專利名稱：電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種最適合在電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中使用的電機(jī)及其控制裝置的改良、以及使用它們的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。
背景技術(shù)：
以往電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中使用的電機(jī)一般為永久磁鐵同步電機(jī)(PMSM)，永久磁鐵同步電機(jī)由三相的正弦波電流驅(qū)動(dòng)。另外，作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制方式，廣泛使用被稱為矢量控制的控制方式。但是，電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的小型化要求強(qiáng)烈，存在作為適于小型化的電機(jī)而使用無(wú)電刷DC電機(jī)的傾向。
在這種狀況下，參照?qǐng)D1對(duì)以往的使用了電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置用電機(jī)的矢量控制方式的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置進(jìn)行說(shuō)明。
其結(jié)構(gòu)為在控制電機(jī)1的電流的電流指令值算出部100的后邊連接有通過(guò)檢測(cè)電流指令值Iavref、Ibvref、Icvref與電機(jī)電流Ia、Ib、Ic之間的誤差的減法器20-1、20-2、20-3，輸入來(lái)自減法器20-1、20-2、20-3的各誤差信號(hào)的PI控制部21，輸入來(lái)自PI控制部21的電壓va、vb、vc的PWM控制部30，和將直流轉(zhuǎn)換為交流的逆變器31而到達(dá)電機(jī)1的主路徑。在逆變器31與電機(jī)1之間配設(shè)有檢測(cè)電機(jī)電流Ia、Ib、Ic的電流檢測(cè)電路32-1、32-2、32-3，并構(gòu)成將檢測(cè)出的電機(jī)電流Ia、Ib、Ic分別反饋至減法器20-1、20-2、20-3的反饋控制系統(tǒng)B。
接下來(lái)，對(duì)電流指令值算出部100進(jìn)行說(shuō)明。首先關(guān)于其輸入，輸入根據(jù)由未圖示的轉(zhuǎn)矩傳感器所檢測(cè)出的轉(zhuǎn)矩算出的轉(zhuǎn)矩指令值Tref；由與電機(jī)1連接的位置檢測(cè)傳感器11所檢測(cè)出的電機(jī)1內(nèi)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角θe；由微分電路24運(yùn)算出的電角速度ωe。將電角速度ωe和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角θe作為輸入，利用換算部101算出反電動(dòng)勢(shì)ea、eb、ec。接著利用3相/2相轉(zhuǎn)換部102轉(zhuǎn)換成d軸成分電壓ed、q軸成分電壓eq，將該d軸成分電壓ed、q軸成分電壓eq作為輸入，利用q軸指令電流算出部108算出q軸的電流指令值Iqref。其中，在該情況下，設(shè)d軸的電流指令值Idref＝0來(lái)進(jìn)行運(yùn)算。即，在電機(jī)的輸出方程式Tref×ωn＝3/2(ed×Id+eq×Iq) ...(1)中，當(dāng)輸入Id＝Idref＝0時(shí)，以Iq＝Iqref＝2/3(Tref×ωn/eq) ...(2)進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)來(lái)自q軸指令電流算出部108的電流指令值Iqref和后述的超前角控制的超前角Φ算出電流指令值Iavref、Ibvref、Icvref。即，q軸指令電流算出部108輸入由超前角算出部107算出的超前角Φ和電流指令值Iqref，利用2相/3相轉(zhuǎn)換部109算出電流指令值Iavref、Ibvref、Icvref。
另外，在實(shí)驗(yàn)中使用Φ＝acos(ωb/ωm)或者Φ＝K(1-(ωb/ωm))等函數(shù)(“acos”表示cos-1)。并且，電機(jī)的基準(zhǔn)角速度ωb是不使用削弱磁場(chǎng)控制來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)1時(shí)的電機(jī)極限角速度。圖2表示轉(zhuǎn)矩T與電機(jī)轉(zhuǎn)速n(角速度ωe)的關(guān)系，表示沒(méi)有削弱磁場(chǎng)控制情況下的極限角速度ωb的一例。
接下來(lái)，對(duì)超前角控制進(jìn)行說(shuō)明。
在電機(jī)1不是高速旋轉(zhuǎn)的期間，即在電機(jī)1的機(jī)械角速度ωm低于電機(jī)的基準(zhǔn)角速度ωb的期間，電流指令值Iavref、Ibvref、Icvref，與超前角Φ無(wú)關(guān)，如果按照根據(jù)電流指令值Iqref由2相/3相轉(zhuǎn)換部109算出的值進(jìn)行控制，則可以輸出根據(jù)轉(zhuǎn)矩指令值Tref而得到的轉(zhuǎn)矩。即，作為電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，意味著駕駛員可以順利地執(zhí)行轉(zhuǎn)向操作。
另外，在電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，即電機(jī)的機(jī)械角速度ωm高于電機(jī)的基準(zhǔn)角速度ωb時(shí)，若不執(zhí)行附加了超前角Φ的控制，則不能實(shí)現(xiàn)比基準(zhǔn)角速度ωb更高的角速度。當(dāng)將該電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)置換到電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置時(shí)，在為了停車而變換方向或因緊急避難而進(jìn)行急速轉(zhuǎn)向的情況下，由于電機(jī)1不能跟隨轉(zhuǎn)向操作，因此使駕駛員的轉(zhuǎn)向感惡化。
作為電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)矩控制有一種被稱為削弱磁場(chǎng)控制的控制方式，作為其具體的一個(gè)方法有超前角控制。該超前角控制方式的詳細(xì)內(nèi)容在美國(guó)專利第5,667,605號(hào)說(shuō)明書(C1)、C.C.Chanetal“NovelPermanent Magnet Motor Drivers for Electric Vehicles”IEEE Transaction onIndustrial Electronics(Vol 43，No.2April 1996 page335，F(xiàn)ig.5)中記載。超前角控制方式的特征在于使電流指令值Iqref的相位僅超前角度Φ來(lái)生成磁場(chǎng)削弱成分。在圖10(B)中，當(dāng)使電流指令值Iqref僅超前角度Φ時(shí)，作為d軸成分產(chǎn)生Iqref×sinΦ，作為q軸成分產(chǎn)生Iqref×cosΦ。這里，Iqref×sinΦ作為磁場(chǎng)削弱成分發(fā)揮作用，Iqref×cosΦ作為轉(zhuǎn)矩成分發(fā)揮作用。
