旋转机控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及抑制在旋转机的旋转中产生的转矩脉动的旋转机控制装置。
【背景技术】
[0002] 作为旋转机的PM马达（Permanent Magnet Synchronous Motor :永磁同步马达） 具有小型且高效这样的特征，近年来，广泛用于工业设备用等。但是，PM马达在其构造上在 感应电压中包含高次谐波分量，所以在产生转矩中具有转矩脉动。这可能成为引起振动、噪 音、机械共振等问题的原因，所以需要使它降低的技术。
[0003] 作为降低技术，已知通过对电流指令重叠用于抑制转矩脉动的补偿信号来抑制转 矩脉动的技术（例如参照专利文献1)。
[0004] 专利文献1 :日本特开2006-288076号公报
【发明内容】
[0005] 以往的旋转机控制装置如以上那样构成，通过对电流指令重叠补偿信号来抑制转 矩脉动，所以存在如下问题：在电流控制部的控制频带低于抑制对象的转矩脉动的频带的 情况下，不输出按照指令的补偿信号，转矩脉动抑制性能降低。转矩脉动频率与PM马达的 旋转速度成比例地增加，所以该问题在马达在高速旋转中的情况下特别重要。
[0006] 本发明是为了解决上述那样的问题而完成的，其目的在于得到一种旋转机控制装 置，能够在宽的范围的速度域内更有效地抑制转矩脉动。
[0007] 本发明的旋转机控制装置具备转矩补偿部、电流控制部、电压指令生成部以及相 位补偿部，该旋转机控制装置通过根据从所述电压指令生成部输出的3相的驱动电压指令 而经由电力变换器施加的驱动电压来控制旋转机，其中，
[0008] 所述转矩补偿部具有电压推测部、转矩推测部、第1指令生成部以及第2指令生成 部，
[0009] 所述电压推测部根据在所述旋转机中流过的实际电流和所述驱动电压，推测所述 旋转机的推测感应电压，
[0010] 所述转矩推测部根据所述推测感应电压和所述实际电流，推测所述旋转机的推测 转矩，
[0011] 所述第1指令生成部根据所述推测转矩，生成抑制所述旋转机的转矩脉动的第1 指令，
[0012] 所述第2指令生成部根据所述推测感应电压，生成抑制所述旋转机的转矩脉动的 第2指令，
[0013] 所述电流控制部通过所述第1指令来补偿对从所述电力变换器向所述旋转机供 给的电流进行指示的q轴电流指令和所述实际电流的差来生成q轴电压指令，
[0014] 所述电压指令生成部通过所述第2指令来补偿所述q轴电压指令，根据补偿了的 所述q轴电压指令，生成所述3相的驱动电压指令，
[0015] 所述相位补偿部补偿所述第1指令以及第2指令的至少一方，来补偿包括所述电 流控制部的电流控制系统的控制延迟和所述转矩推测部的推测延迟的至少一方。
[0016] 本发明的旋转机控制装置如以上那样构成，所以能够得到能够在宽的范围的速度 域内更有效地抑制转矩脉动的旋转机控制装置。
【附图说明】
[0017] 图1是示出本发明的实施方式1的旋转机控制装置的结构的框图。
[0018] 图2是示出图1的第1指令生成部的详细结构的框图。
[0019] 图3是示出图1的第2指令生成部的详细结构的框图。
[0020] 图4是用于说明图3的控制参数Kp的设定的图。
[0021] 图5是用于说明在本发明中补偿的电力变换器的相位延迟的电压波形图。
[0022] 图6是示出通过图1所示的旋转机控制装置来进行转矩脉动抑制控制的情况的仿 真结果的图。
[0023] 图7是示出用于说明本发明的实施方式3的动作的电流控制系统的数学模型的框 图。
【具体实施方式】
[0024] 实施方式1.
[0025] 图1~图6是示出用于实施本发明的实施方式1的图，图1是示出旋转机控制装 置的结构的框图，图2是示出图1的第1指令生成部的详细结构的框图，图3是示出图1的 第2指令生成部的详细结构的框图。图4是用于说明图3的控制参数Kp的设定的图，图5 是用于说明在本发明中补偿的电力变换器的相位延迟的电压波形图，图6是示出通过图1 所示的旋转机控制装置来进行转矩脉动抑制控制的情况的仿真结果的图。
[0026] 在图1中，旋转机控制装置具有：电流指令生成部1、电流控制部2、dq-三相变换 部3、电流检测部5、三相-dq变换部6、推测部7、减法器8、9、加法器10、11、旋转位置检测 器（pulse generator :脉冲发生器）13、第1指令生成部100、第2指令生成部200。推测 部7推测作为旋转机的PM马达（Permanent Magnet Synchronous Motor:永磁同步马达） (以下简称为马达）12的转矩以及感应电压。旋转位置检测器13检测马达的旋转位置。第 1指令生成部100如图2详细所示，具有处理部101、运算部102、103、运算部105、106、加法 器107,生成用于抑制转矩脉动的第1指令。处理部101具有提取部IOla以及相位补偿部 l〇lb。提取部IOla提取推测转矩τ的振动分量（脉动分量）。相位补偿部IOlb根据用于 补偿推测转矩τ的相对于实际转矩的推测延迟的补偿设定值，补偿由提取部IOla提取出 的推测转矩τ的振动分量的相位（详细后述）。运算部102、103运算转矩脉动振动抑制 值。运算部102、103分别具有减法器102a、103a、抑制控制部102b、103b。运算部105、106 具有信号生成部l〇5a、106a、乘法器105b、106b。信号生成部105a、106a生成周期信号，一 并地补偿电流控制系统的控制延迟。另外，推测部7、第1指令生成部100、第2指令生成部 200是本发明中的转矩补偿部。另外，第1指令生成部100以及第2指令生成部200兼任本 发明中的相位补偿部（详细后述）。由电流控制部2、dq-三相变换部3、推测部7、第1指 令生成部100构成了本发明中的电流控制系统。推测部7是本发明中的电压推测部以及转 矩推测部，dq-三相变换部3以及加法器11是电压指令生成部。提取部IOla是本发明中 的第1提取部，相位补偿部IOlb是第1相位补偿部。运算部102、103是本发明中的第1运 算部，运算部105、106是第2运算部。信号生成部105a、106a是本发明中的第2相位补偿 部。
[0027] 第2指令生成部200如图3详细所示，具有处理部201、运算部202、203、加法器 204、调节部205,生成用于抑制转矩脉动的转矩脉动的补偿电压指令即第2指令。处理部 201具有提取部201a以及相位补偿部201b。提取部201a提取感应电压中的振动分量。相 位补偿部201b根据用于补偿q轴感应电压推测值eq的相对于实际电压的推测延迟的补偿 设定值，补偿由提取部201a提取出的感应电压中的振动分量的相位（详细后述）。运算部 202、203分别具有信号生成部202a、203a、乘法器202b、203b，并运算第2指令。信号生成部 202a、203a生成周期信号，补偿电流控制系统的控制延迟。提取部201a是本发明中的第2 提取部，相位补偿部201b是第3相位补偿部。运算部202、203是本发明中的第3运算部。 信号生成部202a、203a是本发明中的第4相位补偿部。
[0028] 接下来，说明动作。在图1中，通过加法器10将转矩的设定值τ μ和作为转矩脉 动补偿指令的相位补偿了的第1指令τ + (详细后述）相加，作为转矩指令τ +输出到 (提供给）电流指令生成部1。在电流指令生成部1中，根据转矩指令τ+和马达常数，运 算q轴电流指令iq'输出到减法器8。另外，在电流检测部5中，检测马达12的实际电流 矢量i，输出到三相-dq变换部6。然后，在三相-dq变换部6中，根据实际电流矢量i，运算 q轴实际电流iq以及d轴实际电流id，q轴实际电流iq输出到减法器8, d轴实际电流id 输出到减法器9。
[0029] 在减法器8中，运算q轴电流指令iq+和q轴实际电流iq的差，输出到电流控制 部2。在减法器9中，运算d轴电流指令i(T和d轴实际电流id的差，同样地输出到电流控 制部2。在电流控制部2中，运算d轴电压指令vcT以及q轴电压指令vq% d轴电压指令 vcT输出到dq-三相变换部3。另外，通过加法器11将q轴电压指令ν。和相位补偿了的 第2指令vq%ip (详细后述）相加，输出到dq-三相变换部3。在dq-三相变换部3中，根 据d轴电压指令vcT以及q轴电压指令vq'运算作为三相的驱动电压指令的电压指令矢 量ν'输出到电力变换器4。在电力变换器4中，依照电压指令矢量V%输出三相电压，驱 动马达12,以产生与转矩指令τ+相等的转矩。
[0030] 以上是动作的概略，而在本实施方式中，根据由推测部7、第1指令生成部100、第 2指令生成部200等求出的相位补偿了的第1指令τ + _以及相位补偿了的第2指令vq '1P来进行控制的补偿。以下，说明其详请。在推测部7中，根据马达常数、实际电流矢量 i、对马达12的电压指令矢量，、以及由编码器等旋转位置检测器13检测到的马达的电角 Θ ，通过以下的运算来推测作为马达的推测感应电压的推测电压矢量e。
[0031] [式 1]
[0032] 式 1
[0035] e = F (s) (v*- ((R+pL) 1+ ω reLJ) i)
[0036] 此处，R表示马达的绕组电阻，L表示自感，Pm表示极对数，p表示微分算子，I表 示单位矩阵，J表示交错矩阵，F (s)表示低通滤波器的增益，〇"表示机械角速度，ω 表示 电角速度。虽然未图示，但增益F(S)是在推测部7内通过基于微处理器的软件处理而实现