交流旋转电机的控制装置、具备交流旋转电机的控制装置的交流旋转电机驱动系统及电...的制作方法_2

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5] 高频叠加部11通过叠加(相加)d轴电流指令idl*及d轴高频电流Aid,来生成d 轴高频叠加电流指令id2*,并输出至电流控制部12。同样地,高频叠加部11通过叠加(相 加)q轴电流指令iql*及q轴高频电流Aiq,来生成q轴高频叠加电流指令iq2*,并输出至 电流控制部12。
[0026] 此处,d轴高频电流Aid及q轴高频电流Aiq如下式(1)所示,为相同振幅、相同 频率、且彼此正交的正弦波。作为下式(1)中的参数,A表示高频的振幅,wh表示高频的角 频率,t表示时刻。
[0027] [数学式U Aid=Acos(whXt) (1) Aiq=Asin(whXt)
[002引 d轴高频电流Aid及q轴高频电流Aiq用于旋转位置推定部20对旋转位置0进 行计算的过程中。并且,在不对交流旋转电机1的旋转控制产生影响的范围内,将振幅A设 定地足够小。
[0029] 此外,设定角频率wh,W使得从转矩检测部2检测出的输出转矩Tm中提取高频分 量(即、角频率wh分量)而得到的输出转矩高频Tmhf仅基于d轴高频电流Aid及q轴高 频电流Aiq。目P,将角频率wh设定为比d轴电流指令idl*及q轴电流指令iql*所包含的 频率分量大足够多的值(大规定倍的值)。
[0030] 另外,具体设定的振幅A及角频率wh根据交流旋转电机1的用途而有所不同。
[0031] 另外,本实施方式1中,对d轴高频电流Aid及q轴高频电流Aiq为相同振幅、相 同频率、且彼此正交的正弦波的情况进行了举例说明,但并不仅限于正弦波。即,d轴高频 电流Aid及q轴高频电流Aiq可W是例如梯形波、矩形波、=角波、或银齿形波该样不同形 状的波动,波动的种类并无限定。并且,d轴高频电流Aid及q轴高频电流Aiq的振幅并不 一定要相同,在叠加不同振幅的d轴高频电流及q轴高频电流的情况下也能获得同样的效 果。
[0032] 电流控制部12生成d轴电压指令vd*和q轴电压指令vq*,W使得高频叠加部11 输出的d轴高频叠加电流指令id2*及q轴高频叠加电流指令iq2*、坐标转换部13输出的 d轴检测电流id及q轴检测电路iq在各轴分量上相一致。
[0033]坐标转换部13基于旋转位置推定部20计算得到的旋转位置0,来对电流检测部 15检测出的U相检测电流iu、V相检测电流ivW及W相检测电流iw进行坐标转换,从而 生成d轴检测电流id及q轴检测电流iq,并输出至电流控制部12。并且,坐标转换部13 基于旋转位置推定部20计算得到的旋转位置0,来对电流控制部12输出的d轴电压指令 vd*和q轴电压指令vq*进行坐标转换,从而生成U相电压指令VU*、V相电压指令VV*、W 及W相电压指令VW*。
[0034] 功率转换部14向交流旋转电机1提供叠加有与d轴高频电流Aid及q轴高频电 流Aiq相对应的高频分量的高频功率。目P,功率转换部14向交流旋转电机1施加坐标转换 部13输出的基于U相电压指令VU*、V相电压指令VV*、W及W相电压指令VW*的S相交流 电压。在功率转换部14将=相交流电压施加于交流旋转电机1的情况下,作为流过各相的 电流,电流检测部15检测出U相检测电流iu、V相检测电流ivW及W相检测电流iw。
[0035] 由此,功率提供部10基于d轴电流指令idl*及q轴电流指令iql*、d轴高频电流 Aid及q轴高频电流Aiq、旋转位置推定部20计算得到的旋转位置0,向交流旋转电机1提 供高频功率。
[0036] 此外,d轴高频叠加电流指令id2*及q轴高频叠加电流指令iq2*并不是对于与 交流旋转电机1的实际旋转位置相对应的d-q轴上(下面,称为实际的d-q轴上)的电流 指令,而是对于与旋转位置推定部20计算得到的旋转位置相对应的d-q轴上(下面,称为 推定d-q轴上)的电流指令。因而,W偏移实际的d-q轴与推定d-q轴之间的相位差分的 方式,向交流旋转电机1提供d轴高频叠加电流指令id2*及q轴高频叠加电流指令iq2*。