另外，作為在電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中使用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制方式，采用如下矢量控制根據(jù)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，由控制器通過(guò)逆變器產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，來(lái)驅(qū)動(dòng)控制轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。即，矢量控制通過(guò)在以規(guī)定角度間隔配置于轉(zhuǎn)子的外周面上的多個(gè)勵(lì)磁線圈1上，根據(jù)轉(zhuǎn)子位置利用控制電路依次切換各勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁，由此來(lái)控制轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
這種矢量控制在例如特開(kāi)2001-18822(A)等中已經(jīng)公開(kāi)。圖3是表示矢量控制下的電機(jī)56的驅(qū)動(dòng)控制的一例的功能模塊結(jié)構(gòu)。
在圖3中，形成有從決定電機(jī)56的控制指令值的指令電流決定部51開(kāi)始，經(jīng)由PI控制部52、2相/3相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部53、PWM電壓發(fā)生部54、逆變器55直至電機(jī)56的指令信號(hào)主路徑。另外，在逆變器55和電機(jī)56之間配置電流傳感器571、572，并形成反饋路徑，在該反饋路徑中，在3相/2相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部59中將由這些電流傳感器571、572檢測(cè)出的電機(jī)電流轉(zhuǎn)換成2相，并把2相電流成分Iq、Id反饋至配設(shè)在指令電流決定部51和PI控制部52之間的減法電路581、582中。
利用該控制系統(tǒng)，在指令電流決定部51中，接收根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器所檢測(cè)的轉(zhuǎn)矩而算出的轉(zhuǎn)矩指令值Tref、位置檢測(cè)傳感器所檢測(cè)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角θ和電角ω，決定電流指令值Idref、Iqref。分別在減法電路581、582中，利用由反饋路徑的3相/2相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部59轉(zhuǎn)換成2相的2相電流成分Iq、Id，對(duì)這些電流指令值Idref、Iqref進(jìn)行反饋校正。即，在減法電路581、582中運(yùn)算2相電流成分Iq、Id與電流指令值Idref、Iqref之間的誤差。然后，在PI控制部521、522中，以d成分和q成分的形式算出表示PWM控制的占空比的信號(hào)作為指令值Vd和Vq，利用2相/3相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部53從d成分和q成分逆轉(zhuǎn)換成3相成分Va、Vb、Vc。然后，根據(jù)3相的指令值Va、Vb、Vc對(duì)逆變器55進(jìn)行PWM控制，向電機(jī)56提供逆變器電流，從而控制電機(jī)56的旋轉(zhuǎn)。
另外，61是車速傳感器，62是感應(yīng)區(qū)域判定電路，63是系數(shù)發(fā)生電路、64是基本助力計(jì)算電路，65是回復(fù)力計(jì)算電路，66是電角轉(zhuǎn)換部、67是角速度轉(zhuǎn)換部，68是非干擾控制校正值計(jì)算部。
在上述那樣的矢量控制的情況下，根據(jù)轉(zhuǎn)矩指令值Tref和電角ω、轉(zhuǎn)角θ決定電流指令值Idref、Iqref。另外，在將電機(jī)56的反饋電流Iu、Iw轉(zhuǎn)換成3相電流Iu、Iv、Iw之后，轉(zhuǎn)換成2相電流成分Id、Iq，然后，在減法電路582和581中運(yùn)算2相電流成分Id、Iq與電流指令值Idref、Iqref之間的誤差，該誤差實(shí)現(xiàn)基于PI控制的電流控制，由此求出對(duì)于逆變器55的指令值Vd、Vq。并且，在2相/3相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部53中將指令值Vd、Vq再次逆轉(zhuǎn)換成3相的指令值Va、Vb、Vc，并控制逆變器55，從而進(jìn)行電機(jī)56的驅(qū)動(dòng)控制。
但是，由于超前角控制而產(chǎn)生的d軸成分和q軸成分使電流指令值Iqref僅超前相位Φ，因此d軸的Iqref×sinΦ和q軸的Iqref×sinΦ限定于固定的關(guān)系，未必能夠使量的平衡最佳化。其結(jié)果，在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)端子電壓飽和，電機(jī)電流不能跟隨電流指令，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)變大，電機(jī)噪音也變大。因此，作為電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，在快速轉(zhuǎn)向操作時(shí)，通過(guò)方向盤感覺(jué)到異常的振動(dòng)，或者引起電機(jī)噪音，產(chǎn)生帶給駕駛員不愉快的感覺(jué)的不利情況。
另外，在上述那樣的矢量控制的情況下，電機(jī)56的檢測(cè)電流和逆變器55的輸出為3相，反饋控制系統(tǒng)為2相。這樣，必須通過(guò)在2相/3相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部53再次從2相逆轉(zhuǎn)換成3相，來(lái)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)56，由于混合了2相/3相轉(zhuǎn)換和3相/2相轉(zhuǎn)換，因此存在控制系統(tǒng)整體變復(fù)雜的問(wèn)題。
另外，如果能夠維持控制系統(tǒng)的線性特性，則電機(jī)56的控制的控制響應(yīng)性變得良好，控制變得容易、并可容易地達(dá)到控制目標(biāo)。但是，在電機(jī)56的驅(qū)動(dòng)控制中，包含各種各樣的非線性的因素。作為使電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生非線性的因素，例如有逆變器控制的死區(qū)時(shí)間(dead time)。即，雖使用FET(Field Effect Transistor場(chǎng)效應(yīng)晶體管)作為逆變器的開(kāi)關(guān)元件，但是FET并不是理想的開(kāi)關(guān)元件，為了防止在上下臂中短路，設(shè)置同時(shí)使上下臂的FET為截止?fàn)顟B(tài)的期間(死區(qū)時(shí)間)。利用具有這樣的死區(qū)時(shí)間的FET開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的電機(jī)電流中，包含開(kāi)關(guān)過(guò)渡狀態(tài)的非線性因素。另外，檢測(cè)電機(jī)電流的檢測(cè)元件和檢測(cè)電路等也包含非線性因素。
