电动机驱动系统、电动机控制装置以及电动机的驱动方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电动机驱动系统。由电力转换器对电动机进行可变速驱动，经由减速齿轮、增速齿轮等使风扇、泵、压缩机等的转动设备运转时，有时在电动机与转动设备之间的轴（ｓｈａｆｔ）上产生特定频率的振动分量。本发明专利技术的电动机驱动系统以简单的控制系统以及调整来降低这些振动分量。在根据电动机的电流值控制用于驱动电动机的输出电压的电力转换器中，使电动机转矩或者电动机转矩电流中含有的振动分量的相位相对于电动机的电角频率中含有的相同频率的振动分量的相位超前９０度以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别 涉及一种恰当地降低连接于电动机的转动设备的轴(Shaft)的振动的电动机驱动系统、电 动机控制装置以及电动机的驱动方法。
技术介绍
由电力转换器可变速地驱动电动机，经由减速齿轮、增速齿轮等使风扇、泵、压缩 机等的转动设备运转的电动机驱动系统中，有时在电动机与转动设备之间的轴(shaft)上 产生特定频率的振动分量。该振动频率在设备中是固有的，电力转换器驱动中需要进行控 制从而使该固有频率的振动对机器并不带来不良影响。因此，周知如下的技术，该技术控制电力转换器的输出频率从而缩短(跳过)振动 加剧的特定频率下的运转时间。另外，在特定频率附近的驱动中，为了消除上述振动分量， 例如周知特开2000-41400号公报或特开平4-319715号公报中记载的控制电力转换器的技 术，该技术中对速度变动或转矩变动分量进行估计，从而施加用于消除这些脉动的逆电动 机转矩。特开2000-41400号公报特开平4-319715号公报但是，在以往技术中，速度估计或轴振动转矩的估计中电动机或机械系统的信息 不可缺少。需要事先取得或者测定这些常量，在这些值与实际值不符时，相反有可能产生使 振动加剧的转矩。另外，上述估计中控制运算较复杂，在控制滞后变得明显时，有可能产生 使振动加剧的转矩。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述问题点，提供一种可以恰当地抑制振动分量的电动机驱动系统、 电动机控制装置以及电动机的驱动方法。为了实现上述目的，本专利技术中构成为控制用于驱动电动机的电压，使电动机所产 生的电动机转矩或者电动机转矩电流中含有的振动分量的相位相对于电动机的电角频率 中含有的相同频率的振动分量的相位超前90度以上。更具体而言，电动机驱动系统具有输出电压修正部，所述输出电压修正部在使电 动机的电流值超前90度以上时，修正上述电力转换器的输出电压。另外，上述输出电压修 正部由转矩超前电压修正值计算部、修正部构成，其中转矩超前电压修正值计算部，计算 用于使其超前90度以上的电压指令修正值；修正部，使用该电压修正值对电压指令值进行 修正。再有，上述转矩超前电压修正值计算部也可以由比例部、或者比例部X —阶滞后部、 或者(比例部_微分部)、或者比例部X —阶滞后部X不完全微分部、或者(比例部-微 分部)X不完全微分部构成。根据本专利技术可以适当地进行振动分量的抑制。涉及具体例子的专利技术中，电动机驱动系统由电力转换器对电动机进行可变速驱动，并经由减速齿轮、增速齿轮等使风扇、泵、 压缩机等的转动设备运转，在所述电动机驱动系统中，并不需要详细的电动机或机械常数 而能够由简单的控制系统实现电动机与转动设备之间的轴(shaft)上产生的特定频率的 振动分量。附图说明图1是实施例1的电动机驱动系统的结构图。图2是表示与本专利技术的动作相关的、使相位偏移90度以上的效果的图。图3是实施例1中包括转矩超前电压修正计算部11的系统的框图。图4表示实施例1中从(电动机的转动角频率)至Iq(转矩电流)的传递框 图。图5是表示实施例1中从(电动机的转动角频率)至Iq(转矩电流)的相位 差的图。图6是表示电角频率《r与电动机的转矩t e或者转矩电流IqFB之间的相位关 系的图。图7是实施例2的电动机驱动系统的结构图。图中1-交流电源2-电力转换器3-电动机4-转矩传递部5-负载器6-电流检测部10-控制部11-转矩超前电压修正值计算部12、13-坐标转换部14-电压指令计算部15-相位计算部16-PWM门脉冲生成部21-交流电压修正部22-转矩超前交流电压修正值计算部23-交流电流指令值计算部具体实施例方式下面，利用附图对本专利技术进行详细说明。