逆变器控制装置以及电动机驱动系统制造方法及图纸

实施方式的逆变器控制装置以使电动机的输出转矩遵照转矩指令的方式生成电流振幅指令，具备：逆变器主电路；检测从所述逆变器主电路输出的电流响应的电流检测器；使用连接于所述逆变器主电路的电动机的旋转相位角将所述电流响应转换为d轴电流与q轴电流的矢量转换器；基于转矩指令与电流相位角指令计算从所述逆变器主电路输出的所述电流响应的电流振幅指令的电流振幅指令计算部；根据所述电流振幅指令与所述电流相位角指令计算d轴电流指令与q轴电流指令的dq轴转换部；以及计算所述d轴电流指令以及q轴电流指令与所述d轴电流以及q轴电流相等的那种电压指令的电流控制器。

Inverter Control Device and Motor Drive System

The inverter control device of the embodiment generates current amplitude instructions in such a way that the output torque of the motor follows the torque instructions. It has: the main circuit of the inverter; a current detector for detecting the current response output from the main circuit of the inverter; and a rotating phase angle of the motor connected to the main circuit of the inverter to convert the current response to d-axis current and q-axis current. A vector converter based on torque instruction and current phase angle instruction; a current amplitude instruction calculation unit for calculating the current amplitude instruction of the current response output from the main circuit of the inverter; a d q axis conversion unit for calculating the d axis current instruction and the q axis current instruction based on the current amplitude instruction and the current phase angle instruction; and a calculation unit for the d axis current instruction and the q axis current instruction The current controller of the voltage instruction is the same as the d-axis current and the q-axis current.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】逆变器控制装置以及电动机驱动系统
本专利技术的实施方式涉及逆变器控制装置以及电动机驱动系统。
技术介绍
作为磁体磁通较小的同步电动机，例如提出有对驱动同步磁阻马达(SynRM)的逆变器进行控制的逆变器控制装置。同步磁阻马达是不使用永磁体的同步电动机，并且是利用d轴方向(磁通容易流动的方向)的电感与q轴方向(磁通难以流动的方向)的电感之差产生磁阻转矩并使转子旋转的同步电动机。在控制同步磁阻马达的逆变器控制装置中，提出了根据电流振幅指令对电流相位角进行运算的方法、根据转矩指令以一次函数或者二次函数计算电流振幅指令与电流相位角的方式等。另一方面，提出了根据速度指令对dq轴电流指令乘以系数来生成转矩指令的速度控制。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2013-223333号公报专利文献2:日本特开2002-360000号公报专利文献3:日本特开2010-81743号公报
技术实现思路
然而，关于对磁体磁通较小的同步电动机进行驱动的逆变器，在如上述那样使用运算式、映射的方法中，难以准确地计算与转矩指令对应的电流振幅指令，有电动机的输出转矩不遵照转矩指令的情况。本专利技术的实施方式鉴于上述情况而完成，目的在于提供以使电动机的输出转矩遵照转矩指令的方式生成电流振幅指令的逆变器控制装置以及电动机驱动系统。实施方式的逆变器控制装置具备：逆变器主电路；电流检测器，对从所述逆变器主电路输出的电流响应进行检测；矢量转换器，使用连接于所述逆变器主电路的电动机的旋转相位角，将所述电流响应转换为d轴电流与q轴电流；电流振幅指令计算部，基于转矩指令与电流相位角指令，对从所述逆变器主电路输出的所述电流响应的电流振幅指令进行计算；dq轴转换部，根据所述电流振幅指令与所述电流相位角指令，对d轴电流指令与q轴电流指令进行计算；以及电流控制器，计算所述d轴电流指令以及q轴电流指令与所述d轴电流以及q轴电流相等的那种电压指令。附图说明图1是概略地表示第一实施方式的逆变器控制装置以及电动机驱动系统的构成例的框图。图2是概略地表示图1所示的逆变器控制装置以及电动机驱动系统的电流指令生成部的构成例的框图。图3是概略地表示第二实施方式的逆变器控制装置以及电动机驱动系统的构成例的框图。图4是概略地表示图3所示的弱磁通控制器的一构成例的框图。图5是概略地表示图3所示的电流指令生成部的一构成例的框图。图6是表示电动机的输出电压被限制时的、等电压曲线与等转矩曲线的例子的图。具体实施方式以下，参照附图，对第一实施方式的逆变器控制装置以及电动机驱动系统进行说明。图1是概略地表示第一实施方式的逆变器控制装置以及电动机驱动系统的构成例的框图。本实施方式的电动机驱动系统具备电动机2和逆变器控制装置。逆变器控制装置具备逆变器1、电流检测器3、旋转相位角检测器4、PWM调制部22、坐标转换部23、24、电流控制器25、旋转速度计算部26、速度控制器27、以及电流指令生成部29。逆变器1具备未图示的逆变器主电路和直流电源。逆变器1是将从逆变器控制装置输出的门指令作为输入，利用门指令切换内置于逆变器主电路的多个开关元件，从而能够相互转换直流电流与交流电流的三相交流逆变器。从逆变器1输出的交流电流被向电动机2供给。另外，逆变器1具备对将逆变器主电路与直流电源连接的直流链的电压V进行检测的电压检测器(未图示)。由电压检测器检测出的电压V的值被向PWM调制部22供给。电动机2是通过从逆变器1供给的交流电流驱动的、磁体磁通较小的同步电动机，例如是同步磁阻马达(SynRM)。电动机2通过由流经各励磁相的三相交流电流产生的磁场，利用与转子之间的磁的相互作用产生转矩。电流检测器3检测流经逆变器1与电动机2之间的三相交流电流iu、iv、iw中的至少二相的电流值。旋转相位角检测器4例如是旋转变压器，检测电动机2的旋转相位角θ。另外，旋转相位角检测器4也可以是例如不使用传感器地根据由电流检测器3检测出的电流检测值、检测出逆变器1的输出电压的电压检测值对旋转相位角推断值进行运算的构成。在该情况下，也可以将旋转相位角的推断值作为旋转相位角θ而输出。坐标转换部23是使用从旋转相位角检测器4供给的旋转相位角θ将三相固定坐标系的电流响应iu、iw转换为dq轴旋转坐标系的电流响应id、iq的矢量转换器。另外，d轴设为转子的磁阻达到最大(电感最小)的方向，q轴设为从d轴使电角前进90度而得的、转子的磁阻达到最小(电感最大)的方向。旋转速度计算部26从旋转相位角检测器4接收旋转相位角θ，例如对旋转相位角θ进行时间微分，计算出旋转速度ω并输出。速度控制器27例如是PI控制器，以使从外部供给旋转速度指令ω＊和从旋转速度计算部26供给的旋转速度ω相等的方式，计算转矩指令T＊并输出。电流指令生成部29根据从旋转速度计算部26供给的旋转速度ω、从坐标转换部23供给的q轴电流iq、以及从速度控制器27供给的转矩指令T＊计算d轴电流指令id＊与q轴电流指令iq＊并输出。之后详细地说明电流指令生成部29的构成。电流控制器25例如是PI控制器，比较电流响应id、iq与电流指令id＊、iq＊，以使电流响应id、iq与电流指令id＊、iq＊相等的方式，对d轴电压指令vd＊和q轴电压指令vq＊进行运算并输出。坐标转换部24是使用旋转相位角θ、将dq旋转坐标系的电压指令vd＊、vq＊转换为三相固定坐标系的电压指令vu＊、vv＊、vw＊的矢量转换器。PWM调制部22根据从逆变器1供给的电压V，利用三角波PWM对用于驱动电动机2的电压指令(调制率指令)vu＊、vv＊、vw＊进行调制，将切换逆变器1的逆变器主电路所含的各相开关元件的门信号向逆变器1输出。图2是概略地表示图1所示的逆变器控制装置以及电动机驱动系统的电流指令生成部的构成例的框图。电流指令生成部29具备电流振幅指令计算部32、电流相位角计算部(第一电流相位角指令计算部)33、符号换算部34、以及dq轴转换部35。电流振幅指令计算部32根据电感Ld、Lq、转矩限制后的转矩指令T2＊、以及电流相位角指令β＊计算电流振幅指令I＊。电感Ld、Lq例如是未图示的存储器中记录的常数。另外，关于q轴电感Lq，电流振幅指令计算部32也可以使用储存有q轴电流iq所对应的q轴电感Lq的值的表来计算q轴电感Lq的值。在电动机2是同步磁阻马达时，电流振幅指令I＊能够根据电流相位角β＊与转矩指令T＊使用下述数式(1)来求出。转矩指令T＊能够通过下式来求出。T*＝p(Ld-Lq)idiq若使用电流相位角β＊将该式变形，则成为下式。T*＝p(Ld-Lq)I*cosβ*I*sinβ*该式能够进一步如下式那样变形。若关于电流振幅指令I＊求解该式，则可获得下述数式(1)。电流相位角计算部33根据电流振幅计算铜损达到最小的电流相位角β0并输出。电流相位角计算部33可以利用表示电流振幅指令I＊与电流相位角β0的关系的近似式对电流相位角β0进行运算，也可以具有储存有电流相位角β0相对于电流振幅指令I＊的值的映射。这里，虽然设为铜损最小，但也可以设为损失最小或功率因数最大。符号换算部34判断转矩指令T＊是零以上还是负。在转矩指令T＊是零以上时，符号换算部34将电流相位角β0的符号设为正，作为电流相位角指令β＊而输出。在转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种逆变器控制装置，具备：逆变器主电路；电流检测器，对从所述逆变器主电路输出的电流响应进行检测；矢量转换器，使用连接于所述逆变器主电路的电动机的旋转相位角，将所述电流响应转换为d轴电流与q轴电流；电流振幅指令计算部，基于转矩指令与电流相位角指令，对从所述逆变器主电路输出的所述电流响应的电流振幅指令进行计算；dq轴转换部，根据所述电流振幅指令与所述电流相位角指令，对d轴电流指令与q轴电流指令进行计算；以及电流控制器，计算使所述d轴电流指令以及q轴电流指令与所述d轴电流以及q轴电流成为相等的电压指令。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.05 JP 2016-1730141.一种逆变器控制装置，具备：逆变器主电路；电流检测器，对从所述逆变器主电路输出的电流响应进行检测；矢量转换器，使用连接于所述逆变器主电路的电动机的旋转相位角，将所述电流响应转换为d轴电流与q轴电流；电流振幅指令计算部，基于转矩指令与电流相位角指令，对从所述逆变器主电路输出的所述电流响应的电流振幅指令进行计算；dq轴转换部，根据所述电流振幅指令与所述电流相位角指令，对d轴电流指令与q轴电流指令进行计算；以及电流控制器，计算使所述d轴电流指令以及q轴电流指令与所述d轴电流以及q轴电流成为相等的电压指令。2.如权利要求1所述的逆变器控制装置，其中，还具备速度控制器，该速度控制器计算使所述电动机的旋转速度与从外部供给的旋转速度指令成为相等的所述电动机的转矩指令。3.如权利要求1所述的逆变器控制装置，其中，还具备电流相位角指令计算部，该电流相位角指令计算部基于所述电流振幅指令，对从所述逆变器...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷口峻，安井和也，茂田智秋，
申请(专利权)人：东芝基础设施系统株式会社，东芝产业机器系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP