电动机控制装置制造方法及图纸

在电动机控制装置中，在存在有基本频率的电流成分的同时，也存在有多个高次谐波电流成分。但是，由于用以往的技术不能同时补偿６ｆ、２４ｆ高次谐波电流成分，因而就不能同时消除电动机所发生的转矩脉动。本发明专利技术的电动机控制装置由旋转测定部４、电流测定部５、上位控制部２０、第２电流指令发生器１５、第２模拟观测器１２、第１控制部１０、第２控制部９、第３控制部１３和第２电压指令合成部１４构成，第２电压指令合成部１４由三个位置变换器、三个逆坐标变换器和加法器构成。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电动机控制装置
本专利技术涉及向例如使用半导体电力变换装置来驱动机床的工作台及机器人的手臂等负载机械的电动机(直流电动机、感应电动机、同步电动机、线性电动机等)供给合适的电压的电动机控制装置。
技术介绍
作为以往的相关技术，有特开平8-80052(特愿平6-210313)号公报所示的电力用有源滤波器。图10中示出了以往的相关技术。图10所表示的电力用有源滤波器是由三相交流电源113和L负载114、有源滤波器112、减法器109、电流控制110、PWM控制111、高次谐波电流检测电路2A、k次高次谐波电流检测电路2B、将高次谐波电流检测电路2A及高次谐波电流检测电路2B的输出相加的加法器108所构成。还有，高次谐波电流检测电路2A是由减法器101和3相/dq坐标变换102、高通滤波器103、dq/3相坐标变换104所构成。k次高次谐波电流检测电路2B是由3相/kω旋转坐标变换105、低通滤波器106和kω/3相旋转坐标变换107所构成。这样，就可以得到下面的效果。1.由于通过将低次高次谐波的检测变换到用该高次谐波的次数k和电源角频率ω相乘的值进行旋转的旋转坐标系来进行检测，因而就可以快速地检测出低次高次谐波并进行补偿。2.通过次数k的值的设定，就可以快速地检测出任意的高次谐波并进行补偿。但是，在采用以往的技术进行电动机控制的场合下，就会产生下以下的问题。1.在电动机中，在存在有基本频率的电流成分的同时，也存在有多个高次谐波电流成分。例如经常可以看到6f、24f的高次谐波电流成分。但是，由于用以往的相关技术只能除去基本频率的电流成分、检测出一-->个高次谐波的电流成分，因而就不能同时补偿6f、24f的高次谐波电流成分。这样，就不能同时消除电动机所发生的6f、24f等转矩脉动。2.在用可变速来驱动电动机时，所述6f、24f的高次谐波电流成分的频率与电动机的旋转速度成比例进行变化。这样，用以往相关技术的高通滤波器103在检测q轴的交流成分时，不能分离d、q轴交流成分电流和直流成分电流。3.以往的相关技术，由于补偿电源中存在的高次谐波电流成分，不能将d、q轴直流成分电流控制在所希望的值内，因而就不能对应电动机的位置控制、速度控制和转矩控制的应用。4.以往的相关技术，在进行旋转坐标变换及旋转坐标逆变换时，由于使用sin、cos函数，处理器的处理时间就变长，因而不能用同一处理器实现快速的控制，给控制性能带来不良影响。
技术实现思路
本专利技术的目的为；提供实现以下的控制性能的电动机控制装置。1.消除电动机所发生的6f、24f等转矩脉动。2.同时消除电动机所发生的6f、24f等转矩脉动。3.可以对应电动机的位置控制、速度控制和转矩控制的应用。4.可以实现快速的控制。5.控制电动机所发生的基本转矩及6f、24f等转矩脉动。6.同时控制电动机所发生的基本转矩及6f、24f等转矩脉动。为了解决上述问题，本专利技术的权利要求1具有以下所述的装置。1.观测所述机械系统21的状态量、提供实际响应信号θ的旋转测定部4。2.观测所述电源部6的状态量、提供实际U相电流Iu和实际V相电流Iv和实际W相电流Iw的电流测定部5。3.提供转矩指令Tref和控制模式指令Km的上位控制部20。-->4.根据所述转矩指令Tref和控制模式指令Km，提供第1d轴电流指令Idref1和所述第1q轴电流指令Iqref1、所述第2d轴电流指令Idref2、第2q轴电流指令Iqref2的第1电流指令发生器7。5.根据所述实际U相电流Iu、所述实际V相电流Iv、所述实际W相电流Iw和所述实际响应信号θ，提供第1d轴电流信号Id1、第1q轴电流信号Iq1、第2d轴电流信号Id2和第2q轴电流信号Iq2的第1模拟观测器8。6.根据所述第1d轴电流指令Idref1、所述第1q轴电流指令Iqref1、所述第1d轴电流信号Id1和所述第1q轴电流信号Iq1，提供第1d轴电压指令Vd1和第1q轴电压指令Vq1的第1控制部10。7.根据所述第2d轴电流指令Idref2、所述第2q轴电流指令Iqref2、所述第2d轴电流信号Id2和所述第2q轴电流信号Iq2，提供第2d轴电压指令Vd2和第2q轴电压指令Vq2的第2控制部9。8.根据所述第1d轴电压指令Vd1、所述第1q轴电压指令Vq1、所述第2d轴电压指令Vd2、所述第2q轴电压指令Vq2和实际响应信号θ，提供U相电压指令Vuref、V相电压指令Vvref和W相电压指令Vwref的第1电压指令合成部11。另外，本专利技术的权利要求2具有以下所述的装置。1.观测所述机械系统21的状态量、提供实际响应信号θ的旋转测定部4。2.观测所述电源部6的状态量、提供实际U相电流Iu、实际V相电流Iv和实际W相电流Iw的电流测定部5。3.提供转矩指令Tref和控制模式指令Km的上位控制部20。4.根据所述转矩指令Tref和控制模式指令Km，提供第1d轴电流指令Idref1、第1q轴电流指令Iqref1、第2d轴电流指令Idref2、第2q轴电流指令Iqref2、第3d轴电流指令Idref3和第3q轴电流指令Iqref3的第2电流指令发生器15。5.根据所述实际U相电流Iu、所述实际V相电流Iv、所述实际W相电流Iw和所述实际响应信号θ，提供第1d轴电流信号Id1、第1q轴电流信号-->Iq1、第2d轴电流信号Id2、第2q轴电流信号Iq2、第3d轴电流信号Id3和第3q轴电流信号Iq3的第2模拟观测器12。6.根据所述第1d轴电流指令Idref1、所述第1q轴电流指令Iqref1、所述第1d轴电流信号Id1和第1q轴电流信号Iq1，提供第1d轴电压指令Vd1和第1q轴电压指令Vq1的第1控制部10。7.根据所述第2d轴电流指令Idref2、所述第2q轴电流指令Iqref2、所述第2d轴电流信号Id2和第2q轴电流信号Iq2，提供第2d轴电压指令Vd2和第2q轴电压指令Vq2的第2控制部9。8.根据所述第3d轴电流指令Idref3、所述第3q轴电流指令Iqref3、所述第3d轴电流信号Id3和第3q轴电流信号Iq3，提供第3d轴电压指令Vd3和第3q轴电压指令Vq3的第3控制部13。9.根据所述第1d轴电压指令Vd1、所述第1q轴电压指令Vq1、所述第2d轴电压指令Vd2、所述第2q轴电压指令Vq2、所述第3d轴电压指令Vd3、所述第3q轴电压指令Vq3和实际响应信号θ，提供U相电压指令Vuref、V相电压指令Vvref和W相电压指令Vwref的第2电压指令合成部14。另外，本专利技术的权利要求3具有以下所述的装置。1.根据所述实际U相电流Iu、所述实际V相电流Iv、所述实际W相电流Iw、U相第2b模拟电流Iu2b、V相第2b模拟电流Iv2b和W相第2b模拟电流Iw2b，提供U相第1a模拟电流Iu1a、V相第1a模拟电流Iv1a和W相第1a模拟电流Iw1a的第1减法器8a。2.根据所述实际U相电流Iu、所述实际V相电流Iv、所述实际W相电流Iw、U相第1b模拟电流Iu1b、V相第1b模拟电流Iv1b和W相第1b模拟电流Iw1b，提供U相第2a模拟电流Iu2a、V相第2a模拟电流Iv2a和W相第2a模拟电流Iw2a的第2减法器8c。