[0037] 接着,对旋转位置推定部20的详细情况进行说明。从转矩检测部2向旋转位置推 定部20输入输出转矩Tm,从高频信号发生部(未图示)向旋转位置推定部20输入d轴高 频电流Aid及q轴高频电流Aiq。此处,输入至旋转位置推定部20的输出转矩Tm是通过向 交流旋转电机1提供高频功率而由交流旋转电机1输出的转矩。因而,输出转矩Tm中包含 有与d轴高频电流Aid及q轴高频电流Aiq相对应的高频分量。
[003引此外,旋转位置推定部20具有输出转矩高频发生部21、推定误差运算部22、W及 推定误差控制部23。并且,推定误差运算部22包括乘法运算部221、积分部222、W及位置 误差推定部223,推定误差控制部23包括PI控制部231。
[0039] 输出转矩高频发生部21基于转矩检测部2检测出的输出转矩Tm,提取出与输出 转矩Tm所包含的高频分量相对应的输出转矩高频Tmhf。目P,输出转矩高频发生部21仅提 取出d轴高频电流Aid及q轴高频电流Aiq的角频率wh附近的信号,从而生成输出转矩高 频Tmhf,并输出至推定误差运算部22。作为输出转矩高频发生部21例如能使用带通滤波 器等。
[0040] 推定误差运算部22基于d轴高频电流Aid及q轴高频电流Aiq、输出转矩高频 Tmhf,计算旋转位置推定误差A0。另外,此处所说的"旋转位置推定误差A0 "是指实际 的d-q轴和推定d-q轴之间的相位差。
[0041] 乘法运算部221通过分别对d轴高频电流Aid及q轴高频电流Aiq乘上输出转矩 高频发生部21所输出的输出转矩高频Tmhf,从而计算与d轴相对应的积Pd及与q轴相对 应的积Pq,并输出至积分部222。
[0042] 积分部222通过在相当于d轴高频电流Aid及q轴高频电流Aiq的周期的N倍(N 为1W上的整数)的区间内,分别对乘法运算部221输出的积Pd和积Pq进行时间积分,从 而计算d轴相关值Zd及q轴相关值Zq,并输出至位置误差推定部223。
[0043] 位置误差推定部223通过将运算积分部222输出的d轴相关值Zd除Wq轴相关 值Zq而得到的除法值狂d/Zq)的反正切,从而计算旋转位置推定误差A0,并输出至推定 误差控制部23。
[0044] 推定误差控制部23中的PI控制部231进行控制运算,W使得由位置误差推定部 223输出的旋转位置推定误差A0成为零,从而计算旋转位置0,并输出至功率提供部10。
[0045] 推定误差控制部23利用PI控制部231来对旋转位置0进行计算,但并不限于此, 也可W用其他方法进行计算。目P,例如,通过对上一次计算得到计算值加上旋转位置推定误 差A0来进行校正,从而计算旋转位置0。
[0046] 由此,旋转位置推定部20从提供了高频功率的交流旋转电机1输出的输出转矩Tm 提取出高频分量,W作为输出转矩高频Tmhf,并基于输出转矩高频Tmhf、d轴高频电流Aid 及q轴高频电流Aiq来对旋转位置0进行计算,反馈(输出)至功率提供部10。
[0047] 接着,参照图2,对旋转位置推定部20计算交流旋转电机1的旋转位置0时的具 体的运算方法进行说明。图2是表示本发明的实施方式1中、实际的d-q轴及推定d-q轴 与高频电流的合成矢量之间的相位关系的说明图。
[0048] 此处,如上所述,d轴高频叠加电流指令id2*及q轴高频叠加电流指令iq2*并不 是对于实际的d-q轴上的电流指令,而是对于推定d-q轴上的电流指令。因而,d轴高频电 流Aid及q轴高频电流Aiq与d轴高频叠加电流指令id2*及q轴高频叠加电流指令iq2* 相同,叠加于推定d-q轴上。
[0049] 该图2中,示出了实际的d-q轴和推定d-q轴的相位关系,将该些轴的相位差设为 旋转位置误差A0 6。此外,该图2中,也同时示出了叠加于推定d-q轴上的高频电流的合 成矢量。另外,此处所述的"高频电流的合成矢量"是指叠加于推定d-q轴上的d轴高频电 流Aid及q轴高频电流Aiq的合成矢量。
[0050] 由该图2可知,相对于叠加于推定d-q轴的d轴高频电流Aid及q轴高频电流Aiq, 若使用旋转相位误差A0e,则叠加于实际的d-q轴上的d
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