電機控制裝置制造方法
【專利摘要】提供一種能夠適宜地抑制交流電機的脈動轉(zhuǎn)矩的電機控制裝置。具備：軸誤差推斷器（303），基于通過電流傳感器（2）檢測的逆變器的電流值推斷軸誤差；傅里葉順變換器（316a），從軸誤差的時間性變動中提取軸誤差向量；附帶圓形限幅器的積分控制器（316b），計算用于抵消脈動轉(zhuǎn)矩的補正電流向量，把以規(guī)定的限幅值作為半徑的圓周作為基準限制補正電流向量的移動，附帶圓形限幅器的積分控制器（316b）執(zhí)行限制補正電流向量的移動的圓形限幅處理，以使補正電流向量的偏角接近軸誤差向量的偏角。
【專利說明】電機控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用無位置傳感器控制交流電機的驅(qū)動的電機控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]已知有通過逆變器的電流檢測值推斷交流電機的轉(zhuǎn)子的位置，進而根據(jù)所推斷的上述位置控制交流電機的驅(qū)動的無位置傳感器控制。通過無位置傳感器控制驅(qū)動的交流電機耐環(huán)境性優(yōu)異，特別是在驅(qū)動壓縮機時有用。
[0003]可是，當控制交流電機驅(qū)動壓縮機的情況下，交流電機的負荷轉(zhuǎn)矩與壓縮行程同步地脈動。特別是在回轉(zhuǎn)式壓縮機和往復(fù)式壓縮機的情況下，與壓縮動作同步的負荷轉(zhuǎn)矩的脈動顯著發(fā)生。因而，當驅(qū)動這些壓縮機的情況下，要求適宜地進行為了抵消負荷轉(zhuǎn)矩脈動而流過電機電流，抑制交流電機的速度變動的脈動轉(zhuǎn)矩抑制控制。
[0004]例如，在專利文獻I中記載有具備脈動轉(zhuǎn)矩抑制控制器的同步電機的控制裝置。在該控制裝置中，脈動轉(zhuǎn)矩抑制控制器從在控制裝置內(nèi)的運算中求得的軸誤差中提取與轉(zhuǎn)子位置同步發(fā)生的負荷轉(zhuǎn)矩的脈動分量，通過計算求用于抵消它的脈動轉(zhuǎn)矩抑制電流值。而后通過將求得的脈動轉(zhuǎn)矩抑制電流值加在平均轉(zhuǎn)矩電流值上，可以抑制轉(zhuǎn)子的速度變動。
[0005]如果對該脈動轉(zhuǎn)矩抑制控制器的內(nèi)部附加說明，則在內(nèi)部具備單相-dq軸變換器、2個積分控制器和dq軸-單相變換器。單相-dq軸變換器將轉(zhuǎn)矩的脈動分量分解為2個無向量值即d軸分量(cos分量)和q軸分量(sin分量)。而后積分控制器通過增加積分補正使得2個無向量值為零,分別求d軸分量(cos分量)和q軸分量(sin分量)的補正電流值。進而，dq軸單相變換器將2個補正電流值變換為脈動轉(zhuǎn)矩抑制電流值。
[0006]另一方面，在專利文獻2中，記載有對專利文獻I的技術(shù)實施改進的技術(shù)。在脈動轉(zhuǎn)矩抑制控制器內(nèi)在積分控制器的輸出一側(cè)上追加了限幅器是改進點，追加的限幅器對用積分控制器計算出的2個補正電流值增加上限限制。而后，在通過該作用降低輸入電能的同時，抑制轉(zhuǎn)子的速度變動。
[0007][專利文獻I]特開2005-198402號公報
[0008][專利文獻2]特開2006-180605號公報
[0009]可是，當進行無位置傳感器控制的情況下，當然在上述的軸誤差自身中也包含誤差。因而，在專利文獻I中記載的發(fā)明中，因該誤差的影響脈動轉(zhuǎn)矩抑制電流過度地增加在交流電機上，根據(jù)運行條件具有不能充分減少交流電機的振動和噪音的缺點。進而將負荷轉(zhuǎn)矩的脈動分量分解為2個分量，用獨立的積分控制器各自進行補正。因此各分量的補正相互干涉，直至相互的補正電流值穩(wěn)定為止，在交流電機上增加過度的脈動轉(zhuǎn)矩抑制電流。特別是在交流電機的加減速中和負荷變動中容易發(fā)生該狀態(tài)，此期間具有引起電機電流的紊亂和振動增加的缺點。
