專利名稱：永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置。
背景技術(shù)：
由于永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)因旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的感應(yīng)電壓及因電樞反作用產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)，故該同步電動(dòng)機(jī)有必要以不超過倒相器的最大輸出電壓的方式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
特別是當(dāng)涉及超過額定速度的高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域或比額定轉(zhuǎn)矩大的負(fù)載時(shí)，電動(dòng)機(jī)的端電壓不得超過倒相器的最大輸出電壓。另外，由于在倒相器的直流電源電壓降低的情況下，最大輸出電壓也降低，故即使在這樣的情況下也必須一并考慮電動(dòng)機(jī)的端電壓不可超過倒相器的最大輸出電壓。
作為這種解決方法，提高倒相器的輸出電壓也是方法之一，但由于裝置也往往大型化，故多采用利用了電樞反作用的弱磁場(chǎng)控制。
關(guān)于現(xiàn)有的永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的弱磁場(chǎng)控制，例如可從日本特開2000-278982號(hào)公報(bào)中得知。在該說明書中，提出了一種方法，用電壓傳感器檢測(cè)倒相器直流電壓值，并追蹤控制基于將磁場(chǎng)方向的電流(d軸電流)輸入到倒相器中的直流電壓、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的關(guān)系的d軸電流分量的指令值，使得電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓不超過倒相器直流電壓值。
但是，在現(xiàn)有的永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置中，在倒相器的直流電源電壓降低時(shí)或電動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)等必須降低電動(dòng)機(jī)的端電壓時(shí)，由于采用了根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)矩電流(q軸電流)指令和電動(dòng)機(jī)常數(shù)包含開平方和除法的復(fù)雜計(jì)算式來計(jì)算d軸電流指令值，故存在無(wú)法用廉價(jià)的處理器，例如微型計(jì)算機(jī)等進(jìn)行運(yùn)算，也無(wú)法安裝之類的問題。另外，由于電動(dòng)機(jī)常數(shù)隨電動(dòng)機(jī)的負(fù)載狀態(tài)和溫度變化，故在這些因素的影響下，產(chǎn)生d軸電流指令值的誤差，從而無(wú)法充分地進(jìn)行弱磁場(chǎng)控制。另外，也有流過必要值以上的d軸電流的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決這些問題而進(jìn)行的，其目的在于，采取不用平方根和復(fù)雜的計(jì)算式的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)以得到即使針對(duì)電動(dòng)機(jī)常數(shù)的變動(dòng)也能精度良好地進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的端電壓的控制的永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置。
在本發(fā)明中，電動(dòng)機(jī)的端電壓的抑制通過令負(fù)電流流過d軸來進(jìn)行，使得倒相器的最大輸出電壓不至超過永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的端電壓。在本發(fā)明中，d軸電流分量的大小通過如下方式進(jìn)行調(diào)整將輸入到倒相器中的電壓指令值與以上述倒相器的最大輸出電壓為基礎(chǔ)而設(shè)定的端電壓上限值(閾值)進(jìn)行比較，當(dāng)上述電壓指令值超過端電壓上限值時(shí)，轉(zhuǎn)換成使d軸電流分量沿負(fù)方向增大的方向；當(dāng)電壓指令值小于等于端電壓上限值時(shí)，轉(zhuǎn)換成使d軸電流分量沿負(fù)方向減少的方向。另外，不流過正的d軸電流。這樣，通過控制d軸電流指令值的增減量來調(diào)節(jié)d軸電流的大小，電壓指令值受閾值控制。由此，進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的控制，使得電動(dòng)機(jī)的端電壓不超過倒相器的最大輸出電壓。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1中的永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2是表示用于本發(fā)明的實(shí)施方式1中的永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置的d軸電流指令裝置的結(jié)構(gòu)例的方框圖。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1中的永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置的特性的圖。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1中的永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置的特性的圖。
圖5是表示用于本發(fā)明的實(shí)施方式2中的永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置的d軸電流指令裝置的結(jié)構(gòu)例的方框圖。
具體實(shí)施例方式
為了更詳細(xì)地說明本發(fā)明，按照附圖對(duì)其進(jìn)行說明。
實(shí)施方式1圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1中的永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置的方框圖。在圖中，永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置由交流電源1、變換器2、平滑電容器3、倒相器4、電流檢測(cè)器5、永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)6、電動(dòng)機(jī)位置檢測(cè)器7、電動(dòng)機(jī)速度檢測(cè)器8、PWM脈沖發(fā)生裝置9、調(diào)制波發(fā)生裝置10、電流控制裝置12、q軸電流指令裝置13、速度控制裝置14和速度指令裝置15構(gòu)成。交流電源1被輸入到變換器2中。變換器2輸出直流電壓，用平滑電容器3使該直流電壓平滑化，并輸入到倒相器4中。倒相器4通過用PWM脈沖發(fā)生裝置9進(jìn)行切換，從而輸出可變電壓和可變頻率的交流電壓，驅(qū)動(dòng)永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)6。
電動(dòng)機(jī)位置檢測(cè)器7和電動(dòng)機(jī)速度檢測(cè)器8分別檢測(cè)永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)6的磁極位置θ和電動(dòng)機(jī)速度ω，這些量被用于電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制。速度指令裝置15生成速度指令信號(hào)ω*，速度控制裝置14輸出用于使上述電動(dòng)機(jī)速度ω追蹤上述速度指令信號(hào)ω*的轉(zhuǎn)矩指令值T*。q軸電流指令裝置13將上述轉(zhuǎn)矩指令值T*變換成與電動(dòng)機(jī)的發(fā)生轉(zhuǎn)矩相當(dāng)?shù)碾娏鞣至?q軸電流)的指令值iq*。電流檢測(cè)器5檢測(cè)流過永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)6的電動(dòng)機(jī)電流。
電流控制裝置12用上述磁極位置θ將上述電動(dòng)機(jī)電流分解為d軸和q軸電流分量，并進(jìn)行控制，使它們分別追蹤由d軸電流指令裝置11生成的d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*。此時(shí)，輸出將施加電壓于電動(dòng)機(jī)的端子上的倒相器4的電壓指令值進(jìn)行了d-q軸變換后的值即vd*和vq*。d軸電流指令裝置11以上述電壓指令值vd*和vq*作為輸入，輸出d軸電流指令值id*。該工作的細(xì)節(jié)將在以后敘述。調(diào)制波發(fā)生裝置10用上述磁極位置θ將上述電壓指令值vd*、vq*從d-q軸變換成3相交流分量的電壓指令值，輸出給PWM脈沖發(fā)生裝置9。PWM脈沖發(fā)生裝置9將上述3相交流分量的電壓指令值變換成用于驅(qū)動(dòng)倒相器4的PWM信號(hào)，并輸出給倒相器4。
圖2是表示用于本發(fā)明的永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置的d軸電流指令裝置的結(jié)構(gòu)例的圖，在本實(shí)施方式1中說明用低通濾波器調(diào)整d軸電流值的大小的方法。
d軸電流指令裝置11由估計(jì)電動(dòng)機(jī)的端電壓的端電壓估計(jì)單元21、設(shè)定倒相器4的輸出電壓的上限值的電源電壓設(shè)定單元22、設(shè)定d軸電流量的輸入電流值設(shè)定單元23、轉(zhuǎn)換低通濾波器的輸入以進(jìn)行弱磁場(chǎng)控制的輸入轉(zhuǎn)換單元24和低通濾波器25構(gòu)成，生成不超過根據(jù)倒相器4的直流電壓設(shè)定值計(jì)算永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)6的端電壓的倒相器4的最大輸出電壓的d軸電流指令。以下說明其工作。
端電壓估計(jì)單元21根據(jù)由電流控制裝置12輸出的電壓指令值vd*和vq*估計(jì)永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)6的端電壓。作為一例，得到像式1那樣估計(jì)的端電壓va2。
(式1)Va2=Vd*2+Vq*2]]>電壓上限設(shè)定單元22以倒相器4的最大輸出電壓值為基礎(chǔ)設(shè)定與式1對(duì)應(yīng)地變換永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)6的端電壓的上限的端電壓上限值(閾值)Vmax2。就式1的情形而言，由于電動(dòng)機(jī)的線電壓振幅值相當(dāng)于 故只要將該上限值設(shè)定成倒相器4的最大輸出電壓即可。因而，如假定倒相器4的最大輸出電壓為Vdc，則只要設(shè)定成用式2計(jì)算出的值即可。
(式2)Vmax2＝Vdc2/2通過如此設(shè)定，永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)6的端電壓被限制為不超過倒相器4的最大輸出電壓。再有，要使電壓具有裕量，可設(shè)定為比式2的值小的值。再有，也可取va2=vd*2+vq*2]]>、Vmax2=Vdc/2,]]>以取代式1和式2，但由于所估計(jì)的端電壓va2用在線方式進(jìn)行運(yùn)算，故希望采用運(yùn)算量少的式1和式2。
接著，進(jìn)行弱磁場(chǎng)控制的輸入轉(zhuǎn)換單元24將由端電壓估計(jì)單元21估計(jì)的端電壓va2與由電壓上限設(shè)定單元22設(shè)定的端電壓上限值(閾值)Vmax2進(jìn)行比較，如果va2＞Vmax2，則判斷為由于電動(dòng)機(jī)的端電壓超過倒相器的最大輸出電壓，故有必要使d軸電流值沿負(fù)方向增大。此時(shí)，在本實(shí)施方式中輸出1。另外，在va2＝Vmax2或va2＜Vmax2時(shí)，判斷為有必要使d軸電流沿負(fù)方向減少，輸出0。
輸入電流值設(shè)定單元23設(shè)定d軸電流指令的暫時(shí)輸入值Idcst。假定暫時(shí)輸入值Idcst為負(fù)的常數(shù)值，例如其絕對(duì)值設(shè)定為被容許的d軸電流值的最大值。
向低通濾波器25的輸入端輸入將進(jìn)行弱磁場(chǎng)控制的輸入轉(zhuǎn)換單元24與輸入電流值設(shè)定單元23的輸出值相乘后的值。也就是說，如果va2＞Vmax2，則輸入Idcst，如果va2＝Vmax2或va2＜Vmax2，則輸入0，輸入信號(hào)呈脈沖狀。
低通濾波器25在本實(shí)施方式1中為1次濾波器，用Tfid設(shè)定截止頻率。如果增大Tfid，則頻帶變窄，故輸出信號(hào)的響應(yīng)變慢，但波形變?yōu)槠交?。反之，如果減小Tfid，則頻帶變寬，故輸出信號(hào)的響應(yīng)變快，但其波形容易殘留作為輸入信號(hào)的脈沖信號(hào)的影響。上述低通濾波器25用式3表示，‘s’表示拉普拉斯算符。
(式3)F(s)11+Tfids]]>上述低通濾波器25如上所述輸入脈沖狀的信號(hào)，將該輸入信號(hào)平滑化后輸出，從而d軸電流指令值id*在從Idcst到0的區(qū)域內(nèi)作為平滑的信號(hào)輸出。
通過以上的操作，如果va2＞Vmax2，則d軸電流指令值id*沿負(fù)方向增大，在va2＝Vmax2或va2＜Vmax2時(shí)，d軸電流指令值id*沿負(fù)方向減少，從而在進(jìn)行弱磁場(chǎng)控制時(shí)，電壓指令值被控制成與以倒相器4的最大輸出電壓為基礎(chǔ)而設(shè)定的端電壓上限值一致(va2＝Vmax2)。電壓指令值由于大致等于電動(dòng)機(jī)的端電壓，故電動(dòng)機(jī)的端電壓被控制成與端電壓上限值一致。
