专利名称：电动机的矢量控制方法和矢量控制逆变装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及感应电动机(下称电动机)的矢量控制方法和矢量控制逆变(inverter)装置。
图15表示驱动感应电动机的已有的矢量控制逆变装置。该矢量控制逆变装置包含从三相交流电源1得到直流电压的二极管等构成的整流电路2、直流电压平滑化用的滤波器3、晶体管等开关元件构成的，控制对负载的感应电动机的电流供应的变换(inverter)电路4、向电动机5提供速度基准(指令值)的速度指令电路8、接收来自速度指令电路8的指令值ωr*，和连接于电动机5的速度检测器6测得的速度检测值ωr及电流检测器7测得的各相的电流检测值Iu、Iv、Iw，计算提供给电动机5的每一相的初级电压指令值Vu*、Vv*、Vw*的矢量控制运算电路9、以及发生用于根据初级电压指令值Vu*、Vv*、Vw*接通或切断变换电路4的开关元件的信号的脉冲宽度调制控制电路(下称PWM电路)。
图16表示已有的矢量控制逆变装置中的矢量控制运算电路9的内部结构。矢量控制运算电路9包含用于放大速度指令电路8的指令值ωr*与速度检测器6的检测值ωr的偏差，输出转矩电流指令值Iq*的速度运算放大器11、将电流检测器7测得的三相交流检测电流值Iu、Iv、Iw变换为二相直流电流Iq(转矩电流检测值)和Id(励磁电流检测值)的三相→二相转换器、根据励磁电流检测值Id推定、计算电动机5的次级磁通检测值φ2的初级延迟运算器13、根据速度检测器6测得的检测值ωr，发生次级磁通指令值φ2*的次级磁通指令发生器14、放大次级磁通指令值φ2*与次级磁通检测值φ2之差，输出励磁电流指令值Id*的磁通运算放大器15、减法器16、用于放大转矩电流指令值Iq*和转矩电流检测值Iq之差，输出转矩电压指令值Vq*的转矩电流放大器17a、用于放大励磁电流指令值Id*和励磁电流检测值Id之差，并输出励磁电压指令值Vd*的励磁电流放大器17b、用于将转矩电流指令值Iq*除以次级磁通检测值φ2，计算出转差指令ωs*的除法器18、将转差指令ωs*与速度检测值ωr相加，计算对电动机的初级角频率指令值ω0*的加法器19、用于将初级角频率指令值ω0*积分，计算出转矩偏角θ0的积分器20、以及将直流的转矩电压指令值Vq*和直流的励磁电压指令值Vd*转换为三相交流的初级电压指令值Vu*、Vv*、Vw*的二相→三相变换器21。
电流检测器7的输出并不总是需要三相的所有的值，也可以检测出任何二相的值，从Iu+Iv+Iw=0计算出还有一相的值。
下面参照图17和图18，对在上述结构中矢量控制运算电路9控制的转矩电流Iq和励磁电流Id加以说明。
图17表示作为感应电动机通常的等价电路的T型等价电路。该等价电路包括初级电阻r1、初级漏电感l1、互感lm、次级漏电感l2、以及次级电阻r2/s。这里，由于次级电阻随电动机的转差(slip)s而改变，所以使用r2/s。
流入互感lm的电流就是励磁电流，流入次级漏电感l2和次级电阻r2/s的电流就是转矩电流Iq。两种电流成正交，而且其合成电流为电动机的初级电流I1。转矩电流Iq和励磁电流Id的积与电动机产生的转矩成正比。转矩控制是分别将该转矩电流Iq和励磁电流Id瞬间控制于最佳值。
图18以d-q坐标系表示电动机的初级电流I1和转矩电流Iq以及励磁电流Id之间的关系。q轴和d轴互相正交，即q轴相对于d轴超前π/2，转矩电流Iq与励磁电流Id的矢量和就是电动机的初级电流I1。
例如，设电动机额定转矩产生时的转矩电流为Iq100，励磁电流为Id100，则在该图中，Iq100=4A,Id100=3A时，电动机初级额定电流I1100为I1100=√((4A)2+(3A)2)=√(25A2)=5A上面所述的矢量控制逆变器，为了直接控制电流，电流应该是理想的正弦波，以确保控制精度和性能。为了满足这一要求，这一矢量控制逆变装置为避免由于电动机端电压的饱和引起电流波形畸变，作为控制对象的电动机，被限于专门设计的用于以低端电压进行矢量控制的专用电动机，并且该矢量控制逆变装置不能使用于V/F控制用的通用电动机的控制。
图19是将矢量控制的专用电动机的电压特性和V/F控制用的通用电动机的电压特性加以比较的表示的电动机端电压特性图的例子。在图19中，符号Vv所示的实线表示矢量控制用的专用电动机的电动机端子电压特性，符号Vv/f所示虚线表示V/F控制用的通用电动机的电动机端电压特性。
使用于V/F控制的通用电动机，与矢量控制用的专用电动机相比，其电动机端子电压设计得高。这是因为，在这里不必考虑电动机端电压饱和的影响，并且，将该电压设计于高电平，发生一定的转矩所需要的电流相对说来比较小，从而可以减小逆变器的容量，同时也减小逆变器的价格。
与此相比，用于矢量控制的专用电动机，其电动机端电压被设计成甚至在最大转矩时也在电压饱和电平以下(例如160伏特以下)，使电动机终端电压不饱和。
为此，在想要使用控制特性显著优于V/F控制逆变装置的矢量控制逆变装置的用途中，为了降低成本，甚至在比矢量控制专用电动机便宜的带有速度检测器的通用电动机(通用电动机是大量生产的，因而价格比少量生产的专用电动机便宜)被置于矢量控制的情况下，在速度高于要发生饱和电压的速度时，存在着不能发生与V/F控制时相同的额定转矩的问题。图19表示其实例，在转速为1200rpm或更高时额定转矩下降。
本发明是为了解决上述问题而作出的，目的在于提供，即使在以矢量控制使通用电动机运行的情况下，也能够在整个速度范围以高精度在稳定的状态下得到与V/F控制时相同的额定转矩的电动机矢量控制方法及矢量控制逆变装置。
为了达到上述目的，本发明的电动机矢量控制方法中，变换电路驱动的电动机的初级电流由电流检测器测出，所述电流检测器得到的初级电流检测值被分为转矩电流检测值和励磁电流检测值，在将初级电流指令值分为转矩电流指令值和励磁电流指令值，对电动机加以控制的矢量控制方法中，改变根据所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配，并借助于该分配的变更来改变电动机的转矩特性。
本发明的电动机矢量控制方法中，从初级电流检测值得到的转矩电流检测值与励磁电流检测值以规定的比例分配，从而，转矩电流和励磁电流以规定的比例分配，使电动机的转矩特性得以改变。
又，为了达到上述目的，下述发明的电动机矢量控制方法用电流检测器检测出变换电路驱动的电动机的初级电流，电流检测器得到的初级电流检测值被分为转矩电流检测值和励磁电流检测值，在将初级电流指令值分割为转矩电流指令值和励磁电流指令值对电动机进行控制的电动机矢量控制方法中，从初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配根据外部输入信号而变化，电动机的额定转矩特性根据该分配的变化而切换。
在本发明的电动机矢量控制方法中，使从初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配根据外部输入信号而变化，以使电动机的额定转矩特性根据外部输入信号而切换到各合适的特性上。
下面的发明的电动机矢量控制方法，是在上述电动机矢量控制方法中，所述外部信号识别对于短时间额定转矩能够得到所希望的特性的短时间转矩模式、和对于连续额定转矩能够得到所希望的特性的连续转矩模式，以短时间转矩模式和连续转矩模式切换从所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配。
在本发明的电动机矢量控制方法中，外部输入信号识别对于短时间额定转矩能够得到所希望的特性的短时间转矩模式、和对于连续额定转矩能够得到所希望的特性的连续转矩模式，根据该外部输入信号将从所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配切换到短时间转矩模式和连续转矩模式。
而为了达到上述目的，下述发明电动机矢量控制方法，由电流检测器检测出变换电路驱动的电动机的初级电流，所述电流检测器得到的初级电流检测值被分为转矩电流检测值和励磁电流检测值，在将初级电流指令值分割为转矩电流指令值和励磁电流指令值对电动机进行控制的电动机矢量控制方法中，检测出转换器电压，使从所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配根据转换器电压检测值而变化，以便根据转换器电压检测值切换电动机的转矩特性。
在本发明的电动机矢量控制方法中，使从初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配根据转换器电压检测值而变化，以根据转换器电压检测值将电动机的转矩特性切换到合适的特性上。
下面的发明的电动机矢量控制方法，是在上述电动机矢量控制方法中，所述转换器电压低的情况下，自动选择对于连续额定转矩能够得到所希望的特性的连续转矩模式，在所述转换器电压高的情况下，自动选择对于短时间额定转矩能够得到所希望的特性的短时间转矩模式，以短时间转矩模式和连续转矩模式切换从所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配。
本发明的电动机矢量控制方法中，在所述转换器电压低的情况下，自动选择对于连续额定转矩能够得到所希望的特性的连续转矩模式，在所述逆变器电压高的情况下，自动选择对于短时间额定转矩能够得到所希望的特性的短时间转矩模式，将从所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配切换到短时间转矩模式和连续转矩模式。
而为了达到上述目的，下述发明电动机矢量控制方法，由电流检测器检测出变换电路驱动的电动机的初级电流，所述电流检测器得到的初级电流检测值被分为转矩电流检测值和励磁电流检测值，在将初级电流指令值分割为转矩电流指令值和励磁电流指令值对电动机进行控制的电动机矢量控制方法中，判别电动机是正在作动力运行还是正在再生，使从所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配根据正在作动力运行还是正在再生而变化，以便根据该分配的变化切换电动机的转矩特性。
本发明电动机矢量控制方法中，由初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配根据电动机是正在作动力运行还是正在再生而使其改变，以便根据电动机是正在作动力运行还是正在再生而将电动机的转矩特性切换为各合适的特性。
下面的发明的电动机矢量控制方法，是在上述电动机矢量控制方法中，当电动机的速度检测值和转矩电流检测值的乘积为负值时判定为再生模式，该值为正时判定为动力运行模式的方法。
在本发明的电动机矢量控制方法中，根据电动机的速度检测值和转矩电流检测值的乘积的正负，判定是动力运行模式还是再生模式，而不用特别的传感器。
下面的发明的电动机矢量控制方法，是在上述电动机矢量控制方法中，在动力运行模式的情况下自动选择对于连续额定转矩能够得到所希望的特性的连续转矩模式，在再生模式的情况下自动选择对于短时间额定转矩能够得到所希望的特性的短时间转矩模式，以短时间转矩模式和连续转矩模式切换从所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配的方法。
本发明的电动机矢量控制方法中，在动力运行模式的情况下自动选择对于连续额定转矩能够得到所希望的特性的连续转矩模式，在再生模式的情况下自动选择对于短时间额定转矩能够得到所希望的特性的短时间转矩模式，将从所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配切换到短时间转矩模式和连续转矩模式。
又，为了达到上述目的，下述发明的电动机矢量控制方法，以电流检测器检测出变换电路驱动的电动机的初级电流，将所述电流检测器得到的初级电流检测值分割为转矩电流检测值和励磁电流检测值，在将初级电流指令值分割为转矩电流指令值和励磁电流指令值对电动机进行控制的电动机矢量控制方法中，判别是否正在进行逆变器的加速或减速，根据是否正在进行逆变器的加速或减速，改变从所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配，根据该分配的变化切换电动机的转矩特性。
本发明的电动机矢量控制方法中，根据电动机是否正在进行逆变器的加速或减速，改变从所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配，以根据电动机是否正在进行逆变器的加速或减速，将电动机的定额转矩特性切换为个别的适应特性。
下面的发明电动机的矢量控制方法，是根据上述电动机矢量控制方法，其特征在于，速度指令值与速度检测值的差的绝对值超过规定值时，判断为逆变器正在加减速，当速度指令值与速度检测值的差的绝对值不超过规定值时，判断为逆变器不是正在加减速。
本发明的电动机矢量控制方法，根据速度指令值与速度检测值的差的绝对值是否超过规定值，判断是否正在进行逆变器加减速，而不需要特别的传感器。
下一个发明的电动机矢量控制方法，是根据上述发明的电动机矢量控制方法，其特征在于，在逆变器正在加减速以外的情况下，对于连续定额转矩自动选择能够得到所希望的特性的连续转矩模式，在逆变器正在加减速的情况下，对于短时间定额转矩自动选择能够得到所希望的特性的短时间转矩模式，由所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配用短时间转矩模式和连续转矩模式切换。
本发明的电动机矢量控制方法，在逆变器正在加减速以外的情况下，对于连续额定转矩自动选择能够得到所希望的特性的连续转矩模式，在逆变器正在加减速的情况下，对于短时间额定转矩自动选择能够得到所希望的特性的短时间转矩模式，由所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配切换为短时间转矩模式和连续转矩模式。
下一个发明的电动机矢量控制方法，是根据上述发明的电动机矢量控制方法，其特征在于，根据转矩电流检测值与励磁电流检测值的单独增益设定，使转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配改变。
本发明的电动机矢量控制方法，根据转矩电流检测值与励磁电流检测值的单独增益设定，使转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配改变。
下一个发明的电动机矢量控制方法，是根据上述发明的电动机矢量控制方法，其特征在于，使根据初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配改变，以此切换电动机的转矩特性，根据这一切换来切换逆变器控制用的脉冲宽度调制电路的PWM频率。
本发明的电动机矢量控制方法，使根据初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配改变，以此切换电动机的额定转矩特性，根据这一切换来切换逆变器控制用的脉冲宽度调制电路的PWM频率。
下一个发明的电动机矢量控制方法，是根据上述发明的电动机矢量控制方法，其特征在于，是短时间转矩模式时，取比通常时的频率低的频率为PWM频率，是连续转矩模式时，取通常时的频率为PWM频率。
本发明的电动机矢量控制方法，是短时间转矩模式时，取比通常时的频率低的频率为PWM频率，是连续转矩模式时，取通常时的频率为PWM频率。
而且，为了得到上述目的，下一发明的电动机矢量控制逆变装置，由电流检测器检测由变换电路驱动的电动机的初级电流，再将所述电流检测器测出的初级电流检测值分割为转矩电流检测值和励磁电流检测值，将初级电流指令值分割为转矩电流指令值与励磁电流指令值，对电动机进行控制，该电动机矢量控制逆变装置，其特征在于，具有使由所述初级电流检测值求出的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配改变的手段，由该分配变化使电动机的转矩特性发生变化。
