同步電動機的驅(qū)動裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及同步電動機的驅(qū)動裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 關(guān)于同步電動機的驅(qū)動裝置，已經(jīng)提出了對同步電動機的d軸與q軸之間的互感、 勵磁與q軸之間的互感進行規(guī)定來運算同步電動機的磁通的驅(qū)動裝置。根據(jù)該驅(qū)動裝置， 能夠提高磁通運算的精度（例如參照專利文獻1)。 現(xiàn)有技術(shù)文獻 專利文獻
[0003] 專利文獻1 :日本專利特開平9-327200號公報

【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0004] 然而，專利文獻1所記載的驅(qū)動裝置中，磁通運算會變得復(fù)雜。另外，為了在事先 掌握d軸與q軸之間的互感、勵磁與q軸之間的互感，需要在各種負載條件下實施詳細的電 磁場解析。
[0005] 本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種能夠以簡單的結(jié)構(gòu)提 高磁通運算精度的同步電動機的驅(qū)動裝置。 解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0006] 本發(fā)明所涉及的同步電動機的驅(qū)動裝置包括：磁通運算部，該磁通運算部在以同 步電動機的勵磁磁極的方向為d軸、以與所述d軸正交的方向為q軸時，基于所述d軸的電 流、所述q軸的電流、所述同步電動機的勵磁電流，來計算所述d軸的磁通、所述q軸的磁 通；以及 磁通運算誤差校正部，該磁通運算誤差校正部計算出所述同步電動機的輸入電壓與輸 入電流的相位差，基于該相位差，對由所述d軸的磁通和所述q軸的磁通計算出的內(nèi)部相差 角進行校正。 發(fā)明效果
[0007] 根據(jù)本發(fā)明，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)來提高磁通運算的精度。
【附圖說明】
[0008] 圖1是本發(fā)明的實施方式1中的同步電動機的驅(qū)動裝置的框圖。 圖2是用于說明本發(fā)明的實施方式1中的同步電動機的驅(qū)動裝置所采用的同步電動機 矢量控制的圖。 圖3是本發(fā)明的實施方式1中的同步電動機的驅(qū)動裝置所驅(qū)動的同步電動機的d軸的 等效電路圖和q軸的等效電路圖。 圖4是用于說明本發(fā)明的實施方式1中的同步電動機的驅(qū)動裝置所驅(qū)動的同步電動機 1的推算磁通方向有偏差時的圖。 圖5是本發(fā)明的實施方式1中的同步電動機的驅(qū)動裝置中所設(shè)置的磁通運算部的框 圖。 圖6是本發(fā)明的實施方式1中的同步電動機的驅(qū)動裝置中所設(shè)置的磁通運算誤差校正 部的框圖。 圖7是本發(fā)明的實施方式2中的同步電動機的驅(qū)動裝置的框圖。
【具體實施方式】
[0009] 參照附圖，對用于實施本發(fā)明的方式進行說明。各圖中，對于相同或相當?shù)牟糠謽?注相同的標號，并對其重復(fù)的說明進行適當簡化或省略。
[0010] 實施方式1 圖1是本發(fā)明的實施方式1中的同步電動機的驅(qū)動裝置的框圖。
[0011] 圖1中，同步電動機1用于驅(qū)動軋機輥輪等。
[0012] 同步電動機1的電樞與電樞用功率轉(zhuǎn)換器2相連接。電樞用功率轉(zhuǎn)換器2具備將 直流電轉(zhuǎn)換成交流電并將該交流電提供給同步電動機1的電樞的功能。同步電動機1的勵 磁裝置與勵磁用功率轉(zhuǎn)換器3相連接。勵磁用功率轉(zhuǎn)換器3具備向同步電動機1的勵磁裝 置供電的功能。在同步電動機1的附近設(shè)有速度檢測器4。速度檢測器4具備檢測出同步 電動機1的轉(zhuǎn)子的位置t的功能。
