專利名稱：交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過電壓施加單元施加交流電壓從而驅(qū)動(dòng)控制交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知對(duì)同步機(jī)、感應(yīng)機(jī)等的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行控制的各種方法。如果僅限于低速區(qū)域，則一般能夠使用應(yīng)答性低但廉價(jià)的位置傳感器進(jìn)行低成本的控制系統(tǒng)下的驅(qū)動(dòng)。因?yàn)樵诘退賲^(qū)域霍爾傳感器的輸出周期本身就遲緩，所以即使是應(yīng)答低的位置傳感器， 應(yīng)答低得也不明顯，所以能夠進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。另一方面，如果想在高旋轉(zhuǎn)區(qū)域利用應(yīng)答低的位置傳感器，則因?yàn)槠溥t緩，變得不能在所希望的相位供給電流，交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)特性下降。另外，如果根據(jù)重疊比交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的基本頻率高的頻率的電壓、電流并利用了電感的顯著性的位置檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行控制，則即使是位置傳感器也能進(jìn)行低速區(qū)域的驅(qū)動(dòng)。但是，如果想要通過該方式在高旋轉(zhuǎn)區(qū)域中進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，則因?yàn)楫a(chǎn)生基本波以外的電壓、電流，所以在運(yùn)行效率、電壓利用率、最大電流的方面變得不利。因此，介紹各種能夠通過無傳感器控制從低速區(qū)域到高速區(qū)域平滑地驅(qū)動(dòng)的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置。例如，在專利文獻(xiàn)1所記載的發(fā)明中，為了不使用磁極位置檢測(cè)器而適當(dāng)?shù)厣稍谑噶靠刂破骰静恐行枰男D(zhuǎn)d_q坐標(biāo)系的相位，準(zhǔn)備生成低頻率區(qū)域用的相位的低頻率區(qū)域相位生成器和生成高頻率區(qū)域用的相位的高頻率區(qū)域相位生成器。并且，具備對(duì)這2種相位在頻率上進(jìn)行加權(quán)平均并合成的相位合成器，將所合成的最終相位設(shè)為旋轉(zhuǎn) d-q坐標(biāo)系統(tǒng)的相位。另外，在專利文獻(xiàn)2所記載的發(fā)明中，在用于對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的零速到高速區(qū)域連續(xù)地進(jìn)行控制的無傳感器控制方法中，通過位置/速度推定器，使用通過機(jī)械數(shù)式模型推定出的速度推定值《est和位置推定值θ est進(jìn)行控制，以使使用轉(zhuǎn)子角度運(yùn)算的第1磁通量矢量和不使用轉(zhuǎn)子角度運(yùn)算的第2磁通量矢量的通過外積運(yùn)算(exterior product calculation)而得到的位置誤差Δ θ為零。另外，在專利文獻(xiàn)3所記載的發(fā)明中，具備使用了根據(jù)旋轉(zhuǎn)二軸坐標(biāo)(d-q軸)上的電流偏差和旋轉(zhuǎn)二軸坐標(biāo)(d-q軸)上的電壓指令以及推定旋轉(zhuǎn)速度而運(yùn)算角頻率、推定電流以及推定轉(zhuǎn)子磁通量的電動(dòng)機(jī)模型的適應(yīng)觀測(cè)器(adaptive boserver)，特別是能夠在高的旋轉(zhuǎn)速度下控制同步電動(dòng)機(jī)。根據(jù)這些發(fā)明，能夠做到從低速區(qū)域到高速區(qū)域平滑地驅(qū)動(dòng)交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)。專利文獻(xiàn)1 日本特開平10-94298號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2006-158046號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本再公表特許W02002/091558號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容