[0010]另外，在專利文獻2中記載有用限幅器對積分控制器計算出的2個補正電流值增加上上限限制的方法。但是，因為在增加上限限制時并沒有反映軸誤差的脈動分量的相位，所以存在脈動轉(zhuǎn)矩抑制效果降低的缺點。為了以最小限度的電能高效率地有效實施脈動轉(zhuǎn)矩抑制控制，需要與交流電機的加減速中和負荷變動中的狀態(tài)變化一致地始終流過與負荷轉(zhuǎn)矩的脈動分量一致的脈動轉(zhuǎn)矩抑制電流。因此，需要考慮軸誤差的誤差和負荷轉(zhuǎn)矩的脈動分量的相位的控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]因而，本發(fā)明的課題在于提供一種能夠恰當?shù)匾种平涣麟姍C的脈動轉(zhuǎn)矩的電機控制裝置。
[0012]為了解決上述課題，本發(fā)明的特征在于具備:軸誤差推斷單元，根據(jù)用電流檢測單元檢測出的逆變器的電流值推斷用上述逆變器驅(qū)動的交流電機的實軸和控制軸的軸誤差；軸誤差向量提取單元，從用上述軸誤差推斷單元推斷的上述軸誤差的時間性的變動中，將用正弦波表示的脈動分量作為軸誤差向量提??；補正電流向量計算單元，對用上述軸誤差向量提取單元提取的上述軸誤差向量進行積分運算，計算用于抵消上述交流電機的脈動轉(zhuǎn)矩的補正電流向量；以及圓形限幅處理單元，將以規(guī)定的限幅值為半徑的圓周作為基準，限制用上述補正電流向量計算單元算出的上述補正電流向量的移動，上述圓形限幅處理單元執(zhí)行限制上述補正電流向量的移動的圓形限幅處理，以使上述補正電流向量的偏角接近上述軸誤差向量的偏角。
[0013]而且，有關(guān)詳細內(nèi)容在用于實施發(fā)明的實施方式中說明。
[0014]如果采用本發(fā)明，則能夠提供恰當?shù)匾种平涣麟姍C的脈動轉(zhuǎn)矩的電機控制裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是涉及本發(fā)明的第I實施方式的電機控制裝置的構(gòu)成圖。
[0016]圖2是電機控制裝置具有的傅里葉順變換器的構(gòu)成圖。
[0017]圖3是電機控制裝置具有的附帶圓形限幅器的積分控制器的構(gòu)成圖。
[0018]圖4是電機控制裝置具有的傅里葉逆變換器的構(gòu)成圖。
[0019]圖5是附帶圓形限幅器的積分控制器具有的積分控制器的構(gòu)成圖。
[0020]圖6是表示圓形限幅處理的流程的說明圖(PAD:問題分析圖)
[0021]圖7是表示無向量值補正處理的流程的說明圖(PAD:問題分析圖)
[0022]圖8 (a)是表示補正電流向量和軸誤差向量的偏角不同的狀態(tài)的向量圖，(b)是表示補正電流向量和軸誤差向量的偏角一致的狀態(tài)的向量圖。
[0023]圖9是表示根據(jù)軸誤差向量使補正電流向量變動的樣子的向量圖，Ca)是sin(Δ 9 angi) < sin (Hangl)并且 cos ( Δ Θ angl) < cos (Hangl)的情況，(b)是 sin ( Δ Θ angl)> sin (Hangl)并且 cos ( Δ θ mgl) > cos (Hangl)的情況。
[0024]圖10是具備涉及本發(fā)明的第2實施方式的電機控制裝置的圓形限幅處理單元的無向量值補正處理部的構(gòu)成圖。
[0025]符號說明