在該情況下，通過(guò)反饋系統(tǒng)的3相/2相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部59的d-q轉(zhuǎn)換，例如在a相電流Ia中產(chǎn)生的非線性因素被包含在d軸電流成分Id和q軸電流成分Iq中。因此，根據(jù)電流成分Id、Iq進(jìn)行電流控制，算出從PI控制部522、521到逆變器55的指令值Vd和Vq，再利用2相/3相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部53從d相和q相逆轉(zhuǎn)換成a相、b相和c相，算出3相的指令值Va、Vb、Vc。由此，當(dāng)初包含在a相電流Ia中的非線性因素通過(guò)d-q轉(zhuǎn)換，擴(kuò)散至逆變器55的指令值Va、Vb、Vc中，不僅是a相，b相和c相的指令值中也包含非線性因素。即，在上述以往的控制方式的情況下，盡管用3相驅(qū)動(dòng)電機(jī)，但是用2相來(lái)運(yùn)算反饋的電流控制，將由2相決定的指令值Vd、Vq在形式上轉(zhuǎn)換成3相指令值Va、Vb、Vc來(lái)進(jìn)行控制，因此，非線性因素?cái)U(kuò)散。
所以，存在因上述以往的電機(jī)控制而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)變大、電機(jī)的噪音也變大的問(wèn)題。另外，當(dāng)將這樣的電機(jī)控制應(yīng)用于電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置時(shí)，不能跟隨轉(zhuǎn)向操作來(lái)進(jìn)行正確且穩(wěn)定的助力，產(chǎn)生在轉(zhuǎn)向時(shí)感覺(jué)到振動(dòng)、或噪音變大這樣的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述問(wèn)題而提出的，本發(fā)明的目的在于，通過(guò)在將電機(jī)控制中所包含的非線性因素分離到各相的狀態(tài)下進(jìn)行控制，提供一種轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、噪音小的電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制裝置，并且，提供一種在電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中采用該電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制裝置，使轉(zhuǎn)向性能提高、具有良好的轉(zhuǎn)向感的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。
本發(fā)明的目的還在于，提供一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置及其電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，其在電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)端子電壓也不飽和，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、電機(jī)噪音小，在電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中進(jìn)行急速轉(zhuǎn)向操作時(shí)，噪音小、轉(zhuǎn)向操作可以平穩(wěn)地跟隨。
本發(fā)明涉及電機(jī)，本發(fā)明的上述目的是通過(guò)如下方式達(dá)到的在電機(jī)感應(yīng)電壓波形為矩形波或準(zhǔn)矩形波，且將對(duì)所述矩形波或者準(zhǔn)矩形波進(jìn)行頻率分析時(shí)的諧波成分設(shè)為n(＝2、3、4、...)的情況下，設(shè)P為極數(shù)，設(shè)ω為實(shí)際轉(zhuǎn)速，則大于等于振幅成分的5％的諧波成分n滿足n×P/2×ω≤電流控制的響應(yīng)頻率的上限值。
另外，本發(fā)明涉及對(duì)具有3相或3相以上的電機(jī)進(jìn)行控制的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置，是通過(guò)具有如下裝置而實(shí)現(xiàn)的使用矢量控制算出所述電機(jī)各相的相電流指令值的矢量控制相指令值算出部；檢測(cè)所述電機(jī)各相的電機(jī)相電流的電機(jī)電流檢測(cè)電路；根據(jù)所述相電流指令值和所述電機(jī)相電流控制所述電機(jī)的相電流的電流控制部。另外，是通過(guò)使所述矢量控制相指令值算出部具有如下結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)的算出各相反電動(dòng)勢(shì)的各相反電動(dòng)勢(shì)算出部；根據(jù)所述各相反電動(dòng)勢(shì)算出作為反電動(dòng)勢(shì)的d軸和q軸成分的電壓ed和eq的d-q電壓算出部；根據(jù)所述電壓ed和eq算出作為電流指令值的q軸成分的電流指令值Iqref的q軸指令電流算出部；算出作為電流指令值的d軸成分的電流指令值Idref的d軸成分指令電流算出部；根據(jù)所述電流指令值Iqref、Idref算出各相的相電流指令值的各相電流指令算出部。另外，還通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)在所述電機(jī)為3相的情況下，根據(jù)所述電流指令值Idref、Iqref以及取決于所述電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度θe的常數(shù)算出相電流指令值Iavref、Ibvref、Icvref。
可以通過(guò)如下方式更加有效地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的所述電流控制電路包含積分控制，或者所述電機(jī)為無(wú)電刷DC電機(jī)，或者所述電機(jī)的電流為矩形波或準(zhǔn)矩形波，或者使用所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。
并且，本發(fā)明涉及根據(jù)使用矢量控制算出的電流指令值Idref和Iqref來(lái)控制電機(jī)電流的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置，可以通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)在所述電機(jī)的檢測(cè)出的機(jī)械角速度ωm高于所述電機(jī)的基準(zhǔn)角速度ωb的情況下，通過(guò)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值Tref、所述基準(zhǔn)角速度ωb和所述機(jī)械角速度ωm算出所述電流指令值Idref。
