专利名称：同步电动机控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种同步电动机控制器，以通过功率转换器以变速驱动同步电动机，更具体地说，涉及一种同步电动机控制器，即使当使得功率转换器的最大输出电压等于同步电动机的额定电压时，也能够控制同步电动机。
图1是表示常规同步电动机控制器的布置的功能方框图，这种类型例如在Jpn.Pat.Appln.KIKAI Publication No.4-127893中公开。
在图1中，同步电动机控制器包括速度计算装置1，速度控制器2，三相dq转换器3，磁通量计算装置4，dq轴电流计算装置5，dq轴电流控制器6，dq三相转换器7，和励磁电流计算装置8。
根据同步电动机(未示出)的磁极位置检测值θr，速度计算装置1执行微分运算，并且把结果作为同步电动机的速度检测值ωr输出。
根据速度计算装置1输出的速度检测值ωr与同步电动机的速度参考值ωr的偏差，速度控制器2执行比例积分控制，并且根据同步电动机的磁通量参考值φ*，确定和输出同步电动机的转矩电流参考值IT*。
根据同步电动机的三相电枢电流检测值Iu、Iv和Iw，三相dq转换器3确定同步电动机的磁极方向的电流的d轴电流检测值，和与磁极垂直方向的电流的q轴电流检测值，并且输出结果值。
根据同步电动机的d轴电流和q轴电流及励磁电流检测值If，磁通量计算装置4不仅使用同步电动机的常数，计算dq轴间隙磁通量φgd和φgq，而且还根据dq轴间隙磁通量φgd和φgq，计算内部相位差角度δ，并且输出结果。
根据转矩电流参考值IT*，dq轴电流计算装置5使用内部相位差角度δ，计算dq轴电流参考值Id*和Iq*，并且输出结果。
根据dq轴电流检测值Id和Iq与dq轴电流参考值Id*和Iq*的偏差，dq轴电流控制器6分别对d轴和q轴各自执行比例积分控制，并且确定和输出dq轴电压参考值Vd*和Vq*。
根据dq轴电压参考值Vd*和Vq*及磁极位置检测值θr，dq三相转换器7确定三相电压参考值Vu*、Vv*和Vw*，并且输出结果。
根据三相电压参考值Vu*、Vv*和Vw*，同步电动机的电枢功率转换器控制电枢电压。
根据磁通量参考值φ*，励磁电流计算装置8确定励磁电流参考值If*，并且输出结果。
根据励磁电流参考值If*，同步电动机的励磁功率转换器控制励磁电流。
在如上所述的常规同步电动机控制器中，同步电动机的电枢电流的d轴和q轴以dq坐标的直流电流量独立地控制。为了增加或减小dq轴电流，必须增加或减小dq轴电压的幅值，这样意味着在三相坐标上增加或减小幅值。因此，当必须增加电枢电流以增加转矩时，同时同步电动机在额定电压下操作时，必须使功率转换器的输出电压比额定电压高。
结果，必须使功率转换器的最大输出电压高于同步电动机的额定电压。这样降低了功率转换器的电压使用效率。
在功率转换器的输出电压达到最大输出电压并且饱和的状态下，电流控制的响应速度会降低或变得不稳定。
本发明的目的是提供一种同步电动机控制器，即使当使得功率转换器的最大输出电压等于同步电动机的额定电压时，也能够稳定地控制同步电动机。
上述目的通过下列设备来实现。
权利要求1的本发明是一种通过功率转换器以变速驱动同步电动机的同步电动机控制器，包括速度控制装置，以根据同步电动机的速度检测值与同步电动机的速度参考值的偏差，计算功率转换器输出的有功电流参考值；三相PQ转换装置，以根据三相电流检测值，或同步电动机的电枢电流，和功率转换器输出的电压的电压相位参考值，计算功率转换器输出的有功电流值和无功电流值；有功电流控制装置，以根据三相PQ转换装置计算的有功电流值与速度控制装置计算的有功电流参考值的偏差，计算功率转换器输出的电压的电压相位补偿值；电压相位计算装置，以根据有功功率控制装置计算的电压相位补偿值，和同步电动机的磁极位置检测值，计算功率转换器输出的电压的电压相位参考值；和极坐标三相转换装置，以根据电压相位计算装置计算的电压相位参考值，和功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，计算功率转换器输出的电压的三相电压参考值。
应用根据权利要求1的本发明的同步电动机控制器，功率转换器输出的有功电流是通过改变电压的相位，同时使功率转换器输出的电压的幅值保持恒定来控制的。这样即使当使得功率转换器的最大输出电压等于同步电动机的额定电压时，也能够使同步电动机得到稳定地控制。
权利要求2的本发明是权利要求1的同步电动机控制器，还包括无功电流控制装置，以根据三相PQ转换装置计算的无功电流值与功率转换器输出的无功电流参考值的偏差，计算同步电动机的励磁电流补偿值；和励磁电流计算装置，以根据无功电流控制装置计算的励磁电流补偿值和同步电动机的磁通量参考值，计算同步电动机的励磁电流参考值。
应用根据权利要求2的本发明的同步电动机，功率转换器输出的无功电流能控制为给定值。将无功电流特别减小到零，能够使功率因数保持为1。
权利要求3的本发明是权利要求1的同步电动机控制器，还包括高通滤波器，以根据三相PQ转换装置计算的无功电流值，计算电压相位振荡补偿值，并且代替该电压相位计算装置，使用电压相位计算值，以根据高通滤波器计算的电压相位振荡补偿值，有功电流控制装置计算的电压相位补偿值，和同步电动机的磁极位置检测值，计算功率转换器输出的电压的电压相位参考值。
应用根据权利要求3的本发明的同步电动机控制器，当通过改变电压相位来控制功率转换器输出的有功电流时，能使因电压相位振荡而引起发生的有功电流的振荡得到控制。
权利要求4的本发明是权利要求1的同步电动机控制器，代替该三相dq转换装置，使用三相dq转换装置，以根据三相电流检测值，或同步电动的电枢电流，和同步电动机的磁极位置检测值，计算d轴电流值，或同步电动机的磁极方向的电枢电流，和q轴电流值，或与磁极垂直方向的电枢电流，还包括磁通量计算装置，以根据三相dq转换装置计算的d轴电流值和q轴电流值，及同步电动机的励磁电流检测值，使用同步电动机的常数，计算同步电动机的内部相位差角度，并且代替该电压相位计算装置，使用电压相位计算装置，以根据磁通量计算装置计算的内部相位差角度，有功电流控制装置计算的电压相位补偿值，和同步电动机的磁极电动机的磁极位置检测值，计算功率转换器输出的电压的电压相位参考值。
应用根据权利要求4的本发明的同步电动机控制器，当通过改变电压相位来控制功率转换器输出的有功电流时，能通过以前馈方式补偿电压相位参考值来改善有功电流的响应速度。
权利要求5的本发明是权利要求1的同步电动机控制器，还包括电压相位前馈计算装置，以根据速度控制装置计算的有功电流参考值，和功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，使用同步电动机的常数，计算功率转换器输出的电压的电压相位前馈值，并且代替该电压相位计算装置，使用电压相位计算装置，以根据电压相位前馈计算装置计算的电压相位前馈值，有功电流控制装置计算的电压相位补偿值，和同步电动机的磁极位置检测值，计算功率转换器输出的电压的电压相位参考值。
应用根据权利要求5的同步电动机控制器，当通过改变电压相位来控制功率转换器输出的有功电流时，能通过以前馈方式补偿电压相位参考值来改善有功电流的响应速度。
