專利名稱：交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置，特別是改善額定速度以上的高速區(qū)域的特性。


圖16所示為已有的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置的構(gòu)成圖。在圖中，31為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，32為根據(jù)后述的電壓指令Vu*、Vv*及Vw*對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)31供給電力的PWM逆變器，33a、33b及33c是檢測(cè)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)31的電流iu、iv及iw的電流檢測(cè)器，34是檢測(cè)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)31的轉(zhuǎn)速ωr的速度檢測(cè)器。另外，35為根據(jù)后述的d軸電流i1d計(jì)算磁通φ2d的二次磁通運(yùn)算器，36為根據(jù)后述的q軸電流i1q及磁通 計(jì)算轉(zhuǎn)差角頻率ωs的轉(zhuǎn)差頻率運(yùn)算器，37為根據(jù)轉(zhuǎn)差頻率運(yùn)算器36計(jì)算的轉(zhuǎn)差角頻率ωs及速度檢測(cè)器34檢測(cè)出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)31的轉(zhuǎn)速ωr計(jì)算dq軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)角速度運(yùn)算器，38為將旋轉(zhuǎn)角速度ω積分后輸出dq軸坐標(biāo)的相位角θ的積分器。另外，39為根據(jù)dq軸坐標(biāo)的相位角θ將電流檢測(cè)器33a、33b及33c的電流iu、iv及iw分為dq軸坐標(biāo)上的d軸電流i1d及q軸電流i1q后輸出的三相二相坐標(biāo)變換器。
另外，40為輸出磁通指令φ2d*與二次磁通運(yùn)算器35的輸出即磁通φ2d之磁通偏差ef的減法器，41為進(jìn)行比例積分(下面稱為“PI”)控制使磁通偏差ef為0，輸出d軸電流分量i1d’的磁通控制器，42為輸出速度指令ωr*與速度檢測(cè)器34的輸出即感應(yīng)電動(dòng)機(jī)31的轉(zhuǎn)速ωr之速度偏差ew的減法器，43為進(jìn)行PI控制使速度偏差ew為0，輸出q軸電流分量i1q’的速度控制器。
另外，44為輸出d軸電流指令i1d*與d軸電流i1d之電流偏差eid的減法器，45b為進(jìn)行PI控制使電流偏差eid為0，輸出d軸電壓分量Vd’的d軸電流控制器，46為輸出q軸電流指令i1q*與q軸電流i1q之電流偏差eiq的減法器，47b為進(jìn)行PI控制使電流偏差eiq為0，輸出q軸電壓分量Vq’的q軸電流控制器，48為根據(jù)dq軸坐標(biāo)的相位角θ將d軸電壓指令Vd*及q軸電壓指令Vq*變換為三相交流坐標(biāo)上的電壓指令Vu*、Vv*、Vw*，作為PWM逆變器32的低壓指令輸出的二相三相坐標(biāo)變換器。
另外，51為將d軸電流分量i1d’限制在規(guī)定范圍內(nèi)并輸出d軸電流指令i1d*的d軸電流限制器，52為將q軸電流分量i1q’限制在規(guī)定范圍內(nèi)并輸出q軸電流指令i1q*的q軸電流限制器。另外，53b為將d軸電壓分量Vd’限制在規(guī)定范圍內(nèi)并輸出d軸電壓指令Vd*的d軸電壓限制器，54b為將q軸電壓分量Vq’限制在規(guī)定范圍內(nèi)并輸出q軸電壓指令Vq*的q軸電壓限制器。
另外，55為任意供給感應(yīng)電動(dòng)機(jī)磁通指令 的磁通指令生成單元。另外，速度指令ωr*是任意由外部供給的。
圖17所示為圖16的磁通控制器41、速度控制器43，d軸電流控制器45b及q軸電流控制器47b等PI控制器的構(gòu)成圖。在圖中，61為相當(dāng)于PI控制器的比例增益Kp的系數(shù)生成器，62為相當(dāng)于PI控制器的積分增益KI的系數(shù)生成器，63b為具有停止運(yùn)算功能的積分器，64為將比例分量與積分分量相加的加法器。
另外，e為輸入至PI控制器的偏差，U’為從PI控制器輸出的操作量。在磁通控制器41的情況下，e為磁通指令 與二次磁通運(yùn)算器35的輸出即磁通 之磁通偏差ef，另外U’相當(dāng)于d軸電流分量i1d’，在速度控制器43的情況下，e為速度指令ωr*與速度檢測(cè)器34的輸出即感應(yīng)電動(dòng)機(jī)31的轉(zhuǎn)速ωr之速度偏差ew，另外U’相當(dāng)于q軸電流分量i1q’；在d軸電流控制器45b的情況下，e為d軸電流指令i1d*與d軸電流i1d之電流偏差eid，另外，U’相當(dāng)于d軸電壓分量Vd’；在q軸電流控制器47b的情況下，e為q軸電流指令i1q*與q軸電流i1q之電流偏差iiq，另外，U’相當(dāng)于q軸電壓分量Vq’。
下面用圖16及圖17說(shuō)明感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的矢量控制的基本動(dòng)作。
如圖16所示，矢量控制是由磁通控制器41、速度控制器43、d軸電流控制器45b及q軸電流控制47b等多個(gè)PI控制器組合構(gòu)成。
另外，構(gòu)成各PI控制器的前級(jí)的減法器(減法器40、減法器42、減法器44及減法器46)根據(jù)各自的指令值與實(shí)際檢測(cè)的值，輸出其誤差(ef、ew、eid及eiq)
PI控制器是用于使構(gòu)成前級(jí)的減法器輸出的偏差為0(使指令值與實(shí)際檢測(cè)值一致)的控制器，各PI控制器將構(gòu)成前級(jí)的減法器輸出的偏差e作為輸入，根據(jù)下式(1)，輸出使偏差e為0的操作量U’(iid′、iiq、Vd’及Vq’)。
U’＝(Kp+(K1/S))·e …(1)式(1)的框圖如圖17所示。圖中，Kp為PI控制器的比例增益，KI為PI控制器的積分增益。圖16中使用的PI控制器(磁通控制器41、速度控制器43、d軸電流控制器45b及q軸電流控制器47b)是圖17所示的控制器，但Kp及KI的值在各PI控制器中不同。
在磁通控制器41及速度控制器43中，相當(dāng)于操作量U’的是d軸電流分量i1d′及q軸電流分量i1q′，但d軸電流分量i1d′及q軸電流分量i1q′不能為PWM逆變器32允許的最大輸出電流值imax以上的值。因此，利用d軸電流限制器51及q軸電流限制器52限制磁通控制器41及速度控制器43輸出的操作量U’(d軸電流分量ii1d′及q軸電流分量ii1q′)，使其不超過(guò)PWM逆變器32允許的最大輸出電流值imax。
另外，在d軸電流控制器45b及q軸電流控制器47b中，相當(dāng)于操作量U’的是d軸電壓分量Vd’及q軸電壓分量Vq’，但由于d軸電壓分量Vd’及q軸電壓分量Vq’不能為PWM逆變器32的母線電壓VDC以上的值，因此利用d軸電壓限制器53b及q軸電壓限制器54b，限制d軸電流控制器45b及q軸電流控制器47b輸出的操作量U’(d軸電壓分量Vd’及q軸電壓分量Vq’)，使其不超過(guò)PWM逆變器32的母線電壓VDC。
但是，d軸電流限制器51、q軸電流限制器52、d軸電壓限制器53b及q軸電壓限制器54b的限制值不一定必須相同。
如上所述，已有的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置，對(duì)于各PI控制器41、43、45b及47b的輸出設(shè)置各限制器51、52、53b及54b，在利用各限制器51、52、53b及54b限制操作量U’時(shí)，存在的問(wèn)題是，出現(xiàn)即使經(jīng)過(guò)再長(zhǎng)時(shí)間而輸入偏差e也不為0，形成在該P(yáng)I控制器內(nèi)部的積分器63b持續(xù)存儲(chǔ)偏差e的稱為操作量飽和的現(xiàn)象，它是構(gòu)成引起稱為過(guò)調(diào)(overshoot)或擺動(dòng)(hunting)的振蕩性輸出響應(yīng)的原因。
因此，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以這樣進(jìn)行，即在操作量U’超過(guò)各限制器51、52、53b及54b的限制值時(shí)，通過(guò)使該P(yáng)I控制器內(nèi)部的積分器63b的積分運(yùn)算停止，以避免偏差e持續(xù)累計(jì)，消除操作量的飽和，得到穩(wěn)定的響應(yīng)。
圖18為根據(jù)下述求出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定狀態(tài)的端子間電壓的公式繪制的d軸電壓分量Vd’及q軸電壓分量Vq’的曲線圖。在圖中，(a)、(c)、及(e)表示d煮電壓分量Vd’，(b)、(d)及(f)表示q軸電壓分量Vq’。
另外，圖19為表示q軸電流限制器相對(duì)于轉(zhuǎn)速ωr的限制值曲線。
另外，圖20為表示能夠由磁通指令生成單元任意輸出的磁通指令φ2d*相對(duì)于轉(zhuǎn)速ωr的最大允許值的曲線。
將圖18與圖19及圖20相對(duì)應(yīng)，在圖19中使限制值按(a)、(c)及(e)變化，則圖18的曲線為(a)、(c)及(e)。另外，在圖20中使最大允許值按(b)、(d)及(f)變化，則圖18的曲線為(b)、(d)及(f)。
在使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在額定速度以上運(yùn)行時(shí)，d軸電流限制器45b及q軸電流限制器47b輸出的d軸電壓分量Vd’及q軸電壓分量Vq’穩(wěn)定地持續(xù)超過(guò)d軸電壓限制器53b及q軸電壓限制器54b的限制值。上述的在操作量超過(guò)限制值時(shí)停止積分運(yùn)算的方法，是暫時(shí)避免所謂操作量飽和的不可控狀態(tài)的手段，雖然對(duì)于過(guò)渡性的操作性飽和有效果，但是在使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在額定速度以上運(yùn)行這樣的穩(wěn)定地持續(xù)產(chǎn)生操作量飽和的情況下不能使用。
下面用圖18～圖20說(shuō)明為了避免在額定速度以上穩(wěn)定發(fā)生的電壓分量Vd’及Vq’的操作量飽和進(jìn)行的已有的方法。另外，將這樣在高速區(qū)域的Vd’及Vq’的操作量飽和特別稱為電壓飽和。
在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的情況下，穩(wěn)定狀態(tài)的d軸電壓分量Vd’及q軸電壓分量Vq’由下式(2)及下式(3)給出。
Vd’＝R1·i1d-L1·σ·ω·i1q……(2)Vq’＝R1·i1q+(L1/M)·ω·φ2d……(3)式中，R1為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)31的一次電阻，L1為一次側(cè)自感，M為互感，σ為漏磁系數(shù)。
使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在額定速度以上運(yùn)行時(shí)，由于式(2)及式(3)的第2項(xiàng)分量與第1項(xiàng)分量相比為非常大，因此可以用下式(4)及下式(5)來(lái)近似式(2)及式(3)。
Vd’＝-L1·σ·ω·i1q……(4)Vq’＝(L1/M)·ω·φ2d……(5)q軸電流限制器52是固定限制器，q軸電流限制器的值如圖19所示。這里，若設(shè)q軸流i1q流過(guò)與限制值相同的值，則根據(jù)式(4)，Vd’為圖18(a)的曲線。另外，能夠由磁通指令生成單元55任意輸出的φ2d*的最大允許值如圖20的(b)所示。這里，若磁通φ2d取與該最大允許值相同的值，則根據(jù)式(5)，Vq’為圖18(b)的曲線。
根據(jù)圖18(a)及(b)可知，在以轉(zhuǎn)速ωbase以上運(yùn)行時(shí)，電壓分量Vq’超過(guò)PWM逆變器32的輸出限制值±Vmax，產(chǎn)生飽和，另外在以轉(zhuǎn)速ωbase2以上運(yùn)行時(shí)，電壓分量Vd’及Vq’都超過(guò)PWM逆變器32的輸出限制值±Vmax，產(chǎn)生飽和。
由于在這樣的額定速度以上的區(qū)域穩(wěn)定發(fā)生電壓飽和，因此使磁通指令生成單元55的φ2d*最大允許值及q軸電流限制器52的限制值隨速度而變化。例如，使q軸電流限制器的限制值如圖19(c)所示，從d軸分量電壓發(fā)生飽和的轉(zhuǎn)速ωbase2起以與速度成反比的形式變化，在采用這樣的可變限制器的情況下，即使q軸電流i1q流過(guò)與限制值相同的值，根據(jù)式(4)，Vd’也為圖18(c)的曲線。另外，在對(duì)能夠由磁通指令生成單元55任意輸出的φ2d*的最大允許值如圖20(d)所示從q軸分量電壓發(fā)生飽和的轉(zhuǎn)速ωbase起以與速度成反比的函數(shù)限制的情況下，即使磁通φ2d取與該最大允許值相同的值，根據(jù)式(5)，Vq’也為圖18(d)的曲線。
如上所述，通過(guò)使q軸電流限制器的限制值及φ2d*的最大允許值隨速度而變化，即使在額定速度以上的區(qū)域，由于d軸電壓分量Vd’及q軸電壓分量Vq’也沒(méi)有超過(guò)PWM逆變器32的輸出限制值±Vmax，能夠抑制電壓飽和的發(fā)生，因此能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的響應(yīng)。
然而，在實(shí)際上使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于負(fù)載及母線電壓的大小變動(dòng)，有時(shí)電壓分量Vd’及Vq’大于圖18(c)及(d)，發(fā)生電壓飽和，產(chǎn)生不穩(wěn)定的響應(yīng)。
因此，如圖19(e)及圖20(f)所示，將q軸電流限制器的限制值及φ2d*的最大允許值再向下設(shè)定，使電壓分量Vd’及Vq’如圖18(e)及(f)所示，相對(duì)于PWM逆變器32的輸出限制值±Vmax具有余量，能夠難以發(fā)生電壓飽和。
但是，在該情況下存在的問(wèn)題是，不能完全發(fā)揮PWM逆變器的能力，導(dǎo)致能得到的輸出轉(zhuǎn)矩下降。
為了不使輸出轉(zhuǎn)矩下降，并且不容易發(fā)生電壓飽和，提出在發(fā)生電壓飽和時(shí)將磁通指令或電流指令反饋以進(jìn)行修正的方法。該方法是在電壓飽和發(fā)生時(shí)，檢測(cè)該飽和量，據(jù)此求出消除電壓飽和用的最佳修正量，并修正各指令。通過(guò)進(jìn)行這樣的反饋控制，能夠不取決于負(fù)載及母線電壓等各種條件，抑制電壓飽和的發(fā)生，提高控制的穩(wěn)定性，另外還能夠最大限度地發(fā)揮PWM逆變器的能力。
例如，在日本專利特開(kāi)2000-92899號(hào)公報(bào)揭示一種具有電壓飽和補(bǔ)償電路的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置，它是將來(lái)自電流控制系統(tǒng)的電壓指令值與PWM逆變器的母線電壓值進(jìn)行比較并積分，在前述母線電壓值超過(guò)前述電壓指令值時(shí)，用前述積分的輸出減去磁通指令，在低于前述電壓指令值時(shí)，使減去量為0。
該方法由于根據(jù)電壓飽和量求出修整量，并修正各指令值，因此能夠消除電壓飽和，但由于在決定修正量時(shí)，沒(méi)有考慮電動(dòng)機(jī)的速度，因此存在的問(wèn)題是，對(duì)急劇的速度變化，例如加速時(shí)為了快速進(jìn)行修正，要加大修正量，而在減速時(shí)為了提高穩(wěn)定性，要抑制修正量，即必須要設(shè)法進(jìn)行這樣的修正量的運(yùn)算等。
本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而提出的，目的在于得到即使對(duì)于急劇的速度變化等也不進(jìn)行特別的操作，能夠抑制電壓飽和發(fā)生的交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置。
另外，在具有將交流電動(dòng)機(jī)的電流分為旋轉(zhuǎn)的直角雙軸坐標(biāo)上的2個(gè)分量即勵(lì)磁分量電流及轉(zhuǎn)矩分量電流并對(duì)其分別進(jìn)行比例積分控制的電流控制器的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置中，具備將對(duì)轉(zhuǎn)矩分量電流進(jìn)行比例積分控制的轉(zhuǎn)矩分量電流控制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電壓分量限制在規(guī)定值以下的轉(zhuǎn)矩分量電壓限制器、根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩分量電流控制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電壓分量及所述轉(zhuǎn)矩分量電壓限制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電壓指令求出轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量的第1減法器、保持該轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量的第1積分器、根據(jù)該保持的轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量及直角雙軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度輸出勵(lì)磁分量電流指令修正量的勵(lì)磁分量電流指令修正器、以及從勵(lì)磁分量電流指令減去該勵(lì)磁分量電流指令修正量并輸出勵(lì)磁分量電流修正指令的第3減法器，因此在速度急劇變化時(shí)等情況下，也能夠始終達(dá)到最佳的修正量，能夠抑制電壓飽和的發(fā)生。
另外，由于將所述交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速輸入至生成磁通指令的磁通指令生成單元，使其根據(jù)所述交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速生成磁通指令，因此能夠在一定程度上減小轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量的大小，能夠提高交流電動(dòng)機(jī)控制的穩(wěn)定性。
另外，由于將所述交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速輸入至生成勵(lì)磁分量電流指令的勵(lì)磁分量電流指令生成單元，使其根據(jù)所述交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速生成勵(lì)磁分量電流指令，因此能夠在一定程度上減小轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和的大小，能夠提高交流電動(dòng)機(jī)控制的穩(wěn)定性。
另外，由于具有將勵(lì)磁分量電流進(jìn)行比例積分控制的勵(lì)磁分量電流控制器輸出的勵(lì)磁分量電壓分量限制在規(guī)定值以下的勵(lì)磁分量電壓限制器、求出所述勵(lì)磁分量電流控制器輸出的勵(lì)磁分量電壓分量及所述勵(lì)磁分量電壓限制器輸出的勵(lì)磁分量電壓飽和量的第4減法器、保持該勵(lì)磁分量電壓飽和量的第2積分器、根據(jù)該保持的勵(lì)磁分量電壓飽和量及直角雙軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度輸出轉(zhuǎn)矩分量電流指令修正量的勵(lì)磁分量電流指令修正器、以及從轉(zhuǎn)矩分量電流指令減去該轉(zhuǎn)矩分量電流指令修正量并輸出轉(zhuǎn)矩分量電流修正指令的第5減法器，因此即使在交流電動(dòng)機(jī)在大大超過(guò)額定速度的區(qū)域運(yùn)行時(shí)，也能夠抑制電壓飽和的發(fā)生，能夠進(jìn)行穩(wěn)定的控制。
另外，由于在將對(duì)速度指令與交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速之速度偏差進(jìn)行比例積分控制的速度控制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電流指令限制在規(guī)定值以下的轉(zhuǎn)矩分量電流限制器中，使限制轉(zhuǎn)矩分量電流指令的限制值相應(yīng)于所述交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速而變化。
因此能夠在一定程度上減小勵(lì)磁分量電壓飽和量的大小，能夠提高交流電動(dòng)機(jī)控制的穩(wěn)定性。
另外，本發(fā)明的交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置，是在具有將交流電動(dòng)機(jī)的電流分為旋轉(zhuǎn)的直角雙軸坐標(biāo)上的2個(gè)分量即勵(lì)磁分量電流及轉(zhuǎn)矩電流并對(duì)它們分別進(jìn)行比例積分控制的電流控制器的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置中，由于這樣構(gòu)成對(duì)轉(zhuǎn)矩分量電流進(jìn)行比例積分控制的轉(zhuǎn)矩分量電流控制器，使得轉(zhuǎn)矩分量電壓分量即使飽和，內(nèi)部積分器也能夠繼續(xù)運(yùn)算，同時(shí)具有將轉(zhuǎn)矩分量電流進(jìn)行比例積分控制的轉(zhuǎn)矩分量電流控制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電壓分量限制在規(guī)定值以下的轉(zhuǎn)矩分量電壓限制器、根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩分量電流控制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電壓分量及所述轉(zhuǎn)矩分量電壓限制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電壓指令求轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量的第1減法器、根據(jù)該轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量及直角雙軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度輸出磁通指令修正量的磁通指令修正器、以及從磁通指令減去該磁通指令修正量并輸出磁通修正指令的第2減法器，因此能夠以簡(jiǎn)單的構(gòu)成抑制電壓飽和的發(fā)生。
另外，在具有將交流電動(dòng)機(jī)的電流分為旋轉(zhuǎn)的直角雙軸坐標(biāo)上的2個(gè)分量即勵(lì)磁分量電流及轉(zhuǎn)矩分量電流并對(duì)其分別進(jìn)行比例積分控制的電流控制器的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置中，由于這樣構(gòu)成對(duì)轉(zhuǎn)矩分量電流進(jìn)行比例積分控制的轉(zhuǎn)矩分量電流控制器，使得轉(zhuǎn)矩分量電壓分量即使飽和，內(nèi)部積分器也能夠繼續(xù)運(yùn)算，同時(shí)具有將轉(zhuǎn)矩分量電流進(jìn)行比例積分控制的轉(zhuǎn)矩分量電流控制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電壓分量限制在規(guī)定值以下的轉(zhuǎn)矩分量電壓限制器、根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩分量電流控制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電壓分量及所述轉(zhuǎn)矩分量電壓限制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電壓指令求轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量的第1減法器、根據(jù)該轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量及直角雙軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度輸出勵(lì)磁分量電流指令修正量的勵(lì)磁分量電流指令修正器、以及從勵(lì)磁分量電流指令減去該勵(lì)磁分量電流指令修正量并輸出勵(lì)磁分量電流修正指令的第3減法器，因此能夠以簡(jiǎn)單的構(gòu)成抑制電壓飽和的發(fā)生。
另外，由于將所述交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速輸入至生成磁通指令的磁通指令生成單元，使其根據(jù)所述交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速生成磁通指令，因此能夠在一定程度上減小轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量的大小，能夠以簡(jiǎn)單的構(gòu)成提高交流電動(dòng)機(jī)控制的穩(wěn)定性。
另外，由于將所述交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速輸入至生成勵(lì)磁分量電流指令的勵(lì)磁分量電流指令生成單元，使其根據(jù)所述交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速生成勵(lì)磁分量電流指令，因此能夠在一定程度上減小轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量的大小，能夠以簡(jiǎn)單的構(gòu)成提高交流電動(dòng)機(jī)控制的穩(wěn)定性。
另外，由于這樣構(gòu)成對(duì)勵(lì)磁分量電流進(jìn)行比例積分控制的勵(lì)磁分量電流控制器，使得勵(lì)磁分量電壓分量即使飽和，內(nèi)部積分器也能夠繼續(xù)運(yùn)算，同時(shí)具有將對(duì)勵(lì)磁分量電流進(jìn)行比例積分控制的勵(lì)磁分量電流控制器輸出的勵(lì)磁分量電壓分量限制在規(guī)定值以下的勵(lì)磁分量電壓限制器，求出所述勵(lì)磁分量電流控制器輸出的勵(lì)磁分量電壓分量及所述勵(lì)磁分量電壓限制器輸出的勵(lì)磁分量電壓飽和量的第4減法器、根據(jù)該勵(lì)磁分量電壓飽和量及直角雙軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度輸出轉(zhuǎn)矩分量電流指令修正量的勵(lì)磁分量電流指令修正器、以及從轉(zhuǎn)矩分量電流指令減去該轉(zhuǎn)矩分量電流指令修正量并輸出轉(zhuǎn)矩分量電壓修正指令的第5減法器，因此即使在交流電動(dòng)機(jī)在大大超過(guò)額定速度的區(qū)域運(yùn)行時(shí)，也能夠抑制電壓飽和的發(fā)生，能夠以簡(jiǎn)單的構(gòu)成進(jìn)行穩(wěn)定的控制。
另外，由于在將對(duì)速度指令與交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速之速度偏差進(jìn)行比例積分的速度控制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電流指令限制在規(guī)定值以下的轉(zhuǎn)矩分量電流限制器中，使限制轉(zhuǎn)矩分量電流指令的限制值相應(yīng)于所述交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速而變化，因此能夠在一定程度上減小勵(lì)磁分量電壓飽和量的大小，能夠以簡(jiǎn)單的構(gòu)成提高交流電動(dòng)機(jī)控制的穩(wěn)定性。
圖2為根據(jù)上述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定狀態(tài)下求出端電壓的式(4)及式(5)畫出的d軸電壓分量Vd’及q軸電壓分量Vq’的曲線。
圖3所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置中的磁通指令修正器3a及3b的構(gòu)成圖。
圖4所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的永磁電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置構(gòu)成圖。
圖5所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的d軸電流指令修正器5a及5b的構(gòu)成圖。
圖6所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置構(gòu)成圖。
圖7所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的永磁電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置構(gòu)成圖。
圖8所士為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置構(gòu)成圖。
圖9為根據(jù)上述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定狀態(tài)下求出端電壓的式(4)及式(5)畫出的d軸電壓分量Vd’及q軸電壓分量Vq’的曲線。
圖10所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的q軸電流指令修正器13a及13b的構(gòu)成圖。
圖11所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的永磁電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置構(gòu)成圖。
圖12所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置構(gòu)成圖。
圖13所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置構(gòu)成圖。
圖14所示為圖13的d軸電流控制器15及q軸電流控制器16等PI控制器的構(gòu)成圖。
圖15所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的永磁電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置構(gòu)成圖。
圖16所示為以往的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置構(gòu)成圖。
圖17所示為圖16的磁通控制器41、速度控制器43、d軸電流控制器45及q軸電流控制器47b等PI控制器的構(gòu)成圖。
圖18為根據(jù)后述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定狀態(tài)下求出端電壓的公式畫出的d軸電壓分量Vd’及q軸電壓分量Vq’的曲線。