可以通過(guò)如下方式更加有效地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的利用所述轉(zhuǎn)矩指令值Tref和sinΦ的函數(shù)求出所述電流指令值Idref，由所述基準(zhǔn)角速度ωb和所述機(jī)械角速度ωm導(dǎo)出超前角Φ，或者將所述電流指令值Idref代入電機(jī)輸出方程式而算出所述電流指令值Idref，或者所述無(wú)電刷DC電機(jī)的電機(jī)電流為矩形波電流或準(zhǔn)矩形波電流。


圖1是基于以往的超前角控制的控制框圖。
圖2是表示作為不使用削弱磁場(chǎng)控制時(shí)的極限角速度的基準(zhǔn)角速度的圖。
圖3是表示以往的矢量控制的控制方式的控制框圖。
圖4是表示作為本發(fā)明的控制對(duì)象的無(wú)電刷DC電機(jī)的一例的斷面結(jié)構(gòu)圖。
圖5是表示轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)的原理的圖。
圖6是與梯形波電流(電壓)的定義說(shuō)明有關(guān)的圖。
圖7是表示感應(yīng)電壓波形(矩形波)的一例的圖。
圖8是表示本發(fā)明的無(wú)電刷DC電機(jī)的控制系統(tǒng)的一例的方框圖。
圖9是表示與本發(fā)明的削弱磁場(chǎng)控制相關(guān)的電流指令值Idref算出的結(jié)構(gòu)例的方框圖。
圖10是表示本發(fā)明的控制方式與以往的超前角控制方式的電流指令值Idref和Iqref的矢量關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
在本例中，雖然對(duì)3相無(wú)電刷DC電機(jī)進(jìn)行說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于此，對(duì)于其它電機(jī)也同樣可以使用本發(fā)明。
如圖4所示，本發(fā)明的3相無(wú)電刷DC電機(jī)1具有圓筒形的外殼2；旋轉(zhuǎn)軸4，其沿該外殼2的軸心配設(shè)，由上下端部的軸承3a、3b自由旋轉(zhuǎn)地支撐；電機(jī)驅(qū)動(dòng)用永久磁鐵5，其固定在該旋轉(zhuǎn)軸4上；定子6，其固定在外殼2的內(nèi)周面以包圍該永久磁鐵5，并且纏繞有3相的勵(lì)磁線圈6a、6b、6c。由旋轉(zhuǎn)軸4和永久磁鐵5構(gòu)成了轉(zhuǎn)子7。在該轉(zhuǎn)子7的旋轉(zhuǎn)軸4的一端附近，固定有相位檢測(cè)用的環(huán)狀永久磁鐵8，該永久磁鐵8在周向上以相等間隔被交錯(cuò)地極化成S極和N極。
外殼2內(nèi)的配設(shè)有軸承3b的一側(cè)端面上，通過(guò)撐桿9配設(shè)有由環(huán)狀薄板構(gòu)成的支撐基板10。在該支撐基板10上與永久磁鐵8相對(duì)置地固定有分解器和編碼器等的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器11。例外，如圖5所示，實(shí)際上對(duì)應(yīng)于勵(lì)磁線圈6a～6c的驅(qū)動(dòng)定時(shí)，在周向上間隔適當(dāng)距離地設(shè)置有多個(gè)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器11。這里，勵(lì)磁線圈6a～6c配設(shè)為彼此隔開(kāi)電角120度而包圍轉(zhuǎn)子7的外周面，各勵(lì)磁線圈6a～6c的線圈電阻全部相等。
另外，轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器根據(jù)相對(duì)的永久磁鐵8的磁極輸出位置檢測(cè)信號(hào)。轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器11利用其隨著永久磁鐵8的磁極發(fā)生變化這一點(diǎn)，檢測(cè)轉(zhuǎn)子7的旋轉(zhuǎn)位置。根據(jù)該旋轉(zhuǎn)位置，后述的矢量控制相電流指令輸出部20同時(shí)對(duì)3相勵(lì)磁線圈6a～6c進(jìn)行2相通電，并且利用依次逐相切換勵(lì)磁線圈6a～6c的2相勵(lì)磁方式，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子7。
然后，電機(jī)1的驅(qū)動(dòng)控制使用矩形波電流或準(zhǔn)矩形波電流作為電機(jī)電流，或者使用矩形波電壓或準(zhǔn)矩形波電壓作為電機(jī)感應(yīng)電壓來(lái)進(jìn)行控制。
這里，當(dāng)將利用矩形波電流或準(zhǔn)矩形波電流、或者感應(yīng)電壓的矩形波電壓或準(zhǔn)矩形波電壓來(lái)進(jìn)行的控制，與正弦波電流或正弦波電壓相比較時(shí)，如果電流峰值或電壓峰值相同，則由于矩形波電流或者矩形波電壓的有效值變大，因此可以得到較大的輸出值(動(dòng)力)。其結(jié)果，在制作相同性能的電機(jī)的情況下，使用矩形波電流或準(zhǔn)矩形波電流作為電機(jī)電流，或者使用矩形波電壓或者準(zhǔn)矩形波電壓作為電機(jī)感應(yīng)電壓有可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的小型化的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，使用矩形波電流或者準(zhǔn)矩形波電流或者使用感應(yīng)電壓為矩形波電壓或者為準(zhǔn)矩形波電壓的控制，與使用正弦波電流或者正弦波電壓的控制相比，存在難以減小轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的缺點(diǎn)。
圖6表示根據(jù)電流(Id)控制進(jìn)行控制的電機(jī)電流波形的一例。圖6(A)表示電機(jī)1在比較低的速度旋轉(zhuǎn)并且沒(méi)有根據(jù)電流(Id)控制的削弱磁場(chǎng)控制的情況(Idref＝0)下的電機(jī)電流波形，圖6(B)表示電機(jī)1高速旋轉(zhuǎn)并且有根據(jù)電流(Id)控制的削弱磁場(chǎng)控制的情況下的電機(jī)電流波形。圖6(A)為電機(jī)電流波形，與此相對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電壓的波形為如圖7(A)所示的矩形(梯形)波。與圖7(A)的感應(yīng)電壓的波形相對(duì)，在Id＝0時(shí)的實(shí)際電流波形為圖7(B)(與圖6(A)相對(duì)應(yīng))所示，Id＝10[A]時(shí)的實(shí)際電流波形為圖7(C)(與圖6(B)相對(duì)應(yīng))所示。在本發(fā)明中所指的矩形波電流或矩形波電壓與完全的矩形波(梯形波)不同，而是具有圖6(A)和圖7(B)這樣的凹部或圖6(B)和圖7(C)這樣的波峰的波形，或者是包含圖7(A)這樣的電流波形(準(zhǔn)矩形波電流)或電壓波形(準(zhǔn)矩形波電壓)的波形。
本發(fā)明的電機(jī)由n(＝2、3、4、...)次諧波的電流或電壓驅(qū)動(dòng)，n次諧波的頻率小于等于電流控制的響應(yīng)頻率的上限值(例如1000Hz)。即，在電機(jī)的感應(yīng)電壓波形為矩形波或準(zhǔn)矩形波，將對(duì)矩形波或者準(zhǔn)矩形波進(jìn)行頻率分析時(shí)的諧波成分設(shè)為n(＝2、3、4...)的情況下，用下述公式(3)表示大于等于振幅成分的5％的諧波成分nn×P/2×ω≤電流控制的響應(yīng)頻率的上限值...(3)其中P為極數(shù)，ω為實(shí)際轉(zhuǎn)速。
在該情況下，設(shè)置角度傳感器，以至少矩形波或者準(zhǔn)矩形波的感應(yīng)電壓波形的函數(shù)提供電流波形?？梢允闺姍C(jī)相關(guān)的電時(shí)間常數(shù)大于等于控制周期，可以設(shè)置角度估計(jì)單元，以來(lái)自該角度估計(jì)單元的估計(jì)角度提供電機(jī)電流波形。
對(duì)于大于等于振幅成分的5％的諧波成分n，利用上述公式(3)進(jìn)行設(shè)定的理由如下。當(dāng)電流控制部不能夠響應(yīng)的諧波成分n達(dá)到電流指令值時(shí)，其表現(xiàn)為電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。眾所周知，如果電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)在10％以內(nèi)，則由于轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)而不會(huì)被方向盤感知(例如專利第3298006號(hào)(B2))。因此，可以決定反電動(dòng)勢(shì)的諧波成分以使轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小于等于電流值(轉(zhuǎn)矩)的10％。無(wú)法通過(guò)矢量控制(或者準(zhǔn)矢量控制)的方式唯一地求出反電動(dòng)勢(shì)和電流中包含的諧波成分的關(guān)系，但是通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法可知如果諧波成分小于等于振幅成分的5％，則轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小于等于電流值(轉(zhuǎn)矩)的10％。
另外，在電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中，通常進(jìn)行20KHz的PWM控制，但是，當(dāng)頻率低于20KHz時(shí)，電機(jī)噪音成為問(wèn)題，當(dāng)頻率高于20KHz時(shí)，產(chǎn)生電磁輻射噪聲和發(fā)熱的問(wèn)題。這由作為驅(qū)動(dòng)單元的FET的性能左右，在20KHz的PWM控制中，1/20的1000Hz為電流控制的響應(yīng)頻率的上限值，在40KHz的PWM控制中，1/20的2000Hz為電流控制的響應(yīng)頻率的上限值。
對(duì)于這種特性的電機(jī)(極數(shù)P)，在本發(fā)明中構(gòu)成如圖8所示的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置。即，本發(fā)明的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置具有矢量控制相電流指令值算出部20；根據(jù)來(lái)自矢量控制相電流指令值算出部20的電流指令值Iavref、Ibvref、Icvref和來(lái)自電流檢測(cè)電路32-1、32-2、32-3的電機(jī)相電流Ia、Ib、Ic而求出各相電流誤差的減法電路20-1、20-2、20-3；進(jìn)行比例積分控制的PI控制部21。通過(guò)PWM控制部30的PWM控制，從逆變器31向電機(jī)1供給各相指令電流，控制電機(jī)1的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。用虛線所表示的區(qū)域A構(gòu)成電流控制部。
在本實(shí)施例中，在矢量控制相指令值算出電路20中，在利用矢量控制的優(yōu)異特性決定矢量控制d、q成分的電流指令值之后，將該電流指令值轉(zhuǎn)換成各相電流指令值，并且，在反饋控制部中以全相控制而不是d、q控制來(lái)閉合矢量控制相指令值算出電路20。因此，由于在算出電流指令值的階段利用了矢量控制的理論，因此將本控制方式稱為準(zhǔn)矢量控制(Pseudo Vector Control，下面稱為“PVC控制”)。
另外，本實(shí)施例的電流控制部A如下構(gòu)成根據(jù)電機(jī)1的各相電流指令值Iavref、Ibvref、Icvref和電機(jī)相電流Ia、Ib、Ic而求出各相電流誤差的減法電路20-1、20-2、20-3；和將該各相電流誤差作為輸入的PI控制部21。另外，在逆變器30和電機(jī)1之間作為電機(jī)電流檢測(cè)電路配設(shè)有電流檢測(cè)電路32-1、32-2、32-3，形成了將電流檢測(cè)電路32-1、32-2、32-3檢測(cè)出的電機(jī)的各相電流Ia、Ib、Ic提供給減法電路20-1、20-2、20-3的反饋電路B。
另外，矢量控制相電流指令算出部20具有作為各相反電動(dòng)勢(shì)電壓算出部的換算部101；作為d軸和q軸電壓算出部的3相/2相轉(zhuǎn)換部102；算出q軸的電流指令值Iqref的q軸指令電流算出部103；作為各相電流指令算出部的2相/3相轉(zhuǎn)換部104；算出d軸的電流指令值Idref的d軸指令電流算出部105；由轉(zhuǎn)矩指令值Tref換算電機(jī)的基準(zhǔn)角速度ωb的換算部106。矢量控制相電流指令算出部20接收轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)信號(hào)和根據(jù)未圖示的轉(zhuǎn)矩傳感器所檢測(cè)的轉(zhuǎn)矩而決定的轉(zhuǎn)矩指令值Tref，算出矢量控制的相指令值信號(hào)，其中轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)信號(hào)包括由分解器等轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器11所檢測(cè)的轉(zhuǎn)子7的旋轉(zhuǎn)角度θe和通過(guò)在微分電路24中算出旋轉(zhuǎn)角度θe而獲得的電角速度ωe。轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器11具有作為角度傳感器的功能，其可以置換成角度估計(jì)單元。
將轉(zhuǎn)矩指令值Tref輸入給q軸指令電流算出部103、換算部106、和d軸指令電流算出部105，將旋轉(zhuǎn)角度θe輸入給換算部101、3相/2相轉(zhuǎn)換部102和2相/3相轉(zhuǎn)換部104，將電角速度ωe輸入給換算部101、q軸指令電流算出部103和d軸指令電流算出部105。
在使用這樣的PVC控制的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置的結(jié)構(gòu)中，如下進(jìn)行電機(jī)1的驅(qū)動(dòng)控制。
