專利名稱：永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置，涉及一種在實際運轉(zhuǎn)之前或?qū)嶋H運轉(zhuǎn)中，確定電機(jī)常數(shù)，并且自動修正控制系統(tǒng)中所設(shè)定的電機(jī)常數(shù)，通過這樣來實現(xiàn)高精度、響應(yīng)性良好的矢量控制的控制裝置。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)1中，記載有永久磁體同步電機(jī)的矢量控制方式中的電機(jī)常數(shù)的確定(identification)技術(shù)。專利文獻(xiàn)1中，公開了一種給電力變換器(power converter)安裝電壓檢測器，計算出d軸以及q軸的電壓檢測值，并通過下述3個工序來確定電機(jī)常數(shù)的技術(shù)。
(1)根據(jù)矢量控制中的q軸(轉(zhuǎn)矩)成分的電壓指令值與電壓檢測值的偏差，確定電機(jī)的感應(yīng)電壓系數(shù)。
(2)根據(jù)d軸(磁通量)成分的電壓指令值與電壓檢測值的偏差，確定電機(jī)電阻值。
(3)在上述(2)所確定的電機(jī)的電阻值超過了限制值的情況下，切換到根據(jù)d軸成分的電壓偏差，確定q軸電感的動作。
專利文獻(xiàn)1特開2001-145399號公報((0008)段至(0010)段的記載。)上述專利文獻(xiàn)1中所記載的方法中，電力變換器中需要專用的電壓檢測器，另外，因電壓偏移等，有可能導(dǎo)致控制中所使用的電機(jī)常數(shù)的確定精度惡化，導(dǎo)致控制特性惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種不用新增加檢測器等，就能夠?qū)崿F(xiàn)高精度且響應(yīng)性良好的轉(zhuǎn)矩控制的永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置。
本發(fā)明的永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置，使用通過第一d軸及q軸電流指令值與電流檢測值計算出的中間的第二電流指令值與頻率指令值以及電機(jī)常數(shù)，(1)在低速域中，使用第二d軸電流指令值或第二q軸電流指令值，來確定電機(jī)的電阻值。
(2)在高速域中，將d軸電流控制為“零”與“零以外的給定值”，并使用第二d軸電流指令值，來確定感應(yīng)電壓系數(shù)與d軸電感值。
(3)高速域中，如果q軸電流為“給定值以上”，則使用第二q軸指令值，來確定q軸電感值。
(4)使用這些電機(jī)常數(shù)的確定值，自動修正電壓指令運算或第二電流指令運算中所使用的控制增益。
本發(fā)明的永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置中，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度且響應(yīng)性良好的轉(zhuǎn)矩控制。


圖1為實施例1的永久磁體電機(jī)的矢量控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為實施例1中，電機(jī)的電感值與矢量計算中所設(shè)定的電感設(shè)定值相一致的情況下的電流控制特性的說明圖。
圖3為電機(jī)的電感值與矢量計算中所設(shè)定的電感設(shè)定值不一致的情況下的電流控制特性的說明圖。
圖4為實施例1的電機(jī)常數(shù)確定計算部11的信號發(fā)生部101的動作說明圖。
圖5為實施例1的電機(jī)常數(shù)確定計算部11的低速域的電阻的確定值R^的計算的說明圖。
圖6為實施例1的電機(jī)常數(shù)確定計算部11的信號發(fā)生部106的動作說明圖。
圖7為實施例1的電機(jī)常數(shù)確定計算部11的第一d軸電流指令值Id*的設(shè)定模式與兩個確定區(qū)間的動作的說明圖。
圖8為實施例1的電機(jī)常數(shù)確定計算部11的感應(yīng)電壓系數(shù)的確定值Ke^與d軸電感值的確定值Ld^的計算的說明圖。
圖9為實施例1的電機(jī)常數(shù)確定計算部11的q軸電感值的確定值Lq^的計算的示意圖。