权利要求6的本发明是权利要求1的同步电动机控制器，还包括放大装置，以根据三相PQ转换装置计算的有功电流值与速度控制装置计算的有功电流参考值的偏差，计算功率转换器输出的电压的电压幅值补偿值，和加法装置，以把放大装置计算的电压幅值补偿值加到功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，以校正功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，并且输出校正值，而且代替该极坐标三相转换装置，使用极坐标三相转换装置，以根据加法装置输出的校正电压幅值参考值和电压相位计算装置计算的电压相位参考值，计算功率转换器输出的电压的三相电压参考值。
应用根据权利要求6的本发明的同步电动机控制器，当通过改变电压相位来控制功率转换器输出的有功电流时，能通过补偿电压幅值来改善有功电流的响应速度。
权利要求7的本发明是权利要求2的同步电动机控制器，还包括三相dq转换装置，以根据三相电流检测值，或同步电动机的电枢电流，和同步电动机的磁极位置检测值，计算d轴电流值，或同步电动机的磁极方向的电枢电流，和q轴电流值，或与磁极垂直方向的电枢电流；磁通量计算装置，以根据三相dq转换装置计算的d轴电流值和q轴电流值，及同步电动机的励磁电流检测值，使用同步电动机的常数，计算同步电动机的内部相位差角度；电压相位前馈计算装置，以根据速度控制装置计算的有功电流参考值，和功率转换器输出的电压幅值参考值，使用同步电动机的常数，计算功率转换器输出的电压的电压相位前馈值；和励磁电流前馈计算装置，以根据磁通量计算装置计算的内部相位差角度，电压相位前馈计算装置计算的电压相位前馈值，速度控制装置计算的有功电流参考值，和功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，使用同步电动机的常数，计算同步电动机的励磁电流前馈值，并且代替该励磁电流计算装置，使用励磁电流计算装置，以根据励磁电流前馈计算装置计算的励磁电流前馈值，无功电流控制装置计算的励磁电流补偿值，和同步电动机的磁通量参考值，计算同步电动机的励磁电流参考值。
应用根据权利要求7的本发明的同步电动机控制器，当通过调节励磁电流来控制功率转换器输出的无功电流时，能通过以前馈方式补偿励磁电流参考值来改善无功电流的响应速度。
权利要求8的本发明是一种通过功率转换器以变速驱动同步电动机的同步电动机控制器，包括速度控制装置，以根据同步电动机的速度检测值与同步电动机的速度参考值的偏差，计算同步电动机的转矩电流参考值；三相dq转换装置，以根据三相电流检测值，或同步电动机的电枢电流，和同步电动机的磁极位置检测值，计算d轴电流值，或同步电动机的磁极方向的电枢电流，和q轴电流值，或与磁极垂直方向的电枢电流；磁通量计算装置，以根据三相dq转换装置计算的d轴电流值和q轴电流值，及同步电动机的励磁电流检测值，使用同步电动机的常数，计算同步电动机的内部相位差角度；三相MT转换装置，以根据磁通量计算装置计算的内部相位差角度，同步电动机的磁极位置检测值，和三相电流检测值，或同步电动机的电枢电流，计算磁通量电流值或同步电动机的转矩电流值；转矩电流控制装置，以根据三相MT转换装置计算的转矩电流值与速度控制装置计算的转矩电流参考值的偏差，计算功率转换器输出的电压的电压相位补偿值；电压相位计算装置，以根据转矩电流控制装置计算的电压相位补偿值，和同步电动机的磁极位置检测值，计算功率转换器输出的电压的电压相位参考值；和极坐标三相转换装置，以根据电压相位计算装置计算的电压相位参考值，和功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，计算功率转换器输出的电压的三相电压参考值。
应用根据权利要求8的本发明的同步电动机控制器，同步电动机的转矩电流是通过改变电压的相位，同时使功率转换器输出的电压幅值保持恒定来控制的。因此，即使当使得功率转换器的最大输出电压等于同步电动机的额定电压时，同步电动机也能得到稳定地控制。
权利要求9的本发明是权利要求8的同步电动机控制器，还包括磁通量电流控制装置，以根据三相MT转换装置计算的磁通量电流值与同步电动机的磁通量电流参考值的偏差，计算同步电动机的励磁电流补偿值，并且代替该励磁电流计算装置，使用励磁电流计算装置，以根据磁通量电流控制装置计算的励磁电流补偿值和同步电动机的磁通量参考值，计算同步电动机的励磁电流参考值。
应用根据权利要求9的本发明的同步电动机控制器，同步电动机的磁通量电流能控制为给定值。将磁通量特别减小到零，能够使同步电动机的功率因数保持为1。
权利要求10的本发明是权利要求8的同步电动机控制器，还包括高通滤波器，以根据三相MT转换装置计算的磁通量电流值，计算电压相位振荡补偿值，并且代替该电压相位计算装置，使用电压相位计算装置，以根据高通滤波器计算的电压相位振荡补偿值，转矩电流控制装置计算的电压相位补偿值，和同步电动机的磁极位置检测值，计算功率转换器输出的电压的电压相位参考值。
应用根据权利要求10的本发明的同步电动机控制器，当通过改变功率转换器输出的电压相位来控制同步电动机的转矩电流时，能抑制由于电压相位的振荡而引起发生的转矩电流的振荡。
权利要求11的本发明是权利要求8的同步电动机控制器，代替该电压相位计算装置，使用电压相位计算装置，以根据磁通量计算装置计算的内部相位差角度，转矩电流控制装置计算的电压相位补偿值，和同步电动机的磁极位置检测值，计算功率转换器输出的电压的电压相位参考值。
应用根据权利要求11的本发明的同步电动机控制器，当通过改变功率转换器输出的电压相位来控制同步电动机的转矩电流时，能通过以前馈方式补偿电压相位参考值来改善转矩电流的响应速度。
权利要求12的本发明是权利要求8的同步电动机控制器，还包括电压相位前馈计算装置，以根据速度控制装置计算的转矩电流参考值，和功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，使用同步电动机的常数，计算功率转换器输出的电压的电压相位前馈值，并且代替该电压相位计算装置，使用电压相位计算装置，以根据电压相位前馈计算装置计算的电压相位前馈值，转矩电流控制装置计算的电压相位补偿值，和同步电动机的磁极位置检测值，计算功率转换器输出的电压的电压相位参考值。
应用根据权利要求12的本发明的同步电动机控制器，当通过改变功率转换器输出的电压相位来控制同步电动机的转换电流时，能通过以前馈方式补偿电压相位参考值来改善转矩电流的响应速度。
权利要求13的本发明是权利要求8的同步电动机控制器，还包括放大装置，以根据三相MT转换装置计算的转矩电流值与速度控制装置计算的转矩电流参考值的偏差，计算功率转换器输出的电压的电压幅值补偿值；和加法装置，以把放大装置计算的电压幅值补偿值加到功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，以校正功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，并且输出校正值，而且代替该极坐标三相转换装置，使用极坐标三相转换装置，以根据加法装置输出的校正电压幅值参考值，和电压相位计算装置计算的电压相位参考值，计算功率转换器输出的电压的三相电压参考值。
应用根据权利要求13的本发明的同步电动机控制器，当通过改变功率转换器输出的电压相位来控制同步电动机的转矩电流时，能通过补偿电压幅值来改善转矩电流的响应速度。
权利要求14的本发明是权利要求9的同步电动机控制器，还包括励磁电流前馈计算装置，以根据磁通量计算装置计算的内部相位差角度，速度控制装置计算的转矩电流参考值，和功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，使用同步电动机的常数，计算同步电动机的励磁电流前馈值，并且代替该励磁电流计算装置，使用励磁电流计算装置，以根据励磁电流前馈计算装置计算的励磁电流前馈值，磁通量电流控制装置计算的励磁电流补偿值，和同步电动机的磁通量参考值，计算同步电动机的励磁电流参考值。
应用根据权利要求14的本发明的同步电动机控制器，当通过调节励磁电流来控制同步电动机的磁通量电流时，能通过以前馈方式补偿励磁电流参考值来改善磁通量电流的响应速度。
图1是表示常规同步电动机控制器的布置的一例的功能方框图；图2是根据本发明的同步电动机控制器的第一实施例的功能方框图；图3是帮助说明根据第一实施例的同步电动机控制器的操作的电压-电流矢量图；图4是根据本发明的同步电动机控制器的第二实施例的功能方框图；图5是帮助说明根据第二实施例的同步电动机控制器的操作的电压-电流矢量图；图6是根据本发明的同步电动机控制器的第三实施例的功能方框图；图7是根据本发明的同步电动机控制器的第四实施例的功能方框图；图8是根据本发明的同步电动机控制器的第五实施例的功能方框图；图9是根据本发明的同步电动机控制器的第六实施例的功能方框图；图10是根据本发明的同步电动机控制器的第七实施例的功能方框图；图11是根据本发明的同步电动机控制器的第八实施例的功能方框图；图12是根据本发明的同步电动机控制器的第九实施例的功能方框图；图13是根据本发明的同步电动机控制器的第十实施例的功能方框图；图14是根据本发明的同步电动机控制器的第十一实施例的功能方框图；图15是根据本发明的同步电动机控制器的第十二实施例的功能方框图；图16是根据本发明的同步电动机控制器的第十三实施例的功能方框图；以及图17是根据本发明的同步电动机控制器的第十四实施例的功能方框图。
(第一实施例)图2是表示根据本发明的第一实施例的同步电动机控制器的布置的一例的功能方框图。那些和图1部分相同的部分用同样的标号表示，并且将省略对它们的说明。将仅对那些和图1部分不同的部分进行说明。
如图2所示，根据第一实施例的同步电动机控制器为这样，即在图2的布置中，取消了速度控制器2，三相dq转换器3，磁通量计算装置4，dq轴电流计算装置5，dq轴电流控制器6，和dq三相转换器，并且代替这些部分，包括了速度控制器2-1，三相PQ转换器9，有功电流控制器10，电压相位计算装置11，和极坐标三相转换器12。
根据同步电动机的速度检测值与同步电动机的速度参考值的偏差，速度控制器2-1计算功率转换器输出的有功电流参考值。
根据三相电流检测值，或同步电动机的电枢电流，和功率转换器输出的电压的电压相位参考值，三相PQ转换器9计算功率转换器输出的有功电流值和无功电流值。
根据三相PQ转换器9计算的有功电流值与速度控制器2-1计算的有功电流参考值的偏差，有功电流控制器10计算功率转换器输出的电压的电压相位补偿值。
根据有功功率控制器10计算的电压相位补偿值，和同步电动机的磁极位置检测值，电压相位计算装置11计算功率转换器输出的电压的电压相位参考值。
根据电压相位计算装置11计算的电压相位参考值，和功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，极坐标三相转换器12计算功率转换器输出的电压的三相电压参考值。
其次，将说明根据如上所述构成的第一实施例的同步电动机控制器的操作。
在图2中，根据速度检测值ωr与同步电动机的速度参考值ωr*的偏差，速度控制器2-1执行比例积分控制，并且输出功率转换器输出的有功电流参考值IP*。
此时，使有功电流参考值IP*的幅值与同步电动机的磁通量参考值φ*成反比，这样补偿了稍弱励磁区域下转矩的减小。
根据同步电动机的三相电枢电流检测值Iu、Iv和1w，和功率转换器输出的电压的相位参考值θ*，三相PQ转换器9确定功率转换器输出的有功电流值IP和无功电流值IQ，并且输出结果。
根据有功电流值IP与有功电流参考值IP*的偏差，有功电流控制器10执行比例积分控制，并且确定和输出功率转换器输出的电压的电压相位补偿值△θ*。
根据电压相位补偿值△θ*和同步电动机的磁极位置检测值θr，电压相位计算装置11用下列公式，计算功率转换器输出的电压的电压相位参考值θ*，并且输出结果θ*=θr+△θ*根据电压相位参考值θ*和功率转换器输出的电压的电压幅值参考值V1*，极坐标三相转换器12用下列公式，计算功率转换器输出的三相电压参考值Vu*、Vv*和Vw*Vu*=V1*cosθ*Vv*=V1*COS(θ*-120°)Vw*=V1*COS(θ*-240°)根据如上所述确定的三相电压参考值Vu*、Vv*和Vw*，功率转换器控制同步电动机的电枢电压。
其次，将具体参考图3，叙述根据第一实施例的同步电动机控制器的操作。
图3是某一时刻的电压-电流矢量图，其中V1是功率转换器输出电压矢量，I1是同步电动机的电枢电流矢量，Vg是同步电动机的间隙电压矢量，以及VL是施加在同步电动机的电枢漏感L1的电压矢量。
各电压矢量满足下列公式VL=V’l-Vg电枢电流矢量I1由下列公式表示I1=VL／jωL1
其中ω是电角频率。
当功率转换器的输出电压矢量的相位从V1到V1增加△θ，其幅值保持不变时，施加在电枢漏感L的电压矢量由下列公式表示VL=V1-Vg另外，电枢电流矢量由下列公式表示I’1=V’L／jωL1由于上述原因，增加相位引起电枢电流增加，这样结果引起电枢电流中包括的有功电流分量增加。相反，减小相位引起有功电流分量减小。
如上所述，应用第一实施例的同步电动机控制器，因为仅允许改变相位，使电枢电压的幅值保持为恒定值，所以能控制电枢电流，这样即使当使得功率转换器的最大输出电压等于同步电动机的额定电压时，也能够使同步电动机得到稳定地控制。
(第二实施例)图4是表示根据本发明的第二实施例的同步电动机控制器的布置的一例的功能方框图。那些和图2部分相同的部分用同样的标号表示，并且将省略对它们的说明。将仅对那些和图1部分不同的部分进行说明。
如图4所示，根据第二实施例的同步电动机控制器为这样，即对图2的布置增加无功电流控制器13，并且用励磁电流计算装置8-1代替励磁电流计算装置8。
根据三相PQ转换器9计算的无功电流值与功率转换器输出的无功电流参考值的偏差，无功电流控制器13计算同步电动机的励磁电流补偿值。
根据无功电流控制器13计算的励磁电流补偿值，和同步电动机的磁通量参考值，励磁电流计算装置8-1计算同步电动机的励磁电流参考值。
其次，将说明根据如上所述构成的第二实施例的同步电动机控制器的操作。
将省略对那些和图2部分相同的部分的操作的说明。以下将仅叙述那些和图2部分不同的部分的操作。
在图4中，根据无功电流值IQ与功率转换器输出的无功电流参考值IQ*的偏差，无功电流控制器13执行比例积分控制，并且确定和输出同步电动机的励磁电流补偿值△If*。
根据励磁电流补偿值△If*和磁通量参考值φ*，励磁电流装置8-1用下列公式计算同步电动机的励磁电流参考值If*，并且输出结果If*=φ*/Md-△If*其中Md是同步电动机d轴互感。
根据如上所述确定的励磁电流参考值If*，功率转换器控制同步电动机的励磁电流。
其次，将更具体地参考图5，说明根据第二实施例的同步电动机控制器的操作。