首先，在矢量控制相電流指令值算出部20中將轉(zhuǎn)子7的旋轉(zhuǎn)角度θe和電角速度ωe輸入給換算部101，根據(jù)保存在換算部101中的換算表算出各相的反電動(dòng)勢(shì)ea、eb、ec。反電動(dòng)勢(shì)ea、eb、ec為n次諧波的矩形波或準(zhǔn)矩形波，n次諧波的頻率為將電機(jī)的電角速度乘以n所得的值。當(dāng)將電機(jī)的實(shí)際速度設(shè)為ω時(shí)，電機(jī)的電角速度用P/2×ω表示。接下來(lái)，利用作為d-q電壓算出部的3相/2相轉(zhuǎn)換部102，根據(jù)下述(4)和(5)式將反電動(dòng)勢(shì)ea、eb、ec轉(zhuǎn)換成d軸和q軸成分的電壓ed和eq。
edeq=C1eaebec...(4)]]>
C1=23-cos(θe)-cos(θe-2π/3)-cos(θe+2π/3)sin(θe)sin(θe-2π/3)sin(θe+2π/3)...(5)]]>接下來(lái)，對(duì)作為本發(fā)明的重點(diǎn)的d軸的電流指令值Idref的計(jì)算方法進(jìn)行說(shuō)明。
將來(lái)自換算部106的基準(zhǔn)角速度ωb、來(lái)自微分電路24的電角速度ωe、來(lái)自轉(zhuǎn)矩傳感器的轉(zhuǎn)矩指令值Tref作為輸入，在d軸指令電流算出部105中按照下述(6)式算出d軸電流指令值Idref。其中，Kt為轉(zhuǎn)矩系數(shù)，ωb為電機(jī)的基準(zhǔn)角速度，基準(zhǔn)角速度ωb是以轉(zhuǎn)矩指令值Tref作為輸入在換算部106中求出的。
Idref＝-|Tref/Kt|·sin(acos(ωb/ωm))...(6)關(guān)于上述式(6)的acos(ωb/ωm)一項(xiàng)，在電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度不是高速旋轉(zhuǎn)的情況下，即在電機(jī)1的機(jī)械角速度ωm低于基準(zhǔn)角速度ωb的情況下，由于ωm＜ωb，因此acos(ωb/ωm)＝0，因此Idref＝0。但是，在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，即機(jī)械角速度ωm高于基準(zhǔn)角速度ωb時(shí)，電流指令值Idref的值出現(xiàn)，開(kāi)始削弱磁場(chǎng)控制。如式(6)所述，由于電流指令值Idref根據(jù)電機(jī)1的旋轉(zhuǎn)速度而發(fā)生變化，因此具有可以無(wú)斷開(kāi)地平穩(wěn)地進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的控制的良好效果。
另外，作為另一效果，針對(duì)電機(jī)端子電壓的飽和問(wèn)題也有效果。電機(jī)的相電壓V一般用V＝E+R·I+L(di/dt) ...(7)表示。這里，E為反電動(dòng)勢(shì)，R為固定電阻，L為感應(yīng)系數(shù)，電機(jī)越高速旋轉(zhuǎn)則反電動(dòng)勢(shì)E越大，由于電池電壓等電源電壓固定，因此電機(jī)的控制中可利用的電壓范圍變小。達(dá)到該電壓飽和的角速度為基準(zhǔn)角速度ωb，當(dāng)產(chǎn)生電壓飽和時(shí)，PWM控制的占空比達(dá)到100％，不能再跟隨電流指令值，其結(jié)果，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)變大。
但是，式(6)所表示的電流指令值Idref的極性為負(fù)，與上述式(6)的L(di/dt)有關(guān)的電流指令值Idref的感應(yīng)電壓成分與反電動(dòng)勢(shì)E的極性相反。因此，表現(xiàn)出了利用由電流指令值Idref感應(yīng)的電壓來(lái)減小越高速旋轉(zhuǎn)值越大的反電動(dòng)勢(shì)E的效果。其結(jié)果，即使電機(jī)1高速旋轉(zhuǎn)，也可以通過(guò)電流指令值Idref的效果，增大可以控制電機(jī)的電壓范圍。即，有如下效果通過(guò)電流指令值Idref的控制所實(shí)現(xiàn)的削弱磁場(chǎng)控制，使得電機(jī)的控制電壓不會(huì)飽和，可以控制的范圍變大，電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)也可以防止轉(zhuǎn)矩波動(dòng)增大。
圖9是與上述電流指令值Idref的算出有關(guān)的電路系統(tǒng)的功能模塊結(jié)構(gòu)。在圖9中，將轉(zhuǎn)矩指令值Tref輸入給換算部106和轉(zhuǎn)矩系數(shù)部105d，將電機(jī)的電角速度ωe輸入給機(jī)械角算出部105a。機(jī)械角算出部105a由電機(jī)的電角速度ωe算出電機(jī)的機(jī)械角速度ωm(＝ωe/P)，并輸入給acos算出部105b。另外，換算部106將轉(zhuǎn)矩指令值Tref換算成基準(zhǔn)角速度ωb，并輸入給acos算出部105b，轉(zhuǎn)矩系數(shù)部105d將轉(zhuǎn)矩指令值Tref換算成系數(shù)Iqb(＝Tref/Kt)并輸入給絕對(duì)值部105e。acos算出部105b根據(jù)輸入的機(jī)械角速度ωm和基準(zhǔn)角速度ωb，算出超前角Φ＝acos(ωb/ωm)，并輸入給sin算出部105c。sin算出部105c根據(jù)所輸入的超前角Φ求出sinΦ，并輸入給-1倍的乘法器105f，乘法器105f將來(lái)自sin算出部105c的超前角Φ和來(lái)自絕對(duì)值部105e的絕對(duì)值|Iqb|相乘，再乘以-1，求出電流指令值Idref。根據(jù)下述式(8)算出電流指令值Idref，這是d軸指令電流算出部105的輸出。
Idref＝-|Iqb|×sin(acos(ωb/ωm)) ...(8)將按照上述式(8)算出的電流指令值Idref輸入給q軸指令電流算出部103和2相/3相轉(zhuǎn)換部104。
另一方面，在q軸指令電流算出部103中，基于2相電壓ed和eq、電角速度ωe(＝ωm×P)、d軸的電流指令值Iderf，根據(jù)下述式(9)和式(10)所表示的電機(jī)輸出方程式，算出q軸的電流指令值Iqref。即，電機(jī)輸出方程式為Tref×ωm＝3/2(ed×Id+eq×Iq) ...(9)因此，當(dāng)將Id＝Idref，Iq＝Iqref代入該式(9)時(shí)，則變?yōu)镮qref＝2/3(Tref×ωm-ed×Iderf)/eq...(10)另外，可以將利用式(8)算出的值代入電流指令值Idref。
如式(10)所示，由于電流指令值Iqref是從電機(jī)的輸出相當(dāng)于功率這樣的電機(jī)輸出方程式中導(dǎo)出的，因此可以容易地計(jì)算電流指令值Iqref。另外，可以計(jì)算與用于獲得必需的指令轉(zhuǎn)矩Tref的電流指令值Idref取得了平衡的最佳電流指令值Iqref。因此即使在電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)的端子電壓也不飽和，可以將轉(zhuǎn)矩波動(dòng)控制得最小。
若圖示以上所說(shuō)明的本發(fā)明的電流指令值Idref與Iqfef的關(guān)系，則如圖10(A)所示。圖10(B)表示以往的超前角控制方式情況下的關(guān)系。