圖10為實施例2的永久磁體電機(jī)的矢量控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖11為實施例3的永久磁體電機(jī)的矢量控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖12為實施例4的永久磁體電機(jī)的矢量控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖13為實施例5的永久磁體電機(jī)的矢量控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖中1-永久磁體同步電機(jī)，2-電力變換器，3-電流檢測器，4-磁極位置檢測器，5-頻率計算部，6-相位計算部，7、13-坐標(biāo)變換部，8-d軸電流指令發(fā)生部，9、9’-d軸電流指令計算部，10、10’-q軸電流指令計算部，11-電機(jī)常數(shù)確定計算部，12-矢量控制計算部，14-電流推定部，15、15’-相位誤差推定部，16-頻率推定部，17-電流再現(xiàn)部，21-直流電源，101、106-信號發(fā)生部，103、1009-判斷部，104、1010-切換部，109-存儲第二d軸電流指令值Id**的機(jī)構(gòu)，Id、Iq-電機(jī)電流，Id*-第一d軸電流指令值，Id**-第二d軸電流指令值，Idc-d軸電流檢測值，Iq*-第一q軸電流指令值，Iq**-第二q軸電流指令值，Iqc-q軸電流檢測值，Iu、Iv、Iw-3相交流電流，Iuc、Ivc、Iwc-3相交流電流的檢測值，Ke-感應(yīng)電壓系數(shù)，Ke*-感應(yīng)電壓系數(shù)的設(shè)定值，Ke^-感應(yīng)電壓系數(shù)的確定值，Ld-d軸電感值，Ld*-d軸電感值的設(shè)定值，Ld^-d軸電感的確定值，Lq-q軸電感值，Lq*-q軸電感值的設(shè)定值，Lq^-q軸電感的確定值，R-電阻值，R*-電阻值的設(shè)定值，R^-電阻的確定值，Vd、Vq-電機(jī)的加載電壓，Vd**-第二d軸的電壓指令值，Vq**-第二q軸的電壓指令值，Vu*、Vv*、Vw*-3相交流的電壓指令值，θc*-旋轉(zhuǎn)相位指令值，ω1*-頻率指令值，Δθ-軸誤差，Δθc、Δθc’-相位誤差計算值，Δθc*-旋轉(zhuǎn)相位指令，IDC-電力變換器的輸入母線中流通的直流電流。
具體實施例方式
下面對照附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1中示出了本實施例的永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置的構(gòu)成例。符號1為永久磁體同步電機(jī)。2為輸出與3相交流的電壓指令值Vu*、Vv*、Vw*成比例的電壓的電力變換器，21為直流電源。3為能夠檢測出3相交流電流Iu、Iv、Iw的電流檢測器。4為能夠檢測出電機(jī)的每60°電角的位置檢測值θi的磁極位置檢測器。5為根據(jù)位置檢測值θi計算頻率指令值ω1*的頻率計算部。6為根據(jù)位置檢測值θi與頻率指令值ω1*計算電機(jī)的旋轉(zhuǎn)相位指令值θc*的相位計算部。7為根據(jù)上述3相交流電流的檢測值Iuc、Ivc、Iwc與旋轉(zhuǎn)相位指令值θc*，輸出d軸電流檢測值Idc、q軸電流檢測值Iqc的坐標(biāo)變換部。8為設(shè)定d軸電流指令值Id*的d軸電流指令發(fā)生部。9為根據(jù)從上位獲取的第一d軸電流指令值Id*與d軸電流檢測值Idc的偏差，輸出第二d軸電流指令值Id**的d軸電流指令計算部。10為根據(jù)從上位獲取的第一q軸電流指令值Iq*與q軸電流檢測值Iqc的偏差，輸出第二q軸電流指令值Iq**的q軸電流指令計算部。11為根據(jù)第二d軸電流指令值Id**、第二q軸電流指令值Iq**與d軸電流檢測值Idc、q軸電流檢測值Iqc以及永久磁體同步電機(jī)1的電氣常數(shù)的設(shè)定值，計算電阻的確定值R^、d軸電感的確定值Ld^、q軸電感的確定值Lq^、以及感應(yīng)電壓系數(shù)的確定值Ke^的電機(jī)常數(shù)確定計算部。12為使用第二d軸電流指令值Id**、第二q軸電流指令值Iq**與頻率指令值ω1*以及電機(jī)常數(shù)的設(shè)定值(R*、Ld*、Lq*、Ke*)，或電機(jī)常數(shù)確定計算部11的輸出值即電阻的確定值R^、d軸電感的確定值Ld^、q軸電感的確定值Lq^、以及感應(yīng)電壓系數(shù)的確定值Ke^，輸出第二d軸電壓指令值Vd**、第二q軸電壓指令值Vq**的矢量控制計算部。13為根據(jù)第二d軸電壓指令值Vd**、第二q軸電壓指令值Vq**以及旋轉(zhuǎn)相位指令值θc*，輸出3相交流的電壓指令值Vu*、Vv*、Vw*的坐標(biāo)變換部。
首先，對電壓與相位的控制方法進(jìn)行說明。電壓控制的基本動作，由d軸電流指令計算部9以及q軸電流指令計算部10，使用從上位獲取的第一d軸電流指令值Id*、第一q軸電流指令值Iq*以及d軸電流檢測值Idc、q軸電流檢測值Iqc，計算出矢量控制計算中所使用的中間的第二d軸電流指令值Id**、第二q軸電流指令值Iq**。
矢量控制計算部12中，使用第二d軸電流指令值Id**、第二q軸電流指令值Iq**與頻率指令值ω1*以及電機(jī)常數(shù)的設(shè)定值，計算(公式1)所示的第二d軸電壓指令值Vd**、第二q軸電壓指令值Vq**，并控制電力變換器的3相交流的電壓指令值Vu*、Vv*、Vw*。
