同步电动机的驱动装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及同步电动机的驱动装置。
【背景技术】
[0002] 关于同步电动机的驱动装置，已经提出了对同步电动机的d轴与q轴之间的互感、 励磁与q轴之间的互感进行规定来运算同步电动机的磁通的驱动装置。根据该驱动装置， 能够提高磁通运算的精度（例如参照专利文献1)。 现有技术文献 专利文献
[0003] 专利文献1 :日本专利特开平9-327200号公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0004] 然而，专利文献1所记载的驱动装置中，磁通运算会变得复杂。另外，为了在事先 掌握d轴与q轴之间的互感、励磁与q轴之间的互感，需要在各种负载条件下实施详细的电 磁场解析。
[0005] 本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够以简单的结构提 高磁通运算精度的同步电动机的驱动装置。 解决技术问题所采用的技术方案
[0006] 本发明所涉及的同步电动机的驱动装置包括：磁通运算部，该磁通运算部在以同 步电动机的励磁磁极的方向为d轴、以与所述d轴正交的方向为q轴时，基于所述d轴的电 流、所述q轴的电流、所述同步电动机的励磁电流，来计算所述d轴的磁通、所述q轴的磁 通；以及 磁通运算误差校正部，该磁通运算误差校正部计算出所述同步电动机的输入电压与输 入电流的相位差，基于该相位差，对由所述d轴的磁通和所述q轴的磁通计算出的内部相差 角进行校正。 发明效果
[0007] 根据本发明，能够以简单的结构来提高磁通运算的精度。
【附图说明】
[0008] 图1是本发明的实施方式1中的同步电动机的驱动装置的框图。 图2是用于说明本发明的实施方式1中的同步电动机的驱动装置所采用的同步电动机 矢量控制的图。 图3是本发明的实施方式1中的同步电动机的驱动装置所驱动的同步电动机的d轴的 等效电路图和q轴的等效电路图。 图4是用于说明本发明的实施方式1中的同步电动机的驱动装置所驱动的同步电动机 1的推算磁通方向有偏差时的图。 图5是本发明的实施方式1中的同步电动机的驱动装置中所设置的磁通运算部的框 图。 图6是本发明的实施方式1中的同步电动机的驱动装置中所设置的磁通运算误差校正 部的框图。 图7是本发明的实施方式2中的同步电动机的驱动装置的框图。
【具体实施方式】
[0009] 参照附图，对用于实施本发明的方式进行说明。各图中，对于相同或相当的部分标 注相同的标号，并对其重复的说明进行适当简化或省略。
[0010] 实施方式1 图1是本发明的实施方式1中的同步电动机的驱动装置的框图。
[0011] 图1中，同步电动机1用于驱动轧机辊轮等。
[0012] 同步电动机1的电枢与电枢用功率转换器2相连接。电枢用功率转换器2具备将 直流电转换成交流电并将该交流电提供给同步电动机1的电枢的功能。同步电动机1的励 磁装置与励磁用功率转换器3相连接。励磁用功率转换器3具备向同步电动机1的励磁装 置供电的功能。在同步电动机1的附近设有速度检测器4。速度检测器4具备检测出同步 电动机1的转子的位置t的功能。
[0013] 电枢用功率转换器2、励磁用功率转换器3、速度检测器4都与驱动装置相连接。
[0014] 驱动装置包括：励磁减弱控制部5、三相/dq转换部6、磁通运算部7、磁通运算误 差校正部8、速度控制部9、MT/dq转换部KKdq轴电流控制部11、dq/三相转换部12、PWM 控制部13、励磁电流基准运算部14、和励磁电流控制部15。
[0015] 励磁减弱控制部5具备基于由位置吣的变化计算出的角速度《 十算出磁通 基准的功能。三相Mq转换部6具备基于输入到同步电动机1各相的电流IU、IV、IW* 位置L来计算出d轴电枢电流Id、q轴电枢电流15的功能。
[0016] 磁通运算部7具备基于d轴电枢电流Id、q轴电枢电流Iq、输入到同步电动机1的 励磁装置的励磁电流If、磁通基准来计算出主磁通的d轴分量推算值巾/、q轴分量推 算值/的功能。
[0017] 磁通运算误差校正部8具备基于主磁通的d轴分量推算值￠/、q轴分量推算值 ￠/来计算出内部相差角推算值s'的功能。磁通运算误差校正部8还具备对内部相差 角推算值S'进行校正从而计算出内部相差角推算值S"的功能。磁通运算误差校正部 8还具备对q轴分量推算值￠/进行校正从而计算出q轴分量推算值￠,"的功能。
[0018] 速度控制部9具备基于速度基准与角速度《d勺偏差来计算出同步电动机1 的转矩基准圹的功能。MT/dq转换部10具备如下功能：利用内部相差角推算值S"，将由 转矩基准f除以磁通基准巾#而得到的T轴上的转矩电流基准I/分解为d轴电枢电流基 准l/、q轴电枢电流基准I/。
[0019] dq轴电流控制部11具备以使d轴电枢电流基准1/与d轴电枢电流I,的偏差、q 轴电枢电流基准1:与q轴电枢电流Iq的偏差为零的方式计算出d轴电枢电压基准V/、q 轴电枢电压基准V:的功能。dq/三相转换部12具备基于d轴电枢电压基准V/、q轴电枢 电压基准V/、位置吣来计算出提供给同步电动机1的电枢的电压基准Vu'Vv'V/的功能。PWM控制部13具备基于电压基准Vu'Vv'V/来控制电枢用功率转换器2的功能。
