交流旋转机的控制装置制造方法及图纸

交流旋转机(1)的控制装置(10)具有：电流检测部(3)；指令生成部(4)，其使用惯性矩(J)来生成电压指令；速度推定部(6)，其基于电压指令和检测电流对推定速度(ω0)进行运算；输出扭矩运算部(7)，其基于检测电流对输出扭矩进行运算；以及惯性矩运算部(8)，其对惯性矩(J)进行运算。输出扭矩运算部(7)将与推定速度(ω0)的推定延迟相对应的延迟特性赋予给输出扭矩，惯性矩运算部(8)基于推定速度(ω0)和具有延迟特性的输出扭矩对惯性矩(J)进行运算。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交流旋转机的控制装置
本专利技术涉及一种驱动与机械装置连接的交流旋转机的控制装置。
技术介绍
在对交流旋转机进行控制而驱动机械装置的情况下，为了以所期望的响应性来驱动与机械装置连接的交流旋转机，需要掌握交流旋转机所连接的机械装置的机械常数。但是，实际的机械装置具有复杂的机构，大多难以掌握准确的机械常数。为了解决上述问题，以往存在对作为机械装置的机械常数的惯性矩进行推定的方法。在例如非专利文献1所记载的方法中，对交流旋转机的电流进行检测而对扭矩进行运算，另外，使用速度传感器、位置传感器对交流旋转机的旋转速度进行检测。然后，根据旋转速度对加速度分量进行运算，基于交流旋转机的运动方程式，使用统计的方法对惯性矩进行运算。在该情况下，由于使用速度传感器、位置传感器，因此在耐故障性以及维护的方面是不利的。因此，为了在不使用上述传感器的状态下对机械装置的惯性矩进行推定，示出矢量控制逆变器装置作为现有的交流旋转机的控制装置。矢量控制逆变器装置将恒定的扭矩轴(q轴)电流指令赋予给通过角速度控制而进行匀速旋转的交流旋转机，使交流旋转机产生微小变化。然后，根据所检测到的电流对扭矩的变化量进行运算，并且根据扭矩轴电流指令变化前后的交流旋转机的推定速度而提取加速度分量，对惯性矩进行运算(例如参照专利文献1)。另外，在非专利文献2中示出在电动机的无位置传感器控制中，针对在旋转二轴上构成的自适应观测器的速度推定增益及反馈增益的设计方法。专利文献1：日本特开2004－242430号公报非专利文献1：“「低精度エンコーダを用いるサーボモータの高性能制御―瞬時速度オブザーバと慣性モーメントの同定―」電学論D、114巻4号、平成6年”非专利文献2：“「回転座標上の適応オブザーバを用いたPM電動機の位置センサレス制御」電学論D、123巻5号、2003年”
技术实现思路
在所述专利文献1、所述非专利文献2所示的不使用速度传感器、位置传感器的现有的交流旋转机的控制装置中，使用PI控制等的控制器对交流旋转机的速度进行推定。因此，控制器的输出即推定速度收敛的过程会导致发生延迟，即，相对于实际的旋转机速度，在推定速度中发生推定延迟。由此，存在如下问题，即，在运算出的惯性矩中发生误差。本专利技术就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种交流旋转机的控制装置，该交流旋转机的控制装置能够高精度地对惯性矩进行运算，而不使用速度传感器、位置传感器。本专利技术所涉及的交流旋转机的控制装置具有：指令生成部，其使用惯性矩而生成用于驱动与机械装置连接的交流旋转机的电压指令；电流检测部，其对所述交流旋转机的电流进行检测；输出扭矩运算部，其基于来自所述电流检测部的检测电流对所述交流旋转机的输出扭矩进行运算；速度推定部，其基于所述电压指令和所述检测电流对所述交流旋转机的推定速度进行运算；以及惯性矩运算部，其基于所述推定速度和所述输出扭矩对所述惯性矩进行运算。所述输出扭矩运算部将与所述推定速度的推定延迟相对应的延迟特性赋予给所述输出扭矩。并且，所述惯性矩运算部使用具有所述延迟特性的所述输出扭矩对所述惯性矩进行运算。专利技术的效果根据本专利技术的交流旋转机的控制装置，所述惯性矩运算部使用推定速度和具有与该推定速度的推定延迟相对应的延迟特性的输出扭矩对惯性矩进行运算，因此能够高精度地对惯性矩进行运算。由此，交流旋转机的控制装置能够以所期望的响应高可靠性地对交流旋转机进行控制。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的交流旋转机的控制装置的结构的框图。图2是对本专利技术的实施方式1所涉及的指令生成部进行说明的框图。图3是对本专利技术的实施方式1所涉及的惯性矩运算部进行说明的框图。图4是表示旋转机系统的硬件结构的框图，该旋转机系统包含本专利技术的实施方式1所涉及的交流旋转机的控制装置。图5是对本专利技术的实施方式2所涉及的交流旋转机的控制装置的动作进行说明的各部分的波形图。图6是表示本专利技术的实施方式3所涉及的交流旋转机的控制装置的结构的框图。图7是对本专利技术的实施方式3所涉及的输出扭矩运算部进行说明的框图。图8是表示本专利技术的实施方式4所涉及的交流旋转机的控制装置的结构的框图。具体实施方式实施方式1下面，对本专利技术的实施方式1所涉及的交流旋转机的控制装置进行说明。图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的交流旋转机的控制装置的结构的框图。如图1所示，通过使机械装置2与交流旋转机1连接，由交流旋转机1的控制装置10对交流旋转机1进行驱动控制，从而交流旋转机1将机械装置2驱动。