图5是如图3那样在某一时刻的电压-电流矢量图。
考虑无功参考值为零的情况。当已使无功电流控制器调节同步电动机的励磁电流，然后已使同步电动机的间隙电压矢量从Vg变为V’g时，施加在电枢漏感L的电压矢量从VL变为V’L。
此时，如果功率转换器的输出矢量V1与施加在电枢漏感L的电压矢量V’L成直角，则功率转换器的输出矢量V1和电枢电流矢量I1具有相同的相位，结果功率转换器输出的无功电流变为零。
类似地，当无功电流参考值不为零时，无功电流控制器13能够使功率转换器输出的无功电流跟随参考值。
如上所述，第二实施例的同步电动机控制器不仅产生和第一实施例的同步电动机控制器相同的效果，而且能够使功率转换器输出的无功电流控制为给定值。当使无功电流特别为零时，这样有可能使得功率转换器的功率因数保持为1。
(第三实施例)图6是表示根据本发明的第三实施例的同步电动机控制器的布置的一例的功能方框图。那些和图2部分相同的部分用同样的标号表示，并且将省略对它们的说明。将仅对那些和图2部分不同的部分进行说明。
如图6所示，根据第三实施例的同步电动机控制器为这样，即对图2的布置增加高通滤波器14，并且用电压相位计算装置11-1代替电压相位计算装置11。
根据三相PQ转换器9计算的无功电流值，高通滤波器14计算电压相位振荡补偿值。
根据高通滤波器14计算的电压相位振荡补偿值，有功电流控制器10计算的电压相位补偿值，和同步电动机的磁极位置检测值，电压相位计算装置11-1计算功率转换器输出的电压的电压相位参考值。
其次，将说明根据如上所述构成的第三实施例的同步电动机控制器的操作。
将省略对那些和图2部分相同的部分的操作的说明。将仅说明那些和图2部分不同的部分的操作。
在图6中，高通滤波器14通过从功率转换器输出的无功电流值IQ除去直流分量，检测无功电流中包括的振荡分量，通过用适当系数乘检测的振荡分量，确定功率转换器输出的电压的电压相位振荡补偿值θd*，并且输出确定的补偿值。
根据电压相位振荡补偿值θd*，电压相位补偿值△θ*，和同步电动机的磁极位置检测值θr，电压相位计算装置11-1用下列公式计算功率转换器输出的电压的电压相位参考值θ*，并且输出结果θ*=θr+△θ*+θd*如上所述，第三实施例的同步电动机控制器不仅产生和第一实施例的同步电动机控制器相同的效果，而且在通过改变电压相位来控制功率转换器输出的有功电流时，还抑制了由于电压相位的振荡而引起发生的有功电流的振荡。
(第四实施例)图7是表示根据本发明的第四实施例的同步电动机控制器的布置的一例的功能方框图。那些和图2部分相同的部分用同样的标号表示，并且将省略对它们的说明。将仅说明那些和图2部分不同的部分。
如图7所示，根据第四实施例的同步电动机控制器为这样，即对图2的布置增加磁通量计算装置4，并且用三相dq转换器3和电压相位计算装置11-2来代替三相dq转换器3和电压相位计算装置11。
根据三相电流检测值，或同步电动机的电枢电流，和同步电动机的磁极位置检测值，三相dq转换器3计算d轴电流值，或同步电动机的磁极方向的电枢电流，和q轴电流值，或与磁极垂直方向的电枢电流。
根据三相dq转换器3计算的d轴电流值和q轴电流值，及同步电动机的励磁电流检测值，磁通量计算装置4用同步电动机的常数，计算同步电动机的内部相位差角度。
根据磁通量计算装置4计算的内部相位差角度，有功电流控制器10计算的电压相位补偿值，和同步电动机的磁极电动机的磁极位置检测值，电压相位计算装置11-2计算功率转换器输出的电压的电压相位参考值。
其次，将说明根据如上所述构成的第四实施例的同步电动机控制器的操作。
将省略对那些和图2部分相同的部分的说明。将仅说明那些和图2部分不同的部分的操作。
在图7中，根据三相电流检测值Iu、Iv和Iw，及同步电动机的磁极位置检测值θr，三相dq转换器3确定d轴电流值Id，或同步电动机的磁极方向的电枢电流，和q轴电流值Iq，或与磁极垂直方向的电枢电流。然后，三相dq转换器3输出结果。
根据同步电动机的dq轴电流值Id和Iq，及励磁电流检测值If，磁通量计算装置4用下列公式计算同步电动机的dq轴间隙磁通量φgd和φgq，及内部相位差角度δ，并且输出结果φgd=Md(Id+If)φgq=Mq·Iqδ=tan-1(φgq/φgd)
其中Md和Mq是同步电动机的dq轴互感。
间隙磁通量可以考虑同步电动机的阻尼电流来计算。
根据内部相位差角度δ，电压相位补偿值△θ*，和同步电动机的磁极位置检测值θr，电压相位计算装置11-2用下列公式计算功率转换器输出的电压的电压相位参考值θ*，并且输出结果θ*=θr+△θ*+δ如上所述，第四实施例的同步电动机控制器不仅产生和第一实施例的同步电动机控制器相同的效果，而且当通过改变电压相位来控制功率转换器输出的有功电流时，因为电压相位参考值θ*以前馈方式得到补偿，所以还改善用功电流控制的响应速度。
(第五实施例)图8是表示根据本发明的第五实施例的同步电动机控制器的布置的一例的功能方框图。那些和图2部分相同的部分用同样的标号表示，并且将省略对它们的说明。将仅说明那些和图2部分不同的部分。
如图8所示，根据第五实施例的同步电动机控制器为这样，即对图2的布置增加电压相位前馈计算装置15，并且用电压相位计算装置11-3代替电压相位计算装置11。
根据速度控制器2-1计算的有功电流参考值，和功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，电压相位前馈计算装置15用同步电动机的常数，计算功率转换器输出的电压的电压相位前馈值。
根据电压相位前馈计算装置15计算的电压相位前馈值，有功电流控制器10计算的电压相位补偿值，和同步电动机的磁极位置检测值，电压相位计算装置11-3计算功率转换器输出的电压的电压相位参考值。
其次，将说明根据如上所述构成的第五实施例的同步电动机控制器的操作。
将省略对那些和图2部分相同的部分的说明。将仅说明那些和图2部分不同的部分的操作。
在图8中，根据功率转换器输出的有功电流参考值Ip*和电压幅值参考值V1*，电压相位前馈计算装置15用下列公式计算电压相位前馈值θFF*，并且输出结果θFF*=tan-1(XL·Ip*/(V1*-Ra·Ip*))其中XL是同步电动机的电枢漏抗，Ra是同步电动机的电枢电阻。
根据电压前馈值θFF*，电压相位补偿值△θ*，和同步电动机的磁极位置检测值θr，电压相位计算装置11-3用下列公式计算功率转换器输出的电压的电压相位参考值θ*，并且输出结果θ*=θr+△θ*+θFF*如上所述，第五实施例的同步电动机控制器不仅产生和第一实施例的同步电动机控制器相同的效果，而且当通过改变电压相位来控制功率转换器输出的有功电流时，因为电压相位参考值θ*以前馈方式得到补偿，所以还改善有功电流控制的响应速度。
(第六实施例)图9是表示根据本发明的第六实施例的同步电动机控制器的布置的一例的功能方框图。那些和图2部分相同的部分用同样的标号表示，并且将省略对它们的说明。将仅说明那些和图2部分不同的部分。
如图9所示，根据第六实施例的同步电动机控制器为这样，即对图2的布置增加放大器16和加法器17，并且用极坐标三相转换器12代替极坐标三相转换器12。
根据三相PQ转换器9计算的有功电流值与速度控制器2-1计算的有功电流参考值的偏差，放大器16计算功率转换器输出的电压的电压幅值补偿值。
加法器17把放大器16计算的电压幅值补偿值加到功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，以校正功率转换器输出的电压幅值参考值，并且输出校正值。
其次，将说明根据如上所述构成的第六实施例的同步电动机控制器的操作。
将省略对那些和图2部分相同的部分的说明。将仅说明那些和图2部分不同的部分的操作。
在图9中，放大器16用适当的系数放大有功电流值Ip与功率转换器输出的有功电流参考值Ip*的偏差，从而用下列公式确定功率转换器输出的电压振荡补偿值△V1*△V1*=K(Ip*-Ip)其中K是放大器的系数。
加法器17把电压幅值补偿值△V1*加到电压幅值参考值V1*，并且输出新的电压幅值参考值V1**。
根据电压幅值参考值V1**和电压相位参考值θ*，极坐标三相转换器12-1用下列公式计算功率转换器输出的电压的三相电压参考值Vu*、Vv*和Vw*Vu*=V1**cosθ*Vv*=V1**cos(θ*-120°)Vw*=V1**cos(θ*-240°)如上所述，第六实施例的同步电动机控制器不仅产生和第一实施例的同步电动机控制器相同的效果，而且当通过改变电压相位来控制功率转换器输出的有功电流时，因为电压幅值得到补偿，所以还改善有功电流控制的响应速度。
(第七实施例)图10是表示根据本发明的第七实施例的同步电动机控制器的布置的一例的功能方框图。那些和图4部分相同的部分用同样的标号表示，并且将省略对它们的说明。将仅说明那些和图4部分不同的部分。
如图10所示，根据第七实施例的同步电动机控制器为这样，即对图4的布置增加三相dq转换器3，磁通量计算装置4，电压前馈计算装置15，和励磁电流前馈计算装置18，并且用励磁电流计算装置8-2代替励磁电流计算装置8。
根据三相电流检测值，或同步电动机的电枢电流，和同步电动机的磁极位置检测值，三相dq转换器3计算d轴电流值，或同步电动机的磁极方向的电枢电流，和q轴电流值，或与磁极垂直方向的电枢电流。
根据三相dq转换器3计算的d轴电流值和q轴电流值，及同步电动机的励磁电流检测值，磁通量计算装置4用同步电动机的常数计算同步电动机的内部相位差角度。
根据速度控制器2-1计算的有功电流参考值，和功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，电压相位前馈计算装置15用同步电动机的常数，计算功率转换器输出的电压的电压相位前馈值。
根据磁通量计算装置4计算的内部相位差角度，电压相位前馈计算装置15计算的电压相位前馈值，速度控制器2-1计算的有功电流参考值，和功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，励磁电流前馈计算装置18用同步电动机的常数计算同步电动机的励磁电流前馈值。
根据励磁电流前馈计算装置18计算的励磁电流前馈值，无功电流控制器13计算的励磁电流补偿值，和同步电动机的磁通量参考值，励磁电流计算装置8-2计算同步电动机的励磁电流参考值。
其次，将说明根据如上所述构成的第七实施例的同步电动机控制器的操作。
将省略对那些和图4部分相同的部分的说明。将仅说明那些和图4部分不同的部分的操作。
在图10中，根据同步电动机的三相电枢电流检测值Iu、Iv和Iw，及磁极位置检测值θr，三相dq转换器3确定d轴电流检测值，或同步电动机的磁极方向的电流，和q轴电流检测值Iq，或与磁极垂直方向的电流，并且输出结果。
根据同步电动机的d轴电流Id和q轴电流Iq，及励磁电流检测值If，磁通量计算装置4不仅用同步电动机的常数计算dq轴间隙磁通量φgd和φgq，而且还根据dq轴间隙磁通量φgd和φgq，计算内部相位差角度δ，并且输出结果。
根据有功电流参考值Ip*和电压的电压幅值参考值V1*，电压相位前馈计算装置15用同步电动机的常数，计算功率转换器输出的电压的电压相位前馈值θFF*，并且输出结果。
根据功率转换器输出的有功电流参考值Ip*和电压幅值参考值V1*，电压相位前馈计算值θFF*，及同步电动机的内部相位差角度δ，励磁电流前馈计算装置18用下列公式，计算同步电动机的励磁电流前馈值IfFF*，并且输出结果IfFF*=((V1*-RaIp*)2+(XLIp*)2-(XaqIp*cos(θFF*+δ))2+XadIp*sin(θFF*+δ))Xad]]>其中Xad和Xaq是同步电动机的dq轴互抗。
根据励磁电流前馈值IfFF*，励磁电流补偿值△If*，和磁通量参考值φ*，励磁电流计算装置8-2用下列公式计算同步电动机的励磁电流参考值If*，并且输出结果If*=φ*/Md+IfFF*-△If*如上所述，第七实施例的同步电动机控制器不仅产生和第二实施例的同步电动机控制器相同的效果，而且当通过调节励磁电流来控制功率转换器输出的无功电流时，因为励磁电流参考值以前馈方式得到补偿，所以还改善无功电流控制的响应速度。
(第八实施例)虽然第一实施例根据功率转换器输出的有功电流执行控制，但是本发明的第八实施例根据同步电动机的转矩电流执行控制。
图11是表示根据本发明的第八实施例的同步电动机控制器的布置的一例的功能方框图。那些和图2部分相同的部分用同样的标号表示，并且将省略对它们的说明。将仅说明那些和图2部分不同的部分。
如图11所示，根据第八实施例的同步电动机控制器为这样，即从图2的布置中取消速度控制器2-1，三相PQ转换器9，和有功电流控制器10，并且代替这些部分，使用速度控制器2，三相dq转换器3，磁通量计算装置4，三相MT转换器19，和转矩电流控制器20。
根据同步电动机的速度检测值与同步电动机的速度参考值之间的偏差，速度控制器2计算同步电动机的转矩电流参考值。
根据三相电流检测值，或同步电动机的电枢电流，和同步电动机的磁极位置检测值，三相dq转换器3计算d轴电流值，或同步电动机的磁极方向的电枢电流，和q轴电流值，或与磁极垂直方向的电枢电流。
根据三相dq转换器3计算的d轴电流值和q轴电流值，及同步电动机的励磁电流检测值，磁通量计算装置4用同步电动机的常数，计算同步电动机的内部相位差角度。
根据磁通量计算装置4计算的内部相位差角度，同步电动机的磁极位置检测值，和三相电流检测值，或同步电动机的电枢电流，三相MT转换器19计算磁通量电流值和同步电动机的转矩电流值。
根据三相MT转换器19计算的转矩电流值与速度控制器2计算的转矩电流参考值的偏差，转矩电流控制器20计算功率转换器输出的电压的电压相位补偿值。
其次，将说明根据如上所述构成的第八实施例的同步电动机控制器的操作。
将省略对那些和图2部分相同部分的操作的说明。将仅说明那些和图2部分不同的部分的操作。
在图11中，根据速度计算装置1输出的速度检测值ωr与同步电动机的速度参考值ωr*的偏差，速度控制器2执行比例积分控制，根据同步电动机的磁通量参考值φ*，确定同步电动机的转矩电流参考值IT*，并且输出结果。
根据三相电流检测值Iu、Iv和Iw，或同步电动机的电枢电流，及同步电动机的磁极位置检测值θr，三相dq转换器3确定d轴电流值Id，或同步电动机的磁极方向的电枢电流，和q轴电流值Iq，或与磁极垂直方向的电枢电流。
根据同步电动机的dq轴电流值Id和Iq，及励磁电流检测值If，磁通量计算装置4以和第四实施例类似的方式，计算同步电动机的dq轴间隙磁通量φgd和φgq，及内部相位差角度δ。
根据同步电动机的三相电枢电流检测值Iu、Iv和Iw，同步电动机的内部相位差角度δ，及磁极位置检测值θr，三相MT转换器19确定同步电动机的转矩电流值IT和磁通量电流值IM，并且输出结果。
根据转矩电流值IT与转矩电流参考值IT*的偏差，转矩电流控制器20执行比例积分控制，并且确定和输出功率转换器输出的电压相位补偿值△θ*。
如上所述，应用根据第八实施例的同步电动机控制器，因为电枢电压的幅值保持恒定，并且仅改变相位，所以电枢电流能得到控制。这样即使当使得功率转换器的最大输出电压等于同步电动机的额定电压时，也能够使同步电动机得到稳定地控制。
(第九实施例)图12是表示根据本发明的第九实施例的同步电动机控制器的布置的一例的功能方框图。那些和图11部分相同的部分用同样的标号表示，并且将省略对它们的说明。将仅说明那些和图11部分不同的部分。
如图12所示，根据第九实施例的同步电动机控制器为这样，即对图11的布置增加磁通量电流控制器21，并且用励磁电流计算装置8-1代替励磁电流计算装置8。
根据三相MT转换器19计算的磁通量电流值与同步电动机的磁通量电流参考值的偏差，磁通量电流控制器21计算同步电动机的励磁电流补偿值。
根据磁通量电流控制器21计算的励磁电流补偿值，和同步电动机的磁通量参考值，励磁电流计算装置8-1计算同步电动机的励磁电流参考值。
其次，将说明根据如上所述构成的第九实施例的同步电动机控制器的操作。
将省略对那些和图11部分相同部分的操作的说明。将仅说明那些和图11部分不同的部分的操作。
在图12中，根据磁通量电流值IM与同步电动机的磁通量电流参考值IM*的偏差，磁通量电流控制器21执行比例积分控制，并且确定和输出同步电动机的励磁电流补偿值△If*。
根据励磁电流补偿值△If*和同步电动机的磁通量参考值φ*，励磁电流计算装置8-1确定同步电动机的励磁电流参考值If*，并且输出结果。
如上所述，第九实施例的同步电动机控制器不仅产生和第八实施例的同步电动机控制器相同的效果，而且还能够使同步电动机的磁通量电流控制为给定值。当使磁通量电流特别减小到零时，这样有可能使同步电动机的功率因数保持为1。
(第十实施例)图13是表示根据本发明的第十实施例的同步电动机控制器的布置的一例的功能方框图。那些和图11部分相同的部分用同样的标号表示，并且将省略对它们的说明。将仅说明那些和图11部分不同的部分。
如图13所示，根据第十实施例的同步电动机控制器为这样，即对图11的布置增加高通滤波器14-1，并且用电压相位计算装置11-1代替电压相位计算装置11。
根据三相MT转换器19计算的磁通量电流值，高通滤波器14-1计算电压相位振荡补偿值。
根据高通滤波器14-1计算的电压相位振荡补偿值，转矩电流控制器20计算的电压相位补偿值，和同步电动机的磁极位置检测值，电压相位计算装置11-1计算功率转换器输出的电压的电压相位参考值。
其次，将说明根据如上所述构成的第十实施例的同步电动机控制器的操作。
将省略对那些和图11部分相同部分的操作的说明。将仅说明那些和图11部分不同的部分的操作。
在图13中，高通滤波器14-1通过从同步电动机的磁通量电流值IM除去直流分量，检测磁通量电流中包括的振荡分量，通过用适当系数乘检测的振荡分量，确定功率转换器输出的电压的电压相位振荡补偿值θd*，并且输出确定的补偿值。
根据电压相位振荡补偿值θd*，电压相位补偿值△θ*，和同步电动机的磁极位置检测值θr，电压相位计算装置11-1以和第三实施例相同的方式，计算功率转换器输出的电压的电压相位参考值θ*。
如上所述，第十实施例的同步电动机控制器不仅产生和第八实施例的同步电动机控制器相同的效果，而且当通过改变功率转换器输出的电压相位来控制同步电动机的转矩电流时，还抑制由于电压相位振荡所引起发生的转矩电流的振荡。
(第十一实施例)图14是表示根据本发明的第十一实施例的同步电动机控制器的布置的一例的功能方框图。那些和图11部分相同的部分用同样的标号表示，并且将省略对它们的说明。将仅说明那些和图11部分不同的部分。
如图14所示，根据第十一实施例的同步电动机控制器为这样，即用电压相位计算装置11-2代替图11布置中的电压相位计算装置11。
根据磁通量计算装置4计算的内部相位差角度，转矩电流控制器20计算的电压相位补偿值，和同步电动机的磁极位置检测值，电压相位计算装置11-2计算功率转换器输出的电压的电压相位参考值。
其次，将说明根据如上所述构成的第十一实施例的同步电动机控制器的操作。
将省略对那些和图11部分相同部分的操作的说明。将仅说明那些和图11部分不同的部分的操作。
在图14中，根据内部相位差角度δ，电压相位补偿值△θ*，和同步电动机的磁极位置检测值θr，电压相位计算装置11-2计算功率转换器输出的电压的电压相位θ*参考值，并且输出结果。
如上所述，第十一实施例的同步电动机控制器不仅产生和第八实施例的同步电动机控制器相同的效果，而且当通过改变功率转换器输出的电压相位来控制同步电动机的转矩电流时，因为电压相位参考值以前馈方式得到补偿，所以还改善转矩电流控制的响应速度。
(第十二实施例)图15是表示根据本发明的第十二实施例的同步电动机控制器的布置的一例的功能方框图。那些和图11部分相同的部分用同样的标号表示，并且将省略对它们的说明。将仅说明那些和图11部分不同的部分。
如图15所示，根据第十二实施例的同步电动机控制器为这样，即对图11的布置增加电压相位前馈计算装置15-1，并且用电压相位计算装置11-3代替电压相位计算装置11。
根据速度控制器2计算的转矩电流参考值，和功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，电压相位前馈计算装置15-1用同步电动机的常数，计算功率转换器输出的电压的电压相位前馈值。
根据电压相位前馈计算装置15-1计算的电压相位前馈值，转矩电流控制器20计算的电压相位补偿值，和同步电动机的磁极位置检测值，电压相位计算装置11-3计算功率转换器输出的电压的电压相位参考值。
其次，将说明根据如上所述构成的第十二实施例的同步电动机控制器的操作。
将省略对那些和图11部分相同部分的操作的说明。将仅说明那些和图11部分不同的部分的操作。
在图15中，根据同步电动机的转矩电流参考值IT*，和功率转换器输出的电压幅值参考值V1*，电压相位前馈计算装置15用下列公式计算电压相位前馈值θFF*，并且输出结果θFF*=sin-1(XL·IT*/V1*)根据电压相位前馈值θFF*，电压相位补偿值△θ*，和同步电动机的磁极位置检测值θr，电压相位计算装置11-3计算功率转换器输出的电压的电压相位参考值θ*。
如上所述，第十二实施例的同步电动机控制器不仅产生和第八实施例的同步电动机控制器相同的效果，而且当通过改变功率转换器输出的电压相位来控制同步电动机的转矩电流时，因为电压相位参考值以前馈方式得到补偿，所以还改善转矩电流控制的响应速度。
(第十三实施例)图16是表示根据本发明的第十三实施例的同步电动机控制器的布置的一例的功能方框图。那些和图11部分相同的部分用同样的标号表示，并且将省略对它们的说明。将仅说明那些和图11部分不同的部分。
如图16所示，根据第十三实施例的同步电动机控制器为这样，即对图11的布置增加放大器16-1和加法器17，并且用极坐标三相转换器12-1代替极坐标三相转换器12。
根据三相MT转换器19计算的转矩电流值与速度控制器2计算的转矩电流参考值的偏差，放大器16-1计算功率转换器输出的电压的电压幅值补偿值。
加法器17把放大器16-1计算的电压幅值补偿值加到功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，以校正功率转换器输出的电压幅值参考值，并且输出校正值。
根据加法器17输出的校正电压幅值参考值，和电压相位计算装置11计算的电压相位参考值，极坐标三相转换器12-1计算功率转换器输出的三相电压参考值。
其次，将说明根据如上所述构成的第十三实施例的同步电动机控制器的操作。
将省略对那些和图11部分相同部分的操作的说明。将仅说明那些和图11部分不同的部分的操作。
在图16中，放大器16-1用适当系数放大转矩电流值IT与同步电动机的转矩电流参考值IT*的偏差，从而用下列公式确定功率转换器输出的电压的电压振荡补偿值△V1*△V1*=K(IT*·IT)加法器17把电压幅值补偿值△V1*加到电压幅值参考值V1*，并且输出新的电压幅值参考值V1**。
根据电压幅值参考值V1**和电压相位参考值θ*，极坐标三相转换器12-1以和第六实施例相同的方式，计算功率转换器输出的电压的三相电压参考值Vu*、Vv*和Vw*。
如上所述，第十三实施例的同步电动机控制器不仅产生和第八实施例的同步电动机控制器相同的效果，而且当通过改变功率转换器输出的电压相位来控制同步电动机的转矩电流时，因为电压幅值得到补偿，所以还改善转矩电流控制的响应速度。
(第十四实施例)图17是表示根据本发明的第十四实施例的同步电动机控制器的布置的一例的功能方框图。那些和图12部分相同的部分用同样的标号表示，并且将省略对它们的说明。将仅说明那些和图12部分不同的部分。
如图17所示，根据第十四实施例的同步电动机控制器为这样，即对图12的布置增加励磁电流前馈计算装置18-1，并且用励磁电流计算装置8-2代替励磁电流计算装置8-1。
根据磁通量计算装置4计算的内部相位差角度，速度控制器2计算的转矩电流参考值，和功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，励磁电流前馈计算装置18-1用同步电动机的常数，计算同步电动机的励磁电流前馈值。
根据励磁电流前馈计算装置18-1计算的励磁电流前馈值，磁通量电流控制器21计算的励磁电流补偿值，和同步电动机的磁通量参考值，励磁电流计算装置8-2计算同步电动机的励磁电流参考值。
其次，将说明根据如上所述构成的第十四实施例的同步电动机控制器的操作。
将省略对那些和图12部分相同部分的操作的说明。将仅说明那些和图12部分不同的部分的操作。
在图17中，根据功率转换器输出的电压幅值参考值V1*，同步电动机的转矩电流参考值IT*，和内部相位差角度δ，励磁电流前馈计算装置18-1用下列公式计算同步电动机的励磁电流前馈值IfFF*，并且输出结果IfFF*=(((V1*)2-(XLIT*)2-RaTT*)2-(XaqIT*cos)2+XadIT*sinδ)Xad]]>根据计算的励磁电流前馈值IfFF*，励磁电流补偿值△If*，和同步电动机的磁通量参考值φ*，励磁电流计算装置8-2计算同步电动机的励磁电流参考值If*。
如上所述，第十四实施例的同步电动机控制器不仅产生和第九实施例的同步电动机控制器相同的效果，而且当通过调节励磁电流来控制同步电动机的磁通量电流时，因为励磁电流参考值以前馈方式得到补偿，所以还改善磁通量电流控制的响应速度。
如上所述，应用本发明的同步电动机控制器，因为功率转换器的输出电压的幅值保持恒定，并且允许改变相位，所以同步电动机的电流控制得到稳定地执行。这样即使当使得功率转换器的最大输出电压等于同步电动机的额定电压时，也能够使同步电动机得到稳定地控制。
权利要求
1．一种通过功率转换器以变速驱动同步电动机的同步电动机控制器，其特征在于包括速度控制装置，以根据所述同步电动机的速度检测值与所述同步电动机的速度参考值的偏差，计算所述功率转换器输出的有功电流参考值；三相PQ转换装置，以根据三相电流检测值，或所述同步电动机的电枢电流，和所述功率转换器输出的电压的电压相位参考值，计算所述功率转换器输出的有功电流值和无功电流值；有功电流控制装置，以根据所述三相PQ转换装置计算的有功电流值与所述速度控制装置计算的有功电流参考值的偏差，计算所述功率转换器输出的电压的电压相位补偿值；电压相位计算装置，以根据所述有功功率控制装置计算的电压相位补偿值，和所述同步电动机的磁极位置检测值，计算所述功率转换器输出的电压的电压相位参考值；和极坐标三相转换装置，以根据所述电压相位计算装置计算的电压相位参考值，和所述功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，计算所述功率转换器输出的电压的三相电压参考值。
2．根据权利要求1的同步电动机控制器，其特征在于还包括无功电流控制装置，以根据所述三相PQ转换装置计算的无功电流值与所述功率转换器输出的无功电流参考值的偏差，计算所述同步电动机的励磁电流补偿值；和励磁电流计算装置，以根据所述无功电流控制装置计算的励磁电流补偿值，和所述同步电动机的磁通量参考值，计算所述同步电动机的励磁电流参考值。
3．根据权利要求1的同步电动机控制器，其特征在于还包括一个高通滤波器，以根据所述三相PQ转换装置计算的无功电流值，计算电压相位振荡补偿值，并且使用一个电压相位计算装置代替所述电压相位计算装置，以根据所述高通滤波器计算的电压相位振荡补偿值，所述有功电流控制装置计算的电压相位补偿值，和所述同步电动机的磁极位置检测值，计算所述功率转换器输出的电压的电压相位参考值。
4．根据权利要求1的同步电动机控制器，其特征在于使用一个三相dq转换装置代替所述三相dq转换装置，以根据三相电流检测值，或所述同步电动机的电枢电流，和所述同步电动机的磁极位置检测值，计算d轴电流值，或所述同步电动机的磁极方向的电枢电流，和q轴电流值，或与磁极垂直方向的电枢电流，还包括磁通量计算装置，以根据所述三相dq转换装置计算的d轴电流值和q轴电流值，及所述同步电动机的励磁电流检测值，用所述同步电动机的常数，计算所述同步电动机的内部相位差角度，并且使用一个电压相位计算装置代替所述电压相位计算装置，以根据所述磁通量计算装置计算的内部相位差角度，所述有功电流控制装置计算的电压相位补偿值，和所述同步电动机的磁极电动机的磁极位置检测值，计算所述功率转换器输出的电压的电压相位参考值。
5．根据权利要求1的同步电动机控制器，其特征在于还包括电压相位前馈计算装置，以根据所述速度控制装置计算的有功电流参考值，和所述功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，使用所述同步电动机的常数，计算所述功率转换器输出的电压的电压相位前馈值，并且使用一个电压相位计算装置代替所述电压相位计算装置，以根据所述电压相位前馈计算装置计算的电压相位前馈值，所述有功电流控制装置计算的电压相位补偿值，和所述同步电动机的磁极位置检测值，计算所述功率转换器输出的电压的电压相位参考值。
6．根据权利要求1的同步电动机控制器，其特征在于还包括放大装置，以根据所述三相PQ转换装置计算的有功电流值与所述速度控制装置计算的有功电流参考值的偏差，计算所述功率转换器输出的电压的电压幅值补偿值，和加法装置，以把所述放大装置计算的电压幅值补偿值加到所述功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，以校正所述功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，并且输出校正值，并且使用一个极坐标三相转换装置代替所述极坐标三相转换装置，以根据所述加法装置输出的校正电压幅值参考值，和所述电压相位计算装置计算的电压相位参考值，计算所述功率转换器输出的电压的三相电压参考值。
7．根据权利要求2的同步电动机控制器，其特征在于还包括三相dq转换装置，以根据三相电流检测值，或所述同步电动机的电枢电流，和所述同步电动机的磁极位置检测值，计算d轴电流值，或所述同步电动机的磁极方向的电枢电流，和q轴电流值，或与磁极垂直方向的电枢电流，磁通量计算装置，以根据所述三相dq转换装置计算的d轴电流值和q轴电流值，及所述同步电动机的励磁电流检测值，使用所述同步电动机的常数，计算所述同步电动机的内部相位差角度，电压相位前馈计算装置，以根据所述速度控制装置计算的有功电流参考值，和所述功率转换器输出的电压幅值参考值，使用所述同步电动机的常数，计算所述功率转换器输出的电压的电压相位前馈值，和励磁电流前馈计算装置，以根据所述磁通量计算装置计算的内部相位差角度，所述电压相位前馈计算装置计算的电压相位前馈值，所述速度控制装置计算的有功电流参考值，和所述功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，使用所述同步电动机的常数，计算所述同步电动机的励磁电流前馈值，并且使用一个励磁电流计算装置代替所述励磁电流计算装置，以根据所述励磁电流前馈计算装置计算的励磁电流前馈值，所述无功电流控制装置计算的励磁电流补偿值，和所述同步电动机的磁通量参考值，计算所述同步电动机的励磁电流参考值。
8．一种通过功率转换器以变速驱动同步电动机的同步电动机控制器，其特征在于包括速度控制装置，以根据所述同步电动机的速度检测值与所述同步电动机的速度参考值的偏差，计算所述同步电动机的转矩电流参考值；三相dq转换装置，以根据三相电流检测值，或所述同步电动机的电枢电流，和所述同步电动机的磁极位置检测值，计算d轴电流值，或所述同步电动机的磁极方向的电枢电流，和q轴电流值，或与磁极垂直方向的电枢电流；磁通量计算装置，以根据所述三相dq转换装置计算的d轴电流值和q轴电流值，及所述同步电动机的励磁电流检测值，使用所述同步电动机的常数，计算所述同步电动机的内部相位差角度；三相MT转换装置，以根据所述磁通量计算装置计算的内部相位差角度，所述同步电动机的磁极位置检测值，和三相电流检测值，或所述同步电动机的电枢电流，计算所述同步电动机的磁通量电流值和转矩电流值；转矩电流控制装置，以根据所述三相MT转换装置计算的转矩电流值与所述速度控制装置计算的转矩电流参考值的偏差，计算所述功率转换器输出的电压的电压相位补偿值；电压相位计算装置，以根据所述转矩电流控制装置计算的电压相位补偿值，和所述同步电动机的磁极位置检测值，计算所述功率转换器输出的电压的电压相位参考值；和极坐标三相转换装置，以根据所述电压相位计算装置计算的电压相位参考值，和所述功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，计算所述功率转换器输出的电压的三相电压参考值。
9．根据权利要求8的同步电动机控制器，其特征在于还包括磁通量电流控制装置，以根据所述三相MT转换装置计算的磁通量电流值与所述同步电动机的磁通量电流参考值的偏差，计算所述同步电动机的励磁电流补偿值，并且使用一个励磁电流计算装置代替所述励磁电流计算装置，以根据所述磁通量电流控制装置计算的励磁电流补偿值，和所述同步电动机的磁通量参考值，计算所述同步电动机的励磁电流参考值。
10．根据权利要求8的同步电动机控制器，其特征在于还包括一个高通滤波器，以根据所述三相MT转换装置计算的磁通量电流值，计算电压相位振荡补偿值，并且使用一个电压相位计算装置代替所述电压相位计算装置，以根据所述高通滤波器计算的电压相位振荡补偿值，所述转矩电流控制装置计算的电压相位补偿值，和所述同步电动机的磁极位置检测值，计算所述功率转换器输出的电压的电压相位参考值。
11．根据权利要求8的同步电动机控制器，其特征在于，使用一个电压相位计算装置，代替所述电压相位计算装置，以根据所述磁通量计算装置计算的内部相位差角度，所述转矩电流控制装置计算的电压相位补偿值，和所述同步电动机的磁极位置检测值，计算所述功率转换器输出的电压的电压相位参考值。
12．根据权利要求8的同步电动机控制器，其特征在于还包括电压相位前馈计算装置，以根据所述速度控制装置计算的转矩电流参考值，和所述功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，使用所述同步电动机的常数，计算所述功率转换器输出的电压的电压相位前馈值，并且使用一个电压相位计算装置代替所述电压相位计算装置，以根据所述电压相位前馈计算装置计算的电压相位前馈值，所述转矩电流控制装置计算的电压相位补偿值，和所述同步电动机的磁极位置检测值，计算所述功率转换器输出的电压的电压相位参考值。
13．根据权利要求8的同步电动机控制器，其特征在于还包括放大装置，以根据所述三相MT转换装置计算的转矩电流值与所述速度控制装置计算的转矩电流参考值的偏差，计算所述功率转换器输出的电压的电压幅值补偿值，和加法装置，以把所述放大装置计算的电压幅值补偿值加到所述功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，以校正所述功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，并且输出校正值，并且使用一个极坐标三相转换装置，代替所述极坐标三相转换装置，以根据所述加法装置输出的校正电压幅值参考值，和所述电压相位计算装置计算的电压相位参考值，计算所述功率转换器输出的电压的三相电压参考值。
14．根据权利要求9的同步电动机控制器，其特征在于还包括励磁电流前馈计算装置，以根据所述磁通量计算装置计算的内部相位差角度，所述速度控制装置计算的转矩电流参考值，和所述功率转换器输出的电压的电压幅值参考值，使用所述同步电动机的常数，计算所述同步电动机的励磁电流前馈值，并且使用一个励磁电流计算装置，代替所述励磁电流计算装置，以根据所述励磁电流前馈计算装置计算的励磁电流前馈值，所述磁通量电流控制装置计算的励磁电流补偿值，扣所述同步电动机的磁通量参考值，计算所述同步电动机的励磁电流参考值。
全文摘要
一种同步电动机控制器包括速度控制装置2—1,以根据速度检测值与同步电动机的速度参考值的偏差,计算功率转换器输出的有功电流参考值;三相PQ转换装置9,以根据同步电动机的电枢电流,和功率转换器输出的电压的电压相位参考值,计算功率转换器输出的有功电流值和无功电流值;有功电流控制装置10,以根据有功电流值与有功电流参考值的偏差,计算功率转换器输出的电压的电压相位补偿值;电压相位计算装置11,以计算功率转换器输出的电压的电压相位参考值;和极坐标三相转换装置12以根据电压相位参考值,和功率转换器输出的电压的电压幅值参考值,计算功率转换器输出的电压的三相电压参考值。
文档编号H02P21/00GK1284213SQ98813352
公开日2001年2月14日 申请日期1998年10月30日 优先权日1998年10月30日
发明者铃木健太郎, 内野广 申请人:株式会社东芝, 芝府工程株式会社