[發明專利]矢量控制裝置以及電動機控制系統

有效

• 申請號: 201110232583.7
• 申請日: 2011-08-15
• 公開（公告）號: CN102386837A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 荒川陽一郎;金子大吾;巖路善尚;小沼雄作
• 申請（專利權）人: 株式會社日立產機系統
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 汪惠民

1.一種矢量控制裝置，通過控制勵磁軸電壓以及與該軸正交的轉矩軸電壓，從而對在交流電動機中流動的電動機電流的勵磁軸分量以及與該軸正交的電流分量進行矢量控制，以使上述勵磁軸分量以及上述電流分量成為目標值，

該矢量控制裝置具有：

交變電壓重疊單元，其將與上述電動機電流的頻率不同的頻率的交變電壓分解成上述勵磁軸電壓的分量以及上述轉矩軸電壓的分量，并進行重疊；

高頻電流相位差運算單元，其將上述交變電壓的基準相位作為重疊軸，從由上述交變電壓在上述電動機電流中產生的高頻電流的相位中減去上述重疊軸的相位，由此運算上述高頻電流與上述交變電壓的相位差；

重疊軸調整單元，其調整上述重疊軸的相位方向，以便由上述高頻電流相位差運算單元所運算得到的相位差成為零或規定的目標值；

軸偏差量運算單元，其運算經上述重疊軸調整單元調整了方向的上述重疊軸與上述勵磁軸之間的軸偏差量；和

勵磁軸調整單元，其調整上述勵磁軸的相位方向，以便上述軸偏差量成為零或規定的目標值。

2.根據權利要求1所述的矢量控制裝置，其特征為，

上述交流電動機是具有凸極性的同步電動機，

上述重疊軸調整單元使上述磁極軸與上述重疊軸大致一致，

上述軸偏差量運算單元所運算得到的上述軸偏差量表示上述磁極軸與上述勵磁軸之間的相位差。

3.根據權利要求1所述的矢量控制裝置，其特征為，

上述交流電動機為感應電動機，

上述矢量控制裝置還具有：

滑動頻率指令運算單元，其根據上述目標值來計算滑動頻率指令值；

加法器，其將上述滑動頻率指令值與上述重疊軸的相位變動速度相加；和

積分器，其對上述加法器的輸出頻率進行積分，

上述勵磁軸調整單元所調整的上述勵磁軸的相位方向取決于上述積分器所輸出的相位信號。

4.根據權利要求1至3中任意一項所述的矢量控制裝置，其特征為，

上述交流電動機沒有安裝對其轉子的旋轉速度、轉子位置以及勵磁磁通量位置的任意一項的物理量進行檢測的控制量檢測單元。

5.根據權利要求1至4中任意一項所述的矢量控制裝置，其特征為，

上述交變電壓是矩形波電壓以及正弦波電壓的任意一者。

6.根據權利要求1所述的矢量控制裝置，其特征為，

該矢量控制裝置還具有：

高速區域軸偏差量運算單元，其根據上述勵磁軸電壓、上述轉矩軸電壓、上述電動機電流的勵磁軸分量、與該軸正交的分量、以及上述目標值，來運算電動機的上述磁極軸與上述勵磁軸的相位變動；和

軸偏差量切換單元，其在上述重疊軸的相位變動速度比設定值還高速時，將上述勵磁軸調整單元的輸入，從由上述軸偏差量運算單元所運算得到的軸偏差量切換成由上述高速區域軸偏差量運算單元所運算得到的高速區域軸偏差量，

在達到上述高速時，上述交變電壓重疊單元停止上述交變電壓的重疊。

7.根據權利要求1所述的矢量控制裝置，其特征為，

還具有：

高速區域軸偏差量運算單元，其根據上述交流電動機的反向電壓來計算電動機的上述磁極軸與上述勵磁軸的相位變動；和

軸偏差量切換單元，其在上述重疊軸的相位變動速度比設定值還高速時，將上述勵磁軸調整單元的輸入，從由上述軸偏差量運算單元所運算得到的軸偏差量切換成由上述高速區域軸偏差量運算單元所運算得到的高速區域軸偏差量，

在達到上述高速時，上述交變電壓重疊單元停止上述交變電壓的重疊。

8.根據權利要求6或7所述的矢量控制裝置，其特征為，

上述軸偏差量切換單元，

在上述重疊軸的相位變動速度減速為比慢于上述設定值的設定速度還低速時，上述交變電壓重疊單元開始電壓重疊，

在經過了跟隨期間之后，將上述勵磁軸調整單元的輸入，從上述高速區域軸偏差量運算單元的輸出切換為上述軸偏差推定量運算單元的輸出，其中，上述跟隨期間取決于上述重疊軸調整單元使上述重疊軸跟隨上述交流電動機的轉子磁通量的響應速度。

9.根據權利要求1或2所述的矢量控制裝置，其特征為，

上述重疊軸調整單元使重疊軸跟隨電動機轉子磁通量的響應速度比上述勵磁軸調整單元的響應速度快。