電動機控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種使用dq =相坐標(biāo)變換來控制=相交流的電動機的電動機控制裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 如武田洋次、松井信行、森本茂雄、本田幸夫著作的"嵌入磁體同步電動機的設(shè)計 和控制（埋磁石同期子一《①設(shè)計制御）"、日本Ohmsha株式會社（株式會社才一厶 社）、第1版第7刷、16~17頁和26~27頁、2007年所記載的那樣，已知一種使用dq S相 坐標(biāo)變換對S相交流的永磁體同步電動機（PMSM:化rmanent Ma即et Sync虹onous Motor) (W下有時簡單稱為"電動機"。）進行電流矢量控制的電動機控制裝置。圖10是表示使用 dq =相坐標(biāo)變換來控制=相交流的電動機的一般的電動機控制裝置的控制環(huán)路的框圖。在 dq坐標(biāo)控制系統(tǒng)中，當(dāng)將轉(zhuǎn)子的磁極的方向設(shè)定為d軸、將在電性和磁性上與d軸正交的軸 設(shè)定為q軸時，d軸電流表示為了產(chǎn)生磁通而使用的勵磁電流分量，q軸電流表示與負(fù)載的 轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的電樞電流分量。在圖10中，將d軸電流指令設(shè)為id*，將q軸電流指令設(shè)為iq*， 將電動機的d軸電感設(shè)為Ld，將電動機的q軸電感設(shè)為Lq，將定子交鏈磁通設(shè)為W。，將電動 機的d軸電壓設(shè)為Vd,將電動機的q軸電壓設(shè)為Vq,將電動機的d軸電流設(shè)為id，將電動機 的q軸電流設(shè)為iq，將電動機的慣量設(shè)為J，將系數(shù)設(shè)為Kt,將電動機的轉(zhuǎn)子的角速度設(shè)為 Qo
[0003] 電動機控制裝置100按照被輸入的d軸電流指令id*和q軸電流指令iq*來輸出 用于驅(qū)動電動機的驅(qū)動電力。由此，電動機被施加 d軸電壓Vd和q軸電壓V。，d軸電流id 和q軸電流iq流動。此時，在電動機的d軸電壓V d、電動機的q軸電壓Vq、電動機的d軸電 流idW及電動機的q軸電流i q之間成立式1所示的電壓方程式。
[0005] 另外，在將電動機的極對數(shù)設(shè)為P。時，能夠用式2所示的轉(zhuǎn)矩方程式來計算電動 機的轉(zhuǎn)矩T。
[0006] T = Pn 忡 aiq+(Lq-LdHdiq …口）
[0007] 另外，在圖10中，W dq坐標(biāo)系表述了施加于電動機的電壓和電流，但是實際施加 于電動機的電壓是=相坐標(biāo)系上的交流值。即，由電動機控制裝置對電動機施加=相的交 流電壓，其結(jié)果，電動機中流動=相交流電流。在進行電流矢量控制的電動機控制裝置中， 對所檢測出的=相交流的電動機電流進行=相dq變換來進行d軸控制和q軸控制，對通過 運些d軸控制和q軸控制而得到的針對d軸和q軸的各指令進行dq =相變換來生成=相 交流的電壓指令。也就是說，在電動機控制裝置中，作為其內(nèi)部處理而伴有在dq坐標(biāo)系上 的參數(shù)與=相坐標(biāo)系上的參數(shù)之間進行坐標(biāo)變換的處理。圖11是說明一般的電動機控制 裝置中的dq-=相坐標(biāo)變換處理的框圖。在圖11中，驅(qū)動電動機2的電動機控制裝置具備 d軸控制器101、q軸控制器102、dq S相變換部103、PWM逆變器部104 W及S相dq變換部 105。
[000引控制器101及102按照被輸入的d軸電流指令id*和q軸電流指令iq*來分別生 成d軸電壓指令Vd*和q軸電壓指令Vq*。dq =相變換部103按照式3將dq坐標(biāo)系上的d 軸電壓指令Vd*和q軸電壓指令Vq*變換為立相坐標(biāo)系上的立相電壓指令V。*、Vy*及V。*。
[0010] PWM逆變器部104將S相電壓指令V。*、Vy*及與具有規(guī)定的載波頻率的S角波 載波信號進行比較，生成用于對PWM逆變器部104的主電路部（未圖示）內(nèi)的半導(dǎo)體開關(guān) 元件的開關(guān)動作進行控制的PWM控制信號。PWM逆變器部104的主電路部例如包括開關(guān)元 件W及與開關(guān)元件反并聯(lián)地連接的二極管的全橋電路。通過PWM控制信號來控制PWM逆變 器部104的主電路部內(nèi)部的開關(guān)元件的開關(guān)動作，該PWM逆變器部104的主電路部輸出= 相交流電壓V。、￥、及V 通過施加于電動機2的^相交流電壓V。、￥、及V ^^在電動機2中 流動立相交流電流i。、iy及U，由電流檢測器（未圖示）來檢測立相交流電流i。、iy及U。 =相dq變換部105按照式4將=相坐標(biāo)系上的=相交流電流i。、iy及i /變換為dq坐標(biāo)系 上的d軸電流id和q軸電流i。，并將該d軸電流id和q軸電流i q反饋給d軸控制器101和 q軸控制器102。
[0012] d軸控制器101使用被輸入的d軸電流指令id*和被反饋的d軸電流id來生成d 軸電壓指令Vd*。另外，q軸控制器102使用被輸入的q軸電流指令iq*和被反饋的q軸電 流iq來生成q軸電壓指令Vq*。
[0013] 另外，如文獻(xiàn)"嵌入磁體同步電動機的設(shè)計和控制"所記載的那樣，在通過永磁體 而得到勵磁控制的永磁體同步電動機（PMSM)中，無法如繞組勵磁型同步電動機那樣直接 控制勵磁磁通，但是能夠使用W下的"弱磁控制":流通負(fù)的d軸電流，由此利用因 d軸電樞 反作用引起的減磁效果來減少d軸方向的磁通。在通過弱磁控制將電動機端子電壓抑制為 限制值下的情況下，只要使用式5來作為d軸電流即可，運是公知的。
[0015] 例如，如日本特開平9-84400號公報所記載的那樣，提出了如下一種方法：在伺服 電動機的利用DQ變換的電流控制中，在達(dá)到高速旋轉(zhuǎn)域之前不向d相流通電流而僅向q相 流通電流，僅在高速旋轉(zhuǎn)時向d相流通無功電流，利用該無功電流來降低電動機的端子電 壓，由此，在不發(fā)生電壓飽和的區(qū)域減少無功電流來抑制因無功電流引起的發(fā)熱，在高速域 中也進行穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)。
[0016] 另外，例如，如日本特開2006-20397號公報所記載的那樣，提出了如下一種方法： 在具有永磁體的同步式電動機的控制中，測量被輸入到電力放大器的交流的電源電壓或者 對輸入電壓進行整流后得到的直流的直流環(huán)節(jié)電壓，根據(jù)該電源電壓來改變無功電流（d 軸電流）或者改變電流控制相位超前量，由此與輸入電源電壓的變化相應(yīng)地直接進行無功 電流控制、相位控制。
[0017] 另外，例如，如日本特開平9-298899號公報所記載的那樣，提出了如下一種方法： 使用如下電流控制方式，即，基于交流伺服電動機的驅(qū)動電流和轉(zhuǎn)子相位并通過d-q變換 來求出與勵磁所形成的磁通方向的d相電流正交的q相電流，將d相電流設(shè)為零并將q相 電流作為電流指令，W直流方式進行電流控制，在該直流方式的電流控制中，在發(fā)生磁飽和 時使作為電流指令的有效分量的q相電流指令的相位超前，由此抑制磁飽和的影響來減輕 轉(zhuǎn)矩的降低。
[0018] 另外，例如，如日本特開平9-23700號公報所記載的那樣，提出了如下一種方法： 在通過dq變換進行控制的伺服電動機的電流控制中，求出與電流環(huán)路的延遲相當(dāng)?shù)慕嵌?來作為校正角，使用該校正角對相位角進行校正，使用校正后的相位角來進行dq變換中的 從=相向dq坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換、或者從dq坐標(biāo)系向=相的坐標(biāo)變換，由此對電流環(huán)路的延 遲進行補償。
[0019] 如上所述那樣在永磁體同步電動機（PMSM)中進行弱磁控制，但是如式5所示那樣 計算式復(fù)雜，運算處理花費時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020] 鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種將使用dq =相坐標(biāo)變換來控制=相 交流的電動機時的運算處理時間縮短的電動機控制裝置。
[0021] 為了實現(xiàn)上述目的，使用dq=相坐標(biāo)變換來控制=相交流的電動機的電動機控 制裝置具備：相位校正量運算部，其使用檢測出的電動機速度和q軸電流指令初始值來計 算相位校正量；轉(zhuǎn)子相位角校正部，其通過將檢測出的電動機的轉(zhuǎn)子相位角與相位校正量 相加或相減來計算校正后轉(zhuǎn)子相位角；W及坐標(biāo)變換部，其基于校正后轉(zhuǎn)子相位角來在dq 坐標(biāo)系上的參數(shù)與立相坐標(biāo)系上的參數(shù)之間進行坐標(biāo)變換。
[0022] 在此，相位校正量運算部具有：
[0023] 存儲部，其存儲有速度系數(shù)Na、第一基準(zhǔn)速度Nb、相位校正量的限制值電流系 數(shù)TaW及基準(zhǔn)電流率T e來作為預(yù)先規(guī)定的參數(shù)；
[0024] 速度校正項運算部，在將電動機速度設(shè)為N時，該速度校正項運算部基于
[0025] 速度校正值=min 機XmaxIO，（N-Nb) }，Nl…化） 陽026] 來計算速度校正項；
[0027] 電流校正項運算部，在將作為q軸電流指令初始值相對于逆變器所能夠輸出的最 大電流的比例的初始q軸電流指令率設(shè)為Tf時，該電流校正項運算部基于 陽02引 電流校正值=TAXmin[l，max{0,燈r-TB)}]... (7)
[0029] 來計算電流校正項，其中，上述逆變器將直流電力變換為交流電力后將交流電力 作為電動機的驅(qū)動電力來供給；W及
[0030] 輸出部，其將使速度校正項與電流校正項相乘所得到的值作為相位校正量來輸