(發(fā)明要解決的問題)但是，專利文獻(xiàn)1所記載的發(fā)明因?yàn)閷?duì)2種相位在頻率上進(jìn)行加權(quán)平均并合成，所以在頻率變低的低速區(qū)域，需要基于2種相位中的低頻率區(qū)域相位生成器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。因此， 如果低頻率區(qū)域相位生成器的推定應(yīng)答遲緩，則存在在低速區(qū)域不能較高地保持速度控制應(yīng)答、轉(zhuǎn)矩控制應(yīng)答等的應(yīng)答性的問題。另外，在專利文獻(xiàn)2記載的發(fā)明中，通過位置/速度推定器利用速度推定值《est 和位置推定值θ est,以使第1磁通量矢量和第2磁通量矢量的通過外積運(yùn)算得到的位置誤差Δ θ為零。在該外積運(yùn)算中，靈敏度根據(jù)第1磁通量矢量和第2磁通量矢量之間的相位差而不同，特別是相位差在超過90度時(shí)，不僅與相位差小于90度時(shí)相比偏差大，而且因?yàn)橥夥e運(yùn)算值變小，所以如果由于初始值誤差或其他某種理由而相位差超過90度，則誤差收斂性、位置推定的應(yīng)答性上存在問題。另外，在專利文獻(xiàn)3記載的發(fā)明中，適應(yīng)觀測(cè)器基于電流偏差進(jìn)行運(yùn)算，所以在交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)停止或者在極低的轉(zhuǎn)速的情況下，幾乎或者完全不產(chǎn)生電流偏差，有難以進(jìn)行流暢的控制的問題。本發(fā)明就是為解決這些問題而作出的，目的在于得到一種交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置，該交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置能夠從包含速度為零的低速區(qū)域到高速區(qū)域平滑地進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并且，即使在推定相位上存在初始值誤差也能夠使之迅速地誤差收斂而得到所希望的特性。(用于解決問題的方案)第1發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置具備電流矢量檢測(cè)單元，檢測(cè)交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電流矢量并作為檢測(cè)電流矢量而輸出；交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制單元，參照推定磁通量相位， 以使所述檢測(cè)電流矢量與電流指令矢量一致的方式輸出電壓指令矢量；電壓施加單元，根據(jù)所述電壓指令矢量而向所述交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)施加電壓；適應(yīng)觀測(cè)單元，根據(jù)所述電壓指令矢量而輸出所述推定磁通量相位；以及磁通量矢量檢測(cè)單元，檢測(cè)磁通量矢量并作為檢測(cè)磁通量矢量而輸出，所述適應(yīng)觀測(cè)單元除了基于所述電壓指令矢量之外還基于電流偏差矢量和放大偏差矢量，除了輸出所述推定磁通量相位之外還輸出推定電流矢量和推定磁通量矢量，另外，還具備偏差矢量運(yùn)算單元，對(duì)作為所述推定電流矢量和所述檢測(cè)電流矢量之間的偏差的所述電流偏差矢量以及作為所述推定磁通量矢量和所述檢測(cè)磁通量矢量之間的偏差的磁通量偏差矢量進(jìn)行運(yùn)算，并作為所述放大偏差矢量輸出。第2發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置具備電流矢量檢測(cè)單元，檢測(cè)交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電流矢量并作為檢測(cè)電流矢量而輸出；交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制單元，參照推定磁通量相位而以使所述檢測(cè)電流矢量與電流指令矢量一致的方式輸出電壓指令矢量；電壓施加單元， 根據(jù)所述電壓指令矢量而向所述交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)施加電壓；適應(yīng)觀測(cè)單元，根據(jù)所述電壓指令矢量而輸出所述推定磁通量相位；以及磁通量矢量檢測(cè)單元，檢測(cè)磁通量矢量并作為檢測(cè)磁通量矢量而輸出，所述適應(yīng)觀測(cè)單元除了基于所述電壓指令矢量之外還基于放大偏差矢量，除了輸出所述推定磁通量相位之外還輸出推定磁通量矢量，另外，還具備偏差矢量運(yùn)算單元，對(duì)作為所述推定磁通量矢量和所述檢測(cè)磁通量矢量之間的偏差的磁通量偏差矢量進(jìn)行運(yùn)算，并作為所述放大偏差矢量而輸出。(發(fā)明的效果)如上所述，第1和第2發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置具備對(duì)作為推定磁通量矢量和檢測(cè)磁通量矢量之間的偏差的磁通量偏差矢量進(jìn)行運(yùn)算并輸出的偏差矢量運(yùn)算單元， 并將偏差矢量運(yùn)算單元的輸出輸入給適應(yīng)觀測(cè)單元，所以不管旋轉(zhuǎn)速度的高低都能夠利用基于適應(yīng)觀測(cè)單元所推定的推定磁通量矢量的推定磁通量相位對(duì)交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行控制， 即使在包含速度為零的低速區(qū)域也能夠較高地保持速度控制應(yīng)答等的應(yīng)答性，并且能夠提高存在初始值誤差時(shí)的誤差收斂性。