公式1Vd**Vq**=R*-ω1*·Lq*ω1*·Ld*R*·ld**lq**+0ω1*·Ke*]]>…(公式1)這里，R*為電阻值的設(shè)定值，Ld*為d軸電感值的設(shè)定值，Lq*為q軸電感值的設(shè)定值，Ke*為感應(yīng)電壓系數(shù)的設(shè)定值。
另外，關(guān)于相位控制的基本動作，磁極位置檢測器4能夠掌握每60°電角的磁極位置。此時的位置檢測值θi，在本實施例中如(公式2)所示。
公式2θi＝60i+30…(公式2)這里，i＝0、1、2、3、4、5。
頻率計算部5中，根據(jù)該位置檢測值θi，按照(公式3)計算出作為最短60°區(qū)間的平均旋轉(zhuǎn)速度的頻率指令值ω1*。
公式3ω1*=ΔθΔt]]>…(公式3)這里，軸誤差Δθ表示θi-θ(i-1)，Δt為到檢測出60°區(qū)間的位置檢測信號為止的時間。
相位計算部6中，使用位置檢測值θi與頻率指令值ω1*，如(公式4)所示計算旋轉(zhuǎn)相位指令值θc*，控制永久磁體同步電機(jī)1的基準(zhǔn)相位。
公式4θc*(i)＝θ(i-1)+ω1*·Δt …(公式4)以上為永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置中的電壓控制與相位控制的基本動作。
接下來，首先對沒有電機(jī)常數(shù)確定計算部11的情況下(電機(jī)常數(shù)的設(shè)定值為R*、Ld*、Lq*、Ke*)的控制特性進(jìn)行說明。圖2表示在圖1的控制裝置中，沒有電機(jī)常數(shù)的設(shè)定誤差的情況下的電流階梯響應(yīng)特性，圖3表示在有電機(jī)常數(shù)的設(shè)定誤差的情況下的電流階梯響應(yīng)特性。
圖2為永久磁體同步電機(jī)1的d軸電感值Ld、q軸電感值Lq，與矢量控制計算部12中所設(shè)定的d軸電感值的設(shè)定值Ld*、q軸電感值的設(shè)定值Lq*相一致的情況(Ld*＝Ld、Lq*＝Lq)下的特性。在電機(jī)以一定速度運轉(zhuǎn)時，在時間0.1[s]的A點中，如果讓第一q軸電流指令值Iq*如虛線所示進(jìn)行階梯變化，q軸電流檢測值Iqc以響應(yīng)時間1.6[ms]無超調(diào)快速跟隨。
但是，在電機(jī)的d軸電感值Ld、q軸電感值Lq與d軸電感值的設(shè)定值Ld*、q軸電感值的設(shè)定值Lq*不一致的情況下(Ld*＝0.5×Ld，Lq*＝0.5×Lq)的圖3中，相對第一q軸電流指令值Iq*，q軸電流檢測值Iqc的跟隨特性惡化，并且還產(chǎn)生超調(diào)。也即，如果存在電機(jī)常數(shù)的設(shè)定誤差，便會發(fā)生對電流指令值的跟隨特性的惡化或超調(diào)，最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩響應(yīng)、轉(zhuǎn)矩精度的惡化。
接下來，對電機(jī)常數(shù)的確定原理進(jìn)行說明。矢量控制計算部12中，計算出如(公式1)所示的第二d軸電壓指令值Vd**、第二q軸電壓指令值Vq**。下面，標(biāo)注有*的符號表示設(shè)定值。電機(jī)的加載電壓Vd、Vq，如果使用電機(jī)電流Id、Iq、電機(jī)常數(shù)來表示，則變?yōu)?公式5)所示。
公式5VdVq=R-ω1·Lqω1·LdR·ldlq+0ω1·Ke]]>…(公式5)這里，ω1是頻率，如果設(shè)ω1為頻率指令值ω1*，另外電機(jī)電流Id、Iq為d軸電流指令值Idc、q軸電流指令值Iqc，則根據(jù)(公式1)與(公式5)的右邊相一致的關(guān)系，d軸電流指令計算部9、q軸電流指令計算部10的輸出值即第二d軸電流指令值Id**、第二q軸電流指令值Iq**，能夠通過(公式6)來表示。
公式6ld**lq**]]>=(R·R*+ω12·Ld·Lq*)·ldc+ω1·(R·Lq*-R·Lq)·lqc+ω12·Lq*·(Ke-Ke*)R*+ω12·Ld*·Lq*(R·R*+ω12·Ld*·Lq)·lqc+ω1·(R*·Ld-R·Ld*)·ldc+ω1·r*·(Ke-Ke*)R*2+ω12·Ld*·Lq*]]>…(公式6)接下來，在“低速域”和“高速域”的區(qū)間中，對第二d軸電流指令值Id**、第二q軸電流指令值Iq**中所體現(xiàn)的參數(shù)敏感度進(jìn)行調(diào)查。首先，“低速域”區(qū)間中，根據(jù)(公式7)的關(guān)系，公式7R*2＞＞ω12·Ld*·Lq*…(公式7)對頻率ω1進(jìn)行整理后，則變?yōu)?公式8)。
公式8ω1<<R*Ld*·Lq*]]>…(公式8)于是，根據(jù)(公式6)，(公式9)這種近似成立。
公式9
…(公式9)進(jìn)而，頻率ω1變?yōu)榱愀浇?，則