[0026]S:電機控制系統(tǒng)；1:逆變器；2:電流傳感器(電流檢測單元)；3:電機控制裝置；303:軸誤差推斷器(軸誤差推斷單元)；316:脈動轉(zhuǎn)矩抑制控制部；316a:傅里葉順變換器(軸誤差向量提取單元)；al:單相-dq軸變換器；a2、a3:一次延遲濾波器(軸誤差向量提取單元);316b:附帶圓形限幅器的積分控制器；bl:積分控制器(補正電流向量計算單元);b2:圓形限幅處理單元；100:限幅值計算部(圓形限幅處理單元);300:無向量值補正處理部(圓形限幅處理單元);500:向量變換處理部(圓形限幅處理單元);316c:傅里葉逆變換器；5:交流電機；6:壓縮機。
【具體實施方式】
[0027]適宜地參照附圖詳細說明用于實施本發(fā)明的方式(以下，成為實施方式)。
[0028]《第I實施方式》
[0029]〈電機控制裝置的構(gòu)成〉
[0030]圖1是涉及本實施方式的電機控制裝置的構(gòu)成圖。圖1所示的電機控制系統(tǒng)S是通過控制逆變器I的輸出電壓使交流電機5的轉(zhuǎn)子(未圖示)轉(zhuǎn)動，驅(qū)動壓縮機6 (例如，回轉(zhuǎn)式壓縮機)的系統(tǒng)。電機控制系統(tǒng)S具備:逆變器1、電流傳感器2、電機控制裝置3。
[0031]逆變器I是將從直流電源4輸入的直流電壓VO變換為三相交流電壓，輸出到交流電機5的電力變換器。在此，直流電源4是用整流電路42以及平滑電容器43將從交流電源41輸入的交流電能變換為直流電能的裝置。
[0032]逆變器I具有多個開關(guān)元件(未圖示)，通過按照從PWM信號發(fā)生器315輸出的PWM信號切換開關(guān)元件的0N/0FF，將直流電壓VO變換為三相交流電壓。這樣通過施加三相交流電壓在交流電機5上發(fā)生轉(zhuǎn)動磁場，使交流電機5的轉(zhuǎn)子(未圖示)轉(zhuǎn)動。而且，作為交流電機5例如能夠使用在內(nèi)部具有鐵氧體磁鐵的永久磁鐵同步電機。
[0033]電流傳感器2 (電流檢測單元)直接與逆變器I的母線P串聯(lián)連接，檢測流過母線P的電流值1st并將其輸出到電機控制裝置3。
[0034]電機控制裝置3是根據(jù)上述的電流值1st生成PWM信號，將該PWM信號輸出到逆變器I的裝置，主要具備:電流再現(xiàn)處理部301 ;3相/2軸變換器302 ;軸誤差推斷器303 ；電壓指令運算器312 ；2軸/3相變換器314 ;PWM信號發(fā)生器315 ;脈動轉(zhuǎn)矩抑制控制部316。
[0035]電流再現(xiàn)處理部301再現(xiàn)上述電流值I St、從逆變器I具有的開關(guān)元件(未圖示)的0N/0FF信號流向交流電機5的3相交流電流Iuc、Ivc, Iwc，輸出到3相/2軸變換器302。
[0036]3相/2軸變換器302根據(jù)所再現(xiàn)的3相交流電流Iuc、Ivc, Iwc，和從積分器307輸出的相位Θ dc，計算控制系統(tǒng)的dc軸上的電流Idc以及qc軸上的電流Iqc，并將其輸出到軸誤差推斷器303。
[0037]而且，這里的dc軸以及qc軸表示一般的轉(zhuǎn)矩控制中的轉(zhuǎn)動坐標上的控制一側(cè)的軸。與此相反以下將轉(zhuǎn)動坐標上的交流電機一側(cè)的軸記載為d軸以及q軸。另外將控制一側(cè)的軸記載為“控制軸”、將交流電機一側(cè)的軸記載為“實軸”。
[0038]進而，在圖1中，將dc軸電流Idc的信號線、qc軸電流Iqc的信號線從過程中作為同一信號線記載，但實際上分別作為不同的信號輸入到軸誤差推斷器303中(之后記載的 Vdc'Vqc* 也一樣)。
[0039]軸誤差推斷器303 (軸誤差推斷單元)根據(jù)dc軸電壓指令Vdc*、qc軸電壓指令Vqc'dc軸電流Idc、qc軸電流Iqc、電角頻率ω Ic，通過使用一般的擴展感應(yīng)電壓的位置推斷方式推斷交流電機5的實軸和控制軸的相位差即軸誤差Λ Θ C0而后，軸誤差推斷器103將推斷的軸誤差Λ Θ c輸出到符號反轉(zhuǎn)器304以及傅里葉順變換器316a。[0040]而且，在使用一般的擴展感應(yīng)電壓的位置推斷方式中希望考慮與伴隨流過交流電機5的電流的變化的電感變化和速度變換有關(guān)的項，即還考慮微分項推斷軸誤差△ Θ c。但是，當脈動轉(zhuǎn)矩周期性發(fā)生，流過交流電機5的電流始終變化的情況下，難以高精度求該微分項。因此，不得不用包含簡易求得的微分項推斷軸誤差Λ Θ c，或者省略微分項推斷軸誤差Λ Θ c的某種方法來推斷Λ Θ C0因而在推斷的軸誤差Λ Θ c中必然包含誤差。
[0041]符號反轉(zhuǎn)器304使從軸誤差推斷器103輸入的軸誤差Λ Θ c的符號反轉(zhuǎn)(g卩，從作為軸誤差指令值的零中減去軸誤差Λ Θ c)，輸出到PLL電路305。
[0042]PLL (鎖相環(huán))電路305使用從符號反轉(zhuǎn)器304輸入的值(_Λ Θ c)執(zhí)行P (比例)控制，或者PI (比例積分)控制，計算交流電機5的角頻率補正值△ ω?并將其輸出到加法器 306。
[0043]積分器307對從加法器306輸入的電角頻率cole進行積分計算相位推斷值Θ dc,輸出到3相/2軸變換器302以及2軸/3相變換器314。
[0044]d軸電流指令發(fā)生器308根據(jù)平均轉(zhuǎn)矩計算如磁阻轉(zhuǎn)矩成為最大那樣的d軸電流指令I(lǐng)cT，并將其輸出到電壓指令計算器312。
[0045]q軸電流指令發(fā)生器309根據(jù)從3相/2軸變換器102輸入的qc軸電流Iqc，計算與平均轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的q軸電流指令I(lǐng)qb，并將其輸出到加法器310。
[0046]加法器310通過將從脈動轉(zhuǎn)矩抑制控制部316輸出的脈動轉(zhuǎn)矩抑制電流值IqSIN*加算到上述的q軸電流值Iqb上，算出新的q軸電流指令I(lǐng)q%并將其輸出到電壓指令運算器 312。
[0047]角頻率指令運算器311根據(jù)從角頻率指令發(fā)生器313輸入的角頻率指令'交流電機5的極對數(shù)，算出電角頻率指數(shù)ω ，并將其輸出到加法器306以及電壓指令運算器312。
[0048]電壓指令運算器312根據(jù)上述的d軸電流指令I(lǐng)d'q軸電流指令I(lǐng)q'電角頻率指令ω 算出d軸電壓指令VcT以及q軸電壓指令Vq%并將其輸出到軸誤差推斷器303以及2軸/3相變換器314。
[0049]2軸/3相變換器314根據(jù)從電壓指令運算器312輸入的d軸電壓指令VcT以及q軸電壓指令Vq'從積分器307輸入的相位推斷值Θ dc計算交流電機5的3相電壓指令Vu'Vv*, Vw*,并將其輸出到PWM信號發(fā)生器315。
[0050]PWM (脈沖寬度調(diào)制)信號發(fā)生器315根據(jù)從2軸/3相變換器314輸入的3相電壓指令Vu'V/、Vw*生成PWM信號，并將其輸出到逆變器I具有的開關(guān)元件(未圖示)。
[0051]脈動轉(zhuǎn)矩抑制控制部316具有傅里葉順變換器316a、附帶圓形限幅器的積分控制器316、傅里葉逆變換器316c，計算用于抵消在交流電機5中的負荷轉(zhuǎn)矩的變動(即，脈動轉(zhuǎn)矩)的脈動轉(zhuǎn)矩控制電流值IqSIN*。即，脈動轉(zhuǎn)矩抑制控制部316根據(jù)從軸誤差推斷器303輸入的軸誤差Λ Θ c算出脈動轉(zhuǎn)矩抑制電流值IqSIN%并將其輸出給加法器310。
[0052]以下詳細說明脈動轉(zhuǎn)矩抑制控制部316的內(nèi)部。
[0053](傅里葉順變換器)
[0054]圖2是電機控制裝置具有的傅里葉順變換器316a的構(gòu)成圖。傅里葉順變換器316a(軸誤差向量提取單元)具有如下功能:通過進行傅里葉順變換處理，從軸誤差Λ Θ c中將正弦波的脈動分量作為向量提取。[0055]用軸誤差推斷器303推斷的軸誤差Λ Θ c的大小由于受到負荷轉(zhuǎn)矩變動的影響從而按照轉(zhuǎn)子(未圖示)的機械角周期性地變動。因而，能夠?qū)⒅芷谛宰儎拥妮S誤差△ 0C的脈動分量看成與交流電機5的轉(zhuǎn)子位置對應(yīng)的交流信號。由此，如果對該交流信號進行傅里葉順變換，則可以將軸誤差Λ Θ c的脈動分量分解為作為2個無向量值的d軸分量(cos分量)和q軸分量(sin分量)。在此，在傅里葉順變換器316a中，通過使其具有單相_dq軸變換器al和2個一次延遲濾波器a2、a3、符號反轉(zhuǎn)器a4、a5、向量變換器a6的功能,而將脈動分量作為向量提取。
[0056]單相-dq軸變換器al使用在用電流傳感器2檢測出的時刻的轉(zhuǎn)子(未圖示)的機械角Θ r,求sin Θ、cos Θ (有關(guān)角度Θ以后說明),其后,對從軸誤差推斷器303給予的軸誤差Δ Θ c分別乘算求得的sin Θ ,cos Θ。由此,求解用電流傳感器2檢測出的時刻的d軸分量的脈動分量和q軸分量的脈動分量的瞬時值，并將其輸出到一次延遲濾波器a2。
[0057]另外，當求一次脈動分量時求解與機械角Θ r對應(yīng)的sin Θ ,cos Θ值，當求二次脈動分量時求解2倍機械角Θ r的sin (2X Θ r)、cos (2X Θ r)的值。進而在進一步求高次脈動分量的情況下求該次數(shù)倍的角度的sin Θ、C0s Θ，將其和軸誤差Λ Θ c相乘。由此可以得到所希望的脈動分量。
[0058]這樣，一次延遲濾波器a2、a3分別從由單相_dq軸變換器al輸出的軸誤差中提取脈動分量(與d軸對應(yīng)的COS分量，以及與q軸對應(yīng)的sin分量)，并將其輸出到符號反轉(zhuǎn)器a4、a5。
[0059]符號反轉(zhuǎn)器a4、a5分別反轉(zhuǎn)從一次延遲濾波器a2、a3輸出的值的符號(即，軸誤差指令值:從零減去上述值)，算出軸誤差的脈動分量的2個無向量值，即算出d軸分量△ Θ cos和q軸分量△ 0sin。向 量變換器a6根據(jù)2個無向量值算出軸誤差的脈動分量的絕對值
Λ Θ size 和偏角 Δ Θ angle。
[0060]以下為了易于說明，將用軸誤差的脈動分量的絕對值Λ Θ size和偏角Λ Θ mgle確定的向量記載為軸誤差向量值△ Θ.，另外把表示軸誤差的脈動分量的2個無向量值記載為軸誤差無向量值Λ θ_，將軸誤差的絕對值Λ 0size、偏角Λ 0angle、d軸分量Λ 0_、q軸分量Λ Qsin—起記載為軸誤差的脈動分量信息Λ Θ waveJnfD
[0061](附帶圓形限幅器的積分控制器)
[0062]圖3是附帶圓形限幅器的積分控制器316b的構(gòu)成圖。附帶圓形限幅器的積分控制器316b具有積分控制器bl、圓形限幅處理單元b2。積分控制器bl (補正電流向量計算單元)基于用傅里葉順變換器316a提取的軸誤差無向量值Λ 進行積分運算，具有計算用于抵消交流電機5的脈動轉(zhuǎn)矩的補正電流值的功能。另外圓形限幅處理單元b2具有基于軸誤差向量值Λ 對積分控制器bl算出的補正電流值進行圓形限幅處理的功能。以下，說明各部的詳細的內(nèi)容。
[0063]圖5是附帶圓形限幅器的積分控制器316b具有的積分控制器bl的構(gòu)成圖，內(nèi)部具有積分運算器bll、bl2、向量變換器bl3。