3.根据所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机控制装置，对于具有　　　　负载机械１、　　　　传送动力的传送机构２、　　　　通过所述传送机构２驱动所述负载机械１的电动机３、和　　　　根据Ｕ相电压指令Ｖｕｒｅｆ、Ｖ相电压指令Ｖｖｒｅｆ、Ｗ相电压指令Ｖｗｒｅｆ，供给驱动所述电动机３的电力的电源部６　　　　的机械系统２１，　　　　向所述电源部６供给恰当的Ｕ相电压指令Ｖｕｒｅｆ、Ｖ相电压指令Ｖｖｒｅｆ和Ｗ相电压指令Ｖｗｒｅｆ，使所述机械系统２１进行希望的动作，　　　　该电动机控制装置的特征在于，具有：　　　　观测所述机械系统２１的状态量，提供实际响应信号θ的旋转测定部４；　　　　观测所述电源部６的状态量，提供实际Ｕ相电流Ｉｕ和实际Ｖ相电流Ｉｖ和实际Ｗ相电流Ｉｗ的电流测定部５；　　　　根据所述实际响应信号θ，提供转矩指令Ｔｒｅｆ和控制模式指令Ｋｍ的上位控制部２０；　　　　根据所述转矩指令Ｔｒｅｆ和控制模式指令Ｋｍ，提供第１ｄ轴电流指令Ｉｄｒｅｆ１、第１ｑ轴电流指令Ｉｑｒｅｆ１、第２ｄ轴电流指令Ｉｄｒｅｆ２和第２ｑ轴电流指令Ｉｑｒｅｆ２的第１电流指令发生器７；　　　　根据所述实际Ｕ相电流Ｉｕ、所述实际Ｖ相电流Ｉｖ、所述实际Ｗ相电流Ｉｗ和所述实际响应信号θ，提供第１ｄ轴电流信号Ｉｄ１、第１ｑ轴电流信号Ｉｑ１、第２ｄ轴电流信号Ｉｄ２和第２ｑ轴电流信号Ｉｑ２的第１模拟观测器８；　　　　根据所述第１ｄ轴电流指令Ｉｄｒｅｆ１、所述第１ｑ轴电流指令Ｉｑｒｅｆ１、所述第１ｄ轴电流信号Ｉｄ１和第１ｑ轴电流信号Ｉｑ１，提供第１ｄ轴电压指令Ｖｄ１和第１ｑ轴电压指令Ｖｑ１的第１控制部１０；　　　　根据所述第２ｄ轴电流指令Ｉｄｒｅｆ２、所述第２ｑ轴电流指令Ｉｑｒｅｆ２、所述第２ｄ轴电流信号Ｉｄ２和第２ｑ轴电流信号Ｉｑ２，提供第２ｄ轴电压指令Ｖｄ２和第２ｑ轴电压指令Ｖｑ２的第２控制部９；以及　　　　根据所述第１ｄ轴电压指令Ｖｄ１、所述第１ｑ轴电压指令Ｖｑ１、所述第２ｄ轴电压指令Ｖｄ２、所述第２ｑ轴电压指令Ｖｑ２和实际响应信号θ，提供Ｕ相电压指令Ｖｕｒｅｆ和Ｖ相电压指令Ｖｖｒｅｆ、Ｗ相电压指令Ｖｗｒｅｆ的第１电压指令合成部１１。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2001-4-18 119341/20011.一种电动机控制装置，对于具有负载机械1、传送动力的传送机构2、通过所述传送机构2驱动所述负载机械1的电动机3、和根据U相电压指令Vuref、V相电压指令Vvref、W相电压指令Vwref，供给驱动所述电动机3的电力的电源部6的机械系统21，向所述电源部6供给恰当的U相电压指令Vuref、V相电压指令Vvref和W相电压指令Vwref，使所述机械系统21进行希望的动作，该电动机控制装置的特征在于，具有：观测所述机械系统21的状态量，提供实际响应信号θ的旋转测定部4；观测所述电源部6的状态量，提供实际U相电流Iu和实际V相电流Iv和实际W相电流Iw的电流测定部5；根据所述实际响应信号θ，提供转矩指令Tref和控制模式指令Km的上位控制部20；根据所述转矩指令Tref和控制模式指令Km，提供第1d轴电流指令Idref1、第1q轴电流指令Iqref1、第2d轴电流指令Idref2和第2q轴电流指令Iqref2的第1电流指令发生器7；根据所述实际U相电流Iu、所述实际V相电流Iv、所述实际W相电流Iw和所述实际响应信号θ，提供第1d轴电流信号Id1、第1q轴电流信号Iq1、第2d轴电流信号Id2和第2q轴电流信号Iq2的第1模拟观测器8；根据所述第1d轴电流指令Idref1、所述第1q轴电流指令Iqref1、所述第1d轴电流信号Id1和第1q轴电流信号Iq1，提供第1d轴电压指令Vd1和第1q轴电压指令Vq1的第1控制部10；根据所述第2d轴电流指令Idref2、所述第2q轴电流指令Iqref2、所述第2d轴电流信号Id2和第2q轴电流信号Iq2，提供第2d轴电压指令Vd2和第2q轴电压指令Vq2的第2控制部9；以及根据所述第1d轴电压指令Vd1、所述第1q轴电压指令Vq1、所述第2d轴电压指令Vd2、所述第2q轴电压指令Vq2和实际响应信号θ，提供U相电压指令Vuref和V相电压指令Vvref、W相电压指令Vwref的第1电压指令合成部11。2.一种电动机控制装置，对于具有负载机械1、传送动力的传送机构2、通过所述传送机构2驱动所述负载机械1的电动机3、和根据U相电压指令Vuref、V相电压指令Vvref、W相电压指令Vwref，供给驱动所述电动机3的电力的电源部6的机械系统21，向所述电源部6供给恰当的U相电压指令Vuref、V相电压指令Vvref和W相电压指令Vwref，使所述机械系统21进行希望的动作，该电动机控制装置的特征在于，具有：观测所述机械系统21的状态量，提供实际响应信号θ的旋转测定部4；观测所述电源部6的状态量，提供实际U相电流Iu、实际V相电流Iv和实际W相电流Iw的电流测定部5；根据所述实际响应信号θ，提供转矩指令Tref和控制模式指令Km的上位控制部20；根据所述转矩指令Tref和控制模式指令Km，提供第1d轴电流指令Idref1、第1q轴电流指令Iqref1、第2d轴电流指令Idref2、第2q轴电流指令Iqref2、第3d轴电流指令Idref3和第3q轴电流指令Iqref3的第2电流指令发生器15；根据所述实际U相电流Iu、所述实际V相电流Iv、所述实际W相电流Iw和所述实际响应信号θ，提供第1d轴电流信号Id1、第1q轴电流信号Iq1、第2d轴电流信号Id2、第2q轴电流信号Iq2、第3d轴电流信号Id3和第3q轴电流信号Iq3的第2模拟观测器12；根据所述第1d轴电流指令Idref1、所述第1q轴电流指令Iqref1、所述第1d轴电流信号Id1和所述第1q轴电流信号Iq1，提供第1d轴电压指令Vd1和第1q轴电压指令Vq1的第1控制部10；根据所述第2d轴电流指令Idref2、所述第2q轴电流指令Iqref2、所述第2d轴电流信号Id2和第2q轴电流信号Iq2，提供第2d轴电压指令Vd2和第2q轴电压指令Vq2的第2控制部9；根据所述第3d轴电流指令Idref3、所述第3q轴电流指令Iqref3、所述第3d轴电流信号Id3和第3q轴电流信号Iq3，提供第3d轴电压指令Vd2和第3q轴电压指令Vq3的第3控制部13；以及根据所述第1d轴电压指令Vd1、所述第1q轴电压指令Vq1、所述第2d轴电压指令Vd2、所述第2q轴电压指令Vq2、所述第3d轴电压指令Vd3、所述第3q轴电压指令Vq3和实际响应信号θ，提供U相电压指令Vuref、V相电压指令Vvref和W相电压指令Vwref的第2电压指令合成部14。3.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，所述第1模拟观测器8具有：根据所述实际U相电流Iu、所述实际V相电流Iv、所述实际W相电流Iw、U相第2b模拟电流Iu2b、V相第2b模拟电流Iv2b和W相第2b模拟电流Iw2b，提供U相第1a模拟电流Iu1a、V相第1a模拟电流Iv1a和W相第1a模拟电流Iw1a的第1减法器8a；根据所述U相第1a模拟电流Iu1a、所述V相第1a模拟电流Iv1a、所述W相第1a模拟电流Iw1a和所述实际响应信号θ，提供第1d轴电流信号Id1、第1q轴电流信号Iq1、U相第1b模拟电流Iu1b、V相第1b模拟电流Iv1b和W相第1b模拟电流Iw1b的第1模拟变换器8b；根据所述实际U相电流Iu、所述实际V相电流Iv