[0020] 励磁电流基准运算部14具备基于磁通基准（i) '主磁通的q轴分量推算值￠/、 d轴电枢电流来Id计算出励磁电流基准I/的功能。励磁电流控制部15具备以使励磁电流 基准1/与励磁电流If的偏差为零的方式来计算出励磁电压基准V/的功能。
[0021] 在上述驱动装置中，当磁通运算误差校正部8对内部相差角推算值S'进行校正 从而计算出内部相差角推算值S"时，利用的是d轴电枢电压基准V/、q轴电枢电压基准 V<；、d轴电枢电流Id、q轴电枢电流Iq。当磁通运算误差校正部8对主磁通的q轴分量推算 值￠:进行校正从而计算出q轴分量推算值4%"时，利用的是主磁通的d轴分量推算值 ￠/、q轴分量推算值￠/、内部相差角推算值S"。
[0022] 接下来，利用图2,对同步电动机1的矢量控制进行说明。 图2是用于说明本发明的实施方式1中的同步电动机的驱动装置所采用的同步电动机 矢量控制的图。
[0023] d轴（竖轴）对应于同步电动机1的励磁磁极的方向。q轴（横轴）对应于与d 轴正交的方向。M轴对应于由励磁产生的磁通和由电枢电流产生的磁通合成后得到的主磁 通的方向。T轴对应于与M轴并行的方向。内部相差角S是M轴与d轴所成的角度。
[0024] 在同步电动机1的矢量控制中，基于主磁通的大小巾与内部相差角S，沿着T轴 方向流过转矩电流It，从而使功率因数为1。
[0025] 接下来，利用图3,对主磁通的d轴分量推算值￠/、q轴分量推算值￠/、内部 相差角推算值S'、励磁电流基准1/的计算方法进行说明。 图3是本发明的实施方式1中的同步电动机的驱动装置所驱动的同步电动机的d轴的 等效电路图和q轴的等效电路图。
[0026] 图3是带有阻尼线圈的凸极式同步电动机1的等效电路图。其中，参数、电流都是 一次侧换算后的值。
[0027] 图3中，<i>d是主磁通的d轴分量。<i>q是主磁通的q轴分量。I(i的大写字母）d 是d轴电枢电流。I(i的大写字母）(1是q轴电枢电流。Lad是d轴电枢反作用电感。Laq是 q轴电枢反作用电感。1(L的小写字母）a是电枢漏感。I(i的大写字母）f是励磁电流。I(i 的大写字母）1；(1是(1轴阻尼电流。I(i的大写字母）kq是q轴阻尼电流。1?1；(1是(1轴阻尼电 阻。1^是9轴阻尼电阻。1(L的小写字母）1；(1是(1轴阻尼漏感。1(L的小写字母）1；(1是(1轴 阻尼漏感。
[0028] 在该等效电路中，一次侧的主磁通的d轴分量<i)d、q轴分量扒用下面的（1)式、 (2)式来表示。
[0029] [数学式1] 巾d-(Lad+la)Id+Ladlkd+Ladlf⑴
[0030] [数学式2] ￠,=(Laq+la)Iq+LaJkq (2)
[0031] 根据Park(派克）方程式，d轴阻尼电流Ikd、q轴阻尼电流Ikq用下面的（3)式、 (4)式来表示。
[0032] [数学式3]
【主权项】
1. 一种同步电动机的驱动装置，其特征在于，包括： 磁通运算部，该磁通运算部在以同步电动机的励磁磁极的方向为d轴、以与所述d轴正 交的方向为q轴时，基于所述d轴的电流、所述q轴的电流、所述同步电动机的励磁电流，来 计算所述d轴的磁通、所述q轴的磁通；以及 磁通运算误差校正部，该磁通运算误差校正部计算出所述同步电动机的输入电压与输 入电流之间的相位差，并基于该相位差，对由所述d轴的磁通和所述q轴的磁通计算出的内 部相差角进行校正。
2. 如权利要求1所述的同步电动机的驱动装置，其特征在于， 所述磁通运算误差校正部基于所述同步电动机的输入电压基准与输入电流检测值，来 计算出所述相位差。
3. 如权利要求1所述的同步电动机的驱动装置，其特征在于， 所述磁通运算误差校正部基于所述同步电动机的输入电压检测值与输入电流检测值， 来计算出所述相位差。
4. 如权利要求1所述的同步电动机的驱动装置，其特征在于， 所述磁通运算误差校正部基于所述d轴的磁通、所述q轴的磁通、以及校正后的内部相 差角，来对所述q轴的磁通进行校正，以使主磁通的大小在校正前后相同。
【专利摘要】本发明提供一种能够以简单的结构来提高磁通运算精度的同步电动机的驱动装置。为此，驱动装置包括：磁通运算部，该磁通运算部在以同步电动机的励磁磁极的方向为d轴、以与该d轴正交的方向为q轴时，基于所述d轴的电流分量、所述q轴的电流分量、所述同步电动机的励磁电流，来计算所述d轴的磁通分量、所述q轴的磁通分量；以及磁通运算误差校正部，该磁通运算误差校正部计算出所述同步电动机的输入电压与输入电流之间的相位差，并基于该相位差，对由所述d轴的磁通分量和所述q轴的磁通分量计算出的内部相差角进行校正。
【IPC分类】H02P6-06
【公开号】CN104604117
【申请号】CN201280075597
【发明人】石田尚
【申请人】东芝三菱电机产业系统株式会社
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2012年9月3日
【公告号】US20150222215, WO2014033959A1