电机控制装置制造方法

电机控制装置制造方法
【专利摘要】提供一种能够适宜地抑制交流电机的脉动转矩的电机控制装置。具备：轴误差推断器（303），基于通过电流传感器（2）检测的逆变器的电流值推断轴误差；傅里叶顺变换器（316a），从轴误差的时间性变动中提取轴误差向量；附带圆形限幅器的积分控制器（316b），计算用于抵消脉动转矩的补正电流向量，把以规定的限幅值作为半径的圆周作为基准限制补正电流向量的移动，附带圆形限幅器的积分控制器（316b）执行限制补正电流向量的移动的圆形限幅处理，以使补正电流向量的偏角接近轴误差向量的偏角。
【专利说明】电机控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及用无位置传感器控制交流电机的驱动的电机控制装置。
【背景技术】
[0002]已知有通过逆变器的电流检测值推断交流电机的转子的位置，进而根据所推断的上述位置控制交流电机的驱动的无位置传感器控制。通过无位置传感器控制驱动的交流电机耐环境性优异，特别是在驱动压缩机时有用。
[0003]可是，当控制交流电机驱动压缩机的情况下，交流电机的负荷转矩与压缩行程同步地脉动。特别是在回转式压缩机和往复式压缩机的情况下，与压缩动作同步的负荷转矩的脉动显著发生。因而，当驱动这些压缩机的情况下，要求适宜地进行为了抵消负荷转矩脉动而流过电机电流，抑制交流电机的速度变动的脉动转矩抑制控制。
[0004]例如，在专利文献I中记载有具备脉动转矩抑制控制器的同步电机的控制装置。在该控制装置中，脉动转矩抑制控制器从在控制装置内的运算中求得的轴误差中提取与转子位置同步发生的负荷转矩的脉动分量，通过计算求用于抵消它的脉动转矩抑制电流值。而后通过将求得的脉动转矩抑制电流值加在平均转矩电流值上，可以抑制转子的速度变动。
[0005]如果对该脉动转矩抑制控制器的内部附加说明，则在内部具备单相-dq轴变换器、2个积分控制器和dq轴-单相变换器。单相-dq轴变换器将转矩的脉动分量分解为2个无向量值即d轴分量(cos分量)和q轴分量(sin分量)。而后积分控制器通过增加积分补正使得2个无向量值为零,分别求d轴分量(cos分量)和q轴分量(sin分量)的补正电流值。进而，dq轴单相变换器将2个补正电流值变换为脉动转矩抑制电流值。
[0006]另一方面，在专利文献2中，记载有对专利文献I的技术实施改进的技术。在脉动转矩抑制控制器内在积分控制器的输出一侧上追加了限幅器是改进点，追加的限幅器对用积分控制器计算出的2个补正电流值增加上限限制。而后，在通过该作用降低输入电能的同时，抑制转子的速度变动。
[0007][专利文献I]特开2005-198402号公报
[0008][专利文献2]特开2006-180605号公报
[0009]可是，当进行无位置传感器控制的情况下，当然在上述的轴误差自身中也包含误差。因而，在专利文献I中记载的发明中，因该误差的影响脉动转矩抑制电流过度地增加在交流电机上，根据运行条件具有不能充分减少交流电机的振动和噪音的缺点。进而将负荷转矩的脉动分量分解为2个分量，用独立的积分控制器各自进行补正。因此各分量的补正相互干涉，直至相互的补正电流值稳定为止，在交流电机上增加过度的脉动转矩抑制电流。特别是在交流电机的加减速中和负荷变动中容易发生该状态，此期间具有引起电机电流的紊乱和振动增加的缺点。
[0010]另外，在专利文献2中记载有用限幅器对积分控制器计算出的2个补正电流值增加上上限限制的方法。但是，因为在增加上限限制时并没有反映轴误差的脉动分量的相位，所以存在脉动转矩抑制效果降低的缺点。为了以最小限度的电能高效率地有效实施脉动转矩抑制控制，需要与交流电机的加减速中和负荷变动中的状态变化一致地始终流过与负荷转矩的脉动分量一致的脉动转矩抑制电流。因此，需要考虑轴误差的误差和负荷转矩的脉动分量的相位的控制。

【发明内容】

[0011]因而，本发明的课题在于提供一种能够恰当地抑制交流电机的脉动转矩的电机控制装置。
[0012]为了解决上述课题，本发明的特征在于具备:轴误差推断单元，根据用电流检测单元检测出的逆变器的电流值推断用上述逆变器驱动的交流电机的实轴和控制轴的轴误差；轴误差向量提取单元，从用上述轴误差推断单元推断的上述轴误差的时间性的变动中，将用正弦波表示的脉动分量作为轴误差向量提取；补正电流向量计算单元，对用上述轴误差向量提取单元提取的上述轴误差向量进行积分运算，计算用于抵消上述交流电机的脉动转矩的补正电流向量；以及圆形限幅处理单元，将以规定的限幅值为半径的圆周作为基准，限制用上述补正电流向量计算单元算出的上述补正电流向量的移动，上述圆形限幅处理单元执行限制上述补正电流向量的移动的圆形限幅处理，以使上述补正电流向量的偏角接近上述轴误差向量的偏角。
[0013]而且，有关详细内容在用于实施发明的实施方式中说明。
[0014]如果采用本发明，则能够提供恰当地抑制交流电机的脉动转矩的电机控制装置。
【专利附图】

【附图说明】
[0015]图1是涉及本发明的第I实施方式的电机控制装置的构成图。
[0016]图2是电机控制装置具有的傅里叶顺变换器的构成图。
[0017]图3是电机控制装置具有的附带圆形限幅器的积分控制器的构成图。
[0018]图4是电机控制装置具有的傅里叶逆变换器的构成图。
[0019]图5是附带圆形限幅器的积分控制器具有的积分控制器的构成图。
[0020]图6是表示圆形限幅处理的流程的说明图(PAD:问题分析图)
[0021]图7是表示无向量值补正处理的流程的说明图(PAD:问题分析图)
[0022]图8 (a)是表示补正电流向量和轴误差向量的偏角不同的状态的向量图，(b)是表示补正电流向量和轴误差向量的偏角一致的状态的向量图。
[0023]图9是表示根据轴误差向量使补正电流向量变动的样子的向量图，Ca)是sin(Δ 9 angi) < sin (Hangl)并且 cos ( Δ Θ angl) < cos (Hangl)的情况，(b)是 sin ( Δ Θ angl)> sin (Hangl)并且 cos ( Δ θ mgl) > cos (Hangl)的情况。
[0024]图10是具备涉及本发明的第2实施方式的电机控制装置的圆形限幅处理单元的无向量值补正处理部的构成图。
[0025]符号说明
[0026]S:电机控制系统；1:逆变器；2:电流传感器(电流检测单元)；3:电机控制装置；303:轴误差推断器(轴误差推断单元)；316:脉动转矩抑制控制部；316a:傅里叶顺变换器(轴误差向量提取单元)；al:单相-dq轴变换器；a2、a3:一次延迟滤波器(轴误差向量提取单元);316b:附带圆形限幅器的积分控制器；bl:积分控制器(补正电流向量计算单元);b2:圆形限幅处理单元；100:限幅值计算部(圆形限幅处理单元);300:无向量值补正处理部(圆形限幅处理单元);500:向量变换处理部(圆形限幅处理单元);316c:傅里叶逆变换器；5:交流电机；6:压缩机。
【具体实施方式】
[0027]适宜地参照附图详细说明用于实施本发明的方式(以下，成为实施方式)。
[0028]《第I实施方式》
[0029]〈电机控制装置的构成〉
[0030]图1是涉及本实施方式的电机控制装置的构成图。图1所示的电机控制系统S是通过控制逆变器I的输出电压使交流电机5的转子(未图示)转动，驱动压缩机6 (例如，回转式压缩机)的系统。电机控制系统S具备:逆变器1、电流传感器2、电机控制装置3。
[0031]逆变器I是将从直流电源4输入的直流电压VO变换为三相交流电压，输出到交流电机5的电力变换器。在此，直流电源4是用整流电路42以及平滑电容器43将从交流电源41输入的交流电能变换为直流电能的装置。
[0032]逆变器I具有多个开关元件(未图示)，通过按照从PWM信号发生器315输出的PWM信号切换开关元件的0N/0FF，将直流电压VO变换为三相交流电压。这样通过施加三相交流电压在交流电机5上发生转动磁场，使交流电机5的转子(未图示)转动。而且，作为交流电机5例如能够使用在内部具有铁氧体磁铁的永久磁铁同步电机。
[0033]电流传感器2 (电流检测单元)直接与逆变器I的母线P串联连接，检测流过母线P的电流值1st并将其输出到电机控制装置3。
[0034]电机控制装置3是根据上述的电流值1st生成PWM信号，将该PWM信号输出到逆变器I的装置，主要具备:电流再现处理部301 ;3相/2轴变换器302 ;轴误差推断器303 ；电压指令运算器312 ；2轴/3相变换器314 ;PWM信号发生器315 ;脉动转矩抑制控制部316。
[0035]电流再现处理部301再现上述电流值I St、从逆变器I具有的开关元件(未图示)的0N/0FF信号流向交流电机5的3相交流电流Iuc、Ivc, Iwc，输出到3相/2轴变换器302。
[0036]3相/2轴变换器302根据所再现的3相交流电流Iuc、Ivc, Iwc，和从积分器307输出的相位Θ dc，计算控制系统的dc轴上的电流Idc以及qc轴上的电流Iqc，并将其输出到轴误差推断器303。
[0037]而且，这里的dc轴以及qc轴表示一般的转矩控制中的转动坐标上的控制一侧的轴。与此相反以下将转动坐标上的交流电机一侧的轴记载为d轴以及q轴。另外将控制一侧的轴记载为“控制轴”、将交流电机一侧的轴记载为“实轴”。
[0038]进而，在图1中，将dc轴电流Idc的信号线、qc轴电流Iqc的信号线从过程中作为同一信号线记载，但实际上分别作为不同的信号输入到轴误差推断器303中(之后记载的 Vdc'Vqc* 也一样)。
