专利名称：交流旋转电机的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种交流旋转电机的控制装置，具有用于从过电流中保护交流旋转电机(AC rotating machine)及其驱动电路的电流限制功能。
背景技术：
以往的这种交流旋转电机的控制装置在日本特开平5-68398号公报(专利文献1) 中被公开。该专利文献1中公开的交流旋转电机的控制装置具备电流运算电路，根据流过交流旋转电机的各相电流，运算检测电流值；校正频率运算电路，根据电流设定值和上述检测电流值，按照规定的运算来运算频率校正值；减法器，从频率指令值减去上述频率校正值；电压指令运算电路，依据该减法器的减法输出，运算电压指令值；以及电压施加单元， 根据上述电压指令值，对交流旋转电机施加驱动电压。在专利文献1所公开的交流旋转电机的控制装置中，由电流运算电路输出检测电流值。在检测电流值超出预先设定的电流设定值的情况下，由校正频率运算电路至少对上述检测电流值与上述电流设定值的偏差进行积分，由此运算频率校正值并输出。利用减法器，从由外部输入的频率指令值减去上述频率校正值，并作为逆变器频率被输入到电压指令电路。在电压指令电路中，按照预先设定的函数关系来运算电压指令值，该电压指令值被输出到电压施加单元。在电压施加单元中，进行控制使得施加到交流旋转电机的驱动电压跟随上述电压指令值。在此，上述校正频率运算电路不依赖于交流旋转电机的动力运行以及再生状态， 按照规定的函数运算，输出对上述频率指令值进行校正的频率校正值使得上述检测电流值不超过上述电流设定值。通过设为这样的结构，能够得到如下的感应电动机的控制装置不仅在稳定运转时，而且在紧急加减速时或者再生时，也能够通过稳定的电流限制动作，从过电流中保护逆变器电路。专利文献1 日本特开平5-68398
发明内容
在该交流旋转电机的控制装置中，电流限制性能主要由要驱动的交流旋转电机的额定值或种类以及频率校正值运算器的增益所决定。例如，在上述增益相对于要驱动的交流旋转电机过低的情况下，电流限制性能的过渡响应变差，产生过电流。相反，在相对于要驱动的交流旋转电机过高的情况下，由于控制周期、电力变换器的载波频率的影响，控制系统变得不稳定。由于这样的原因，为了得到期望的电流限制性能，需要适当地对要驱动的交流旋转电机进行上述增益的设定。然而，在专利文献1中没有公开该增益的设定方法。另外，根据交流旋转电机的动作区域的不同，尤其是交流旋转电机在固定输出区域中进行动作的情况下，存在即使利用专利文献1所记载的方式也无法得到期望的电流限制性能的问题。本发明是为了解决如上所述的问题点而完成的，其目的在于在驱动电常数已知或者未知的交流旋转电机的情况下得到可靠的电流限制性能，提出一种根据交流旋转电机的电常数适当地运算频率校正值运算单元中的放大增益的交流旋转电机的控制装置。本发明的交流旋转电机的控制装置的特征在于，具备电流检测单元，检测提供给交流旋转电机的电流而作为检测电流值；频率校正值运算单元，输出频率校正值；逆变器频率运算单元，根据频率指令值和所述频率校正值来输出逆变器频率；电压指令运算单元， 按照所述逆变器频率，运算电压指令值；以及电压施加单元，根据所述电压指令值，对所述交流旋转电机施加电压，其中，所述频率校正值运算单元具备电流偏差运算器，根据所述检测电流值和电流限制指令值，输出电流偏差；常数存储器，存储所述交流旋转电机的电常数；放大增益运算器，使用所述常数存储器所输出的所述交流旋转电机的电常数，运算放大增益；放大器，根据由所述放大增益运算器所运算的放大增益，将所述电流偏差运算器所输出的所述电流偏差进行放大而运算频率校正运算值；以及输出选择器，在所述交流旋转电机的规定的运转状态下，将所述频率校正运算值作为所述频率校正值而输出。在本发明的交流旋转电机的控制装置中，在电流检测值超过电流限制指令值的情况下进行逆变器频率的校正，由此能够将交流旋转电机的电流的振幅限制在电流限制指令值以下，另外，在对常数存储器中所存储的电常数的交流旋转电机进行驱动的情况下，能够适当地设计放大器增益，能够得到可靠的电流限制性能。
