交流旋转电机的控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供能考虑根据d轴及q轴等第一轴及第二轴的电流而相互变化的第一轴及第二轴的交链磁通来进行控制的交流旋转电机的控制装置。交流旋转电机的控制装置对第一轴及第二轴的交链磁通指令值进行规范响应的响应延迟处理，计算第一轴及第二轴的交链磁通规范响应值，基于第一轴及第二轴的交链磁通规范响应值以及电气角速度，来对使第一轴及第二轴的交链磁通前馈性地变化为第一轴及第二轴的交链磁通规范响应值的第一轴及第二轴的电压指令值进行计算。进行计算。进行计算。

【技术实现步骤摘要】
交流旋转电机的控制装置


[0001]本申请涉及交流旋转电机的控制装置。

技术介绍

[0002]以往以来，作为交流旋转电机的控制方法，已知有在dq轴的旋转坐标系上不使用电流的获取值、而利用电流指令值和电流的规范响应来计算dq轴的电压指令值的方法。这里，将该方法称为电流前馈控制。在电流前馈控制中，利用d轴电感Ld和q轴电感Lq，来计算dq轴的电压指令值。现有技术文献专利文献
[0003]专利文献1：日本专利第4161064号

技术实现思路

专利技术所要解决的技术问题
[0004]然而，在产生磁阻转矩的旋转电机中，存在由具有非线性的磁饱和特性的转子铁心所产生的交链磁通分量。d轴的交链磁通不仅会根据d轴的电流而发生变化，还会根据q轴的电流而发生变化，q轴的交链磁通不仅会根据q轴的电流而发生变化，还会根据d轴的电流而发生变化。
[0005]因此，在专利文献1所记载的方法中，虽然能考虑到根据d轴的电流而发生变化的d轴的交链磁通及根据q轴的电流而发生变化的q轴的交链磁通，但无法考虑到根据q轴的电流而发生变化的d轴的交链磁通及根据d轴的电流而发生变化的q轴的交链磁通，因此，存在控制精度降低的问题。
[0006]因此，本申请的目的在于提供一种交流旋转电机的控制装置，能考虑根据d轴及q轴等第一轴及第二轴的电流而相互变化的第一轴及第二轴的交链磁通来进行控制。用于解决技术问题的技术手段
[0007]本申请所涉及的第一交流旋转电机的控制装置经由逆变器来对具有n相的电枢绕组的交流旋转电机进行控制，n为2以上的自然数，所述交流旋转电机的控制装置包括：旋转检测部，该旋转检测部对所述交流旋转电机的转子的电气角及电气角速度进行检测或推测；交链磁通指令计算部，该交链磁通指令计算部对由第一轴及第二轴构成的二轴的旋转坐标系上的第一轴及第二轴的交链磁通指令值进行计算，所述第一轴及第二轴与所述转子的电气角下的旋转同步地进行旋转；交链磁通规范响应计算部，该交链磁通规范响应计算部对所述第一轴及第二轴的交链磁通指令值进行规范响应的响应延迟处理，计算第一轴及第二轴的交链磁通规范响应值；二轴电压指令计算部，该二轴电压指令计算部基于所述第一轴及第二轴的交链磁
通规范响应值、以及所述电气角速度，来对使第一轴及第二轴的交链磁通前馈性地变化为所述第一轴及第二轴的交链磁通规范响应值的第一轴及第二轴的电压指令值进行计算；交流电压指令计算部，该交流电压指令计算部基于所述第一轴及第二轴的电压指令值、以及所述电气角，来对施加于所述n相的电枢绕组的电压指令值即n相的交流电压指令值进行计算；以及开关控制部，该开关控制部基于所述n相的交流电压指令值，来对所述逆变器所具有的多个开关元件进行通断控制。
[0008]本申请所涉及的第二交流旋转电机的控制装置经由逆变器来对具有n相的电枢绕组的交流旋转电机进行控制，n为2以上的自然数，所述交流旋转电机的控制装置包括：旋转检测部，该旋转检测部对所述交流旋转电机的转子的电气角及电气角速度进行检测或推测；电流指令计算部，该电流指令计算部对由第一轴及第二轴构成的二轴的坐标系即二轴的旋转坐标系上的第一轴及第二轴的电流指令值进行计算，所述第一轴及第二轴与所述转子的电气角下的旋转同步地进行旋转；电流规范响应计算部，该电流规范响应计算部对所述第一轴及第二轴的电流指令值进行规范响应的响应延迟处理，计算第一轴及第二轴的电流规范响应值；二轴电压指令计算部，该二轴电压指令计算部基于所述第一轴及第二轴的电流规范响应值，来计算第一轴及第二轴的规范响应对应交链磁通，基于所述第一轴及第二轴的电流规范响应值、所述第一轴及第二轴的规范响应对应交链磁通、以及所述电气角速度，来对使所述第一轴及第二轴的电流前馈性地变化为所述第一轴及第二轴的电流规范响应值的所述二轴的旋转坐标系上的第一轴及第二轴的电压指令值进行计算；交流电压指令计算部，该交流电压指令计算部基于所述第一轴及第二轴的电压指令值、以及所述电气角，来对用于施加于所述n相的电枢绕组的n相的交流电压指令值进行计算；以及开关控制部，该开关控制部基于所述n相的交流电压指令值，来对所述逆变器所具有的多个开关元件进行通断控制。专利技术效果
