交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置及具備交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置包括電壓指令運(yùn)算單元（1），該電壓指令運(yùn)算單元（1）對(duì)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的電壓指令進(jìn)行運(yùn)算；以及電壓施加單元（2），該電壓施加單元（2）基于電壓指令運(yùn)算單元輸出的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的電壓指令對(duì)交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)（3）施加電壓，電壓指令運(yùn)算單元（1）在對(duì)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的第一軸上的電壓指令及第二軸上的電壓指令進(jìn)行運(yùn)算的同時(shí)，還使得第二軸上的電壓指令的限制值與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少。
【專利說明】交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置及具備交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝直
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的電壓指令來控制交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置、以及具備交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]使用功率轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓，并將該交流電壓施加到交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)，在此情況下，功率轉(zhuǎn)換器所能施加到交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)上的電壓振幅的上限由直流電壓的振幅來決定。
在基于兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的電壓指令對(duì)功率轉(zhuǎn)換器施加到交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)上的電壓進(jìn)行控制的情況下，隨著交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速增大，交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的感應(yīng)電壓變大，因此兩個(gè)轉(zhuǎn)軸上的電壓指令也需要增大，然而，當(dāng)達(dá)到由直流電壓的振幅所決定的電壓振幅的上限時(shí)，施加到交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)上的電壓振幅將無法進(jìn)一步增大。另一方面，施加到交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)上的電壓相位可以任意地設(shè)定。
[0003]例如，專利文獻(xiàn)I所記載的現(xiàn)有交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置中，功率轉(zhuǎn)換裝置檢測出功率轉(zhuǎn)換裝置的三相輸出電流之中的至少兩相電流，將該檢測電流坐標(biāo)變換成旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上正交的兩軸分量，對(duì)其與各電流指令值之間的偏差進(jìn)行放大來得到電壓指令值，并且再次進(jìn)行坐標(biāo)變換，從而運(yùn)算出三相電壓指令值，由此進(jìn)行控制，以使得所述功率轉(zhuǎn)換裝置的輸出電壓跟蹤該電壓指令值，該交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置包括:第一限制電路，該第一限制電路將d軸分量的偏差放大信號(hào)的絕對(duì)值限制在第一限制值以下；控制值運(yùn)算電路，該控制值運(yùn)算電路根據(jù)第一限制電路的輸出信號(hào)即d軸分量電壓指令值V/和第二限制值Vm，按照Vqm= (Vffl2-V；2)1/2的關(guān)系來運(yùn)算q軸電壓限制值Vqm ;以及第二限制電路，該第二限制電路將q軸分量的偏差信號(hào)的絕對(duì)值限制在由控制值運(yùn)算電路運(yùn)算出的限制值Vqm以下，所述第二限制電路的輸出信號(hào)即為q軸分量電壓指令
通過采用上述結(jié)構(gòu)來進(jìn)行以下控制:在交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速增大、且功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓振幅達(dá)到第二限制值V111的情況下，將施加到交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)上的電壓振幅保持在第二限制值Vm，并且使施加到交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)上的電壓相位相對(duì)于d軸僅變化tarT1 (Vqm/V；)。
[0004]此外，例如在專利文獻(xiàn)2所記載的現(xiàn)有交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置中，進(jìn)行以下控制:根據(jù)d軸及q軸的電流指令值、d軸及q軸的電流檢測值、頻率運(yùn)算值、電動(dòng)機(jī)常數(shù)的設(shè)定值，對(duì)驅(qū)動(dòng)永磁體電動(dòng)機(jī)的功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓指令值進(jìn)行控制，在功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓值被限制的情況下，利用q軸的電流指令值與q軸的電流檢測值之間的偏差，生成控制基準(zhǔn)軸與電動(dòng)機(jī)磁通軸之間的偏差即相位誤差的指令值。
通過采用上述結(jié)構(gòu)來進(jìn)行以下控制:在交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速增大、且功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓振幅達(dá)到上限值的情況下，q軸的電流指令值與q軸的電流檢測值的偏差變大，通過基于該偏差來提供控制基準(zhǔn)軸與電動(dòng)機(jī)磁通軸之間的偏差即相位誤差的指令，從而改變施加到交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)上的電壓相位。 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開平2 — 111281號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2007 - 252052號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明所要解決的問題
[0006]在專利文獻(xiàn)I所記載的現(xiàn)有交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置中，根據(jù)d軸分量電壓指令值V；與第二限制值Vm，按照vqm=(vm2-v/2)1/2的關(guān)系來運(yùn)算q軸電壓限制值Vtp,因此存在以下問題:若V；接近于Vm，則導(dǎo)致電壓相位急劇變化，所述d軸分量的偏差放大信號(hào)發(fā)生波動(dòng)，其結(jié)果是d軸電流發(fā)生振蕩。
此外，在專利文獻(xiàn)I所記載的現(xiàn)有交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置中，利用第一限制電路將d軸分量電壓指令值V/限制在第一限制值以下，并基于d軸分量電壓指令值V/通過平方根運(yùn)算來得出q軸電壓限制值Vtp,然而，第一限制電路會(huì)將d軸分量電壓指令值V/限制為以使得平方根內(nèi)的值不是負(fù)值。其結(jié)果導(dǎo)致以下問題:q軸電壓限制值Vqm的可運(yùn)算范圍是從零到第二限制值Vm的范圍，不能使q軸電壓限制值Vtp為負(fù)值，因而可操作的電壓相位被限制在相對(duì)于d軸為O?180度的范圍內(nèi)。
[0007]此外，在專利文獻(xiàn)2所記載的現(xiàn)有交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置中，在功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓值被限制的情況下，利用q軸的電流指令值與q軸的電流檢測值的偏差來生成控制基準(zhǔn)軸與電動(dòng)機(jī)磁通軸之間的偏差即相位誤差的指令值，因此，雖然能解決在V/接近Vm時(shí)電壓相位急劇變化、可操作的電壓相位被限制在相對(duì)于d軸為O?180度的范圍內(nèi)的問題，但由于在功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓值被限制的情況和不被限制的情況下，進(jìn)行控制的切換，因此存在動(dòng)作不連續(xù)且因切換而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的問題。
[0008]本發(fā)明是為解決上述問題點(diǎn)而完成的，其目的在于提供一種交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置，能夠?qū)㈦妷阂扬柡偷碾妷合辔豢刂茷樗谕南辔?，而不進(jìn)行伴隨著不連續(xù)動(dòng)作的控制切換。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0009]本發(fā)明所涉及的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置包括:電壓指令運(yùn)算單元，該電壓指令運(yùn)算單元對(duì)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的電壓指令進(jìn)行運(yùn)算；以及電壓施加單元，該電壓施加單元基于所述電壓指令運(yùn)算單元輸出的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的電壓指令對(duì)交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)施加電壓，所述電壓指令運(yùn)算單元運(yùn)算所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的第一軸上的電壓指令及第二軸上的電壓指令，并且使得所述第二軸上的電壓指令的限制值與所述第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少。
發(fā)明的效果
[0010]根據(jù)本發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置，由于使第二軸上的電壓指令的限制值與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少，因此，在電壓施加單元發(fā)生電壓飽和的情況下，電壓施加單元輸出的電壓振幅固定，且能夠使相對(duì)于第一軸的電壓相位隨著第一軸上的電壓指令的大小變化而相應(yīng)地進(jìn)行線性變化。
其結(jié)果是，即使相對(duì)于第一軸的電壓相位接近于第一軸的情況下，也能抑制電壓相位的急劇變化，從而能夠進(jìn)行穩(wěn)定的控制。[0011]關(guān)于本發(fā)明的上述及其他目的、特征、效果，可以從以下實(shí)施方式中的詳細(xì)說明及附圖的記載來進(jìn)一步明確。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I中交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是描繪本發(fā)明的實(shí)施方式I中第一軸上的電壓指令與第二軸上的電壓指令的限制值之間的關(guān)系的圖。
圖3是描繪本發(fā)明的實(shí)施方式I中以第一軸為基準(zhǔn)的“第一軸上的電壓指令”和“限制后的第二軸上的電壓指令”的電壓相位的圖。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2中交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置的電壓指令運(yùn)算單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是描繪本發(fā)明的實(shí)施方式2中第一軸上的電壓指令與第二軸上的電壓指令的限制值之間的關(guān)系的圖。
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3中交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖7是記載有本發(fā)明的實(shí)施方式3中上下限值運(yùn)算器輸出的上限值和下限值的表格。圖8是描繪本發(fā)明的實(shí)施方式3中在轉(zhuǎn)速為正的情況下、第一軸上的電壓指令與第二軸上的電壓指令的限制值之間的關(guān)系的圖。
圖9是描繪本發(fā)明的實(shí)施方式3中在轉(zhuǎn)速為零的情況下、第一軸上的電壓指令與第二軸上的電壓指令的限制值之間的關(guān)系的圖。
圖10是描繪本發(fā)明的實(shí)施方式3中在轉(zhuǎn)速為負(fù)的情況下、第一軸上的電壓指令與第二軸上的電壓指令的限制值之間的關(guān)系的圖。
圖11是記載有本發(fā)明的實(shí)施方式3中上下限值運(yùn)算器輸出的上限值和下限值的表格。 圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4中電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施方式1.圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I中交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。在圖1中，運(yùn)算兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的電壓指令的電壓指令運(yùn)算單元I基于第一軸上的電流指令和第二軸上的電流指令、及第一軸上的檢測電流和第二軸上的檢測電流，輸出第一軸上的電壓指令及第二軸上的電壓指令。該第一軸和第二軸分別為與交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)同步地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的各軸。
[0014]電壓施加單元2基于所述第一軸上的電壓指令、第二軸上的電壓指令以及交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的旋轉(zhuǎn)位置，對(duì)交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3施加三相電壓，與此同時(shí)，對(duì)交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的三相電流進(jìn)行坐標(biāo)變換，并將其作為第一軸上的檢測電流及第二軸上的檢測電流進(jìn)行輸出。旋轉(zhuǎn)位置檢測器4檢測出交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的旋轉(zhuǎn)位置，并輸出至所述電壓施加單元2。
[0015]對(duì)電壓指令運(yùn)算單元I的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。減法器5從第一軸上的電流指令減去第一軸上的檢測電流，輸出第一軸上的電流偏差。同樣地，減法器6從第二軸上的電流指令減去第二軸上的檢測電流，輸出第二軸上的電流偏差。
偏差放大器7對(duì)所述第一軸上的電流偏差進(jìn)行放大，并將其作為第一軸上的電壓指令進(jìn)行輸出。該電流偏差的放大可以是比例運(yùn)算、比例積分運(yùn)算中的任意一種。同樣地，偏差放大器8對(duì)所述第二軸上的電流偏差進(jìn)行放大，并將其作為第二軸上的電壓指令進(jìn)行輸出。該電流偏差的放大可以是比例運(yùn)算、比例積分運(yùn)算中的任意一種。
[0016]乘法器9對(duì)第一軸上的電壓指令進(jìn)行平方運(yùn)算，并將該值輸出至比例運(yùn)算器10。比例運(yùn)算器10將第一軸上的電壓指令的平方運(yùn)算值乘以Kl倍，輸出與所述第一軸上的電壓指令的平方成比例的值。這里，Kl為任意的正數(shù)。
常數(shù)設(shè)定器11輸出預(yù)先設(shè)定好的任意的正數(shù)Cl。減法器12從由常數(shù)設(shè)定器11得到的Cl減去比例運(yùn)算器10輸出的與第一軸上的電壓指令的平方成比例的值并輸出。若將減法器12輸出的值定義為LI，則LI為下式(I)。
[0017]Ll=Cl-Kix (第一軸上的電壓指令的平方)...(I)
[0018]當(dāng)減法器12的輸出LI在規(guī)定值Llmin以上時(shí)，下限值限制器13輸出LI，當(dāng)減法器12的輸出LI小于規(guī)定值時(shí)，下限值限制器13輸出規(guī)定值Llmin，由此下限值限制器13將LI限制在Llmin以上并輸出LI。常數(shù)設(shè)定器14輸出符號(hào)與預(yù)先設(shè)定好的任意的正數(shù)L2相反的值-L2。另外，將-L2的值設(shè)定為小于所述LI的下限值Llmin的值。換言之，下限值限制器13將LI限制為-L2以上的任意的值，但該任意的值Llmin可以是正值、零、-L2以上的負(fù)值中的任意一個(gè)。
本實(shí)施方式I中的下限值限制器13將Llmin設(shè)為負(fù)值，并將LI限制在Llmin以上來進(jìn)行LI的輸出。
[0019]限制器15將第二軸上的電壓指令限制在上限值與下限值的范圍內(nèi)，在由偏差放大器8得到的第二軸上的電壓指令大于由下限值限制器13得到的LI的情況下，輸出LI，在由偏差放大器8得到的第二軸上的電壓指令小于由常數(shù)設(shè)定器14得到的-L2的情況下，輸出-L2，在除此以外的情況下，輸出由偏差放大器8得到的第二軸上的電壓指令。
[0020]由此，電壓指令運(yùn)算單元I將偏差放大器7的輸出作為第一軸上的電壓指令，將限制器15的輸出作為第二軸上的電壓指令，并輸出至電壓施加單元2。
通過這種結(jié)構(gòu)，電壓指令運(yùn)算單元I在運(yùn)算兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的第一軸上的電壓指令及第二軸上的電壓指令的同時(shí)，使第二軸上的電壓指令的限制值與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少。
[0021]接著，對(duì)電壓施加單元2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。坐標(biāo)變換器16基于由旋轉(zhuǎn)位置檢測器4得到的旋轉(zhuǎn)位置，對(duì)由電壓指令運(yùn)算單元I得到的第一軸上的電壓指令和第二軸上的電壓指令進(jìn)行坐標(biāo)變換，并將其作為三相交流電壓指令即U相電壓指令、V相電壓指令、W相電壓指令進(jìn)行輸出，與此同時(shí)，對(duì)三相交流檢測電流即U相檢測電流、V相檢測電流、W相檢測電流進(jìn)行坐標(biāo)變換，并將其作為第一軸上的檢測電流及第二軸上的檢測電流進(jìn)行輸出。將由直流電源18得到的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓的功率轉(zhuǎn)換器17基于所述U相電壓指令、V相電壓指令、W相電壓指令，將U相電壓、V相電壓、W相電壓施加到交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3上。電流檢測器19檢測出交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的U相電流，并將其作為U相檢測電流輸出至坐標(biāo)變換器16。同樣地，電流檢測器20檢測出交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的V相電流，并將其作為V相檢測電流輸出至坐標(biāo)變換器16，電流檢測器21檢測出交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的W相電流，并將其作為W相檢測電流輸出至坐標(biāo)變換器16。
通過這種結(jié)構(gòu)，電壓施加單元2基于電壓指令運(yùn)算單元I輸出的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的電壓指令，來對(duì)交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3施加電壓。
[0022]圖2是描繪本發(fā)明的實(shí)施方式I中第一軸上的電壓指令與第二軸上的電壓指令的限制值之間的關(guān)系的圖。
在圖2中，實(shí)線描繪由電壓指令運(yùn)算單元I輸出的第一軸上的電壓指令與第二軸上的電壓指令的限制值之間的關(guān)系。此外，用虛線來描繪的圓表示功率轉(zhuǎn)換器17所能施加到交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3上的電壓的范圍。功率轉(zhuǎn)換器17能夠以任意的相位對(duì)交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3施加電壓，但其振幅的最大值是取決于由直流電源18得到的直流電壓的大小的有限值。圖2的刻度將功率轉(zhuǎn)換器17施加在交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3上的電壓振幅的最大值設(shè)為100%。此外，第二軸上的電壓指令的上限值LI的值是在將式(I)中的Cl設(shè)為“功率轉(zhuǎn)換器17所能輸出的電壓振幅的最大值”、即100%振幅，且將Kl設(shè)為0.5的情況下的值。
[0023]在圖2中，當(dāng)?shù)谝惠S的電壓指令為-100%時(shí)，第二軸上的電壓指令的限制值的上限值LI為+50 %，且下限值-L2為-100 %，因此，第二軸上電壓指令可取-100 %~+50 %的范圍的值。
此外，當(dāng)?shù)谝惠S的電壓指令為+150%時(shí)，第二軸上的電壓指令的限制值的上限值LI為-12.5%，且下限值-L2為-100%，因此，第二軸上電壓指令可取-100%~-12.5%的范圍的值。
[0024]例如，當(dāng)?shù)谝惠S上的電壓指令為-50 %，且第二軸上的電壓指令為+50 %時(shí)，即由所述虛線描繪的圓的內(nèi)部的標(biāo)記□，第一軸上的電壓指令與第二軸上的電壓指令均使得施加在交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3上的電壓與所期望的值相一致。
此外，例如，當(dāng)?shù)谝惠S上的電壓指令為_100%，且由偏差放大器8輸出的第二軸上的電壓指令為+100%的情況下，第二軸上的電壓指令被限制器15限制為+50%。在這種情況下，第一軸上的電壓指令與第二軸上的電壓指令的矢量和的振幅超過100%，即變?yōu)橛伤鎏摼€描繪的圓的外部(標(biāo) 記O)。當(dāng)?shù)谝惠S上的電壓指令及第二軸上的電壓指令的矢量和存在于由虛線描繪的圓的外部時(shí)，功率轉(zhuǎn)換器17施加在交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3上的電壓的相位與標(biāo)記〇的相位相同，且其振幅為100%，于是功率轉(zhuǎn)換器17輸出由虛線描繪的圓上標(biāo)記為.的電壓。