图1是表示本发明的交流旋转电机的控制装置的实施方式1的框图。图2是表示实施方式1的电流限制动作的流程图。图3是表示实施方式1的控制系统的传递特性的框图。图4是将图3改写了的等效框图。图5是表示实施方式1的控制系统的传递特性的特性线图。图6是交流旋转电机的运转区域的说明图。图7是表示实施方式1的变形例IA的框图。图8是表示本发明的交流旋转电机的控制装置的实施方式2的框图。图9是表示实施方式2的变形例2A的框图。图10是表示本发明的交流旋转电机的控制装置的实施方式3的框图。图11是表示实施方式3的控制装置的传递特性的特性线图。图12是表示实施方式3的变形例3A的框图。图13是表示本发明的交流旋转电机的控制装置的实施方式4的框图。图14是表示实施方式4的变形例4A的框。图15是表示本发明的交流旋转电机的控制装置的实施方式5的框图。图16是表示实施方式5的变形例5A的框。图17是表示本发明的交流旋转电机的控制装置的实施方式6的框图。图18是表示实施方式6的变形例6A的框。图19是表示本发明的交流旋转电机的控制装置的实施方式7的框图。图20是表示实施方式7的变形例7A的框。图21是表示本发明的交流旋转电机的控制装置的实施方式8的框图。
图22是表示实施方式8的变形例8A的框。图23是表示本发明的交流旋转电机的控制装置的实施方式9的框图。图M是表示实施方式9的变形例9A的框。图25是表示本发明的交流旋转电机的控制装置的实施方式10的框图。图沈是表示实施方式10的变形例IOA的框。附图标记的说明10 交流旋转电机；11 电压施加单元；13 电流检测单元；15、15A、15B、15C、15a、 15AaU5BaU5Ca 电压指令单元；159 电压指令选择器；17、17A 逆变器频率运算单元； 20、20A、20B、20C、20a、20Aa、20Ba、20Ca 频率校正值运算单元；201 电流偏差运算器；203 常数存储器；210、210A、210B、210C 放大增益运算器；211,212,213,214 放大增益运算部； 223 切换信号生成部；225 切换部；215、216 增益调整部；230 放大器；233 状态信号生成器；235 输出选择器。
具体实施例方式下面，参照附图，详细说明本发明所涉及的交流旋转电机的控制装置的优选实施方式。实施方式1(1)实施方式1的结构的说明图1是表示本发明的交流旋转电机的控制装置的实施方式1的结构的框图。如图 1所示，本实施方式1的交流旋转电机的控制装置具备用于驱动交流旋转电机10的电压施加单元11、电流检测单元13、电压指令单元15、逆变器频率运算单元17以及频率校正值运算单元20。电流检测单元13的三相/dq轴坐标变换器132、电压指令单元15、逆变器频率运算单元17以及频率校正值运算单元20例如由微计算机构成。交流旋转电机10在本实施方式1中是感应电动机101。电压施加单元11是交流旋转电机10的驱动电路，具体地说由VVVF形的三相逆变器构成，根据从电压指令单元15 输入的三相电压指令V *，产生三相交流驱动电压Vuvw，并将该三相交流驱动电压Vuvw施加到交流旋转电机10。在构成电压施加单元11的VVVF形的三相逆变器中，所输出的三相交流驱动电压Vuvw的驱动电压V及其驱动频率f是可变的，产生具有由三相电压指令V *指定的驱动电压V和驱动频率f的三相交流驱动电压Vuvw，并将该三相交流驱动电压Vuvw提供给感应电动机101。电流检测单元13包括电流检测器131和三相/dq轴坐标变换器132。电流检测器131例如利用变流器构成，根据三相交流驱动电压Vuvw来检测流向感应电动机101的三相的各相电流iu、iv、iw，并将这些各相电流iu、iv、iw提供给三相/dq轴坐标变换器132。三相/dq轴坐标变换器132是将三相坐标变换为包含正交的d轴和q轴的旋转二轴坐标的坐标变换器，被输入相位信号θ，利用该相位信号θ，根据各相电流iu、iv、iw，产生与其对应的d轴电流值id和q轴电流值iq。三相/dq轴坐标变换器132产生d轴电流值id和q轴电流值iq以及检测电流值I。d轴电流值id和q轴电流值iq被提供给电压指令单元15。 检测电流值I被提供给频率校正值运算单元20。检测电流值I在本实施方式1中设为与q 轴电流值iq相等，通过下面的公式1来提供。
