专利名称：交流电动机的调速装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及交流电动机的调速装置，特别是改善额定速度以上的高速区域的特性。
图16所示为已有的感应电动机调速装置的构成图。在图中，31为感应电动机，32为根据后述的电压指令Vu*、Vv*及Vw*对感应电动机31供给电力的PWM逆变器，33a、33b及33c是检测感应电动机31的电流iu、iv及iw的电流检测器，34是检测感应电动机31的转速ωr的速度检测器。另外，35为根据后述的d轴电流i1d计算磁通φ2d的二次磁通运算器，36为根据后述的q轴电流i1q及磁通 计算转差角频率ωs的转差频率运算器，37为根据转差频率运算器36计算的转差角频率ωs及速度检测器34检测出的感应电动机31的转速ωr计算dq轴坐标的旋转角速度ω的坐标旋转角速度运算器，38为将旋转角速度ω积分后输出dq轴坐标的相位角θ的积分器。另外，39为根据dq轴坐标的相位角θ将电流检测器33a、33b及33c的电流iu、iv及iw分为dq轴坐标上的d轴电流i1d及q轴电流i1q后输出的三相二相坐标变换器。
另外，40为输出磁通指令φ2d*与二次磁通运算器35的输出即磁通φ2d之磁通偏差ef的减法器，41为进行比例积分(下面称为“PI”)控制使磁通偏差ef为0，输出d轴电流分量i1d’的磁通控制器，42为输出速度指令ωr*与速度检测器34的输出即感应电动机31的转速ωr之速度偏差ew的减法器，43为进行PI控制使速度偏差ew为0，输出q轴电流分量i1q’的速度控制器。
另外，44为输出d轴电流指令i1d*与d轴电流i1d之电流偏差eid的减法器，45b为进行PI控制使电流偏差eid为0，输出d轴电压分量Vd’的d轴电流控制器，46为输出q轴电流指令i1q*与q轴电流i1q之电流偏差eiq的减法器，47b为进行PI控制使电流偏差eiq为0，输出q轴电压分量Vq’的q轴电流控制器，48为根据dq轴坐标的相位角θ将d轴电压指令Vd*及q轴电压指令Vq*变换为三相交流坐标上的电压指令Vu*、Vv*、Vw*，作为PWM逆变器32的低压指令输出的二相三相坐标变换器。
另外，51为将d轴电流分量i1d’限制在规定范围内并输出d轴电流指令i1d*的d轴电流限制器，52为将q轴电流分量i1q’限制在规定范围内并输出q轴电流指令i1q*的q轴电流限制器。另外，53b为将d轴电压分量Vd’限制在规定范围内并输出d轴电压指令Vd*的d轴电压限制器，54b为将q轴电压分量Vq’限制在规定范围内并输出q轴电压指令Vq*的q轴电压限制器。
另外，55为任意供给感应电动机磁通指令 的磁通指令生成单元。另外，速度指令ωr*是任意由外部供给的。
图17所示为图16的磁通控制器41、速度控制器43，d轴电流控制器45b及q轴电流控制器47b等PI控制器的构成图。在图中，61为相当于PI控制器的比例增益Kp的系数生成器，62为相当于PI控制器的积分增益KI的系数生成器，63b为具有停止运算功能的积分器，64为将比例分量与积分分量相加的加法器。
另外，e为输入至PI控制器的偏差，U’为从PI控制器输出的操作量。在磁通控制器41的情况下，e为磁通指令 与二次磁通运算器35的输出即磁通 之磁通偏差ef，另外U’相当于d轴电流分量i1d’，在速度控制器43的情况下，e为速度指令ωr*与速度检测器34的输出即感应电动机31的转速ωr之速度偏差ew，另外U’相当于q轴电流分量i1q’；在d轴电流控制器45b的情况下，e为d轴电流指令i1d*与d轴电流i1d之电流偏差eid，另外，U’相当于d轴电压分量Vd’；在q轴电流控制器47b的情况下，e为q轴电流指令i1q*与q轴电流i1q之电流偏差iiq，另外，U’相当于q轴电压分量Vq’。
下面用图16及图17说明感应电动机的矢量控制的基本动作。
如图16所示，矢量控制是由磁通控制器41、速度控制器43、d轴电流控制器45b及q轴电流控制47b等多个PI控制器组合构成。
另外，构成各PI控制器的前级的减法器(减法器40、减法器42、减法器44及减法器46)根据各自的指令值与实际检测的值，输出其误差(ef、ew、eid及eiq)
PI控制器是用于使构成前级的减法器输出的偏差为0(使指令值与实际检测值一致)的控制器，各PI控制器将构成前级的减法器输出的偏差e作为输入，根据下式(1)，输出使偏差e为0的操作量U’(iid′、iiq、Vd’及Vq’)。
U’＝(Kp+(K1/S))·e …(1)式(1)的框图如图17所示。图中，Kp为PI控制器的比例增益，KI为PI控制器的积分增益。图16中使用的PI控制器(磁通控制器41、速度控制器43、d轴电流控制器45b及q轴电流控制器47b)是图17所示的控制器，但Kp及KI的值在各PI控制器中不同。
在磁通控制器41及速度控制器43中，相当于操作量U’的是d轴电流分量i1d′及q轴电流分量i1q′，但d轴电流分量i1d′及q轴电流分量i1q′不能为PWM逆变器32允许的最大输出电流值imax以上的值。因此，利用d轴电流限制器51及q轴电流限制器52限制磁通控制器41及速度控制器43输出的操作量U’(d轴电流分量ii1d′及q轴电流分量ii1q′)，使其不超过PWM逆变器32允许的最大输出电流值imax。
另外，在d轴电流控制器45b及q轴电流控制器47b中，相当于操作量U’的是d轴电压分量Vd’及q轴电压分量Vq’，但由于d轴电压分量Vd’及q轴电压分量Vq’不能为PWM逆变器32的母线电压VDC以上的值，因此利用d轴电压限制器53b及q轴电压限制器54b，限制d轴电流控制器45b及q轴电流控制器47b输出的操作量U’(d轴电压分量Vd’及q轴电压分量Vq’)，使其不超过PWM逆变器32的母线电压VDC。
但是，d轴电流限制器51、q轴电流限制器52、d轴电压限制器53b及q轴电压限制器54b的限制值不一定必须相同。
如上所述，已有的感应电动机的调速装置，对于各PI控制器41、43、45b及47b的输出设置各限制器51、52、53b及54b，在利用各限制器51、52、53b及54b限制操作量U’时，存在的问题是，出现即使经过再长时间而输入偏差e也不为0，形成在该PI控制器内部的积分器63b持续存储偏差e的称为操作量饱和的现象，它是构成引起称为过调(overshoot)或摆动(hunting)的振荡性输出响应的原因。
因此，根据经验可以这样进行，即在操作量U’超过各限制器51、52、53b及54b的限制值时，通过使该PI控制器内部的积分器63b的积分运算停止，以避免偏差e持续累计，消除操作量的饱和，得到稳定的响应。
图18为根据下述求出感应电动机在稳定状态的端子间电压的公式绘制的d轴电压分量Vd’及q轴电压分量Vq’的曲线图。在图中，(a)、(c)、及(e)表示d煮电压分量Vd’，(b)、(d)及(f)表示q轴电压分量Vq’。
另外，图19为表示q轴电流限制器相对于转速ωr的限制值曲线。
另外，图20为表示能够由磁通指令生成单元任意输出的磁通指令φ2d*相对于转速ωr的最大允许值的曲线。
将图18与图19及图20相对应，在图19中使限制值按(a)、(c)及(e)变化，则图18的曲线为(a)、(c)及(e)。另外，在图20中使最大允许值按(b)、(d)及(f)变化，则图18的曲线为(b)、(d)及(f)。
在使感应电动机在额定速度以上运行时，d轴电流限制器45b及q轴电流限制器47b输出的d轴电压分量Vd’及q轴电压分量Vq’稳定地持续超过d轴电压限制器53b及q轴电压限制器54b的限制值。上述的在操作量超过限制值时停止积分运算的方法，是暂时避免所谓操作量饱和的不可控状态的手段，虽然对于过渡性的操作性饱和有效果，但是在使感应电动机在额定速度以上运行这样的稳定地持续产生操作量饱和的情况下不能使用。
下面用图18～图20说明为了避免在额定速度以上稳定发生的电压分量Vd’及Vq’的操作量饱和进行的已有的方法。另外，将这样在高速区域的Vd’及Vq’的操作量饱和特别称为电压饱和。
在感应电动机的情况下，稳定状态的d轴电压分量Vd’及q轴电压分量Vq’由下式(2)及下式(3)给出。
Vd’＝R1·i1d-L1·σ·ω·i1q……(2)Vq’＝R1·i1q+(L1/M)·ω·φ2d……(3)式中，R1为感应电动机31的一次电阻，L1为一次側自感，M为互感，σ为漏磁系数。
使感应电动机在额定速度以上运行时，由于式(2)及式(3)的第2项分量与第1项分量相比为非常大，因此可以用下式(4)及下式(5)来近似式(2)及式(3)。
Vd’＝-L1·σ·ω·i1q……(4)Vq’＝(L1/M)·ω·φ2d……(5)q轴电流限制器52是固定限制器，q轴电流限制器的值如图19所示。这里，若设q轴流i1q流过与限制值相同的值，则根据式(4)，Vd’为图18(a)的曲线。另外，能够由磁通指令生成单元55任意输出的φ2d*的最大允许值如图20的(b)所示。这里，若磁通φ2d取与该最大允许值相同的值，则根据式(5)，Vq’为图18(b)的曲线。
根据图18(a)及(b)可知，在以转速ωbase以上运行时，电压分量Vq’超过PWM逆变器32的输出限制值±Vmax，产生饱和，另外在以转速ωbase2以上运行时，电压分量Vd’及Vq’都超过PWM逆变器32的输出限制值±Vmax，产生饱和。
由于在这样的额定速度以上的区域稳定发生电压饱和，因此使磁通指令生成单元55的φ2d*最大允许值及q轴电流限制器52的限制值随速度而变化。例如，使q轴电流限制器的限制值如图19(c)所示，从d轴分量电压发生饱和的转速ωbase2起以与速度成反比的形式变化，在采用这样的可变限制器的情况下，即使q轴电流i1q流过与限制值相同的值，根据式(4)，Vd’也为图18(c)的曲线。另外，在对能够由磁通指令生成单元55任意输出的φ2d*的最大允许值如图20(d)所示从q轴分量电压发生饱和的转速ωbase起以与速度成反比的函数限制的情况下，即使磁通φ2d取与该最大允许值相同的值，根据式(5)，Vq’也为图18(d)的曲线。
如上所述，通过使q轴电流限制器的限制值及φ2d*的最大允许值随速度而变化，即使在额定速度以上的区域，由于d轴电压分量Vd’及q轴电压分量Vq’也没有超过PWM逆变器32的输出限制值±Vmax，能够抑制电压饱和的发生，因此能够实现稳定的响应。
然而，在实际上使感应电动机旋转时，由于负载及母线电压的大小变动，有时电压分量Vd’及Vq’大于图18(c)及(d)，发生电压饱和，产生不稳定的响应。
因此，如图19(e)及图20(f)所示，将q轴电流限制器的限制值及φ2d*的最大允许值再向下设定，使电压分量Vd’及Vq’如图18(e)及(f)所示，相对于PWM逆变器32的输出限制值±Vmax具有余量，能够难以发生电压饱和。
但是，在该情况下存在的问题是，不能完全发挥PWM逆变器的能力，导致能得到的输出转矩下降。
为了不使输出转矩下降，并且不容易发生电压饱和，提出在发生电压饱和时将磁通指令或电流指令反馈以进行修正的方法。该方法是在电压饱和发生时，检测该饱和量，据此求出消除电压饱和用的最佳修正量，并修正各指令。通过进行这样的反馈控制，能够不取决于负载及母线电压等各种条件，抑制电压饱和的发生，提高控制的稳定性，另外还能够最大限度地发挥PWM逆变器的能力。
例如，在日本专利特开2000-92899号公报揭示一种具有电压饱和补偿电路的感应电动机的控制装置，它是将来自电流控制系统的电压指令值与PWM逆变器的母线电压值进行比较并积分，在前述母线电压值超过前述电压指令值时，用前述积分的输出减去磁通指令，在低于前述电压指令值时，使减去量为0。
该方法由于根据电压饱和量求出修整量，并修正各指令值，因此能够消除电压饱和，但由于在决定修正量时，没有考虑电动机的速度，因此存在的问题是，对急剧的速度变化，例如加速时为了快速进行修正，要加大修正量，而在减速时为了提高稳定性，要抑制修正量，即必须要设法进行这样的修正量的运算等。
本发明是为了解决上述问题而提出的，目的在于得到即使对于急剧的速度变化等也不进行特别的操作，能够抑制电压饱和发生的交流电动机的调速装置。
另外，在具有将交流电动机的电流分为旋转的直角双轴坐标上的2个分量即励磁分量电流及转矩分量电流并对其分别进行比例积分控制的电流控制器的交流电动机调速装置中，具备将对转矩分量电流进行比例积分控制的转矩分量电流控制器输出的转矩分量电压分量限制在规定值以下的转矩分量电压限制器、根据所述转矩分量电流控制器输出的转矩分量电压分量及所述转矩分量电压限制器输出的转矩分量电压指令求出转矩分量电压饱和量的第1减法器、保持该转矩分量电压饱和量的第1积分器、根据该保持的转矩分量电压饱和量及直角双轴坐标的旋转角速度输出励磁分量电流指令修正量的励磁分量电流指令修正器、以及从励磁分量电流指令减去该励磁分量电流指令修正量并输出励磁分量电流修正指令的第3减法器，因此在速度急剧变化时等情况下，也能够始终达到最佳的修正量，能够抑制电压饱和的发生。