公式10ld**lq**≈RR*·ldcRR*·lqc]]>…(公式10)根據(jù)(公式10)，能夠使用第二電流指令值(第二d軸電流指令值Id**、第二q軸電流指令值Iq**中的至少一方)與電阻的設(shè)定值R*以及電流檢測值(d軸電流檢測值Idc、q軸電流檢測值Iqc中的至少一方)或第一電流指令值(第一d軸電流指令值Id*、第一q軸電流指令值Iq*中的至少一方)，來確定電機(jī)的電阻值R。通過(公式11)、(公式12)計算出電阻的確定值R^。
公式11
…(公式11)公式12
…(公式12)也即，“低速域”區(qū)間中，能夠通過第二電流指令值(第二d軸電流指令值Id**、第二q軸電流指令值Iq**中的至少一方)來確定電機(jī)的電阻值R。另外，“高速域”區(qū)間中，根據(jù)(公式13)的關(guān)系，(公式14)成立。
公式13R*2＜＜ω12·Ld*·Lq*…(公式13)
公式14ω1>>R*Ld*·Lq*]]>…(公式14)于是，(公式6)變?yōu)?公式15)。
公式15ld**lq**]]> …(公式15)這里，根據(jù)ω1較大(ω12＞＞ω1)，能夠得到(公式16)。
公式16ld**lq**≈LdLd*·ldc+(Ke-Ke*)Ld*LqLq*·lqc]]>…(公式16)通過(公式16)可以得知，根據(jù)第二d軸電流指令值Id**能夠確定感應(yīng)電壓系數(shù)Ke與d軸電感值Ld，根據(jù)第二q軸電流指令值Iq**能夠確定q軸電感值Lq。首先著眼于第二d軸電流指令值Id**，在d軸電流檢測值Idc為“零”時，根據(jù)第二d軸電流指令值Id**能夠確定電機(jī)的感應(yīng)電壓系數(shù)Ke。感應(yīng)電壓系數(shù)Ke的確定值Ke^，通過(公式17)來計算。
公式17Ke^＝Id**·Ld*+Ke*…(公式17)接下來，流通電流使得d軸電流檢測值Idc變?yōu)榻o定值，使用此時所產(chǎn)生的第二d軸電流指令值Id**與d軸電流檢測值Idc(或第一d軸電流指令值Id*)、以及d軸電流檢測值Idc為“零”的區(qū)間中所產(chǎn)生的第二d軸電流指令值Id**0，按照(公式18)計算d軸電感的確定值Ld^。
公式18
…(公式18)這次，著眼于第二q軸電流指令值Iq**，可用第二q軸電流指令值Iq**與q軸電感值的設(shè)定值Lq*以及q軸電流檢測值Iqc、或第一q軸電流指令值Iq*，確定電機(jī)的q軸電感值Lq。根據(jù)(公式19)計算q軸電感的確定值Lq^。
公式19
…(公式19)以上是電機(jī)常數(shù)的確定原理的說明。這里，使用圖4與圖5，對本發(fā)明的電機(jī)常數(shù)確定計算部11的構(gòu)成進(jìn)行說明。首先，使用圖4對“低速域”區(qū)間所執(zhí)行的“電阻值R的確定計算”進(jìn)行說明。將頻率指令值ω1*輸入給判斷“低速域”區(qū)間的信號發(fā)生部101后，信號發(fā)生部101中，將頻率指令值ω1*與低速域檢測水平low_mod_lvl進(jìn)行比較，通過(公式20)的關(guān)系，生成判斷標(biāo)志位low_mod_flg。
公式20ω1*≥low_mod_lvl:low_mod_flg=0ω1*<low_mod_lvl:low_mod_flg=1]]>…(公式20)在判斷標(biāo)志位為“1”時，判斷為低速域，進(jìn)行電阻的確定計算。這里，低速域檢測水平需要滿足(公式21)的關(guān)系。
公式21low_mod_lvl<<R*Ld*·Lq*]]>…(公式21)
對照圖5進(jìn)行這一說明。將q軸電流檢測值Iqc輸入給判斷部103，與給定的電流水平Iq_min_lvl_1相比較，根據(jù)(公式22)的關(guān)系，生成判斷標(biāo)志位i_mod_flg_1。
公式22lqc≥lq_min_lvl_1:i_mod_flg_1=1lqc<lq_min_lvl_2:i_mod_flg_1=0]]>…(公式22)這里，給定的電流水平Iq_min_lvl_1，為能夠執(zhí)行確定計算的電流檢測水平，可以為額定電流的1％至10％，優(yōu)選為3％至6％程度。在該判斷標(biāo)志位i_mod_flg_1為“1”的情況下，第二q軸電流指令值Iq**與q軸電流檢測值Iqc的比率Kq_R，被從切換部104輸出，在判斷標(biāo)志位為“0”的情況下，對第一d軸電流指令值Id*設(shè)定“零以外的給定值”并進(jìn)行電流控制，第二d軸電流指令值Id**與d軸電流檢測值Idc的比率Kd_R，被從切換部104輸出。給該輸出值乘以電阻的設(shè)定值R*，計算電阻的確定值R^。另外，還可以使用第一d軸電流指令值Id*代替d軸電流檢測值Idc，來同樣計算電阻的確定值R^。同樣，可以使用第一q軸電流指令值Iq*代替q軸電流檢測值Iqc，來計算電阻的確定值R^。