本发明的电动机矢量控制逆变装置，由初级电流检测值求出的转矩电流检测值和励磁电流检测值按照规定的比例进行分配，以将转矩电流与励磁电流按规定的比例进行分配，以此使电动机的转矩特性发生变化。
又，为了得到上述目的，下一发明的电动机矢量控制逆变装置，由电流检测器检测由变换电路驱动的电动机的初级电流，再将所述电流检测器测出的初级电流检测值分割为转矩电流检测值和励磁电流检测值，将初级电流指令值分割为转矩电流指令值与励磁电流指令值，对电动机进行控制，该电动机矢量控制逆变装置，其特征在于，具有使由所述初级电流检测值求出的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配根据外部输入信号而改变的手段，根据该分配变化切换电动机的转矩特性。
本发明的电动机矢量控制逆变装置，根据初级电流检测值求出的转矩电流检测值和励磁电流检测值的电流检测值分配根据外部输入信号改变，根据外部输入信号将电动机的转矩特性切换为各别的适应特性。
下述发明的电动机矢量控制逆变装置，是在上述发明的电动机矢量控制逆变装置中，所述外部输入信号，识别对于短时间额定转矩能够得到所希望的特性的短时间转矩模式和对于连续额定转矩能够得到所希望的特性的连续转矩模式，将根据所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配用短时间转矩模式和连续转矩模式进行切换。
本发明的电动机矢量控制逆变装置中，所述外部输入信号，识别对于短时间额定转矩能够得到所希望的特性的短时间转矩模式和对于连续额定转矩能够得到所希望的特性的连续转矩模式，根据该外部信号将根据所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配用短时间转矩模式和连续转矩模式进行切换。
又，为了得到上述目的，下一发明的电动机矢量控制逆变装置，由电流检测器检测由变换电路驱动的电动机的初级电流，再将所述电流检测器测出的一次电流检测值分割为转矩电流检测值和励磁电流检测值，将初级电流指令值分割为转矩电流指令值与励磁电流指令值，对电动机进行控制，该电动机矢量控制逆变装置，其特征在于，具有判断转换器(converter)电压是否超过规定值的转换器电压比较器，和使根据所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配根据转换器电压比较器的输出信号变化的手段，根据该分配变化切换电动机的转矩特性。
本发明的电动机矢量控制逆变装置中，由转换器电压比较器判断转换器(converter)电压是否超过规定值，使根据初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配根据转换器电压比较器的输出信号，根据转换器电压检测值变化，根据转换器电压检测值切换电动机的转矩特性为合适的特性。
下述发明的电动机矢量控制逆变装置，是在上述电动机的矢量控制逆变装置中，具有下述特征根据所述转换器电压比较器得到的比较结果，在转换器电压低于所述规定值的情况下，对于连续额定转矩自动选择能够得到所希望的特性的连续转矩模式，在转换器电压高于所述规定值的情况下，对于短时间定额转矩自动选择能够得到所希望的特性的短时间转矩模式，用短时间转矩模式和连续转矩模式切换由所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配。
本发明的电动机矢量控制逆变装置，根据转换器电压比较器得到的比较结果，在转换器电压低的情况下，对于连续额定转矩自动选择能够得到所希望的特性的连续转矩模式，在转换器电压高的情况下，对于短时间定额转矩自动选择能够得到所希望的特性的短时间转矩模式，将由所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配切换为短时间转矩模式和连续转矩模式。
又，为了得到上述目的，下述发明的电动机矢量控制逆变装置，由电流检测器检测由变换电路驱动的电动机的初级电流，再将所述电流检测器测出的初级电流检测值分割为转矩电流检测值和励磁电流检测值，将初级电流指令值分割为转矩电流指令值与励磁电流指令值，对电动机进行控制，该电动机矢量控制逆变装置，其特征在于，具有判断电动机是处于动力运行中还是正在再生的运行/再生判别器，和使根据初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配根据所述运行/再生判别器的判断结果而变化的手段，根据该分配变化切换电动机的转矩特性。
本发明的电动机矢量控制逆变装置，由运行/再生判别器判断电动机是处于动力运行中还是正在再生，根据运行/再生判别器的判断结果使根据初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配改变，根据电动机是处于动力运行中还是正在再生将电动机的额定转矩特性切换为分别与之相适应的特性。
下述发明的电动机矢量控制逆变装置，是在上述电动机矢量控制逆变装置中，所述运行/再生判别器将电动机的速度检测值与转矩电流检测值相乘，该乘积为负值时判断为再生模式，该乘积为正值时判断为动力运行模式。
本发明的电动机矢量控制逆变装置，由运行/再生判别器将电动机的速度检测值与转矩电流检测值相乘，根据其乘积的正负，判断动力运行模式和再生模式，而不需要使用特别的传感器。
下述发明的电动机矢量控制逆变装置，是在上述电动机矢量控制逆变装置中，所述运行/再生判别器判断为动力运行模式的的情况下，对于连续额定转矩自动选择能够得到所希望的特性的连续转矩模式，在判断为再生模式的情况下，对于短时间定额转矩自动选择能够得到所希望的特性的短时间转矩模式，用短时间转矩模式和连续转矩模式切换由所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配。
本发明的电动机矢量控制逆变装置，在动力运行模式的情况下，对于连续额定转矩自动选择能够得到所希望的特性的连续转矩模式，在再生模式的情况下，对于短时间定额转矩自动选择能够得到所希望的特性的短时间转矩模式，将由所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配切换为短时间转矩模式和连续转矩模式。
又，为了达到上述目的，下述发明的电动机矢量控制逆变装置，由电流检测器检测由变换电路驱动的电动机的初级电流，再将所述电流检测器测出的初级电流检测值分割为转矩电流检测值和励磁电流检测值，将一次电流指令值分割为转矩电流指令值与励磁电流指令值，对电动机进行控制，该电动机矢量控制逆变装置，其特征在于，具有判断逆变器是否正在加减速的加减速判别器，和使由所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配根据加减速判别器的判断结果变化的手段，根据该分配变化切换电动机的转矩特性。
本发明的电动机矢量控制逆变装置，根据判断逆变器判断逆变器是否正在加减速，使由初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配根据加减速判别器的判断结果变化，根据逆变器是否正在加减速将电动机转矩特性切换到分别合适的特性上。
本发明的电动机矢量控制逆变装置，是在上述电动机矢量控制逆变装置中，所述加减速判别器，在速度指令值和速度检测值的差的绝对值大于规定值时判断为逆变器正在加减速；在速度指令值和速度检测值的差的绝对值不大于规定值时判断为逆变器不是正在加减速。
本发明的电动机矢量控制逆变装置中，加减速判别器根据速度指令值和速度检测值的差的绝对值是否大于规定值，判断逆变器是否正在加减速，而不需要特别的传感器。