圖1是表示該發(fā)明的實(shí)施方式1中的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖2是用于說明磁通量偏差矢量的特征的圖。圖3是表示圖1的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制單元4的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。圖4是表示圖1的磁通量矢量檢測(cè)單元6的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。圖5是表示圖1的適應(yīng)觀測(cè)單元7的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。圖6是表示圖1的偏差放大單元9的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。圖7是表示圖6的增益矩陣50的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。圖8是表示增益矩陣50的各增益與推定速度wrO之間的關(guān)系的圖。圖9是表示圖6的增益矩陣51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。圖10是表示增益矩陣51的各增益與推定速度wrO之間的關(guān)系的圖。圖11是表示該發(fā)明的實(shí)施方式2中的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖12是表示圖11的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制單元如的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。圖13是表示圖11的電流分量分配器60的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。圖14是表示圖11的磁通量矢量檢測(cè)單元6a的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。圖15是表示交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度與信號(hào)dlu、dlv、dlw之間的關(guān)系的圖。圖16是表示該發(fā)明的實(shí)施方式3中的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖17是表示圖16的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制單元4b的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。圖18是表示圖16的適應(yīng)觀測(cè)單元7b的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。圖19是表示該發(fā)明的實(shí)施方式4中的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖20是表示圖19的速度控制單元110的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。圖21是表示該發(fā)明的實(shí)施方式5中的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖22是表示圖21的適應(yīng)觀測(cè)單元7c的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。圖23是表示圖21的偏差放大單元9c的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施方式1圖1是表示本實(shí)施方式1中的整體結(jié)構(gòu)圖的圖。圖中，電壓施加單元1根據(jù)電壓指令矢量Vsref向交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)2施加電壓。在本實(shí)施方式1中作為交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)2而舉例對(duì)同步機(jī)進(jìn)行了說明，但即使是感應(yīng)機(jī)也能夠基于同樣原理來構(gòu)成。