接下來，對照圖6至圖9，對“高速域”區(qū)間中執(zhí)行的感應(yīng)電壓系數(shù)Ke與d軸電感值Ld、q軸電感值Lq的確定計算進(jìn)行說明。如圖6所示，將頻率指令值ω1*輸入給判斷“高速域”區(qū)間的信號發(fā)生部106，信號發(fā)生部106中將頻率指令值ω1*與高速域檢測水平high_mod_lvl進(jìn)行比較，通過(公式23)的關(guān)系，生成判斷標(biāo)志位high_mod_flg。
公式23ω1*≥high_mod_lvl:low_mod_flg=1ω1*<high_mod_lvl:low_mod_flg=0]]>…(公式23)在判斷標(biāo)志位為“1”時，判斷為“高速域”區(qū)間，進(jìn)行感應(yīng)電壓系數(shù)與電感值的確定計算。這里，高速域檢測水平必需滿足(公式24)的關(guān)系。
公式24high_mod_lvl>>R*Ld*·Lq*]]>…(公式24)圖7中示出了第一d軸電流指令值Id*的設(shè)定模式與確定感應(yīng)電壓系數(shù)Ke與d軸電感Ld的區(qū)間之間的關(guān)系。在第一d軸電流指令值Id*為“0”也即d軸電流檢測值Idc為“0”的區(qū)間(C區(qū)間)中，確定感應(yīng)電壓系數(shù)Ke，接下來，將第一d軸電流指令值Id*控制為令d軸電流檢測值Idc為“0以外的給定值”(D區(qū)間)，確定d軸的電感值Ld。
對照圖8對此進(jìn)行說明。在d軸電流檢測值Idc為“0”的區(qū)間中，給第二d軸電流指令值Id**乘以d軸電感值的設(shè)定值Ld*，并對該乘積值加上感應(yīng)電壓系數(shù)的設(shè)定值Ke*，計算感應(yīng)電壓系數(shù)的確定值Ke^。進(jìn)而，在d軸電流檢測值Idc為“0以外的給定值”的區(qū)間中，從第二d軸電流指令值Id**中減去來自機(jī)構(gòu)109的輸出信號即Id**0，該機(jī)構(gòu)109對d軸電流檢測值Idc為“0”的區(qū)間中所產(chǎn)生的第二d軸電流指令值Id**進(jìn)行存儲，并對該差值與d軸電流檢測值Idc的比率Kd_L，乘以d軸電感值的設(shè)定值Ld*，來計算d軸電感的確定值Ld^。
接下來，對使用q軸的電流信息的q軸電感值Lq的確定計算進(jìn)行說明。對照圖9對此進(jìn)行說明。q軸電流檢測值Iqc，被輸入到判斷部1009，與給定的電流水平Iq_min_lvl_2相比較，根據(jù)(公式25)的關(guān)系，生成判斷標(biāo)志位Iq_min_flg_2。
公式25lqc≥lq_min_lvl_2:i_mod_flg_2=1lqc<lq_min_lvl_2:i_mod_flg_2=0]]>…(公式25)這里，給定的電流水平Iq_min_lvl_2，是能夠執(zhí)行確定計算的電流檢測水平，是額定電流的1％至10％，優(yōu)選為3％～6％程度。在判斷標(biāo)志位I_mod_flg_2為“1”的情況下，第二q軸電流指令值Iq**與q軸電流檢測值Iqc的比率Kq_L被從切換部1010輸出，在判斷標(biāo)志位為“0”的情況下，判斷為沒有進(jìn)行正確的確定計算，將上一次的q軸電感的確定值Lq^從切換部1010輸出。該輸出值與q軸電感值的設(shè)定值Lq*相乘，計算q軸電感的確定值Lq^。
將這些確定后的電機(jī)常數(shù)(R^、Ke^、Ld^、Lq^)，置換成作為矢量控制計算部12的設(shè)定值的(R*、Ke*、Ld*、Lq*)后，實現(xiàn)矢量控制系統(tǒng)。這樣，根據(jù)本實施例，在實際運轉(zhuǎn)之前或?qū)嶋H運轉(zhuǎn)中，能夠確定電機(jī)常數(shù)，并且自動修正控制系統(tǒng)中所設(shè)定的電機(jī)常數(shù)，因此能夠進(jìn)行高精度且響應(yīng)性良好的控制。
實施例2圖10表示本實施例。本實施例中，使用電機(jī)常數(shù)確定計算部11的輸出值(R^、Ld^、Lq^、Ke^)，將d軸電流指令計算部9’以及q軸電流指令計算部10’的控制增益也用于矢量控制計算，這一點與實施例1不同。圖10中，符號1～8、11～13、21與圖1相同。如(公式26)所示，使用確定后的電機(jī)常數(shù)(R^、Ld^、Lq^)，修正d軸電流指令計算部9’、q軸電流指令計算部10’的控制增益(Kp_d、Ki_d、Kp_q、Ki_q)，來用與實施例1同樣高的精度，實現(xiàn)響應(yīng)性良好的矢量控制系統(tǒng)。
公式26
…(公式26)這里，Kp_d是第二d軸電流指令計算用的比例增益，Ki_d是積分增益，Kp_q是第二q軸電流指令計算用的比例增益，Ki_q是積分增益，ωc_arc是電流控制響應(yīng)角頻率[rad/s]。
實施例3圖11中表示本實施例，本實施例與實施例1的不同點在于，沒有電流檢測器3，而具有電流推定部14，其根據(jù)電力變換器2的輸入母線中所流通的直流電流IDC，推定電力變換器2的輸出電流即永久磁體同步電機(jī)1中所流通的3相交流電流Iu、Iv、Iw。