將電流指令值Idref和Iqref輸入給作為各相電流指令值算出部的2相/3相轉(zhuǎn)換部104，轉(zhuǎn)換成各相的電流指令值Iavref、Ibvref、Icvref。即，如式(12)和式(13)所示。這里，下標(biāo)，例如電流指令值Iavref的“avref”表示通過(guò)矢量控制而決定的a相電流指令值。另外，行列式C2如式(13)所表示，是由電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度θe決定的常數(shù)。
IavrefIbvrefIcvaef=C2IdrefIqref...(12)]]>C2=-cos(θe)sin(θe)-cos(θe-2π/3)sin(θe-2π/3)-cos(θe+2π/3)sin(θe+2π/3)...(13)]]>以往使用電流指令值Iqref和超前角Φ，由圖1的2相/3相轉(zhuǎn)換部109算出電流指令值Iavref、Ibvref、Icvref，而在本發(fā)明中，如上所述，將電流指令值Idref和Iqref作為輸入，由2相/3相轉(zhuǎn)換部104算出電流指令值Iavref、Ibvref、Icvref。并且，減法電路20-1、20-2、20-3對(duì)電流檢測(cè)電路32-1、32-2、32-3檢測(cè)出的電機(jī)的各相電流Ia、Ib、Ic與電流指令值Iavref、Ibvref、Icvref相減，算出各個(gè)誤差。接下來(lái)，PI控制部21控制各相電流的誤差，算出逆變器31的指令值，即表示PWM控制部30的占空比的電壓值va、vb、vc，PWM控制部30根據(jù)該電壓值va、vb、vc，對(duì)逆變器31進(jìn)行PWM控制，由此驅(qū)動(dòng)電機(jī)1，產(chǎn)生預(yù)期的轉(zhuǎn)矩。
如以上說(shuō)明那樣，本發(fā)明的電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制裝置在電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)也不會(huì)使電機(jī)的端子電壓飽和，可以將轉(zhuǎn)矩波動(dòng)控制得最小。因此，在將本發(fā)明應(yīng)用于電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的情況下，具有如下良好效果可以平穩(wěn)地執(zhí)行急速轉(zhuǎn)向，不會(huì)給駕駛員帶來(lái)方向盤振動(dòng)等不協(xié)調(diào)感覺(jué)。
本發(fā)明與以往技術(shù)的通過(guò)d、q控制實(shí)現(xiàn)的反饋控制不同，在反饋控制僅在各相控制中執(zhí)行這一點(diǎn)完全不同。其結(jié)果，在以往技術(shù)中，在執(zhí)行由以往的d、q控制而實(shí)現(xiàn)的反饋控制的過(guò)程中，在a相產(chǎn)生的非線性因素?cái)U(kuò)散到b、c各相中，存在不能進(jìn)行正確的校正控制的問(wèn)題，而在本發(fā)明中，a相的非線性因素僅在a相中進(jìn)行反饋控制，不會(huì)擴(kuò)散到b相、c相中，因此可以正確地進(jìn)行校正控制。
通過(guò)使用這樣的PVC控制，可以在將控制中包含的非線性因素分離到各相的狀態(tài)下進(jìn)行電機(jī)控制，其結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、噪音小的電機(jī)控制。由此，在應(yīng)用于電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的情況下，可以實(shí)現(xiàn)在停車時(shí)和緊急轉(zhuǎn)向時(shí)噪音小、且平穩(wěn)、振動(dòng)小的轉(zhuǎn)向操作。
另外，在上述實(shí)施例中，使用了相電壓ea、eb、ec，但是即使換算成線電壓eab、ebc、eca來(lái)進(jìn)行控制，也能得到相同的結(jié)果。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)，有如下效果在電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)的端子電壓也不會(huì)飽和，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、而且電機(jī)噪音小，并且，在電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中，具有如下良好效果可以提供一種平穩(wěn)地跟隨方向盤的急速轉(zhuǎn)向，從而在轉(zhuǎn)向操作中沒(méi)有不協(xié)調(diào)的感覺(jué)，噪音小的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。
并且，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，基于矢量控制算出各相電流指令值，電流反饋控制使用分別控制各相的PVC控制，由此可以提供一種可以將無(wú)電刷DC電機(jī)控制成小型、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、電機(jī)噪音小的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置，可以提供一種轉(zhuǎn)向操作平穩(wěn)、噪音小的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。
并且，根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)，由于n次諧波的頻率小于等于電流控制的響應(yīng)頻率上限值，因此即使用矩形波電流或準(zhǔn)矩形波電流、或者矩形波電壓或準(zhǔn)矩形波電壓進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，也能得到轉(zhuǎn)矩波動(dòng)變小，小型、且噪音小的電機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明，在電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)的端子電壓也不會(huì)飽和，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、電機(jī)噪音小，因此若應(yīng)用于電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，則可以提供一種平穩(wěn)地跟隨方向盤的急速轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向操作中沒(méi)有不協(xié)調(diào)感覺(jué)，噪音小的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。