電流矢量檢測(cè)單元3檢測(cè)交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的電流矢量并作為檢測(cè)電流矢量Is而輸出。交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制單元4以使從電流矢量檢測(cè)單元3得到檢測(cè)電流矢量Is與電流指令矢量Isref—致的方式向電壓施加單元1輸出電壓指令矢量Vsref。旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)單元5檢測(cè)交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的旋轉(zhuǎn)位置并向磁通量矢量檢測(cè)單元6輸出，磁通量矢量檢測(cè)單元6根據(jù)該旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)磁通量矢量并作為檢測(cè)磁通量矢量Phi而輸出。適應(yīng)觀測(cè)單元7根據(jù)后述的放大偏差矢量E0、同樣后述的電流偏差矢量Δ Is以及電壓指令矢量Vsref輸出推定磁通量相位θ 0、推定電流矢量Isest、推定磁通量矢量Wu5St 以及推定速度wrO。偏差矢量運(yùn)算單元8根據(jù)推定電流矢量Isest和檢測(cè)電流矢量Is輸出電流偏差矢量△ Is，并且根據(jù)推定磁通量矢量Phest和檢測(cè)磁通量矢量Phi輸出磁通量偏差矢量ΔΗ 。偏差放大單元9將推定速度wrO作為參數(shù)對(duì)電流偏差矢量Δ Is和磁通量偏差矢量APhi進(jìn)行放大，并作為放大偏差矢量EO向適應(yīng)觀測(cè)單元7輸出。在電流矢量檢測(cè)單元3中，通過3相/2相轉(zhuǎn)換器10將3相交流電流轉(zhuǎn)換為2相交流電流，并將轉(zhuǎn)換后的結(jié)果作為檢測(cè)電流矢量Is而輸出。對(duì)該3相/2相轉(zhuǎn)換器10輸出的2相交流電流進(jìn)行處理的坐標(biāo)作為正交靜止二軸坐標(biāo)而眾所周知，將該正交靜止二軸坐標(biāo)定義為a-b軸。在偏差矢量運(yùn)算單元8中，通過減法器11從推定電流矢量Isest中減去檢測(cè)電流矢量Is，輸出電流偏差矢量Δ Is,并且通過減法器12從推定磁通量矢量Phest中減去檢測(cè)磁通量矢量Wii，輸出磁通量偏差矢量ΔΗ 。在此，預(yù)先對(duì)適應(yīng)觀測(cè)單元7的功能解說如下。S卩、對(duì)交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制單元4來說，在其控制性能上重要的是，能夠精度優(yōu)良地獲得為了以使得檢測(cè)電流矢量Is與電流指令矢量Isref —致的方式輸出電壓指令矢量 Vsref而需要的推定磁通量相位θ O。因此，適應(yīng)觀測(cè)單元7的第一位的作用是精度優(yōu)良地生成該推定磁通量相位θ O。 在適應(yīng)觀測(cè)單元7中，設(shè)交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的旋轉(zhuǎn)速度為該適應(yīng)觀測(cè)單元7的推定速度wrO， 將對(duì)交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)2施加了電壓指令矢量Vsref時(shí)產(chǎn)生的電流矢量和磁通量矢量分別作為推定電流矢量Isest、推定磁通量矢量WieSt輸出。并且，因?yàn)橥贫ù磐肯辔沪?O是推定磁通量矢量Wiest的相位，所以使適應(yīng)觀測(cè)單元7輸出的推定磁通量矢量Phest與交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的磁通量矢量Wi —致能夠?qū)μ岣呖刂菩阅茏鞒鲐暙I(xiàn)。如果在交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的旋轉(zhuǎn)速度和適應(yīng)觀測(cè)單元7輸出的推定速度wrO不同的情況下，產(chǎn)生電流偏差矢量AIs以及磁通量偏差矢量ΔΗ ，所以利用這一點(diǎn)，通過所謂的反饋控制，以使推定速度wrO和交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的旋轉(zhuǎn)速度一致的方式修正推定速度wrO。 如果能夠使推定速度wrO和交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的旋轉(zhuǎn)速度一致，則適應(yīng)觀測(cè)單元7輸出的推定磁通量矢量Phest也與交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)2磁通量矢量Wi —致，因此，應(yīng)該能夠得到精度高的推定磁通量相位θ O。根據(jù)以上說明可以理解的是，在適應(yīng)觀測(cè)單元7中的反饋控制中，如何能夠正確地把握檢測(cè)磁通量矢量Phi和推定磁通量矢量WieSt之間的偏差(磁通量偏差矢量ΔΗ )