圖11中，符號1、2、4～12、21與圖1相同。符號14是根據(jù)電力變換器的輸入母線中所流通的直流電流IDC，推定永久磁體同步電機(jī)1中所流通的3相交流電流Iu、Iv、Iw的電流推定部。
使用該電流推定部14所輸出的推定電流值Iu^、Iv^、Iw^，通過坐標(biāo)變換部7計算d軸電流檢測值Idc、q軸電流檢測值Iqc。像本實施例這種無電流傳感器系統(tǒng)中，也能與實施例1或?qū)嵤├?同樣動作，得到同樣的效果。
實施例4圖12中表示本實施例。本實施例與實施例1的不同點在于，省略了作為檢測出永久磁體同步電機(jī)1的磁極位置的位置傳感器的磁極位置檢測器4。圖12中，符號1、2、4～13、21與圖1相同。符號17是根據(jù)電力變換器的輸入母線中所流通的直流電流IDC，推定永久磁體同步電機(jī)1中所流通的3相交流電流Iu、Iv、Iw的電流再現(xiàn)部。符號15是使用第二d軸電壓指令值Vd**、第二q軸電壓指令值Vq**、d軸電流檢測值Idc、q軸電流檢測值Iqc，通過(公式27)推定計算旋轉(zhuǎn)相位指令值θc*與電機(jī)的磁通量軸θ之間的軸誤差Δθ(＝θc*-θ)，并輸出相位誤差計算值Δθc的相位誤差推定部。
公式27Δθc=-tan-1[Vd**-R*·ldc-ω1*·Lq*·lqcVq**-R*·lqc+ω1*·Lq*·ldc]]]>…(公式27)符號16，是以令推定計算出的相位誤差計算值Δθc為零的方式，推定新的頻率指令值ω1*的頻率推定部。本實施例的無位置傳感器、無電流傳感器系統(tǒng)中，也能與實施例1或?qū)嵤├?同樣地動作，能夠得到同樣的效果。
實施例5圖13表示本實施例。本實施例使用電機(jī)常數(shù)確定計算部11的輸出值(R^、Lq^)，自動修正實施例4的相位誤差推定部15的電機(jī)常數(shù)。圖13中，符號1、2、4～13、16、21與圖4相同。符號15’是使用第二d軸電壓指令值Vd**、第二q軸電壓指令值Vq**、d軸電流檢測值Idc、q軸電流檢測值Iqc、以及電機(jī)常數(shù)確定計算部11的輸出值(R^、Lq^)，通過(公式28)，推定計算旋轉(zhuǎn)相位指令值θc*與電機(jī)的磁通量軸θ之間的軸誤差Δθ(＝θc*-θ)，并輸出相位誤差計算值Δθc’的相位誤差推定部。
公式28
…(公式28)本實施例的無位置傳感器、無電流傳感器系統(tǒng)，也能與實施例1或?qū)嵤├?同樣動作，得到同樣的效果。
權(quán)利要求
1.一種永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置，根據(jù)由第一d軸電流指令值計算出的第二d軸電流指令值、由第一q軸電流指令值計算出的第二q軸電流指令值、頻率指令值、以及電機(jī)常數(shù)設(shè)定值，對驅(qū)動永久磁體同步電機(jī)的電力變換器的輸出電壓進(jìn)行控制，其特征在于該矢量控制裝置，具有電機(jī)常數(shù)確定計算部，其使用上述第二d軸電流指令值與第二q軸電流指令值、上述電力變換器的輸出電流的檢測值、以及電機(jī)常數(shù)設(shè)定值，來確定與上述電力變換器相連接的永久磁體同步電機(jī)的電機(jī)常數(shù)，在矢量控制計算中，使用該電機(jī)常數(shù)確定計算部確定出的電機(jī)常數(shù)，對上述永久磁體電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制。
2.如權(quán)利要求1所述的永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置，其特征在于上述電機(jī)常數(shù)確定計算部，在上述頻率指令值小于預(yù)先設(shè)定的值的低速域中，將上述第一d軸電流指令值設(shè)為零以外的給定值，并對上述第二d軸電流指令值與d軸電流檢測值之比，乘以上述電機(jī)常數(shù)設(shè)定值的電阻值，來確定電機(jī)的電阻值。
3.如權(quán)利要求1所述的永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置，其特征在于上述電機(jī)常數(shù)確定計算部，在上述頻率指令值小于預(yù)先設(shè)定的值的低速域中，將上述第一d軸電流指令值設(shè)為零以外的給定值，并對上述第二d軸電流指令值與第一d軸電流指令值之比，乘以上述電機(jī)常數(shù)設(shè)定值的電阻值，來確定電機(jī)的電阻值。
4.如權(quán)利要求1所述的永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置，其特征在于在上述頻率指令值小于預(yù)先設(shè)定的值的低速域中，對上述第二q軸電流指令值與q軸電流檢測值之比，乘以上述電機(jī)常數(shù)設(shè)定值的電阻值，來確定電機(jī)的電阻值。