[0064]積分運算器bll使用軸誤差無向量值Λ Θ sca的q軸分量Λ Θ sin、在前一次的附帶圓形限幅器的積分控制器316b內(nèi)算出的q軸補正電流值Hsin (N_n進行積分運算，算出q軸分量的補正電流基礎(chǔ)值Hsin_Base。積分運算器bl2也和積分運算器bll —樣計算d軸分量的補正電流基礎(chǔ)值H

cos-Base °[0065]向量變換器bl3通過以q軸分量的補正電流基礎(chǔ)值Hsin_Base和d軸分量的補正電流基礎(chǔ)值Η__β_為基礎(chǔ)進行向量變換，計算補正電流基礎(chǔ)值的向量值，即絕對值Hsiz^、偏角Hmgle_B_。積分控制器bl進行以上的運算，作為積分控制的運算結(jié)果輸出到圓形限幅處理單元b2。而且以下為了易于說明，將構(gòu)成補正電流基礎(chǔ)值的向量的絕對值Hsize_Base、偏角—起記載為Hv『Base，另外將補正電流基礎(chǔ)值的2個無向量值一起記載為偏角Hsc;a-Base。進而將偏角Hvec;_Base和Hsc;a_Base —起記載為偏角Hinf_Base。以下說明圓形限幅處理單元b2。
[0066]圓形限幅處理單元b2 (參照圖3)以將規(guī)定的限幅值Lim作為半徑的圓周為基準，具有通過在補正電流的向量Hvec;_Base中限制移動執(zhí)行圓形限幅處理的功能，用圖8說明其概要。
[0067]圖8是表示圓形限幅處理的作用的向量圖，坐標軸中使用在傅里葉順變換中使用的d軸(cos軸)和q軸(sin軸),在同一坐標軸上表示軸誤差的脈動分量的向量Δ Θ ve;。和補正電流值的向量Hve。。白色箭頭是軸誤差的脈動分量的向量△ θνε。，黑色箭頭是補正電流值的向量H.。
[0068]圖8 Ca)是表示補正電流值的偏角Hangle和軸誤差的脈動分量的偏角Λ Θ mgle不同的狀態(tài)的向量圖。如果只對補正電流的2個無向量值Hsin、Hras，或者絕對值Hsize實施限制，則在補正電流值的偏角Hangle和軸誤差的脈動分量的偏角Λ Θ mgle0中產(chǎn)生差異，變成圖8 (a)所示的狀態(tài)。
[0069]產(chǎn)生差異的原因是由于用積分控制補正2個無向量值而引起的。因為各自補正d軸分量的積分值和q軸分量的積分值，所以當然在補正期間在補正電流基礎(chǔ)值的偏角
和軸誤差的脈動分量的偏角△ Gangle之間產(chǎn)生差異。在該狀態(tài)下如果增加中斷積分控制的運算那樣的限制，則在補正電流基礎(chǔ)值的偏角Hangle和軸誤差的脈動分量的偏角Δ Θ mgle中差異依然存在。
[0070]相對于此在本實施方式中，以將用白色箭頭表示的軸誤差的脈動分量的向量Δ Θ 設(shè)置成零為目標實施脈動轉(zhuǎn)矩抑制控制。這是因為當在軸誤差Λ Θc中沒有誤差的情況下，該動作可以得到最佳的脈動轉(zhuǎn)矩抑制效果。但是，如上所述，在軸誤差推定器303輸出的軸誤差中也包含誤差。因而如果將軸誤差的脈動分量的向量Λ θνε。補正到零，則實際上增加過度補正，脈動轉(zhuǎn)矩抑制效果降低。
[0071]因此，在實用上在使軸誤差的向量的偏角Λ Θ mgle和補正電流向量的偏角Hangleao一致的狀態(tài)下，并且通過用規(guī)定的補正電流增加補正，可以使脈動轉(zhuǎn)矩抑制的效果最高。
[0072]因而，在圓形限幅處理單元b2 (參照圖3)中設(shè)置這樣的功能，將圖8 (a)所示的狀態(tài)，一邊對補正電流值的向量實施移動限制一邊形成為圖8 (b)所示的2個偏角一致的狀態(tài)。以下說明圓形限幅處理的內(nèi)容。
[0073]圖6是表示圓形限幅處理的流程的說明圖(PAD:問題分析圖)。
