电动机控制装置制造方法及图纸

使用dq三相坐标变换来控制三相交流的电动机(2)的电动机控制装置(1)具备：相位校正量运算部(11)，其使用检测出的电动机速度和q轴电流指令初始值来计算相位校正量；转子相位角校正部(12)，其通过将检测出的电动机(2)的转子相位角与相位校正量相加或相减来计算校正后转子相位角；以及坐标变换部(13)，其基于校正后转子相位角来在dq坐标系上的参数与三相坐标系上的参数之间进行坐标变换。

【技术实现步骤摘要】
电动机控制装置
本专利技术涉及一种使用dq三相坐标变换来控制三相交流的电动机的电动机控制装置。
技术介绍
如武田洋次、松井信行、森本茂雄、本田幸夫著作的“嵌入磁体同步电动机的设计和控制(埋込磁石同期モータの設計と制御)”、日本Ohmsha株式会社(株式会社オーム社)、第1版第7刷、16～17页和26～27页、2007年所记载的那样，已知一种使用dq三相坐标变换对三相交流的永磁体同步电动机(PMSM：PermanentMagnetSynchronousMotor)(以下有时简单称为“电动机”。)进行电流矢量控制的电动机控制装置。图10是表示使用dq三相坐标变换来控制三相交流的电动机的一般的电动机控制装置的控制环路的框图。在dq坐标控制系统中，当将转子的磁极的方向设定为d轴、将在电性和磁性上与d轴正交的轴设定为q轴时，d轴电流表示为了产生磁通而使用的励磁电流分量，q轴电流表示与负载的转矩对应的电枢电流分量。在图10中，将d轴电流指令设为id*，将q轴电流指令设为iq*，将电动机的d轴电感设为Ld，将电动机的q轴电感设为Lq，将定子交链磁通设为Ψa，将电动机的d轴电压设为Vd，将电动机的q轴电压设为Vq，将电动机的d轴电流设为id，将电动机的q轴电流设为iq，将电动机的惯量设为J，将系数设为Kt，将电动机的转子的角速度设为ω。电动机控制装置100按照被输入的d轴电流指令id*和q轴电流指令iq*来输出用于驱动电动机的驱动电力。由此，电动机被施加d轴电压Vd和q轴电压Vq，d轴电流id和q轴电流iq流动。此时，在电动机的d轴电压Vd、电动机的q轴电压Vq、电动机的d轴电流id以及电动机的q轴电流iq之间成立式1所示的电压方程式。另外，在将电动机的极对数设为Pn时，能够用式2所示的转矩方程式来计算电动机的转矩T。T＝Pn{Ψaiq+(Lq-Ld)idiq…(2)另外，在图10中，以dq坐标系表述了施加于电动机的电压和电流，但是实际施加于电动机的电压是三相坐标系上的交流值。即，由电动机控制装置对电动机施加三相的交流电压，其结果，电动机中流动三相交流电流。在进行电流矢量控制的电动机控制装置中，对所检测出的三相交流的电动机电流进行三相dq变换来进行d轴控制和q轴控制，对通过这些d轴控制和q轴控制而得到的针对d轴和q轴的各指令进行dq三相变换来生成三相交流的电压指令。也就是说，在电动机控制装置中，作为其内部处理而伴有在dq坐标系上的参数与三相坐标系上的参数之间进行坐标变换的处理。图11是说明一般的电动机控制装置中的dq-三相坐标变换处理的框图。在图11中，驱动电动机2的电动机控制装置具备d轴控制器101、q轴控制器102、dq三相变换部103、PWM逆变器部104以及三相dq变换部105。控制器101及102按照被输入的d轴电流指令id*和q轴电流指令iq*来分别生成d轴电压指令Vd*和q轴电压指令Vq*。dq三相变换部103按照式3将dq坐标系上的d轴电压指令Vd*和q轴电压指令Vq*变换为三相坐标系上的三相电压指令Vu*、Vv*及Vw*。PWM逆变器部104将三相电压指令Vu*、Vv*及Vw*与具有规定的载波频率的三角波载波信号进行比较，生成用于对PWM逆变器部104的主电路部(未图示)内的半导体开关元件的开关动作进行控制的PWM控制信号。PWM逆变器部104的主电路部例如包括开关元件以及与开关元件反并联地连接的二极管的全桥电路。通过PWM控制信号来控制PWM逆变器部104的主电路部内部的开关元件的开关动作，该PWM逆变器部104的主电路部输出三相交流电压Vu、Vv及Vw。通过施加于电动机2的三相交流电压Vu、Vv及Vw而在电动机2中流动三相交流电流iu、iv及iw，由电流检测器(未图示)来检测三相交流电流iu、iv及iw。三相dq变换部105按照式4将三相坐标系上的三相交流电流iu、iv及iw变换为dq坐标系上的d轴电流id和q轴电流iq，并将该d轴电流id和q轴电流iq反馈给d轴控制器101和q轴控制器102。d轴控制器101使用被输入的d轴电流指令id*和被反馈的d轴电流id来生成d轴电压指令Vd*。另外，q轴控制器102使用被输入的q轴电流指令iq*和被反馈的q轴电流iq来生成q轴电压指令Vq*。另外，如文献“嵌入磁体同步电动机的设计和控制”所记载的那样，在通过永磁体而得到励磁控制的永磁体同步电动机(PMSM)中，无法如绕组励磁型同步电动机那样直接控制励磁磁通，但是能够使用以下的“弱磁控制”：流通负的d轴电流，由此利用因d轴电枢反作用引起的减磁效果来减少d轴方向的磁通。在通过弱磁控制将电动机端子电压抑制为限制值Vom以下的情况下，只要使用式5来作为d轴电流即可，这是公知的。例如，如日本特开平9-84400号公报所记载的那样，提出了如下一种方法：在伺服电动机的利用DQ变换的电流控制中，在达到高速旋转域之前不向d相流通电流而仅向q相流通电流，仅在高速旋转时向d相流通无功电流，利用该无功电流来降低电动机的端子电压，由此，在不发生电压饱和的区域减少无功电流来抑制因无功电流引起的发热，在高速域中也进行稳定的旋转。另外，例如，如日本特开2006-20397号公报所记载的那样，提出了如下一种方法：在具有永磁体的同步式电动机的控制中，测量被输入到电力放大器的交流的电源电压或者对输入电压进行整流后得到的直流的直流环节电压，根据该电源电压来改变无功电流(d轴电流)或者改变电流控制相位超前量，由此与输入电源电压的变化相应地直接进行无功电流控制、相位控制。另外，例如，如日本特开平9-298899号公报所记载的那样，提出了如下一种方法：使用如下电流控制方式，即，基于交流伺服电动机的驱动电流和转子相位并通过d-q变换来求出与励磁所形成的磁通方向的d相电流正交的q相电流，将d相电流设为零并将q相电流作为电流指令，以直流方式进行电流控制，在该直流方式的电流控制中，在发生磁饱和时使作为电流指令的有效分量的q相电流指令的相位超前，由此抑制磁饱和的影响来减轻转矩的降低。另外，例如，如日本特开平9-23700号公报所记载的那样，提出了如下一种方法：在通过dq变换进行控制的伺服电动机的电流控制中，求出与电流环路的延迟相当的角度来作为校正角，使用该校正角对相位角进行校正，使用校正后的相位角来进行dq变换中的从三相向dq坐标系的坐标变换、或者从dq坐标系向三相的坐标变换，由此对电流环路的延迟进行补偿。如上所述那样在永磁体同步电动机(PMSM)中进行弱磁控制，但是如式5所示那样计算式复杂，运算处理花费时间。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种将使用dq三相坐标变换来控制三相交流的电动机时的运算处理时间缩短的电动机控制装置。为了实现上述目的，使用dq三相坐标变换来控制三相交流的电动机的电动机控制装置具备：相位校正量运算部，其使用检测出的电动机速度和q轴电流指令初始值来计算相位校正量；转子相位角校正部，其通过将检测出的电动机的转子相位角与相位校正量相加或相减来计算校正后转子相位角；以及坐标变换部，其基于校正后转子相位角来在dq坐标系上的参数与三相坐标系上的参数之间进行坐标变换。在此，相位校正量运算部具有：存储部，其存储有速度系数NA、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机控制装置，使用dq三相坐标变换来控制三相交流的电动机，该电动机控制装置的特征在于，具备：相位校正量运算部，其使用检测出的电动机速度和q轴电流指令初始值来计算相位校正量；转子相位角校正部，其通过将检测出的电动机的转子相位角与上述相位校正量相加或相减来计算校正后转子相位角；以及坐标变换部，其基于上述校正后转子相位角来在dq坐标系上的参数与三相坐标系上的参数之间进行坐标变换。

【技术特征摘要】
2014.10.31 JP 2014-2228701.一种电动机控制装置，使用dq三相坐标变换来控制三相交流的电动机，该电动机控制装置的特征在于，具备：相位校正量运算部，其使用检测出的电动机速度和q轴电流指令初始值来计算相位校正量，该q轴电流指令初始值是将转矩指令除以转矩常数所得到的值；转子相位角校正部，其通过将检测出的电动机的转子相位角与上述相位校正量相加或相减来计算校正后转子相位角；以及坐标变换部，其基于上述校正后转子相位角来在dq坐标系上的参数与三相坐标系上的参数之间进行坐标变换，其中，上述相位校正量运算部具有：存储部，其存储有速度系数NA、第一基准速度NB、相位校正量的限制值NL、电流系数TA以及基准电流率TB来作为预先规定的参数；速度校正项运算部，在将上述电动机速度设为N时，该速度校正项运算部基于速度校正值＝min[NA×max{0，(N-NB)}，NL]来计算速度校正项；电流校正项运算部，在将作为上述q轴电流指令初始值相对于逆变器所能够输出的最大电流的比例的初始q轴电流指令率设为Tr时，该电流校正项运算部基于电流校正值＝TA×min[1，max{0，Tr-TB)}]来计算电流校正项，其中，上述逆变器将直流电力变换为交流电力后将交流电力作为电动机的驱动电力来...

【专利技术属性】
技术研发人员：植松秀俊，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP