旋转机的控制装置及旋转机的电感测定方法
【专利摘要】旋转机的控制装置(2)具有：电压指令生成部(7)，其生成电压指令；电压施加部(5)，其基于电压指令向旋转机(3)施加电压；电流检测部(4)，其检测旋转机(3)的旋转机电流；以及电感运算部(6)，其根据电压指令和旋转机电流对旋转机(3)的电感进行运算，电压指令生成部(7)生成多个恒定直流电压的电压指令，电压施加部(5)基于电压指令向旋转机(3)施加电压，电感运算部(6)根据从电压指令中任意选择出的测定用电压指令、和测定电压指令施加前后的由电流检测部(4)检测出的旋转机电流，对电感进行运算。
【专利说明】旋转机的控制装置及旋转机的电感测定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种感应机(inductionmachine)或同步机(synchronous machine)这样的旋转机(rotary machine),特别是涉及一种能够对旋转机的电感进行测定的控制装置及旋转机的电感测定方法。
【背景技术】
[0002]在对旋转机进行驱动控制的控制装置中，需要旋转机的电气常数(电阻、电感)的值。
[0003]在现有的旋转机的电感常数测定中，在利用约束件等将旋转机的转子固定的状态下，施加交流电力而测定电感常数。但是，对于连接在机械上的旋转机，如果为了测定电气常数而使旋转机进行旋转，则存在使所连接的机械损伤等问题，要求一种不旋转就能够测定电气常数的旋转机的控制装置及电气常数测定方法。
[0004]作为无旋转式的旋转机的常数测定装置.方法，提出了下述方法(例如，参照专利文献I)，即，对大小2个等级的直流电流流过电流控制部时的各电压指令分别进行存储，从基于2个等级的直流电流中较大一方的电流等级的电压值快速变化为基于较小一方的电流等级的电压值，对此时的电流变化达到2个等级的电流步宽的规定值时的时间进行测量，使该测量时间除以绕组电阻的测量值而运算d轴电感。
[0005]另外，提出了下述控制方法.装置(例如，参照专利文献2)，8卩，将q轴电流指令、d轴电流指令设定为第一 q轴电流指令值、第一 d轴电流指令值，将具有规定高度的d轴电流步进指令发送至控制装置，从与d轴电流检测值相对于步进指令的偏差相对应地生成的d轴电压指令值中，减去与由电动机的一次电阻引起的电压降对应的电压，将所得到的电压值以预先确定的第I积分时间进行积分，生成d轴积分值，生成积分结束时的d轴电流检测值相对于积分开始时刻的d轴电流检测值的d轴变化量，针对q轴进行相同的计算而生成q轴积分值和q轴变化量，将电感比值K设定为K = (q轴积分值/d轴积分值)X (d轴变化量/q轴变化量)，通过算式Lq = KXLd计算q轴电感。
[0006]另外，提出了下述控制装置?方法(例如，参照专利文献3)，即，向感应电动机施加用于直流励磁的电压，将感应电动机维持为停止状态，将利用频率较低的正弦波、三角波、锯齿波使直流励磁得到的二次磁通进行微小变化的信号与电压指令或电流指令进行叠加，基于电流检测值和电压指令或电压检测值，对互感进行运算。
[0007]专利文献1:日本特开2009 — 232573号公报(段落【0007】、图2)
[0008]专利文献2:日本特开2001 - 352800号公报(段落【0015】)
[0009]专利文献3:日本特开2000 — 342000号公报(段落【0004】、【0013】)
【发明内容】
[0010] 在专利文献I的常数测定方法中，需要使施加的电压值快速变化，对此时电流变化至特定值为止的时间进行测定，因此，存在为了始终监视电流，需要能够进行足够快的采样的A/D变换器、微型计算机等运算装置。
[0011]另外，在专利文献2的使用电感比值计算电感的方法.装置中，为了通过Lq =KX Ld计算q轴电感，需要电感比值及d轴电感，存在无法适用于电感比值因电感的磁饱和而变化的旋转机的课题。
[0012]另外，在专利文献3的使用交流电流的电感运算装置?方法中，需要至少使交流电流在数个周期中持续流过旋转机，存在在测定期间中旋转机微小地振动，产生噪声的课题。并且，为了测定电感的磁饱和特性，需要提高交流电流的振幅，还存在成为引起更大的振动及噪声的原因的课题。
[0013]本发明的目的在于，为了解决上述课题而提供一种旋转机的控制装置及电感测定方法，其不需要用于以高采样周期检测步进电压施加时的旋转机电流变化的高性能Α/D变换器、微型计算机，通过在常数测定中尽可能缩短电流流过旋转机的时间，从而能够抑制旋转机的振动及噪声，并且能够测定电感的磁饱和特性。