[0039]轴误差推断器303 (轴误差推断单元)根据dc轴电压指令Vdc*、qc轴电压指令Vqc'dc轴电流Idc、qc轴电流Iqc、电角频率ω Ic，通过使用一般的扩展感应电压的位置推断方式推断交流电机5的实轴和控制轴的相位差即轴误差Λ Θ C0而后，轴误差推断器103将推断的轴误差Λ Θ c输出到符号反转器304以及傅里叶顺变换器316a。[0040]而且，在使用一般的扩展感应电压的位置推断方式中希望考虑与伴随流过交流电机5的电流的变化的电感变化和速度变换有关的项，即还考虑微分项推断轴误差△ Θ c。但是，当脉动转矩周期性发生，流过交流电机5的电流始终变化的情况下，难以高精度求该微分项。因此，不得不用包含简易求得的微分项推断轴误差Λ Θ c，或者省略微分项推断轴误差Λ Θ c的某种方法来推断Λ Θ C0因而在推断的轴误差Λ Θ c中必然包含误差。
[0041]符号反转器304使从轴误差推断器103输入的轴误差Λ Θ c的符号反转(g卩，从作为轴误差指令值的零中减去轴误差Λ Θ c)，输出到PLL电路305。
[0042]PLL (锁相环)电路305使用从符号反转器304输入的值(_Λ Θ c)执行P (比例)控制，或者PI (比例积分)控制，计算交流电机5的角频率补正值△ ω?并将其输出到加法器 306。
[0043]积分器307对从加法器306输入的电角频率cole进行积分计算相位推断值Θ dc,输出到3相/2轴变换器302以及2轴/3相变换器314。
[0044]d轴电流指令发生器308根据平均转矩计算如磁阻转矩成为最大那样的d轴电流指令IcT，并将其输出到电压指令计算器312。
[0045]q轴电流指令发生器309根据从3相/2轴变换器102输入的qc轴电流Iqc，计算与平均转矩对应的q轴电流指令Iqb，并将其输出到加法器310。
[0046]加法器310通过将从脉动转矩抑制控制部316输出的脉动转矩抑制电流值IqSIN*加算到上述的q轴电流值Iqb上，算出新的q轴电流指令Iq%并将其输出到电压指令运算器 312。
[0047]角频率指令运算器311根据从角频率指令发生器313输入的角频率指令'交流电机5的极对数，算出电角频率指数ω ，并将其输出到加法器306以及电压指令运算器312。
[0048]电压指令运算器312根据上述的d轴电流指令Id'q轴电流指令Iq'电角频率指令ω 算出d轴电压指令VcT以及q轴电压指令Vq%并将其输出到轴误差推断器303以及2轴/3相变换器314。
[0049]2轴/3相变换器314根据从电压指令运算器312输入的d轴电压指令VcT以及q轴电压指令Vq'从积分器307输入的相位推断值Θ dc计算交流电机5的3相电压指令Vu'Vv*, Vw*,并将其输出到PWM信号发生器315。
[0050]PWM (脉冲宽度调制)信号发生器315根据从2轴/3相变换器314输入的3相电压指令Vu'V/、Vw*生成PWM信号，并将其输出到逆变器I具有的开关元件(未图示)。
[0051]脉动转矩抑制控制部316具有傅里叶顺变换器316a、附带圆形限幅器的积分控制器316、傅里叶逆变换器316c，计算用于抵消在交流电机5中的负荷转矩的变动(即，脉动转矩)的脉动转矩控制电流值IqSIN*。即，脉动转矩抑制控制部316根据从轴误差推断器303输入的轴误差Λ Θ c算出脉动转矩抑制电流值IqSIN%并将其输出给加法器310。
[0052]以下详细说明脉动转矩抑制控制部316的内部。
[0053](傅里叶顺变换器)
[0054]图2是电机控制装置具有的傅里叶顺变换器316a的构成图。傅里叶顺变换器316a(轴误差向量提取单元)具有如下功能:通过进行傅里叶顺变换处理，从轴误差Λ Θ c中将正弦波的脉动分量作为向量提取。[0055]用轴误差推断器303推断的轴误差Λ Θ c的大小由于受到负荷转矩变动的影响从而按照转子(未图示)的机械角周期性地变动。因而，能够将周期性变动的轴误差△ 0C的脉动分量看成与交流电机5的转子位置对应的交流信号。由此，如果对该交流信号进行傅里叶顺变换，则可以将轴误差Λ Θ c的脉动分量分解为作为2个无向量值的d轴分量(cos分量)和q轴分量(sin分量)。在此，在傅里叶顺变换器316a中，通过使其具有单相_dq轴变换器al和2个一次延迟滤波器a2、a3、符号反转器a4、a5、向量变换器a6的功能,而将脉动分量作为向量提取。
[0056]单相-dq轴变换器al使用在用电流传感器2检测出的时刻的转子(未图示)的机械角Θ r,求sin Θ、cos Θ (有关角度Θ以后说明),其后,对从轴误差推断器303给予的轴误差Δ Θ c分别乘算求得的sin Θ ,cos Θ。由此,求解用电流传感器2检测出的时刻的d轴分量的脉动分量和q轴分量的脉动分量的瞬时值，并将其输出到一次延迟滤波器a2。
[0057]另外，当求一次脉动分量时求解与机械角Θ r对应的sin Θ ,cos Θ值，当求二次脉动分量时求解2倍机械角Θ r的sin (2X Θ r)、cos (2X Θ r)的值。进而在进一步求高次脉动分量的情况下求该次数倍的角度的sin Θ、C0s Θ，将其和轴误差Λ Θ c相乘。由此可以得到所希望的脉动分量。
[0058]这样，一次延迟滤波器a2、a3分别从由单相_dq轴变换器al输出的轴误差中提取脉动分量(与d轴对应的COS分量，以及与q轴对应的sin分量)，并将其输出到符号反转器a4、a5。
[0059]符号反转器a4、a5分别反转从一次延迟滤波器a2、a3输出的值的符号(即，轴误差指令值:从零减去上述值)，算出轴误差的脉动分量的2个无向量值，即算出d轴分量△ Θ cos和q轴分量△ 0sin。向 量变换器a6根据2个无向量值算出轴误差的脉动分量的绝对值
Λ Θ size 和偏角 Δ Θ angle。
[0060]以下为了易于说明，将用轴误差的脉动分量的绝对值Λ Θ size和偏角Λ Θ mgle确定的向量记载为轴误差向量值△ Θ.，另外把表示轴误差的脉动分量的2个无向量值记载为轴误差无向量值Λ θ_，将轴误差的绝对值Λ 0size、偏角Λ 0angle、d轴分量Λ 0_、q轴分量Λ Qsin—起记载为轴误差的脉动分量信息Λ Θ waveJnfD
[0061](附带圆形限幅器的积分控制器)
[0062]图3是附带圆形限幅器的积分控制器316b的构成图。附带圆形限幅器的积分控制器316b具有积分控制器bl、圆形限幅处理单元b2。积分控制器bl (补正电流向量计算单元)基于用傅里叶顺变换器316a提取的轴误差无向量值Λ 进行积分运算，具有计算用于抵消交流电机5的脉动转矩的补正电流值的功能。另外圆形限幅处理单元b2具有基于轴误差向量值Λ 对积分控制器bl算出的补正电流值进行圆形限幅处理的功能。以下，说明各部的详细的内容。
[0063]图5是附带圆形限幅器的积分控制器316b具有的积分控制器bl的构成图，内部具有积分运算器bll、bl2、向量变换器bl3。
[0064]积分运算器bll使用轴误差无向量值Λ Θ sca的q轴分量Λ Θ sin、在前一次的附带圆形限幅器的积分控制器316b内算出的q轴补正电流值Hsin (N_n进行积分运算，算出q轴分量的补正电流基础值Hsin_Base。积分运算器bl2也和积分运算器bll —样计算d轴分量的补正电流基础值H

cos-Base °[0065]向量变换器bl3通过以q轴分量的补正电流基础值Hsin_Base和d轴分量的补正电流基础值Η__β_为基础进行向量变换，计算补正电流基础值的向量值，即绝对值Hsiz^、偏角Hmgle_B_。积分控制器bl进行以上的运算，作为积分控制的运算结果输出到圆形限幅处理单元b2。而且以下为了易于说明，将构成补正电流基础值的向量的绝对值Hsize_Base、偏角—起记载为Hv『Base，另外将补正电流基础值的2个无向量值一起记载为偏角Hsc;a-Base。进而将偏角Hvec;_Base和Hsc;a_Base —起记载为偏角Hinf_Base。以下说明圆形限幅处理单元b2。
[0066]圆形限幅处理单元b2 (参照图3)以将规定的限幅值Lim作为半径的圆周为基准，具有通过在补正电流的向量Hvec;_Base中限制移动执行圆形限幅处理的功能，用图8说明其概要。
[0067]图8是表示圆形限幅处理的作用的向量图，坐标轴中使用在傅里叶顺变换中使用的d轴(cos轴)和q轴(sin轴),在同一坐标轴上表示轴误差的脉动分量的向量Δ Θ ve;。和补正电流值的向量Hve。。白色箭头是轴误差的脉动分量的向量△ θνε。，黑色箭头是补正电流值的向量H.。
[0068]图8 Ca)是表示补正电流值的偏角Hangle和轴误差的脉动分量的偏角Λ Θ mgle不同的状态的向量图。如果只对补正电流的2个无向量值Hsin、Hras，或者绝对值Hsize实施限制，则在补正电流值的偏角Hangle和轴误差的脉动分量的偏角Λ Θ mgle0中产生差异，变成图8 (a)所示的状态。
[0069]产生差异的原因是由于用积分控制补正2个无向量值而引起的。因为各自补正d轴分量的积分值和q轴分量的积分值，所以当然在补正期间在补正电流基础值的偏角
和轴误差的脉动分量的偏角△ Gangle之间产生差异。在该状态下如果增加中断积分控制的运算那样的限制，则在补正电流基础值的偏角Hangle和轴误差的脉动分量的偏角Δ Θ mgle中差异依然存在。
[0070]相对于此在本实施方式中，以将用白色箭头表示的轴误差的脉动分量的向量Δ Θ 设置成零为目标实施脉动转矩抑制控制。这是因为当在轴误差Λ Θc中没有误差的情况下，该动作可以得到最佳的脉动转矩抑制效果。但是，如上所述，在轴误差推定器303输出的轴误差中也包含误差。因而如果将轴误差的脉动分量的向量Λ θνε。补正到零，则实际上增加过度补正，脉动转矩抑制效果降低。
[0071]因此，在实用上在使轴误差的向量的偏角Λ Θ mgle和补正电流向量的偏角Hangleao一致的状态下，并且通过用规定的补正电流增加补正，可以使脉动转矩抑制的效果最高。
[0072]因而，在圆形限幅处理单元b2 (参照图3)中设置这样的功能，将图8 (a)所示的状态，一边对补正电流值的向量实施移动限制一边形成为图8 (b)所示的2个偏角一致的状态。以下说明圆形限幅处理的内容。
