交流电机的控制装置制造方法及图纸

一种交流电机的控制装置，其具有：电流矢量检测部(3)、磁通矢量检测部(9)、自适应观测部(8)、控制部(4)、电压施加部(5)、输出电流偏差矢量和磁通偏差矢量的偏差矢量运算部(6)以及偏差放大部(7)，自适应观测部(8)基于电压指令矢量和放大偏差矢量，对推定电流矢量、推定磁通矢量和推定位置进行运算，并且，控制部(4)将高频电压矢量叠加，磁通矢量检测部(9)根据与检测电流矢量所包含的高频电压矢量相同频率成分的高频电流矢量的大小和转子磁通的大小，对检测磁通矢量进行运算。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交流电机的控制装置
本专利技术涉及一种交流电机的控制装置，其无需为了获得转子位置信息而使用位置传感器，能够对感应电机、同步电机等交流电机进行控制。
技术介绍
作为对同步电机、感应电机这样的交流电机进行控制的方法，已知有利用自适应观测器等而基于感应电压的无传感器控制法。该基于感应电压的无传感器控制法具有能够省略位置传感器、速度传感器的特点，但存在下述问题，即，在低速旋转区域中，感应电压变小，因此感应电压的检测或推定变难，在低速旋转区域中驱动特性降低。另一方面，在低速区域中，如果叠加与交流电机的基本频率不同频率的电压、电流，基于利用电感的凸极性而得到的位置检测结果进行控制，则没有位置传感器也能够进行低速区域的驱动。但是，如果试图利用电感的凸极性而在高速旋转区域进行驱动，则与基本波以外的电压、电流的产生量相对应，在运转效率、电压利用率、最大电流的方面不利。因此，能够提供如下的装置：基于利用电感的凸极性而得到的位置检测结果对交流电机进行驱动，并且，如果在高速旋转区域中通过利用感应电压的无传感器控制而对交流电机进行驱动，则能够廉价地且在整个速度区域中进行驱动。在该情况下，要点在于，从低速区域到高速区域平滑地进行驱动。为了能够从低速区域到高速区域平滑地驱动交流电机，例如公开了以下的专利技术。公开了如下专利技术(参照例如专利文献1)：为了不使用位置传感器而适当地生成在矢量控制器基本部中所需的旋转dq坐标系的相位，准备生成低频区域用相位的低频区域相位生成器和生成高频区域用相位的高频区域相位生成器，并且，构成在频率上对上述两种相位进行加权平均而合成的相位合成器，将合成后的最终相位作为旋转dq坐标系的相位。另外，公开了如下的专利技术(参照例如专利文献2)：在用于对从交流电动机的零速到高速区域连续地进行控制的无传感器控制方法中，使用速度推定值ωest和位置推定值θ0进行控制，以使对使用转子角度进行运算的第1磁通矢量和不使用转子角度进行运算的第2磁通矢量进行外积运算而获得的位置误差△θ为零，其中，速度推定值ωest和位置推定值θ0是位置·速度推定器利用机械数学模型推定出而得到的。专利文献1：日本特开平10－94298号公报(段落[0032]，图1)专利文献2：日本特开2006－158046号公报(段落[0012]、[0013]，图2、3)
技术实现思路
在专利文献1所公开的专利技术中，存在如下问题：为了在频率上对两种相位进行加权平均而进行合成，需要同时获得低速区域用相位和高速区域用相位，为了同时对低频区域相位生成器和高频区域相位生成器这两者进行运算处理，运算处理极其增大。另外，还存在如下问题：需要在频率降低的低速区域中基于两种相位中的低频区域相位生成器进行驱动，如果低频区域相位生成器的推定响应较慢，则无法在低速区域中较高地保持速度控制响应、扭矩控制响应等的响应性。另外，在专利文献2所公开的专利技术中，存在如下问题：为了获得第1磁通矢量，需要转子角度，从而需要预先进行检测或者运算处理而求出该转子角度，因此运算量增大。