[式1]I = iq电压指令单元15被构成为公知的感应电压/驱动频率固定控制方式(下面称为 (E/f)固定控制方式)或者公知的驱动电压/驱动频率固定控制方式(下面称为(V/f)固定控制方式)。(E/f)固定控制方式控制成使根据三相交流驱动电压Vuvw而在交流旋转电机10的内部感应出的感应电压E与驱动频率f之比(E/f)固定。(V/f)固定控制方式控制成使三相交流驱动电压Vuvw的驱动电压V与驱动频率f之比(V/f)固定。在本实施方式1 中，电压指令单元15被构成为(E/f)固定控制方式。该(E/f)固定控制方式的电压指令单元15具有(E/f)固定控制方式的电压指令运算单元153和dq轴/三相坐标变换器157。逆变器频率运算单元17包括减法器171。从外部向该减法器171提供频率指令值ω *，并且，从频率校正值运算单元20向该减法器171提供频率校正值Δ ω。逆变器频率运算单元17按照下面的公式2从频率指令值ω *减去频率校正值Δ ω，输出逆变器频率 ω i0[式2]Qi = ω*-Δ ω从电流检测单元13的三相/dq轴坐标变换器132向(E/f)固定控制方式的电压指令运算单元153提供d轴电流值id和q轴电流值iq，并且从逆变器频率运算单元17向 (E/f)固定控制方式的电压指令运算单元153提供逆变器频率ω。该电压指令运算单元 153根据这些d轴电流值id、q轴电流值iq以及逆变器频率ω i，按照下面的公式3、公式4 来运算d轴电压指令Vd*和q轴电压指令vq *，并将这些d轴电压指令vcT和q轴电压指令vq *提供给dq轴/三相坐标变换器157。对dq轴/三相坐标变换器157输入相位信号 θ，利用该相位信号θ将d轴电压指令vcT和q轴电压指令vq*变换为三相电压指令V*， 将该三相电压指令V*提供给电压施加单元11。[式3]vd* = R1Xid[式4]vq* = (R1 Xiq)+ (ω j XL1X id*)此外，在公式3、公式4中，R1是感应电动机101的定子电阻，L1是其定子电感。频率校正值运算单元20具有六个输入部20-11 20-16以及一个输出部20_0， 另外内置有电流偏差运算器201、常数存储器203、放大增益运算器210、放大器230、零值输出器231、状态信号生成器233、以及输出选择器235。从电流检测单元13的三相/dq轴坐标变换器132向输入部20-11提供检测电流值I。从外部向输入部20-12提供电流限制值 Ilimit。向输入部20-13提供逆变器频率ω ρ向输入部20-14提供频率指令值ω *。向输入部20-15提供逆变器频率Coi、频率指令值ω *以及三相电压指令V*中的至少一个。向输入部20-16提供针对交流旋转电机10的d轴电流指令id*、即本实施方式1中是针对感应电动机101的d轴电流指令id*。该d轴电流指令id*是针对感应电动机101的励磁电流，在电压指令运算单元153中使用，并从该电压指令运算单元153提供。输出部20-0向逆变器频率运算单元17的减法器171输出频率校正值Δ ω。电流偏差运算器201包括减法器202，该减法器202与输入部20_11、20_12连接。电流偏差运算器201按照下面的公式5，从检测电流值I减去电流限制值Ilimit，输出电流偏差ΔΙ。[式5]
权利要求
1.一种交流旋转电机的控制装置，其特征在于，具备电流检测单元，检测提供给交流旋转电机的电流而作为检测电流值； 频率校正值运算单元，输出频率校正值；逆变器频率运算单元，根据频率指令值和所述频率校正值来输出逆变器频率； 电压指令单元，按照所述逆变器频率，运算电压指令值；以及电压施加单元，根据所述电压指令值，对所述交流旋转电机施加电压，其中， 所述频率校正值运算单元具备电流偏差运算器，根据所述检测电流值和电流限制指令值，输出电流偏差； 常数存储器，存储所述交流旋转电机的电常数；放大增益运算器，使用所述常数存储器所输出的所述交流旋转电机的电常数，运算放大增益；放大器，根据由所述放大增益运算器所运算的所述放大增益，将所述电流偏差运算器所输出的所述电流偏差进行放大而运算频率校正运算值；以及输出选择器，在所述交流旋转电机的规定的运转状态下，将所述频率校正运算值作为所述频率校正值而输出。
2.根据权利要求1所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，所述放大增益运算器除了使用所述常数存储器所输出的所述交流旋转电机的电常数以外，还使用所述逆变器频率和所述频率指令值中的某一个来运算所述放大器增益并输出ο
3.根据权利要求2所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于， 所述放大增益运算器具有第一放大增益运算部，使用所述常数存储器所输出的所述交流旋转电机的电常数，运算第一放大增益；第二放大增益运算部，除了使用所述常数存储器所输出的所述交流旋转电机的电常数以外，还使用所述逆变器频率和所述频率指令值中的某一个来运算第二放大增益；切换信号生成部，根据所述逆变器频率、所述频率指令值以及所述电压指令值中的至少某一个，生成切换信号；以及切换部，根据所述切换信号，切换由所述第一放大增益运算部运算的第一放大增益和由所述第二放大增益运算部运算的第二放大增益来作为输出，其中，所述放大器根据从所述切换部输出的第一放大增益和第二放大增益中的某一个，将从所述电流偏差运算器所输出的电流偏差进行放大来运算所述频率校正运算值。
4.根据权利要求3所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，在所述第一放大增益运算部中设置有调整所述第一放大增益的第一放大增益调整部， 并且，在所述第二放大增益运算部中设置有调整所述第二放大增益的第二放大增益调整部。
5.根据权利要求1所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，所述电压指令单元具有第一电压指令运算单元和第二电压指令运算单元， 所述第一电压指令运算单元产生用于对所述交流旋转电机的电常数进行测定的测定用电压指令，对所述交流旋转电机施加测定电压，基于所述测定用电压指令和所述测定电压中的一方以及根据所述测定电压而流动的测定电流，运算所述交流旋转电机的电常数， 并将该电常数存储到所述常数存储器中，另外所述第二电压指令运算单元按照所述逆变器频率来运算电压指令值。
全文摘要
提供一种具有用于从过电流中保护交流旋转电机和逆变器等的驱动装置的电流限制功能的交流旋转电机的控制装置，在驱动电常数已知或者未知的交流旋转电机的情况下都具有可靠的电流限制功能。具有频率校正值运算单元，输出频率校正值；逆变器频率运算单元，根据频率指令值和频率校正值来输出逆变器频率；电压指令单元，按照逆变器频率，运算电压指令值；和电压施加单元，根据电压指令值对交流旋转电机施加电压，频率校正值运算单元具有放大增益运算器，根据交流旋转电机的电常数运算放大增益；和放大器，根据由该放大增益运算器运算的放大增益和交流旋转电机的电流来运算频率校正运算值，其中在交流旋转电机的规定的运转状态下将频率校正运算值作为频率校正值而输出。
文档编号H02P27/04GK102349230SQ20098015793
公开日2012年2月8日 申请日期2009年3月11日 优先权日2009年3月11日
发明者加藤将, 寺岛觉, 小林贵彦, 金原义彦 申请人:三菱电机株式会社