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旋轉(zhuǎn)機(jī)控制裝置的制造方法_2

文檔序號:9383353閱讀:來源:國知局
的低通濾波器的傳遞函數(shù)。
[0037] 然后,在推測部7中,根據(jù)推測電壓矢量e和上述實(shí)際電流矢量i及電角速度ω 通過以下的式(2)的運(yùn)算來推測馬達(dá)的推測轉(zhuǎn)矩τ。另外,在式(2)中、廠是i的轉(zhuǎn)置矩 陣。
[0038] [式 2]
[0039] 式 2
[0041] 接下來,參照圖2,說明第1指令生成部100的動作。首先,在提取部IOla中提取 推測轉(zhuǎn)矩τ的脈動分量。其運(yùn)算方法能夠使用任意的公知技術(shù),但此處作為一個(gè)例子,針 對推測轉(zhuǎn)矩τ使用參考了傅立葉級數(shù)展開的下式(3)的運(yùn)算。
[0042] [式 3]
[0043] 式 3
[0044] Tcn= 2F LPF (s) X τ X cos (η ω ret+ Δ θ τ est)
[0045] ... (3)
[0046] τ Sn= 2Flpf(s) X τ Xsin(n〇ret+A θ τ est)
[0047] 此處,Ten是推測轉(zhuǎn)矩τ的余弦系數(shù),τ Sn是推測轉(zhuǎn)矩τ的正弦系數(shù),F(xiàn)^(S)是 低通濾波器的增益,η是轉(zhuǎn)矩脈動次數(shù)?!?Θ ust是用于補(bǔ)償推測轉(zhuǎn)矩τ的相對于實(shí)際轉(zhuǎn) 矩的推測延遲的相位的補(bǔ)償設(shè)定值,由相位補(bǔ)償部IOlb設(shè)定。補(bǔ)償設(shè)定值△ Θ ust根據(jù)實(shí) 測、模型求出而被預(yù)先設(shè)定。
[0048] 接下來,如圖2詳細(xì)所示,上述余弦系數(shù)τ Cn以及正弦系數(shù)τ Sn被分別輸出到運(yùn)算 部102的減法器102a、103a。在運(yùn)算部102、103 (減法器102a、103a以及抑制控制部102b、 103b)中,通過下式(4)的運(yùn)算,作為轉(zhuǎn)矩脈動振動抑制值,運(yùn)算轉(zhuǎn)矩脈動補(bǔ)償余弦系數(shù) *以及轉(zhuǎn)矩脈動補(bǔ)償正弦系數(shù)τ Sn'并分別輸出到運(yùn)算部105、106的乘法器105b、106b。
[0049] [式 4]
[0050] 式 4
[0052] 此處,G"p (s)表示抑制控制部102b、103b的傳遞特性,Tsn^表示轉(zhuǎn)矩脈 動抑制指令值。
[0053] 在運(yùn)算部105、106的乘法器105b、106b以及加法器107中,進(jìn)行式(5)的運(yùn)算,變 換為與轉(zhuǎn)矩脈動的周期同步的變換信號,輸出第1指令τ + 。另外,在信號生成部l〇5a、 l〇6a中,根據(jù)馬達(dá)12的電角速度,進(jìn)行相位補(bǔ)償(△ Q1),生成上述變換信號。補(bǔ)償設(shè) 定值A(chǔ) 據(jù)實(shí)測、模型求出而被預(yù)先設(shè)定。
[0054] [式 5]
[0055] 式 5
[0057] Δ Θ廣示基于利用包括電力變換器4的電流控制系統(tǒng)的、與第一指令生成有關(guān)的 控制延遲的相位補(bǔ)償?shù)脑O(shè)定值。
[0058] 接下來,參照圖3,說明第2指令生成部200的詳細(xì)的動作。首先,對于推測電壓矢 量e中的q軸感應(yīng)電壓推測值eq,在提取部201a以及相位補(bǔ)償部201b中,進(jìn)行以下的式 (6)的運(yùn)算。雖然未圖示,但Fot(S)是在提取部201a內(nèi)通過基于微處理器的軟件處理而實(shí) 現(xiàn)的低通濾波器的傳遞函數(shù)。另外,A 是補(bǔ)償q軸感應(yīng)電壓推測值eq的相對于實(shí)際 電壓的推測延遲的補(bǔ)償設(shè)定值,由相位補(bǔ)償部201b設(shè)定。補(bǔ)償設(shè)定值△ 0eqest根據(jù)實(shí)測、 模型求出而被預(yù)先設(shè)定。
[0059] [式 6]
[0060] 式 6
[0061] eqCn= 2F LPF(s) X eqX cos (η ω ret+Δ θ eq sJ
[0062] ... (6)
[0063] eqSn= 2F LPF(s) X eqX sin (η ω ret+Δ Θ eq ses)
[0064] 通過上述式(6),提取與q軸感應(yīng)電壓推測值eq的轉(zhuǎn)矩脈動的周期同步的振動分 量作為傅立葉系數(shù)eq £n、eqSn。然后,這些值被輸出到運(yùn)算部202、203的乘法器202b、203b。另 外,在信號生成部202a、203a中,根據(jù)馬達(dá)12的電角速度ω ,生成進(jìn)行了相位補(bǔ)償(Δ θ v) 的周期信號。補(bǔ)償設(shè)定值A(chǔ) 0,艮據(jù)實(shí)測、模型求出而被預(yù)先設(shè)定。
[0065] 在運(yùn)算部202、203的乘法器202b、203b以及加法器204中進(jìn)行式(7)的運(yùn)算,變 換為與轉(zhuǎn)矩脈動的周期同步的周期信號eq" p,并輸出到調(diào)節(jié)部205。
[0066] [式 7]
[0067] 式 7
[0068] eqrip= eq Cncos (η ω ret+Δ θ ν)+eqSnsin (η ω ret+Δ θ ν)
[0069] ... (7)
[0070] 其中,Δ θ ν表示基于利用dq-三相變換部3、電力變換器4、推測部7以及處理部 201的、與第二指令生成有關(guān)的控制延遲的相位的補(bǔ)償設(shè)定值。
[0071] 此處,為了簡單起見,設(shè)為在調(diào)節(jié)部205中進(jìn)行下式(8)那樣的比例控制。使控制 參數(shù)Kp(Co ra)例如如圖4的折線F所示,根據(jù)作為旋轉(zhuǎn)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的電角速度而變 化。即,在低速(低頻域),從電流控制部2輸出用于抑制轉(zhuǎn)矩脈動的充分的電流指令值,所 以直至某個(gè)電角速度(頻率)W 1為止,控制參數(shù)Κρ(ω J被設(shè)為〇,在其以上的區(qū)域,為了 補(bǔ)償電角速度變大而從電流控制部2輸出的指令值變小,使控制參數(shù)Kp (ω J與電角速度 成比例地變大。由此,從調(diào)節(jié)部205輸出與旋轉(zhuǎn)速度對應(yīng)的第2指令Vq+"p。
[0072] [式 8]
[0073]式 8
[0075] 如以上那樣,從第1指令生成部100輸出根據(jù)推測延遲以及控制系統(tǒng)的控制延遲 而校正了相位的第1指令τ + ,從第2指令生成部200輸出同樣地校正了相位的第2指 令 vq* rip〇
[0076] 返回到圖1,在加法器10中對轉(zhuǎn)矩指令τ+加上第1指令τ \1)5而輸出到電流指 令生成部1,在加法器11中對q軸電壓指令vq+加上第2指令vq\ip而輸出到dq_三相變 換部3。這樣,同時(shí)補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩(電流)指令τ +以及q軸電壓指令Vq'
[0077] 在轉(zhuǎn)矩脈動的頻帶高于電流控制部2的控制頻帶那樣的高速區(qū)域,即使僅補(bǔ)償轉(zhuǎn) 矩(電流)指令τ %其影響也由于電流控制部2而衰減,不會向dq-三相變換部3輸出進(jìn) 行轉(zhuǎn)矩脈動抑制所需的充分的高頻的q軸電壓指令vq'但是,通過同時(shí)補(bǔ)償q軸電壓指令 vq%能夠補(bǔ)充高頻域中的q軸電壓指令vq+的不足量,所以在高速區(qū)域中也能夠有效地進(jìn) 行轉(zhuǎn)矩脈動抑制,能夠得到能夠在寬的范圍的速度域中抑制轉(zhuǎn)矩脈動的旋轉(zhuǎn)機(jī)控制裝置。
[0078] 如從式(3)、式(5)、式(7)可知,在本實(shí)施方式中,獨(dú)立地補(bǔ)償推測轉(zhuǎn)矩具有的推 測延遲、和電流控制系統(tǒng)整體具有的控制延遲,所以相位補(bǔ)償量的調(diào)整變得容易。
[0079] 圖5是說明作為控制延遲的一個(gè)例子在使用了電力變換器等電力變換單元的馬 達(dá)驅(qū)動系統(tǒng)中產(chǎn)生的相位延遲的圖。如圖5所示,即使從電流控制部2對dq-三相變換部 3提供了黑色實(shí)直線那樣的指令Va,實(shí)際上作為控制輸入而輸入的也是階梯波形Vb的平均 值(虛線的波形)Vc。如果將T設(shè)為電力變換器的實(shí)際的電壓的更新周期的間隔,則虛線的 平均值Vc從實(shí)線的指令Va按時(shí)間延遲Ta+Tb = I. 5T(Ta = T、Tb = 0. 5T) [sec]、即按相 位延遲I. 5TXncora[rad]。因此,如果將電流控制部2中的控制延遲設(shè)為Z Θ i,將抑制控 制部102b、103b中的控制延遲設(shè)為Z θ_,則能夠如下式(9)那樣選擇式(5)以及式(7) 中的相位補(bǔ)償量。
[0080] [式 9]
[0081] 式 9
[0082] Δ Qi=Z Q i+Z Θ rip+l. 5ΤΧηωΓβ
[0083] ... (9)
[0084] Δ θ v= L 5ΤΧηω re
[0085] 圖6是示出通過圖1所示的旋轉(zhuǎn)機(jī)控制裝置進(jìn)行了轉(zhuǎn)矩脈動抑制控制的情況的仿 真結(jié)果的圖,針對具有6次分量的轉(zhuǎn)矩脈動的10個(gè)極對的馬達(dá)模型安裝實(shí)施方式1的旋轉(zhuǎn) 機(jī)控制裝置,將電流控制頻帶設(shè)為2000 [rad/sec],從負(fù)載側(cè)使馬達(dá)12以1000 [r/min]恒 定地旋轉(zhuǎn)。此時(shí),6次分量的轉(zhuǎn)矩脈動頻率為大致6280 [rad/sec],所以在以往技術(shù)中難以 抑制。在區(qū)間a中,不使第1指令生成部100以及第2指令生成部200動作,不進(jìn)行抑制控 制。在區(qū)間b中,僅使第1指令生成部100動作,最后,在區(qū)間c中,使第2指令生成部200 也動作,作為實(shí)施方式1的旋轉(zhuǎn)機(jī)控制裝置而進(jìn)行完全的動作。
[0086] 可知在1000 [r/min]的高速域中,僅在第1指令生成部100中無法完全地抑制轉(zhuǎn) 矩脈動,但通過使第2指令生成部200配合地動作,能夠得到高的抑制效果。
[0087] 這樣,在本實(shí)施方式中,通過補(bǔ)償了控制延遲以及推測延遲的第1以及第2指令來 同時(shí)補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩指令和q軸電壓指令,從而補(bǔ)充高頻域中的q軸電壓指令vq+的不足量,所以 能夠得到在直至高速域的寬的范圍的速度域中更有效地抑制轉(zhuǎn)矩脈動這樣的效果。
[0088] 另外,在本發(fā)明中,根據(jù)補(bǔ)償了控制延遲、推測延遲這樣的相位延遲而得到的值, 生成第1以及第2指令,所以能夠無需進(jìn)行使用了測量設(shè)備的繁雜的事先測量作業(yè)而有效 地抑制轉(zhuǎn)矩脈動。
[0089] 實(shí)施方式2.
[0090] 本實(shí)施方式中的結(jié)構(gòu)與圖1~圖6所示的實(shí)施方式1相同,所以省略圖示。在本 實(shí)施方式中,與實(shí)施方式1同樣地,在第1指令生成部100中由提取部IOla進(jìn)行式(3)的 運(yùn)算,由運(yùn)算部102、103進(jìn)行式(4)的運(yùn)算,由運(yùn)算部105、106進(jìn)行式(5)的運(yùn)算,在第2 指令生成部200中由提取部201a進(jìn)行式(6)的運(yùn)算,由運(yùn)算部202、203、加法器204進(jìn)行 式(7)的運(yùn)算,由調(diào)節(jié)部205進(jìn)
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