另外，如果为了获得第1磁通矢量而所需的转子角度的检测·推定的响应较慢，则通过对第1磁通矢量和第2磁通矢量进行外积运算而获得的位置误差△θ的响应也变慢，位置·速度推定器所求出的速度推定值ωest和位置推定值θest的响应也变慢。其结果，也存在无法较高地保持速度控制响应、扭矩控制响应等的响应性这样的问题。本专利技术是为了解决如上述的问题点而提出的，其目的在于，提供一种交流电机的控制装置：在整个速度区域中不使用位置传感器而能够进行平滑的交流电机的驱动，能够实现运算量的减少和响应性的提高。本专利技术的交流电机的控制装置具有：电流矢量检测部，其根据交流电机的电流对检测电流矢量进行检测；磁通矢量检测部，其根据交流电机的检测电流矢量对转子磁通矢量进行检测，并作为检测磁通矢量输出；自适应观测部，其输出交流电机的推定电流矢量、推定磁通矢量和推定位置；控制部，其输出电压指令矢量，以使检测电流矢量与电流指令矢量一致；电压施加部，其基于电压指令矢量对交流电机施加电压；偏差矢量运算部，其输出推定电流矢量与检测电流矢量的偏差即电流偏差矢量和推定磁通矢量与检测磁通矢量的偏差即磁通偏差矢量；以及偏差放大部，其对电流偏差矢量和磁通偏差矢量进行放大并作为放大偏差矢量输出，自适应观测部基于电压指令矢量和放大偏差矢量，对推定电流矢量、推定磁通矢量和推定位置进行运算并输出，并且，控制部输出叠加了与驱动交流电机的频率不同的频率成分的高频电压矢量而得到的电压指令矢量，磁通矢量检测部根据与检测电流矢量所包含的高频电压矢量相同频率成分的高频电流矢量的大小和转子磁通的大小，对检测磁通矢量进行运算并输出。专利技术的效果本专利技术的交流电机的控制装置如上述那样构成，因此能够提供一种交流电机的控制装置，其在整个速度区域中不使用位置传感器而能够进行平滑的交流电机的驱动，实现运算量的减少和响应性的提高。附图说明图1是本专利技术的实施方式1的交流电机的控制装置涉及的系统结构图。图2是本专利技术的实施方式1的交流电机的控制装置涉及的控制部的结构图。图3是本专利技术的实施方式1的交流电机的控制装置涉及的偏差放大部的结构图。图4是本专利技术的实施方式1的交流电机的控制装置涉及的自适应观测部的结构图。图5是本专利技术的实施方式1的交流电机的控制装置涉及的自适应观测部的内部结构图。图6是本专利技术的实施方式1的交流电机的控制装置涉及的磁通矢量检测部的结构图。图7是本专利技术的实施方式1的交流电机的控制装置涉及的磁通矢量检测部的内部结构图。图8是本专利技术的实施方式1的交流电机的控制装置涉及的磁通矢量检测部的内部结构图。图9是本专利技术的实施方式1的交流电机的控制装置的磁通矢量检测部的内部结构图。图10是本专利技术的实施方式1的交流电机的控制装置涉及的转子磁通矢量的说明图。图11是本专利技术的实施方式1的交流电机的控制装置涉及的变形例的系统结构图。图12是本专利技术的实施方式1的交流电机的控制装置涉及的变形例的偏差放大部的结构图。图13是本专利技术的实施方式2的交流电机的控制装置涉及的磁通矢量检测部的结构图。图14是本专利技术的实施方式2的交流电机的控制装置涉及的磁通矢量检测部的内部结构图。图15是本专利技术的实施方式2的交流电机的控制装置涉及的磁通矢量检测部的内部结构图。图16是本专利技术的实施方式3的交流电机的控制装置涉及的系统结构图。图17是本专利技术的实施方式3的交流电机的控制装置涉及的控制部的结构图。图18是本专利技术的实施方式3的交流电机的控制装置涉及的控制部的内部结构图。图19是本专利技术的实施方式3的交流电机的控制装置涉及的自适应观测部的结构图。图20是本专利技术的实施方式3的交流电机的控制装置涉及的自适应观测部的内部结构图。图21是本专利技术的实施方式3的交流电机的控制装置涉及的磁通矢量检测部的结构图。图22是本专利技术的实施方式3的交流电机的控制装置涉及的磁通矢量检测部的内部结构图。图23是本专利技术的实施方式3的交流电机的控制装置涉及的磁通矢量检测部的内部结构图。图24是本专利技术的实施方式3的交流电机的控制装置涉及的磁通矢量检测部的内部结构图。图25是本专利技术的实施方式3的交流电机的控制装置涉及的转子磁通矢量的说明图。具体实施方式实施方式1实施方式1涉及一种交流电机的控制装置，其求出检测磁通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流电机的控制装置，其具有：电流矢量检测部，其根据交流电机的电流对检测电流矢量进行检测；磁通矢量检测部，其根据所述交流电机的所述检测电流矢量对转子磁通矢量进行检测，并作为检测磁通矢量输出；自适应观测部，其输出所述交流电机的推定电流矢量、推定磁通矢量和推定位置；控制部，其输出电压指令矢量，以使所述检测电流矢量与电流指令矢量一致；电压施加部，其基于所述电压指令矢量对所述交流电机施加电压；偏差矢量运算部，其输出所述推定电流矢量与所述检测电流矢量的偏差即电流偏差矢量和所述推定磁通矢量与所述检测磁通矢量的偏差即磁通偏差矢量；以及偏差放大部，其对所述电流偏差矢量和所述磁通偏差矢量进行放大并作为放大偏差矢量输出，所述自适应观测部基于所述电压指令矢量和所述放大偏差矢量，对所述推定电流矢量、所述推定磁通矢量和所述推定位置进行运算并输出，并且，所述控制部输出叠加了与驱动所述交流电机的频率不同的频率成分的高频电压矢量而得到的电压指令矢量，所述磁通矢量检测部根据所述检测电流矢量中所包含的与所述高频电压矢量相同频率成分的高频电流矢量的大小和转子磁通的大小，对检测磁通矢量进行运算并输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.24 JP 2012-0116451.一种交流电机的控制装置，其具有：电流矢量检测部，其根据交流电机的电流对检测电流矢量进行检测；磁通矢量检测部，其根据所述交流电机的所述检测电流矢量对转子磁通矢量进行检测，并作为检测磁通矢量输出；自适应观测部，其输出所述交流电机的推定电流矢量、推定磁通矢量和推定位置；控制部，其输出电压指令矢量，以使所述检测电流矢量与电流指令矢量一致；电压施加部，其基于所述电压指令矢量对所述交流电机施加电压；偏差矢量运算部，其输出所述推定电流矢量与所述检测电流矢量的偏差即电流偏差矢量和所述推定磁通矢量与所述检测磁通矢量的偏差即磁通偏差矢量；以及偏差放大部，其对所述电流偏差矢量和所述磁通偏差矢量进行放大并作为放大偏差矢量输出，所述自适应观测部基于所述电压指令矢量和所述放大偏差矢量，对所述推定电流矢量、所述推定磁通矢量和所述推定位置进行运算并输出，并且，所述控制部输出叠加了与驱动所述交流电机的频率不同的频率成分的高频电压矢量而得到的电压指令矢量，所述磁通矢量检测部使用所述检测电流矢量中所包含的与所述高频电压矢量相同频率成分的高频电流矢量的大小以及所述高频电压矢量的角频率，对平行于所述推定磁通矢量的轴与平行于所述转子磁通矢量的轴之间的位置偏差进行运算，根据所述位置偏差以及转子磁通的大小，对所述检测磁通矢量进行运算并输出。2.根据权利要求1所述的交流电机的控制装置，其中，所述控制部...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤正人，蜂矢阳祐，寺岛觉，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP