交流电机的控制装置制造方法及图纸

技术编号:10505309 阅读:125 留言:0更新日期:2014-10-08 10:19
一种交流电机的控制装置,其具有:控制单元,其输入电流矢量指令和检测电流矢量,输出向交流电机的电压矢量指令;交变电流振幅运算单元,其输入所述检测电流矢量,对相对于所述电压矢量指令的平行成分和正交成分的至少一者的交变电流振幅进行运算;交变电流振幅指令生成单元,其根据所述电流矢量指令而生成交变电流振幅指令;以及磁极位置运算单元,其运算所述交流电机的推定磁极位置,所述磁极位置运算单元以使所述交变电流振幅与所述交变电流振幅指令一致的方式对所述推定磁极位置进行运算。

【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,其能够不使用位置传感器就获得感应电机、同步电机这样的交流电机的转子位置。
技术介绍
在交流电机的控制中,为了使电机以期望的输出、转速进行旋转,通常使用速度传感器、位置传感器。但是,对这些传感器进行安装的方法伴随高成本、与配线相伴的性能降低,存在在耐故障性、维护方面不利的问题。因此,提出有不使用传感器,对交流电机的磁极位置、旋转速度进行检测的方法。作为这些方法,已知利用感应电压的方法,其对于主要在感应电压较大的高速区域中的运转是有利的。另一方面,已知如下技术,即,在零速度、低速度等使用感应电压困难的速度区域中,在交流电机中叠加与基本频率不同的频率的电压、电流,并利用电感的凸极性对磁极位置进行推定。例如专利文献1中记载的专利技术公开了下述方法,即,施加高频交变电压,以使得在与其正交方向上流动的高频电流的振幅为0的方式对磁极位置进行推定。另外,专利文献2中记载的专利技术公开了下述方法,即,向电机施加高频交变电压,将所得到的高频电流值以从推定角偏移45度后的相位变换为d-q轴坐标,以使由此得到的高频阻抗Zdm和Zqm一致的方式推定磁极位置,对于高负载时的校正,从推定出的磁极位置中减去通过将电流指令值的扭矩成分与比例常数相乘而运算出的补偿角θ^r,对推定位置θ^c进行运算。专利文献1:日本特许第3312472号公报专利文献2:日本特开2002-291283号公报专利文献3:日本特许第4672236号公报
技术实现思路
专利文献1中记载的专利技术,以施加高频交变电压的方向上的正交成分的振幅为0的方式,对施加调整高频交变电压的轴进行调整,因此,在负载电流流过时,如果电感磁饱和,则推定位置从实际的磁极位置偏离。另外,专利文献2中记载的专利技术存在下述问题,即,由于向高频阻抗一致的轴施加高频交变电压,因此,在无负载时,施加高频交变电压的轴与不产生扭矩的轴一致,但在有负载时,施加高频交变电压的轴从不产生扭矩的轴偏离,成为振动、噪声的原因。本专利技术所涉及的交流电机的控制装置,其特征在于,具有:电流矢量检测单元,其检测交流电机的电流矢量;控制单元,其输入电流矢量指令和所述检测电流矢量,输出将用于驱动所述交流电机的基本波电压矢量指令和在任意的轴上交变的交变电压矢量指令相加而成的电压矢量指令;电压施加单元,其基于所述电压矢量指令,向所述交流电机施加电压;交变电流振幅运算单元,其输入通过所述电流矢量检测单元检测出的电流矢量,对相对于所述交变电压矢量指令的平行成分和正交成分的至少一者的交变电流振幅进行运算;交变电流振幅指令生成单元,其根据所述电流矢量指令生成交变电流振幅指令;以及磁极位置运算单元,其运算所述交流电机的推定磁极位置,所述磁极位置运算单元以使所述交变电流振幅与所述交变电流振幅指令一致的方式对所述推定磁极位置进行运算。专利技术的效果根据本专利技术,通过以使交变电流振幅与交变电流振幅指令一致的方式运算推定位置,能够在不将为了推定磁极位置所施加的高频交变电压始终向不产生扭矩的轴施加的情况下进行磁极位置的推定,且由于不受到由磁饱和对推定位置误差的影响,因此能够抑制电机的振动、噪声。附图说明图1是表示实施方式1中的交流电机的控制装置的整体结构的图。图2是说明实施方式1的控制单元3的内部结构的概略结构图。图3是表示实施方式1的交变电流振幅运算单元5的内部结构的概略结构图。图4是说明图3的滤波器51的内部结构的说明图。图5是说明图3的正交成分提取器52的内部结构的说明图。图6是利用矢量对实施方式1的交流电机的动作进行说明的图。图7是将实施方式1的交流电机的有负载时所出现的电感分布与无负载时进行比较而表示出的动作说明图。图8是利用矢量说明图7的状态的图。图9是用于说明专利文献2的动作的说明图。图10是表示实施方式1的磁极位置运算单元6的内部结构的概略结构图。图11是表示实施方式2中的交流电机的控制装置的整体结构的图。图12是表示实施方式2的磁极位置运算单元6的内部结构的概略结构图。图13是表示实施方式2的偏差放大部64的内部结构的概略结构图。图14是表示实施方式2的偏差放大部64的其他结构例的概略结构图。图15是表示实施方式2的自适应观测部65的内部结构的概略结构图。图16是表示实施方式2的状态观测器652的内部结构的概略结构图。图17是用于利用矢量对实施方式2的动作进行说明的说明图。图18是表示实施方式2的交变电流振幅运算单元5的内部结构的概略结构图。图19是表示实施方式2的交变振幅提取器53的内部结构的概略结构图。图20是表示实施方式3中的交流电机的控制装置的整体结构的图。图21是表示实施方式3中的交流电机的控制装置的其他结构例的图。图22是表示实施方式4中的交流电机的恒定扭矩曲线的图。图23是用于说明实施方式4的动作的说明图。图24是用于说明实施方式4的动作的说明图。具体实施方式实施方式1.图1是表示本专利技术的实施方式1中的交流电机的控制装置的整体结构的图。在图中,交流电机1是同步电动机,在此,是利用永磁体同步电机。在本实施方式中,以同步电动机为例进行说明,但即使是其他种类的电机,也能够以相同的原理构成。在交流电机1上连接有电流矢量检测单元2和电压施加单元4,其中,电流矢量检测单元2检测交流电机1的电流矢量,电压施加单元4相当于施加电压的逆变器等电力变换器。电流矢量检测单元2检测交流电机1的三相电流iu、iv、iw的电流,在坐标变换器21中,利用后述的推定磁极位置θ0,坐标变换为与交流电机1的转子同步地旋转的作为正交坐标而公知的d-q轴上的电流,并将其作为检测电流矢量(ids,iqs)输出。在检测三相电流时,除了对电流进行三相检测以外,还可以检测2相的电流,利用三相电流的和为零这一原理而求出三相电流,也可以根据逆变器母线电流、流过开关元件的电流和开关元件的状态而运算三相电流。控制单元3详细地说如图2的结构图所示,利用加减运算器31,从外部提供的电流矢量指令(id_ref,iq_ref)中分别减去上述检测电流矢量(ids,iqs)。在电流控制器32中,为了消除作为加减运算器31的输出的电流矢量指令和检测电流矢量的偏差,进行比例积分控制而输出基本波电压矢量指令(vdf,vqf)。高频交变电压矢量发生器33输出d、q轴上的高频交变电压矢量指令(vdh,vqh)。在本实施方式中,使vqh=0而仅向d轴方向施加交变电压。在加减运算器34中,将上述基本波电压矢量指令和高频交变电压矢量指令相加而成的电压矢量指令(vd,vq)输出,在坐标变换器35中,利用推定位置θ0将作为加减运算器34的输出的电压矢量指令(vd,vq)从d-q轴变换为静止坐标的3相电压矢量指令(vu,vv,vw)并将其输出。此外,在本实施方式中,采用了控制单元3利用比例积分控制而生成电压矢量指令的方法,但即使是例如V/f控制等的控制方式,如果加上高频交变电压矢量指令,则也能够以同样的原理而构成。电压施加单元4是逆变器等电力变换器,基于从控制单元3输出的电压矢量指令而向交流电机1施加电压。交变电流振幅运算单元5详细结构如图3的结构图所示,从检测电流矢量提取利用滤波器51得到的高频电流矢量,利用正交成分提取器52运算高频电流的正交成分的振幅,并作本文档来自技高网...
交流电机的控制装置

【技术保护点】
一种交流电机的控制装置,其特征在于,具有:电流矢量检测单元,其检测交流电机的电流矢量;控制单元,其输入电流矢量指令和所述检测电流矢量,输出将用于驱动所述交流电机的基本波电压矢量指令和在任意的轴上交变的交变电压矢量指令相加而成的电压矢量指令;电压施加单元,其基于所述电压矢量指令,向所述交流电机施加电压;交变电流振幅运算单元,其输入通过所述电流矢量检测单元检测出的电流矢量,对相对于所述交变电压矢量指令的平行成分和正交成分的至少一者的交变电流振幅进行运算;交变电流振幅指令生成单元,其根据所述电流矢量指令或者所述检测电流矢量而生成交变电流振幅指令;以及磁极位置运算单元,其运算所述交流电机的推定磁极位置,所述磁极位置运算单元以使所述交变电流振幅与所述交变电流振幅指令一致的方式对所述推定磁极位置进行运算。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.02 JP 2012-0204591.一种交流电机的控制装置,其特征在于,具有:电流矢量检测单元,其检测交流电机的电流矢量;控制单元,其输入电流矢量指令和所述检测电流矢量,输出将用于驱动所述交流电机的基本波电压矢量指令和在任意的轴上交变的交变电压矢量指令相加而成的电压矢量指令;电压施加单元,其基于所述电压矢量指令,向所述交流电机施加电压;交变电流振幅运算单元,其输入通过所述电流矢量检测单元检测出的电流矢量,对相对于所述交变电压矢量指令的平行成分和正交成分的至少一者的交变电流振幅进行运算;交变电流振幅指令生成单元,其根据所述电流矢量指令或者所述检测电流矢量而生成交变电流振幅指令;以及磁极位置运算单元,其运算所述交流电机的推定磁极位置,所述磁极位置运算单元以使所述交变电流振幅与所述交变电流振幅指令一致的方式对所述推定磁极位置进行运算。2.根据权利要求1所述的交流电机的控制装置,其特征在于,所述控制单元由下述部分构成:加减运算器,其从电流矢量指令中减去所述检测电流矢量;电流控制器,其以从所述加减运算器的输出中消除所述电流矢量指令和所述检测电流矢量的偏差的方式进行控制,生成基本波电压矢量指令;交变电压矢量发生器,其产生d-q轴上的交变电压矢量指令;以及加减运算器,其将所述基本波电压矢量指令和所述交变电压矢量指令相加,生成电压矢量指令。3.根据权利要求1所述的交流电机的控制装置,其特征在于,所述磁极位置运算单元由下述部分构成:加...

【专利技术属性】
技术研发人员:蜂矢阳祐伊藤正人寺岛觉
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

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