电机控制方法及电机控制器的制造方法_3

文档序号:8301146阅读:来源:国知局
效率H的方式实现良好的均衡性。
[0056]为了实现这样的d轴电流Id的设定,在图4所示的现有技术的电机控制器201中,上述的d轴电流指令生成部基于转矩指令Tref和电机旋转速度ω生成适当的d轴电流指令Idref,并将其输出到ACR 4。在此,相对于图中所示的相位角的变化、输入功率Pin的增/减特性(相反的抛物线状的全体形状或配置表示的特性)根据电机M的输出的变化而变化。因此,输入功率Pin的最小值也根据电机输出变化,但是它们之间的关系取决于将被控制的电机M的机械特性以及电气特性,并且在许多情况下是复杂的关系,不适用简单的计算式。
[0057]因此,在第二比较例中,d轴电流指令生成部在其内部包括d轴电流图,并且通过参照d轴电流图来生成适当的d轴电流指令Idref。该d轴电流图使用与电机输出有关的参数作为主要变量,并存储与对应于这些参数的d轴电流指令Idref的相关性,d轴电流指令Idref能够使输入功率Pin为最小值。作为第二比较例中的具体例,利用转矩T和电机转速N这两个参数绘制正交坐标,由存储与这两个参数的组合相对应地能够使输入功率Pin为最小值的d轴电流指令Idref的二维表来构成d轴电流图(未特别地图示)。此外,在第二比较例中,取代由电机M实际上输出的转矩T的检测,使用转矩指令Tref来参照d轴电流图。
[0058]但是,在该现有技术的图控制下,由于以半固定方式设定d轴电流指令Idref,因此d轴电流Id可能不在可驱动范围内。例如,如上所述,如果电机旋转速度N提高,则输入电压Vl的特性曲线(大致V字状曲线)全体向上移动,从而使输入电压Vl等于或小于饱和电压限制值Vpn的相位角范围、即可驱动范围变窄,因此要求更加严格设定d轴电流Id的精度。但是,如果相对于由将被控制的电机M的设计上的理论值设定的d轴电流图的内容、产生取决于电机M的大小的制造误差或者由动作过程中的例如温度变化的实际动作引起的特性误差,则有可能不能处理这样的误差,并且,d轴电流Id不在可驱动的范围内,从而使电机M的驱动不稳定。为了应对这种情况,可以考虑通过将能够假定误差发生的参数包含在内来创建d轴电流图的对策,但是如果通过增加如上成为图的坐标的参数,利用多维表来创建图,则需要大量的图数据。
[0059]<第一实施方式的特征>
[0060]相对于上述的两个现有技术的比较例,可通过本实施方式中下面的方法来进行电机M的驱动控制。即,如与图3和图4相对应的图5所示,将与输入功率Pin为最小值的相位角相对应的输入电压Vl设定为效率电压限制值Vlimit。然后,取代饱和电压限制值Vpn,基于该效率电压限制值Vlimit来进行恒定输出控制(参照图中的点P3)。
[0061]具体而言,在图1所示的本实施方式的电机控制器I中,电压限制值生成部12基于转矩指令Tref和电机旋转速度ω来生成功率转换效率η大致为最大的效率电压限制值Vlimit。然后,电压限制部13基于效率电压限制值Vlimit和电压指令值Vl之间的偏差来调整d轴电流指令Idref。
[0062]在此,如上所述,相对于相位角的变化的、输入功率Pin的增/减特性和最小值的配置根据电机M的输出的变化而变化。因此,在本实施方式的例子中,电压限制值生成部12在其内部包括电压限制值图,并且参照该电压限制值图生成适当的效率电压限制值Vlimit0该例中的电压限制值图利用与电机输出有关的转矩T(用转矩指令Tref替代)和电机转速N(=电机旋转速度ω)这两个参数绘制正交坐标,并且由存储与这两个参数的组合相对应地输入功率Pin为最小值(功率转换效率Π大致为最大)的效率电压限制值Vlimit的二维表,构成电压限制值图(未特别图示)。并且,从将转矩T和电机转速N作为主要变量的电压限制值图获得的这样的效率电压限制值Vlimit由比饱和电压限制值Vpn小的值生成。此外,本实施方式的例子中的转矩指令Tref和电机旋转速度ω相当于各权利要求中记载的第一参数组。
