交流电动机的控制装置及其驱动控制方法制造方法及图纸

在包括其中定子位置被固定的坐标系统、其中转子位置被固定的坐标系统和以ｎ倍于（ｎ是不等于０或１的整数）转子的旋转频率的旋转频率旋转的坐标系统的任意直角坐标系统的一个坐标系统中，定义在任意一个其它坐标系统上的滤波器。此外，利用所述滤波器控制电动机的驱动。结果，不需要对控制变量单独地进行坐标变换操作。

【技术实现步骤摘要】
用于交流电动机的控制装置
本专利技术涉及对于提供给包括转子和定子的交流电动机的驱动电流的控制。
技术介绍
提供给包括转子和定子的交流电动机的一种典型的驱动电流是具有三相iu，iv和iw的电流。这种三相驱动电流被根据电动机的输出转矩控制。在用于控制这种电动机的以前的公知技术中，具有相应相的((u，v，w的各个相)电流被转换成由励磁电流轴(d轴)和转矩电流轴(q轴)构成的d轴和q轴坐标系统的电流，并控制每个被转换的电流，以便和获得自电动机的转矩指令的轴指令值匹配。这种控制假定电动机的驱动电流基本上符合正弦波，并且这种控制只针对这个基波分量。不过，实际上，按照电动机驱动电流产生的磁通被畸变，或者由于各种情况例如在逆变器转换时的特性或类似物而在电动机驱动电流中产生高次谐波分量。因此，为了进行更精确的控制，必须考虑高次谐波分量进行控制。作为一种用于频率分量n倍于基波的高次谐波电流的控制方法，提出了构建一种坐标系统，利用该坐标系统，电流可以被相对于作为控制目标的所有电流分量作为直流被处理，并对被在所述坐标系统上进行变换的电流和指令值进行控制(例如见日本专利申请公开2002-223600)。不过，在上述的技术中，对高次谐波电流分量的控制被在用于该高次谐波电流分量的坐标系统上进行。因此，在对三相u，v，w(αβ相：一种具有固定的定子的坐标系统)进行坐标变换而成为轴坐标系统或其类似系统-->之后，进行控制或其类似操作，并且由这个控制获得的输出再次经过逆坐标变换。因此，因为必须进行许多坐标变换操作，使得计算被不希望地变得复杂了。
技术实现思路
按照本专利技术，也可以控制高次谐波分量。因此，可以抑制在电动机驱动电流中包含的高次谐波，并因而可以减少铜损。此外，通过对磁体包含的高次谐波分量施加适合的高次谐波电流，可以期望增加输出转矩。此外，因为可以在单个坐标轴上执行对任何坐标轴上的控制，不必每次都进行坐标变换操作，借以有效地进行控制。例如，可以在其中转子位置被固定的dq轴坐标系统中进行n倍于转子的旋转频率的高次谐波电流的PI控制，或者在其中定子位置被固定的αβ坐标系统上进行具有固定的转子的dq轴坐标系统中的dq电流的PI控制。附图说明图1是示出了用于对n次高次谐波进行PI控制的dq轴坐标系统中的配置的图；图2是示出了用于对n次高次谐波进行PI控制的dq轴坐标系统中的另一种配置的图；图3是示出了dq轴上的一种控制系统的结构的例子的图；图4是示出了用于对dq轴电流进行PI控制的αβ坐标系统中的配置的图；图5是示出了αβ坐标系统上的一种控制系统的结构的例子的图；图6是示出了由常规技术引起的在dq轴上的电动机电流的改变所图；图7是示出了由采用为每个高次谐波构建的dq轴的技术引起的电动机电流的改变的图；图8是示出了由按照实施例的技术引起的电动机电流的改变的图，所述实施例在dq轴上实现在ef轴上的控制(n＝6)；以及-->图9是示出了图1所示的坐标系统中的高次谐波分量的配置的图。具体实施方式下面说明本专利技术的优选实施例。“坐标系统”将考虑以固定的角速度ω和转角θ旋转的转子的例子。将引入其中定子位置被固定的αβ坐标系统、其中转子位置被固定的dq轴坐标系统、以及以n倍于转子的转速旋转的ef轴坐标系统。在αβ坐标系统、dq轴坐标系统和ef轴坐标系统上的各个状态量(列矢量){xα，Xβ}，{xd，xq}，{xe，xf}通过变换矩阵T(θ)具有如下的关系：xdxq=T(θ)xαxβ---(1)]]>xexf=T(nθ)xαxβ---(2)]]>T(nθ)=cosnθsinnθ-sinnθcosnθ---(3)]]>现在将按照下述构建在每个坐标系统中的PI控制。应当注意，Kp是用于比例控制的常数，Ki用于积分控制的常数。此外，下标r表示目标值。此外，在本说明书的说明中，使用相同的字体表示标量、矢量和矩阵。(α-β坐标系统)vαvβ=Kpα00Kpβ{iαriβr-iαiβ}+Kiα00Kiβeαeβ---(4)]]>ddteαeβ=iαriβr-iαiβ---(5)]]>(d-q轴坐标系统)vdvq=Kpd00Kpq{idriqr-idiq}+Kid00Kiqedeq---(6)]]>ddtedeq=idriqr-idiq---(7)]]>-->(e-f轴坐标系统)vevf=Kpe00Kpf{ierifr-ieif}+Kie00Kifeeef---(8)]]>ddteeef=ierifr-ieif---(9)]]>“在dq轴坐标系统中的高次谐波控制(在dq轴坐标系统中对ef轴坐标系统上的PI控制)”dq轴坐标系统具有由表达式(1)和(2)表示的关系。考虑电压v、电流i和电流的误差积分值e(见表达式(5))作为状态量，它们可以被表示如下。应当注意，T’((n-1)θ)是T((n-1)θ)的转置矩阵，并且dq轴坐标系统超前αβ坐标系统θ。因此，在两个坐标系统之间的阶次的差是n-1。vdvq=T′((n-1)θ)vevf---(10)]]>idiq=T′((n-1)θ)ieif---(11)]]>edeq=T′((n-1)θ)eeef---(12)]]>在由表达式(8)和(9)表示的坐标系统上的PI控制被利用表达式(10)到(12)转换到dq轴坐标系统。-->vdvq=T′((n-1)θ)Kpe00KpfT((n-1)θ){idriqr-idiq}]]>+T′((n-1)θ)Kie00KifT((n-1)θ)cdcq]]>=Kpe+Kpf2+Kpe-Kpf2cos(2(n-1)θ)Kpe-Kpf2sin(2(n-1)θ)Kpe-Kpf2sin(2(n-1)θ)Kpe+Kpf2-Kpe-Kpf2cos(2(n-1)θ)]]>{idriqr-idiq}]]>+Kie+Kif2+Kie-Kif2cos(2(n-1)θ)Kie-Kif2sin(2(n-1)θ)Kie-Kif2sin(2(n-1)θ)Kie+Kif2-Kie-Kif2cos(2(n-1)θ)]]>edeq---(14)]]>ddtedeq=ddt{T′((n-1)θ)eeef}]]>=ddt{T′((n-1)θ)}T((n-1)θ)edeq+T′((n-1)θ)ddteeef]]>=(n-1)ω0-110edeq+T′((n-1)θ){ierifr-ieif}]]>=(n-1)ω0-110edeq+idripr-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于包括转子和定子的交流电动机的控制装置，其中：在包括被固定在定子上的坐标系统、被固定在转子上的坐标系统和以ｎ倍于（ｎ是不等于０或１的整数）转子的旋转频率旋转的坐标系统的任意直角坐标系统的一个坐标系统中，定义在任意一个其它坐标系 统上的滤波器，并利用所述滤波器控制所述电动机的驱动。