[0074]在補正SlOO的限幅值計算處理中，電機控制裝置3用限幅值計算部100 (參照圖3)計算用于限制補正電流基礎(chǔ)值的向量Η._β_的移動的限幅值Lim。例如，電機控制裝置3將與平均轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的q軸電流指令I(lǐng)qb (平均轉(zhuǎn)矩電流:參照圖1)和規(guī)定的比例常數(shù)(正值)相乘算出限幅值Lin。在這種情況下,優(yōu)選限幅值Lim是q軸電流指令I(lǐng)qb的大小的100~150%。通過在上述的范圍內(nèi)逐次設(shè)定限幅值Lim，能夠在避免過度補正的同時適宜地防止因周期性干擾引起的脈動轉(zhuǎn)矩。
[0075]接下來，在步驟S200中電機控制裝置3用無向量值補正處理部200 (參照圖3)判斷補正電流基礎(chǔ)值的向量Η._β_的絕對值Hsize_Base是否大于等于限幅值Lim和變動允許值Tole的差(Lim-Tole)。上述變動允許值Tole以補正電流基礎(chǔ)值的向量Hvec;_Base在用限幅值Lim規(guī)定的圓周附近(或者，圓周內(nèi)部)移動的方式，事前通過實驗預(yù)先設(shè)定。
[0076]當絕對值Hsize_Base大于等于上述的差(Lim-Tole)的情況下，補正電流值的向量Hve。有可能與以后說明的限制區(qū)域A (參照圖9)相比還向直徑方向外側(cè)超出變成過度補正。因而，電機控制裝置3用無向量值補正處理部300在步驟S300中執(zhí)行無向量值補正處理，限制補正電流值的向量Hve。的移動。
[0077]另一方面，當絕對值Hsize_Base不足上述的差(Lim-Tole)的情況下,補正電流值的向量Hvec沒有從以后說明的限制區(qū)域A (參照圖9)向直徑方向外側(cè)超出的可能。因而，電機控制裝置3省略無向量值補正處理。此時，電機控制裝置3在步驟S400中作為q軸分量的補正電流值Hsin設(shè)定q軸分量的補正電流基礎(chǔ)值Hsin Base，作為d軸分量的補正電流值Hms設(shè)定d軸分量的補正電流基礎(chǔ)值Hms Base。
[0078]最后在步驟500中電機控制裝置3用向量變換處理部500 (參照圖3)執(zhí)行向量變換處理。即，電機控制裝置3通過根據(jù)在步驟S300，或者步驟S400中得到的q軸分量的補正電流值Hsin和d軸分量的補正電流值Hcos進行向量變換處理，計算補正電流值的向量值，即絕對值Hsize和偏角Hangle。如果完成以上的步驟，則電機控制裝置3結(jié)束處理(END)。接著詳細說明無向量值補正處理的內(nèi)容。
[0079]圖7是表示無向量值補正處理的流程的說明圖(PAD:問題分析圖)。在步驟S301中無向量值補正處 理部300 (參照圖3)求用于調(diào)查軸誤差的向量和補正電流的向量的偏角的差異的值。具體地說，無向量值補正處理部300根據(jù)圖示的式子算出軸誤差一側(cè)的sin、cos,和補正一側(cè)的sin、COSo另外在步驟S302中無向量值補正處理部300根據(jù)圖示的式子計算sin —側(cè)基準值St_Hsin和cos —側(cè)基準值St_H_。
[0080]在步驟S303中無向量值補正處理部300比較軸誤差一側(cè)sin和補正一側(cè)sin的大小。
[0081]當補正一側(cè)的sin比軸誤差一側(cè)的sin還大的情況下,無向量值補正處理部300在將sin —側(cè)基準值St_Hsin設(shè)定為sin —側(cè)上限值Lim_Hsin (Hi)的同時，設(shè)定差(St_Hsin(出)-1'016)作為8丨11一側(cè)下限值1^110^11 (Lo) (S303a)。
