永磁同步电动机的矢量控制装置制造方法及图纸

技术编号:5817461 阅读:324 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
在将电压与设定值进行比较、控制电流指令值的方法中,需要根据电压变动使设定值变化,需要进行复杂的控制。本发明专利技术所涉及的永磁同步电动机的矢量控制装置,包括:利用基于调制比算出的电流指令值校正值来校正电流指令值的电流指令值校正部,从而能用简单的结构实现在高速区域以单脉冲模式进行稳定的弱磁控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及永磁同步电动机的矢量控制装置
技术介绍
使用逆变器对永磁同步电动机(以下简称为电动机)进行矢量控制的技术在产业界被广泛利用,通过分别操作逆变器的输出电压的大小和相位,对电动机内的电流矢量进行最佳操作,对电动机的转矩进行高速瞬时控制。永磁同步电动机与感应电动机相比,已知由于其利用永磁体建立磁通,因此不需要励磁电流,在转子中没有电流流动,所以不产生二次铜损等,是一种高效率的电动机,近年来,正在探讨将其应用于电车的控制装置。将永磁同步电动机应用于电车的控制装置的问题是直至高速区域能实现稳定的弱磁运转;以及稳定转移至可以使逆变器的损耗最小、可以使施加至电动机的电压最大化的单脉冲模式。所谓单脉冲模式是指一种逆变器的运转模式,该运转模式是在l个周期即360度中,逆变器输出的输出线电压为重复输出交替夹着60度的电压为零的期间的、具有120度的正的最大电压和负的最大电压的矩形波的矩形波电压。作为相关的以往技术,在专利文献1中披露了一种方法,该方法是设置输入基于电流指令值算出的电压指令值、和电压固定指令的电压固定部,若输入电压固定指令,则将电压指令值的大小固定为预先决定的电压设定值,作为新的电压指令值输出,对根据电流指令值计算的电压指令值与新的电压指令值之差进行比例积分控制,利用得到的磁通方向(d轴)电流校正值来校正磁通方向(d轴)电流指令值,根据新的电压指令值来计算逆变器的调制比,以控制逆变器,从而进行弱磁运转。专利文献l:日本专利特幵平9一84399 (参照段落0023 0029)
技术实现思路
在上述专利文献l中,没有披露电压固定指令是怎样生成的,另外,需要新设置电压固定部。另外,电容器电压是经常变动的,与之相应,逆变器可以输出的最大电压也会变动,但根据专利文献l的方法,为了使施加在电动机的电压最大化,需要根据电容器电压变动,使电压固定指令的生成时刻和固定的电压设定值变化,需要进行复杂的控制。并且,由于对基于电流指令值算出的电压指令值、和大小被电压固定指令固定的新的电压指令值的偏差进行比例积分控制,并使用该比例积分控制的值作为磁通方向(d轴)电流校正值,所以在电压指令值与新的电压指令值的偏差不为零时、即比例积分控制的输入不为零的期间,成为积分值一直积累下去的动作。因此,例如在转矩指令值相对于电动机的旋转速度过大时等情况下,即使利用磁通方向电流校正值来校正磁通方向电流,在理论上基于电流指令值算出的电压指令值无法位于固定的新的电压指令值以下时,电压指令值与固定的新的电压指令值之差也无法为零,比例积分控制内部的积分值会积累下去,磁通方向电流校正值随着时间的经过会增加而过大。若磁通方向电流校正值过大,则由于不能实现正常的矢量控制,所以使用时需要限制积分值的上限、或者在规定的条件下将积分值复位等复杂的结构。本专利技术是为解决上述问题而设计的,提供一种能以简单的结构实现在高速区域以单脉冲模式进行稳定的弱磁控制的永磁同步电动机的矢量控制装置。本专利技术所涉及的永磁同步电动机的矢量控制装置,控制驱动永磁同步电动机的逆变器的交流电流、使其与指令值一致,包括生成上述永磁同步电动机的基准相位角的基准相位角计算部;根据供给的转矩指令值生成电流指令值的电流指令值生成部;将上述电流指令值和上述永磁同步电动机的电流的电流误差放大并输出的电流控制部;根据上述永磁同步电动机的电动机常数和上述电流指令值计算前馈电压的非干涉电压计算部;将上述电流误差和上述前馈电压之和即电压指令值与上述逆变器的直流电压作为输入、输出上述逆变器的调制比的调制比计算部;将上述电压指令值和上述基准相位角作为输入、输出上述逆变器的控制相位角的控制相位角计算部;根据上述调制比和上述控制相位角生成上述逆变器的PWM信号的PWM信号生成部;以及利用基于上述调制比算出的电流指令值校正值来校正上述电流指令值的电流指令值校正部。由于本专利技术所涉及的永磁同步电动机的矢量控制装置,控制驱动永磁同步电动机的逆变器的交流电流、使其与指令值一致,包括生成上述永磁同步电动机的基准相位角的基准相位角计算部;根据供给的转矩指令值来生成电流指令值的电流指令值生成部;将上述电流指令值和上述永磁同步电动机的电流的电流误差放大并输出的电流控制部根据上述永磁同步电动机的电动机常数和上述电流指令值来计算前馈电压的非干涉电压计算部;将上述电流误差和上述前馈电压之和即电压指令值与上述逆变器的直流电压作为输入、输出上述逆变器的调制比的调制比计算部;将上述电压指令值和上述基准相位角作为输入、输出上述逆变器的控制相位角的控制相位角计算部;根据上述调制比和上述控制相位角来生成上述逆变器的PWM信号的PWM信号生成部;以及利用基于上述调制比算出的电流指令值校正值来校正上述电流指令值的电流指令值校正部,所以具有能以简单的结构实现在高速区域以单脉冲模式进行稳定的弱磁控制这样的效果。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1的永磁同步电动机的矢量控制装置的结构例的图。图2是表示本专利技术的实施方式1的电流指令值生成部的结构例的图。图3是表示本专利技术的实施方式1的PWM信号生成部的结构例的图。图4是说明本专利技术的实施方式1的对于逆变器角频率co的、调制比PMF、脉冲模式的转移、开关的动作及控制模式的转移的图。图5是表示本专利技术的实施方式1的电流指令值校正部的结构例的图。图6是表示本专利技术的实施方式1的d轴电流误差与dq轴电流指令值平方和与dq轴电流平方和的偏差的关系图。图7是表示本专利技术的实施方式1的d轴电流误差与电流指令值矢量的大小与电流矢量的大小的偏差的关系图。图8是表示本专利技术的实施方式1的q轴电流误差与dq轴电流指令值平方和与dq轴电流平方和的偏差的关系图。图9是表示本专利技术的实施方式1的q轴电流误差与电流指令值矢量的大小 与电流矢量的大小的偏差的关系图。图IO是表示本专利技术的实施方式1的转矩指令值、转矩、d轴电流指令值、 d轴电流、q轴电流指令值及q轴电流的动作模拟波形图。图11是表示本专利技术的实施方式1的调制比、电流指令值校正值、U相电 压指令值、同步三脉冲PWM模式标记、同步单脉冲模式标记及U相电流的动 作模拟波形图。标号说明h电容器2:逆变器3、4、 5:电流检测器6:电动机7:解算器(resolver)8:电压检测器10:电流指令值生成部11: d轴基本电流指令值生成14:加法器15: q轴电流指令值生成部20:d轴电流控制部21: q轴非干涉计算部22:d轴非干涉计算部(非干涉计算部)23:q轴电流控制部(非干涉计算部)30:调制比计算部40:控制相位角计算部50:PWM信号生成部53:乘法器54:调整增益表55:电压指令值计算部57:多脉冲载波信号生成部58:同步三脉冲载波生成部59:开关60:脉冲模式切换处理部61'、63:比较器64 66:反相电路70:逆变器角频率计算部80:电流指令值校正部81:限幅器82: —阶延迟元件83:比例增益85:常数误差校正部90:三相一dq轴坐标变换部95:基准相位角计算部100:矢量控制装置具体实施例方式实施方式1.图1是表示本专利技术的实施方式1的永磁同步电动机的矢量控制装置的结构 例的图。如图1所示,主电路由成为直流电源的电容器1;将电容器1的直流 电压转换为任意频率的交流电压的逆变器2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电动机的矢量控制装置,控制驱动永磁同步电动机的逆变器的交流电流、使其与指令值一致,其特征在于,包括: 生成所述永磁同步电动机的基准相位角的基准相位角计算部; 根据供给的转矩指令值生成电流指令值的电流指令值生成部;   将所述电流指令值与所述永磁同步电动机的电流的电流误差放大并输出的电流控制部; 根据所述永磁同步电动机的电动机常数和所述电流指令值计算前馈电压的非干涉电压计算部; 将所述电流误差和所述前馈电压之和即电压指令值与所述逆变器的直流 电压作为输入、输出所述逆变器的调制比的调制比计算部; 将所述电压指令值和所述基准相位角作为输入、输出所述逆变器的控制相位角的控制相位角计算部; 根据所述调制比和所述控制相位角生成所述逆变器的PWM信号的PWM信号生成部;以及   利用基于所述调制比算出的电流指令值校正值来校正所述电流指令值的电流指令值校正部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员:北中英俊
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]

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