[0073]图6是表示圆形限幅处理的流程的说明图(PAD:问题分析图)。
[0074]在补正SlOO的限幅值计算处理中，电机控制装置3用限幅值计算部100 (参照图3)计算用于限制补正电流基础值的向量Η._β_的移动的限幅值Lim。例如，电机控制装置3将与平均转矩对应的q轴电流指令Iqb (平均转矩电流:参照图1)和规定的比例常数(正值)相乘算出限幅值Lin。在这种情况下,优选限幅值Lim是q轴电流指令Iqb的大小的100~150%。通过在上述的范围内逐次设定限幅值Lim，能够在避免过度补正的同时适宜地防止因周期性干扰引起的脉动转矩。
[0075]接下来，在步骤S200中电机控制装置3用无向量值补正处理部200 (参照图3)判断补正电流基础值的向量Η._β_的绝对值Hsize_Base是否大于等于限幅值Lim和变动允许值Tole的差(Lim-Tole)。上述变动允许值Tole以补正电流基础值的向量Hvec;_Base在用限幅值Lim规定的圆周附近(或者，圆周内部)移动的方式，事前通过实验预先设定。
[0076]当绝对值Hsize_Base大于等于上述的差(Lim-Tole)的情况下，补正电流值的向量Hve。有可能与以后说明的限制区域A (参照图9)相比还向直径方向外侧超出变成过度补正。因而，电机控制装置3用无向量值补正处理部300在步骤S300中执行无向量值补正处理，限制补正电流值的向量Hve。的移动。
[0077]另一方面，当绝对值Hsize_Base不足上述的差(Lim-Tole)的情况下,补正电流值的向量Hvec没有从以后说明的限制区域A (参照图9)向直径方向外侧超出的可能。因而，电机控制装置3省略无向量值补正处理。此时，电机控制装置3在步骤S400中作为q轴分量的补正电流值Hsin设定q轴分量的补正电流基础值Hsin Base，作为d轴分量的补正电流值Hms设定d轴分量的补正电流基础值Hms Base。
[0078]最后在步骤500中电机控制装置3用向量变换处理部500 (参照图3)执行向量变换处理。即，电机控制装置3通过根据在步骤S300，或者步骤S400中得到的q轴分量的补正电流值Hsin和d轴分量的补正电流值Hcos进行向量变换处理，计算补正电流值的向量值，即绝对值Hsize和偏角Hangle。如果完成以上的步骤，则电机控制装置3结束处理(END)。接着详细说明无向量值补正处理的内容。
[0079]图7是表示无向量值补正处理的流程的说明图(PAD:问题分析图)。在步骤S301中无向量值补正处 理部300 (参照图3)求用于调查轴误差的向量和补正电流的向量的偏角的差异的值。具体地说，无向量值补正处理部300根据图示的式子算出轴误差一侧的sin、cos,和补正一侧的sin、COSo另外在步骤S302中无向量值补正处理部300根据图示的式子计算sin —侧基准值St_Hsin和cos —侧基准值St_H_。
[0080]在步骤S303中无向量值补正处理部300比较轴误差一侧sin和补正一侧sin的大小。
[0081]当补正一侧的sin比轴误差一侧的sin还大的情况下,无向量值补正处理部300在将sin —侧基准值St_Hsin设定为sin —侧上限值Lim_Hsin (Hi)的同时，设定差(St_Hsin(出)-1'016)作为8丨11一侧下限值1^110^11 (Lo) (S303a)。
[0082]当补正一侧的sin比轴误差一侧的sin还小的情况下,无向量值补正处理部300在将(St_Hsin+Tole)作为sin —侧上限值Lim_Hsin (Hi)设定的同时，将sin —侧基准值St_Hsin 设定为 sin 一侧下限值 Lim_Hsin (Lo) (303b)。
[0083]当补正一侧的sin (H_Baseangl)和轴误差一侧的sin ( Δ Θ mgl)相等的情况下，无向量值补正处理部300作为sin —侧上限值Lin_Hsin (Hi)在设定和(St_Hsin+Tole)的同时，作为 sin—侧下限值 Lim_Hsin (Lo)设定差(St_Hsin_Tole) (S303c)。
[0084]在步骤S304中也和步骤S303 —样，无向量值补正处理部300设定cos —侧上限值 Lim-Hetjs (Hi)和 cos —侧下限值 Lim_He()S (Lo)0
[0085]接着在步骤S305中无向量值补正处理部300比较从积分控制器bl (参照图6)输入的q轴分量的补正电流基础值Hsin Base，和sin —侧上限值Lim_Hsin (Hi)、sin —侧下限值Lim_Hsin (Lo)的大小。
[0086]最初无向量值补正处理部300比较q轴分量的补正电流基础值Hsin Base，和sin —侧上限值Lim_Hsin (Hi),当q轴分量的补正电流基础值Hsin Base比sin —侧上限值Lim_Hsin(Hi)还大的情况下，作为q轴分量的补正电流值Hsin设定sin—侧上限值Lim_Hsin (Hi)。
[0087]当上述判定不成立的情况下，无向量值补正处理部300比较q轴分量的补正电流基础值Hsin Base，和sin —侧下限值Lim_Hsin (Lo)。当q轴分量的补正电流基础值Hsin Base比sin 一侧上限值Lim_Hsin (Lo)还小的情况下,无向量值补正处理部300作为q轴分量的补正电流值Hsin设定sin—侧下限值Lim_Hsin (Lo)0而后当所有的判定都不成立的情况下，无向量值补正处理部300作为q轴分量的补正电流值Hsin设定q轴分量的补正电流基础值
Hsin—Base °
[0088]在步骤S306中也和步骤S305 —样，无向量值补正处理部300设定d轴分量的补正电流值Hcos。
[0089]通过进行以上的处理，无向量值补正处理部300限制补正电流值的向量Hvec的移动。以下说明无向量值补正处理的作用。
[0090]图9 (a)是表示根据轴误差向量Λ Θ 。使补正电流向量变动的样子的向量图，表示 sin ( Δ Θ angle) < sin (Hangle)并且 cos ( Δ Θ angle) < cos (Hangle)的情况。在该状态下如果比较轴误差一侧的sin和补正一侧的sin,则补正一侧的sin比轴误差一侧的sin还大。因此，实施步骤S303a的处理，图9 (a)所示的Hsin的变动允许范围限制在从Lim_Hsin(Hi)到 Lim_Hsin (Lo)。 [0091]如果同样地比较轴误差一侧的cos和补正一侧的cos,则补正一侧的cos比轴误差一侧的cos还大。因此实施步骤S304a的处理,将图9 (a)所示的Hras的变动允许范围限制在从Lim_H_ (Hi)到Lim_H_ (Lo)0根据以上结果，受到限制的补正电流值的向量Hve。a)在将与前一次的补正电流值的向量Hre。(N_0的偏角对应的点K作为一个顶点的矩形区域A的范围中变动，不向矩形区域BI~B3 —侧移动。
[0092]图9 (b)是表示根据轴误差向量Λ 0ve。让补正电流向量变动的样子的向量图，表示是 sin ( Δ Θ angle) > sin (Hangle)并且 cos ( Δ Θ angle) > cos (Hangle)的情况。在该状态中如果比较轴误差一侧的sin和补正一侧的sin,则补正一侧的sin比轴误差一侧的sin还小。因此，实施步骤S303b的处理，将图9 (b)所示的Hsin的变动允许范围限制在Lim_Hsin(Hi)到 Lim_Hsin (Lo)。
[0093]如果同样地比较轴误差一侧的cos和补正一侧的cos,则补正一侧的cos比轴误差一侧的cos还小。因此实施步骤S304b的处理,将图9 (b)所示的Hras的变动允许范围限制在从Lim_H_ (Hi)到Lim_H_ (Lo)0根据以上结果，受到限制的补正电流值的向量Hve。a)在将与前一次的补正电流值的向量Hre。(N_0的偏角对应的点K作为一个顶点的矩形区域A的范围中变动，不向矩形区域BI~B3 —侧移动。
[0094]而且，虽然未图示，但当sin ( Δ Θ angle) =sin (Hangle)并且 cos ( Δ θ mgle) =cos(Hangle)的情况，补正电流值的向量Η.(Ν)在用图9 (a)、(b)所示的矩形区域A和用B1、B2、B3所示的方位中变动。
[0095]其结果，如图9 (a)、(b)所示，补正电流值的向量Η.(Ν)以接近轴误差的向量Δ Qve。的方式变动。另外，补正电流值的向量1^。(10在上述的绝对值Hsizej3ase处于大于等于(Lim-Tole)的状态下始终在不出矩形区域A的范围中变动。因而，补正电流值的向量HTC。00沿着以限幅值Lim作为半径的圆周(或者圆周内)变动，能够防止因过度补正引起的振动增加等。
[0096]附带圆形限幅器的积分控制器316b用圆形限幅处理单元b2进行以上的处理，作为积分控制的运算结果信息输出到傅里叶逆变换器316c和积分控制器bl。
[0097](傅里叶逆变换器)
[0098]图12是电机控制装置具有的傅里叶逆变换器的构成图。傅里叶逆变换器316c对从附带圆形限幅器的积分控制器316b输入的补正电流向量H (Hcos7Hsin)用dq轴单相变换器Cl进行傅里叶逆变换，计算脉动转矩抑制电流值IqSIN'
[0099]如上所述，脉动转矩抑制电流值IqSIN*用加法器310 (参照图1)加算到平均向量电流指令Iqb*上(参照图1)，作为q轴电流指令Iq*输入到电压指令运算器312。这样，通过在作为转矩电流的主要分量的q轴电流指令Iq*上时刻反映脉动转矩控制，能够有效地抑制在交流电机5上发生的脉动转矩。
[0100]〈效果〉
[0101]如果采用本实施方式的电机控制装置3，则以使补正电流值向量的偏角Hangle接近轴误差向量Λ 的偏角的方式设定变动允许范围A (参照图9)，执行圆形限幅控制。如上所述，能够将周期变动的轴误差△ Θ c看做与交流电机5的转子位置对应的交流信号。电机控制装置3将轴误差向量Λ 的偏角Λ Qangle与脉动转矩最大的转子位置对应，以补正电流向量的偏角Hangle接近偏角Λ Qangle的方式进行圆形限幅控制。
[0102]因此，在用于控制脉动转矩的补正电流值向量的绝对值Hsize未超过限幅值Lim(即使假设超过，也是与变动允许值Tole相应的微小值)的状态下，能够让交流电机5的输出转矩无限地与负荷转矩一致。其结果，能够适宜地抵消因周期性的干扰引起的脉动转矩，实现交流电机5的低振动化和低噪音化。
[0103]另外，因为用无位置传感器控制交流电机5，所以在电机控制装置3内推断的轴误差Λ Θc和实际的轴误差之间存在误差。假如不加限幅器执行脉动转矩抑制控制，则因上述的误差影响产生过度补正，有招致电机电流紊乱和振动增加的危险。
[0104]与此相反在本实施方式中，通过进行圆形限幅控制，补正电流向量H以沿着将限幅值Lim作为半径的圆周(或者在该圆周内部)的方式变动。另外，在设定补正电流向量的变动允许范围时使用的变动允许值Tole以补正电流向量不会从上述的圆周大幅度超出的方式设定为微小的值。因而，如果采用本实施方式，则能够可靠地防止因过程补正引起的振幅增加。
[0105]另外，避免过度补正的部分，因为降低用于驱动交流电机5的输入电能，所以能够高效率地驱动交流电机5。
[0106]进而，例如，当使用在交流电机5中具有低温减磁特性的铁氧体磁铁的情况下，由于不会增加过度补正(即，没有流过过度的用于抵消脉动的补正电流)因而抑制铁氧体磁铁的减磁，能够实现长寿命化。
[0107]另外，作为电机控制装置3大多使用微机。微机虽然小型通用性高，但在高速进行精密计算方面受限制。对此在本实施方式中进行圆形限幅控制时，逐次设定补正电流值向量H.的变动允许范围使偏角Hangle无限接近Λ Θ angleD因而，即使在补正电流向量H等中存在一些误差也能够吸收该误差，即使在使用便宜的微机的情况下也能够适宜地抑制脉动转矩。
[0108]另外，在本实施方式中，通过使用扩展感应电压的位置推断方式，推断交流电机5的实轴和控制轴的轴误差Λ 0C。而且，在基于扩展感应电压的轴误差Θ c的运算式中，gp使考虑电机控制装置3的处理速度以及运算负荷省略微分项，通过该根据事前的实验等适宜设定限幅值Lim，能够吸收伴随微分项的省略产生的误差，适宜地抑制因周期性干扰引起的脉动转矩。
[0109]另外,在本实施方式中,补正电流向量的绝对值Hsize当大于等于从限幅值Lim减去变动允许值Tole的情况下(S200)，电机控制装置3执行圆形限幅处理(S300)。顺便说一下，补正电流向量的绝对值Hsize当小于从限幅值Lim减去变动允许值Tole的值的情况下，此次的补正电流向量Hsize a)没有可能从以限幅值Lim为半径的圆周向直径方向外侧超出。
[0110]这样，只在有可能需要限幅的情况下，通过进行圆形限幅控制，减轻电机控制装置300的运算负荷，能够提高应答性。
[0111]《第2实施方式》
[0112]第2实施方式其电机控制装置3的圆形限幅处理单元b2 (参照图3)具备的无向量值补正处理部300A (参照图3)的构成和第I实施方式不同，而其他和第I实施方式一样。因而，说明该不同的部分，有关和第I实施方式重复的部分省略说明。
[0113](无向量值补正处理部)
[0114]图10是涉及本实施方式的电机控制装置的圆形限幅处理单元具备的无向量补正处理部的构成图。
[0115]在本实施方式中圆形限幅处理单元b2的特征在于:不设置变动允许范围(相当于在第I实施方式中说明的矩形范围A:参照图9)执行圆形限幅处理。
[0116]如图10所示，无向量值补正处理部300A包含:一次延迟滤波器b21、sin运算器22b、cos运算部b23、2个乘法器b24、b25。
[0117]一次延迟滤波器b21对傅里叶顺变换器316a (参照图2)求得的轴误差的脉动分量的偏角Λ Qangle进行平均化，输出到sin运算器b22、cos运算器b23。
[0118]Sin运算器b22、cos运算器b23分别求相对经过平均化的偏角Δ Θ mgle。的sin值和cos值，输出到乘法器b24、b25。
[0119]乘法器b24、b25通过乘算从限幅值计算处理100 (参照图3)输入的限幅值Lim和sin值算出补正电流向量的sin —侧无向量值Hsin,通过乘算限幅值Lim和cos值算出补正电流向量Hvee的cos —侧无向量值Η_。无向量值补正处理部300Α通过这样求补正电流向量H (H_，Hsin),执行圆形限幅处理。
[0120]而且，一次延迟滤波器b21的初始值在图6所示的PAD中，在进行补正S400的处理时，设定构成补正电流基础值的向量的偏角Hangle Base (图示省略)。
[0121]《效果》
[0122]如果采用本实施方式，则通过将无向量值补正处理部300A设置成上述的构成，能够以比第I实施方式还简单的构成求补正电流向量H(H_，Hsin)。另外，在用规定的限幅值Lim维持补正电流向量HVe。的半径的同时，作为补正电流向量HVe。的偏角，使用时刻变化的轴误差向量Δ Θ Vec的偏角Δ Θ Cangle0[0123]即，本实施方式的电机控制装置3以使补正电流向量Hve。的偏角Λ 0mgle接近轴误差向量Λ 的偏角Λ Qangle的方式执行限制补正电流向量HVe。的移动的圆形限幅处理。
[0124]由此，能够用简单的构成适宜地抑制交流电机5的脉动转矩。
[0125]《变形例》
[0126]以上，用上述各实施方式说明了本发明的电机控制装置3，而本发明并不限于此，能够进行各种变更。
[0127]例如，在第I实施方式中，说明了在以限幅值Lim为半径的圆周中，将以与上一次的补正电流值向量HVe。(1^)的偏角对应的点K (参照图10)作为一个顶点的矩形区域A作为变动允许区域的情况，但不限于此。
[0128]即，只要在包含半径Lim的圆周的一部分的规定区域内能够限制补正电流值向量H.的移动，则也可以用其他的形状、形态设定变动允许区域。
[0129]另外，如果采用第I实施方式，则说明了以和电流指令值在规定时间内的平均值成比例的方式算出限幅值Lim的情况，但并不限于此。即，也可以以具有和电流指令值在规定时间内的平均值正相关(包含非线性的情况)的方式设定限幅值Lim。在这种情况下，也能够适宜地抑制与电流指令值的增大相应地变大的脉动转矩。
[0130]另外，也可以将限幅值Lim作为可以防止过度补正的固定值预先设定。
[0131]另外，在上述各实施方式中，说明了作为压缩机6使用回转式压缩机的情况，但不限于此。即，作为压缩机6也可以使用往复式压缩机等其他种类的压缩机。
[0132]另外，在上述各实施方式中，说明了交流电机5具有铁氧体磁铁的情况，但不限于此。即，也可以使用钕磁铁等其他种类的磁铁。
[0133]另外，在上述各实施方式中，说明了作为交流电机5使用同步电机的情况，但不限于此。即，即使作为交流电机5使用感应电机，也可以用和上述实施方式同样的方法执行高精度的脉动转矩抑制控制。
[0134]另外，在上述各实施方式中，说明了将用电机控制装置3驱动的交流电机5设置在压缩机6中的情况，但不限于此。即，只要是用无位置传感器驱动交流电机5，就可以适用到所有的设备以及系统。
[0135] 另外，上述各实施方式能够适宜地组合。例如，在第2实施方式中电机控制装置3算出限幅值Lim时，也可以和输出到逆变器I的转矩电流指令值在规定时间内的平均值具有正相关。
【权利要求】
1.一种电机控制装置，其特征在于包括: 轴误差推断单元，根据用电流检测单元检测出的逆变器的电流值推断用上述逆变器驱动的交流电机的实轴和控制轴的轴误差； 轴误差向量提取单元，从用上述轴误差推断单元推断的上述轴误差的时间性的变动中，将用正弦波表示的脉动分量作为轴误差向量提取； 补正电流向量计算单元，对用上述轴误差向量提取单元提取的上述轴误差向量进行积分运算，计算用于抵消上述交流电机的脉动转矩的补正电流向量；以及 圆形限幅处理单元，将以规定的限幅值为半径的圆周作为基准，限制用上述补正电流向量计算单元算出的上述补正电流向量的移动， 上述圆形限幅处理单元执行限制上述补正电流向量的移动的圆形限幅处理，以使上述补正电流向量的偏角接近上述轴误差向量的偏角。
2.根据权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于:上述圆形限幅处理单元通过在包含上述圆周的一部分的规定区域内限制上述补正电流向量的移动，执行上述圆形限幅处理。
3.根据权利要求2所述的电机控制装置，其特征在于:上述圆形限幅处理单元在上述补正电流向量的绝对值大于等于从上述限幅值减去规定值的值的情况下，执行上述圆形限幅处理。
4.根据权利要求2或者3所述的电机控制装置，其特征在于:上述圆形限幅处理单元把以在上述圆形中与用前一次的积分运算算出的上述补正电流向量的偏角对应的点作为一个顶点的矩形区域作为上述规定区域而设定，将用此次的积分运算算出的上述补正电流向量限制在上述矩形区域内。
5.根据权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于:上述圆形限幅处理单元计算上述限幅值，以便和在向上述逆变器输出的转矩电流指令值的规定时间内的平均值具有正相关。
6.根据权利要求5所述的电机控制装置，其特征在于:上述圆形限幅处理单元以在向上述逆变器输出的转矩电流指令值的规定时间内的平均值为基准将上述限幅值设定在100?150%的大小。
【文档编号】H02P27/08GK104038127SQ201310368023
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年8月22日 优先权日:2013年3月7日
【发明者】樋爪达也, 小仓洋寿, B·斯瓦潘, 铃木尚礼 申请人:日立空调·家用电器株式会社