圖19所示為相對(duì)于轉(zhuǎn)速ωr的q軸電流限制器的限制值的曲線。
圖20所示為相對(duì)于轉(zhuǎn)速ωr的能夠由磁通指令生成單元任意輸出的磁通指令φ2d*的最大允許值的曲線。
圖2為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置的電流控制器45、47的構(gòu)成圖。
另外，47a為進(jìn)行PI控制使電流偏差eiq為0并輸出q軸電壓分量Vq’的q軸電流控制器，54a為將q軸電壓分量Vq’限制在規(guī)定范圍內(nèi)并輸出q軸電壓指令Vq*的q軸電壓限制器。
圖2為根據(jù)上述的電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定狀態(tài)下求端子間電壓的式(4)及式(5)畫出d軸電壓分量Vd’及q軸電壓分量Vq’的曲線，(a)為利用實(shí)施形態(tài)1進(jìn)行修正前的d軸電壓指令Vd*的曲線，(b)為利用實(shí)施形態(tài)1進(jìn)行修正前的q軸電壓指令Vq*的曲線，(c)為利用實(shí)施形態(tài)1進(jìn)行修正后的q軸電壓指令Vq*的曲線。
圖3所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置中的磁通指令修正器3a的構(gòu)成圖。在圖中，21為用dq軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω除保持的q軸電壓飽和量ΔVq’的除法器，22為將除法器21的輸出作為輸入并輸出磁通指令修正量Δφ2d的系數(shù)生成器。但是，在后述的磁通指令修正器中，除法器21用dq軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω除q軸電壓飽和量ΔVq。
下面用圖1～圖3、圖19及圖20，說(shuō)明實(shí)施形態(tài)1的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置動(dòng)作。在不發(fā)生電壓飽和時(shí)，其動(dòng)作與已有技術(shù)相同，省略其說(shuō)明。
如上述已有技術(shù)例中說(shuō)明的那樣，穩(wěn)定狀態(tài)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的端子間電壓由式(4)及式(5)給出。
q軸電流限制器52是限制值如圖19(a)所示的固定限制器，若q軸電流i1q流過(guò)與限制值相同的值，則Vd’根據(jù)式(4)為圖2的曲線(a)。另外，能夠由磁通指令生成單元55任意輸出的φ2d*最大允許值如圖20的(b)所示，若磁通φ2d取與該最大允許值相同的值，則Vq’根據(jù)式(5)為圖2的曲線(b)。
在使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在額定速度(轉(zhuǎn)速ωbase)的2倍左右的區(qū)域運(yùn)行時(shí)，如圖2(a)所示，d軸電壓分量Vd’沒(méi)有超出輸出限制值±Vmax。但是，q軸電壓分量Vq’在轉(zhuǎn)速ωbase以上區(qū)域運(yùn)行時(shí)要超出輸出限制值±Vmax，發(fā)生電壓飽和。在電壓飽和發(fā)生時(shí)，q軸電壓分量ΔVq利用q軸電壓限制器54a限制在±Vmax。使q軸電壓限制器54a的輸入輸出值通過(guò)減法器1，通過(guò)這樣能夠求出其偏差(下面稱為q軸電壓飽和量ΔVq)。q軸電壓飽和量是表示電壓飽和到什么程度的參數(shù)，相當(dāng)于圖2(b)與(c)所示的Vq’之差。
這里，在式(5)中，由于L及M為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，是固定的，而且速度ω必須按照調(diào)速裝置以上的指令進(jìn)行，不能進(jìn)行修正，因此可知，在因q軸電壓分量Vq’而引起電壓飽和發(fā)生時(shí)，為了抑制Vq’，只能將磁通φ2d向下修正。即根據(jù)保持的q軸電壓飽和量ΔVq’求出對(duì)磁通的修正量Δφ2d，再根據(jù)該修正量將磁通向下修正，通過(guò)這樣消除電壓飽和。
保持的q軸電壓飽和量ΔVq’與為了消除電壓飽和用的磁通指令修正量Δφ2d的關(guān)系用與式(5)相同的式(6)表示。
ΔVq’＝(L1/M)·ω·Δφ2d……(6)再將式(6)對(duì)于磁通指令修正量Δφ2d進(jìn)行變形，成為式(7)。
Δφ2d＝(M/L1)·ΔVq’/ω……(7)式(7)為根據(jù)保持的q軸電壓飽和量ΔVq’求出對(duì)磁通的修正量Δφ2d的公式，相當(dāng)于圖1的磁通指令修正3a，其具體框圖如圖3所示。
上述得到的磁通指令修正量Δφ2d輸入至減法器4，將磁通指令φ2d*向下修正為磁通修正指令φ2d*cmd。利用該修正，根據(jù)端電壓的公式畫出的q軸電壓分量Vq’的曲線為圖2的(c)，能夠抑制q軸分量的電壓飽和的發(fā)生。
在實(shí)施形態(tài)1中，在發(fā)生q軸電壓飽和時(shí)，檢測(cè)該飽和程度作為q軸電壓飽和量，根據(jù)該飽和量，決定用于消除電壓飽和的最佳磁通指令修正量，通過(guò)反饋對(duì)磁通指令進(jìn)行修正。
由于在決定該修正量時(shí)考慮到電動(dòng)機(jī)的速度，因此在速度急劇變化時(shí)，也始終能夠得到最佳的修正量，能夠抑制電壓飽和的發(fā)生。
另外，由于能夠不受負(fù)載及母線電壓這樣的條件變化的影響，進(jìn)行穩(wěn)定的控制，能夠始終最大限度地發(fā)揮PWM逆變器的能力，因此能夠增大輸出轉(zhuǎn)矩等量。
另外，在上面所述中作為交流電動(dòng)機(jī)是以感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為例進(jìn)行說(shuō)明的，但不限于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，對(duì)于能夠進(jìn)行磁通控制的同步電動(dòng)機(jī)，當(dāng)然也能夠用同樣的手段。
實(shí)施形態(tài)2圖4所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的永磁電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置構(gòu)成圖。在圖中，1、2、32～34、38、39、42～44、45b、47a、48、52、53b及54a與圖1相同，省略其說(shuō)明。
另外，5a為將保持的q軸電壓飽和量ΔVq’及dq軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω作為輸入并輸出d軸電流指令修正量Δi1d的d軸電流指令修正量，6為將通過(guò)從d軸電流指令i1d*減去d軸電流指令修正量Δi1d，將修正的d軸電流修正指令i1d*cmd輸出的第三減法器。另外，56為永磁電動(dòng)機(jī)，57為輸出任意的d軸電流指令的d軸電流指令生成單元，58為計(jì)算坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)角速度用的系數(shù)生成器。
實(shí)施形態(tài)1所示的是控制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置的例子，而實(shí)施形態(tài)2是關(guān)于控制作為交流電動(dòng)機(jī)的永磁電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置。
圖4與表示控制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速度裝置構(gòu)成的圖1相比，將作為控制對(duì)象的交流電動(dòng)機(jī)從感應(yīng)電動(dòng)機(jī)31換成永磁電動(dòng)機(jī)56，同時(shí)刪去磁通指令生成單元55、減法器4、磁通指令修正器3a、轉(zhuǎn)子磁通運(yùn)算器35、轉(zhuǎn)差額率運(yùn)算器36、坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)角速度運(yùn)算器37、減法器40、磁通控制器41及電流限制器51、新追加了輸出任意的d軸電流指令的d軸電流指令生成單元57、為了計(jì)算坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)角速度用的系數(shù)生成器58及減法器、與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比，基本構(gòu)成多少有些不同，但基本動(dòng)作相同，想要解決的問(wèn)題也相同。
圖5所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的d軸電流指令修正器5a的構(gòu)成圖。在圖中，23為用dq軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω除保持的q軸電壓飽和量ΔVq’的除法器，24為將除法器23的輸出作為輸入并輸出d軸電流指令修正量Δi1d的系數(shù)生成器。但是，在后述的d軸電流指令修正器56中，在后述的d軸電流指令修正器56中，是用dq軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω除q軸指令飽和量ΔVq。
在永磁電動(dòng)機(jī)的情況下，穩(wěn)定狀態(tài)的d軸電壓分量Vd’及q軸電壓分量Vq’用式(8)及式(9)給出。
Vd’＝R1·i1d-Lq·ω·i1q……(8)Vq’＝R1·i1q+ω(Ld·i1d+φf(shuō)) ……(9)式中，R1為永磁電動(dòng)機(jī)56的一次電阻，Ld為d軸分量電感，Lq為q軸分量電感，φf(shuō)為永磁體產(chǎn)生的交鏈磁通的最大值。
在使永磁電動(dòng)機(jī)在額定速度以上運(yùn)行時(shí)，由于各第2項(xiàng)分量與第1項(xiàng)相比為非常大，因此式(8)可以用式(10)近似，式(9)可以用式(11)近似。
Vd’＝-Lq·ω·i1q……(10)Vq’＝ω(Ld·i1d+φf(shuō)) ……(11)下面用圖4及圖5說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的動(dòng)作，在不發(fā)生電壓飽和時(shí)，其動(dòng)作與已有技術(shù)相同，省略其說(shuō)明。