实施例1利用图1对本实施例的电动机驱动系统进行说明。图1表示包含本实施例的电动 机驱动系统的整体结构。图1中由交流电源1对电力转换器2提供电力。由电力转换器2对电动机3进行可变速的驱动并经由转矩传递部4使负载器5运转。通过控制部10基于由电流检测部6 检测到的电流值控制电力转换器2。根据电力转换器2的输出电压驱动电动机3。电动机 的转动转矩经由转矩传递部4的机械轴、齿轮(减速齿轮、增速齿轮等)等传递至负载器5。 负载器5例如是风扇、泵、压缩机等的转动设备等。控制部10中表示了本专利技术中的控制模 块，下面对其进行详细说明。坐标转换部12中将来自电流检测部6的交流电流信号坐标转换为d (磁通量轴)、 q(转矩轴)方向的直流量。使用该d、q坐标系进行的矢量控制是本控制的基础。由于矢 量控制是一般性知识，因此省略其详细内容。坐标转换中使用的相位e使用频率指令并由相位计算部15进行计算。电压指令计算部14中，基于励磁电流指令Icf、转矩电流指 令Iq*、频率指令《广计算直流电压指令VcT、Vcf。此外，电压指令计算部14中不仅使用电 流指令，有时也使用转矩指令等(图示中省略)。转矩超前电压修正值计算部11中，基于转 矩电流指令Iq*、转矩电流检测值IqFB计算q轴电压修正值AVq*。计算出的AVq*对电压 指令计算部14的输出即Vq*进行修正。由电压指令计算部14所形成的直流电压指令VcT、 Vq*由坐标转换部13转换为交流电压指令。交流电压指令由PWM门脉冲生成部16转换为 控制电力转换器2的开关的门脉冲，并发送至电力转换器2。此外，相位计算部15中，输出 2种0，这是因为输出了如下的e，分别是用于坐标转换为交流输出电压的坐标转换部13 中使用的9、对交流电流检测值进行坐标转换的坐标转换部12中使用的0。这些要考虑 检测或计算的滞后等而分别确定。在转矩超前电压修正计算部11中，设定A Vq*，从而使转矩电流IqFB或者电动机 转矩t e中包含的振动分量相对于电动机的转动角频率中包含的振动分量超前90度 以上。通过使其超前90度以上，能够抑制机械系统的振动。利用图2对其原因进行说明。 图2(a)是贡献于从电动机角频率至电动机转矩为止的振动的环路。对于图中符 号，ro表示对电动机一次以及二次电阻进行一次侧换算之后的合成分量，Lo表示对电动 机漏电感的一次以及二次分量进行一次侧换算之后的合成分量，P表示极数，M表示互感， L2表示电动机互感与漏二次电感的和，0 2表示电动机d轴的二次磁通量，JM表示电动机 惯性力矩，s表示微分算子。图2(a)中，在与施加于电动机的q轴电压分量Vq与电动机的 感应电压emf之间的差值相当的电位差下，经由电动机的阻抗分量r o +L o 流过转矩电 流Iq。接下来，Iq使其产生电动机转矩Te，根据来自机械侧的转矩is与电动机惯性力矩 JM决定电动机的转动角频率《r。再有，图2(b-l)、图2(b-2)分别表示t e中含有的振动 分量相对于《1~中含有的振动分量超前90度以上或者90度以内时的等价环路。使用比例 增益0、时间常数a的一阶滞后分别表示90度以上、90度以内的相位偏差。若对这些进 行等价变换，则如图2 (c-1)、图2 (c-2)所示。在此，t e的相位超前90度以上时，图2 (c-1) 中相当于电衰减系数的K"为正值，从而被衰减，超前90度以内时，图2(c-2)中相当于衰减 系数的K"为负值，从而增加振动。这样，相对于中含有的振动分量使(或者转矩 电流Iq)中含有的振动分量超前90度以上来进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机驱动系统，具有电力转换器，所述电力转换器根据电动机的电流值控制用于驱动所述电动机的电压，所述电动机驱动系统的特征在于，控制用于驱动所述电动机的电压，使由所述电动机产生的电动机转矩或者电动机转矩电流中含有的振动分量的相位相对于所述电动机的电角频率中含有的相同频率的振动分量的相位超前９０度以上。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：永田浩一郎，片山敏男，根本治郎，秋田佳稔，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]