圖3表示本實(shí)施方式1的弱磁場(chǎng)控制的工作。上段表示電動(dòng)機(jī)速度，中段表示電動(dòng)機(jī)電壓指令值，下段表示d軸電流。電動(dòng)機(jī)速度ω為加速-恒速-減速停止這樣的形狀，例如在電梯等中就是這種形狀。在時(shí)刻t1，如果端電壓估計(jì)值va2變得等于端電壓上限值Vmax2，則d軸電流量被控制成va2不超過Vmax2。另外，在時(shí)刻t2，由于電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度減少，電動(dòng)機(jī)的端電壓小于等于Vmax2，故d軸電流為0。
按照以上所述，在本發(fā)明中，由于進(jìn)行是否以電壓指令值的大小為基礎(chǔ)進(jìn)行弱磁場(chǎng)控制的判斷來決定d軸電流指令值的增減，以便用低通濾波器25使具有恒定值和零值的脈沖狀的信號(hào)平滑化，故可不用電動(dòng)機(jī)常數(shù)簡(jiǎn)單地計(jì)算d軸電流指令值的運(yùn)算，可用廉價(jià)的處理器來實(shí)現(xiàn)。
另外，由于不用電動(dòng)機(jī)常數(shù)進(jìn)行d軸電流指令值的運(yùn)算，故在電動(dòng)機(jī)常數(shù)隨加到電動(dòng)機(jī)的負(fù)載狀態(tài)的變化及溫度變化等而變化的情況下，d軸電流也不受其影響而被調(diào)整為恰當(dāng)?shù)闹?，以進(jìn)行弱磁場(chǎng)控制。因而，d軸電流量因電動(dòng)機(jī)常數(shù)變化的影響而產(chǎn)生誤差，由此，電動(dòng)機(jī)的端電壓超過倒相器4的最大輸出電壓而陷于無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)，或者流過多于必要值以上的d軸電流而不至于發(fā)生使電動(dòng)機(jī)效率降低的現(xiàn)象。
進(jìn)而，在本發(fā)明中，當(dāng)交流電源1的電壓下降時(shí)，倒相器4的直流電源電壓(等于平滑電容器3的電壓)下降，隨之倒相器4的最大輸出電壓下降，在此情況下，也可產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)的端電壓不超過倒相器4的最大輸出電壓而恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行弱磁場(chǎng)控制的效果。應(yīng)用圖4對(duì)此進(jìn)行說明。
在圖4中，在時(shí)刻t1，倒相器4的直流電源電壓下降。此時(shí)，即使在電壓指令值不變的情況下，倒相器4的輸出電壓也下降。因而，由電流控制裝置12進(jìn)行控制，使得倒相器4的輸出電壓不至于下降，電壓指令值增加。也就是說，電壓指令值比實(shí)際電動(dòng)機(jī)的端電壓增大。因此，當(dāng)所估計(jì)的端電壓va2上升，達(dá)到閾值的Vmax2時(shí)(時(shí)刻t2)，如上所述，通過流過d軸電流，進(jìn)行弱磁場(chǎng)控制，從而被控制成使電動(dòng)機(jī)的端電壓下降，降至不超過倒相器4的最大輸出電壓。如以上那樣，當(dāng)交流電源1的電壓下降時(shí)，根據(jù)其下降量，在電動(dòng)機(jī)的端電壓比電壓不下降的通常的情況低的狀態(tài)下，移至弱磁場(chǎng)控制，從而進(jìn)行控制，使得不超過倒相器的下降了的最大輸出電壓。
反之，當(dāng)在再生運(yùn)轉(zhuǎn)中倒相器4的直流電源電壓上升，倒相器4的最大輸出電壓隨之上升的情況下，即使在電壓指令值不變的情況下，倒相器4的輸出電壓也根據(jù)平滑電容器3的電壓上升量而增加。因而，借助于電流控制裝置12，電壓指令值下降，與實(shí)際電動(dòng)機(jī)的端電壓相比，電壓指令值減小。因此，與平滑電容器3的電壓不上升的通常的情況相比，在電動(dòng)機(jī)端電壓高的狀態(tài)下，為了移至弱磁場(chǎng)控制，也往往流過多于必要值以上的d軸電流而不使電動(dòng)機(jī)效率降低。
再有，也可設(shè)置檢測(cè)倒相器4的直流電源電壓的電壓傳感器，以電壓檢測(cè)值為Vdc而按照式2不斷地更新Vmax2。由此，為了能夠更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)倒相器4的最大輸出電壓，可進(jìn)行效率更高的弱磁場(chǎng)控制。另外，也可用電壓傳感器等測(cè)定電動(dòng)機(jī)的端電壓，用該測(cè)定值求得va2。由此，可準(zhǔn)確地檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)的端電壓而無(wú)需端電壓估計(jì)單元21。
再有，在本實(shí)施方式1中，低通濾波器25為1次濾波器，但也可以是2次濾波器等高次濾波器。
實(shí)施方式2在上述實(shí)施方式1中，如圖2那樣構(gòu)成d軸電流指令裝置11，但也可以如圖5那樣構(gòu)成，通過這樣的構(gòu)成，也可進(jìn)行同樣的工作。
圖5是表示用于本發(fā)明的實(shí)施方式2中的永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置的d軸電流指令裝置的結(jié)構(gòu)例的方框圖。
在本實(shí)施方式2中，新配備限流器26、積分操作單元27和處理內(nèi)容不同的進(jìn)行弱磁場(chǎng)控制的輸入轉(zhuǎn)換單元28以代替進(jìn)行弱磁場(chǎng)控制的輸入轉(zhuǎn)換單元24。再有，在圖5中，用與圖2相同的符號(hào)表示的結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行與實(shí)施方式1同樣的工作。
進(jìn)行不同的弱磁場(chǎng)控制的輸入轉(zhuǎn)換單元28對(duì)由端電壓估計(jì)單元21估計(jì)的端電壓va2與由電壓上限設(shè)定單元22設(shè)定的端電壓上限值Vmax2進(jìn)行比較，如果va2＞Vmax2，則由于電動(dòng)機(jī)的端電壓超過倒相器的最大輸出電壓，故判斷為有必要使d軸電流值沿負(fù)方向增大。這時(shí)，在本實(shí)施方式中，輸出1。另外，在va2＝Vmax2或va2＜Vmax2時(shí)，判斷為有必要使d軸電流沿負(fù)方向減少，輸出-1。從而，與實(shí)施方式1不同，在使d軸電流沿負(fù)方向減少的情況下，-Idcst被輸入到低通濾波器25的輸入端。由此，可加快使d軸電流沿負(fù)方向減少的情況下的響應(yīng)速度，改善可控制性。
接著，限流器26將從低通濾波器25輸出的信號(hào)idin*限制在預(yù)先設(shè)定的上限值和下限值內(nèi)，輸出id*。例如，當(dāng)指定上限為0，下限為-Idmax(其中Idmax＞0)時(shí)，如果idin*＞0，則輸出id*＝0，如果idin*＝0或-Idmax＜idin*＜0，則輸出id*＝idin*，如果id*＝-Idmax或id*＜-Idmax，則輸出id*＝-Idmax。由此，可防止輸出正的d軸電流指令值，并且使d軸電流限于預(yù)先指定的范圍內(nèi)。
積分操作單元27是對(duì)構(gòu)成低通濾波器25的積分器的積分工作進(jìn)行操作的單元，以如下方式工作在輸出用上述限流器26所設(shè)定的范圍外的idin*時(shí)保持積分器的輸出，在idin*返回到限流器26的范圍內(nèi)時(shí)使積分器的積分工作重新開始。由此，在輸出用上述限流器26所設(shè)定的范圍外的idin*時(shí)也使idin*保持在限流器設(shè)定值附近，可加快id*從限流器設(shè)定值返回到限流器設(shè)定值內(nèi)時(shí)的響應(yīng)速度。
從以上所述可知，在本發(fā)明中，使d軸電流指令值沿負(fù)方向減少時(shí)，通過將低通濾波器25的輸入值設(shè)定為正值，以及在d軸電流指令值超過限流器的設(shè)定范圍時(shí)對(duì)低通濾波器25內(nèi)的積分工作進(jìn)行操作，可提高d軸電流指令值的響應(yīng)速度，使可控制性更加得到改善。
在本實(shí)施方式2中，雖然將向低通濾波器25的輸入值Idcst設(shè)定為固定值，但也可以隨d軸電流指令值的值而變化。這樣一來，由于可調(diào)整低通濾波器25的輸出的變化量，故可調(diào)節(jié)d軸電流指令值的變化量。例如，在d軸電流指令值小時(shí)，預(yù)先減小Idcst，在d軸電流指令值大時(shí)，預(yù)先增大Idcst，從而可使d軸電流指令值的變化量大致恒定而與d軸電流指令值的大小無(wú)關(guān)。
進(jìn)而，也可根據(jù)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載狀態(tài)和電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度使Idcst可變。這樣一來，即可根據(jù)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載狀態(tài)和旋轉(zhuǎn)速度而調(diào)整低通濾波器的輸出的變化量，即d軸電流指令值的變化量。通過增大Idcst來增大d軸電流指令的變化量，通過減小Idcst的大小來減小變化量。特別是，在驟然加負(fù)載時(shí)或增大電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度時(shí)等電動(dòng)機(jī)的端電壓劇增的情況下，通過將Idcst的大小設(shè)定得較大，可增大d軸電流指令值的變化量，快速進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的端電壓的抑制。這在特別是電梯等在電動(dòng)機(jī)的速度模式或此時(shí)向電動(dòng)機(jī)施加的負(fù)載狀態(tài)在某種程度上起決定作用的電動(dòng)機(jī)控制裝置時(shí)是有效的。在電梯等強(qiáng)力運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，每當(dāng)從加速變?yōu)楹愣ㄋ俣?，由于?fù)載和速度均為最大，故電動(dòng)機(jī)的端電壓的上升速度和端電壓增至最大。此時(shí)，通過將Idcst的大小設(shè)定得較大，可更快速地進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的端電壓的抑制。Idcst的大小既可以是以負(fù)載狀態(tài)和電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為變量的函數(shù)值，又可以根據(jù)負(fù)載狀態(tài)和電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度而圖表化。再有，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載狀態(tài)可將q軸電流值或其指令值用作指標(biāo)。同樣地，也可使低通濾波器的截止頻率Tfid的確定隨電動(dòng)機(jī)的負(fù)載狀態(tài)及旋轉(zhuǎn)速度而變化，由此也可調(diào)節(jié)d軸電流指令值的變化量。由于通過增大低通濾波器的截止頻率可增大d軸電流指令值的變化量，通過將截止頻率設(shè)定得較小可減小d軸電流指令值的變化量，故得到與使上述Idcst可變的情形類似的效果。
在本實(shí)施方式中，使端電壓上限值Vmax2為固定值，但也可隨電動(dòng)機(jī)的負(fù)載狀態(tài)和電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度而變化。例如，由于在強(qiáng)力運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)倒相器的直流電源電壓(平滑電容器的電壓)下降，故如果預(yù)先將Vmax2設(shè)定得較小，由于在再生運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)倒相器的直流電源電壓反而上升，故如果預(yù)先將Vmax2設(shè)定得較大，則在更恰當(dāng)?shù)亩〞r(shí)下可轉(zhuǎn)換為弱磁場(chǎng)控制。另外，在電梯等中，在強(qiáng)力運(yùn)行時(shí)的加速中和在恒速移動(dòng)中，由于電動(dòng)機(jī)的負(fù)載較大，倒相器的直流電源電壓下降，從而此時(shí)可將Vmax2預(yù)先設(shè)定得較小。另外，在再生運(yùn)行時(shí)的加速中和在恒速移動(dòng)中，由于直流電源電壓上升，從而可將Vmax2預(yù)先設(shè)定得較大。通過測(cè)量電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，可檢測(cè)移動(dòng)速度，或者通過測(cè)量電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和電動(dòng)機(jī)的負(fù)載狀態(tài)(q軸電流或q軸電流指令值)，可判斷強(qiáng)力和再生狀態(tài)。Vmax2既可以是以負(fù)載狀態(tài)和電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為變量的函數(shù)值，又可以根據(jù)負(fù)載狀態(tài)和電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度而圖表化。
工業(yè)上的可利用性如以上說明過的那樣，本發(fā)明將加到倒相器中的電壓指令值的大小與以倒相器的最大輸出電壓為基礎(chǔ)而設(shè)定的端電壓上限值(閾值)進(jìn)行比較，當(dāng)上述電壓指令值超過上述端電壓上限值時(shí)，使上述d軸電流指令值沿負(fù)方向增大，當(dāng)上述電壓指令值小于等于上述端電壓上限值時(shí)，使d軸電流指令值沿負(fù)方向減少，從而在不用平方根和復(fù)雜的計(jì)算式的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)中，得到即使對(duì)電動(dòng)機(jī)常數(shù)的變動(dòng)也能以良好的精度進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的端電壓的抑制的電動(dòng)機(jī)的控制裝置。特別是電梯等作為其電動(dòng)機(jī)的速度模式或其時(shí)向電動(dòng)機(jī)施加的負(fù)載狀態(tài)在某種程度上起決定作用的電動(dòng)機(jī)控制裝置時(shí)是有效的。
權(quán)利要求