在實(shí)施形態(tài)1中，在因q軸電壓分量Vq’而發(fā)生電壓飽和時(shí)，為了消除它是對(duì)磁通指令進(jìn)行了修正，而在實(shí)施形態(tài)中，由于是以所謂永磁電動(dòng)機(jī)這種不具有磁通控制系統(tǒng)的交流電動(dòng)機(jī)為對(duì)象，因此修正方案采用下述的方法。
在電壓飽和發(fā)生時(shí)，q軸電壓分量Vq’利用q軸電壓限制器54a限制在±Vmax，使q軸電壓限制器54a的輸入輸出值通過(guò)減法器1，通過(guò)這樣能夠求出其偏差(下面稱為q軸電壓飽和量ΔVq)。q軸電壓飽和量ΔVq是表示電壓飽和到什么程度的參數(shù)。
這里，在式(11)中，由于Ld及φf(shuō)為永磁電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，是固定的，另外速度ω必須按照調(diào)速裝置以上的指令進(jìn)行，不能進(jìn)行修正，因此可知，在因q軸電壓分量Vq’而引起電壓飽和發(fā)生時(shí)，為了抑制Vq’，只能將d軸電流i1d向下修正。即根據(jù)保持的q軸電壓飽和量ΔVq’求出對(duì)d軸電流的修正量Δi1d，再根據(jù)該修正量將d軸電流向下修正，通過(guò)這樣消除電壓飽和。
保持的q軸電壓飽和量ΔVq’與為了消除電壓飽和用的d軸電流指令修正量Δi1d的關(guān)系可以用式(12)表示。
ΔVq’＝ω·Ld·Δi1d……(12)若將式(12)對(duì)于d軸電流指令修正量Δi1d進(jìn)行變換，則得到式(13)。
Δi1d＝ΔVq’/(ω·Ld)……(13)式(13)為根據(jù)保持的q軸電壓飽和量ΔVq’求出對(duì)d軸電流的修正量Δi1d的式，相當(dāng)于圖4的d軸電流指令修正器5a，其具體的框圖如圖5所示。
上述得到的d軸電流指令修正量Δi1d輸入至減法器6，將d軸電流指令i1d*向下修正為d軸電流修正指令i1d*.利用該修正，能夠抑制q軸分量的電壓飽和的發(fā)生。
如上所述，采用實(shí)施形態(tài)2，即使在不具有磁通控制系統(tǒng)的交流電動(dòng)機(jī)中，在與實(shí)施形態(tài)1相同當(dāng)速度急劇變化時(shí)等情況下，由于也能夠抑制電壓飽和的發(fā)生，能夠不受負(fù)載及母線電壓這樣的條件變化的影響，進(jìn)行穩(wěn)定的控制，因此能夠增大輸出轉(zhuǎn)矩等量。
另外，當(dāng)然不限于永磁電動(dòng)機(jī)，即使對(duì)于不具有磁通控制系統(tǒng)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，也能夠采用同樣的手段。另外，在永磁電動(dòng)機(jī)中，有Ld＝Lq即不具有凸極性能的SPM電動(dòng)機(jī)及Ld＜Lq的具有凸極性能的IPM電動(dòng)機(jī)等類型，而本發(fā)明中，與有無(wú)凸極性能無(wú)關(guān)，對(duì)于任何一種永磁電動(dòng)機(jī)都能夠采用本方式。
實(shí)施形態(tài)3圖6所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置構(gòu)成圖。在圖中，1、2、3a、4、31～39、40～44、45b、46、47a、48、51、52、53b及54a與圖1相同，省略其說(shuō)明。另外，7為將感應(yīng)電動(dòng)機(jī)31的轉(zhuǎn)速ωr作為作為輸入并與之相應(yīng)輸出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的磁通指令φ2d*的磁通指令生成單元。
下面用圖6及圖2說(shuō)明實(shí)施形態(tài)3的交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置動(dòng)作。
在實(shí)施形態(tài)1中所示的例子是，在q軸電壓飽和發(fā)生時(shí)，從磁通指令生成單元55輸出的磁通指令φ2d*減去根據(jù)保持的q軸電壓飽和量ΔVq’及dq軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω求得的磁通指令修正量Δφ2d，作為磁通修正指令φ2dcmd。為了抑制電壓飽和的發(fā)生，只要與轉(zhuǎn)速ωr的增加相對(duì)應(yīng)減小該磁通修正指令φ2dcmd即可。
另外，磁通指令生成單元55一般為了輸出一定值(磁通指令φ2d*)，若在轉(zhuǎn)速ωr增大時(shí)不增大磁通指令修正量φ2d*，則不能抑制電壓飽和的發(fā)生。如圖2所示，隨著轉(zhuǎn)速ωr增大，q軸電壓飽和量ΔVq增大，但為了進(jìn)行穩(wěn)定控制，使反饋的修正量過(guò)大是不太理想的。
實(shí)施形態(tài)3是將轉(zhuǎn)速ωr輸入至磁通指令生成單元9，并根據(jù)轉(zhuǎn)速ωr使磁通指令φ2d*。例如，采用相對(duì)于轉(zhuǎn)速ωr增加而反比例減弱磁通指令φ2d*這樣的方法使磁通指令φ2d*變化。
通過(guò)相對(duì)于轉(zhuǎn)速ωr增加而使磁通指令生成單元9輸出的磁通指令φ2d*變化，能夠減小q軸電壓飽和量ΔVq，能夠抑制作為修正量被反饋的磁通指令修正量Δφ2d。
如上所述，采用實(shí)施形態(tài)3，由于將轉(zhuǎn)速ωr輸入至磁通指令生成單元7，并與之相應(yīng)使，輸出的磁通指令φ2d*變化，因此能夠?qū)⒎答伒拇磐ㄖ噶钚拚喀う?d*的大小減小一定的程度，能夠提高交流電動(dòng)機(jī)控制的穩(wěn)定性。
另外，圖7所示為發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的永磁電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置構(gòu)成圖。在上述圖6中所示的例子是，將實(shí)施形態(tài)1的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置中輸出一定值(磁通指令φ2d*)的磁通指令生成單元55換成根據(jù)轉(zhuǎn)速ωr使磁通指令φ2d*變化的磁通指令生成單元7，而圖7是將實(shí)施形態(tài)2的任意的d軸電流指令V1d*輸出的d軸電流指令生成單元57換成根據(jù)轉(zhuǎn)速ωr使d軸電流指令i1d*變化的d軸電流指令生成單元8。
即使在永磁電動(dòng)機(jī)的控制中，也能夠?qū)⒎答伒膁軸電流指令修正量Δi1d的大小減小一定程度，與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相同，能夠提高穩(wěn)定性。
實(shí)施形態(tài)4圖8所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置的構(gòu)成圖。在圖中，1、2、3a、4、31～39、40～44、46、47a、48、51、52、54a及55與圖1相同，省略其說(shuō)明。
另外，11為根據(jù)d軸電壓Vd’及d軸電壓指令Vd*輸出d軸電壓飽和量ΔVd的第4減法器，12為保持d軸電壓飽和量ΔVd并輸出保持的d軸電壓飽和量ΔVd’的積分器，13a為將保持的d軸電壓飽和量ΔVd’及dq坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω作為輸入并輸出q軸電流指令修正量i1q的q軸電流指令修正器，14為將通過(guò)從q軸電流指令i1q*減去q軸電流指令修正量Δi1q而修正的q軸電流修正指令i1q*cmd輸出的第5減法器。另外，45a為進(jìn)行PI控制使電流偏差eid為0并輸出d軸電壓分量Vd’的d軸電流控制器，53a為將d軸電壓分量Vd’限制在規(guī)定范圍內(nèi)并輸出d軸電壓指令Vd*的d軸電壓限制器。
圖9為根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定狀態(tài)下求出端電壓的式(4)及式(5)畫出的d軸電壓分量Vd’及q軸電壓分量Vq’的曲線，(a)為利用實(shí)施形態(tài)4進(jìn)行修正前的d軸電壓分量Vd’的曲線，(b)為利用實(shí)施形態(tài)4進(jìn)行修正前的q軸電壓分量Vq’的曲線，(c)為利用實(shí)施形態(tài)4進(jìn)行修正后的q軸電壓分量Vq’的曲線，(d)為利用實(shí)施形態(tài)4進(jìn)行修正后d軸電壓分量Vd’的曲線。
圖10所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的q軸電流指令修正器13a的構(gòu)成圖。在圖中，25為用dq軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω除保持的d軸電壓飽和量ΔVd’的除法器，26為將除法器25的輸出作為輸入并輸出q軸電流指令修正量Δi1q的系數(shù)生成器。但是，在后述的q軸電流指令修正器13b中，除法器25用dq軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω除d軸電壓飽和量ΔVd。
在從實(shí)施形態(tài)1至實(shí)施形態(tài)3中所示的例子是，在額定速度(轉(zhuǎn)速ωbase)的2倍左右區(qū)域運(yùn)行，但實(shí)施形態(tài)4是能夠適應(yīng)在大大超過(guò)額定速度的區(qū)域運(yùn)行的情況。
下面用圖8～圖10、圖19舉圖20說(shuō)明實(shí)施形態(tài)4的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置動(dòng)作。另外，在不發(fā)生電壓飽和時(shí)，其動(dòng)作與已有技術(shù)相同，省略其說(shuō)明。
穩(wěn)定狀態(tài)下的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的端子間電壓如已有技術(shù)說(shuō)明的那樣，由式(4)及式(5)給出。由于q軸電流限制器52為固定限制器，因此其q軸電流限制值如圖19的(a)所示，若q軸電流i1q流過(guò)與限制值相同的值，則根據(jù)式(4)，Vd’為圖9(a)的曲線。另外，能夠由磁通指令生成單元55任意輸出的φ2d*的最大允許值如圖20(b)所示，若磁通φ2d取與該最大允許值相同的值，則根據(jù)式(5)，Vq’為圖9(b)的曲線。
如圖9(a)及(b)所示，在使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在大大超過(guò)額定速度的區(qū)域運(yùn)行時(shí)，在轉(zhuǎn)速ωbase以上的區(qū)域，q軸電壓分量Vq’超出輸出限制值±Vmax，發(fā)生電壓飽和，再在轉(zhuǎn)速ωbase2以上的高速區(qū)，d軸電壓分量Vd’也超出輸出限制值±Vmax，發(fā)生電壓飽和。這里，在轉(zhuǎn)速ωbase以上(但轉(zhuǎn)速ωbase2以下)的區(qū)域q軸電壓分量Vq’發(fā)生電壓飽和時(shí)，與上述的從實(shí)施形態(tài)1至實(shí)施形態(tài)3所示的交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)整裝置動(dòng)作相同，省略其說(shuō)明。根據(jù)從實(shí)施形態(tài)1至實(shí)施形態(tài)3的端子間電壓的公式畫出的q軸電壓分量Vq’如圖8(c)的曲線所示，能夠抑制q軸分量的電壓飽和的發(fā)生。
還有，在轉(zhuǎn)速ωbase2以上的區(qū)域，d軸電壓指令Vd*發(fā)生電壓飽和時(shí)，d軸電壓分量Vd’由d軸電壓限制器53a限制在±Vmax。對(duì)d軸電壓限制器53a的輸入輸出的值，可以通過(guò)減法器11，以求出其偏差(下面稱為d軸電壓飽和量ΔVd)。d軸電壓飽和量ΔVd是表示電壓飽和到什么程度的參數(shù)，相當(dāng)于圖9(d)及(a)所示的Vd’之差。
這里，根據(jù)式(3)，由于σ為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，是固定的，另外速度ω由于既然是調(diào)速裝置就必須按照指令進(jìn)行，不能進(jìn)行修正，因此可知，在因d軸電壓分量Vd’而引起電壓飽和發(fā)生時(shí)，為了抑制Vd’，只能將q軸電流i1q向下修正。即根據(jù)保持的d軸電壓飽和量變?chǔ)d’求出對(duì)q軸電流的修正量Δi1q，再根據(jù)該修正量將q軸電流向下修正，通過(guò)這樣消除電壓飽和。
保持的d軸電壓飽和量ΔVd’與用于使電壓不發(fā)生飽和的q軸電流指令修正量Δi1q的關(guān)系與式(4)一樣，可以用式(14)表示。
ΔVd’＝-L1·σ·ω·Δi1q……(14)若將式(14)對(duì)于q軸電流指令修正量Δi1q進(jìn)行變換，則成為式(15)。
Δi1q＝-ΔVd’/(L1·σ·ω) ……(15)式(15)為根據(jù)保持的d軸電壓飽和量ΔVd’求出對(duì)q軸電流的修正量Δi1q的公式，相當(dāng)于圖8的q軸電流指令修正器13a，其具體的框圖如圖10所示。
上述得到的q軸電流指令修正值Δi1q輸入至減法器8，將q軸電流指令i1q*向下修正為q軸電流修正指令i1q*cmd，利用該修正并根據(jù)端子間電壓的理論式畫出的d軸電壓分量Vd’的曲線為圖9(d)，能夠抑制d軸分量的電壓飽和的發(fā)生。
如上所述，采用實(shí)施形態(tài)4，在發(fā)生d軸電壓飽和時(shí)，檢測(cè)該飽和程度d軸電壓飽和量，根據(jù)該飽和量，決定為了消除電壓飽和用的最佳q軸電流指令修正量，通過(guò)反饋對(duì)q軸電流指令進(jìn)行修正。
由于在決定該修正量時(shí)，考慮到電動(dòng)機(jī)的速度，因此在速度急劇變化時(shí)，也始終能夠得到最佳的修正量，能夠抑制電壓飽和的發(fā)生。
另外，即使在使交流電動(dòng)機(jī)在大大超過(guò)額定速度的區(qū)域運(yùn)行時(shí)，也由于能夠不受負(fù)載及母線電壓這樣的條件變化的影響，進(jìn)行穩(wěn)定的控制，能夠始終最大限度地發(fā)揮PWM逆變器的能力，因此能夠增大輸出轉(zhuǎn)矩等量。
另外，圖11所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的永磁電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置構(gòu)成圖。在圖中，1、2、5a、6、32～34、38、39、42～44、46、47a、48、54a、56～58與實(shí)施形態(tài)2所示的圖4相同，省略其說(shuō)明。另外，11為d軸電壓分量Vd’軸及d軸電壓指令Vd*輸出d軸電壓飽和量的第4減法器，12為保持d軸電壓飽和量ΔVd并輸出保持的d軸電壓飽和量ΔVd’的積分器，13a為將保持的d軸電壓飽和量ΔVd’及dq軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω作為輸入并輸出q軸電流指令修正量Δi1q的q軸電流指令修正器，14作為將通過(guò)從q軸電流指令i1q*減去q軸電流指令修正量Δi1q而修正的q軸電流修正指令i1q*cmd輸出的第5減法器。另外，45a為進(jìn)行PI控制使電流偏差eid為0并輸出d軸電壓分量Vd’的d軸電流控制器，53a為將d軸電壓分量Vd’限制在規(guī)定值范圍內(nèi)并輸出d軸電壓指令Vd*的d軸電壓限制器。
圖11是將本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4用于永磁電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置的例子，其動(dòng)作與上述圖8的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置相同，省略其說(shuō)明。
實(shí)施形態(tài)5圖12所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置構(gòu)成圖。在圖中，1、2、3a、4、11、12、13a、14、31～39、40～44、45a、46、47a、48、51、53a、54a及55與圖8相同，省略其說(shuō)明。另外，15為將感應(yīng)電動(dòng)機(jī)31的轉(zhuǎn)速ωr作為輸入并根據(jù)轉(zhuǎn)速ωr使限制值變化的q軸電流限制器。
下面用圖12及圖9說(shuō)明實(shí)施形態(tài)5的交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置動(dòng)作。
在實(shí)施形態(tài)4中，在發(fā)生d軸電壓飽和時(shí)，檢測(cè)該飽和程度作為d軸電壓飽和量ΔVd，根據(jù)該飽和量，決定為了清除電壓飽和用的最佳q軸電流指令修正量Δi1q，將q軸電流指令修正量Δi1q反饋，對(duì)q軸電流指令i1q*進(jìn)行修正，這里，如實(shí)施形態(tài)4的圖9所示，隨著轉(zhuǎn)速ωr增大，d軸電壓飽和量ΔVd也增大，但為了穩(wěn)定進(jìn)行控制，這樣反饋的修正量將過(guò)大，這不太理想。
在實(shí)施形態(tài)4中，從q軸電流限制器52輸出的q軸電流指令i1q*減去作為修正量反饋的q軸電流指令修正量Δi1q，這成為最終的q軸電流修正指令i1q*cmd，為了抑制電壓飽和的發(fā)生，相對(duì)于轉(zhuǎn)速ωr的增加，只要減小該q軸電流修正指令i1q*cmd既可。
但是，由于實(shí)施形態(tài)4的q軸電流限制器53為固定限制器，始終以一定值加以限制，因此在轉(zhuǎn)速ωr增大而且q軸電流指令以限制值最大限度輸出時(shí)，若不增大q軸電流指令修正量Δi1q，則不能抑制電壓飽和的發(fā)生。
在實(shí)施形態(tài)5中，是將實(shí)施形態(tài)4的固定限制器即q軸電流限制器52換成根據(jù)轉(zhuǎn)速ωr使限制值變化的可變限制器即q軸電流限制器15。例如用相對(duì)于轉(zhuǎn)速ωr的增加以反比例減小限制值這樣的方法使限制值變化。
相對(duì)于轉(zhuǎn)速ωr的增加，改變限制的q軸電流限制器15輸出的q軸電流指令i1q*，通過(guò)這樣能夠減小d軸電壓飽和量ΔVd，能夠抑制作為修正量被反饋的q軸電流指令修正量Δi1q。
另外，上述所示的是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的例子，但在圖11的永磁電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置中，通過(guò)將固定限制器即q軸電流限制器52換成根據(jù)轉(zhuǎn)速ωr使限制值變化的可變限制器即q軸電流限制器15，在永磁電動(dòng)機(jī)的控制中也能夠提高穩(wěn)定性。
如上所述，根據(jù)實(shí)施形態(tài)5，由于將q軸電流限制器15形成為根據(jù)轉(zhuǎn)速ωr使限制值變化的可變限制器，因此能夠?qū)軸電壓飽和量ΔVd的大小減小一定程度，能夠提高交流電動(dòng)機(jī)控制的穩(wěn)定性。
另外，也可以同時(shí)采用實(shí)施形態(tài)5及實(shí)施形態(tài)3，將d軸電壓飽和量ΔVd及q軸電壓飽和量ΔVq這兩者減小一定程度，更顯著提高交流電動(dòng)機(jī)控制的穩(wěn)定性。
實(shí)施形態(tài)6圖13所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置構(gòu)成圖。在圖中，1，4，11，14，31～39，40～44，46，48，51，52及55與圖8相同，省略其說(shuō)明。另外，36為根據(jù)q軸電壓飽和量ΔVq及dq軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω輸出磁通指令修正量Δφ2d的磁通指令修正器，13b為將d軸電壓飽和量ΔVd及dq軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω作為輸入并輸出q軸電流指令修正量Δi1q的q軸電流指令修正器，16為進(jìn)行PI控制使電流偏差eid為0并輸出d軸電壓分量Vd’的d軸電流控制器，17為進(jìn)行PI控制使電流偏差eiq為0并輸出q軸電壓分量Vq’的q軸電流控制器，18為將d軸電壓分量Vd’限制在規(guī)定范圍內(nèi)并輸出d軸電壓指令Vd*的d軸電壓限制器，19為將d軸電壓分量Vq’限制在規(guī)定范圍內(nèi)并輸出d軸電壓指令Vq*的d軸電壓限制器。
另外，圖14所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置中使用的電流控制器16及17的PI控制器的構(gòu)成圖。在圖中，61，62及64與已有技術(shù)例的圖17相同，省略其說(shuō)明。另外，63a為積分器。
另外，e為輸入至PI控制器的偏差，U’為由PI控制器輸出的操作量。在d軸電流控制器16的情況下，e為d軸電流指令i1d*與d軸電流i1d之電流偏差eid，另外U’相當(dāng)于d軸電壓分量Vd’；在q軸電流控制器17的情況下，e為q軸電流指令i1q*與q軸電流i1q之電流偏差eiq，另外U’相當(dāng)于q軸電壓分量Vq’。
上述的在以往例及實(shí)施形態(tài)1～5中使用的d軸電流控制器45a及45b和q軸電流控制器47a及47b由于這樣構(gòu)成，即在操作量U’超過(guò)d軸電壓限制器53a及53b和q軸電壓限制器54a及54b的限制值時(shí)，停止該進(jìn)行PI控制的電流控制器內(nèi)部積分器63a的運(yùn)算，因此追加了保持d軸電壓飽和量ΔVd用的積分器12及保持q軸電壓飽和量ΔVq用的積分器2，但實(shí)施形態(tài)6中使用的d軸電流控制器16及q軸電流控制器17，是即使在操作量U’超過(guò)d軸電壓限制器18及q軸電壓限制器19的限制值時(shí)，也不停止該進(jìn)行PI控制的電流控制器內(nèi)部的積分器63a的運(yùn)算，使內(nèi)部積分器63a保持限制值以上的值。
實(shí)施形態(tài)6是將上述實(shí)施形態(tài)4的d軸電流控制器45a及q軸的電流控制器47a換成d軸電流控制器16及q軸電流控制器17，另外省略保持d軸電壓飽和量ΔVd用的積分器12及保持q軸電壓飽和量ΔVq用的積分器2，同時(shí)將根據(jù)用積分器2保持的q軸電壓飽和量ΔVq’及dq軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω輸出磁通指令修正量Δφ2d的磁通指令修正器3a換成根據(jù)q軸電壓飽和量ΔVq及dq軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω輸出磁通指令修正量Δφ2d的磁通指令修正器3b，另外將輸入量為積分器12保持的d軸電壓飽和量ΔVd’及dq軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω并輸出q軸電流指令修正量Δi1q的q軸電流指令修正器13a換成輸入量為d軸電壓飽和量ΔVd及dq軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω并輸入q軸電流指令修正量Δi1q的q軸電流指令修正器13b，使其進(jìn)行相同的動(dòng)作，由于動(dòng)作于上述實(shí)施形態(tài)4相同，因此省略其說(shuō)明。
另外，上述說(shuō)明的是將圖8的電流控制器45a、47a換成電流控制器16及17的例子，但也可以將圖12的電流控制器45a及47a換成電流控制器16及17。另外，也可以將圖6的電流控制器47a換成電流控制器17。
即使在操作量U’超過(guò)限制值時(shí)，也由于使用了不使該P(yáng)I控制器內(nèi)部的積分器63a停止運(yùn)算的PI控制器即d軸電流控制器16及q軸電流控制器17，因此能夠以簡(jiǎn)單的構(gòu)成抑制電壓飽和的發(fā)生。
另外，圖15所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的永磁電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置構(gòu)成圖。在圖中，1，11，32～34，38，39，42～44，46，48，51，52，56～58與圖11相同，省略其說(shuō)明。另外，56為將q軸電壓飽和量ΔVq及dq軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω作為輸入并輸出d軸電流指令修正量Δi1d的d軸電流指令修正器，13b為將d軸電壓飽和量ΔVd及dq軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω作為輸入并輸出q軸電流指令修正量Δi1q的q軸電流指令修正器，16為進(jìn)行PI控制使電流偏差eid為0并輸出d軸電壓分量Vd’的d軸電流控制器，17為進(jìn)行PI控制使電流偏差eiq為0并輸出q軸電壓分量Vq’的q軸電流控制器，18為將d軸電壓分量Vd’限制在規(guī)定范圍內(nèi)并輸出d軸電壓指令Vd*的d軸電壓限制器，19為將q軸電壓分量Vq’限制在規(guī)定范圍內(nèi)并輸出q軸電壓指令Vq*的q軸電壓限制器。
圖15是將圖11的d軸電流控制器45a及q軸電流控制器47a換成即使在操作量U’超過(guò)d軸電壓限制器18及q軸電壓限制器19的限制值時(shí)也不停止該進(jìn)行PI控制的電流控制器內(nèi)部的積分器63a運(yùn)算，使內(nèi)部積分器63a保持限制值以上的值的d軸電流控制器16及q軸電流控制器17，同時(shí)省略保持d軸電壓飽和量ΔVd用的積分器12及保持q軸電壓飽和量ΔVq用的積分器2將根據(jù)積分器2保持的q軸電壓飽和量ΔVq’及dq軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω輸出磁通指令修正量Δφ2d的磁通指令修正器3a換成根據(jù)q軸電壓飽和量ΔVq及dq軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω輸出磁通指令修正量Δφ2d的磁通指令修正器3b，另外將輸入量為積分器12保持的d軸電壓飽和量ΔVd’及dq軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω并輸出q軸電流指令修正量Δi1q的q軸電流修正指令13a換成輸入量為d軸電壓飽和量ΔVd及dq軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度ω并輸出q軸電流指令修正量Δi1q的q軸電流修正指令13b，使其進(jìn)行相同的動(dòng)作，由于動(dòng)作與上述實(shí)施形態(tài)4相同，因此省略其說(shuō)明。
另外，上述說(shuō)明的是將圖11的電流控制器45a及47a換成電流控制器16及17的例子，但也可以將圖4的電流控制器47a換成電流控制器17。
即使在操作量U’超過(guò)限制值時(shí)，也由于使用了不該使該P(yáng)I控制器內(nèi)部的積分器63a停止運(yùn)算的PI控制器即d軸電流控制器16及q軸電流控制器17，因此能夠以簡(jiǎn)單的構(gòu)成抑制電壓飽和的發(fā)生。
如上所述，在交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置中電壓飽和發(fā)生時(shí)，由于根據(jù)作為電壓飽和程度檢測(cè)的電壓飽和量，求出為了消除電壓飽和用的最佳修正量，并進(jìn)行反饋以修正各指令，因此適合用于額定速度以上的高速運(yùn)行或具有急劇速度變化的用途。
權(quán)利要求
1.一種交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置，具有將交流電動(dòng)機(jī)的電流分為旋轉(zhuǎn)的直角雙軸坐標(biāo)上的2個(gè)分量即勵(lì)磁分量電流及轉(zhuǎn)矩分量電流，并對(duì)其分別進(jìn)行比例積分控制的電流控制器，其特征在于，還具有將對(duì)轉(zhuǎn)矩分量電流進(jìn)行比例積分控制的轉(zhuǎn)矩分量電流控制器輸出的轉(zhuǎn)矩電壓分量限制在規(guī)定值以下的轉(zhuǎn)矩分量電壓限制器，根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩分量電流控制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電壓分量及所述轉(zhuǎn)矩分量電壓限制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電壓指令求出轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量的第1減法器，保持該轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量的第1積分器，根據(jù)該保持的轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量及直角雙軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度輸出磁通指令修正量的磁通指令修正器，以及從磁通指令減去該磁通指令修正量并輸出磁通修正指令的第2減法器。
2.一種交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置，具有將交流電動(dòng)機(jī)的電流分為旋轉(zhuǎn)的直角雙軸坐標(biāo)上的2個(gè)分量即勵(lì)磁分量電流及轉(zhuǎn)矩分量電流并對(duì)其分別進(jìn)行比例積分控制的電流控制器，其特征在于，還具有將對(duì)轉(zhuǎn)矩分量電流進(jìn)行比例積分控制的轉(zhuǎn)矩分量電流控制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電壓分量限制在規(guī)定值以下的轉(zhuǎn)矩分量電壓限制器，根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩分量電流控制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電壓分量及所述轉(zhuǎn)矩分量電壓控制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電壓指令求轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量的第1減法器，保持該轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量的第1積分器，根據(jù)該保持的轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量及直角雙軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度輸出勵(lì)磁分量電流指令修正量的勵(lì)磁分量電流指令修正器，以及從勵(lì)磁分量電流指令減去該勵(lì)磁分量電流指令修正量并輸出勵(lì)磁分量電流指令修正指令的第3減法器。
3.如權(quán)利要求1所述的交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置，其特征在于，將所述交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速輸入至生成磁通指令的磁通指令生成單元，使其根據(jù)所述交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速生成磁通指令。
4.如權(quán)利要求2所述的交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置，其特征在于，將所述交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速輸入至生成勵(lì)磁分量電流指令的勵(lì)磁分量電流指令生成單元，使其根據(jù)所述交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速生成勵(lì)磁分量電流指令。
