多重绕线电动机的控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种多重绕线电动机的控制装置，在以多个逆变器驱动控制一个多重绕线电动机时，该控制装置对于每个绕线构成电流控制系统并且同时能够补偿各绕线的电流控制系统之间的干扰。设置电压非干扰化运算部１６ａ、１６ｂ来补偿电流控制手段之间的电压干扰，所述电压非干扰化运算部１６ａ、１６ｂ不仅采用控制某组绕线电流的电流控制手段６ａ的输出值，且还采用控制其他绕线电流的电流控制手段６ｂ的输出值，来计算供给与某组绕线连接的电压施加手段１５ａ、１５ｂ的电压指令值。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
多重绕线电动机的控制装置
本专利技术涉及利用多个逆变器驱动在一个电动机内具有独立的多个绕线的多重绕线电动机并可变速控制旋转的多重绕线电动机的控制装置。
技术介绍
当可变速驱动交流电动机的情况下，一般地，利用一个交流功率变换器(逆变器)驱动1组具有多相(一般为三相)绕线的交流电动机。该方式下的感应电动机的电流控制装置的构造如图6所示。在图6中，主要电路构造如下所述，即将一电压施加手段15与具有1个绕线组的感应电动机3连接，并且在电压施加手段15的输出侧设置检测其输出电流的电流检测器4。电压施加手段15由直流电源1、输出与交流电压指令信号v*相对应的PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)脉冲的PWM脉冲发生电路5、利用该PWM脉冲发生电路5所产生的PWM脉冲信号输出直流电源1的电压的驱动电路2构成，并且该电压施加手段15向感应电动机3供电。电流控制手段6由下述部分构成，即：在感应电动机的情况下将一次频率指令作为输入而在同步电动机的情况下将转子速度ω1*作为输入并且输出2相正弦波基准(相位)信号的2相正弦波发生电路7；从旋转坐标系的d-q轴成分电压指令Vd*、Vq*进行坐标变换成定子坐标系的3相交流电压指令信号v*的电压指令坐标变换器8；将各绕线交流电流i进行坐标变换成d-q轴成分电流Id、Iq的电流成分检测坐标变换器9；将各成分电流指令Id*、Iq*作为指令并且将为电流成分检测坐标变换器9的输出的d-q轴成分电流Id、Iq作为输入的电流控制器11。在该电流控制装置中构成下述电流控制系统，即作为励磁成分电流指令Id*、转矩成分电流Iq*、一次频率指令ω1*，供给电流的大小与相位的指令，对于电动机的各绕线，运算并输出所需的交流电压指令信号v*，通过电压施加手段15，在感应电动机3上流过电流i，将电流检测器4检测出的检测值i作为反馈值。由上述的电流控制手段6、电压施加手段15以及电流检测器4构成-->逆变器14。另一方面，在驱动大容量的交流电动机的装置中，在没有适合于电动机容量的逆变器的情况下，有时由多个逆变器驱动具有多个多相绕线组的多重绕线型交流电动机。利用该方式，对于不同容量的大型电动机，不需要重新开发大容量的逆变器，由于能够如图6所示那样根据容量大小组合单位容量的逆变器，故可有效地开发、制造逆变器，并且可以降低成本。然而，在这种方式中，当流过各绕线组的电流不平衡时，与平衡时的情况相比，则需要更大容量的逆变器，或者存在会产生转矩脉动等的问题。因此，希望提出一种使得流过各绕线组的电流相等的方式。例如，图7表示在特开平5-260792号公报中揭示的多重绕线电动机的电流控制装置。在图7中，主要电路构造如下所述，即，2个电压施加手段15A、15B、与由A组和B组这2组绕线构成的多重绕线电动机3并联连接，驱动电路2A，2B、电流检测器4A，4B、PWM脉冲发生电路5A，5B的动作与图6的情况相同。多重电流控制手段由下述部分构成，即：在为感应电动机的情况下将一次频率指令作为输入、在为同步电动机的情况下将转子速度ω1*作为输入并且输出2相正弦波基准(相位)信号的2相正弦波发生电路7；从旋转坐标系d-q轴成分电压Vda*、Vqa*、Vdb*、Vqb*进行坐标变换成定子坐标系的3相交流电压指令信号Va*、Vb*的电压指令坐标变换器8A，8B；将各绕线交流电流ia、ib进行坐标变换成d-q轴成分电流Ida、Iqa、Idb、Iqb的电流成分检测坐标变换器9A，9B；运算各绕线的d-q轴成分电流的平均值的平均电流检测电路10；将各成分电流指令Id*、Iq*作为指令、将与作为平均电流检测电路10的输出的平均电流的偏差当作输入的平均电流控制器11；输入平均电流与各绕线的d-q轴成分电流的偏差并且校正各绕线电流的不平衡的电流不平衡补偿电路12A，12B；加法器13A，13B。当各驱动电路间的输出电压中不存在不平衡的情况下，各电流不平衡补偿电路12A、12B的输出为零，各驱动电路间的输出电压相等。另一方面，当各驱动电路间的输出电压中存在不平衡的的情况下，在各绕线电流中也产生不平衡并且在d-q轴成分电流Ida、Iqa、Idb、Iqb中产生差。各电流不平衡补偿电路12A、12B根据来自各电流的平均值的偏差，为了使得各绕线的d-q轴成分电流的差为零，输出校正各绕线的d-q轴成分电压指令的信号，从电压指令坐标变-->换器8A、8B输出加上了该信号的3相交流电压指令信号va*、vb*。由此进行控制，以使得各绕线的电流值相等。然而，在以往的多重绕线电动机装置中，如上所述，由于由一个多重电流控制手段控制多个电压施加手段，与图6所示那样的对应于单一绕线的单位容量逆变器相比，必须要大幅度地改变电流控制系统的构造才行。存在与单独使用单位电容逆变器的状态之间很难共用电流控制系统的问题，不能够充分体现出使用单位容量逆变器的长处。作为解决该问题的手段，虽然正在研究分别独立地对各组绕线进行电流控制的方法，然而，对于该方法，由于各绕线间的电流相位不平衡所产生的干扰，会产生转矩脉动(torque ripple)，存在不能够进行高响应性的电流控制的问题，在上述特开平5-260792号公报所揭示的多重绕线电动机的电流控制装置中，也有所提及。这里，详细地探讨上述因各绕线间电流相位不平衡所引起的干涉而不能够进行高响应性的电流控制的原因。在多重绕线电动机中，例如如图1所示，没有电气连接以中性点Na连接的一组Ua、Va、Wa的三相绕线(以下，由所附字母a表示)与以中性点Nb连接的又一组Ub、Vb、Wb的三相绕线(以下，由所附字母b表示)而收纳在电动机的定子中。虽然，这2个绕线并没有电气连接，但由于构成电动机的磁性回路会产生磁性耦合，而正像变压器一样的初级侧与次级侧的耦合状态。因此，并联配置的Ua相与Ub的等效电路能够如图2这样表示。在图2中，vu从各中性点起的各端子电压，R是电阻，ve是感应电压，l是漏电感，M表示互感。又，n是变压器中所称的匝数比。又，在这些值中，特别地，1及M与通常的电动机控制所采用的值不同，希望注意到并联配置的多重的二相间它们的值不同。又，一般地，在多重绕线电动机中，由于并联的绕线的匝数相同，故n＝1。又，此时，Va相与Vb相、Wa相与Wb相的等效电路也与图2相同，故当三相特性为相等时，即使从UVW三相进行坐标变换到转子dq轴二相上，该d、q轴二相上的等效电路与图2所示的等效电路相同。如上所述，由于多重绕线电动机的多组绕线磁性耦合，相互会产生干扰电压。将UVW三相多重绕线电动机的等效电路进行坐标变换到转子dq轴二相上时，各个相的电路构造如上所述与图2相同，而以框图形式表示该d轴的等效电路则如图3所示。在图中，vda、vdb是a、b各组绕线的d轴电压，ida、idb-->是a、b各组绕线的d轴电流。又，在图中，以vda、vdb表示的电压表示来自其他组的绕线的干扰电压。又，图中的s表示拉普拉斯变换的微分运算符。图3表示转子d轴上的等效电路，从上述说明可知，转子q轴上的等效电路也为相同的构造。通常，交流电动机的向量控制是在转子dq轴上分别独立地进行电流控制，而在多重绕线电动机中，如上述说明的那样，干扰电压相互作用且作为外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多重绕线电动机的控制装置，具备根据电流指令值控制具有２个绕线组的多重绕线电动机的第１绕线的电流的第１电流控制手段、检测流过第１绕线的电流的第１电流检测器、根据从上述第１电流控制手段输出的电压指令值向上述第１绕线施加电压的第１电压施加手段、控制上述多重绕线电动机的第２绕线的电流的第２电流控制手段、检测流过上述第２绕线的电流的第２电流检测器、以及根据从上述第２电流控制手段输出的电压指令值向第２绕线施加电压的第２电压施加手段，其特征在于，在上述第１电流控制手段中，具备根据电 流指令值与来自上述第１电流检测器的电流检测值计算电压指令值的第１电流控制器；在上述第２电流控制手段中，具备根据电流指令值与来自上述第２电流检测器的电流检测值计算电压指令值的第２电流控制器；而且，在上述第１电流控制手段中，设置采用来自上述第２电流控制器的电压指令值对来自上述第１电流控制器的电压指令值进行补偿的的第１电压非干扰化运算部；在上述第２电流控制手段中，设置采用来自上述第１电流控制器的电压指令值对来自上述第２电流控制器的电压指令值进行补偿的的第２电压非干扰化运算部。

【技术特征摘要】
JP 2001-11-6 2001-3411351.一种多重绕线电动机的控制装置，具备根据电流指令值控制具有2个绕线组的多重绕线电动机的第1绕线的电流的第1电流控制手段、检测流过第1绕线的电流的第1电流检测器、根据从上述第1电流控制手段输出的电压指令值向上述第1绕线施加电压的第1电压施加手段、控制上述多重绕线电动机的第2绕线的电流的第2电流控制手段、检测流过上述第2绕线的电流的第2电流检测器、以及根据从上述第2电流控制手段输出的电压指令值向第2绕线施加电压的第2电压施加手段，其特征在于，在上述第1电流控制手段中，具备根据电流指令值与来自上述第1电流检测器的电流检测值计算电压指令值的第1电流控制器；在上述第2电流控制手段中，具备根据电流指令值与来自上述第2电流检测器的电流检测值计算电压指令值的第2电流控制器；而且，在上述第1电流控制手段中，设置采用来自上述第2电流控制器的电压指令值对来自上述第1电流控制器的电压指令值进行补偿的的第1电压非干扰化运算部；在上述第2电流控制手段...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐竹彰，水野滋基，荒木博司，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]