一次磁通控制方法技术

提供如下技术：在一次磁通控制中，根据扭矩变更一次磁通指令值，由此适当地控制电流相位，从而根据扭矩而在效率良好的动作点来驱动旋转电动机。在某扭矩T下，在一次磁通的振幅Λδ取值λδ0(T)时，设电枢电流的振幅ia为最小值。此时，能够进行最大扭矩/电流控制。因此，对一次磁通指令值的振幅采用值λδ0(T)，进行一次磁通控制，由此，自动地决定电枢电流。即，唯一地决定电流相位β。即，将电流相位β控制为与该扭矩T对应的期望的相位，根据扭矩而在效率良好的动作点来驱动旋转电动机。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一次磁通控制方法
本专利技术涉及控制具有励磁部和电枢的同步电动机的技术。特别是，涉及根据该励磁部产生的励磁磁通与由流过电枢绕组的电枢电流产生的电枢反作用磁通的合成即所谓的一次磁通控制旋转电动机的技术。
技术介绍
以往，提出了各种基于一次磁通的旋转电动机的控制、所谓的一次磁通控制。一次磁通控制，简单来说，是通过对旋转电动机的一次磁通依据其指令值进行控制来稳定地控制旋转电动机的技术。例如励磁磁通Λ0的相位用于旋转坐标系的d轴，将一次磁通[λ1](其被作为具有方向和振幅的矢量对待)的相位用于其它旋转坐标系的δ轴，将δ轴相对于d轴的相位差视为负载角其中，这里在相对于δ轴为90度进相的相位中采用γ轴。并且，定义δc轴和γc轴作为在一次磁通[λ1]的控制中采用的旋转坐标系的控制轴。δc轴和γc轴分别对应于δ轴和γ轴，将δc轴相对于d轴的相位差设定为在该情况下，一次磁通[λ1]的指令值(以下称作“一次磁通指令值”)[Λ1*](其被作为具有方向和振幅的矢量对待)在其δc轴成分中具有正值Λδ*，γc轴成分为零。因此，如果一次磁通[λ1]与一次磁通指令值[Λ1*]一致，则一次磁通[λ1]的δc轴成分λ1δc与正值Λδ*(其也是一次磁通指令值[Λ1*]的振幅)相等，相位差与负载角相等，δc轴与δ轴一致。在一次磁通控制中，例如，进行修正电压指令值的控制，使得不仅使一次磁通[λ1]的δc轴成分λ1δc与一次磁通指令值[Λ1*]的振幅Λδ*相等，还使其γc轴成分λ1γc为零。由此，相位差与负载角一致。这样，能够控制为：在一次磁通控制中，使一次磁通[λ1]的振幅Λδ与指令值[Λ1*]的振幅Λδ*相等，使负载角与相位差一致，由此，使旋转电动机的扭矩T与该旋转角速度无关，而与电枢电流的振幅ia的γc轴成分iγc成比例。通常，振幅Λδ*设为固定来进行该控制。具体而言，导入极对数n、电流振幅ia、电枢电流相对于q轴(其相对于d轴提前90度)的相位(所谓的电流相位)β和振幅Λδ，扭矩T由下式(1)求出。[公式1]T＝n·∧δ·iγ＝n·∧δ·ia·cos(φ-β)…(1)另外，在下述的现有技术文献中的非专利文献6与下述的其它现有技术文献更换δ轴和γ轴来采用。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第3672761号公报专利文献2：日本特开平4-91693号公报非专利文献非专利文献1：掘田、浅野、常広，「位置検出器のないDCブラシレスモータの制御法」昭和63年度電気関係学会東海支部連合大会，p.161非专利文献2：角、常広，「DCブラシレスモータの位置センサレス制御法」，1990年度電気関係学会東海支部連合大会，p.172非专利文献3：角、山村、常広，「DCブラシレスモータの位置センサレス制御法」，電気学会論文誌D，平成3年，111卷8号，p.639-644非专利文献4：瓜田、塚本、常広，「一次磁束制御された同期機の定数推定法について，」1998年度電気関係学会東海支部連合大会，p.101非专利文献5：瓜田，山村，常広，「同期機駆動用汎用インバータについて，」電気学会論文誌D，平成11年，119巻5号，p.707-712非专利文献6：矢部，坂廼辺，「過変調PWMを併用したIPMモータのセンサレス駆動」，電気学会研究会資料.RM，回転機研究会2001(159)，p.7-12非专利文献7：武田、松井、森本、本田，「埋込磁铁同期モータの設計と制御」，オーム社，2001年，p.23-26
技术实现思路
专利技术要解决的问题在旋转电动机的控制中，以往，追求使比T/ia变为最大的所谓的最大扭矩/电流控制。进而，在通过电流矢量控制而使扭矩固定的情况下，求出使振幅ia变得最小的电流相位β(参照例如非专利文献7)。另一方面，在一次磁通控制中，为了设定适当的电流相位β，需要与电流矢量控制不同的方法。这是因为，不能如电流矢量控制那样直接控制电流相位。但是，此前还不知道这样的方法。在一次磁通控制中，通常将一次磁通的振幅设为固定来进行控制，因此，在扭矩发生变动时，有时不能进行效率良好的电流相位下的控制。本专利技术是鉴于上述方面而完成的，其目的在于提供如下技术：在一次磁通控制中，根据扭矩变更一次磁通指令值，由此适当地控制电流相位，从而根据扭矩而在效率良好的动作点来驱动旋转电动机。用于解决问题的手段在本专利技术的一次磁通控制方法中，对旋转电动机设定作为一次磁通([λ1])的指令值的一次磁通指令值([Λ1*])，按照所述一次磁通指令值控制所述一次磁通，所述旋转电动机包含具有电枢绕组的电枢以及与所述电枢相对地旋转的作为励磁部的转子。所述一次磁通是所述励磁部产生的励磁磁通(Λ0)和由流过所述电枢的电枢电流(ia)产生的电枢反作用的磁通([λa]：id·Ld、iq·Lq)的合成。而且，在该第1方式中，根据所述旋转电动机的扭矩(T)，变更所述一次磁通指令值，将所述电枢电流相对于q轴的电流相位(β)控制为与所述扭矩对应的期望的相位，其中，所述q轴比与所述励磁磁通(Λ0)同相的d轴提前π/2。在本专利技术的一次磁通控制方法的第2方式中，基于所述一次磁通([λ1])、所述电枢电流(ia)与所述旋转电动机的扭矩(T)之间的关系，根据所述扭矩，设定使所述电枢电流变得最小的所述一次磁通的振幅(Λδ0(T))作为所述一次磁通指令值([Λ1*])的振幅(Λδ*)。本专利技术的一次磁通控制方法的第3方式为：在该第2方式中，所述关系是导入所述一次磁通([λ1])相对于所述d轴的负载角所述电枢电流(ia)相对于所述q轴的电流相位β、所述励磁磁通的振幅Λ0、所述一次磁通的振幅Λδ、所述旋转电动机的d轴电感Ld和q轴电感Lq、所述电枢电流的d轴成分id和q轴成分iq、所述旋转电动机的极对数n、扭矩T，并根据tanβ＝-id/iq、ia＝√(id2+iq2)来决定的。本专利技术的一次磁通控制方法的第4方式为：在该第2方式或第3方式中，基于相对于所述一次磁通取最小值的所述电枢电流和所述扭矩之间的关系，根据所述电枢电流，设定所述一次磁通指令值。本专利技术的一次磁通控制方法的第5方式为：在该第2方式或第3方式中，基于相对于所述一次磁通取最小值的所述电枢电流中的与所述一次磁通同相的同相成分(iδ)和所述扭矩之间的关系，根据所述电枢电流的所述同相成分，设定所述一次磁通指令值。本专利技术的一次磁通控制方法的第6方式为：在该第2方式或第3方式中，基于相对于所述一次磁通取最小值的所述电枢电流中的与所述一次磁通正交的正交成分(iγ)和所述扭矩之间的关系，根据所述电枢电流的所述正交成分，设定所述一次磁通指令值。本专利技术的一次磁通控制方法的第7方式为：在该第3方式中，基于由相对于所述一次磁通取最小值的所述电枢电流所产生的所述电枢反作用磁通以及所述励磁磁通决定的所述负载角和所述扭矩之间的关系，根据所述负载角，设定所述一次磁通指令值。在本专利技术的一次磁通控制方法的第8方式中，基于所述一次磁通([λ1])、所述旋转电动机的损耗、所述旋转电动机的扭矩(T)以及旋转速度之间的关系，根据所述扭矩和所述旋转速度，设定使所述损耗变得最小的所述一次磁通作为所述一次磁通指令值。本专利技术的一次磁通控制方法的第9方式为：在该第1～第8方式中的任意一个方式中，更新所述一次磁通指令值的周期本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一次磁通控制方法，对旋转电动机设定作为一次磁通([λ1])的指令值的一次磁通指令值([Λ1*])，按照所述一次磁通指令值控制所述一次磁通，所述旋转电动机包含具有电枢绕组的电枢以及与所述电枢相对地旋转的作为励磁部的转子，其中，所述一次磁通是所述励磁部产生的励磁磁通(Λ0)和由流过所述电枢的电枢电流(ia)产生的电枢反作用磁通([λa]：id·Ld、iq·Lq)的合成，根据所述旋转电动机的扭矩(T)，变更所述一次磁通指令值，将所述电枢电流相对于q轴的电流相位(β)控制为与所述扭矩对应的期望的相位，其中，所述q轴比与所述励磁磁通(Λ0)同相的d轴提前π/2。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.10.31 JP 2012-2403261.一种一次磁通控制方法，对旋转电动机设定作为一次磁通λ1的指令值的一次磁通指令值Λ1*，按照所述一次磁通指令值控制所述一次磁通，所述旋转电动机包含具有电枢绕组的电枢以及与所述电枢相对地旋转的作为励磁部的转子，其中，所述一次磁通是所述励磁部产生的励磁磁通Λ0和由流过所述电枢的电枢电流ia产生的电枢反作用磁通λa的合成，根据所述旋转电动机的扭矩T，变更所述一次磁通指令值，将所述电枢电流相对于q轴的电流相位β控制为与所述扭矩对应的期望的相位，其中，所述q轴比与所述励磁磁通Λ0同相的d轴提前π/2，基于所述一次磁通λ1、所述电枢电流ia与所述旋转电动机的扭矩T之间的关系，根据所述扭矩，设定使所述电枢电流变得最小的所述一次磁通的振幅Λδ0(T)作为所述一次磁通指令值Λ1*的振幅Λδ*，所述关系是导入所述一次磁通λ1相对于所述d轴的负载角所述电枢电流ia相对于所述q轴的电流相位β、所述励磁磁通的振幅Λ0、所述一次磁通的振幅Λδ、所述旋转电动机的d轴电感Ld和q轴电感Lq、所述电枢电流的d轴成分id和q轴成分iq、所述旋转电动机的极对数n、扭矩T，并根据tanβ＝-id/iq、来决定的。2.根据权利要求1所述的一次磁通控制方法，其中，根据所述扭矩的估计值，变更所述一次磁通指令值。3.根据权利要求1所述的一次磁通控制方法，其中，基于由相对于所述一次磁通取最小值的所述电枢电流所产生的所述电枢反作用磁通以及所述励磁磁通决定的所述负载角和所述扭矩之间的关系，根据所述负载角，设定所述一次磁通指令值。4.根据权利要求3所述的一次磁通控制方法，其中，根据由低通滤波器处理后的所述负载角变更所述一次磁通指令值。5.根据权利要求1所述的一次磁通控制方法，其中，当基于所述一次磁通指令值的所述一次磁通的控制处于过渡期时，不变更所述一次磁通指令值，在所述控制稳定的状态下，更新所述一次磁通指令值。6.根据权利要求1所述的一次磁通控制方法，其中，更新所述一次磁通指令值的周期与基于所述一次磁通指令值的所述一次磁通的控制的周期不同。7.根据权利要求6所述的一次磁通控制方法，其中，当基于所述一次磁通指令值的所述一次磁通的控制处于过渡期时，不变更所述一次磁通指令值，在所述控制稳定的状态下，更新所述一次磁通指令值。8.一种一次磁通控制方法，对旋转电动机设定作为一次磁通λ1的指令值的一次磁通指令值Λ1*，按照所述一次磁通指令值控制所述一次磁通，所述旋转电动机包含具有电枢绕组的电枢以及与所述电枢相对地旋转的作为励磁部的转子，其中，所述一次磁通是所述励磁部产生的励磁磁通Λ0和由流过所述电枢的电枢电流ia产生的电枢反作用磁通λa的合成，根据所述旋转电动机的扭矩T，变更所述一次磁通指令值，将所述电枢电流相对于q轴的电流相位β控制为与所述扭矩对应的期望的相位，其中，所述q轴比与所述励磁磁通Λ0同相的d轴提前π/2，基于所述一次磁通λ1、所述旋转电动机的损耗、所述旋转电动机的扭矩T以及旋转速度之间的关系，根据所述扭矩和所述旋转速度，设定使所述损耗变得最小的所述一次磁通作为所述一次磁通指令值。9.根据权利要求8所述的一次磁通控制方法，其中，根据所述扭矩的估计值，变更所述一次磁通指令值。10.根据权利要求8所述的一次磁通控制方法，其中，当基于所述一次磁通指令值的所述一次磁通的控制处于过渡期时，不变更所述一次磁通指令值，在所述控制稳定的状态下，更新所述一次磁通指令值。11.根据权利要求8所述的一次磁通控制方法，其中，更新所述一次磁通指令值的周期与基于所述一次磁通指令值的所述一次磁通的控制的周期不同。12.根据权利要求11所述的一次磁通控制方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：荒木刚，小林直人，北野伸起，
申请(专利权)人：大金工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP