同步机控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于得到考虑电力变换器的输出电流的限制的同时，发生尽可能接近所希望的指令转矩的同步机控制装置，具备由从转矩指令τ＊和磁通指令φ＊运算转矩电流指令ｉδ＊＊的转矩电流运算器（１５）、根据磁化电流指令ｉγ＊和电流限制值ｉｍａｘ，发生能够发生的转矩电流指令最大值的ｉδ＊ｍａｘ的转矩电流限制发生器（１４）、根据ｉδ＊ｍａｘ在ｉδ＊＊中加入限制的限幅器（１６）构成的转矩电流指令发生器（９）、根据来自该转矩电流指令发生器（９）的ｉδ＊运算磁通指令φ＊的磁通指令发生器（１０）、根据电枢电流反馈值运算电枢交链磁通反馈值｜φ｜的磁通运算器（５）以及生成磁化电流指令ｉγ＊使得φ＊与｜φ｜一致，输入到转矩电流指令发生器（９）中的磁通控制器（１３）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及永久磁铁电动机或者磁阻电动机等同步机的控制装置。
技术介绍
在永久磁铁电动机或者磁阻电动机等同步机的控制中，以往对于转子进行控制成使电枢电流矢量朝向一定的相位方向。例如，在以往的永久磁铁电动机中进行控制使电枢电流矢量朝向与转子的永久磁铁磁通轴正交的方向，与所希望的转矩成比例控制电枢电流矢量的绝对值。另一方面，近年来正在适用利用了根据转子的凸极性发生的磁阻转矩的同步机，在这些电动机中，已知电枢电流矢量的绝对值与发生转矩不成比例，在这种情况下，在以往的控制方式中难以进行高精度的转矩控制。另外，如果永久磁铁电动机的转速上升，则电枢电压由于永久磁铁磁通产生的感应电压而上升，超过控制装置的可输出电压，因此为了防止这一点，进行弱磁通控制使永久磁铁磁通轴方向发生负的电枢电流矢量(弱电流)，以减小电枢交链磁通，而即使弱电流相同，但如果发生转矩不同，电枢电压也发生变化，因此，以往的控制方式难以对于变动的转矩把电枢电压控制成所希望的值。作为解决这种课题的方法，例如，公开了在专利文献1(特开平10-243699号公报(段落0038～0040，图1、图3))中记载的技术。在专利文献1中公开的技术是生成同步机发生所希望的转矩和电枢电压那样的电枢交链磁通指令和与其正交的电枢电流(转矩电流)指令，另一方面，在决定磁通轴方向的电流(磁化电流)指令，使得从电枢电流进行磁通运算所求出的电枢交链磁通与上述磁通指令一致以后，-->从转矩电流指令和磁化电流指令生成转子dq轴方向的电流指令。
技术实现思路
专利技术要解决的课题以往的同步机控制装置根据转矩指令和转速计算磁通指令。而且，磁通指令的上限按照用转速除电力变换器的最大输出电压的值来决定，而在电动机端子电压没有达到该最大输出电压的情况下，需要对于转矩指令提供所希望的电动机性能成为最大那样的最佳的磁通指令。这里所谓所希望的电动机性能，指的是例如转矩/电枢电流比，或者转矩/消耗功率比。在现有的同步机控制装置中，根据该转矩指令和磁通指令计算转矩电流指令和磁化电流指令。然而，在电力变换器中存在可输出的最大输出电流，需要进行限制使得转矩电流指令和磁通电流指令的合成电流不会超过该最大输出电流。在现有的同步机控制装置中，由于根据转矩指令和转速决定磁通指令，因此存在考虑该电流限制的同时，不能够求上述最佳的磁通指令的问题点。本专利技术是为解决上述那样的问题点而完成的。即，本专利技术的目的在于得到：在考虑电力变换器的输出电流的限制的同时，能够发生尽可能接近所希望的指令转矩的转矩的同步机控制装置。用于解决课题的方法本专利技术提供一种同步机控制装置，该同步机控制装置从转矩指令发生电枢电流指令，根据该电枢电流指令由电力变换器控制同步机的电枢电流，其特征在于具备，由从上述转矩指令和磁通指令运算作为上述电枢电流指令的转矩成分的转矩电流指令的转矩电流运算器、使得上述电枢电流不超过上述电力变换器的电流限制值那样，根据作为上述电枢电流指令的磁化成分的磁化电流指令和上述电流限制值，发生能够发生的转矩电流最大值的转矩电流限制发生器和根据上述转矩电流指令最大值在上述转矩电流指令上加入限制的限幅器构成的转矩电流指令发生器、根据来自该转矩电流指令发生器的转矩电流指令运-->算磁通指令的磁通指令发生器、根据上述同步机的电枢电流或者电枢电流以及电枢电压运算电枢交链磁通的磁通运算器、生成上述磁化电流指令输入到上述转矩电流指令发生器使得上述磁通指令与上述电枢交链磁通一致的磁通控制器。专利技术的效果依据本专利技术，由于参照磁通指令和磁化电流指令计算转矩电流指令，因此能够考虑电力变换器的输出电流的限制，另外，由于参照转矩电流指令计算磁通指令，因此能够成为反映了由上述输出电流限制所引起的转矩电流指令的变动的最佳指令。附图说明图1是表示本专利技术实施形态1中的同步机控制装置的结构图。图2是表示转矩电流指令发生器9的内部结构的图。图3是表示磁通指令发生器10的内部结构的图。图4的图说明电枢电流与转矩的关系的图。图5是转矩最大状态下的电动机的矢量图。图6是表示磁通运算器5的内部结构的图。图7表示运算放大器5的内部结构是与图6不同的图。图8是表示本专利技术实施形态2中的同步机控制装置的结构图。图9是表示磁通指令发生器10a的内部结构的图。图10是表示本专利技术实施形态3中的同步机控制装置的、特别是转矩电流指令发生器9的内部结构的图。图11是表示本专利技术实施形态4中的同步机控制装置的、特别是最佳磁通指令运算器17的内部结构的图。图12是用于说明图11的最佳磁通指令运算器17的动作的流程图。图13是用于说明图11的最佳磁通指令运算器17的、与图12不同的动作的流程图。-->具体实施方式实施形态1图1是表示本专利技术实施形态1中的同步机控制装置的结构图。在作为电力变换器的三相驱动电路2上连接电枢绕线驱动同步机1，由电流传感器3检测电枢绕线的电流。另外，由转子位置传感器4检测同步机1的转子相位(电角)θ。磁通运算器5如用图6、7在后面叙述的那样，例如，从三相电枢电流反馈值iu、iv、iw和三相电压指令vu*、vv*、vw*(其中，图中简记为vu、vv、vw)计算电枢交链磁通的绝对值||以及相位∠。由于在电枢交链磁通相位∠的方向(γ轴)以及其正交方向(δ轴)的两个轴上进行电枢电流的控制，因此电枢电流反馈值iu、iv、iw由坐标变换器7变换成γδ轴上的电流iγ-、iδ-，这时，γ轴电流相当于电枢电流的磁化成分即磁化电流，δ轴电流相当于电枢电流的转矩成分即转矩电流。电枢电流控制器6进行电流控制运算，使电枢电流iγ-、iδ-与γδ轴上的所希望的电枢电流指令iγ*、iδ*一致，输出γδ轴上的电压指令vγ、vδ。而且，该电压矢量vγ、vδ由坐标变换器8变换成三相电压指令vu*、vv*、vw*，输出到三相驱动电路2。另一方面，转矩电流指令发生器9根据所提供的转矩指令τ*一边参照γ轴电流(磁化电流)指令iγ*、磁通指令*，一边计算δ轴电流(转矩电流)指令iδ*。磁通指令发生器10根据δ轴电流指令iδ*，一边参照用微分器11把转子相位θ微分后所求出的转速ω，一边计算磁通指令*。另外，加法器12从磁通指令*减去从磁通运算器5输出的电枢交链磁通的绝对值||，计算磁通误差，磁通控制器13调节γ轴电流指令iγ*使得该磁通误差成为0。图2表示转矩电流指令发生器9的内部结构。在图1所示的控制系统中，由于进行控制使得电枢交链磁通与γ轴一致，因此同步机1-->发生的转矩τ与δ轴电流iδ之间存在(1)式的关系。其中，pp是同步机1的极对数。[数1]iδ=τpp·|Φ|....(1)]]>由于如果良好地进行磁通控制，则磁通绝对值||与磁通指令*一致，因此转矩电流运算器15通过把(1)式的||置换成磁通指令*，计算δ轴电流指令中间值iδ**。转矩电流限制发生器14使用γ轴电流指令iγ*以及电流限制值imax，根据(2)式，计算δ轴电流指令最大值iδ*imax。[数2]iδ*max=(imax)2-(iγ*)2....(2)]]>限幅器16根据δ轴电流指令最大值iδ*imax限制δ轴电流指令中间值iδ**，输出δ轴电流指令iδ*本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步机控制装置，该同步机控制装置从转矩指令发生电枢电流指令，根据该电枢电流指令由电力变换器控制同步机的电枢电流，其特征在于包括：转矩电流指令发生器；磁通指令发生器，基于来自该转矩电流指令发生器的转矩电流指令，运算磁通指令 ；磁通运算器，基于上述同步机的电枢电流或者电枢电流以及电枢电压，运算电枢交链磁通；以及磁通控制器，生成上述磁化电流指令输入到上述转矩电流指令发生器使得上述磁通指令与上述电枢交链磁通一致，其中，所述转矩电流指令发生器的 构成包括：转矩电流运算器，从上述转矩指令和磁通指令运算上述电枢电流指令的转矩成分即转矩电流指令；转矩电流限制发生器，基于上述电枢电流指令的磁化成分即磁化电流指令和上述电流限制值，发生能够发生的转矩电流指令最大值，使得上述电枢 电流不超过上述电力变换器的电流限制值；和限幅器，基于上述转矩电流指令最大值，在上述转矩电流指令上加入限制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-5-14 144360/20041.一种同步机控制装置，该同步机控制装置从转矩指令发生电枢电流指令，根据该电枢电流指令由电力变换器控制同步机的电枢电流，其特征在于包括：转矩电流指令发生器；磁通指令发生器，基于来自该转矩电流指令发生器的转矩电流指令，运算磁通指令；磁通运算器，基于上述同步机的电枢电流或者电枢电流以及电枢电压，运算电枢交链磁通；以及磁通控制器，生成上述磁化电流指令输入到上述转矩电流指令发生器使得上述磁通指令与上述电枢交链磁通一致，其中，所述转矩电流指令发生器的构成包括：转矩电流运算器，从上述转矩指令和磁通指令运算上述电枢电流指令的转矩成分即转矩电流指令；转矩电流限制发生器，基于上述电枢电流指令的磁化成分即磁化电流指令和上述电流限制值，发生能够发生的转矩电流指令最大值，使得上述电枢电流不超过上述电力变换器的电流限制值；和限幅器，基于上述转矩电流指令最大值，在上述转矩电流指令上加入限制。2.根据权利要求1所述的同步机控制装置，其特征在于：在上述转矩电流指令发生器的上一级具备：转矩限制发生器，基于上述磁通指令发生能够输出的转矩指令最大值；以及限幅器，基于上述转矩指令最大值在上述转矩指令中加入限制，上述转矩电流指令发生器基于由上述限幅器限制的转矩指令，运算转矩电流指令。3.根据权利要求1或2所述的同步机控制装置，其特征在于：上述磁通指令发生器具备：磁通限制发生器，输入上述同步机的转速反馈值，基于上述转速反馈值和上述电压限制值，发生能够发生的磁通指令最大值，使得上述电枢电压不超过上述电力变换器的电压限制；以及限幅器，基于上述磁通指令最大值在上述磁通指令中加入限制。4.根据权利要求1或2所述的同步机控制装置，其特征在于还包括：可变电压电源，基于直流电压指令在上述电力变换器中供给直流电压，上述磁通指令发...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐竹彰，叶石敦生，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]