5.如權(quán)利要求1至權(quán)利要求4的任一項(xiàng)所述的交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置，其特征在于，具有將對(duì)勵(lì)磁分量電流進(jìn)行比例積分控制的勵(lì)磁分量電流控制器輸出的勵(lì)磁分量電壓分量限制在規(guī)定值以下的勵(lì)磁分量電壓限制器，求出所述勵(lì)磁分量電流控制器輸出的勵(lì)磁分量電壓分量及所述勵(lì)磁分量電壓限制器輸出的勵(lì)磁分量電壓飽和量的第4減法器，保持該勵(lì)磁分量電壓飽和量的第2積分器，根據(jù)該保持的勵(lì)磁分量電壓飽和量及直角雙軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度輸出轉(zhuǎn)矩分量電流指令修正量的勵(lì)磁分量電流指令修正器，以及從轉(zhuǎn)矩分量電流指令減去該轉(zhuǎn)矩分量電流指令修正量并輸出轉(zhuǎn)矩分量電流修正指令的第5減法器。
6.如權(quán)利要求5所述的交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置，其特征在于，在將對(duì)速度指令與交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速之速度偏差進(jìn)行比例積分控制的速度控制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電流指令限制在規(guī)定值以下的轉(zhuǎn)矩分量電流限制器中，使限制轉(zhuǎn)矩分量電流指令的限制值相應(yīng)于所述交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速而變化。
7.一種交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置，具有將交流電動(dòng)機(jī)的電流分為旋轉(zhuǎn)的直角雙軸坐標(biāo)上的2個(gè)分量即勵(lì)磁分量電流及轉(zhuǎn)矩分量電流并對(duì)其分別進(jìn)行比例積分控制的電流控制器，其特征在于，這樣構(gòu)成對(duì)轉(zhuǎn)矩分量電流進(jìn)行比例積分控制的轉(zhuǎn)矩分量電流控制器，使得轉(zhuǎn)矩分量電壓分量即使飽和，內(nèi)部積分器也能夠繼續(xù)運(yùn)算，同時(shí)還具有將對(duì)轉(zhuǎn)矩分量電流進(jìn)行比例積分控制的轉(zhuǎn)矩分量電流控制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電壓分量限制在規(guī)定值以下的轉(zhuǎn)矩分量電壓限制器，根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩分量電流控制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電壓分量及所述轉(zhuǎn)矩分量電壓限制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電壓指令求轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量的第1減法器，根據(jù)該轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量及直角雙軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度輸出磁通指令修正量的磁通指令修正器，以及從磁通指令減去該磁通指令修正量并輸出磁通修正指令的第2減法器。
8.一種交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置，具有將交流電動(dòng)機(jī)的電流分為旋轉(zhuǎn)的直角雙軸坐標(biāo)上的2個(gè)分量即勵(lì)磁分量電流及轉(zhuǎn)矩分量電流并對(duì)其分別進(jìn)行比例積分控制的電流控制器，其特征在于，這樣構(gòu)成對(duì)轉(zhuǎn)矩分量電流進(jìn)行比例積分控制的轉(zhuǎn)矩分量電流控制器，使得轉(zhuǎn)矩分量電壓分量即使飽和，內(nèi)部積分器也能夠繼續(xù)運(yùn)算，同時(shí)還具有將對(duì)轉(zhuǎn)矩分量電流進(jìn)行比例積分控制的轉(zhuǎn)矩分量電流控制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電壓分量限制在規(guī)定值以下的轉(zhuǎn)矩分量電壓限制器，根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩分量電流控制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電壓分量及所述轉(zhuǎn)矩分量電壓限制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電壓指令求轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量的第1減法器，根據(jù)該轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量及直角雙軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度輸出勵(lì)磁分量電流指令修正量的勵(lì)磁分量電流指令修正器，以及從勵(lì)磁分量電流指令減去該勵(lì)磁分量電流指令修正量并輸出勵(lì)磁分量電流指令修正指令的第3減法器。
9.如權(quán)利要求7所述的交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置，其特征在于，將所述交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速輸入至生成磁通指令的磁通指令生成單元，使其根據(jù)所述交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速生成磁通指令。
10.如權(quán)利要求8所述的交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置，其特征在于，將所述交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速輸入至生成勵(lì)磁分量電流指令的勵(lì)磁分量電流指令生成單元，使其根據(jù)所述交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速生成勵(lì)磁分量電流指令。
11.如權(quán)利要求7至權(quán)利要求10的任一項(xiàng)所述的交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置，其特征在于，這樣構(gòu)成對(duì)勵(lì)磁分量電流進(jìn)行比例積分控制的勵(lì)磁分量電流控制器，使得勵(lì)磁分量電壓分量即使飽和，內(nèi)部的積分器也能夠繼續(xù)運(yùn)算，同時(shí)還具有將對(duì)勵(lì)磁分量電流進(jìn)行比例積分控制的勵(lì)磁分量電流控制器輸出的勵(lì)磁分量電壓分量限制在規(guī)定值以下的勵(lì)磁分量電壓限制器，求所述勵(lì)磁分量電流控制器輸出的勵(lì)磁分量電壓分量及所述勵(lì)磁分量電壓限制器輸出的勵(lì)磁分量電壓飽和量的第4減法器，根據(jù)該勵(lì)磁分量電壓飽和量及直角雙軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度輸出轉(zhuǎn)矩分量電流指令修正量的勵(lì)磁分量電流指令修正器，以及從轉(zhuǎn)矩分量電流指令減去該轉(zhuǎn)矩分量電流指令修正量并輸出轉(zhuǎn)矩分量電流修正指令的第5減法器。
12.如權(quán)利要求11所述的交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置，其特征在于，在將對(duì)速度指令與交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速之速度偏差進(jìn)行比例積分控制的速度控制器輸出的轉(zhuǎn)矩分量電流指令限制在規(guī)定值以下的轉(zhuǎn)矩分量電流限制器中，使限制轉(zhuǎn)矩分量電流指令的限制值相應(yīng)于所述交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速而變化。
全文摘要
本發(fā)明交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置是具有將交流電動(dòng)機(jī)的電流分解為旋轉(zhuǎn)的直角雙軸坐標(biāo)上的2個(gè)分量即勵(lì)磁分量電流及轉(zhuǎn)矩分量電流并對(duì)其分別進(jìn)行比例積分控制的電流控制器的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置，具有根據(jù)轉(zhuǎn)矩分量電流控制器(47a)輸出的轉(zhuǎn)矩分量電壓分量(Vq’)及轉(zhuǎn)矩分量電壓限制器(54a)輸出的轉(zhuǎn)矩分量電壓指令(Vq*)求轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量(ΔVq)的第1減法器，保持該轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量(ΔVq)的第1積分器，根據(jù)該保持的轉(zhuǎn)矩分量電壓飽和量(ΔVq’)及直角雙軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角速度輸出磁通指令修正量(Δφ
文檔編號(hào)H02P21/00GK1440587SQ01812325
公開(kāi)日2003年9月3日 申請(qǐng)日期2001年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月13日
發(fā)明者原川雅哉, 長(zhǎng)野鐵明 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社