[發(fā)明專利]電動(dòng)機(jī)控制器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910093080.2
• 申請(qǐng)日: 2019-01-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110112972A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江口悟司
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大隈株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H02P21/14
• 分類號(hào): H02P21/14;H02P21/22;H02P21/20;H02P27/08
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 何沖;黃隸凡

一種用于電動(dòng)機(jī)的控制器，該控制器基于該電動(dòng)機(jī)的速度、逆變器的DC總線電壓確定電壓極限圓，基于該電壓極限圓和預(yù)先確定的電流極限圓計(jì)算q軸電流極限值，將通過(guò)極限處理獲得的值確定為q軸電流指令值，基于該q軸電流指令值確定對(duì)應(yīng)的d軸電流值，其中，該極限處理是使用q軸電流極限值應(yīng)用于根據(jù)扭矩指令值計(jì)算出的q軸電流值的。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2018年1月31日提交的第2018-015733號(hào)日本專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容(包括說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、附圖和摘要)通過(guò)引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電流控制技術(shù)，該電流控制技術(shù)用于在電動(dòng)機(jī)控制器(例如，在NC機(jī)床的進(jìn)給軸等中所采用的用于控制電動(dòng)機(jī)的速度和旋轉(zhuǎn)角度(位置)的控制器)中，使用兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(其中磁極方向通常被稱為d軸，而與磁極性方向電學(xué)垂直的方向通常被稱為q軸)，計(jì)算和控制電動(dòng)機(jī)的電流。

背景技術(shù)

為了在發(fā)生緊急情況時(shí)可靠地執(zhí)行緊急停止，通常在NC機(jī)床的進(jìn)給軸上采用永磁同步電動(dòng)機(jī)(以下簡(jiǎn)稱為“電動(dòng)機(jī)”)，這是利用電動(dòng)機(jī)的僅通過(guò)在旋轉(zhuǎn)期間在繞組中建立短路電路就能夠產(chǎn)生大的制動(dòng)力的性能特點(diǎn)。同時(shí)，PWM逆變器通常用作控制器中的功率轉(zhuǎn)換器，用于控制電動(dòng)機(jī)的速度和旋轉(zhuǎn)角度(位置)。

傳統(tǒng)上，在用于通過(guò)PWM逆變器控制永磁同步電動(dòng)機(jī)的速度和旋轉(zhuǎn)角度(位置)的控制器中，通過(guò)根據(jù)由電動(dòng)機(jī)的速度和由逆變器的DC總線電壓所產(chǎn)生的電壓約束提供d軸電流來(lái)抑制電動(dòng)機(jī)的電壓。然而，已經(jīng)使用基于電動(dòng)機(jī)的N-τ(速度-扭矩)特性的q軸電流極限值來(lái)控制q軸電流，而沒(méi)有考慮電壓約束來(lái)控制q軸電流。

圖11是作為現(xiàn)有技術(shù)中的三相永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制器的示例的速度控制器200的示例性配置的框圖。下面將描述根據(jù)該示例的速度控制器200。首先，輸入三相AC電源100的AC電壓的PWM逆變器對(duì)轉(zhuǎn)換器部分101中的AC電壓進(jìn)行整流，使大電容102中的整流的AC電壓平滑，并將整流的AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓。轉(zhuǎn)換的DC電壓(其被稱為DC總線電壓V_dc)隨三相AC電源100的AC電壓的幅度而變化。

逆變器部分103由多個(gè)功率半導(dǎo)體構(gòu)成，這些功率半導(dǎo)體在U、V和W相中的每一相的DC總線之間建立橋接，并且被配置為控制具有期望的時(shí)變電壓的三相永磁同步電動(dòng)機(jī)104，該時(shí)變電壓通過(guò)調(diào)整在橋接中的上半導(dǎo)體和下半導(dǎo)體的ON時(shí)間段而得到。位置檢測(cè)器105檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，并且電流檢測(cè)器106u和106w分別地檢測(cè)U相電流和W相電流。

速度命令值ω_m*從主機(jī)設(shè)備(未圖示)輸出到該示例的速度控制器200。從位置檢測(cè)器105輸出的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)角θ_m在微分器51中被時(shí)間微分，并且得到的時(shí)間微分值被輸出為電動(dòng)機(jī)速度ω_m。應(yīng)當(dāng)注意，微分器51中的參考字母s表示拉普拉斯變換操作中的微分算子。在減法器50中從速度指令值ω_m*中減去電動(dòng)機(jī)速度ω_m，以獲得速度偏差值。從減法器50輸出的速度偏差值通過(guò)速度控制單元52中的比例積分運(yùn)算放大，然后作為電動(dòng)機(jī)扭矩指令值τ_c*輸出。

在該配置中，用眾所周的兩相(d軸，q軸)坐標(biāo)系來(lái)表示后續(xù)控制塊。扭矩電流轉(zhuǎn)換器53是用于將扭矩指令值τ_c*轉(zhuǎn)換為q軸(扭矩)電流的轉(zhuǎn)換器，并且扭矩電流轉(zhuǎn)換器53中的附圖標(biāo)記K_e表示電動(dòng)機(jī)扭矩常數(shù)。因此，扭矩電流轉(zhuǎn)換器53作為q軸電流計(jì)算部分起作用，其基于扭矩指令值τ_c*來(lái)確定q軸電流值。