5.如權(quán)利要求1所述的永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置，其特征在于在上述頻率指令值小于預(yù)先設(shè)定的值的低速域中，對上述第二q軸電流指令值與第一d軸電流指令值之比，乘以上述電機(jī)常數(shù)設(shè)定值的電阻值，來確定電機(jī)的電阻值。
6.如權(quán)利要求1所述的永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置，其特征在于上述電機(jī)常數(shù)確定計算部，在上述頻率指令值小于預(yù)先設(shè)定的值的低速域中，在上述第一d軸電流指令值為第一給定值以下的情況下，將第一d軸電流指令值設(shè)為零以外的第二給定值，并對上述第二d軸電流指令值與d軸電流檢測值之比，乘以上述電機(jī)常數(shù)設(shè)定值的電阻值，來確定電機(jī)的電阻值，在上述第一d軸電流指令值大于第一給定值以下的情況下，將上述第一d軸電流指令值設(shè)為零，并對上述第二q軸電流指令值與q軸電流檢測值之比，乘以上述電機(jī)常數(shù)設(shè)定值的電阻值，來確定電機(jī)的電阻值.
7.如權(quán)利要求1所述的永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置，其特征在于上述電機(jī)常數(shù)確定計算部，在上述頻率指令值大于預(yù)先設(shè)定的值的高速域中，使用上述第二d軸電流指令值、上述電機(jī)常數(shù)設(shè)定值的d軸電感設(shè)定值及感應(yīng)電壓系數(shù)設(shè)定值，來確定電機(jī)的感應(yīng)電壓系數(shù)，使用上述第二d軸電流指令值、d軸電流檢測值以及上述電機(jī)常數(shù)設(shè)定值的d軸電感設(shè)定值，來確定電機(jī)的d軸電感。
8.如權(quán)利要求7所述的永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置，其特征在于上述電機(jī)常數(shù)確定計算部，在上述高速域的上述第一d軸電流指令值為0的第一區(qū)間中，確定上述電機(jī)的感應(yīng)電壓系數(shù)，并在上述高速域的上述第一d軸電流指令值為零以外的給定值的第二區(qū)間中，確定上述電機(jī)的d軸電感。
9.如權(quán)利要求1所述的永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置，其特征在于上述電機(jī)常數(shù)確定計算部，在上述頻率指令值大于預(yù)先設(shè)定的值的高速域中，使用上述第二q軸電流指令值、q軸電流檢測值以及上述電機(jī)常數(shù)設(shè)定值的q軸電感設(shè)定值，來確定電機(jī)的q軸電感。
10.一種永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置，根據(jù)由第一d軸電流指令值計算出的第二d軸電流指令值、由第一q軸電流指令值計算出的第二q軸電流指令值、頻率指令值、以及電機(jī)常數(shù)設(shè)定值，對驅(qū)動永久磁體同步電機(jī)的電力變換器的輸出電壓進(jìn)行控制，其特征在于該矢量控制裝置，具有根據(jù)上述電力變換器的輸入直流電流推定電力變換器的輸出電流的電流推定部；使用上述第二d軸電流指令值及第二q軸電流指令值、上述電力變換器的輸出電流的推定值、以及電機(jī)常數(shù)設(shè)定值，來確定與上述電力變換器相連接的永久磁體同步電機(jī)的電機(jī)常數(shù)的電機(jī)常數(shù)確定計算部，在矢量控制計算中，使用該電機(jī)常數(shù)確定計算部確定出的電機(jī)常數(shù)，對上述永久磁體電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制。
11.如權(quán)利要求10所述的永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置，其特征在于上述電機(jī)常數(shù)確定計算部，在上述頻率指令值小于預(yù)先設(shè)定的值的低速域中，將上述第一d軸電流指令值設(shè)為零以外的給定值，并對上述第二d軸電流指令值與d軸電流推定值之比，乘以上述電機(jī)常數(shù)設(shè)定值的電阻值，來確定電機(jī)的電阻值。
12.如權(quán)利要求10所述的永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置，其特征在于上述電機(jī)常數(shù)確定計算部，在上述頻率指令值大于預(yù)先設(shè)定的值的高速域中，使用上述第二d軸電流指令值、上述電機(jī)常數(shù)設(shè)定值的d軸電感設(shè)定值及感應(yīng)電壓系數(shù)設(shè)定值，來確定電機(jī)的感應(yīng)電壓系數(shù)，使用上述第二d軸電流指令值、d軸電流推定值、以及上述電機(jī)常數(shù)設(shè)定值的d軸電感設(shè)定值，來確定電機(jī)的d軸電感。
13.如權(quán)利要求10所述的永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置，其特征在于上述電機(jī)常數(shù)確定計算部，在上述頻率指令值大于預(yù)先設(shè)定的值的高速域中，使用上述第二q軸電流指令值、q軸電流推定值、以及上述電機(jī)常數(shù)設(shè)定值的q軸電感設(shè)定值，來確定電機(jī)的q軸電感。
14.一種永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置，根據(jù)由第一d軸電流指令值計算出的第二d軸電流指令值、由第一q軸電流指令值計算出的第二q軸電流指令值、頻率指令值、以及電機(jī)常數(shù)設(shè)定值，對驅(qū)動永久磁體同步電機(jī)的電力變換器的輸出電壓進(jìn)行控制，其特征在于該矢量控制裝置，具有電流再現(xiàn)部，根據(jù)上述電力變換器的輸入直流電流推定電力變換器的輸出電流；相位誤差推定部，使用該推定出的電力變換器的輸出電流、上述第二d軸電流指令值、以及上述第二q軸電流指令值，來計算軸誤差；頻率推定部，輸入由相位誤差推定部所輸出的軸誤差，來輸出頻率指令值的推定值；以及，電機(jī)常數(shù)確定計算部，使用上述第二d軸電流指令值及第二q軸電流指令值、上述電力變換器的輸出電流的推定值、上述頻率指令值的推定值、以及電機(jī)常數(shù)設(shè)定值，來確定與上述電力變換器相連接的永久磁體同步電機(jī)的電機(jī)常數(shù)，在矢量控制計算中，使用該電機(jī)常數(shù)確定計算部確定出的電機(jī)常數(shù)，對上述永久磁體電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制。
15.如權(quán)利要求14所述的永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置，其特征在于上述電機(jī)常數(shù)確定計算部，在上述頻率指令值的推定值小于預(yù)先設(shè)定的值的低速域中，將上述第一d軸電流指令值設(shè)為零以外的給定值，并對上述第二d軸電流指令值與d軸電流推定值之比，乘以上述電機(jī)常數(shù)設(shè)定值的電阻值，來確定電機(jī)的電阻值。
16.如權(quán)利要求14所述的永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置，其特征在于上述電機(jī)常數(shù)確定計算部，在上述頻率指令值的推定值大于預(yù)先設(shè)定的值的高速域中，使用上述第二d軸電流指令值、上述電機(jī)常數(shù)設(shè)定值的d軸電感設(shè)定值及感應(yīng)電壓系數(shù)設(shè)定值，來確定電機(jī)的感應(yīng)電壓系數(shù)，使用上述第二d軸電流指令值、d軸電流推定值、以及上述電機(jī)常數(shù)設(shè)定值的d軸電感設(shè)定值，來確定電機(jī)的d軸電感。
17.如權(quán)利要求14所述的永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置，其特征在于上述電機(jī)常數(shù)確定計算部，在上述頻率指令值的推定值大于預(yù)先設(shè)定的值的高速域中，使用上述第二q軸電流指令值、q軸電流推定值、以及上述電機(jī)常數(shù)設(shè)定值的q軸電感設(shè)定值，來確定電機(jī)的q軸電感。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)高精度且響應(yīng)性良好的轉(zhuǎn)矩控制的永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置。本發(fā)明的永久磁體同步電機(jī)的矢量控制裝置，具有使用第二d軸電流指令值與第二q軸電流指令值、電力變換器的輸出電流的檢測值、以及電機(jī)常數(shù)設(shè)定值，來確定與電力變換器相連接的永久磁體同步電機(jī)的電機(jī)常數(shù)的電機(jī)常數(shù)確定計算部。在矢量控制計算中，使用該電機(jī)常數(shù)確定計算部所確定的電機(jī)常數(shù)，對上述永久磁體同步電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制。
文檔編號H02P6/00GK1913340SQ20061011490
公開日2007年2月14日 申請日期2006年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月11日
發(fā)明者戶張和明, 遠(yuǎn)藤常博, 伊藤佳樹 申請人:株式會社日立制作所