[0009]根据本申请所涉及的第一交流旋转电机的控制装置，在对以规范响应来使交链磁通前馈性地变化的电压指令值进行计算时，使用了不根据第一轴及第二轴的电流发生变化、而是根据时间来变化的线性的第一轴及第二轴的交链磁通规范响应值，因此，不以第一轴及第二轴的电流来对第一轴及第二轴的交链磁通进行偏微分，能进行线性系统的运算处理，能抑制运算处理负荷的增加。另外，由于直接使用交链磁通，因此，能考虑根据第一轴及第二轴的电流而变化的第一轴及第二轴的交链磁通的非线性的特性，能提高控制精度。
[0010]根据本申请所涉及的第二交流旋转电机的控制装置，基于第一轴及第二轴的电流规范响应值、以及第一轴及第二轴的规范响应对应交链磁通来计算第一轴及第二轴的电压指令值，所述第一轴及第二轴的规范响应对应交链磁通基于第一轴及第二轴的电流规范响应值来进行计算。由此，能进行基于第一轴及第二轴的电流规范响应值的线性系统的运算处理，能抑制运算处理负荷的增加，并能提高运算精度。另外，由于使用了第一轴及第二轴的电流规范响应值、以及基于第一轴及第二轴的电流规范响应值而计算出的第一轴及第二
轴的规范响应对应交链磁通，因此，能考虑根据第一轴及第二轴的电流而发生变化的第一轴及第二轴的交链磁通的非线性的特性，能提高控制精度。
附图说明
[0011]图1是实施方式1所涉及的交流旋转电机及交流旋转电机的控制装置的简要结构图。图2是实施方式1所涉及的交流旋转电机的控制装置的简要框图。图3是实施方式1所涉及的交流旋转电机的控制装置的硬件结构图。图4是实施方式1所涉及的二轴电压指令计算部的框图。图5是实施方式1所涉及的二轴电压指令计算部的框图。图6是实施方式1所涉及的二轴电压指令计算部的框图。图7是说明实施方式1所涉及的dq轴的规范响应对应电流值的反复计算的流程图。图8是实施方式2所涉及的交流旋转电机的控制装置的简要框图。图9是实施方式2所涉及的二轴电压指令计算部的框图。图10是实施方式2所涉及的二轴电压指令计算部的框图。图11是实施方式2所涉及的二轴电压指令计算部的框图。
具体实施方式
[0012]1.实施方式1参照附图对实施方式1所涉及的交流旋转电机的控制装置1(下面简称为控制装置1)进行说明。图1是本实施方式所涉及的交流旋转电机2及控制装置1的简要结构图。
[0013]1‑
1.交流旋转电机交流旋转电机2具有n相(n为2以上的自然数)的电枢绕组(以下简称为绕组)。交流旋转电机2具有定子和转子。在本实施方式中，设n＝3，并设为U相、V相、W相这3相。定子上设有3相的绕组Cu、Cv、Cw。设三相绕组Cu、Cv、Cw进行星形接线。另外，也可以设为三相绕组进行三角形接线。定子上设有永磁体，设为永磁体型的同步旋转电机。在本实施方式中，永磁体埋入至由电磁钢板所构成的定子铁心的内部。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交流旋转电机的控制装置，该交流旋转电机的控制装置经由逆变器对具有n相的电枢绕组的交流旋转电机进行控制，n为2以上的自然数，所述交流旋转电机的控制装置的特征在于，包括：旋转检测部，该旋转检测部对所述交流旋转电机的转子的电气角及电气角速度进行检测或推测；交链磁通指令计算部，该交链磁通指令计算部对由第一轴及第二轴构成的二轴的旋转坐标系上的第一轴及第二轴的交链磁通指令值进行计算，所述第一轴及第二轴与所述转子的电气角下的旋转同步地进行旋转；交链磁通规范响应计算部，该交链磁通规范响应计算部对所述第一轴及第二轴的交链磁通指令值进行规范响应的响应延迟处理，来计算第一轴及第二轴的交链磁通规范响应值；二轴电压指令计算部，该二轴电压指令计算部基于所述第一轴及第二轴的交链磁通规范响应值、以及所述电气角速度，来对使第一轴及第二轴的交链磁通前馈性地变化为所述第一轴及第二轴的交链磁通规范响应值的第一轴及第二轴的电压指令值进行计算；交流电压指令计算部，该交流电压指令计算部基于所述第一轴及第二轴的电压指令值、以及所述电气角，来对施加于所述n相的电枢绕组的电压指令值即n相的交流电压指令值进行计算；以及开关控制部，该开关控制部基于所述n相的交流电压指令值，来对所述逆变器所具有的多个开关元件进行通断控制。2.如权利要求1所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，所述二轴电压指令计算部至少将所述第一轴的交链磁通规范响应值的时间微分值、与对所述第二轴的交链磁通规范响应值乘以所述电气角速度及