非常重要。因此，關(guān)于該磁通量偏差矢量ΔΗ 的特征，利用圖2進(jìn)行更詳細(xì)的說明。在圖2 (a)的情況1中，推定磁通量矢量Phest相對(duì)于檢測(cè)磁通量矢量Phi為超前相位，其相位差在90度以內(nèi)。磁通量偏差矢量△ Phi是從推定磁通量矢量Wiest (圖中的點(diǎn)劃線)中減去檢測(cè)磁通量矢量Wii (圖中的粗線)而得到的值，為圖中的虛線所示。因此， 假設(shè)如已經(jīng)說過的專利文獻(xiàn)2所示那樣地，使通過推定磁通量矢量Phest和檢測(cè)磁通量矢量Phi的外積運(yùn)算得到的值與利用推定磁通量矢量Phest和檢測(cè)磁通量矢量Phi制作的三角形(圖中陰影部分)的面積成比例。由此，如果在推定磁通量矢量Wiest和檢測(cè)磁通量矢量Phi之間產(chǎn)生相位差，則產(chǎn)生磁通量偏差矢量Δ Phi，或者產(chǎn)生推定磁通量矢量Phest和檢測(cè)磁通量矢量Phi之間的通過外積運(yùn)算而得到的值。接下來，考慮圖2(b)的情況2。在情況2中，推定磁通量矢量Wiest相對(duì)于檢測(cè)磁通量矢量Phi為超前相位，其相位差在90度以上。從推定磁通量矢量Wiest (圖中的點(diǎn)劃線)中減去檢測(cè)磁通量矢量Wii (圖中的粗線)得到的磁通量偏差矢量ΔΗ (圖中的虛線)的大小比情況1時(shí)的磁通量偏差矢量APhi還大。另一方面，與圖中的陰影部分的面積成比例的通過推定磁通量矢量Wiest和檢測(cè)磁通量矢量Phi的外積運(yùn)算而得到的值比情況1時(shí)減小。由此，因?yàn)椴幌抻谕贫ù磐渴噶縋hest和檢測(cè)磁通量矢量Phi之間的相位差越大而通過推定磁通量矢量Phest和檢測(cè)磁通量矢量Phi的外積運(yùn)算得到的值也越大，所以很難說通過該外積運(yùn)算得到的值正確地反映了推定磁通量矢量Phest和檢測(cè)磁通量矢量 Phi之間的相位差的大小。另一方面，如果推定磁通量矢量Wiest和檢測(cè)磁通量矢量Phi之間的相位差變大， 則與此對(duì)應(yīng)地磁通量偏差矢量APhi的大小也增大，所以可以說磁通量偏差矢量APhi正確地反映了推定磁通量矢量Phest和檢測(cè)磁通量矢量Phi之間的相位差的大小。接下來，考慮圖2(c)的情況3。在情況3中，推定磁通量矢量Wiest相對(duì)于檢測(cè)磁通量矢量Phi為超前相位，其相位差很小，但將推定磁通量矢量Wiest的大小推定為比檢測(cè)磁通量矢量Phi還大。從推定磁通量矢量Wiest (圖中的點(diǎn)劃線)中減去檢測(cè)磁通量矢量Wii (圖中的粗線)得到的磁通量偏差矢量ΔΗ (圖中的虛線)可靠地具有大小，但是如果相位差很小，則上述的通過外積運(yùn)算得到的值不是可靠的。由此，在本實(shí)施方式1的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置中，不進(jìn)行專利文獻(xiàn)2所示那樣的外積運(yùn)算，而根據(jù)磁通量偏差矢量APhi求得交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的推定磁通量矢量Wrest， 所以即使在推定磁通量矢量Phest和檢測(cè)磁通量矢量Phi之間因?yàn)槌跏贾嫡`差、干擾等原因而相位差超過90度、或者相位差很小的情況下，也能夠保持誤差收斂性、位置推定的應(yīng)答性，其結(jié)果是，具有能夠穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)控制交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的效果。另外，對(duì)圖1所示的各要素的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更詳細(xì)的說明。圖3是表示交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制單元4的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。在圖中，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器20將電流矢量檢測(cè)單元3內(nèi)的3相/2相轉(zhuǎn)換器10輸出的a-b軸坐標(biāo)上的2相交流電流向與適應(yīng)觀測(cè)單元7輸出的推定磁通量相位θ0同步旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)二軸坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。在此， 將與推定磁通量相位θ 0同步旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)二軸坐標(biāo)定義為d-q軸。即，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器20根據(jù)適應(yīng)觀測(cè)單元7輸出的推定磁通量相位θ 0，將a-b軸上的檢測(cè)電流矢量的a軸分量ias以及檢測(cè)電流矢量的b軸分量ibs作為d-q軸上的檢測(cè)電流矢量的d軸分量ids以及檢測(cè)電流矢量的q軸分量iqs輸出。