、所述实际W相电流Iw、所述U相第1b模拟电流Iu1b、所述V相第1b模拟电流Iv1b和所述W相第1b模拟电流Iw1b，提供U相第2a模拟电流Iu2a、V相第2a模拟电流Iv2a和W相第2a模拟电流Iw2a的第2减法器8c；以及根据所述U相第2a模拟电流Iu2a、V相第2a模拟电流Iv2a、W相第2a模拟电流Iw2a和所述实际响应信号θ，提供第2d轴电流信号Id2、第2q轴电流信号Iq2、U相第2b模拟电流Iu2b、V相第2b模拟电流Iv2b和W相第2b模拟电流Iw2b的第2模拟变换器8d。4.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，所述第2模拟观测器12具有：根据所述实际U相电流Iu、所述实际V相电流Iv、所述实际W相电流Iw、U相第2b模拟电流Iu2b、V相第2b模拟电流Iv2b、W相第2b模拟电流Iw2b、U相第3b模拟电流Iu3b、V相第3b模拟电流Iv3b和W相第3b模拟电流Iw3b，提供U相第1a模拟电流Iu1a、V相第1a模拟电流Iv1a和W相第1a模拟电流Iw1a的第3减法器12a；根据所述实际U相电流Iu、所述实际V相电流Iv、所述实际W相电流Iw、U相第1b模拟电流Iu1b、V相第1b模拟电流Iv1b、W相第1b模拟电流Iw1b、U相第3b模拟电流Iu3b、V相第3b模拟电流Iv3b和W相第3b模拟电流Iw3b，提供U相第2a模拟电流Iu2a、V相第2a模拟电流Iv2a和W相第2a模拟电流Iw2a的第4减法器12b；根据所述实际U相电流Iu、所述实际V相电流Iv、所述实际W相电流Iw、U相第2b模拟电流Iu2b、V相第2b模拟电流Iv2b、W相第2b模拟电流Iw2b、U相第1b模拟电流Iu1b、V相第1b模拟电流Iv1b和W相第1b模拟电流Iw1b，提供U相第3a模拟电流Iu3a、V相第3a模拟电流Iv3a和W相第3a模拟电流Iw3a的第5减法器12c；根据所述U相第1a模拟电流Iu1a、所述V相第1a模拟电流Iv1a、所述W相第1a模拟电流Iw1a和所述实际响应信号θ，提供第1d轴电流信号Id1、第1q轴电流信号Iq1、U相第1b模拟电流Iu1b、V相第1b模拟电流Iv1b和W相第1b模拟电流Iw1b的第1模拟变换器8b；根据所述U相第2a模拟电流Iu2a、所述V相第2a模拟电流Iv2a、所述W相第2a模拟电流Iw2a和所述实际响应信号θ，提供第2d轴电流信号Id2、第2q轴电流信号Iq2、U相第2b模拟电流Iu2b、V相第2b模拟电流Iv2b和W相第2b模拟电流Iw2b的第2模拟变换器8d；以及根据所述U相第3a模拟电流Iu3a、所述V相第3a模拟电流Iv3a、所述W相第3a模拟电流Iw3a和所述实际响应信号θ，提供第3d轴电流信号Id3、第3q轴电流信号Iq3、U相第3b模拟电流Iu3b、V相第3b模拟电流Iv3b和W相第3b模拟电流Iw3b的第3模拟变换器12d。5.根据权利要求4所述的电动机控制装置，其特征在于，所述第3模拟变换器12d具有：根据所述实际响应信号θ，提供第3模拟电位置信号θ3的第3a位置变换器12d4；根据所述U相第1a模拟电流Iu1a、所述V相第1a模拟电流Iv1a、所述W相第1a模拟电流Iw1a和所述第3模拟电位置信号θ3，提供第3ad轴电流信号Id3a和第3aq轴电流信号Iq3a的第3坐标变换器12d1；根据所述第3ad轴电流信号Id3a和第3aq轴电流信号Iq3a，提供第3d轴电流信号Id3和第3q轴电流信号Iq3的第3滤波器12d2；以及根据所述第3d轴电流信号Id3和第3q轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭双晖，本田英己，小黑龙一，
申请(专利权)人：株式会社安川电机，
类型：发明
国别省市：JP[日本]