[發(fā)明專利]交流電動機(jī)的控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210048156.8
• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN102751931A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 山崎明;井手耕三
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社安川電機(jī)
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;王伶

技術(shù)領(lǐng)域

這里討論的實施方式涉及一種交流電動機(jī)的控制裝置。

背景技術(shù)

已知功率變換控制裝置作為驅(qū)動沒有位置傳感器的交流電動機(jī)(例如，同步機(jī)、磁阻機(jī)、感應(yīng)機(jī)或感應(yīng)同步機(jī))的裝置的示例。該交流電動機(jī)是已知的，例如，在日本待審專利公開No.2007-300780中所公開的交流電動機(jī)。功率變換控制器包括功率變換器、電流檢測器、確定功率變換器的工作頻率的頻率計算單元、根據(jù)頻率計算單元的輸出通過積分運算來計算并輸出相位角信號的積分計算單元、正交二軸變換單元、二軸電流控制單元、PWM信號生成單元以及根據(jù)PWM信號控制功率變換器的PWM控制器。

正交二軸變換單元通過基于電流檢測器的檢測信號和積分計算單元的相位角信號執(zhí)行正交二軸變換，來計算并輸出具有有功分量和無功分量的二軸電流。二軸電流設(shè)置單元輸出二軸電流的有功分量的電流指令值和無功分量的電流指令值。二軸電流控制單元根據(jù)正交二軸變換單元的輸出與二軸電流設(shè)置單元的輸出之間的差計算誤差量，并根據(jù)各二軸分量的誤差量，來輸出電壓幅度指令值。PWM信號生成單元基于二軸電流控制單元的輸出和積分計算單元的相位角信號生成用于控制功率變換器的PWM信號。然后，為了使得位置傳感器可以不是必不可少的，頻率計算單元確定功率變換器的工作頻率，以將作為二軸電流控制單元的輸出的電壓幅度指令值當(dāng)中無功分量軸的電壓幅度指令值引導(dǎo)到零。

傳統(tǒng)的功率變換控制裝置使用這種結(jié)構(gòu)，而不使用位置和速度傳感器，來通過簡單的指令運算實現(xiàn)高效運轉(zhuǎn)。

傳統(tǒng)的功率變換控制裝置幾乎沒有高效率控制所需的控制參數(shù)。然而，例如，作為二軸電流控制單元的輸出的有功分量軸的電壓幅度指令值為通過將它乘以增益值KG(其為根據(jù)無功分量軸的電壓幅度指令值獲得的感應(yīng)電壓常數(shù)的倒數(shù))獲得的值。此外，優(yōu)先的是，該增益值KG被確定為功率變換器的工作頻率。日本待審專利公開No.2007-300780還公開了考慮繞線電阻和電感造成的電壓降的大小來執(zhí)行的速度估計方法。這里，直接使用電動機(jī)常數(shù)或者用增益值Kγ簡單替換電動機(jī)常數(shù)。

此外，假設(shè)二軸電流設(shè)置單元控制這樣的電動機(jī)，即，感應(yīng)電壓基本上大于由繞線電阻和電感造成的電壓降的大小，使得由電壓矢量和與磁通量分量軸(d軸)垂直的q軸形成的角(相差角β)變小的電動機(jī)，也就是說，以功率因數(shù)基本為“1”的方式可以確定指令值并且可以忽略無功功率的電動機(jī)。公開了直接使用電動機(jī)常數(shù)和功率因數(shù)角β的γ軸電流Iγ的設(shè)置方法。在該設(shè)置方法中，需要根據(jù)工作狀態(tài)改變控制增益，或者電流指令的計算方法變得復(fù)雜。

這樣，日本待審專利公開No.2007-300780假設(shè)控制對象是基本使用永磁體的電動機(jī)。因此，當(dāng)控制對象是在功率因數(shù)為“1”時不易象同步磁阻電動機(jī)一樣工作的電動機(jī)、或者電動機(jī)特征變化大的電動機(jī)時，很難說無位置傳感器的運轉(zhuǎn)和簡單高效運轉(zhuǎn)這兩個運轉(zhuǎn)可以兼容。

因此，根據(jù)多個實施方式的一個方面，這些實施方式的一個目的是提供一種即使電動機(jī)特性根據(jù)工作狀態(tài)而顯著變化也能夠進(jìn)行魯棒且高效率的無位置傳感器驅(qū)動的交流電動機(jī)的控制裝置。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)多個實施方式的一個方面的交流電動機(jī)的控制裝置包括電流分配器、電流控制器、電壓降計算器、電壓指令器、相位估計器和逆變器電路。電流分配器通過利用控制相位分解交流電動機(jī)的扭矩指令，并輸出對交流電動機(jī)的機(jī)械輸出有貢獻(xiàn)的分量作為δ軸電流指令以及對機(jī)械輸出無貢獻(xiàn)的分量作為γ軸電流指令。電流控制器以δ軸電流指令和γ軸電流指令分別與流進(jìn)交流電動機(jī)的δ軸電流和γ軸電流相同的方式執(zhí)行控制。電壓降計算器計算交流電動機(jī)的電感和繞線電阻的電壓下降量。電壓指令器基于電流控制器的輸出和電壓降計算器的輸出，來輸出對交流電動機(jī)的電壓指令。相位估計器計算至少一個相位并輸出計算出的相位作為所述控制相位，所述至少一個相位是所述電流控制器的輸出和所述電感的電壓下降量的相加量的γ軸分量變?yōu)榱愕南辔弧⒑屯ㄟ^對所述相加量進(jìn)行積分獲得的δ軸分量變?yōu)榱愕南辔欢咧械闹辽僖粋€相位。逆變器電路基于電壓指令向交流電動機(jī)施加電壓。

根據(jù)多個實施方式的一個方面，即使在功率因數(shù)“1”或電動機(jī)的電動機(jī)特性顯著變化時不易操作電動機(jī)，也可以提供可以針對電動機(jī)特性的變化執(zhí)行魯棒且高效率無位置傳感器運轉(zhuǎn)的交流電動機(jī)的控制裝置。

附圖說明

通過以下的詳細(xì)說明，結(jié)合附圖，可以更加清楚地理解本發(fā)明及其優(yōu)點，其中：

圖1是根據(jù)第一實施方式的交流電動機(jī)的控制裝置的總體控制框圖；

圖2是根據(jù)第一實施方式的電流分配器的控制框圖；