弦值来生成d轴电流的指令；以及q轴电流限制器，其基于相位角指令的余弦值来设定q轴电流的指令的限制值。通过该结构，根据电压饱和的程度来设定q轴电流的指令的限制值，因此在输入了超过电动机所能够输出的极限的目标指令值的情况下，即使存在电动机常数的变动、偏差，也能够自动且正确地限制q轴电流的指令，能够消除电压饱和。这样，本专利技术的控制装置即使存在电动机常数的变动、偏差也能够将q轴电流指令自动且正确地维持为可输出极限，因此能够高稳定且高输出地驱动电动机。另外，在再生动作时也同样适当地限制q轴电流指令，因此能够避免由于流动过多q轴电流而导致产生过电流、过电压、过大的制动转矩的情况，能够进行高稳定且高效率的再生动作直到极限域为止。【附图说明】图1是本专利技术的实施方式I中的电动机控制装置的框图。图2是该电动机控制装置的电动运行动作时的电流矢量轨迹的图。图3是说明该电动机控制装置的电动运行动作时的电流矢量轨迹的变化的图。图4是说明该电动机控制装置的电动运行动作时的电流矢量轨迹的变化的图。图5是说明该电动机控制装置的电动运行动作时的电流矢量轨迹的变化的图。图6是说明该电动机控制装置的电动运行动作时的电流矢量轨迹的变化的图。图7是说明该电动机控制装置的再生动作时的电流矢量轨迹的变化的图。图8是本专利技术的实施方式2中的电动机控制装置的框图。图9是说明该电动机控制装置的电动运行动作时的电流矢量轨迹的变化的图。图10是本专利技术的实施方式3中的电动机控制装置的框图。图11是现有技术的电动机的控制装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机控制装置，具备电流矢量控制部，该电流矢量控制部按照目标指令值将电动机的电流分离成正交的d轴电流和q轴电流来进行控制，该电动机控制装置的特征在于，具备：驱动部，其驱动上述电动机；相位角指令生成部，其基于从上述电流矢量控制部向上述驱动部的电压指令的绝对值与规定的基准值之差，来生成相位角指令；d轴电流指令生成部，其基于上述相位角指令的正弦值来生成上述d轴电流的指令；以及q轴电流限制器，其基于上述相位角指令的余弦值来设定上述q轴电流的指令的限制值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.09 JP 2011-2696781.一种电动机控制装置，具备电流矢量控制部，该电流矢量控制部按照目标指令值将电动机的电流分离成正交的d轴电流和q轴电流来进行控制，该电动机控制装置的特征在于，具备: 驱动部，其驱动上述电动机； 相位角指令生成部，其基于从上述电流矢量控制部向上述驱动部的电压指令的绝对值与规定的基准值之差，来生成相位角指令； d轴电流指令生成部，其基于上述相位角指令的正弦值来生成上述d轴电流的指令；以及 q轴电流限制器，其基于上述相位角指令的余弦值来设定上述q轴电流的指令的限制值。2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于， 上述d轴电流指令生成部输出使将d轴电流矢量与q轴电流矢量相加所得的电流矢量的大小的上限值即最大电流值与上述相位角指令的正弦值相乘并使符号反转所得的值，来作为上述d轴电流的指令， ...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木隆太，岸本宪一，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP