旋轉(zhuǎn)機的控制裝置及旋轉(zhuǎn)機的電感測定方法
【專利摘要】旋轉(zhuǎn)機的控制裝置(2)具有：電壓指令生成部(7)，其生成電壓指令；電壓施加部(5)，其基于電壓指令向旋轉(zhuǎn)機(3)施加電壓；電流檢測部(4)，其檢測旋轉(zhuǎn)機(3)的旋轉(zhuǎn)機電流；以及電感運算部(6)，其根據(jù)電壓指令和旋轉(zhuǎn)機電流對旋轉(zhuǎn)機(3)的電感進行運算，電壓指令生成部(7)生成多個恒定直流電壓的電壓指令，電壓施加部(5)基于電壓指令向旋轉(zhuǎn)機(3)施加電壓，電感運算部(6)根據(jù)從電壓指令中任意選擇出的測定用電壓指令、和測定電壓指令施加前后的由電流檢測部(4)檢測出的旋轉(zhuǎn)機電流，對電感進行運算。
【專利說明】旋轉(zhuǎn)機的控制裝置及旋轉(zhuǎn)機的電感測定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種感應(yīng)機(inductionmachine)或同步機(synchronous machine)這樣的旋轉(zhuǎn)機(rotary machine),特別是涉及一種能夠?qū)πD(zhuǎn)機的電感進行測定的控制裝置及旋轉(zhuǎn)機的電感測定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在對旋轉(zhuǎn)機進行驅(qū)動控制的控制裝置中，需要旋轉(zhuǎn)機的電氣常數(shù)(電阻、電感)的值。
[0003]在現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)機的電感常數(shù)測定中，在利用約束件等將旋轉(zhuǎn)機的轉(zhuǎn)子固定的狀態(tài)下，施加交流電力而測定電感常數(shù)。但是，對于連接在機械上的旋轉(zhuǎn)機，如果為了測定電氣常數(shù)而使旋轉(zhuǎn)機進行旋轉(zhuǎn)，則存在使所連接的機械損傷等問題，要求一種不旋轉(zhuǎn)就能夠測定電氣常數(shù)的旋轉(zhuǎn)機的控制裝置及電氣常數(shù)測定方法。
[0004]作為無旋轉(zhuǎn)式的旋轉(zhuǎn)機的常數(shù)測定裝置.方法，提出了下述方法(例如，參照專利文獻I)，即，對大小2個等級的直流電流流過電流控制部時的各電壓指令分別進行存儲，從基于2個等級的直流電流中較大一方的電流等級的電壓值快速變化為基于較小一方的電流等級的電壓值，對此時的電流變化達到2個等級的電流步寬的規(guī)定值時的時間進行測量，使該測量時間除以繞組電阻的測量值而運算d軸電感。
[0005]另外，提出了下述控制方法.裝置(例如，參照專利文獻2)，8卩，將q軸電流指令、d軸電流指令設(shè)定為第一 q軸電流指令值、第一 d軸電流指令值，將具有規(guī)定高度的d軸電流步進指令發(fā)送至控制裝置，從與d軸電流檢測值相對于步進指令的偏差相對應(yīng)地生成的d軸電壓指令值中，減去與由電動機的一次電阻引起的電壓降對應(yīng)的電壓，將所得到的電壓值以預先確定的第I積分時間進行積分，生成d軸積分值，生成積分結(jié)束時的d軸電流檢測值相對于積分開始時刻的d軸電流檢測值的d軸變化量，針對q軸進行相同的計算而生成q軸積分值和q軸變化量，將電感比值K設(shè)定為K = (q軸積分值/d軸積分值)X (d軸變化量/q軸變化量)，通過算式Lq = KXLd計算q軸電感。
[0006]另外，提出了下述控制裝置?方法(例如，參照專利文獻3)，即，向感應(yīng)電動機施加用于直流勵磁的電壓，將感應(yīng)電動機維持為停止狀態(tài)，將利用頻率較低的正弦波、三角波、鋸齒波使直流勵磁得到的二次磁通進行微小變化的信號與電壓指令或電流指令進行疊加，基于電流檢測值和電壓指令或電壓檢測值，對互感進行運算。
[0007]專利文獻1:日本特開2009 — 232573號公報(段落【0007】、圖2)
[0008]專利文獻2:日本特開2001 - 352800號公報(段落【0015】)
[0009]專利文獻3:日本特開2000 — 342000號公報(段落【0004】、【0013】)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 在專利文獻I的常數(shù)測定方法中，需要使施加的電壓值快速變化，對此時電流變化至特定值為止的時間進行測定，因此，存在為了始終監(jiān)視電流，需要能夠進行足夠快的采樣的A/D變換器、微型計算機等運算裝置。
[0011]另外，在專利文獻2的使用電感比值計算電感的方法.裝置中，為了通過Lq =KX Ld計算q軸電感，需要電感比值及d軸電感，存在無法適用于電感比值因電感的磁飽和而變化的旋轉(zhuǎn)機的課題。
[0012]另外，在專利文獻3的使用交流電流的電感運算裝置?方法中，需要至少使交流電流在數(shù)個周期中持續(xù)流過旋轉(zhuǎn)機，存在在測定期間中旋轉(zhuǎn)機微小地振動，產(chǎn)生噪聲的課題。并且，為了測定電感的磁飽和特性，需要提高交流電流的振幅，還存在成為引起更大的振動及噪聲的原因的課題。
[0013]本發(fā)明的目的在于，為了解決上述課題而提供一種旋轉(zhuǎn)機的控制裝置及電感測定方法，其不需要用于以高采樣周期檢測步進電壓施加時的旋轉(zhuǎn)機電流變化的高性能Α/D變換器、微型計算機，通過在常數(shù)測定中盡可能縮短電流流過旋轉(zhuǎn)機的時間，從而能夠抑制旋轉(zhuǎn)機的振動及噪聲，并且能夠測定電感的磁飽和特性。
[0014]本發(fā)明所涉及的旋轉(zhuǎn)機的控制裝置具有:電壓指令生成部，其生成電壓指令；電壓施加部，其基于電壓指令向旋轉(zhuǎn)機施加電壓；電流檢測部，其檢測旋轉(zhuǎn)機的旋轉(zhuǎn)機電流；以及電感運算部，其根據(jù)電壓指令和旋轉(zhuǎn)機電流對旋轉(zhuǎn)機的電感進行運算，電壓指令生成部生成多個恒定直流電壓的電壓指令，電壓施加部基于電壓指令向旋轉(zhuǎn)機施加電壓，電感運算部根據(jù)從電壓指令中任意選擇出的測定用電壓指令、和測定電壓指令施加前后的由電流檢測部檢測出的旋轉(zhuǎn)機電流，對電感進行運算。
[0015]本發(fā)明所涉及的旋轉(zhuǎn)機的電感測定方法使用旋轉(zhuǎn)機的控制裝置，其中，該旋轉(zhuǎn)機的控制裝置具有:電壓指令生成部，其生成電壓指令；電壓施加部，其基于電壓指令向旋轉(zhuǎn)機施加電壓；電流檢測部 ，其檢測旋轉(zhuǎn)機的旋轉(zhuǎn)機電流；以及電感運算部，其根據(jù)電壓指令和旋轉(zhuǎn)機電流對旋轉(zhuǎn)機的電感進行運算，該旋轉(zhuǎn)機的電感測定方法由以下步驟構(gòu)成:由電壓指令生成部生成多個恒定直流電壓的電壓指令的步驟；由電壓施加部基于電壓指令向旋轉(zhuǎn)機施加電壓的步驟；由電流檢測部檢測旋轉(zhuǎn)機電流的步驟；以及由電感運算部根據(jù)從電壓指令中任意選擇出的測定用電壓指令、和測定電壓指令施加前后的由電流檢測部檢測出的旋轉(zhuǎn)機電流，對電感進行運算的步驟。
[0016]發(fā)明的效果
[0017]本發(fā)明所涉及的旋轉(zhuǎn)機的控制裝置具有:電壓指令生成部，其生成電壓指令；電壓施加部，其基于電壓指令向旋轉(zhuǎn)機施加電壓；電流檢測部，其檢測旋轉(zhuǎn)機的旋轉(zhuǎn)機電流；以及電感運算部，其根據(jù)電壓指令和旋轉(zhuǎn)機電流對旋轉(zhuǎn)機的電感進行運算，電壓指令生成部生成多個恒定直流電壓的電壓指令，電壓施加部基于電壓指令向旋轉(zhuǎn)機施加電壓，電感運算部根據(jù)從電壓指令中任意選擇出的測定用電壓指令、和測定電壓指令施加前后的由電流檢測部檢測出的旋轉(zhuǎn)機電流，對電感進行運算，由于該旋轉(zhuǎn)機的控制裝置形成為上述結(jié)構(gòu)，因此，能夠提供一種旋轉(zhuǎn)機的控制裝置，其不需要高性能的Α/D變換器、微型計算機，能夠縮短電流流過旋轉(zhuǎn)機的時間，能夠抑制旋轉(zhuǎn)機的振動、噪聲，并且能夠測定電感的磁飽和特性。
[0018]本發(fā)明所涉及的旋轉(zhuǎn)機的電感測定方法使用旋轉(zhuǎn)機的控制裝置，其中，該旋轉(zhuǎn)機的控制裝置具有:電壓指令生成部，其生成電壓指令；電壓施加部，其基于電壓指令向旋轉(zhuǎn)機施加電壓；電流檢測部，其檢測旋轉(zhuǎn)機的旋轉(zhuǎn)機電流；以及電感運算部，其根據(jù)電壓指令和旋轉(zhuǎn)機電流對旋轉(zhuǎn)機的電感進行運算，該旋轉(zhuǎn)機的電感測定方法由以下步驟構(gòu)成:由電壓指令生成部生成多個恒定直流電壓的電壓指令的步驟；由電壓施加部基于電壓指令向旋轉(zhuǎn)機施加電壓的步驟；由電流檢測部檢測旋轉(zhuǎn)機電流的步驟；以及由電感運算部根據(jù)從電壓指令中任意選擇出的測定用電壓指令、和測定電壓指令施加前后的由電流檢測部檢測出的旋轉(zhuǎn)機電流，對電感進行運算的步驟，因此，能夠提供一種旋轉(zhuǎn)機的電感測定方法，其不需要高性能的Α/D變換器、微型計算機，能夠縮短電流流過旋轉(zhuǎn)機的時間，能夠抑制旋轉(zhuǎn)機的振動、噪聲，并且能夠測定電感的磁飽和特性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的實施方式I的旋轉(zhuǎn)機的控制裝置所涉及的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖2是 本發(fā)明的實施方式I的旋轉(zhuǎn)機的控制裝置所涉及的電感運算部的結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖3是表示本發(fā)明的實施方式I的旋轉(zhuǎn)機的控制裝置所涉及的電感測定處理步驟的圖。
[0022]圖4是表示本發(fā)明的實施方式I的旋轉(zhuǎn)機的控制裝置所涉及的電感測定動作例的圖。
[0023]圖5是表示本發(fā)明的實施方式I的旋轉(zhuǎn)機的控制裝置所涉及的電感的磁飽和特性的測定結(jié)果的圖。
[0024]圖6是表示本發(fā)明的實施方式2的旋轉(zhuǎn)機的控制裝置所涉及的電感測定處理步驟的圖。
[0025]圖7是表示本發(fā)明的實施方式2的旋轉(zhuǎn)機的控制裝置所涉及的電感測定動作例的圖。
[0026]圖8是表示本發(fā)明的實施方式3的旋轉(zhuǎn)機的控制裝置所涉及的電感測定處理步驟的圖。
[0027]圖9是表示本發(fā)明的實施方式3的旋轉(zhuǎn)機的控制裝置所涉及的電感測定動作例的圖。
[0028]圖10是本發(fā)明的實施方式4的旋轉(zhuǎn)機的電感測定方法所涉及的流程圖。
【具體實施方式】
[0029]實施方式I
[0030]下面，基于附圖，對本發(fā)明的實施方式I進行說明。
[0031]圖1是旋轉(zhuǎn)機控制系統(tǒng)I的結(jié)構(gòu)圖，在該旋轉(zhuǎn)機控制系統(tǒng)I中應(yīng)用本發(fā)明的實施方式I所涉及的旋轉(zhuǎn)機的控制裝置2，圖2是電感運算部6的結(jié)構(gòu)圖，圖3是電感測定處理步驟圖，圖4是表示電感測定動作例的圖，圖5是表示電感的磁飽和特性的測定結(jié)果的圖。
[0032]以下，以本發(fā)明的實施方式I所涉及的旋轉(zhuǎn)機的控制裝置2的結(jié)構(gòu)、功能為中心進行說明，然后，對本發(fā)明所涉及的具體的電感測定方法進行說明。
[0033]基于圖1~5，對本發(fā)明的實施方式I所涉及的旋轉(zhuǎn)機的控制裝置2的結(jié)構(gòu)、功能進行說明。
[0034]在圖1中，應(yīng)用旋轉(zhuǎn)機控制裝置2的旋轉(zhuǎn)機控制系統(tǒng)1，由旋轉(zhuǎn)機的控制裝置2、旋轉(zhuǎn)機3及對旋轉(zhuǎn)機3的電流進行檢測的電流檢測部4構(gòu)成。[0035]旋轉(zhuǎn)機3是同步機，在本實施方式I中，以使用永磁鐵的同步機為例進行說明。
[0036]旋轉(zhuǎn)機的控制裝置2由以下部分構(gòu)成:電壓施加部5，其相當于向旋轉(zhuǎn)機3施加控制用電壓的逆變器等電力變換器；電感運算部6，其對旋轉(zhuǎn)機3的電感進行運算；以及電壓指令生成部7，其生成旋轉(zhuǎn)機3驅(qū)動用及電感測定用的電壓指令。
[0037]電流檢測部4對旋轉(zhuǎn)機3的三相電流Iu、Iv、Iw的電流進行檢測。在實施方式I中，對電流檢測部4在三相上均檢測電流的情況進行說明，但也能夠通過檢測2相并利用三相電流的和為零這一點求出三相電流。另外，也能夠根據(jù)逆變器母線電流、流過開關(guān)元件的電流和開關(guān)元件的狀態(tài)，對三相電流進行運算。
[0038]電壓施加部5基于來自電壓指令生成部7的電壓指令(Vd*、Vq*)，生成電壓指令(Vu*、Vv*、Vw*),并基于該電壓指令向旋轉(zhuǎn)機3施加電壓。
[0039]由電壓指令生成部7生成的電壓指令由旋轉(zhuǎn)雙軸坐標(下面稱為dq軸)上的電壓指令Vd*和Vq*構(gòu)成，電壓施加部5基于電壓指令生成部7生成的電壓指令，通過算式(I)而生成三相電壓指令(Vu*、Vv*、Vw*),并基于該電壓指令向旋轉(zhuǎn)機3施加電壓。此外,在確定dq軸時需要旋轉(zhuǎn)機3的轉(zhuǎn)子位置Θ。關(guān)于Θ，如果是具有磁極位置檢測器的旋轉(zhuǎn)機3，則可以利用來自磁極位置檢測器的檢測值，在不具有位置檢測器的旋轉(zhuǎn)機3中如專利文獻【日本專利第4271397號】所示，能夠利用初始磁極的檢測方法。
[0040]【公式1】
[0041]
【權(quán)利要求】
1.一種旋轉(zhuǎn)機的控制裝置，其具有: 電壓指令生成部，其生成電壓指令；電壓施加部，其基于所述電壓指令向旋轉(zhuǎn)機施加電壓；電流檢測部，其檢測所述旋轉(zhuǎn)機的旋轉(zhuǎn)機電流；以及電感運算部，其根據(jù)所述電壓指令和所述旋轉(zhuǎn)機電流對所述旋轉(zhuǎn)機的電感進行運算， 所述電壓指令生成部生成多個恒定直流電壓的電壓指令，所述電壓施加部基于所述電壓指令向所述旋轉(zhuǎn)機施加電壓，所述電感運算部根據(jù)從所述電壓指令中任意選擇出的測定用電壓指令、和所述測定電壓指令施加前后的由所述電流檢測部檢測出的所述旋轉(zhuǎn)機電流，對電感進行運算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)機的控制裝置，其中， 所述電感運算部使用所述旋轉(zhuǎn)機的繞組電阻對電感進行運算。
3.根據(jù)權(quán)利 要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)機的控制裝置，其中， 所述電壓指令由第I及第2電壓指令構(gòu)成，將第2電壓指令作為所述測定用電壓指令，對所述旋轉(zhuǎn)機的電感進行運算。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)機的控制裝置，其中， 所述電壓指令生成部在輸出所述電壓指令后，在與該電壓指令相反的方向上輸出相同大小的電壓指令。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)機的控制裝置，其中， 所述電壓指令生成部在所述電壓指令的基礎(chǔ)上，在旋轉(zhuǎn)機的d軸方向上疊加恒定直流電壓的電壓指令。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)機的控制裝置，其中， 所述電壓施加部將基于所述電壓指令生成部所生成的所述電壓指令的電壓，向所述旋轉(zhuǎn)機的d軸或q軸方向上施加,所述電感運算部對d軸或q軸的電感進行運算。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)機的控制裝置，其中， 所述電壓施加部將基于所述電壓指令生成部所生成的所述電壓指令的電壓，依次向所述旋轉(zhuǎn)機的d軸或q軸方向上施加,所述電感運算部對d軸及q軸電感依次進行運算。
8.一種旋轉(zhuǎn)機的電感測定方法，在該方法中使用旋轉(zhuǎn)機的控制裝置，其中，該旋轉(zhuǎn)機的控制裝置具有:電壓指令生成部，其生成電壓指令；電壓施加部，其基于所述電壓指令向旋轉(zhuǎn)機施加電壓；電流檢測部，其檢測所述旋轉(zhuǎn)機的旋轉(zhuǎn)機電流；以及電感運算部，其根據(jù)所述電壓指令和所述旋轉(zhuǎn)機電流對旋轉(zhuǎn)機的電感進行運算， 該旋轉(zhuǎn)機的電感測定方法由以下步驟構(gòu)成: 由所述電壓指令生成部生成多個恒定直流電壓的電壓指令的步驟；由所述電壓施加部基于所述電壓指令向所述旋轉(zhuǎn)機施加電壓的步驟；由所述電流檢測部檢測所述旋轉(zhuǎn)機電流的步驟；以及由所述電感運算部根據(jù)從所述電壓指令中任意選擇出的測定用電壓指令、和所述測定電壓指令施加前后的由所述電流檢測部檢測出的所述旋轉(zhuǎn)機電流，對電感進行運算的步驟。
【文檔編號】H02P29/00GK103959642SQ201180075185
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月29日
【發(fā)明者】蜂矢陽祐, 小島鐵也, 足立章二 申請人:三菱電機株式會社