永磁体型电动机的控制装置的制造方法_3

文档序号:9383352阅读:来源:国知局
的最上方。另外通常,不会进行成为强磁通控制的将d轴电 流设为正值这样的处理。由此,在表面磁体型电动机中,实际上使d轴电流流动的范围利用 下面的式(9)赋予。
[0052] -Φ/L 彡 id 彡 0... (9)
[0053] 针对永磁体型电动机的每个运转模式,研究表面磁体型电动机的正常状态下的d 轴电压Vd和q轴电压Vq采用什么样的值。在正转?动力运行运转时,成为电动机速度ω > 〇、q轴电流iq > 〇、d轴电流为式(9)的范围这样的条件。如果将这些条件代入至式 (3),则得到d轴电压Vd < 0,如果代入至式(4),则得到q轴电压Vq > 0。如果以相同方 式考虑所有的运转模式,则每个运转模式的电动机电压如图6所示地分布。图6是表示表 面磁体型电动机中的d轴电压Vd和q轴电压Vq的直角坐标上的电动机运转模式的图。如 图6所示,无论在哪个运转模式的情况下,都是在轻载运转时(扭矩电流iq小的情况)q轴 电压Vq向+方向或一方向增大,在重负载运转时(扭矩电流iq大的情况)d轴电压Vd向 +方向或一方向增大。
[0054] 在表面磁体型电动机中,如图6所不,针对永磁体型电动机的运转模式,d轴电压 和q轴电压动作的区域在直角坐标上清晰地分割开,如果是在相同运转模式内,则电压指 令的极性不会改变。因此,能够通过电压指令值的绝对值一电压限幅值的减法运算,求出电 压饱和量。
[0055] 另一方面,在内置磁体型电动机中,通过使d轴电流流动,从而产生磁阻扭矩。因 此,在图5中说明的电动机电压的等电压线中能够输出最大扭矩的点并不是在圆轨迹的最 上方,而是存在于与此相比进一步使d轴电流向负向移动的部分。即,也可以认为,实际上 使d轴电流流动的范围与上述式(9)相比向负的方向扩展。
[0056] 研究内置磁体型电动机的正常状态下的d轴电压Vd和q轴电压Vq采用什么样的 值。在正转?动力运行运转时,成为电动机速度ω > 〇、q轴电流iq > 〇、d轴电流为与式 (9)相比向负的方向扩展的范围这样的条件。可知如果将这些条件代入至上述式(3),则d 轴电压为Vd < 0,但如果代入至式(4),则q轴电压存在Vq > 0和Vq < 0这两个可能性。 在图7中对其进行了图示。图7是表示内置磁体型电动机的正转?动力运行运转下的d轴 电压Vd和q轴电压Vq的一个例子的图。
[0057] 虽然在图7中没有记载,但针对其他运转模式,也能认为是相同的情况。在这种情 况下,不能使用将电压饱和量利用电压指令值的绝对值一电压限幅值的减法运算求出的方 法。其原因在于,例如图7的用A示出的电压指令值和用B示出的电压指令值在取绝对值 的阶段中成为相同的值,因此利用电压指令值的绝对值一电压限幅值的减法运算不能导出 准确的电压饱和量。当然,虽然并不是不能在使用条件分支等的同时导出准确的电压饱和 量,但能够想到并不是简单的减法器,计算变得复杂。
[0058] 如上所述,在内置磁体型电动机中,在相同的运转模式内电压指令的极性也有可 能改变,不能通过电压指令值的绝对值一电压限幅值的减法运算而求出电压饱和量。因此, 存在需要复杂的处理的问题。在本实施方式中,对下述永磁体型电动机的控制装置进行说 明,即:即使在使用内置磁体型电动机的情况下,仅用减法器也能够求出电压饱和量。
[0059] 下面,对本实施方式的下述动作进行说明,即,对电压饱和量进行检测的动作和基 于检测出的电压饱和量对电流指令进行修正的动作。
[0060] 在本实施方式中,通过利用绝对值运算器13、绝对值运算器23、减法器14以及减 法器24,进行电压指令值的绝对值一电压限幅值的减法运算,从而求出电压饱和量。但是, 此时,如内置磁体型电动机等这样,在同一运转模式内电压指令的极性也有可能改变的情 况下,不能直接使用电压指令值、电压限幅值,因此在本实施方式中,如后述那样使电压矢 量旋转后,进行电压指令值的绝对值一电压限幅值的减法运算。