減法器21從電流指令矢量的d軸分量idsref中減去檢測(cè)電流矢量的d軸分量 ids，減法器22從電流指令矢量的q軸分量iqsref中減去檢測(cè)電流矢量的q軸分量iqs。放大器23通過對(duì)從減法器21得到的電流指令矢量的d軸分量idsref與檢測(cè)電流矢量的d軸分量ids之間的偏差進(jìn)行比例積分運(yùn)算而進(jìn)行放大，并將其值作為電壓指令矢量的d軸分量vdsref輸出，放大器24通過對(duì)從減法器22得到的電流指令矢量的q軸分量iqsref與檢測(cè)電流矢量的q軸分量iqs之間的偏差進(jìn)行比例積分運(yùn)算而進(jìn)行放大，并將其值作為電壓指令矢量的q軸分量vqsref輸出。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器25根據(jù)適應(yīng)觀測(cè)單元7輸出的推定磁通量相位θ 0，進(jìn)行將放大器23 以及M輸出的d_q軸坐標(biāo)上的2相電壓指令向三相交流電壓指令的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，并輸出電壓指令矢量Vsref的U相分量、V相分量、W相分量。圖4是表示磁通量矢量檢測(cè)單元6的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。在圖中，余弦運(yùn)算器30進(jìn)行與從旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)單元5得到的旋轉(zhuǎn)角度θ對(duì)應(yīng)的余弦運(yùn)算并輸出cos θ，增益運(yùn)算器31 將使余弦運(yùn)算器30輸出的cos θ與預(yù)先設(shè)定的值成比例所得到的值作為檢測(cè)磁通量矢量的a軸分量phia輸出。另外，增益運(yùn)算器31的比例系數(shù)通過轉(zhuǎn)子磁通量振幅(pf而賦予。正弦運(yùn)算器32進(jìn)行與從旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)單元5得到的旋轉(zhuǎn)角度θ對(duì)應(yīng)的正弦運(yùn)算并輸出sin9，增益運(yùn)算器33將使正弦運(yùn)算器32輸出的sin θ與預(yù)先設(shè)定的值成比例所得到的值作為檢測(cè)磁通量矢量的b軸分量phib輸出。增益運(yùn)算器33的比例系數(shù)也與增益運(yùn)算器31同樣地通過轉(zhuǎn)子磁通量振幅(pf而賦予。圖5是表示適應(yīng)觀測(cè)單元7的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。在說明圖5之前，對(duì)適應(yīng)觀測(cè)單元 7中的運(yùn)算根據(jù)進(jìn)行說明。設(shè)交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的電樞電阻為R、電樞電感為L、推定速度為 wrO，以(1)式來定義矩陣A、B、Cl、C2。[數(shù)式1]
權(quán)利要求
1.一種交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置，其特征在于，具備電流矢量檢測(cè)單元，檢測(cè)交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電流矢量并作為檢測(cè)電流矢量而輸出； 交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制單元，參照推定磁通量相位，以使所述檢測(cè)電流矢量與電流指令矢量一致的方式輸出電壓指令矢量；電壓施加單元，根據(jù)所述電壓指令矢量而向所述交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)施加電壓； 適應(yīng)觀測(cè)單元，根據(jù)所述電壓指令矢量而輸出所述推定磁通量相位；以及磁通量矢量檢測(cè)單元，檢測(cè)磁通量矢量并作為檢測(cè)磁通量矢量而輸出， 其中，所述適應(yīng)觀測(cè)單元除了根據(jù)所述電壓指令矢量之外還根據(jù)電流偏差矢量和放大偏差矢量，除了輸出所述推定磁通量相位之外還輸出推定電流矢量和推定磁通量矢量，而且，所述交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置還具備偏差矢量運(yùn)算單元，該偏差矢量運(yùn)算單元對(duì)作為所述推定電流矢量與所述檢測(cè)電流矢量之間的偏差的所述電流偏差矢量以及作為所述推定磁通量矢量與所述檢測(cè)磁通量矢量之間的偏差的磁通量偏差矢量進(jìn)行運(yùn)算并作為所述放大偏差矢量而輸出。