另外，由于将所述交流电动机的转速输入至生成磁通指令的磁通指令生成单元，使其根据所述交流电动机的转速生成磁通指令，因此能够在一定程度上减小转矩分量电压饱和量的大小，能够提高交流电动机控制的稳定性。
另外，由于将所述交流电动机的转速输入至生成励磁分量电流指令的励磁分量电流指令生成单元，使其根据所述交流电动机的转速生成励磁分量电流指令，因此能够在一定程度上减小转矩分量电压饱和的大小，能够提高交流电动机控制的稳定性。
另外，由于具有将励磁分量电流进行比例积分控制的励磁分量电流控制器输出的励磁分量电压分量限制在规定值以下的励磁分量电压限制器、求出所述励磁分量电流控制器输出的励磁分量电压分量及所述励磁分量电压限制器输出的励磁分量电压饱和量的第4减法器、保持该励磁分量电压饱和量的第2积分器、根据该保持的励磁分量电压饱和量及直角双轴坐标的旋转角速度输出转矩分量电流指令修正量的励磁分量电流指令修正器、以及从转矩分量电流指令减去该转矩分量电流指令修正量并输出转矩分量电流修正指令的第5减法器，因此即使在交流电动机在大大超过额定速度的区域运行时，也能够抑制电压饱和的发生，能够进行稳定的控制。
另外，由于在将对速度指令与交流电动机的转速之速度偏差进行比例积分控制的速度控制器输出的转矩分量电流指令限制在规定值以下的转矩分量电流限制器中，使限制转矩分量电流指令的限制值相应于所述交流电动机的转速而变化。
因此能够在一定程度上减小励磁分量电压饱和量的大小，能够提高交流电动机控制的稳定性。
另外，本发明的交流电动机的调速装置，是在具有将交流电动机的电流分为旋转的直角双轴坐标上的2个分量即励磁分量电流及转矩电流并对它们分别进行比例积分控制的电流控制器的交流电动机调速装置中，由于这样构成对转矩分量电流进行比例积分控制的转矩分量电流控制器，使得转矩分量电压分量即使饱和，内部积分器也能够继续运算，同时具有将转矩分量电流进行比例积分控制的转矩分量电流控制器输出的转矩分量电压分量限制在规定值以下的转矩分量电压限制器、根据所述转矩分量电流控制器输出的转矩分量电压分量及所述转矩分量电压限制器输出的转矩分量电压指令求转矩分量电压饱和量的第1减法器、根据该转矩分量电压饱和量及直角双轴坐标的旋转角速度输出磁通指令修正量的磁通指令修正器、以及从磁通指令减去该磁通指令修正量并输出磁通修正指令的第2减法器，因此能够以简单的构成抑制电压饱和的发生。
另外，在具有将交流电动机的电流分为旋转的直角双轴坐标上的2个分量即励磁分量电流及转矩分量电流并对其分别进行比例积分控制的电流控制器的交流电动机调速装置中，由于这样构成对转矩分量电流进行比例积分控制的转矩分量电流控制器，使得转矩分量电压分量即使饱和，内部积分器也能够继续运算，同时具有将转矩分量电流进行比例积分控制的转矩分量电流控制器输出的转矩分量电压分量限制在规定值以下的转矩分量电压限制器、根据所述转矩分量电流控制器输出的转矩分量电压分量及所述转矩分量电压限制器输出的转矩分量电压指令求转矩分量电压饱和量的第1减法器、根据该转矩分量电压饱和量及直角双轴坐标的旋转角速度输出励磁分量电流指令修正量的励磁分量电流指令修正器、以及从励磁分量电流指令减去该励磁分量电流指令修正量并输出励磁分量电流修正指令的第3减法器，因此能够以简单的构成抑制电压饱和的发生。
另外，由于将所述交流电动机的转速输入至生成磁通指令的磁通指令生成单元，使其根据所述交流电动机的转速生成磁通指令，因此能够在一定程度上减小转矩分量电压饱和量的大小，能够以简单的构成提高交流电动机控制的稳定性。
另外，由于将所述交流电动机的转速输入至生成励磁分量电流指令的励磁分量电流指令生成单元，使其根据所述交流电动机的转速生成励磁分量电流指令，因此能够在一定程度上减小转矩分量电压饱和量的大小，能够以简单的构成提高交流电动机控制的稳定性。
另外，由于这样构成对励磁分量电流进行比例积分控制的励磁分量电流控制器，使得励磁分量电压分量即使饱和，内部积分器也能够继续运算，同时具有将对励磁分量电流进行比例积分控制的励磁分量电流控制器输出的励磁分量电压分量限制在规定值以下的励磁分量电压限制器，求出所述励磁分量电流控制器输出的励磁分量电压分量及所述励磁分量电压限制器输出的励磁分量电压饱和量的第4减法器、根据该励磁分量电压饱和量及直角双轴坐标的旋转角速度输出转矩分量电流指令修正量的励磁分量电流指令修正器、以及从转矩分量电流指令减去该转矩分量电流指令修正量并输出转矩分量电压修正指令的第5减法器，因此即使在交流电动机在大大超过额定速度的区域运行时，也能够抑制电压饱和的发生，能够以简单的构成进行稳定的控制。
另外，由于在将对速度指令与交流电动机的转速之速度偏差进行比例积分的速度控制器输出的转矩分量电流指令限制在规定值以下的转矩分量电流限制器中，使限制转矩分量电流指令的限制值相应于所述交流电动机的转速而变化，因此能够在一定程度上减小励磁分量电压饱和量的大小，能够以简单的构成提高交流电动机控制的稳定性。
图2为根据上述的感应电动机在稳定状态下求出端电压的式(4)及式(5)画出的d轴电压分量Vd’及q轴电压分量Vq’的曲线。
图3所示为本发明实施形态的感应电动机的调速装置中的磁通指令修正器3a及3b的构成图。
图4所示为本发明实施形态2的永磁电动机的调速装置构成图。
图5所示为本发明实施形态2的d轴电流指令修正器5a及5b的构成图。
图6所示为本发明实施形态3的感应电动机的调速装置构成图。
图7所示为本发明实施形态3的永磁电动机的调速装置构成图。
图8所士为本发明实施形态4的感应电动机的调速装置构成图。
图9为根据上述的感应电动机在稳定状态下求出端电压的式(4)及式(5)画出的d轴电压分量Vd’及q轴电压分量Vq’的曲线。
图10所示为本发明实施形态4的q轴电流指令修正器13a及13b的构成图。
图11所示为本发明实施形态4的永磁电动机的调速装置构成图。
图12所示为本发明实施形态5的感应电动机的调速装置构成图。
图13所示为本发明实施形态6的感应电动机的调速装置构成图。
图14所示为图13的d轴电流控制器15及q轴电流控制器16等PI控制器的构成图。
图15所示为本发明实施形态6的永磁电动机的调速装置构成图。
图16所示为以往的感应电动机的调速装置构成图。
图17所示为图16的磁通控制器41、速度控制器43、d轴电流控制器45及q轴电流控制器47b等PI控制器的构成图。
图18为根据后述的感应电动机在稳定状态下求出端电压的公式画出的d轴电压分量Vd’及q轴电压分量Vq’的曲线。
图19所示为相对于转速ωr的q轴电流限制器的限制值的曲线。
图20所示为相对于转速ωr的能够由磁通指令生成单元任意输出的磁通指令φ2d*的最大允许值的曲线。