下述发明的电动机矢量控制逆变装置，是在上述电动机矢量控制逆变装置中，所述加减速判别器判定逆变器不是正在加减速的情况下，对于连续额定转矩自动选择能够得到所希望的特性的连续转矩模式，在判定逆变器正在加减速的情况下，对于短时间定额转矩自动选择能够得到所希望的特性的短时间转矩模式，用短时间转矩模式和连续转矩模式切换由所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配。
本发明的电动机矢量控制逆变装置中，逆变器不是正在加减速的情况下，对于连续额定转矩自动选择能够得到所希望的特性的连续转矩模式，在逆变器正在加减速的情况下，对于短时间定额转矩自动选择能够得到所希望的特性的短时间转矩模式，将由所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配切换为短时间转矩模式和连续转矩模式。
下述发明的电动机矢量控制逆变装置，根据上述电动机矢量控制逆变装置，其特征在于，使由所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配变化的手段由对转矩电流检测值和励磁电流检测值分别设置的增益电路构成。
本发明的电动机矢量控制逆变装置中，由初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配变化依各增益电路的增益设定而变化。
下述发明的电动机矢量控制逆变装置，根据上述电动机矢量控制逆变装置，其特征在于，具有使由所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配变化，以切换电动机的额定转矩特性，据此切换设定逆变器控制用的脉冲宽度调制电路的PWM频率的PWM频率切换指令电路。
本发明的电动机矢量控制逆变装置，使由所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配变化，以切换电动机的转矩特性，据此，PWM频率切换指令电路切换逆变器控制用的脉冲宽度调制电路的PWM频率。
下述发明的电动机矢量控制逆变装置，根据上述电动机矢量控制逆变装置，其特征在于，在所述PWM频率切换指令电路在短时间转矩模式时将PWM频率定为比通常时的频率低的频率，在连续转短模式时将PWM频率定为通常时的频率。
本发明的电动机矢量控制逆变装置中，PWM频率切换指令电路在短时间转矩模式时将PWM频率定为比通常时的频率低的频率，在连续转矩模式时将PWM频率定为通常时的频率。
图1为表示本发明的电动机矢量控制逆变装置的实施形态1的要部(矢量控制运算电路)的方框线路图。
图2为表示本发明的电动机矢量控制逆变装置的动作原理的曲线图。
图3为表示本发明的电动机矢量控制逆变装置的动作原理的曲线图。
图4为表示本发明的电动机矢量控制逆变装置的动作原理的曲线图。
图5为表示本发明的电动机矢量控制逆变装置的实施形态2的要部的方框线路图。
图6为表示实施形态2的电动机矢量控制逆变装置的动作的流程图。
图7为表示本发明的电动机矢量控制逆变装置的实施形态3的要部的方框线路图。
图8表示实施形态3的电动机矢量控制逆变装置的动作的流程图。
图9为表示本发明的电动机矢量控制逆变装置的实施形态4的要部的方框线路图。
图10为表示实施形态4的电动机矢量控制逆变装置的动作的流程图。
图11为表示本发明的电动机矢量控制逆变装置的实施形态5的要部的方框线路图。
图12为表示实施形态5的电动机矢量控制逆变装置的动作的流程图。
图13为表示本发明的电动机矢量控制逆变装置的实施形态6的要部的方框线路图。
图14为表示实施形态6的电动机矢量控制逆变装置的动作的流程图。
图15为表示已有的电动机矢量控制逆变装置总体结构的方框线路图。
图16为表示已有的电动机矢量控制逆变装置的矢量运算电路构成的方框线路图。
图17为表示电动机的等价电路的电路图。
图18表示已有的电动机矢量控制逆变装置的动作原理的曲线图。
图19为表示已有的电动机矢量控制逆变装量的电压饱和特性的曲线图。
下面参照附图对本发明的实施形态作详细说明。还有，在下面说明的本发明实施形态中，与上述已有例相同构成的部分标以与上述已有例相同的符号，省略其说明。
实施形态1图1表示本发明的电动机矢量控制逆变装置的实施形态1。该矢量控制逆变装置，在与图16所示的矢量控制运算电路9相同的矢量控制运算电路9a中，具有使将电流检测器7的输出值Iu、Iv、Iw从3相变换为2相的三相→二相转换器12输出的转矩电流检测值Iq’与增益Kq相乘的Iq增益电路24，和使三相→二相转换器12的励磁电流检测值Id’与增益Kd相乘的Id增益电路25。
Iq增益电路24的增益Kq与Id增益电路25的增益Kd分别设定于不同的值，通常有，Iq增益电路24的增益Kq小于Id增益电路25的增益Kd的关系。
下面参照图2说明本实施形态的动作原理。图2是与图18相同，用d-q坐标表示电动机初级电流I1和转矩电流Iq以及励磁电流Id的关系的图，与图18不同的是，相同的额定转矩发生时的转矩电流Iq100和Id100的值不同。这里，电动机产生的转矩与Iq和Id的积成比例。
从而，作为一个例子，在图2中，Iq100=6A,Id100=2A时，Iq100×Id100=6×2=12。在图18,Iq100×Id100=4×3=12，两者相同，电动机产生的转矩一致。但是，在额定转矩时的电动机的一次电流I1100，在图18中为√(42+32)=5A，而在图2中，√(62+22)=6.3A，图2方面增加。
又，在图2的情况下，具体的增益Kq和Kd的值为Kq=4/6Kd=3/2下面参照图3和图4将矢量控制时的图18的电流分配时和图2的电流分配时电动机转矩特性的差异加以比较表示。在图3与图4中，Ts1、Ts2分别表示短时间额定转矩特性例，Tc1、Tc2分别表示连续额定转矩特性例。
在通常的V/F控制时，连续额定转矩为图3的符号Tc1表示的特性，短时间额定转矩为图4的符号Ts2表示的特性。本发明的矢量控制逆变器使得在矢量控制时也能够实现与该V/F控制时相同的额定转矩特性。
图3表示进行图18所示的电流分配时的矢量控制的情况下的电动机转矩特性。在该图中，在连续额定转矩时电动机端子电压没有达到饱和，并且电动机电流也和V/F控制时相同，因此，在整个额定速度区域可以发生与V/F控制时相同的100％。但是，对于短时间转矩，由于在比额定速度(=1500rpm)低的速度产生电压饱和现象，在例如1200rpm以上转矩低下。
图4表示在进行图2所示的电流分配时的矢量控制的情况下的电动机转矩特性。在该情况下，相同转矩时电动机电流的增加比图18的情况多(即电动机的电流值比V/F控制时增加得多)，电动机的发热增加，由于电动机温度上升的制约，连续转矩大约下降到80％，而短寸间转矩在整个额定速度区域与V/F控制相同可以发生150％。这是因为即使在发生150％转矩时电动机端子电压也没有饱和。下面说明其理由。
根据图18中的转矩电流Iq和励磁电流Id的设定得出的额定转矩特性，如图3所示，对于连续额定转矩能够得到所希望的特性，因此，下面称其为连续转矩模式。而根据图2的转矩电流Iq和励磁电流Id的设定得出的电动机额定转矩特性，如图4所示，对于短时间额定转矩能够得到所希望的特性，因此，下面称其为短时间转矩模式。电动机端子电压由下式(1)表示V=√〔(Vq)2+(Vd)2〕=√{(r1×Iq)2+(ω0×σ×L1×Iq)2+(r1×Id)2+(ω0×L1×Id)2-2r1×Iq×Id×ω0×σL1+2r1×Iq×Id×ω0×L1}…(1)其中，σ=1-M2/L1×L2…(2)L1=lm+l1…(3)L2=lm+l2…(4)(1)式经过变形成为(5)式V=√{r12×(Iq2+Id2))+2r1×Iq×Id×ω0×L1×(1-σ)+ω02×L12×(σ2×Iq2+Id2)}…(5)根据式(5)可以看出，以转矩电流Iq和励磁电流Id的乘积，即转矩为一定，使转矩电流Iq和励磁电流Id的分配发生改变，则式(5)的第1项和第3项将受到影响。