[0061] 在求出电压饱和量后,q轴电流指令校正器15、d轴电流指令校正器25基于电压 饱和量求出电流指令修正量(q轴电流指令校正量Λ iq、d轴电流指令校正量Λ id)。基于 电压饱和量导出电流指令修正量的方法能够想到多种方法,可以使用任一种,但例如能使 用上述的专利文献1的方法。减法器16以及减法器26通过计算电流指令(d轴电流指令 值id*、q轴电流指令值iq*)与电流指令修正量的差值,从而对电流指令进行修正,将计算 出的差值作为电流校正指令(d轴电流校正指令id*cmd、q轴电流校正指令iq*cmd)进行输 出。而且,使用电流校正指令实施利用PI控制进行的永磁体电动机34的矢量控制。
[0062] 此外,作为d轴电流指令值id*,可以赋予任意的值,也可以在上级设置磁通控制 器,使用该磁通控制器的输出值。另外,q轴电流指令值iq*也可以赋予任意的值,也可以 在上级设置速度控制器,使用该速度控制器的输出值。
[0063] 图8是表示电压指令值和电压限幅值、以及根据这两者求出的电压饱和量的关系 的图。该图表示出将永磁体型电动机34设为表面磁体型电动机,在正转?动力运行的模式 下运转的情况。斜线的部分示出电压指令值能够在不产生电压饱和的条件下动作的区域。 电压限幅值Vd_limit以及Vq_limit设定在该斜线的区域内。
[0064] 电压指令值根据电动机速度、q轴电流(扭矩电流)的不同,其大小变化(参照式 (3)以及式(4))。电压指令值在负载扭矩较小的情况下,q轴电压在+侧,d轴电压在一侧 位于小区域,但随着负载扭矩变大,倒向d轴电压一侧的区域,进而其大小也变大,容易引 起电压饱和。如图2所示,在表面磁体型电动机的情况下,如上所示,如果在相同运转模式 内,则即使电动机速度、负载扭矩的大小变化,电压指令值、电压限幅值的极性也不会改变。 因此,通过进行电压指令值的绝对值一电压限幅值的减法运算,能够始终简单地求出电压 饱和量。
[0065] 图9是表示使用了内置磁体型电动机的情况下的电压指令值和电压限幅值、以及 根据这两者求出的电压饱和量的关系的图。该图示出的是将永磁体型电动机34设为内置 磁体型电动机,在正转?动力运行的模式下运转的情况。斜线的部分示出的是电压指令值 能够在不发生电压饱和的条件下动作的区域。电压限幅值Vd_limit以及Vq_limit设定在 该斜线的区域内。
[0066] 电压指令值根据电动机速度、q轴电流(扭矩电流)的不同,其大小变化(参照式 (3)以及式⑷)。在负载扭矩较小的情况下,关于电压指令值,q轴电压在+侧、d轴电压 在一侧位于较小的区域,但随着负载扭矩变大,电压指令值倒向d轴电压一侧的区域,进而 其大小也变大,容易引起电压饱和。在内置磁体型电动机的情况下,如图9所示,即使是在 相同运转模式内,电压指令值、电压限幅值的极性也有可能改变。因此,出现利用电压指令 值的绝对值一电压限幅值的减法运算也无法求出电压饱和量的情况。
[0067] 因此,在本实施方式中,在求出电压饱和量的阶段中,使电压矢量旋转而进行考 虑。在图9中,在将最大扭矩点处的电压指令值向q轴电压的负方向进入的角度(最大扭 矩点处的电压指令值和d轴所成的角度)设为β时,将电压指令值以及电压限幅值以角度 β进行旋转坐标变换。图10是表示以角度β进行旋转坐标变换后的电压指令值和电压限 幅值、以及根据这两者求出的电压饱和量的关系的图。通过进行这种旋转坐标变换,在重负 载运转时,电压指令值、电压限幅值的极性不会改变,因此通过进行电压指令值的绝对值一 电压限幅值的减法运算,能够简单地求出电压饱和量。
[0068] 此外,使电压矢量旋转,从而轻负载运转时
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