图2为本发明实施形态1的感应电动机的调速装置的电流控制器45、47的构成图。
另外，47a为进行PI控制使电流偏差eiq为0并输出q轴电压分量Vq’的q轴电流控制器，54a为将q轴电压分量Vq’限制在规定范围内并输出q轴电压指令Vq*的q轴电压限制器。
图2为根据上述的电动机在稳定状态下求端子间电压的式(4)及式(5)画出d轴电压分量Vd’及q轴电压分量Vq’的曲线，(a)为利用实施形态1进行修正前的d轴电压指令Vd*的曲线，(b)为利用实施形态1进行修正前的q轴电压指令Vq*的曲线，(c)为利用实施形态1进行修正后的q轴电压指令Vq*的曲线。
图3所示为本发明实施形态1的感应电动机的调速装置中的磁通指令修正器3a的构成图。在图中，21为用dq轴坐标的旋转角速度ω除保持的q轴电压饱和量ΔVq’的除法器，22为将除法器21的输出作为输入并输出磁通指令修正量Δφ2d的系数生成器。但是，在后述的磁通指令修正器中，除法器21用dq轴坐标的旋转角速度ω除q轴电压饱和量ΔVq。
下面用图1～图3、图19及图20，说明实施形态1的感应电动机的调速装置动作。在不发生电压饱和时，其动作与已有技术相同，省略其说明。
如上述已有技术例中说明的那样，稳定状态的感应电动机的端子间电压由式(4)及式(5)给出。
q轴电流限制器52是限制值如图19(a)所示的固定限制器，若q轴电流i1q流过与限制值相同的值，则Vd’根据式(4)为图2的曲线(a)。另外，能够由磁通指令生成单元55任意输出的φ2d*最大允许值如图20的(b)所示，若磁通φ2d取与该最大允许值相同的值，则Vq’根据式(5)为图2的曲线(b)。
在使感应电动机在额定速度(转速ωbase)的2倍左右的区域运行时，如图2(a)所示，d轴电压分量Vd’没有超出输出限制值±Vmax。但是，q轴电压分量Vq’在转速ωbase以上区域运行时要超出输出限制值±Vmax，发生电压饱和。在电压饱和发生时，q轴电压分量ΔVq利用q轴电压限制器54a限制在±Vmax。使q轴电压限制器54a的输入输出值通过减法器1，通过这样能够求出其偏差(下面称为q轴电压饱和量ΔVq)。q轴电压饱和量是表示电压饱和到什么程度的参数，相当于图2(b)与(c)所示的Vq’之差。
这里，在式(5)中，由于L及M为感应电动机的参数，是固定的，而且速度ω必须按照调速装置以上的指令进行，不能进行修正，因此可知，在因q轴电压分量Vq’而引起电压饱和发生时，为了抑制Vq’，只能将磁通φ2d向下修正。即根据保持的q轴电压饱和量ΔVq’求出对磁通的修正量Δφ2d，再根据该修正量将磁通向下修正，通过这样消除电压饱和。
保持的q轴电压饱和量ΔVq’与为了消除电压饱和用的磁通指令修正量Δφ2d的关系用与式(5)相同的式(6)表示。
ΔVq’＝(L1/M)·ω·Δφ2d……(6)再将式(6)对于磁通指令修正量Δφ2d进行变形，成为式(7)。
Δφ2d＝(M/L1)·ΔVq’/ω……(7)式(7)为根据保持的q轴电压饱和量ΔVq’求出对磁通的修正量Δφ2d的公式，相当于图1的磁通指令修正3a，其具体框图如图3所示。
上述得到的磁通指令修正量Δφ2d输入至减法器4，将磁通指令φ2d*向下修正为磁通修正指令φ2d*cmd。利用该修正，根据端电压的公式画出的q轴电压分量Vq’的曲线为图2的(c)，能够抑制q轴分量的电压饱和的发生。
在实施形态1中，在发生q轴电压饱和时，检测该饱和程度作为q轴电压饱和量，根据该饱和量，决定用于消除电压饱和的最佳磁通指令修正量，通过反馈对磁通指令进行修正。
由于在决定该修正量时考虑到电动机的速度，因此在速度急剧变化时，也始终能够得到最佳的修正量，能够抑制电压饱和的发生。
另外，由于能够不受负载及母线电压这样的条件变化的影响，进行稳定的控制，能够始终最大限度地发挥PWM逆变器的能力，因此能够增大输出转矩等量。
另外，在上面所述中作为交流电动机是以感应电动机为例进行说明的，但不限于感应电动机，对于能够进行磁通控制的同步电动机，当然也能够用同样的手段。
实施形态2图4所示为本发明实施形态2的永磁电动机的调速装置构成图。在图中，1、2、32～34、38、39、42～44、45b、47a、48、52、53b及54a与图1相同，省略其说明。
另外，5a为将保持的q轴电压饱和量ΔVq’及dq轴坐标的旋转角速度ω作为输入并输出d轴电流指令修正量Δi1d的d轴电流指令修正量，6为将通过从d轴电流指令i1d*减去d轴电流指令修正量Δi1d，将修正的d轴电流修正指令i1d*cmd输出的第三减法器。另外，56为永磁电动机，57为输出任意的d轴电流指令的d轴电流指令生成单元，58为计算坐标旋转角速度用的系数生成器。
实施形态1所示的是控制感应电动机的调速装置的例子，而实施形态2是关于控制作为交流电动机的永磁电动机的调速装置。
图4与表示控制感应电动机的调速度装置构成的图1相比，将作为控制对象的交流电动机从感应电动机31换成永磁电动机56，同时删去磁通指令生成单元55、减法器4、磁通指令修正器3a、转子磁通运算器35、转差额率运算器36、坐标旋转角速度运算器37、减法器40、磁通控制器41及电流限制器51、新追加了输出任意的d轴电流指令的d轴电流指令生成单元57、为了计算坐标旋转角速度用的系数生成器58及减法器、与感应电动机相比，基本构成多少有些不同，但基本动作相同，想要解决的问题也相同。
图5所示为本发明实施形态2的d轴电流指令修正器5a的构成图。在图中，23为用dq轴坐标的旋转角速度ω除保持的q轴电压饱和量ΔVq’的除法器，24为将除法器23的输出作为输入并输出d轴电流指令修正量Δi1d的系数生成器。但是，在后述的d轴电流指令修正器56中，在后述的d轴电流指令修正器56中，是用dq轴坐标的旋转角速度ω除q轴指令饱和量ΔVq。
在永磁电动机的情况下，稳定状态的d轴电压分量Vd’及q轴电压分量Vq’用式(8)及式(9)给出。
Vd’＝R1·i1d-Lq·ω·i1q……(8)Vq’＝R1·i1q+ω(Ld·i1d+φf) ……(9)式中，R1为永磁电动机56的一次电阻，Ld为d轴分量电感，Lq为q轴分量电感，φf为永磁体产生的交链磁通的最大值。
在使永磁电动机在额定速度以上运行时，由于各第2项分量与第1项相比为非常大，因此式(8)可以用式(10)近似，式(9)可以用式(11)近似。
Vd’＝-Lq·ω·i1q……(10)Vq’＝ω(Ld·i1d+φf) ……(11)下面用图4及图5说明本发明实施形态2的动作，在不发生电压饱和时，其动作与已有技术相同，省略其说明。