这里，速度越高则电动机的端子电压越高，这是由于第2项和第3项的ω0的作用。
从而，在转矩电流Iq和励磁电流Id的分配改变的情况下，其结果是第3项直接影响电动机端子电压的饱和。由于σ＜＜1，第3项不那么受转矩电流Iq的值的影响，而是取决于励磁电流Id。
从而，如果使励磁电流Id变得比现有值小，则电动机端子电压下降，电压难于饱和。
但是，在该情况下，如果励磁电流过小，则有(1)电动机的初级电流值过度增加，逆变器的容量增加，逆变器的成本上升。
(2)由于电动机的转差率与Iq/Id成比例，转差率变得太大则转子的发热增大等问题发生。因此，对励磁电流Id最好设定使电压不饱和的界限值。
在本发明中，根据规定的比例分配由初级电流检测值求得的转矩电流检测值Iq’和励磁电流检测值Id’的电流检测值，以使转矩电流Iq和励磁电流Id的分配比例为规定的分配比例，这在进行高精度的逆变器控制上是很重要的。
由于存在着类似的发明，日本专利实开平4-111298号公报公开的感应电动机的控制装置，下面叙述该公报公开的技术和本发明的差异。
实开平4-111298号公报公开的控制装置一边保持预定的输出转矩，一边使励磁电流和转矩电流发生变化，以此实现效率良好的运行，在使励磁电流和转矩电流变化这一点上与本发明相似。
但是，实开平4-111298号公报公开的控制装置，励磁电流和转矩电流的改变按照各电流指令值的增益(倍率)的改变进行，因而存在下述问题。
即，为了实现矢量控制那样的复杂的控制，采用微处理器的软件是不可缺少的，而在该情况下，为了提高控制精度，必须最大限度地提高内部运算的分辨率。从而，通常为了确保最大分辨率，励磁电流指令值和转矩电流指令值在例如额定转矩时以16进制归一化为7FFF(在8000溢出)。
实开平4-111298号公报公开的控制装置，其指令值乘以增益，所以在例如励磁电流指令值有1/1.5倍的变更时，变更前的励磁电流指令值有必要采用7FFF×1/1.5的值，以使变更后没有溢出。而且，转矩电流指令值即使在变更前取7FFF，由于变更后成了1/1.5倍，分辨率变成7FFF×(1/1.5)。
这样，在变更前后励磁电流指令和转矩电流指令的某一个的分辨率降低，因此，转矩的控制精度下降，发生转矩波纹(torque ripple)增大，或是转矩发生精度下降等情况。从而不能在精度良好、稳定状态的条件下得到所希望的转矩特性。
与此相对，本发明，如图1所示，励磁电流指令值Id*和转矩电流指令值Iq*在分配变更前后保持不变，而代之以励磁电流检测值Id’和转矩电流检测值Iq’的分配变更。从而，在变更前后励磁电流指令值Id*和转矩电流指令值Iq*两者能够经常保持最大分辨率，转矩的控制精度不会下降，所以，能够在精度良好、稳定状态的条件下得到所希望的转矩特性。
实施形态2图5表示本发明的矢量控制逆变装置的实施形态2的要部。而且在图5中，与图1相对应的部分用与图1中使用的符号相同的符号表示。
具备短时间转矩模式用的Iq增益电路(gain Kqs)31和连续转矩模式用的Iq增益电路(gain Kqc)32、短时间转矩模式用的Id增益电路(gain Kds)33和连续转矩模式用的Id增益电路(gain Kdc)34、将Iq增益电路31和Iq增益电路32的任一方切换使用的转矩特性切换开关35、Id增益电路33和Id增益电路(gainKdc)34的任一方切换使用的又一个转矩特性切换开关36；转矩切换开关35、36根据外部的未图示的指令装置给予的转矩特性切换信号S的通/断，判断是短时间转矩模式还是连续转矩模式，向同一侧(a侧或b侧)切换。
下面参照图6所示的流程图对本实施形态的逆变装置的动作加以说明。首先，判断作为外部输入信号的转矩特性切换信号S是否接通(步骤S10)。
如果转矩特性切换信号接通，(步骤S10肯定)，开关35、36切换到a侧(步骤S11)，选择短时间转矩模式用的Iq增益电路31(gain Kqs)和Id增益电路33(gainKds)(步骤S12)。
与此相对，如果作为外部输入信号的转矩特性切换信号S未接通(步骤S10否定)，则开关35、36切换到b侧(步骤S13)，选择连续转矩模式用的Iq增益电路32(gain Kqc)33和Id增益电路34(gain Kdc)(步骤S14)。
采用本发明，作为外部输入信号的转矩特性切换信号S未接通时，选择连续转矩模式，可以用矢量控制得到通用电动机的连续转矩特性；在外部输入信号接通的情况下则选择短时间转矩模式，可以用矢量控制得到通用电动机的短时间转矩特性。
从而，用使两者合适组合的方法，即使是在矢量控制中也能够得到与V/F控制相同的、所希望的连续额定转矩及短时间额定转矩。
实施形态3图7表示本发明的矢量控制逆变装置的实施形态3的要部。在图7中，与图5对应的部分用与图5所标的符号相同的符号标示。
在本实施形态中，设置转换器电压比较器43。转换器电压比较器43将从使直流电压平滑的滤波器3(见图15)的两端检测出的电压作为转换器电压Vc输入，在转换器电压Vc超过规定电压时接通转矩特性切换信号S，在小于规定电压时切断转矩特性切换信号S。
下面参照图8所示的流程图对本实施形态的逆变器装置的动作加以说明。首先判断转换器电压检测值Vc是否超过规定值(例如300V)(步骤S20)。
转换器电压检测值Vc超过规定值时(步骤S20肯定)，将转矩特性切换信号接通(步骤S21)，开关35、36切换到a侧(步骤S22)，选择短时间转矩模式用的Iq增益电路31(gain Kqs)和Id增益电路33(gain Kds)(步骤S23)。
与此相对，转换器电压检测值Vc未超过规定值时(步骤S20否定)，将转矩特性切换信号S切断(步骤S24)，开关35、36切换到b侧(步骤S25)，选择连续转矩模式用的Iq增益电路32(gain Kqc)和Id增益电路34(gain Kdc)(步骤S26)。
采用本发明，由于电源电压低等理由，转换器电压低，在电动机端子电压容易饱和的状态下自动选择连续转矩模式，可以用矢量控制得到通用电动机的连续转矩特性。反之，在电源电压高，电动机端子电压难于饱和的状态下，自动选择短时间转矩模式，可以用矢量控制得到通用电动机的短时间转矩特性。
从而，在这一情况下将两者合适地加以组合，即使在矢量控制中也能够得到与V/F控制相同的、所希望的连续额定转矩和短时间额定转矩。
实施形态4图9表示本发明的矢量控制逆变装置的实施形态4的要部。在图9中，与图5对应的部分用与图5所标的符号相同的符号标示。
在本实施形态中，具有把速度检测器6输出的速度检测值ωr与三相→二相转换器12输出的转矩电流检测值Iq’相乘的乘法器47、以及运行/再生判别器48；运行/再生判别器48在乘法器47得出的积为负时接通转矩特性切换信号S，在该乘积为正时切断转矩特性切换信号S。
下面参照图10所示的流程图说明这一实施形态的逆变装置的动作。首先判别速度检测值ωr与转矩电流检测值Iq相乘得出的乘积是否负值(步骤S30)。
如果该乘积为负值(再生模式)(步骤S30肯定)，则接通转矩特性切换信号S(步骤S31)，把开关35、36切换到a侧(步骤S32)，选择短时间转矩模式用的Iq增益电路31(gain Kqs)和Id增益电路33(gain Kds)(步骤S33)。
与此相反，如果是正值(运行模式)(步骤S30否定)，则切断转矩特性切换信号S(步骤S34)，把开关35、36切换到b侧(步骤S35)，选择连续转矩模式用的Iq增益电路32(gain Kqc)和Id增益电路34(gain Kdc)(步骤S36)。
采用本发明，在由于运行转换器电压低下，电动机端子电压容易处于饱和的状态下，自动选择连续转矩模式，能够用矢量控制得到对通用电动机的连续转矩特性。反之，由于再生，在转换器电压高，电动机端子电压处于不容易饱和的状态下，自动选择短时间转矩模式，能够用矢量控制得到对通用电动机的短时间转矩特性。