【技术特征摘要】
JP 2004-9-6 259073/20041.一种用于包括转子和定子的交流电动机的控制装置，其中：在包括被固定在定子上的坐标系统、被固定在转子上的坐标系统和以n倍于(n是不等于0或1的整数)转子的旋转频率旋转的坐标系统的任意直角坐标系统的一个坐标系统中，定义在任意一个其它坐标系统上的滤波器，并利用所述滤波器控制所述电动机的驱动。2.一种用于包括转子和定子的交流电动机的控制装置，所述控制装置包括：基波电流控制电路，其在一个轴坐标系统中获得用于控制电动机电流的基波分量的电流控制输出，所述轴坐标系统相对于主要作为所述交流电动机的相电流的励磁电流分量的d轴电流以及主要作为所述交流电动机的转矩电流分量的q轴电流与所述转子同步地旋转；高次谐波电流控制电路，其控制e轴电流和f轴电流，所述e轴电流和f轴电流具有是所述交流电动机的基波分量的频率的整数倍的频率，所述高次谐波电流控制电路在d轴电流控制和q轴电流控制上实现e和f轴电流控制。加法电路，用于使来自基波电流控制电路的输出和来自高次谐波电流控制电路的输出相加；以及逆变器电路，其接收来自加法电路的输出并输出电动机驱动电流，其中高次谐波电流控制电路中的PI控制也被作为在d轴和q轴上的电流控制执行。3.如权利要求2所述的装置，其中所述高次谐波电流控制电路包括：第一操作单元，用于对恒定数倍的f轴电流误差积分控制器的输出和e轴电流误差进行减法操作或加法操作；第二操作单元，用于对恒定数倍的e轴电流误差积分控制器的输出和e轴电流误差进行加法操作或减法操作；e轴电流误差比例控制器，其对来自第一操作单元的输出进行比例放大操作；f轴电流误差比例控制器，其对来自第二操作单元的输出进行比例放大操作；e轴高次谐波控制器，用于使恒定倍数的e轴电流误差和来自e轴电流误差比例控制器的输出相加；以及f轴高次谐波控制器，用于使恒定倍...

【专利技术属性】
技术研发人员：中井英雄，大谷裕树，稻熊幸雄，浅野胜宏，花田秀人，冈村贤树，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]