在实施形态1中，在因q轴电压分量Vq’而发生电压饱和时，为了消除它是对磁通指令进行了修正，而在实施形态中，由于是以所谓永磁电动机这种不具有磁通控制系统的交流电动机为对象，因此修正方案采用下述的方法。
在电压饱和发生时，q轴电压分量Vq’利用q轴电压限制器54a限制在±Vmax，使q轴电压限制器54a的输入输出值通过减法器1，通过这样能够求出其偏差(下面称为q轴电压饱和量ΔVq)。q轴电压饱和量ΔVq是表示电压饱和到什么程度的参数。
这里，在式(11)中，由于Ld及φf为永磁电动机的参数，是固定的，另外速度ω必须按照调速装置以上的指令进行，不能进行修正，因此可知，在因q轴电压分量Vq’而引起电压饱和发生时，为了抑制Vq’，只能将d轴电流i1d向下修正。即根据保持的q轴电压饱和量ΔVq’求出对d轴电流的修正量Δi1d，再根据该修正量将d轴电流向下修正，通过这样消除电压饱和。
保持的q轴电压饱和量ΔVq’与为了消除电压饱和用的d轴电流指令修正量Δi1d的关系可以用式(12)表示。
ΔVq’＝ω·Ld·Δi1d……(12)若将式(12)对于d轴电流指令修正量Δi1d进行变换，则得到式(13)。
Δi1d＝ΔVq’/(ω·Ld)……(13)式(13)为根据保持的q轴电压饱和量ΔVq’求出对d轴电流的修正量Δi1d的式，相当于图4的d轴电流指令修正器5a，其具体的框图如图5所示。
上述得到的d轴电流指令修正量Δi1d输入至减法器6，将d轴电流指令i1d*向下修正为d轴电流修正指令i1d*.利用该修正，能够抑制q轴分量的电压饱和的发生。
如上所述，采用实施形态2，即使在不具有磁通控制系统的交流电动机中，在与实施形态1相同当速度急剧变化时等情况下，由于也能够抑制电压饱和的发生，能够不受负载及母线电压这样的条件变化的影响，进行稳定的控制，因此能够增大输出转矩等量。
另外，当然不限于永磁电动机，即使对于不具有磁通控制系统的感应电动机，也能够采用同样的手段。另外，在永磁电动机中，有Ld＝Lq即不具有凸极性能的SPM电动机及Ld＜Lq的具有凸极性能的IPM电动机等类型，而本发明中，与有无凸极性能无关，对于任何一种永磁电动机都能够采用本方式。
实施形态3图6所示为本发明实施形态4的感应电动机的调速装置构成图。在图中，1、2、3a、4、31～39、40～44、45b、46、47a、48、51、52、53b及54a与图1相同，省略其说明。另外，7为将感应电动机31的转速ωr作为作为输入并与之相应输出感应电动机的磁通指令φ2d*的磁通指令生成单元。
下面用图6及图2说明实施形态3的交流电动机的调速装置动作。
在实施形态1中所示的例子是，在q轴电压饱和发生时，从磁通指令生成单元55输出的磁通指令φ2d*减去根据保持的q轴电压饱和量ΔVq’及dq轴坐标的旋转角速度ω求得的磁通指令修正量Δφ2d，作为磁通修正指令φ2dcmd。为了抑制电压饱和的发生，只要与转速ωr的增加相对应减小该磁通修正指令φ2dcmd即可。
另外，磁通指令生成单元55一般为了输出一定值(磁通指令φ2d*)，若在转速ωr增大时不增大磁通指令修正量φ2d*，则不能抑制电压饱和的发生。如图2所示，随着转速ωr增大，q轴电压饱和量ΔVq增大，但为了进行稳定控制，使反馈的修正量过大是不太理想的。
实施形态3是将转速ωr输入至磁通指令生成单元9，并根据转速ωr使磁通指令φ2d*。例如，采用相对于转速ωr增加而反比例减弱磁通指令φ2d*这样的方法使磁通指令φ2d*变化。
通过相对于转速ωr增加而使磁通指令生成单元9输出的磁通指令φ2d*变化，能够减小q轴电压饱和量ΔVq，能够抑制作为修正量被反馈的磁通指令修正量Δφ2d。
如上所述，采用实施形态3，由于将转速ωr输入至磁通指令生成单元7，并与之相应使，输出的磁通指令φ2d*变化，因此能够将反馈的磁通指令修正量Δφ2d*的大小减小一定的程度，能够提高交流电动机控制的稳定性。
另外，图7所示为发明实施形态3的永磁电动机的调速装置构成图。在上述图6中所示的例子是，将实施形态1的感应电动机的调速装置中输出一定值(磁通指令φ2d*)的磁通指令生成单元55换成根据转速ωr使磁通指令φ2d*变化的磁通指令生成单元7，而图7是将实施形态2的任意的d轴电流指令V1d*输出的d轴电流指令生成单元57换成根据转速ωr使d轴电流指令i1d*变化的d轴电流指令生成单元8。
即使在永磁电动机的控制中，也能够将反馈的d轴电流指令修正量Δi1d的大小减小一定程度，与感应电动机相同，能够提高稳定性。
实施形态4图8所示为本发明实施形态4的感应电动机的调速装置的构成图。在图中，1、2、3a、4、31～39、40～44、46、47a、48、51、52、54a及55与图1相同，省略其说明。
另外，11为根据d轴电压Vd’及d轴电压指令Vd*输出d轴电压饱和量ΔVd的第4减法器，12为保持d轴电压饱和量ΔVd并输出保持的d轴电压饱和量ΔVd’的积分器，13a为将保持的d轴电压饱和量ΔVd’及dq坐标的旋转角速度ω作为输入并输出q轴电流指令修正量i1q的q轴电流指令修正器，14为将通过从q轴电流指令i1q*减去q轴电流指令修正量Δi1q而修正的q轴电流修正指令i1q*cmd输出的第5减法器。另外，45a为进行PI控制使电流偏差eid为0并输出d轴电压分量Vd’的d轴电流控制器，53a为将d轴电压分量Vd’限制在规定范围内并输出d轴电压指令Vd*的d轴电压限制器。
图9为根据感应电动机在稳定状态下求出端电压的式(4)及式(5)画出的d轴电压分量Vd’及q轴电压分量Vq’的曲线，(a)为利用实施形态4进行修正前的d轴电压分量Vd’的曲线，(b)为利用实施形态4进行修正前的q轴电压分量Vq’的曲线，(c)为利用实施形态4进行修正后的q轴电压分量Vq’的曲线，(d)为利用实施形态4进行修正后d轴电压分量Vd’的曲线。
图10所示为本发明实施形态4的q轴电流指令修正器13a的构成图。在图中，25为用dq轴坐标的旋转角速度ω除保持的d轴电压饱和量ΔVd’的除法器，26为将除法器25的输出作为输入并输出q轴电流指令修正量Δi1q的系数生成器。但是，在后述的q轴电流指令修正器13b中，除法器25用dq轴坐标的旋转角速度ω除d轴电压饱和量ΔVd。
在从实施形态1至实施形态3中所示的例子是，在额定速度(转速ωbase)的2倍左右区域运行，但实施形态4是能够适应在大大超过额定速度的区域运行的情况。
下面用图8～图10、图19举图20说明实施形态4的感应电动机的调速装置动作。另外，在不发生电压饱和时，其动作与已有技术相同，省略其说明。