1.一種永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，這是以直流電壓為輸入，利用輸出可變電壓和可變頻率的倒相器來驅(qū)動(dòng)永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)的控制裝置，是借助于流過與上述電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)為同一方向的d軸電流分量以進(jìn)行弱磁場(chǎng)控制的電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，具備d軸電流指令裝置，其將加到倒相器中的電壓指令值的大小與以上述倒相器的最大輸出電壓為基礎(chǔ)而設(shè)定的端電壓上限值進(jìn)行比較，當(dāng)上述電壓指令值超過上述端電壓上限值時(shí)，使上述d軸電流分量的電流指令值沿負(fù)方向增大，當(dāng)上述電壓指令值小于等于上述端電壓上限值時(shí)，使上述d軸電流分量的電流指令值沿負(fù)方向減少，從而抑制了上述電動(dòng)機(jī)的端電壓的上升。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，d軸電流指令裝置具有低通濾波器，作為上述低通濾波器的輸入，當(dāng)加到倒相器中的電壓指令值超過以倒相器的最大輸出電壓為基礎(chǔ)而設(shè)定的端電壓上限值時(shí)，為負(fù)的恒定值；當(dāng)加到倒相器中的電壓指令值小于等于上述端電壓上限值時(shí)，為零，通過使上述低通濾波器的輸出為d軸電流指令值，抑制了上述電動(dòng)機(jī)的端電壓的上升。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，d軸電流指令裝置具有限制電流指令值的限流器、低通濾波器和對(duì)上述低通濾波器的積分進(jìn)行操作的積分操作單元，作為上述低通濾波器的輸入，當(dāng)?shù)瓜嗥鞯碾妷褐噶钪党^以倒相器的最大輸出電壓為基礎(chǔ)而設(shè)定的端電壓上限值時(shí)，為負(fù)的恒定值；當(dāng)加到倒相器中的電壓指令值小于等于上述端電壓上限值時(shí)，為正的恒定值，以用上述限流器限制了上述低通濾波器的輸出后的值為d軸電流指令值，當(dāng)上述低通濾波器的輸出在用上述限流器限制了的范圍外時(shí)，不進(jìn)行上述低通濾波器的積分工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，使低通濾波器的輸入值和截止頻率隨d軸電流指令值、電動(dòng)機(jī)的負(fù)載狀態(tài)和電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度可變。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中的任何一項(xiàng)所述的永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，使以倒相器的最大輸出電壓為基礎(chǔ)而設(shè)定的端電壓上限值隨電動(dòng)機(jī)的負(fù)載狀態(tài)和電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度可變。
全文摘要
本發(fā)明是利用不用平方根和復(fù)雜的計(jì)算式的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)得到即使對(duì)電動(dòng)機(jī)常數(shù)的變動(dòng)也能以良好的精度進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的端電壓的抑制的永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置。電動(dòng)機(jī)的端電壓的抑制通過沿d軸流過負(fù)電流使得倒相器的最大輸出電壓不超過永久磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)的端電壓來進(jìn)行。d軸電流分量的大小通過如下方式進(jìn)行調(diào)整將輸入到倒相器的電壓指令值與以倒相器的最大輸出電壓為基礎(chǔ)而設(shè)定的端電壓上限值(閾值)進(jìn)行比較，在上述電壓指令值超過端電壓上限值時(shí)，轉(zhuǎn)換為使d軸電流分量沿負(fù)方向增大的方向；在上述電壓指令值小于等于端電壓值時(shí)，轉(zhuǎn)換為使d軸電流分量沿負(fù)方向減少的方向。由此，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，使得電動(dòng)機(jī)的端電壓不超過倒相器的最大輸出電壓。
文檔編號(hào)H02P21/00GK1784824SQ20048001222
公開日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月26日
發(fā)明者酒井雅也 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社