从而，在这种情况下，将两者适当组合，即使在矢量控制时也可以得到与V/F控制相同的、所希望的连续额定转矩及短时间额定转矩。
实施形态5图11为表示本发明的矢量控制逆变装置的实施形态5的要部。在图11中，与图5对应的部分用与图5所标的符号相同的符号标示。
在本实施形态中，设置加减速判别器52。加减速判别器52输入速度指令值ωr*和速度检测值ωr，如果速度指令值ωr*和速度检测值ωr的差的绝对值超过规定值，则判断为正在加减速，接通转矩特性切换信号S；如果速度指令值ωr*和速度检测值ωr的差的绝对值不超过规定值，则判断为稳定运行，切断转矩特性切换信号S。
下面参照图12所示的流程图对本实施形态的逆变装置的动作加以说明。首先判断速度指令值ω r*和速度检测值ωr的差的绝对值是否超过规定值(例如100rpm)(步骤S40)。
如果速度指令值ωr*和速度检测值ωr的差的绝对值超过规定值(步骤S40肯定)，则判断为正在加减速。在这种情况下，接通转矩特性切换信号S(步骤S41)，把开关35、36切换到a侧(步骤S42)，选择短时间转矩模式用的Iq增益电路31(gain Kqs)和Id增益电路33(gain Kds)(步骤S43)。
与此相反，如果速度指令值ωr*和速度检测值ωr的差的绝对值不超过规定值(步骤S40否定)，则判断为正在稳定运行。在这种情况下，切断转矩特性切换信号S(步骤S44)，把开关35、36切换到b侧(步骤S45)，选择连续转矩模式用的Iq增益电路32(gain Kqc)和Id增益电路34(gain Kdc)(步骤S46)。
采用本发明，在要使连续转矩比短时间转矩优先的加减速以外的模式，即稳定运转模式中，可以用矢量控制得到通用电动机的连续转矩特性，在想要在短时间完成的加减速模式中能够用矢量控制得到通用电动机的短时间转矩特性。
从而，在这种情况下，通过两者的适当组合，能够得到与V/F控制相同的所希望的连续额定转矩和短时间额定转矩。
实施形态6图13表示本发明的矢量控制逆变装置的实施形态6的要部。在图13中，与图5对应的部分用与图5所标的符号相同的符号标示。
在本实施形态，设置判断转矩特性切换开关35、36切换到a侧和b侧的哪一侧，把PWM频率切换信号57发送到PWM电路10的PWM频率切换指令电路56。如果转矩特性切换开关35、36就是切换到a侧的短时间转矩模式，PWM频率切换指令电路56就向PWM电路10输出使PWM电路10的PWM频率比平常时的频率低的PWM频率切换指令；如果转矩特性切换开关35、36就是切换到b侧的连续转矩模式，PWM频率切换指令电路56就向PWM电路10输出使PWM电路10的PWM频率为平常时的频率的PWM频率切换指令。
接着参照图14所示的流程图对本实施形态的逆变装置的动作加以说明。首先判断转矩特性切换开关35、36是否切换到a侧(步骤S50)。
如果转矩特性切换开关35、36切换到a侧(步骤S50为肯定)，也就是说，是短时间转矩模式，就使PWM电路10的PWM频率为比平常时的频率低的频率(例如2KHz)(步骤51)；与此相反，如果转矩特性切换开关35、36切换到b侧(步骤S50否定)，也就是说，是连续转矩模式，就使PWM电路10的PWM频率为平常时的频率(例如3KHz)(步骤S52)。
采用本发明，在初级电流比短时间转矩模式少的连续转矩模式中，PWM频率用通常的PWM频率，在初级电流比连续转矩模式多的短时间转矩模式中，降低PWM频率，以抑制逆变器功率元件的开关损失。以此可以防止逆变器主机外形变大。还有，在本实施形态中由转矩特性切换开关35、36进行的增益切换可以使用实施形态2～5所示的任一方法进行。
以上说明是关于带速度检测器的电动机进行矢量控制运行的矢量控制逆变装置的说明，但是，本发明同样也可能适应于不带速度检测器的电动机进行矢量控制运行的系统，而不限于带速度检测器的电动机的矢量控制。
正如从上述说明所能理解，在本发明的矢量控制方法中，借助于把从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值按规定的比例分配，转矩电流和励磁电流以规定的比例分配，使电动机的转矩特性发生变化，所以在通用电动机驱动时也能够去除电压饱和的影响，进行矢量控制运行，构筑低成本的逆变器控制系统。而且，不管转矩电流和励磁电流的分配变化，都能够把励磁电流指令值和转矩电流指令值两者经常保持于最大分辨率，能够使转矩的控制精度不降低，在高精度稳定的状态下得到所希望的转矩特性。
在下述发明的电动机的矢量控制方法中，使从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配按照外部输入信号变化，借助于此，根据外部输入信号把电动机转矩特性切换为分别合适的特性，因此，在通用电动机驱动时也能够去除电压饱和的影响，进行矢量控制运行，能够构筑低成本的逆变器控制系统。
在下述发明的电动机的矢量控制方法中，外部输入信号识别对于短时间额定转矩能够得到所希望的特性的短时间转矩模式和对于连续额定转矩能够得到所希望的特性的连续转矩模式，根据该外部输入信号，将从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配切换为短时间转矩模式和连续转矩模式，因此，用矢量控制能够同时得到通用电动机的连续转矩特性和短时间转矩特性，把两者合适地加以组合以进行矢量控制，也能够得到与V/F控制相同的、所希望的连续额定转矩和短时间额定转矩。以此进行电动机的驱动时，也能够去除电压饱和的影响，进行矢量控制运行，构筑低成本的逆变器控制系统。
在下述发明的电动机的矢量控制方法中，使从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配根据转换器电压检测值变化，以此根据转换器电压检测值把电动机额定转矩特性切换为合适的特性，因此，在通用电动机时也能够去除电压饱和的影响，进行矢量控制运行，构筑低成本的逆变器控制系统。
在下述发明的电动机的矢量控制方法中，由于电源电压低等理由，在转换器电压低，电动机端子电压容易饱和的情况下，自动选择对于连续额定转矩能够得到所希望的特性的连续转矩模式，在电源电压高，电动机端子电压难于饱和的状态下，自动选择对于短时间额定转矩能够得到所希望的特性的短时间转矩模式，把从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配切换到短时间转矩模式和连续转矩模式，因此，能够同时用矢量控制得到通用电动机的连续转矩特性和短时间转矩特性，借助于把两者合适地加以组合，即使在矢量控制中也能够得到与V/F控制相同的、所希望的连续额定转矩和短时间额定转矩。借助于此，即使在通用电动机驱动时也能够去除电压饱和的影响、进行矢量控制运行，构筑低成本的逆变器控制系统。
在下述发明的电动机的矢量控制方法中，根据电动机是在运行还是再生，改变从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配，根据电动机是在运行还是再生，把电动机的额定转矩特性切换到各合适的特性上，因此，即使在通用电动机驱动时，也能够去除电压饱和的影响，进行矢量控制运行，构筑低成本的逆变器控制系统。
在下述发明的电动机的矢量控制方法中，根据电动机的速度检测值和转矩电流的乘积的正负判断运行模式和再生模式，因此进行该判断时不需要特别的传感器。
在下述发明的电动机的矢量控制方法中，由于运行引起转换器电压低下，电动机端子电压容易饱和的情况下，自动选择连续转矩模式，能够用矢量控制得到通用电动机的连续转矩特性，在由于再生，转换器电压高，电动机端子电压难于饱和的状态下，自动选择短时间转矩模式，用矢量控制能够得到通用电动机的短时间转矩特性，因此，即使在通用电动机驱动时也能够去除电压饱和的影响、进行矢量控制运行，构筑低成本的逆变器控制系统。
在下述发明的电动机的矢量控制方法中，根据电动机是否正在进行逆变器的加减速，改变从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配，借助于此，根据逆变器是否正在加减速，把电动机的转矩特性切换到各合适的特性上，因此，即使在通用电动机驱动时，也能够去除电压饱和的影响，进行矢量控制运行，构筑低成本的逆变器控制系统。
在下述发明的电动机的矢量控制方法中，根据速度指令值和速度检测值的差的绝对值是否超过规定值，判断是否正在进行逆变器的加减速，该判断无需特别的传感器就能够进行。
在下述发明的电动机的矢量控制方法中，在想要使连续转矩比短时间转矩优先的加减速以外的模式中，能够用矢量控制得到通用电动机的连续转矩特性，在想要在短时间完成的加减速模式中能够用矢量控制得到通用电动机的短时间转矩特性，因此，即使在通用电动机驱动时，也能够进行矢量控制运行，构筑低成本的逆变器控制系统。
在下述发明的电动机的矢量控制方法中，根据转矩电流检测值与励磁电流检测值各自的增益设定，使转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配改变，因此，该转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配的改变能够简单而且正确地进行。
在下述发明的电动机的矢量控制方法中，使从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配的分配改变，以此切换电动机的转矩特性，据此切换逆变器控制用的脉冲宽度调制电路的PWM频率，因此可以抑制逆变器功率元件的开关损失，防止逆变器本身的外形大型化。
在下述发明的电动机的矢量控制方法中，在比短时间转矩模式电流小的连续转矩模式中，取通常的PWM频率，在比连续转矩模式电流大的短时间转矩模式中降低PWM频率，以抑制逆变器功率元件的开关损失，因此能够防止逆变器本身的外形大型化。
在下述发明的电动机的矢量控制变换装置中，使从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值按规定的比例分配，从而能够以规定的比例分配转矩电流和励磁电流，以此改变电动机的转矩特性，因此，即使在驱动通用电动机时也能够去除电压饱和的影响，进行矢量控制运行，构筑低成本的逆变器控制系统。而且不管转矩电流和励磁电流的分配变化如何励磁电流指令值和转矩电流指令值两者都能够经常保持最大分辨率，能够在转矩控制精度不下降的情况下，在精度良好、稳定的状态下得到所希望的转矩。
在下述发明的电动机的矢量控制变换装置中，使从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值按外部输入信号变化，由于根据外部输入信号把电动机转矩特性切换为各合适的特性，因此，即使在驱动通用电动机时也能够去除电压饱和的影响，进行矢量控制运行，构筑低成本的逆变器控制系统。
在下述发明的电动机的矢量控制变换装置中，外部输入信号识别对于短时间额定转矩能够得到所希望的特性的短时间转矩模式和对于连续额定转矩能够得到所希望的特性的连续转矩模式，根据该外部输入信号，将从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配切换为短时间转矩模式和连续转矩模式，因此，能够用矢量控制同时得到通用电动机的连续转矩特性和短时间转矩特性，把两者合适地加以组合以进行矢量控制时，也能够得到与V/F控制相同的、所希望的连续额定转矩和短时间额定转矩。以此进行电动机的驱动时，也能够去除电压饱和的影响，进行矢量控制运行，构筑低成本的逆变器控制系统。
在下述发明的电动机的矢量控制变换装置中，由转换器电压比较器判断转换器电压是否超过规定值，使从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配根据转换器电压比较器的输出信号，以及根据转换器电压检测值变化，根据转换器电压检测值把电动机的转矩特性切换到合适的特性，因此，即使在驱动通用电动机时也能够去除电压饱和的影响，进行矢量控制运行，构筑低成本的逆变器控制系统。
在下述发明的电动机的矢量控制变换装置中，根据转换器电压比较器的比较结果，在转换器电压低的情况下，自动选择对于连续额定转矩能够得到所希望的特性的连续转矩模式，在转换器电压高的情况下，自动选择对于短时间额定转矩能够得到所希望的特性的短时间转矩模式，把从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配切换到短时间转矩模式和连续转矩模式，因此，能够用矢量控制同时得到通用电动机的连续转矩特性和短时间转矩特性，借助于把两者合适地加以组合，即使在矢量控制中也能够得到与V/F控制相同的、所希望的连续额定转矩和短时间额定转矩。借助于此，即使在通用电动机驱动时也能够去除电压饱和的影响、进行矢量控制运行，构筑低成本的逆变器控制系统。
在下述发明的电动机的矢量控制变换装置中，根据运行/再生判别器判断电动机是在动力运行还是再生，根据电动机是在动力运行还是再生的判断结果，改变从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配，根据电动机是在动力运行还是再生，把电动机的额定转矩特性切换到各合适的特性上，因此，即使在通用电动机驱动时，也能够去除电压饱和的影响，进行矢量控制运行，构筑低成本的逆变器控制系统。
在下述发明的电动机的矢量控制变换装置中，运行/再生判别器根据电动机的速度检测值和转矩电流的乘积的正负，判断运行模式和再生模式，因此进行该判断时不需要特别的传感器。
在下述发明的电动机的矢量控制变换装置中，在动力运行模式的情况下，自动选择对于连续额定转矩能够得到所希望的特性的连续转矩模式，在再生模式下，自动选择对于短时间额定转矩能够得到所希望的特性的短时间转矩模式，把从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配切换到短时间转矩模式和连续转矩模式，因此，即使在通用电动机驱动时也能够去除电压饱和的影响、进行矢量控制运行，构筑低成本的逆变器控制系统。
在下述发明的电动机的矢量控制变换装置中，根据加减速判别器判断逆变器是否正在加减速，根据电动机加减速判别器的判断结果，改变从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配，根据逆变器是否正在加减速，把电动机的额定转矩特性切换到各合适的特性上，因此，即使在通用电动机驱动时，也能够去除电压饱和的影响，进行矢量控制运行，构筑低成本的逆变器控制系统。
在下述发明的电动机的矢量控制变换装置中，加减速判别器根据速度指令值与速度检测值的差的绝对值是否超过规定值判断逆变器是否正在加减速，因此进行该判断时不需要特别的传感器。
在下述发明的电动机的矢量控制变换装置中，在逆变器不在加减速的情况下，自动选择对于连续额定转矩能够得到所希望的特性的连续转矩模式，在逆变器正在加减速的情况下，自动选择对于短时间额定转矩能够得到所希望的特性的短时间转矩模式，把从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配切换到短时间转矩模式和连续转矩模式，因此，即使在通用电动机驱动时也能够去除电压饱和的影响、进行矢量控制运行，构筑低成本的逆变器控制系统。
在下述发明的电动机的矢量控制变换装置中，根据由各增益电路的得到的增益设定改变从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配，因此，该转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配能够简单、而且准确地改变。
在下述发明的电动机的矢量控制变换装置中，使从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配变化，以此切换电动机转矩模式，据此，PWM频率切换指令电路切换逆变器控制用的脉冲宽度调制电路的PWM频率，因此能够抑制逆变器功率元件的开关损失。以此可以防止逆变器主机外形变大。
在下述发明的电动机矢量控制逆变装置中，PWM频率切换指令电路在短时间转矩模式时将PWM频率定为比通常时的频率低的频率，在连续转矩模式时将PWM频率定为通常时的频率，因此，在比短时间转矩模式电流小的连续转矩模式中，取通常的PWM频率，在比连续转矩模式电流大的短时间转矩模式中降低PWM频率，以抑制逆变器功率元件的开关损失，因此能够防止逆变器本身的外形大型化。
权利要求
1．一种电动机的矢量控制方法，在该方法中，变换电路驱动的电动机的初级电流由电流检测器测出，所述电流检测器得到的初级电流检测值被分为转矩电流检测值和励磁电流检测值，将初级电流指令值分为转矩电流指令值和励磁电流指令值，对电动机进行控制，其特征在于，改变根据所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配，并借助于该分配的改变来改变电动机的转矩特性。
2．一种电动机的矢量控制方法，在该方法中；变换电路驱动的电动机的初级电流由电流检测器测出，所述电流检测器得到的初级电流检测值被分为转矩电流检测值和励磁电流检测值，将初级电流指令值分为转矩电流指令值和励磁电流指令值，对电动机进行控制，其特征在于，检测转换器电压，根据转换器电压检测值改变从初级电流检测值得到的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配，根据该分配变化切换电动机的转矩特性。
3．根据权利要求2所述的电动机矢量控制方法，其特征在于，在所述转换器电压低的情况下，自动选择对于连续额定转矩能够得到所希望的特性的连续转矩模式，在所述转换器电压高的情况下，自动选择对于短时间额定转矩能够得到所希望的特性的短时间转矩模式，把从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配用短时间转矩模式和连续转矩模式加以切换。
4．一种电动机的矢量控制方法，在该方法中，变换电路驱动的电动机的初级电流由电流检测器测出，所述电流检测器得到的初级电流检测值被分为转矩电流检测值和励磁电流检测值，在将初级电流指令值分为转矩电流指令值和励磁电流指令值，对电动机进行控制，其特征在于，判断电动机是在动力运行还是再生，根据是正在动力运行还是正在再生，改变从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配，根据该分配的改变切换电动机的转矩特性。
5．根据权利要求4所述的电动机矢量控制方法，其特征在于，如果电动机的速度检测值和转矩电流检测值的乘积为负，则判断为再生模式，如果为正则判断为动力运行模式。
6．根据权利要求4所述的电动机矢量控制方法，其特征在于，在动力运行模式的情况下，自动选择对于连续额定转矩能够得到所希望的特性的连续转矩模式，在再生模式的情况下，自动选择对于短时间额定转矩能够得到所希望的特性的短时间转矩模式，把从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配用短时间转矩模式和连续转矩模式加以切换。
7．一种电动机的矢量控制逆变装置，变换电路驱动的电动机的初级电流由电流检测器测出，所述电流检测器得到的初级电流检测值被分为转矩电流检测值和励磁电流检测值，在将初级电流指令值分为转矩电流指令值和励磁电流指令值，对电动机进行控制，其特征在于，具有改变根据所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配的手段，根据该分配的变化来改变电动机的转矩特性。
8．一种电动机的矢量控制逆变装置，变换电路驱动的电动机的初级电流由电流检测器测出，所述电流检测器得到的初级电流检测值被分为转矩电流检测值和励磁电流检测值，将初级电流指令值分为转矩电流指令值和励磁电流指令值以对电动机进行控制，其特征在于，具有改变根据所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值和励磁电流检测值的分配的手段，根据该分配的变化来切换电动机的转矩特性。
9．根据权利要求8所述的电动机矢量控制逆变装置，其特征在于，所述外部输入信号识别对于短时间额定转矩能够得到所希望的特性的短时间转矩模式和对于连续额定转矩能够得到所希望的特性的连续转矩模式，将从所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配用短时间转矩模式和连续转矩模式切换。
10．一种电动机的矢量控制逆变装置，变换电路驱动的电动机的初级电流由电流检测器测出，所述电流检测器得到的初级电流检测值被分为转矩电流检测值和励磁电流检测值，将初级电流指令值分为转矩电流指令值和励磁电流指令值以对电动机进行控制，其特征在于，具有判断逆变器是否正在加减速的加减速判别器、以及根据所述加减速判别器的判断结果，改变从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配的手段；根据该分配的改变切换电动机转矩特性。
11．根据权利要求10所述的电动机矢量控制逆变装置，其特征在于，所述加减速判别器在速度指令值与速度检测值的差的绝对值超过规定值时判断逆变器正在加减速；在速度指令值与速度检测值的差的绝对值不超过规定值时判断逆变器并非正在加减速。
12．根据权利要求10或11所述的电动机矢量控制逆变装置，其特征在于，在所述加减速判别器判定逆变器不在加减速的情况下，自动选择对于连续额定转矩能够得到所希望的特性的连续转矩模式，在判定为逆变器正在加减速的情况下，自动选择对于短时间额定转矩能够得到所希望的特性的短时间转矩模式，把从初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配用短时间转矩模式和连续转矩模式切换。
13．根据权利要求7、8或10中的任一项所述的电动机矢量控制逆变装置，其特征在于，使改变从所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配的手段是对转矩电流检测值和励磁电流检测值分别设置的增益电路。
14．根据权利要求7、8或10中的任一项所述的电动机矢量控制逆变装置，其特征在于，具有改变从所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配，以切换电动机的额定转矩特性，据此切换、设定逆变器控制用的脉冲宽度调制电路的PWM频率的PWM频率切换指令电路。
15．根据权利要求7、8或10中的任一项所述的电动机矢量控制逆变装置，其特征在于，具有改变从所述初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配，以切换电动机的额定转矩特性，据此切换、设定逆变器控制用的脉冲宽度调制电路的PWM频率的PWM频率切换指令电路，所述PWM频率切换指令电路如果是短时间转矩模式，则PWM频率取比通常的频率低的频率，如果是连续转矩模式，则取PWM频率为通常时的频率。
全文摘要
本发明电动机矢量控制的方法和逆变装置即使在对电动机进行矢量控制时也能在全部速度区域以良好精度和稳定的状态得到与V/F控制时相同的电动机额定转矩。在由电流检测器测出以逆变器电路驱动的电动机的初级电流,其值分割为转矩电流检测值和励磁电流检测值,将初级电流指令值分割为转矩电流指令值和励磁电流指令值,对电动机进行控制的矢量控制方法中,分别由各Iq增益电路、Id增益电路改变由初级电流检测值求得的转矩电流检测值与励磁电流检测值的分配,据该分配改变额定转矩特性。
文档编号H02P27/04GK1215247SQ98118809
公开日1999年4月28日 申请日期1998年8月26日 优先权日1996年4月25日
发明者林田隆洋 申请人:三菱电机株式会社