稳定状态下的感应电动机的端子间电压如已有技术说明的那样，由式(4)及式(5)给出。由于q轴电流限制器52为固定限制器，因此其q轴电流限制值如图19的(a)所示，若q轴电流i1q流过与限制值相同的值，则根据式(4)，Vd’为图9(a)的曲线。另外，能够由磁通指令生成单元55任意输出的φ2d*的最大允许值如图20(b)所示，若磁通φ2d取与该最大允许值相同的值，则根据式(5)，Vq’为图9(b)的曲线。
如图9(a)及(b)所示，在使感应电动机在大大超过额定速度的区域运行时，在转速ωbase以上的区域，q轴电压分量Vq’超出输出限制值±Vmax，发生电压饱和，再在转速ωbase2以上的高速区，d轴电压分量Vd’也超出输出限制值±Vmax，发生电压饱和。这里，在转速ωbase以上(但转速ωbase2以下)的区域q轴电压分量Vq’发生电压饱和时，与上述的从实施形态1至实施形态3所示的交流电动机的调整装置动作相同，省略其说明。根据从实施形态1至实施形态3的端子间电压的公式画出的q轴电压分量Vq’如图8(c)的曲线所示，能够抑制q轴分量的电压饱和的发生。
还有，在转速ωbase2以上的区域，d轴电压指令Vd*发生电压饱和时，d轴电压分量Vd’由d轴电压限制器53a限制在±Vmax。对d轴电压限制器53a的输入输出的值，可以通过减法器11，以求出其偏差(下面称为d轴电压饱和量ΔVd)。d轴电压饱和量ΔVd是表示电压饱和到什么程度的参数，相当于图9(d)及(a)所示的Vd’之差。
这里，根据式(3)，由于σ为感应电动机的参数，是固定的，另外速度ω由于既然是调速装置就必须按照指令进行，不能进行修正，因此可知，在因d轴电压分量Vd’而引起电压饱和发生时，为了抑制Vd’，只能将q轴电流i1q向下修正。即根据保持的d轴电压饱和量变ΔVd’求出对q轴电流的修正量Δi1q，再根据该修正量将q轴电流向下修正，通过这样消除电压饱和。
保持的d轴电压饱和量ΔVd’与用于使电压不发生饱和的q轴电流指令修正量Δi1q的关系与式(4)一样，可以用式(14)表示。
ΔVd’＝-L1·σ·ω·Δi1q……(14)若将式(14)对于q轴电流指令修正量Δi1q进行变换，则成为式(15)。
Δi1q＝-ΔVd’/(L1·σ·ω) ……(15)式(15)为根据保持的d轴电压饱和量ΔVd’求出对q轴电流的修正量Δi1q的公式，相当于图8的q轴电流指令修正器13a，其具体的框图如图10所示。
上述得到的q轴电流指令修正值Δi1q输入至减法器8，将q轴电流指令i1q*向下修正为q轴电流修正指令i1q*cmd，利用该修正并根据端子间电压的理论式画出的d轴电压分量Vd’的曲线为图9(d)，能够抑制d轴分量的电压饱和的发生。
如上所述，采用实施形态4，在发生d轴电压饱和时，检测该饱和程度d轴电压饱和量，根据该饱和量，决定为了消除电压饱和用的最佳q轴电流指令修正量，通过反馈对q轴电流指令进行修正。
由于在决定该修正量时，考虑到电动机的速度，因此在速度急剧变化时，也始终能够得到最佳的修正量，能够抑制电压饱和的发生。
另外，即使在使交流电动机在大大超过额定速度的区域运行时，也由于能够不受负载及母线电压这样的条件变化的影响，进行稳定的控制，能够始终最大限度地发挥PWM逆变器的能力，因此能够增大输出转矩等量。
另外，图11所示为本发明实施形态4的永磁电动机的调速装置构成图。在图中，1、2、5a、6、32～34、38、39、42～44、46、47a、48、54a、56～58与实施形态2所示的图4相同，省略其说明。另外，11为d轴电压分量Vd’轴及d轴电压指令Vd*输出d轴电压饱和量的第4减法器，12为保持d轴电压饱和量ΔVd并输出保持的d轴电压饱和量ΔVd’的积分器，13a为将保持的d轴电压饱和量ΔVd’及dq轴坐标的旋转角速度ω作为输入并输出q轴电流指令修正量Δi1q的q轴电流指令修正器，14作为将通过从q轴电流指令i1q*减去q轴电流指令修正量Δi1q而修正的q轴电流修正指令i1q*cmd输出的第5减法器。另外，45a为进行PI控制使电流偏差eid为0并输出d轴电压分量Vd’的d轴电流控制器，53a为将d轴电压分量Vd’限制在规定值范围内并输出d轴电压指令Vd*的d轴电压限制器。
图11是将本发明实施形态4用于永磁电动机的调速装置的例子，其动作与上述图8的感应电动机的调速装置相同，省略其说明。
实施形态5图12所示为本发明实施形态5的感应电动机的调速装置构成图。在图中，1、2、3a、4、11、12、13a、14、31～39、40～44、45a、46、47a、48、51、53a、54a及55与图8相同，省略其说明。另外，15为将感应电动机31的转速ωr作为输入并根据转速ωr使限制值变化的q轴电流限制器。
下面用图12及图9说明实施形态5的交流电动机的调速装置动作。
在实施形态4中，在发生d轴电压饱和时，检测该饱和程度作为d轴电压饱和量ΔVd，根据该饱和量，决定为了清除电压饱和用的最佳q轴电流指令修正量Δi1q，将q轴电流指令修正量Δi1q反馈，对q轴电流指令i1q*进行修正，这里，如实施形态4的图9所示，随着转速ωr增大，d轴电压饱和量ΔVd也增大，但为了稳定进行控制，这样反馈的修正量将过大，这不太理想。
在实施形态4中，从q轴电流限制器52输出的q轴电流指令i1q*减去作为修正量反馈的q轴电流指令修正量Δi1q，这成为最终的q轴电流修正指令i1q*cmd，为了抑制电压饱和的发生，相对于转速ωr的增加，只要减小该q轴电流修正指令i1q*cmd既可。
但是，由于实施形态4的q轴电流限制器53为固定限制器，始终以一定值加以限制，因此在转速ωr增大而且q轴电流指令以限制值最大限度输出时，若不增大q轴电流指令修正量Δi1q，则不能抑制电压饱和的发生。
在实施形态5中，是将实施形态4的固定限制器即q轴电流限制器52换成根据转速ωr使限制值变化的可变限制器即q轴电流限制器15。例如用相对于转速ωr的增加以反比例减小限制值这样的方法使限制值变化。
相对于转速ωr的增加，改变限制的q轴电流限制器15输出的q轴电流指令i1q*，通过这样能够减小d轴电压饱和量ΔVd，能够抑制作为修正量被反馈的q轴电流指令修正量Δi1q。
另外，上述所示的是感应电动机的例子，但在图11的永磁电动机的调速装置中，通过将固定限制器即q轴电流限制器52换成根据转速ωr使限制值变化的可变限制器即q轴电流限制器15，在永磁电动机的控制中也能够提高稳定性。
如上所述，根据实施形态5，由于将q轴电流限制器15形成为根据转速ωr使限制值变化的可变限制器，因此能够将d轴电压饱和量ΔVd的大小减小一定程度，能够提高交流电动机控制的稳定性。