[0013] 電樞用功率轉(zhuǎn)換器2、勵磁用功率轉(zhuǎn)換器3、速度檢測器4都與驅(qū)動裝置相連接。
[0014] 驅(qū)動裝置包括：勵磁減弱控制部5、三相/dq轉(zhuǎn)換部6、磁通運算部7、磁通運算誤 差校正部8、速度控制部9、MT/dq轉(zhuǎn)換部KKdq軸電流控制部11、dq/三相轉(zhuǎn)換部12、PWM 控制部13、勵磁電流基準運算部14、和勵磁電流控制部15。
[0015] 勵磁減弱控制部5具備基于由位置吣的變化計算出的角速度《 十算出磁通 基準的功能。三相Mq轉(zhuǎn)換部6具備基于輸入到同步電動機1各相的電流IU、IV、IW* 位置L來計算出d軸電樞電流Id、q軸電樞電流15的功能。
[0016] 磁通運算部7具備基于d軸電樞電流Id、q軸電樞電流Iq、輸入到同步電動機1的 勵磁裝置的勵磁電流If、磁通基準來計算出主磁通的d軸分量推算值巾/、q軸分量推 算值/的功能。
[0017] 磁通運算誤差校正部8具備基于主磁通的d軸分量推算值￠/、q軸分量推算值 ￠/來計算出內(nèi)部相差角推算值s'的功能。磁通運算誤差校正部8還具備對內(nèi)部相差 角推算值S'進行校正從而計算出內(nèi)部相差角推算值S"的功能。磁通運算誤差校正部 8還具備對q軸分量推算值￠/進行校正從而計算出q軸分量推算值￠,"的功能。
[0018] 速度控制部9具備基于速度基準與角速度《d勺偏差來計算出同步電動機1 的轉(zhuǎn)矩基準壙的功能。MT/dq轉(zhuǎn)換部10具備如下功能：利用內(nèi)部相差角推算值S"，將由 轉(zhuǎn)矩基準f除以磁通基準巾#而得到的T軸上的轉(zhuǎn)矩電流基準I/分解為d軸電樞電流基 準l/、q軸電樞電流基準I/。
[0019] dq軸電流控制部11具備以使d軸電樞電流基準1/與d軸電樞電流I,的偏差、q 軸電樞電流基準1:與q軸電樞電流Iq的偏差為零的方式計算出d軸電樞電壓基準V/、q 軸電樞電壓基準V:的功能。dq/三相轉(zhuǎn)換部12具備基于d軸電樞電壓基準V/、q軸電樞 電壓基準V/、位置吣來計算出提供給同步電動機1的電樞的電壓基準Vu'Vv'V/的功能。PWM控制部13具備基于電壓基準Vu'Vv'V/來控制電樞用功率轉(zhuǎn)換器2的功能。
[0020] 勵磁電流基準運算部14具備基于磁通基準（i) '主磁通的q軸分量推算值￠/、 d軸電樞電流來Id計算出勵磁電流基準I/的功能。勵磁電流控制部15具備以使勵磁電流 基準1/與勵磁電流If的偏差為零的方式來計算出勵磁電壓基準V/的功能。
[0021] 在上述驅(qū)動裝置中，當磁通運算誤差校正部8對內(nèi)部相差角推算值S'進行校正 從而計算出內(nèi)部相差角推算值S"時，利用的是d軸電樞電壓基準V/、q軸電樞電壓基準 V<；、d軸電樞電流Id、q軸電樞電流Iq。當磁通運算誤差校正部8對主磁通的q軸分量推算 值￠:進行校正從而計算出q軸分量推算值4%"時，利用的是主磁通的d軸分量推算值 ￠/、q軸分量推算值￠/、內(nèi)部相差角推算值S"。
[0022] 接下來，利用圖2,對同步電動機1的矢量控制進行說明。 圖2是用于說明本發(fā)明的實施方式1中的同步電動機的驅(qū)動裝置所采用的同步電動機 矢量控制的圖。
[0023] d軸（豎軸）對應(yīng)于同步電動機1的勵磁磁極的方向。q軸（橫軸）對應(yīng)于與d 軸正交的方向。M軸對應(yīng)于由勵磁產(chǎn)生的磁通和由電樞電流產(chǎn)生的磁通合成后得到的主磁 通的方向。T軸對應(yīng)于與M軸并行的方向。內(nèi)部相差角S是M軸與d軸所成的角度。
[0024] 在同步電動機1的矢量控制中，基于主磁通的大小巾與內(nèi)部相差角S，沿著T軸 方向流過轉(zhuǎn)矩電流It，從而使功率因數(shù)為1。
[0025] 接下來，利用圖3,對主磁通的d軸分量推算值￠/、q軸分量推算值￠/、內(nèi)部 相差角推算值S'、勵磁電流基準1/的計算方法進行說明。 圖3是本發(fā)明的實施方式1中的同步電動機的驅(qū)動裝置所驅(qū)動的同步電動機的d軸的 等效電路圖和q軸的等效電路圖。