2.一種交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置，其特征在于，具備電流矢量檢測(cè)單元，檢測(cè)交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電流矢量并作為檢測(cè)電流矢量而輸出； 交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制單元，參照推定磁通量相位，以使所述檢測(cè)電流矢量與電流指令矢量一致的方式輸出電壓指令矢量；電壓施加單元，根據(jù)所述電壓指令矢量而向所述交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)施加電壓； 適應(yīng)觀測(cè)單元，根據(jù)所述電壓指令矢量而輸出所述推定磁通量相位；以及磁通量矢量檢測(cè)單元，檢測(cè)磁通量矢量并作為檢測(cè)磁通量矢量而輸出， 其中，所述適應(yīng)觀測(cè)單元除了根據(jù)所述電壓指令矢量之外還根據(jù)放大偏差矢量，除了輸出所述推定磁通量相位之外還輸出推定磁通量矢量，而且，所述交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置還具備偏差矢量運(yùn)算單元，該偏差矢量運(yùn)算單元對(duì)作為所述推定磁通量矢量與所述檢測(cè)磁通量矢量之間的偏差的磁通量偏差矢量進(jìn)行運(yùn)算并作為所述放大偏差矢量而輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述適應(yīng)觀測(cè)單元還輸出推定速度，所述交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置具備偏差放大單元，該偏差放大單元插入在所述偏差矢量運(yùn)算單元與所述適應(yīng)觀測(cè)單元之間，以將所述推定速度作為參數(shù)的規(guī)定的增益來放大所述偏差矢量運(yùn)算單元的輸出，并作為所述放大偏差矢量而輸出給所述適應(yīng)觀測(cè)單元，在所述偏差放大單元中，對(duì)放大所述磁通量偏差矢量的所述增益進(jìn)行設(shè)定，以使得相對(duì)于所述推定速度低時(shí)的值，所述推定速度高時(shí)的值小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述磁通量矢量檢測(cè)單元根據(jù)檢測(cè)所述交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)單元的輸出而輸出所述檢測(cè)磁通量矢量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置，其特征在于，具備電壓重疊單元，將比用于驅(qū)動(dòng)所述交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的基本頻率高的頻率的高頻率電壓重疊到所述交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述磁通量矢量檢測(cè)單元根據(jù)起因于由所述電流矢量檢測(cè)單元提取的所述高頻率電壓的高頻率電流矢量，輸出所述檢測(cè)磁通量矢量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置，其特征在于，設(shè)定在所述電壓重疊單元中重疊的所述高頻率電壓的振幅，以使得相對(duì)于所述交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速低時(shí)的值，所述轉(zhuǎn)速高時(shí)的值小。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置，其特征在于，具備速度控制單元，該速度控制單元以使來自所述適應(yīng)觀測(cè)單元的所述推定速度與角速度指令一致的方式制作所述電流指令矢量并輸出到所述交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制單元。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置，從包含速度為零的低速區(qū)域到高速區(qū)域平滑地進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并且即使在推定相位上存在初始值誤差也能夠迅速地使誤差收斂從而得到所希望的特性。為此，具備適應(yīng)觀測(cè)單元(7)，根據(jù)電壓指令矢量Vsref、電流偏差矢量ΔIs以及放大偏差矢量E0輸出推定磁通量相位θ0、推定電流矢量Isest、推定磁通量矢量Phest以及推定速度wr0；偏差矢量運(yùn)算單元(8)，對(duì)推定電流矢量Isest和來自電流矢量檢測(cè)單元(3)的檢測(cè)電流矢量Is之間的電流偏差矢量ΔIs以及推定磁通量矢量Phest和來自磁通量矢量檢測(cè)單元(6)的檢測(cè)磁通量矢量Phi之間的磁通量偏差矢量ΔPhi進(jìn)行運(yùn)算；以及偏差放大單元(9)，對(duì)電流偏差矢量ΔIs和磁通量偏差矢量ΔPhi進(jìn)行放大并輸出放大偏差矢量E0。
文檔編號(hào)H02P21/00GK102365818SQ20098015830
公開日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2009年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月26日
發(fā)明者伊藤正人, 谷本政則, 金原義彥 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社