另外，也可以同时采用实施形态5及实施形态3，将d轴电压饱和量ΔVd及q轴电压饱和量ΔVq这两者减小一定程度，更显著提高交流电动机控制的稳定性。
实施形态6图13所示为本发明实施形态6的感应电动机的调速装置构成图。在图中，1，4，11，14，31～39，40～44，46，48，51，52及55与图8相同，省略其说明。另外，36为根据q轴电压饱和量ΔVq及dq轴坐标的旋转角速度ω输出磁通指令修正量Δφ2d的磁通指令修正器，13b为将d轴电压饱和量ΔVd及dq轴坐标的旋转角速度ω作为输入并输出q轴电流指令修正量Δi1q的q轴电流指令修正器，16为进行PI控制使电流偏差eid为0并输出d轴电压分量Vd’的d轴电流控制器，17为进行PI控制使电流偏差eiq为0并输出q轴电压分量Vq’的q轴电流控制器，18为将d轴电压分量Vd’限制在规定范围内并输出d轴电压指令Vd*的d轴电压限制器，19为将d轴电压分量Vq’限制在规定范围内并输出d轴电压指令Vq*的d轴电压限制器。
另外，图14所示为本发明实施形态6的感应电动机的调速装置中使用的电流控制器16及17的PI控制器的构成图。在图中，61，62及64与已有技术例的图17相同，省略其说明。另外，63a为积分器。
另外，e为输入至PI控制器的偏差，U’为由PI控制器输出的操作量。在d轴电流控制器16的情况下，e为d轴电流指令i1d*与d轴电流i1d之电流偏差eid，另外U’相当于d轴电压分量Vd’；在q轴电流控制器17的情况下，e为q轴电流指令i1q*与q轴电流i1q之电流偏差eiq，另外U’相当于q轴电压分量Vq’。
上述的在以往例及实施形态1～5中使用的d轴电流控制器45a及45b和q轴电流控制器47a及47b由于这样构成，即在操作量U’超过d轴电压限制器53a及53b和q轴电压限制器54a及54b的限制值时，停止该进行PI控制的电流控制器内部积分器63a的运算，因此追加了保持d轴电压饱和量ΔVd用的积分器12及保持q轴电压饱和量ΔVq用的积分器2，但实施形态6中使用的d轴电流控制器16及q轴电流控制器17，是即使在操作量U’超过d轴电压限制器18及q轴电压限制器19的限制值时，也不停止该进行PI控制的电流控制器内部的积分器63a的运算，使内部积分器63a保持限制值以上的值。
实施形态6是将上述实施形态4的d轴电流控制器45a及q轴的电流控制器47a换成d轴电流控制器16及q轴电流控制器17，另外省略保持d轴电压饱和量ΔVd用的积分器12及保持q轴电压饱和量ΔVq用的积分器2，同时将根据用积分器2保持的q轴电压饱和量ΔVq’及dq轴坐标的旋转角速度ω输出磁通指令修正量Δφ2d的磁通指令修正器3a换成根据q轴电压饱和量ΔVq及dq轴坐标的旋转角速度ω输出磁通指令修正量Δφ2d的磁通指令修正器3b，另外将输入量为积分器12保持的d轴电压饱和量ΔVd’及dq轴坐标的旋转角速度ω并输出q轴电流指令修正量Δi1q的q轴电流指令修正器13a换成输入量为d轴电压饱和量ΔVd及dq轴坐标的旋转角速度ω并输入q轴电流指令修正量Δi1q的q轴电流指令修正器13b，使其进行相同的动作，由于动作于上述实施形态4相同，因此省略其说明。
另外，上述说明的是将图8的电流控制器45a、47a换成电流控制器16及17的例子，但也可以将图12的电流控制器45a及47a换成电流控制器16及17。另外，也可以将图6的电流控制器47a换成电流控制器17。
即使在操作量U’超过限制值时，也由于使用了不使该PI控制器内部的积分器63a停止运算的PI控制器即d轴电流控制器16及q轴电流控制器17，因此能够以简单的构成抑制电压饱和的发生。
另外，图15所示为本发明实施形态6的永磁电动机的调速装置构成图。在图中，1，11，32～34，38，39，42～44，46，48，51，52，56～58与图11相同，省略其说明。另外，56为将q轴电压饱和量ΔVq及dq轴坐标的旋转角速度ω作为输入并输出d轴电流指令修正量Δi1d的d轴电流指令修正器，13b为将d轴电压饱和量ΔVd及dq轴坐标的旋转角速度ω作为输入并输出q轴电流指令修正量Δi1q的q轴电流指令修正器，16为进行PI控制使电流偏差eid为0并输出d轴电压分量Vd’的d轴电流控制器，17为进行PI控制使电流偏差eiq为0并输出q轴电压分量Vq’的q轴电流控制器，18为将d轴电压分量Vd’限制在规定范围内并输出d轴电压指令Vd*的d轴电压限制器，19为将q轴电压分量Vq’限制在规定范围内并输出q轴电压指令Vq*的q轴电压限制器。
图15是将图11的d轴电流控制器45a及q轴电流控制器47a换成即使在操作量U’超过d轴电压限制器18及q轴电压限制器19的限制值时也不停止该进行PI控制的电流控制器内部的积分器63a运算，使内部积分器63a保持限制值以上的值的d轴电流控制器16及q轴电流控制器17，同时省略保持d轴电压饱和量ΔVd用的积分器12及保持q轴电压饱和量ΔVq用的积分器2将根据积分器2保持的q轴电压饱和量ΔVq’及dq轴坐标的旋转角速度ω输出磁通指令修正量Δφ2d的磁通指令修正器3a换成根据q轴电压饱和量ΔVq及dq轴坐标的旋转角速度ω输出磁通指令修正量Δφ2d的磁通指令修正器3b，另外将输入量为积分器12保持的d轴电压饱和量ΔVd’及dq轴坐标的旋转角速度ω并输出q轴电流指令修正量Δi1q的q轴电流修正指令13a换成输入量为d轴电压饱和量ΔVd及dq轴坐标的旋转角速度ω并输出q轴电流指令修正量Δi1q的q轴电流修正指令13b，使其进行相同的动作，由于动作与上述实施形态4相同，因此省略其说明。
另外，上述说明的是将图11的电流控制器45a及47a换成电流控制器16及17的例子，但也可以将图4的电流控制器47a换成电流控制器17。
即使在操作量U’超过限制值时，也由于使用了不该使该PI控制器内部的积分器63a停止运算的PI控制器即d轴电流控制器16及q轴电流控制器17，因此能够以简单的构成抑制电压饱和的发生。
如上所述，在交流电动机的调速装置中电压饱和发生时，由于根据作为电压饱和程度检测的电压饱和量，求出为了消除电压饱和用的最佳修正量，并进行反馈以修正各指令，因此适合用于额定速度以上的高速运行或具有急剧速度变化的用途。
权利要求