[0063]因此,控制向电机M输入的输入电压的电压指令值Vl通过恒定输出控制被稳定地保持于效率电压限制值Vlimit。即,高速旋转时向电机M输入的输入电压Vl始终被维持于与将被驱动的电机M的驱动特性相对应地功率转换效率η大致为最大的效率电压限制值Vlimit0此时,即使在产生如上所述的电机M的制造误差引起的或由实际动作引起的特性误差的情况下,在本实施方式中通过恒定输出控制输入电压Vl也始终被维持于比饱和电压限制值Vpn小的效率电压限制值Vlimit,因此d轴电流Id不会在可驱动范围外。
[0064]<由第一实施方式获得的效果>
[0065]根据上面所说明的第一实施方式,能够获得下述的效果。即,在本实施方式中的电机控制器I中,控制向电机M输入的输入电压Vl的电压指令值Vl通过减法器15、电压限制部13、以及加法器14被稳定地维持在效率电压限制值Vlimit。即,高速旋转时向电机M输入的输入电压Vl始终被维持在效率电压限制值Vl。由于该效率电压限制值Vl imit是与将被驱动的电机M的驱动特性相对应地功率转换效率η大致为最大的电压值,因此,即使在高速旋转时,也能够高效稳定地驱动电机Μ。另外,即使在产生由电机M的制造误差或由实际动作引起的特性误差的情况下,由于输入电压Vl始终被维持于比饱和电压限制值Vpn低的效率电压限制值Vlimit,因此d轴电流Id不会在可驱动范围外。
[0066]另外,功率转换效率η (输入功率Pin的最小值)例如受电机检测速度、速度指令以及转矩指令Tref的与电机M的输出有关的参数大幅影响而产生变动,并且它们的关系在所使用的电机M的驱动特性(机械特性和电气特性)方面显著不同。另外,功率转换效率n与参数之间的关系大多数情况下是复杂的关系,不适用简单的计算式。因此,在本实施方式中,特别地,电压限制值生成部12基于电压限制值图,来生成效率电压限制值Vlimit,所述电压限制值图存储与电机M的输出有关的至少一个参数组(检测速度、速度指令、转矩指令Tref等)和与该参数组相对应地功率转换效率η大致为最大的效率电压限制值Vlimit之间的相关性。因此,能迅速且准确地生成与参数组的各值相对应地功率转换效率Π大致为最大的效率电压限制值Vlimit。
[0067]另外,在本实施方式中,特别地,在电压限制值图中所使用的参数组包括转矩指令Tref的值和电机转速N。因此,将使功率转换效率η特别地受到影响的电机M的转矩和旋转速度构成参数组,由此能够适当地生成效率电压限制值Vlimit。
[0068]在第一实施方式中,电压限制值生成部12通过使用电压限制值图的图控制来生成效率电压控制值Vlimit,但是不限于此。如上所述,功率转换效率η可通过包括输入电压Vl的计算式(Pout/Pin)来计算,因此,如果功率转换效率η和与电机输出有关的参数组之间的关系可通过预定的计算式近似,则功率转换效率H为大致最大时的效率电压限制值Vlimit也可以通过使用参数组的计算式计算出。在这种情况下,由于不需要提供电压限制值图,因此能够节省存储装置等内的存储空间。
[0069]另外,本发明所公开的实施方式不限于上述内容,在不脱离其主旨和技术思想的范围内能够进行各种变型。下面对这样的变形例进行说明。
[0070]<第二实施方式>
[0071]基于上述的效率电压限制值Vlimit的恒定输出控制特别适合于能够可变控制磁场率的可变磁场电机的驱动控制。在本实施方式中,对可变磁场电机是控制对象的应用例进行说明。在下文中,磁场率是相对旋转时的感应电压常数与交链磁通为最大时的感应电压常数之比(值的范围是0%到100%)。
[0072]<可变磁场电机的概要>
[0073]首先,对可变磁场电机的概要进行说明。图6示出了可变磁场电机Mm的一例中的与轴线正交的剖视图,图7A和图7B仅示出了转子的立体图。该例中的可变磁场电机Mm由三相交流电机构成,并且在内部包括液压驱动机构。可变磁场电机Mm具有定子110和相对于定子110可旋转地被支承的转子120,转子120相对于定子110的旋转使与转子120连接的轴130旋转并输出旋转力。
[0074]定子110包括由空
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