[0014]本发明所涉及的旋转机的控制装置具有:电压指令生成部，其生成电压指令；电压施加部，其基于电压指令向旋转机施加电压；电流检测部，其检测旋转机的旋转机电流；以及电感运算部，其根据电压指令和旋转机电流对旋转机的电感进行运算，电压指令生成部生成多个恒定直流电压的电压指令，电压施加部基于电压指令向旋转机施加电压，电感运算部根据从电压指令中任意选择出的测定用电压指令、和测定电压指令施加前后的由电流检测部检测出的旋转机电流，对电感进行运算。
[0015]本发明所涉及的旋转机的电感测定方法使用旋转机的控制装置，其中，该旋转机的控制装置具有:电压指令生成部，其生成电压指令；电压施加部，其基于电压指令向旋转机施加电压；电流检测部 ，其检测旋转机的旋转机电流；以及电感运算部，其根据电压指令和旋转机电流对旋转机的电感进行运算，该旋转机的电感测定方法由以下步骤构成:由电压指令生成部生成多个恒定直流电压的电压指令的步骤；由电压施加部基于电压指令向旋转机施加电压的步骤；由电流检测部检测旋转机电流的步骤；以及由电感运算部根据从电压指令中任意选择出的测定用电压指令、和测定电压指令施加前后的由电流检测部检测出的旋转机电流，对电感进行运算的步骤。
[0016]发明的效果
[0017]本发明所涉及的旋转机的控制装置具有:电压指令生成部，其生成电压指令；电压施加部，其基于电压指令向旋转机施加电压；电流检测部，其检测旋转机的旋转机电流；以及电感运算部，其根据电压指令和旋转机电流对旋转机的电感进行运算，电压指令生成部生成多个恒定直流电压的电压指令，电压施加部基于电压指令向旋转机施加电压，电感运算部根据从电压指令中任意选择出的测定用电压指令、和测定电压指令施加前后的由电流检测部检测出的旋转机电流，对电感进行运算，由于该旋转机的控制装置形成为上述结构，因此，能够提供一种旋转机的控制装置，其不需要高性能的Α/D变换器、微型计算机，能够缩短电流流过旋转机的时间，能够抑制旋转机的振动、噪声，并且能够测定电感的磁饱和特性。
[0018]本发明所涉及的旋转机的电感测定方法使用旋转机的控制装置，其中，该旋转机的控制装置具有:电压指令生成部，其生成电压指令；电压施加部，其基于电压指令向旋转机施加电压；电流检测部，其检测旋转机的旋转机电流；以及电感运算部，其根据电压指令和旋转机电流对旋转机的电感进行运算，该旋转机的电感测定方法由以下步骤构成:由电压指令生成部生成多个恒定直流电压的电压指令的步骤；由电压施加部基于电压指令向旋转机施加电压的步骤；由电流检测部检测旋转机电流的步骤；以及由电感运算部根据从电压指令中任意选择出的测定用电压指令、和测定电压指令施加前后的由电流检测部检测出的旋转机电流，对电感进行运算的步骤，因此，能够提供一种旋转机的电感测定方法，其不需要高性能的Α/D变换器、微型计算机，能够缩短电流流过旋转机的时间，能够抑制旋转机的振动、噪声，并且能够测定电感的磁饱和特性。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明的实施方式I的旋转机的控制装置所涉及的系统结构图。
[0020]图2是 本发明的实施方式I的旋转机的控制装置所涉及的电感运算部的结构图。
[0021]图3是表示本发明的实施方式I的旋转机的控制装置所涉及的电感测定处理步骤的图。
[0022]图4是表示本发明的实施方式I的旋转机的控制装置所涉及的电感测定动作例的图。
[0023]图5是表示本发明的实施方式I的旋转机的控制装置所涉及的电感的磁饱和特性的测定结果的图。
[0024]图6是表示本发明的实施方式2的旋转机的控制装置所涉及的电感测定处理步骤的图。
[0025]图7是表示本发明的实施方式2的旋转机的控制装置所涉及的电感测定动作例的图。
[0026]图8是表示本发明的实施方式3的旋转机的控制装置所涉及的电感测定处理步骤的图。
[0027]图9是表示本发明的实施方式3的旋转机的控制装置所涉及的电感测定动作例的图。
[0028]图10是本发明的实施方式4的旋转机的电感测定方法所涉及的流程图。
【具体实施方式】
[0029]实施方式I
[0030]下面，基于附图，对本发明的实施方式I进行说明。
[0031]图1是旋转机控制系统I的结构图，在该旋转机控制系统I中应用本发明的实施方式I所涉及的旋转机的控制装置2，图2是电感运算部6的结构图，图3是电感测定处理步骤图，图4是表示电感测定动作例的图，图5是表示电感的磁饱和特性的测定结果的图。
[0032]以下，以本发明的实施方式I所涉及的旋转机的控制装置2的结构、功能为中心进行说明，然后，对本发明所涉及的具体的电感测定方法进行说明。