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1而得的值相加，来计算所述第一轴的电压指令值，至少将所述第二轴的交链磁通规范响应值的时间微分值、与对所述第一轴的交链磁通规范响应值乘以所述电气角速度而得的值相加，来计算所述第二轴的电压指令值。3.如权利要求2所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，所述二轴电压指令计算部对所述第一轴及第二轴的交链磁通指令值进行将时间微分及所述规范响应的响应延迟处理进行汇总而得的运算，来计算所述第一轴及第二轴的交链磁通规范响应值的时间微分值。4.如权利要求2或3所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，所述二轴电压指令计算部将从所述第一轴的交链磁通指令值减去所述第一轴的交链磁通规范响应值而得的值除以所述规范响应的响应延迟处理的时间常数，来计算所述第一轴的交链磁通规范响应值的时间微分值，将从所述第二轴的交链磁通指令值减去所述第二轴的交链磁通规范响应值而得的值除以所述规范响应的响应延迟处理的时间常数，来计算所述第二轴的交链磁通规范响应值的时间微分值。5.如权利要求1至4的任一项所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，所述二轴电压指令计算部将所述第一轴的交链磁通规范响应值的时间微分值、对所述第二轴的交链磁通规范响应值乘以所述电气角速度及
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1而得的值、以及对与所述第一轴及
第二轴的交链磁通规范响应值相对应的第一轴的电流值即第一轴的规范响应对应电流值乘以绕组电阻值而得的值相加，来计算所述第一轴的电压指令值，将所述第二轴的交链磁通规范响应值的时间微分值、对所述第一轴的交链磁通规范响应值乘以所述电气角速度而得的值、以及对与所述第一轴及第二轴的交链磁通规范响应值相对应的第二轴的电流值即第二轴的规范响应对应电流值乘以所述绕组电阻值而得的值相加，来计算所述第二轴的电压指令值，所述二轴电压指令计算部利用以第一轴及第二轴的电流值为输入值并以第一轴的交链磁通为输出值的第一轴的电流交链磁通特性数据、以及以第一轴及第二轴的电流值为输入值并以第二轴的交链磁通为输出值的第二轴的电流交链磁通特性数据，通过反复计算来对与所述第一轴及第二轴的交链磁通规范响应值相对应的所述第一轴及第二轴的规范响应对应电流值进行搜索。6.如权利要求5所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，所述二轴电压指令计算部进行不使用交链磁通相对于电流值的梯度信息的所述反复计算。7.如权利要求5或6所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，所述二轴电压指令计算部将本次所搜索的所述第一轴及第二轴的规范响应对应电流值的初始值设定为上次所搜索的所述第一轴及第二轴的规范响应对应电流值。8.如权利要求1至4的任一项所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，所述二轴电压指令计算部将所述第一轴的交链磁通规范响应值的时间微分值、对所述第二轴的交链磁通规范响应值乘以所述电气角速度及
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1而得的值、以及对与所述第一轴及第二轴的交链磁通规范响应值相对应的第一轴的电流值即第一轴的规范响应对应电流值乘以绕组电阻值而得的值相加，来计算所述第一轴的电压指令值，将所述第二轴的交链磁通规范响应值的时间微分值、对所述第一轴的交链磁通规范响应值乘以所述电气角速度而得的值、以及对与所述第一轴及第二轴的交链磁通规范响应值相对应的第二轴的电流值即第二轴的规范响应对应电流值乘以所述绕组电阻值而得的值相加，来计算所述第二轴的电压指令值，所述二轴电压指令计算部参照以第一轴及第二轴的交链磁通为输入值并以第一轴的电流值为输出值的第一轴的交链磁通电流特性数据、以及以第一轴及第二轴的交链磁通为输入值...

【专利技术属性】
技术研发人员：原田信吾，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：