此外，交流旋转机1例如使用的是利用了永磁铁的同步机。控制装置10具有：电流检测部3，其对交流旋转机1的电流进行检测；指令生成部4，其生成用于驱动交流旋转机1的电压指令vd*、vq*；电压施加部5，其将电压施加至交流旋转机1；速度推定部6，其对推定速度ω0及推定磁极位置θ0进行运算；输出扭矩运算部7；以及惯性矩运算部8。电压施加部5由逆变器电路等功率变换器构成，在该情况下，控制装置10具有电压施加部5，电压施加部5的输出从控制装置10输出至交流旋转机1。电流检测部3具有将交流旋转机1的三相电流iu、iv、iw变换为旋转二轴坐标的坐标变换器31。电流检测部3对三相电流iu、iv、iw进行检测，由坐标变换器31使用从速度推定部6输出的推定磁极位置θ0坐标变换到作为与交流旋转机1的转子同步地进行旋转的正交坐标而公知的dq轴上的电流，将该电流作为检测电流id、iq输出。此外，为了对三相电流进行检测，除了对电流的三相均进行检测以外，也可以对2个相进行检测而利用三相电流之和为零来求出剩下的1个相的电流。另外，也可以是，由电压施加部5例如根据功率变换器的母线电流、流过开关元件的电流和开关元件的状态而对三相电流进行运算。将用于驱动交流旋转机1的任意的速度指令ω*赋予给控制装置10而输入至指令生成部4。指令生成部4基于速度指令ω*、从速度推定部6输出的推定速度ω0和从惯性矩运算部8输出的惯性矩J对驱动交流旋转机1所需的dq轴上的电压指令vd*、vq*进行运算而输出。在图2中示出指令生成部4的控制结构的例子。如图2所示，指令生成部4具有速度控制器42和电流控制器44a、44b。并且，由加减法器41从速度指令ω*中减去推定速度ω0而对速度偏差Δω进行运算。速度控制器42通过使用了惯性矩J的值的PI控制对作为扭矩电流的q轴的检测电流iq的电流指令iq*进行运算，以使得速度偏差Δω为0。为了以所期望的响应对交流旋转机1进行旋转控制，通常基于式(1)对速度控制器42的PI控制器进行设定。iq*＝kwp(1+kwi/s)·Δω…(1)kwp＝ωsc·Pm2·φf/J其中，kwi＝ωsc/Ns：拉普拉斯运算符，ωsc：速度响应设定值、Pm：交流旋转机的极对数、φf：交流旋转机的磁铁磁通、J：惯性矩、N：任意的正整数然后，加减法器43a从电流指令iq*中减去检测电流iq而对q轴电流偏差进行运算。电流控制器44a通过PI控制对电压指令vq*进行运算，以使q轴电流偏差为0。另一方面，d轴的电流指令id*既可以单纯地设定为0，也可以基于q轴的电流指令iq*进行设定，以使交流旋转机1输出的扭矩为最大。加减法器43b从电流指令id*中减去检测电流id而对d轴电流偏差进行运算。电流控制器44本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流旋转机的控制装置，其具有：指令生成部，其使用惯性矩而生成用于驱动与机械装置连接的交流旋转机的电压指令；电流检测部，其对所述交流旋转机的电流进行检测；输出扭矩运算部，其基于来自所述电流检测部的检测电流对所述交流旋转机的输出扭矩进行运算；速度推定部，其基于所述电压指令和所述检测电流对所述交流旋转机的推定速度进行运算；以及惯性矩运算部，其基于所述推定速度和所述输出扭矩对所述惯性矩进行运算，所述输出扭矩运算部将与所述推定速度的推定延迟相对应的延迟特性赋予给所述输出扭矩，所述惯性矩运算部使用具有所述延迟特性的所述输出扭矩对所述惯性矩进行运算。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种交流旋转机的控制装置，其具有：指令生成部，其使用惯性矩而生成用于驱动与机械装置连接的交流旋转机的电压指令；电流检测部，其对所述交流旋转机的电流进行检测；输出扭矩运算部，其基于来自所述电流检测部的检测电流对所述交流旋转机的输出扭矩进行运算；速度推定部，其基于所述电压指令和所述检测电流对所述交流旋转机的推定速度进行运算；以及惯性矩运算部，其基于所述推定速度和所述输出扭矩对所述惯性矩进行运算，所述输出扭矩运算部将与所述推定速度的推定延迟相对应的延迟特性赋予给所述输出扭矩，所述惯性矩运算部使用具有所述延迟特性的所述输出扭矩对所述惯性矩进行运算。2.根据权利要求1所述的交流旋转机的控制装置，其中，所述输出扭矩运算部基于所述推定速度和根据所述检测电流及所述电压指令得到的输出功率对所述输出扭矩进行运算，由此将所述延迟特性赋予给所述输出扭矩。3.根据权利要求1所述的交流旋转机的控制装置，其中，所述输出扭矩运算部具有扭矩校正部，该扭矩校正部对基于所述检测电流而运算出的所述输出扭矩进行校正，所述扭矩校正部使用与所述推定速度的推定延迟相对应的传递特性对所述输出扭矩进行校正而将所述延迟特性赋予给所述输出扭矩。4.根据权利要求2所述的交流旋转机的控制装置，其中，所述输出扭矩运算部具有对运算出的所述输出扭矩进行校正的扭矩校正部，所述扭矩校正部使用与所述推定速度的推定延迟相对应的传递特性对所述输出扭矩进行校正。5.根据权利要求3或4所述的交流旋转机的控制装置，其中，所述传递特性是与所述推定速度的推定延迟同步的闭环传递函数。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：蜂矢阳祐，伊藤正人，山崎尚德，佐竹彰，
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