[0033]基于图1~5，对本发明的实施方式I所涉及的旋转机的控制装置2的结构、功能进行说明。
[0034]在图1中，应用旋转机控制装置2的旋转机控制系统1，由旋转机的控制装置2、旋转机3及对旋转机3的电流进行检测的电流检测部4构成。[0035]旋转机3是同步机，在本实施方式I中，以使用永磁铁的同步机为例进行说明。
[0036]旋转机的控制装置2由以下部分构成:电压施加部5，其相当于向旋转机3施加控制用电压的逆变器等电力变换器；电感运算部6，其对旋转机3的电感进行运算；以及电压指令生成部7，其生成旋转机3驱动用及电感测定用的电压指令。
[0037]电流检测部4对旋转机3的三相电流Iu、Iv、Iw的电流进行检测。在实施方式I中，对电流检测部4在三相上均检测电流的情况进行说明，但也能够通过检测2相并利用三相电流的和为零这一点求出三相电流。另外，也能够根据逆变器母线电流、流过开关元件的电流和开关元件的状态，对三相电流进行运算。
[0038]电压施加部5基于来自电压指令生成部7的电压指令(Vd*、Vq*)，生成电压指令(Vu*、Vv*、Vw*),并基于该电压指令向旋转机3施加电压。
[0039]由电压指令生成部7生成的电压指令由旋转双轴坐标(下面称为dq轴)上的电压指令Vd*和Vq*构成，电压施加部5基于电压指令生成部7生成的电压指令，通过算式(I)而生成三相电压指令(Vu*、Vv*、Vw*),并基于该电压指令向旋转机3施加电压。此外,在确定dq轴时需要旋转机3的转子位置Θ。关于Θ，如果是具有磁极位置检测器的旋转机3，则可以利用来自磁极位置检测器的检测值，在不具有位置检测器的旋转机3中如专利文献【日本专利第4271397号】所示，能够利用初始磁极的检测方法。
[0040]【公式1】
[0041]
【权利要求】
1.一种旋转机的控制装置，其具有: 电压指令生成部，其生成电压指令；电压施加部，其基于所述电压指令向旋转机施加电压；电流检测部，其检测所述旋转机的旋转机电流；以及电感运算部，其根据所述电压指令和所述旋转机电流对所述旋转机的电感进行运算， 所述电压指令生成部生成多个恒定直流电压的电压指令，所述电压施加部基于所述电压指令向所述旋转机施加电压，所述电感运算部根据从所述电压指令中任意选择出的测定用电压指令、和所述测定电压指令施加前后的由所述电流检测部检测出的所述旋转机电流，对电感进行运算。
2.根据权利要求1所述的旋转机的控制装置，其中， 所述电感运算部使用所述旋转机的绕组电阻对电感进行运算。
3.根据权利 要求1或2所述的旋转机的控制装置，其中， 所述电压指令由第I及第2电压指令构成，将第2电压指令作为所述测定用电压指令，对所述旋转机的电感进行运算。
4.根据权利要求1或2所述的旋转机的控制装置，其中， 所述电压指令生成部在输出所述电压指令后，在与该电压指令相反的方向上输出相同大小的电压指令。
5.根据权利要求1或2所述的旋转机的控制装置，其中， 所述电压指令生成部在所述电压指令的基础上，在旋转机的d轴方向上叠加恒定直流电压的电压指令。
6.根据权利要求1或2所述的旋转机的控制装置，其中， 所述电压施加部将基于所述电压指令生成部所生成的所述电压指令的电压，向所述旋转机的d轴或q轴方向上施加,所述电感运算部对d轴或q轴的电感进行运算。
7.根据权利要求1或2所述的旋转机的控制装置，其中， 所述电压施加部将基于所述电压指令生成部所生成的所述电压指令的电压，依次向所述旋转机的d轴或q轴方向上施加,所述电感运算部对d轴及q轴电感依次进行运算。
8.一种旋转机的电感测定方法，在该方法中使用旋转机的控制装置，其中，该旋转机的控制装置具有:电压指令生成部，其生成电压指令；电压施加部，其基于所述电压指令向旋转机施加电压；电流检测部，其检测所述旋转机的旋转机电流；以及电感运算部，其根据所述电压指令和所述旋转机电流对旋转机的电感进行运算， 该旋转机的电感测定方法由以下步骤构成: 由所述电压指令生成部生成多个恒定直流电压的电压指令的步骤；由所述电压施加部基于所述电压指令向所述旋转机施加电压的步骤；由所述电流检测部检测所述旋转机电流的步骤；以及由所述电感运算部根据从所述电压指令中任意选择出的测定用电压指令、和所述测定电压指令施加前后的由所述电流检测部检测出的所述旋转机电流，对电感进行运算的步骤。
【文档编号】H02P29/00GK103959642SQ201180075185
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2011年11月29日 优先权日:2011年11月29日
【发明者】蜂矢阳祐, 小岛铁也, 足立章二 申请人:三菱电机株式会社