[0026] 圖3是帶有阻尼線圈的凸極式同步電動機1的等效電路圖。其中，參數(shù)、電流都是 一次側(cè)換算后的值。
[0027] 圖3中，<i>d是主磁通的d軸分量。<i>q是主磁通的q軸分量。I(i的大寫字母）d 是d軸電樞電流。I(i的大寫字母）(1是q軸電樞電流。Lad是d軸電樞反作用電感。Laq是 q軸電樞反作用電感。1(L的小寫字母）a是電樞漏感。I(i的大寫字母）f是勵磁電流。I(i 的大寫字母）1；(1是(1軸阻尼電流。I(i的大寫字母）kq是q軸阻尼電流。1?1；(1是(1軸阻尼電 阻。1^是9軸阻尼電阻。1(L的小寫字母）1；(1是(1軸阻尼漏感。1(L的小寫字母）1；(1是(1軸 阻尼漏感。
[0028] 在該等效電路中，一次側(cè)的主磁通的d軸分量<i)d、q軸分量扒用下面的（1)式、 (2)式來表示。
[0029] [數(shù)學式1] 巾d-(Lad+la)Id+Ladlkd+Ladlf⑴
[0030] [數(shù)學式2] ￠,=(Laq+la)Iq+LaJkq (2)
[0031] 根據(jù)Park(派克）方程式，d軸阻尼電流Ikd、q軸阻尼電流Ikq用下面的（3)式、 (4)式來表示。
[0032] [數(shù)學式3]
【主權(quán)項】
1. 一種同步電動機的驅(qū)動裝置，其特征在于，包括： 磁通運算部，該磁通運算部在以同步電動機的勵磁磁極的方向為d軸、以與所述d軸正 交的方向為q軸時，基于所述d軸的電流、所述q軸的電流、所述同步電動機的勵磁電流，來 計算所述d軸的磁通、所述q軸的磁通；以及 磁通運算誤差校正部，該磁通運算誤差校正部計算出所述同步電動機的輸入電壓與輸 入電流之間的相位差，并基于該相位差，對由所述d軸的磁通和所述q軸的磁通計算出的內(nèi) 部相差角進行校正。
2. 如權(quán)利要求1所述的同步電動機的驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述磁通運算誤差校正部基于所述同步電動機的輸入電壓基準與輸入電流檢測值，來 計算出所述相位差。
3. 如權(quán)利要求1所述的同步電動機的驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述磁通運算誤差校正部基于所述同步電動機的輸入電壓檢測值與輸入電流檢測值， 來計算出所述相位差。
4. 如權(quán)利要求1所述的同步電動機的驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述磁通運算誤差校正部基于所述d軸的磁通、所述q軸的磁通、以及校正后的內(nèi)部相 差角，來對所述q軸的磁通進行校正，以使主磁通的大小在校正前后相同。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠以簡單的結(jié)構(gòu)來提高磁通運算精度的同步電動機的驅(qū)動裝置。為此，驅(qū)動裝置包括：磁通運算部，該磁通運算部在以同步電動機的勵磁磁極的方向為d軸、以與該d軸正交的方向為q軸時，基于所述d軸的電流分量、所述q軸的電流分量、所述同步電動機的勵磁電流，來計算所述d軸的磁通分量、所述q軸的磁通分量；以及磁通運算誤差校正部，該磁通運算誤差校正部計算出所述同步電動機的輸入電壓與輸入電流之間的相位差，并基于該相位差，對由所述d軸的磁通分量和所述q軸的磁通分量計算出的內(nèi)部相差角進行校正。
【IPC分類】H02P6-06
【公開號】CN104604117
【申請?zhí)枴緾N201280075597
【發(fā)明人】石田尚
【申請人】東芝三菱電機產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)株式會社
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2012年9月3日
【公告號】US20150222215, WO2014033959A1