另外，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，基于矢量控制算出各相電流指令值，電流反饋控制使用各相分別控制的PVC控制，由此可以提供一種可以將無(wú)電刷DC電機(jī)控制成小型、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、電機(jī)噪音小的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置，可以提供一種轉(zhuǎn)向操作平穩(wěn)、噪音小的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)具有3相或3相以上的電機(jī)進(jìn)行控制的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，具有矢量控制相指令值算出部，其使用矢量控制算出所述電機(jī)各相的相電流指令值；電機(jī)電流檢測(cè)電路，其檢測(cè)所述電機(jī)各相的電機(jī)相電流；電流控制部，其根據(jù)所述相電流指令值和所述電機(jī)相電流控制所述電機(jī)的相電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述矢量控制相指令值算出部具有各相反電動(dòng)勢(shì)算出部，其算出各相反電動(dòng)勢(shì)；d-q電壓算出部，其根據(jù)所述各相反電動(dòng)勢(shì)算出作為反電動(dòng)勢(shì)的d軸和q軸成分的電壓ed和eq；q軸指令電流算出部，其根據(jù)所述電壓ed和eq算出作為q軸成分的電流指令值Iqref；d軸指令電流算出部，其算出作為d軸成分的電流指令值Idref；各相電流指令算出部，其根據(jù)所述電流指令值Iqref和Idref算出各相的相電流指令值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，在所述電機(jī)為3相的情況下，根據(jù)取決于所述電流指令值Idref、Iqref以及所述電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度θe的常數(shù)算出相電流指令值Iavref、Ibvref、Icvref。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述電流控制部包含積分控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中的任意一項(xiàng)所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述電機(jī)為無(wú)電刷DC電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中的任意一項(xiàng)所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述電機(jī)的電流波形或感應(yīng)電壓為矩形波或準(zhǔn)矩形波。
7.一種電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，使用了權(quán)利要求1～6中的任意一項(xiàng)所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置。
8.一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置，其根據(jù)使用矢量控制算出的電流指令值Idref和Iqref來(lái)控制電機(jī)的電流，其特征在于，在所述電機(jī)的檢測(cè)出的機(jī)械角速度ωm高于所述電機(jī)的基準(zhǔn)角速度ωb的情況下，根據(jù)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值Tref、所述基準(zhǔn)角速度ωb和所述機(jī)械角速度ωm算出所述電流指令值Idref。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，利用所述轉(zhuǎn)矩指令值Tref和sinΦ的函數(shù)求出所述電流指令值Idref，由所述基準(zhǔn)角速度ωb和所述機(jī)械角速度ωm導(dǎo)出超前角Φ。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，將所述電流指令值Idref代入電機(jī)輸出方程式中而算出所述電流指令值Iqref。
11.根據(jù)權(quán)利要求8～10中的任意一項(xiàng)所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述電機(jī)為具有3相或3相以上的無(wú)電刷DC電機(jī)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述無(wú)電刷DC電機(jī)的電流波形或感應(yīng)電壓為矩形波或準(zhǔn)矩形波。
13.一種電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，使用了權(quán)利要求8～12中的任意一項(xiàng)所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置。
14.一種電機(jī)，其特征在于，在電機(jī)的感應(yīng)電壓波形為矩形波或準(zhǔn)矩形波，且將對(duì)所述矩形波或者準(zhǔn)矩形波進(jìn)行頻率分析時(shí)的諧波成分設(shè)為n(＝2、3、4...)的情況下，設(shè)P為極數(shù)，設(shè)ω為實(shí)際轉(zhuǎn)速，大于等于振幅成分的5％的諧波成分n滿足n×P/2×ω≤電流控制的響應(yīng)頻率的上限值。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電機(jī)，其特征在于，具有角度傳感器，至少以所述矩形波或者準(zhǔn)矩形波的感應(yīng)電壓波形的函數(shù)來(lái)提供電流波形。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電機(jī)，其特征在于，電機(jī)相關(guān)的電時(shí)間常數(shù)大于等于控制周期。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電機(jī)，其特征在于，具有角度估計(jì)單元，以來(lái)自所述角度估計(jì)單元的估計(jì)角度來(lái)提供電機(jī)電流波形。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電機(jī)，其特征在于，所述電流控制的響應(yīng)頻率的上限值為1000Hz。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種即使提供梯形波電流，也能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、小型、電機(jī)噪音小的無(wú)電刷DC電機(jī)用的電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制裝置以及使用它們的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，基于矢量控制算出各相電流指令值，電流反饋控制使用各相分別控制的準(zhǔn)矢量控制。
文檔編號(hào)H02P21/00GK1717860SQ200380104519
公開(kāi)日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2003年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月28日
發(fā)明者佐高明, 遠(yuǎn)藤修司 申請(qǐng)人:日本精工株式會(huì)社