專(zhuān)利名稱(chēng)：具有轉(zhuǎn)差頻率修正功能的無(wú)傳感器感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及代替使用速度傳感器來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的速度，而是根據(jù)在電動(dòng)機(jī)的線圈中流過(guò)的電流來(lái)推定轉(zhuǎn)差頻率，并使用該轉(zhuǎn)差頻率來(lái)推定電動(dòng)機(jī)的速度，從而進(jìn)行控制的無(wú)傳感器感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置。
背景技術(shù)：
關(guān)于不具有速度傳感器的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制方法，例如，在日本特許第3067659 號(hào)(JP3067659B)中記載了各種方法，但是，在該控制中，根據(jù)在電動(dòng)機(jī)的線圈中流過(guò)的電流的值來(lái)推定轉(zhuǎn)差率，并使用該轉(zhuǎn)差率計(jì)算推定速度，進(jìn)行反饋控制。在速度反饋數(shù)據(jù)正確時(shí)，通過(guò)該控制生成的電壓指令成為所期望的指令值。圖1是表示作為現(xiàn)有技術(shù)的不具有轉(zhuǎn)差頻率修正功能的無(wú)傳感器感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖1的控制裝置為獨(dú)立控制轉(zhuǎn)矩指令(IQ指令)IQ。md和勵(lì)磁指令 (ID指令)ID。md的矢量控制。在三相一兩相變換部12中對(duì)來(lái)自感應(yīng)電動(dòng)機(jī)10的三相電流反饋進(jìn)行DQ變換，生成電流反饋IDfb、IQfb。在電壓指令計(jì)算部14中，根據(jù)D相、Q相的電流反饋、電流指令以及勵(lì)磁頻率指令ω Iemd生成電壓指令VD。md、VQ。md。在電流補(bǔ)償器16中， 根據(jù)IQ指令I(lǐng)Q。md和IQ反饋的偏差生成勵(lì)磁頻率指令ω Icmd,并對(duì)該ω Icmd進(jìn)行積分來(lái)計(jì)算勵(lì)磁相位Θ。在兩相一三相變換部18中，使用VD。md、VQemd和θ來(lái)進(jìn)行逆DQ變換，由此生成三相電壓指令，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。關(guān)于在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中的轉(zhuǎn)差率，可以在轉(zhuǎn)差頻率推定部20 中以ω s~ = k (常數(shù))X IQfb/IDfb的形式推定轉(zhuǎn)差頻率推定值ω s~，并且在減法器22中取與ω 1-的差，由此推定電動(dòng)機(jī)速度為ω/。根據(jù)速度指令和速度推定值ω/進(jìn)行速度補(bǔ)償器M中的速度控制。在此，有在為高速時(shí)轉(zhuǎn)差頻率推定值偏離真值的情形。結(jié)果，速度推定值ω廠、勵(lì)磁頻率指令ω Icmd偏離真值，導(dǎo)致電壓指令低于理想值，電動(dòng)機(jī)無(wú)法輸出所期望的輸出。即，當(dāng)在高速區(qū)域中速度推定值中有誤差時(shí)，存在在所期望的相位不流過(guò)電流，輸出下降的問(wèn)題。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種具有轉(zhuǎn)差頻率修正功能的無(wú)傳感器感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其能夠檢測(cè)速度推定值中發(fā)生的誤差、適當(dāng)修正轉(zhuǎn)差頻率的推定值，從而改善電動(dòng)機(jī)的輸出。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明提供一種具有轉(zhuǎn)差頻率修正功能的無(wú)傳感器感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置， 該控制裝置具備轉(zhuǎn)差頻率推定部，其根據(jù)在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的線圈中流過(guò)的電流來(lái)推定轉(zhuǎn)差頻率；電壓指令計(jì)算部，其使用基于速度推定值和從外部賦予的速度指令的差計(jì)算出的Q 相電流指令，計(jì)算用于控制施加在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)上的電壓的D相電壓指令和Q相電壓指令，其中所述速度推定值是根據(jù)轉(zhuǎn)差頻率的推定值計(jì)算的值；理想電壓指令決定部，其使用速度指令和Q相電流指令來(lái)決定理想電壓指令；實(shí)際電壓指令計(jì)算部，其使用D相電壓指令和Q相電壓指令來(lái)計(jì)算實(shí)際電壓指令；以及轉(zhuǎn)差頻率修正部，其比較理想電壓指令的值和實(shí)際電壓指令的值，當(dāng)實(shí)際電壓指令的值小于理想電壓指令的值時(shí)，將轉(zhuǎn)差頻率的推定值修正為更小的值。轉(zhuǎn)差頻率修正部通過(guò)將所述實(shí)際電壓指令的值相對(duì)于所述理想電壓指令的值的比與所述轉(zhuǎn)差頻率的推定值相乘，來(lái)修正所述轉(zhuǎn)差頻率的推定值。另外，轉(zhuǎn)差頻率修正部?jī)H在可以認(rèn)為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的速度與速度指令一致時(shí)修正轉(zhuǎn)
差頻率。在某速度下，為了獲得所期望的輸出而預(yù)先知道需要的電壓(理想電壓指令)，這可以由速度(N速度指令)和Q相電流(N Q相電流指令)決定。并且在相對(duì)于需要的電壓，電壓指令較小時(shí)，判斷為速度推定值發(fā)生偏離。此時(shí)通過(guò)修正“轉(zhuǎn)差率”的推定值，速度推定值成為與實(shí)際接近的值，從而改善了輸出。


通過(guò)與附圖關(guān)聯(lián)的以下的實(shí)施方式的說(shuō)明，更進(jìn)一步闡明本發(fā)明的目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)。圖1是表示作為現(xiàn)有技術(shù)的不具有轉(zhuǎn)差頻率修正功能的無(wú)傳感器感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的具有轉(zhuǎn)差頻率修正功能的無(wú)傳感器感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖3是用于說(shuō)明本發(fā)明的改善效果的曲線圖。圖4是表示本發(fā)明的方法的一個(gè)例子的流程圖。圖5是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的具有轉(zhuǎn)差頻率修正功能的無(wú)傳感器感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實(shí)施例方式以下參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。在附圖中，對(duì)相同的構(gòu)成要素賦予相同的參照標(biāo)號(hào)。參照附圖，圖2是表示具有本發(fā)明第一實(shí)施方式的轉(zhuǎn)差頻率修正功能的無(wú)傳感器感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置的框圖。在矢量控制中，轉(zhuǎn)差頻率《3與D相電流ID、Q相電流IQ之間具有以下關(guān)系。ω3 = R2/L2 ‘ IQ/ID (1)其中，&為二次電阻、L2為二次電抗。另外，如果將電動(dòng)機(jī)速度設(shè)為ω〃則勵(lì)磁頻率ω 1為ω 1 = ω r+ ω s (2)D相電壓VD以及Q相電壓VQ與ID、IQ、ω 1的之間具有如下關(guān)系VD = R1 · ID- σ · L1 · ω 1 · IQ (3)VQ = R1 · IQ+Li · ω 1 · ID(4)其中，R1為一次電阻，L1為一次電抗，σ為漏磁系數(shù)。另外，通過(guò)公式(5)計(jì)算施加電壓的基準(zhǔn)(rorm)VMf。
Vref VD2+VQ2)(5)如果電動(dòng)機(jī)速度與電動(dòng)機(jī)速度指令ω —相等，Q相電流IQ與Q相電流指令 IQcmd相等，則可以將公式(1)、O)、(3)、⑷寫(xiě)為ω = SR2/L2 · IQ-/ID⑴，
ω 1 ==ω ,+ ω rcmd s(2)'
VD =R1 · ID- σ L1 · ω 1 IQcmd (3)，
VQ =Ri · IQ^d+L · ω 1 ID (4)在此，D相電流值ID與電動(dòng)機(jī)速度ω J電動(dòng)機(jī)速度指令ωΜ(1)之間具有如下關(guān)系，當(dāng)電動(dòng)機(jī)速度為基本(base)速度以下時(shí)，D相電流值ID為常數(shù)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)速度超過(guò)基本速度時(shí)，D相電流值ID與電動(dòng)機(jī)速度ω r成反比而減少，并且這種關(guān)系針對(duì)每個(gè)電動(dòng)機(jī)有所不同。因此，如果將電動(dòng)機(jī)速度和D相電流的關(guān)系以表的形式、或基本速度以及比例常數(shù)的形式與電動(dòng)機(jī)電路常數(shù)1^丄2、禮、1 2、O 一同存儲(chǔ)，則可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)速度指令ω — 和Q相電流指令I(lǐng)Q。md的值按照公式(1)’-G) ’以及公式(5)來(lái)計(jì)算當(dāng)前的電動(dòng)機(jī)的速度、 即與電動(dòng)機(jī)的輸出相當(dāng)?shù)碾妷褐噶?、即理想電壓指令Vref。圖2的理想電壓指令決定部30 具有理想電壓指令運(yùn)算部30，，理想電壓指令運(yùn)算部30，基于該想法，根據(jù)速度指令ω rcmd的值和Q相電流指令I(lǐng)Q。md來(lái)計(jì)算理想電壓指令基準(zhǔn)V&。另一方面，可以根據(jù)電壓指令計(jì)算部14輸出的D相電壓指令VDemd與Q相電壓指令VQ。md，通過(guò)公式(6)來(lái)計(jì)算實(shí)際上賦予給電動(dòng)機(jī)的實(shí)際電壓指令基準(zhǔn)V。md。圖2的實(shí)際電壓指令計(jì)算部32據(jù)此計(jì)算實(shí)際電壓指令基準(zhǔn)V。md.
Vcmd =^VDcmd2+VQcmd2)(6)實(shí)際電壓指令基準(zhǔn)Vemd比理想電壓指令基準(zhǔn)Vref小意味轉(zhuǎn)差頻率推定部20中的推定值不正確。因此，轉(zhuǎn)差頻率修正部34比較理想電壓指令運(yùn)算部30’計(jì)算出的理想電壓指令基準(zhǔn)和實(shí)際電壓指令計(jì)算部32計(jì)算出的實(shí)際電壓指令基準(zhǔn)V。md，如果V。md較小，則例如通過(guò)(變更后的推定值)=(當(dāng)前的推定值)X(VCffld/Vref)這樣的計(jì)算來(lái)變更轉(zhuǎn)差頻率推定部20中的轉(zhuǎn)差頻率推定值ω^，從圖2可知，通過(guò)變更轉(zhuǎn)差頻率推定值ω^，速度推定值ω/也變化，結(jié)果，對(duì)勵(lì)磁頻率指令ω。也產(chǎn)生影響，可以輸出所期望的電壓指令VD。md、 VQcmd0無(wú)負(fù)載/輕負(fù)載時(shí)，因?yàn)楦袘?yīng)電動(dòng)機(jī)10的轉(zhuǎn)差率小，所以勵(lì)磁頻率和實(shí)際速度的差小，速度推定值的偏差也小。當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)差率變大，因此如果無(wú)法適當(dāng)?shù)赝贫ㄞD(zhuǎn)差率，則對(duì)速度推定值產(chǎn)生影響。D相電流(勵(lì)磁電流)具有當(dāng)其成為基本速度以上時(shí)，與速度一同減少的特性，與轉(zhuǎn)差率也有關(guān)系。因此，當(dāng)負(fù)荷高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由轉(zhuǎn)差頻率推定值ω/的偏差導(dǎo)致的輸出降低的傾向變大。當(dāng)轉(zhuǎn)差頻率推定值ω /發(fā)生偏離無(wú)法輸出所期望的輸出時(shí)，轉(zhuǎn)差率過(guò)大，電壓變低。通過(guò)使轉(zhuǎn)差頻率推定值ω/變小，勵(lì)磁頻率指令下降，從轉(zhuǎn)差率過(guò)大的狀態(tài)移動(dòng)到適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，轉(zhuǎn)差頻率推定值ω/被改善，因此，結(jié)果是電壓指令也成為預(yù)定值，出現(xiàn)輸出。圖3表示關(guān)于不修正轉(zhuǎn)差頻率推定值ω/的現(xiàn)有方法和本發(fā)明的方法的電動(dòng)機(jī)速度和輸出的關(guān)系。在上述的方法中，假設(shè)電動(dòng)機(jī)速度與電動(dòng)機(jī)速度指令ω —相等。在根據(jù)某時(shí)間常數(shù)使速度指令逐漸變化的系統(tǒng)中，可以認(rèn)為該假設(shè)成立。但是，在沒(méi)有時(shí)間常數(shù)賦予速度指令的系統(tǒng)中，在進(jìn)行加減速過(guò)程中速度指令與實(shí)際速度不一致，該假設(shè)不成立。因此，在本實(shí)施方式中，當(dāng)根據(jù)某時(shí)間常數(shù)賦予速度指令時(shí)，執(zhí)行推定值的修正處理，在速度指令中沒(méi)有時(shí)間常數(shù)并且正在進(jìn)行加減速時(shí)，不執(zhí)行推定值的修正處理。圖4是進(jìn)行這樣處理的流程圖。在圖4中，首先，圖2所示的控制裝置判定速度指令值是否具有時(shí)間常數(shù)(步驟1000)。當(dāng)速度指令值《rcmd不具有時(shí)間常數(shù)時(shí)，圖2 所示的控制裝置判斷感應(yīng)電動(dòng)機(jī)10是否正在進(jìn)行加減速(步驟1002)。如果正在進(jìn)行加減速，則結(jié)束本流程，與此相對(duì)，當(dāng)不是進(jìn)行加減速時(shí)，理想電壓指令運(yùn)算部30’根據(jù)速度指令值ω rcmd以及IQ指令I(lǐng)Qemd來(lái)決定理想電壓指令基準(zhǔn)V,ef (步驟1004)，實(shí)際電壓指令計(jì)算部32根據(jù)D相電壓指令VDemd以及Q相電壓指令VQemd來(lái)計(jì)算實(shí)際電壓指令基準(zhǔn)Vemd (步驟 1006)。接著，轉(zhuǎn)差頻率修正部34判斷理想電壓指令基準(zhǔn)Vref是否大于實(shí)際電壓指令基準(zhǔn) V。md (步驟100 。當(dāng)理想電壓指令基準(zhǔn)Vref大于實(shí)際電壓指令基準(zhǔn)v。md時(shí)，轉(zhuǎn)差頻率修正部 20修正轉(zhuǎn)差頻率推定值ω s~，結(jié)束本例程，與此相對(duì)，當(dāng)理想電壓指令基準(zhǔn)VMf不大于實(shí)際電壓指令基準(zhǔn)V。md時(shí)，直接結(jié)束本例程。另一方面，在步驟1000中，當(dāng)速度指令值ω Md具有時(shí)間常數(shù)時(shí)，跳過(guò)步驟1002， 前進(jìn)到步驟1004。圖5是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的具有轉(zhuǎn)差頻率修正功能的無(wú)傳感器感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。在圖5中，理想電壓指令決定部30具有理想電壓指令表30”，理想電壓指令表30”是在根據(jù)電動(dòng)機(jī)速度和Q相電流的值決定的存儲(chǔ)位置中存儲(chǔ)電動(dòng)機(jī)的電壓值的表，通過(guò)使用速度指令值的值和Q相電流指令值IQ。md參照該表，可以讀出理想電壓指令基準(zhǔn)的值。理想電壓指令表30”存儲(chǔ)通過(guò)安裝在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)10上的速度傳感器獲得的電動(dòng)機(jī)速度的實(shí)測(cè)值和Q相電流值的各種組合中的施加電壓的實(shí)測(cè)值。另外，也可以將通過(guò)上述計(jì)算獲得的理想電壓指令基準(zhǔn)存儲(chǔ)在理想電壓指令表30”中。以上，將本發(fā)明與其優(yōu)選實(shí)施方式關(guān)聯(lián)起來(lái)進(jìn)行了說(shuō)明，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解只要不脫離后述的權(quán)利要求的范圍就可以對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行各種修正以及變更。
權(quán)利要求
1.一種具有轉(zhuǎn)差頻率修正功能的無(wú)傳感器感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置，該控制裝置具備 轉(zhuǎn)差頻率推定部(20)，其根據(jù)在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的線圈中流過(guò)的電流來(lái)推定轉(zhuǎn)差頻率；以及電壓指令計(jì)算部(14)，其使用基于速度推定值(ω/)和從外部賦予的速度指令(Oraid)的差計(jì)算出的Q相電流指令(IQ。md)，來(lái)計(jì)算用于控制施加在所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)上的電壓的D相電壓指令(VD。md)和Q相電壓指令(VQcJ，其中所述速度推定值(ω/)是根據(jù)所述轉(zhuǎn)差頻率的推定值(ω/)計(jì)算的值，該控制裝置的特征在于，還具備理想電壓指令決定部(30)，其使用所述速度指令和所述Q相電流指令來(lái)決定理想電壓指令(Vref)；實(shí)際電壓指令計(jì)算部(32)，其使用所述D相電壓指令和所述Q相電壓指令來(lái)計(jì)算實(shí)際電壓指令(Vcffld)；以及轉(zhuǎn)差頻率修正部(34)，其比較所述理想電壓指令的值和所述實(shí)際電壓指令的值，當(dāng)所述實(shí)際電壓指令的值小于所述理想電壓指令的值時(shí)，將所述轉(zhuǎn)差頻率的推定值修正為更小的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)差頻率修正部通過(guò)將所述實(shí)際電壓指令的值相對(duì)于所述理想電壓指令的值的比與所述轉(zhuǎn)差頻率的推定值相乘，來(lái)修正所述轉(zhuǎn)差頻率的推定值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述理想電壓指令決定部通過(guò)根據(jù)所述速度指令和所述Q相電流指令以及電動(dòng)機(jī)電路常數(shù)進(jìn)行運(yùn)算來(lái)決定所述理想電壓指令。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)差頻率修正部通過(guò)將所述實(shí)際電壓指令的值相對(duì)于所述理想電壓指令的值的比與所述轉(zhuǎn)差頻率的推定值相乘，來(lái)修正所述轉(zhuǎn)差頻率的推定值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述理想電壓指令決定部使用所述速度指令和所述Q相電流指令的值參照在由所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的速度的實(shí)測(cè)值和所述Q相電流的值決定的存儲(chǔ)位置中存儲(chǔ)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電壓的實(shí)測(cè)值的表，來(lái)決定所述理想電壓指令。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)差頻率修正部通過(guò)將所述實(shí)際電壓指令的值相對(duì)于所述理想電壓指令的值的比與所述轉(zhuǎn)差頻率的推定值相乘，來(lái)修正所述轉(zhuǎn)差頻率的推定值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中的任意一項(xiàng)所述的控制裝置，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)差頻率修正部?jī)H在能夠認(rèn)為所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的速度與所述速度指令一致時(shí)修正轉(zhuǎn)差頻率。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有轉(zhuǎn)差頻率修正功能的無(wú)傳感器感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置，該控制裝置具備轉(zhuǎn)差頻率推定部，其根據(jù)在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的線圈中流過(guò)的電流來(lái)推定轉(zhuǎn)差頻率；以及電壓指令計(jì)算部，其使用Q相電流指令，來(lái)計(jì)算用于控制施加在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)上的電壓的D相電壓指令和Q相電壓指令?？刂蒲b置還具備理想電壓指令決定部，其使用速度指令和Q相電流指令來(lái)決定理想電壓指令；實(shí)際電壓指令計(jì)算部，其使用D相電壓指令和Q相電壓指令來(lái)計(jì)算實(shí)際電壓指令；以及轉(zhuǎn)差頻率修正部，其比較理想電壓指令的值和實(shí)際電壓指令的值，當(dāng)實(shí)際電壓指令的值小于理想電壓指令的值時(shí)，將轉(zhuǎn)差頻率的推定值修正為更小的值。
文檔編號(hào)H02P21/14GK102340277SQ20111019661
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者堤智久, 秋山隆洋, 置田肇 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社