[0025]此外，在本實(shí)施方式I中，作為第二軸上的電壓指令的限制值LI，不僅可以是正值，也允許設(shè)為負(fù)值。當(dāng)?shù)谝惠S上的電壓指令為_173%，且由偏差放大器8輸出的第二軸上的電壓指令為+100%的情況下，第二軸上的電壓指令被限制器15限制為-50%。在這種情況下，第一軸上的電壓指令與第二軸上的電壓指令的矢量和的振幅超過100%，即變?yōu)橛伤鎏摼€描繪的圓的外部(標(biāo)記Λ)。
當(dāng)?shù)谝惠S上的電壓指令及第二軸上的電壓指令的矢量和存在于由虛線描繪的圓的外部時(shí)，功率轉(zhuǎn)換器17施加在交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3上的電壓的相位與標(biāo)記Λ的相位相同，且其振幅為100%，于是功率轉(zhuǎn)換器17輸出由虛線描繪的圓上標(biāo)記為▲的電壓。觀察標(biāo)記▲可知，在第二軸上的電壓指令的限制值LI在為負(fù)的區(qū)域，功率轉(zhuǎn)換器17施加在交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3上的電壓的相位相對(duì)于第一軸要大于180度。
[0026]由此，由于本實(shí)施方式I的電壓指令運(yùn)算單元I允許與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少的第二軸上的電壓指令的限制值LI為正值或負(fù)值，因此，即使被限制器15限制前的第二軸上的電壓指令為正值，在圖2的情況下，當(dāng)?shù)谝惠S上的電壓指令的振幅大于141%時(shí)，也能使被限制器15限制后的第二軸上的電壓指令成為負(fù)值，由此可獲得能夠相對(duì)于第一軸的電壓相位大于180度的效果。
[0027]圖3描繪了如下情況:在“第一軸上的電壓指令”和“限制前的第二軸上的電壓指令”的矢量和超過100%的情況下，即在功率轉(zhuǎn)換器17發(fā)生電壓飽和，電壓振幅為100%，且僅電壓相位會(huì)發(fā)生變化的情況下，對(duì)以第一軸為基準(zhǔn)的“第一軸上的電壓指令”和“限制后的第二軸上的電壓指令”的電壓相位。
圖中，“第一軸上的電壓指令”的符號(hào)為負(fù)，“限制前的第二軸上的電壓指令”的符號(hào)為正。此外，(a)、(b)、(c)是根據(jù)下述條件描繪而得到的曲線。
(a):將第二軸上的電壓指令的上限限制為100%的情況
(b):與專利文獻(xiàn)I相仿，以下式來限制第二軸上的電壓指令的上限的情況 “第二軸上的電壓指令的上限”=
(“電壓振幅的最大值的平方“第一軸上的電壓指令的平方”)1/2..* (2)
(C):利用本發(fā)明的限制器15來限制第二軸上的電壓指令的上限的情況
[0028]觀察圖3可知，當(dāng)?shù)谝惠S上的電壓指令在約-50?0%的范圍內(nèi)時(shí)，(a)、(b)、(c)均沒有較大的差異。另一方面，在-150?-50%的范圍內(nèi)，(a)、(b)、(c)產(chǎn)生差異。
(a)是將第二軸上的電壓指令的上限限制為100%而得到的曲線。第一軸上的電壓指令在約-150?-50%的范圍內(nèi)時(shí)，相對(duì)于第一軸上的電壓指令，電壓相位的變化較小，即使第一軸上的電壓指令發(fā)生變化，電壓相位也幾乎沒有變化。此時(shí)，由于功率轉(zhuǎn)換器17的電壓飽和，電壓振幅固定為100%，因此，若電壓相位也幾乎不發(fā)生變化，則電流控制的響應(yīng)性會(huì)顯著降低。此外，即使將第一軸上的電壓指令的振幅增大到圖示的范圍之外，所能輸出的電壓相位也達(dá)不到180度。因此，相無法使對(duì)于第一軸的電壓相位大于180度。
[0029](b)是效仿專利文獻(xiàn)I所得到的曲線。第一軸上的電壓指令在約-100?-50%的范圍內(nèi)時(shí)，相對(duì)于第一軸上的電壓指令，電壓相位的變化變大，尤其是當(dāng)?shù)谝惠S上的電壓指令位于-100?-90%附近時(shí)，只要第一軸上的電壓指令發(fā)生微小的變化，電壓相位也會(huì)急劇地變化。換言之，在將相對(duì)于第一軸的電壓相位控制為150?180度時(shí)，只要第一軸上的電壓指令發(fā)生微小的振動(dòng)，則電壓相位就會(huì)發(fā)生變化，因此電壓相位容易出現(xiàn)波動(dòng)或振蕩。
此外，由于式(2)的運(yùn)算利用了平方根，因此若“第一軸上的電壓指令的平方”大于“電壓振幅的最大值的平方”，則無法進(jìn)行運(yùn)算，因而，第一軸上的電壓指令的大小必須在100%以下，其結(jié)果是，無法使相對(duì)于第一軸的電壓相位大于180度。
[0030](C)是利用本實(shí)施方式I所記載的限制器15對(duì)第二軸上的電壓指令的上限進(jìn)行限制而得到的曲線。這里，將式(I)中的Cl設(shè)為“功率轉(zhuǎn)換器17所能輸出的電壓振幅的最大值”，即100%振幅，且將Kl設(shè)為0.5。
即使第一軸上的電壓指令在-150?-50%的范圍內(nèi)，也與第一軸上的電壓指令在-50?0%的范圍內(nèi)的情況一樣，相對(duì)于第一軸上的電壓指令，電壓相位幾乎沒有改變。
由此，利用本實(shí)施方式I所記載的限制器15，在功率轉(zhuǎn)換器17處于因電壓飽和而使得電壓振幅固定為100%的狀態(tài)下，能夠使電壓相位隨著第一軸上的電壓指令的振幅變化而相應(yīng)地進(jìn)行線性變化。
[0031]此外，如上所述，由于下限值限制器13將Llmin設(shè)為負(fù)值，并將LI限制為Llmin以上并進(jìn)行LI輸出，因此，當(dāng)?shù)谝惠S上的電壓指令的振幅超過141 %時(shí)，如圖2所示，限制器15的上限值也從正變?yōu)樨?fù)。因此，只要第一軸上的電壓指令在-141%以下，以使得第一軸上的電壓指令的振幅超過141%，就能夠使相對(duì)于第一軸的電壓相位大于180度。S卩，由于電壓指令運(yùn)算單元I允許與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少的第二軸上的電壓指令的限制值為正值或負(fù)值，因此能夠獲得使相對(duì)于第一軸的電壓相位大于180度的效果。
只要解除了相對(duì)于第一軸的電壓相位的限制，也就解除了交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3所能控制的電流范圍的限制，從而直至更高的轉(zhuǎn)速都能進(jìn)行穩(wěn)定的控制。
[0032]如上所述，在專利文獻(xiàn)I所記載的現(xiàn)有交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置中，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器處于電壓飽和的狀態(tài)，且第一軸上的電壓指令位于-100?-90%附近時(shí)，只要第一軸上的電壓指令發(fā)生微小的變化，電壓相位就會(huì)急劇變化，從而存在電壓相位容易出現(xiàn)波動(dòng)或振蕩的問題。
另一方面，根據(jù)本實(shí)施方式I的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置，由于第二軸上的電壓指令的限制值與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少，因此在電壓施加單元2的功率轉(zhuǎn)換器17發(fā)生電壓飽和的情況下，功率轉(zhuǎn)換器17輸出的電壓振幅固定,且能夠使相對(duì)于第一軸的電壓相位隨著第一軸上的電壓指令的大小變化而相應(yīng)地進(jìn)行線性變化。其結(jié)果具有以下效果:即使在相對(duì)于第一軸的電壓相位為180度，即電壓相位接近于第一軸上的情況下，也能進(jìn)行穩(wěn)定的控制。
[0033]此外，在專利文獻(xiàn)I所記載的現(xiàn)有交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置中，由于第二軸上的電壓指令的限制值的運(yùn)算中利用了平方根，因此第一軸上的電壓指令的大小必須在100%以下，其結(jié)果是存在無法使相對(duì)于第一軸的電壓相位大于180度的問題。
另一方面，根據(jù)本實(shí)施方式I的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置，作為與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少的第二軸上的電壓指令的限制值，由于允許其為正值或負(fù)值，因此，即使在功率轉(zhuǎn)換器17處于因電壓飽和而使得電壓振幅固定為100%的狀態(tài)下，也能夠使受到限制器15限制的第二軸上的電壓指令為負(fù)值，從而能夠?qū)崿F(xiàn)在超過O?180度的范圍的寬范圍內(nèi)對(duì)相對(duì)于第一軸的電壓相位進(jìn)行操作的效果。
[0034]此外，在專利文獻(xiàn)2所記載的現(xiàn)有交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置中，由于在功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓值被限制的情況和不被限制的情況下，進(jìn)行控制的切換，因此存在動(dòng)作不連續(xù)、以及因切換而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的問題。
另一方面，根據(jù)本實(shí)施方式I的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置，只是利用限制器15對(duì)第二軸上的電壓指令的上限值和下限值進(jìn)行操作，而不需要進(jìn)行特殊的控制切換。因此，即使功率轉(zhuǎn)換器17因電壓飽和而使得電壓振幅在100%附近，也可獲得以下效果，即:不會(huì)因控制切換而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
[0035]另外，在本實(shí)施方式I中，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第一軸與交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)子磁通的相位方向相同，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第二軸與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第一軸的方向正交。具體而言，只要利用公知的方法在坐標(biāo)變換器16中進(jìn)行坐標(biāo)變換，使得兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第一軸與交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)子磁通以相同的相位方向同步地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)即可。當(dāng)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第一軸與交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)子磁通的相位方向相同時(shí)，根據(jù)第一軸上的電壓指令的振幅，限制器15對(duì)由偏差放大器8輸出的第二軸上的電壓指令進(jìn)行限制,而對(duì)偏差放大器7輸出的第一軸上的電壓指令不進(jìn)行限制，因此，能夠使得相位方向與轉(zhuǎn)子磁通相同的電流偏差變?yōu)榱恪? 在進(jìn)行上述作用的情況下，雖然無法利用限制器15將方向與轉(zhuǎn)子磁通正交的電流控制為所期望的值，但由于偏差放大器7的輸出不受限制，因此能夠?qū)⒕哂邢辔环较蚺c轉(zhuǎn)子磁通相同的電流控制為所期望的值。由此，通過使兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第一軸的相位方向與交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)子磁通相同，能夠在抵消轉(zhuǎn)子磁通的方向上將電流控制為所期望的值，從而能夠降低感應(yīng)電壓。
由此可獲得以下效果，即:能夠使交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3在轉(zhuǎn)速更高的范圍內(nèi)進(jìn)行動(dòng)作。
[0036]實(shí)施方式2.在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第一軸的相位方向與交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁通相同，且兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第二軸的方向與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第一軸正交的情況下，由限制器15進(jìn)行限制前的第二軸上的電壓指令的符號(hào)因交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)速的符號(hào)不同而不同。
在所述實(shí)施方式I中，下限值限制器13將Llmin設(shè)為負(fù)值，并將LI限制在Llmin以上并進(jìn)行LI的輸出。此外，限制器15在第二軸上的電壓指令大于由下限值限制器13得到的LI的情況下，輸出LI，在由偏差放大器8得到的第二軸上的電壓指令小于由常數(shù)設(shè)定器14得到的-L2的情況下，輸出-L2，在除此以外的其他情況下，輸出由偏差放大器8得到的第二軸上的電壓指令。
在采用這種結(jié)構(gòu)的情況下，對(duì)于交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的不同轉(zhuǎn)速符號(hào)，即使交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速較高，也不會(huì)進(jìn)行第二軸上的電壓指令與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少的動(dòng)作，交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩的特性會(huì)因轉(zhuǎn)速符號(hào)的不同而不同。
[0037]這里，在本實(shí)施方式2中，具備電壓指令運(yùn)算單元，以使得交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸出轉(zhuǎn)矩的特性不會(huì)依賴于交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的符號(hào)。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2中的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置的電壓指令運(yùn)算單元Ia的圖，標(biāo)注有與實(shí)施方式I相同的符號(hào)的部分是與其相同或相當(dāng)?shù)牟糠帧?br>
下限值限制器13a在減法器12的輸出LI為規(guī)定值Llmin以上的情況下，輸出LI，在小于規(guī)定值的情況下，輸出規(guī)定值Llmin，對(duì)于將LI限制在Llmin以上來進(jìn)行LI的輸出這一點(diǎn)，與上述實(shí)施方式I的下限值限制器相同，但不同點(diǎn)在于將Llmin設(shè)為零，從而將LI限制在零以上。符號(hào)反相器30將由下限值限制器13a得到的LI的符號(hào)反轉(zhuǎn)，從而輸出-LI。
[0038]限制器15a將第二軸上的電壓指令限制在上限值與下限值的范圍內(nèi)，在由偏差放大器8得到的第二軸上的電壓指令大于由下限值限制器13a得到的LI的情況下，輸出LI，在由偏差放大器8得到的第二軸上的電壓指令小于由符號(hào)反相器30得到的-LI的情況下，輸出-LI，在除此以外的情況下，輸出由偏差放大器8得到的第二軸上的電壓指令。
由此，電壓指令運(yùn)算單元Ia將偏差放大器7的輸出作為第一軸上的電壓指令，將限制器15a的輸出作為第二軸上的電壓指令，并輸出至電壓施加單元2。
[0039]圖5是描繪本發(fā)明的實(shí)施方式2中第一軸上的電壓指令與第二軸上的電壓指令的限制值之間的關(guān)系的圖。
在圖5中，實(shí)線是描繪由電壓指令運(yùn)算單元Ia輸出的第一軸上的電壓指令與第二軸上的電壓指令的限制值之間的關(guān)系而得到的曲線。此外，用虛線來描繪的圓表示功率轉(zhuǎn)換器17所能施加到交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3上的電壓的范圍。
圖5的刻度與圖2相同，將功率轉(zhuǎn)換器17施加在交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3上的電壓振幅的最大值設(shè)為100%。[0040]在所述實(shí)施方式I中，在限制前的第二軸上的電壓指令大于LI的情況下，第二軸上的電壓指令的限制值LI與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少，而在限制前的第二軸上的電壓指令小于-L2的情況下，第二軸上的電壓指令的限制值L2為固定值，因此，限制后的第二軸上的電壓指令不會(huì)與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少。另一方面，在本實(shí)施方式2中，在限制前的第二軸上的電壓指令大于LI的情況下，第二軸上的電壓指令的限制值LI與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少，因此，限制后的第二軸上的電壓指令也與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少，除此之外，即使在限制前的第二軸上的電壓指令小于-LI的情況下，限制后的第二軸上的電壓指令的振幅也與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少。
[0041]在本實(shí)施方式2中，將電壓指令運(yùn)算單元Ia構(gòu)成為:作為與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少的第二軸上的電壓指令的限制值LI，僅允許其為正值，因此，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器17處于因電壓飽和而使得電壓振幅固定為100%的狀態(tài)時(shí)，無法在超過O?180度范圍的范圍內(nèi)對(duì)相對(duì)于第一軸的電壓相位進(jìn)行操作，但不論第二軸上的電壓指令是何種符號(hào)，在功率轉(zhuǎn)換器17處于因電壓飽和而使得電壓振幅固定為100%的狀態(tài)下，限制后的第二軸上的電壓指令的振幅都能夠與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少。其結(jié)果是，在功率轉(zhuǎn)換器17發(fā)生電壓飽和的情況下，功率轉(zhuǎn)換器17輸出的電壓振幅保持固定，且隨著第一軸上的電壓指令的大小的變化，相對(duì)于第一軸的電壓相位能夠相應(yīng)地進(jìn)行線性變化，因此可獲得以下效果，即:即使在相對(duì)于第一軸的電壓相位為180度，即電壓相位接近于第一軸上的情況下，也能進(jìn)行穩(wěn)定的控制。
因此，與交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)速的符號(hào)無關(guān)，在交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速較高、且功率轉(zhuǎn)換器17發(fā)生電壓飽和的情況下，由于進(jìn)行使第二軸上的電壓指令的振幅與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少的動(dòng)作，因此可獲得以下效果，即:交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸出轉(zhuǎn)矩的特性不依賴于轉(zhuǎn)速的符號(hào)。
[0042]實(shí)施方式3.在實(shí)施方式2所記載的電壓指令運(yùn)算單元Ia中，無論第二軸上的電壓指令是何種符號(hào)，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器17處于因電壓飽和而使得電壓振幅固定為100%的狀態(tài)時(shí)，能夠使限制后的第二軸上的電壓指令的振幅與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少，但無法在超過O?180度范圍的范圍內(nèi)對(duì)相對(duì)于第一軸的電壓相位進(jìn)行操作。
這里，在實(shí)施方式3中，對(duì)以下交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置進(jìn)行說明，即:在確保交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩的特性不依賴于交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速符號(hào)的同時(shí)，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器17發(fā)生電壓飽和時(shí)，能夠在超過O?180度范圍的范圍內(nèi)對(duì)相對(duì)于第一軸的電壓相位進(jìn)行操作。
[0043]圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3中的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖，標(biāo)注有與上述實(shí)施方式相同的符號(hào)的部分，是與其相同或相當(dāng)?shù)牟糠帧?br>
對(duì)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的電壓指令進(jìn)行運(yùn)算的電壓指令運(yùn)算單元Ib基于第一軸上的電流指令和第二軸上的電流指令、第一軸上的檢測電流和第二軸上的檢測電流、以及由旋轉(zhuǎn)位置檢測器4得到的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的旋轉(zhuǎn)位置，輸出第一軸上的電壓指令及第二軸上的電壓指令。電壓指令運(yùn)算單元Ib內(nèi)部的常數(shù)設(shè)定器40輸出預(yù)先設(shè)定好的任意的正數(shù)L2。
[0044]上下限值運(yùn)算器41基于由下限值限制器13得到的L1、由常數(shù)設(shè)定器40得到L2、以及由轉(zhuǎn)速運(yùn)算器42得到的轉(zhuǎn)速，將上限值及下限值輸出至限制器15b。轉(zhuǎn)速運(yùn)算器42基于由旋轉(zhuǎn)位置檢測器4得到的旋轉(zhuǎn)位置的變化率運(yùn)算出轉(zhuǎn)速并輸出。限制器15b將第二軸上的電壓指令限制在上限值與下限值的范圍內(nèi)，在由偏差放大器8得到的第二軸上的電壓指令大于由上下限值運(yùn)算器41得到的上限值的情況下，輸出上限值，在由偏差放大器8得至IJ的第二軸上的電壓指令小于由上下限值運(yùn)算器41得到的下限值的情況下，輸出下限值，在除此以外的情況下，輸出由偏差放大器8得到的第二軸上的電壓指令。
[0045]圖7是記載有上下限值運(yùn)算器41輸出的上限值和下限值的表格。
觀察圖7可知，在轉(zhuǎn)速為正的情況下，上下限值運(yùn)算器41輸出的上限值和下限值分別為Ll、-L2。在這種情況下，由限制器15b控制的第一軸上的電壓指令與第二軸上的電壓指令的限制值之間的關(guān)系如圖8所示。
觀察圖8可知，在轉(zhuǎn)速為正的情況下，限制器15b與實(shí)施方式I進(jìn)行同樣的動(dòng)作。在本實(shí)施方式3中，與上述實(shí)施方式I相同，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第一軸的相位方向與交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)子磁通相同，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第二軸的方向與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第一軸正交。在這種結(jié)構(gòu)中，在轉(zhuǎn)速的符號(hào)為正且為高轉(zhuǎn)速的情況下，偏差放大器8輸出的第二軸上的電壓指令沿正方向增大。
[0046]在功率轉(zhuǎn)換器17發(fā)生電壓飽和的情況下，由于限制器15b將第二軸上的電壓指令設(shè)為使第二軸上的電壓指令的上限值與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少，因此，功率轉(zhuǎn)換器17輸出的電壓振幅保持固定，且隨著第一軸上的電壓指令的大小變化，能夠使相對(duì)于第一軸的電壓相位相應(yīng)地進(jìn)行線性變化。其結(jié)果是，即使在相對(duì)于第一軸的電壓相位為180度，即電壓相位接近于第一軸上的情況下，也能進(jìn)行穩(wěn)定的控制。
并且，下限值限制器13將Llmin設(shè)為負(fù)值，并將LI限制在Llmin以上并進(jìn)行LI的輸出，因此當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器17發(fā)生電壓飽和時(shí)，可以將由限制器15b限制后的第二軸上的電壓指令設(shè)為負(fù)值，這樣即使在功率轉(zhuǎn)換器17處于因電壓飽和而使得電壓振幅固定為100%的狀態(tài)時(shí)，也能夠在超過O?180度范圍的范圍內(nèi)對(duì)相對(duì)于第一軸的電壓相位進(jìn)行操作。
[0047]此外，如圖7所述，在轉(zhuǎn)速為零的情況下，上下限值運(yùn)算器41輸出的上限值和下限值分別為L2、-L2。在這種情況下，由限制器15b控制的第一軸上的電壓指令與第二軸上的電壓指令的限制值之間的關(guān)系如圖9所示。
功率轉(zhuǎn)換器17的電壓飽和發(fā)生在交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)速較大的情況下，因此，在轉(zhuǎn)速為零的情況下電壓不會(huì)發(fā)生飽和，所以也不需要使第二軸上的電壓指令的限制值與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少。
[0048]此外，觀察圖7可，在轉(zhuǎn)速為負(fù)的情況下，上下限值運(yùn)算器41輸出的上限值和下限值分別為L2、-L1。在這種情況下，由限制器15b控制的第一軸上的電壓指令與第二軸上的電壓指令的限制值之間的關(guān)系如圖10所示。
在轉(zhuǎn)速的符號(hào)為負(fù)且為高轉(zhuǎn)速的情況下，偏差放大器8輸出的第二軸上的電壓指令的符號(hào)為負(fù)，且振幅變大。在功率轉(zhuǎn)換器17發(fā)生電壓飽和的情況下，由于限制器15b將第二軸上的電壓指令設(shè)為使第二軸上的電壓指令的下限值與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少，因此，功率轉(zhuǎn)換器17輸出的電壓振幅保持固定，且隨著第一軸上的電壓指令的大小的變化，能夠使相對(duì)于第一軸的電壓相位相應(yīng)地進(jìn)行線性變化。其結(jié)果是，即使在相對(duì)于第一軸的電壓相位為-180度，即電壓相位接近于第一軸上的情況下，也能進(jìn)行穩(wěn)定的控制。
并且，下限值限制器13將Llmin設(shè)為負(fù)值，并將LI限制在Llmin以上并進(jìn)行LI的輸出，與此同時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)速為負(fù)時(shí)，上下限值運(yùn)算器41輸出的下限值為-LI，因此當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器17發(fā)生電壓飽和時(shí)，也可以將由限制器15b限制的第二軸上的電壓指令設(shè)為正值，這樣即使在功率轉(zhuǎn)換器17處于因電壓飽和而使得電壓振幅固定為100%的狀態(tài)時(shí)，也能夠在超過O?-180度范圍的范圍內(nèi)對(duì)相對(duì)于第一軸的電壓相位進(jìn)行操作。
[0049]如上所述，本實(shí)施方式3的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置中的電壓指令運(yùn)算單元Ib根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒌诙S上的電壓指令的上限值或第二軸上的電壓指令的下限值中的任一個(gè)設(shè)為與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少的第二軸上的電壓指令的限制值，因此，可在確保交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸出轉(zhuǎn)矩的特性不依賴于交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速符號(hào)的同時(shí)，使得當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器17發(fā)生電壓飽和時(shí)在超過O?180度、或O?-180度范圍的范圍內(nèi)也能夠?qū)ο鄬?duì)于第一軸的電壓相位進(jìn)行操作。
[0050]此外，根據(jù)本實(shí)施方式3的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置，由于第二軸上的電壓指令的限制值與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少，因此，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器17發(fā)生電壓飽和時(shí)，功率轉(zhuǎn)換器17輸出的電壓振幅固定，且能夠使相對(duì)于第一軸的電壓相位隨著第一軸上的電壓指令的大小的變化而相應(yīng)地進(jìn)行線性變化。其結(jié)果是具有以下效果:即使在相對(duì)于第一軸的電壓相位為180度，即電壓相位接近于第一軸上的情況下，也能進(jìn)行穩(wěn)定的控制。
[0051]此外，由于兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第一軸的相位方向與交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)子磁通相同，根據(jù)第一軸上的電壓指令的振幅，限制器15對(duì)由偏差放大器8輸出的第二軸上的電壓指令進(jìn)行限制，而對(duì)偏差放大器7輸出的第一軸上的電壓指令不進(jìn)行限制，因此，能夠使相位方向與轉(zhuǎn)子磁通相同的電流偏差變?yōu)榱?。雖然無法利用限制器15將與轉(zhuǎn)子磁通正交的方向上的電流控制為所期望的值，但由于偏差放大器7的輸出不受限制，因此能夠?qū)⑾辔环较蚺c轉(zhuǎn)子磁通相同的電流控制為所期望的值。由此，通過使兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第一軸的相位方向與交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)子磁通相同，能夠在抵消轉(zhuǎn)子磁通的方向上將電流控制為所期望的值，從而能夠減小感應(yīng)電壓。由此可獲得以下效果，即:無論交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)速為何種符號(hào)，均能使交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3在轉(zhuǎn)速更高的范圍內(nèi)進(jìn)行動(dòng)作。
[0052]另外，如上所述，功率轉(zhuǎn)換器17的電壓飽和發(fā)生在交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)速較大的情況下。換言之，當(dāng)轉(zhuǎn)速在規(guī)定值A(chǔ)l以下時(shí)電壓不會(huì)發(fā)生飽和，因此，當(dāng)轉(zhuǎn)速在規(guī)定值A(chǔ)l以下時(shí)，不需要使第二軸上的電壓指令的限制值與第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少。由此，上下限值運(yùn)算器41輸出的上限值和下限值當(dāng)然也可以使用圖11所記載的表格，來取代圖7記載的表格。
[0053]實(shí)施方式4.在所述實(shí)施方式I?3中對(duì)交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置進(jìn)行了說明，但也可利用該交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置產(chǎn)生對(duì)轉(zhuǎn)向力矩進(jìn)行輔助的轉(zhuǎn)矩，從而構(gòu)成電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制裝置。
在具備交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中，駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)方向盤轉(zhuǎn)速的上限取決于交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的上限。該方向盤轉(zhuǎn)速的上限越高，則緊急回避轉(zhuǎn)向性能就越好，本發(fā)明能夠提供具有這樣優(yōu)異的追蹤性的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置。
[0054]圖12是表示實(shí)施方式4中的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖，標(biāo)注有與上述實(shí)施方式相同的符號(hào)的部分是與其相同或相當(dāng)?shù)牟糠?。駕駛員通過向左右轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤50來進(jìn)行前輪51的轉(zhuǎn)向。
轉(zhuǎn)矩檢測單元52檢測出轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向力矩，并將檢測到的轉(zhuǎn)矩輸出至電流指令運(yùn)算單元53。電流指令運(yùn)算單元53基于該檢測到的轉(zhuǎn)矩和由轉(zhuǎn)速運(yùn)算器42得到的轉(zhuǎn)速，對(duì)第一軸上的電流指令及第二軸上的電流指令進(jìn)行運(yùn)算并輸出，以使得交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3產(chǎn)生對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向力矩進(jìn)行輔助的轉(zhuǎn)矩。
[0055]在本實(shí)施方式4中，也使兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第一軸的相位方向與交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)子磁通相同，并使兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第二軸的方向與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第一軸正交。在由轉(zhuǎn)速運(yùn)算器42得到的轉(zhuǎn)速的大小變大時(shí)，電流指令運(yùn)算單元53向抵消轉(zhuǎn)子磁通的方向輸出第一軸上的電流指令，以使得交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)3能在轉(zhuǎn)速更高的范圍內(nèi)動(dòng)作，從而能夠得到緊急回避轉(zhuǎn)向性能優(yōu)異且追蹤性良好的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置。
工業(yè)上的實(shí)用性
[0056]本發(fā)明是適用于安裝在車輛上的例如電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置。
標(biāo)號(hào)說明
[0057]I電壓指令運(yùn)算單元、2電壓施加單元、3交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)、4旋轉(zhuǎn)位置檢測器、5減法器、6減法器、7偏差放大器、8偏差放大器、9乘法器、10比例運(yùn)算器、11常數(shù)設(shè)定器、12減法器、13下限值限制器、14常數(shù)設(shè)定器、15限制器、16坐標(biāo)變換器、17功率轉(zhuǎn)換器、18直流電源、19電流檢測器、20電流檢測器、21電流檢測器。
【權(quán)利要求】
1.一種交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置，其特征在于， 包括:電壓指令運(yùn)算單元，該電壓指令運(yùn)算單元對(duì)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的電壓指令進(jìn)行運(yùn)算；以及電壓施加單元，該電壓施加單元基于所述電壓指令運(yùn)算單元輸出的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的電壓指令來對(duì)交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)施加電壓， 所述電壓指令運(yùn)算單元在對(duì)所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第一軸上的電壓指令及第二軸上的電壓指令進(jìn)行運(yùn)算的同時(shí)，還使所述第二軸上的電壓指令的限制值與所述第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少。
2.如權(quán)利要求1所述的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述電壓指令運(yùn)算單元根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向，使所述第二軸上的電壓指令的上限值、或所述第二軸上的電壓指令的下限值中的任一個(gè)成為與所述第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少的所述第二軸上的電壓指令的限制值。
3.如權(quán)利要求1或2所述的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述電壓指令運(yùn)算單元允許與所述第一軸上的電壓指令的平方成比例地減少的所述第二軸上的電壓指令的限制值為正值或負(fù)值。
4.如權(quán)利要求1或2所述的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第一軸的相位方向與所述交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁通相同，所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第二軸的方向與所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第一軸正交。
5.如權(quán)利要求3所述的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第一軸的相位方向與所述交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁通相同，所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第二軸的方向與所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的第一軸正交。
6.—種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置,其特征在于， 具備如權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置。
【文檔編號(hào)】H02P27/06GK103858334SQ201180074191
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月17日
【發(fā)明者】金原義彥, 堀恭彰, 巖根雅史, 森辰也, 高塚有史, 白木扶 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社