1.一种交流电动机的调速装置，具有将交流电动机的电流分为旋转的直角双轴坐标上的2个分量即励磁分量电流及转矩分量电流，并对其分别进行比例积分控制的电流控制器，其特征在于，还具有将对转矩分量电流进行比例积分控制的转矩分量电流控制器输出的转矩电压分量限制在规定值以下的转矩分量电压限制器，根据所述转矩分量电流控制器输出的转矩分量电压分量及所述转矩分量电压限制器输出的转矩分量电压指令求出转矩分量电压饱和量的第1减法器，保持该转矩分量电压饱和量的第1积分器，根据该保持的转矩分量电压饱和量及直角双轴坐标的旋转角速度输出磁通指令修正量的磁通指令修正器，以及从磁通指令减去该磁通指令修正量并输出磁通修正指令的第2减法器。
2.一种交流电动机的调速装置，具有将交流电动机的电流分为旋转的直角双轴坐标上的2个分量即励磁分量电流及转矩分量电流并对其分别进行比例积分控制的电流控制器，其特征在于，还具有将对转矩分量电流进行比例积分控制的转矩分量电流控制器输出的转矩分量电压分量限制在规定值以下的转矩分量电压限制器，根据所述转矩分量电流控制器输出的转矩分量电压分量及所述转矩分量电压控制器输出的转矩分量电压指令求转矩分量电压饱和量的第1减法器，保持该转矩分量电压饱和量的第1积分器，根据该保持的转矩分量电压饱和量及直角双轴坐标的旋转角速度输出励磁分量电流指令修正量的励磁分量电流指令修正器，以及从励磁分量电流指令减去该励磁分量电流指令修正量并输出励磁分量电流指令修正指令的第3减法器。
3.如权利要求1所述的交流电动机的调速装置，其特征在于，将所述交流电动机的转速输入至生成磁通指令的磁通指令生成单元，使其根据所述交流电动机的转速生成磁通指令。
4.如权利要求2所述的交流电动机的调速装置，其特征在于，将所述交流电动机的转速输入至生成励磁分量电流指令的励磁分量电流指令生成单元，使其根据所述交流电动机的转速生成励磁分量电流指令。
5.如权利要求1至权利要求4的任一项所述的交流电动机的调速装置，其特征在于，具有将对励磁分量电流进行比例积分控制的励磁分量电流控制器输出的励磁分量电压分量限制在规定值以下的励磁分量电压限制器，求出所述励磁分量电流控制器输出的励磁分量电压分量及所述励磁分量电压限制器输出的励磁分量电压饱和量的第4减法器，保持该励磁分量电压饱和量的第2积分器，根据该保持的励磁分量电压饱和量及直角双轴坐标的旋转角速度输出转矩分量电流指令修正量的励磁分量电流指令修正器，以及从转矩分量电流指令减去该转矩分量电流指令修正量并输出转矩分量电流修正指令的第5减法器。
6.如权利要求5所述的交流电动机的调速装置，其特征在于，在将对速度指令与交流电动机的转速之速度偏差进行比例积分控制的速度控制器输出的转矩分量电流指令限制在规定值以下的转矩分量电流限制器中，使限制转矩分量电流指令的限制值相应于所述交流电动机的转速而变化。
7.一种交流电动机的调速装置，具有将交流电动机的电流分为旋转的直角双轴坐标上的2个分量即励磁分量电流及转矩分量电流并对其分别进行比例积分控制的电流控制器，其特征在于，这样构成对转矩分量电流进行比例积分控制的转矩分量电流控制器，使得转矩分量电压分量即使饱和，内部积分器也能够继续运算，同时还具有将对转矩分量电流进行比例积分控制的转矩分量电流控制器输出的转矩分量电压分量限制在规定值以下的转矩分量电压限制器，根据所述转矩分量电流控制器输出的转矩分量电压分量及所述转矩分量电压限制器输出的转矩分量电压指令求转矩分量电压饱和量的第1减法器，根据该转矩分量电压饱和量及直角双轴坐标的旋转角速度输出磁通指令修正量的磁通指令修正器，以及从磁通指令减去该磁通指令修正量并输出磁通修正指令的第2减法器。
8.一种交流电动机的调速装置，具有将交流电动机的电流分为旋转的直角双轴坐标上的2个分量即励磁分量电流及转矩分量电流并对其分别进行比例积分控制的电流控制器，其特征在于，这样构成对转矩分量电流进行比例积分控制的转矩分量电流控制器，使得转矩分量电压分量即使饱和，内部积分器也能够继续运算，同时还具有将对转矩分量电流进行比例积分控制的转矩分量电流控制器输出的转矩分量电压分量限制在规定值以下的转矩分量电压限制器，根据所述转矩分量电流控制器输出的转矩分量电压分量及所述转矩分量电压限制器输出的转矩分量电压指令求转矩分量电压饱和量的第1减法器，根据该转矩分量电压饱和量及直角双轴坐标的旋转角速度输出励磁分量电流指令修正量的励磁分量电流指令修正器，以及从励磁分量电流指令减去该励磁分量电流指令修正量并输出励磁分量电流指令修正指令的第3减法器。
9.如权利要求7所述的交流电动机的调速装置，其特征在于，将所述交流电动机的转速输入至生成磁通指令的磁通指令生成单元，使其根据所述交流电动机的转速生成磁通指令。
10.如权利要求8所述的交流电动机的调速装置，其特征在于，将所述交流电动机的转速输入至生成励磁分量电流指令的励磁分量电流指令生成单元，使其根据所述交流电动机的转速生成励磁分量电流指令。
11.如权利要求7至权利要求10的任一项所述的交流电动机的调速装置，其特征在于，这样构成对励磁分量电流进行比例积分控制的励磁分量电流控制器，使得励磁分量电压分量即使饱和，内部的积分器也能够继续运算，同时还具有将对励磁分量电流进行比例积分控制的励磁分量电流控制器输出的励磁分量电压分量限制在规定值以下的励磁分量电压限制器，求所述励磁分量电流控制器输出的励磁分量电压分量及所述励磁分量电压限制器输出的励磁分量电压饱和量的第4减法器，根据该励磁分量电压饱和量及直角双轴坐标的旋转角速度输出转矩分量电流指令修正量的励磁分量电流指令修正器，以及从转矩分量电流指令减去该转矩分量电流指令修正量并输出转矩分量电流修正指令的第5减法器。
12.如权利要求11所述的交流电动机的调速装置，其特征在于，在将对速度指令与交流电动机的转速之速度偏差进行比例积分控制的速度控制器输出的转矩分量电流指令限制在规定值以下的转矩分量电流限制器中，使限制转矩分量电流指令的限制值相应于所述交流电动机的转速而变化。
全文摘要
本发明交流电动机的调速装置是具有将交流电动机的电流分解为旋转的直角双轴坐标上的2个分量即励磁分量电流及转矩分量电流并对其分别进行比例积分控制的电流控制器的交流电动机调速装置，具有根据转矩分量电流控制器(47a)输出的转矩分量电压分量(Vq’)及转矩分量电压限制器(54a)输出的转矩分量电压指令(Vq*)求转矩分量电压饱和量(ΔVq)的第1减法器，保持该转矩分量电压饱和量(ΔVq)的第1积分器，根据该保持的转矩分量电压饱和量(ΔVq’)及直角双轴坐标的旋转角速度输出磁通指令修正量(Δφ
文档编号H02P21/00GK1440587SQ01812325
公开日2003年9月3日 申请日期2001年7月13日 优先权日2001年7月13日
发明者原川雅哉, 長野铁明 申请人:三菱电机株式会社