[0082]當補正一側(cè)的sin比軸誤差一側(cè)的sin還小的情況下,無向量值補正處理部300在將(St_Hsin+Tole)作為sin —側(cè)上限值Lim_Hsin (Hi)設(shè)定的同時，將sin —側(cè)基準值St_Hsin 設(shè)定為 sin 一側(cè)下限值 Lim_Hsin (Lo) (303b)。
[0083]當補正一側(cè)的sin (H_Baseangl)和軸誤差一側(cè)的sin ( Δ Θ mgl)相等的情況下，無向量值補正處理部300作為sin —側(cè)上限值Lin_Hsin (Hi)在設(shè)定和(St_Hsin+Tole)的同時，作為 sin—側(cè)下限值 Lim_Hsin (Lo)設(shè)定差(St_Hsin_Tole) (S303c)。
[0084]在步驟S304中也和步驟S303 —樣，無向量值補正處理部300設(shè)定cos —側(cè)上限值 Lim-Hetjs (Hi)和 cos —側(cè)下限值 Lim_He()S (Lo)0
[0085]接著在步驟S305中無向量值補正處理部300比較從積分控制器bl (參照圖6)輸入的q軸分量的補正電流基礎(chǔ)值Hsin Base，和sin —側(cè)上限值Lim_Hsin (Hi)、sin —側(cè)下限值Lim_Hsin (Lo)的大小。
[0086]最初無向量值補正處理部300比較q軸分量的補正電流基礎(chǔ)值Hsin Base，和sin —側(cè)上限值Lim_Hsin (Hi),當q軸分量的補正電流基礎(chǔ)值Hsin Base比sin —側(cè)上限值Lim_Hsin(Hi)還大的情況下，作為q軸分量的補正電流值Hsin設(shè)定sin—側(cè)上限值Lim_Hsin (Hi)。
[0087]當上述判定不成立的情況下，無向量值補正處理部300比較q軸分量的補正電流基礎(chǔ)值Hsin Base，和sin —側(cè)下限值Lim_Hsin (Lo)。當q軸分量的補正電流基礎(chǔ)值Hsin Base比sin 一側(cè)上限值Lim_Hsin (Lo)還小的情況下,無向量值補正處理部300作為q軸分量的補正電流值Hsin設(shè)定sin—側(cè)下限值Lim_Hsin (Lo)0而后當所有的判定都不成立的情況下，無向量值補正處理部300作為q軸分量的補正電流值Hsin設(shè)定q軸分量的補正電流基礎(chǔ)值
Hsin—Base °
[0088]在步驟S306中也和步驟S305 —樣，無向量值補正處理部300設(shè)定d軸分量的補正電流值Hcos。
[0089]通過進行以上的處理，無向量值補正處理部300限制補正電流值的向量Hvec的移動。以下說明無向量值補正處理的作用。
[0090]圖9 (a)是表示根據(jù)軸誤差向量Λ Θ 。使補正電流向量變動的樣子的向量圖，表示 sin ( Δ Θ angle) < sin (Hangle)并且 cos ( Δ Θ angle) < cos (Hangle)的情況。在該狀態(tài)下如果比較軸誤差一側(cè)的sin和補正一側(cè)的sin,則補正一側(cè)的sin比軸誤差一側(cè)的sin還大。因此，實施步驟S303a的處理，圖9 (a)所示的Hsin的變動允許范圍限制在從Lim_Hsin(Hi)到 Lim_Hsin (Lo)。 [0091]如果同樣地比較軸誤差一側(cè)的cos和補正一側(cè)的cos,則補正一側(cè)的cos比軸誤差一側(cè)的cos還大。因此實施步驟S304a的處理,將圖9 (a)所示的Hras的變動允許范圍限制在從Lim_H_ (Hi)到Lim_H_ (Lo)0根據(jù)以上結(jié)果，受到限制的補正電流值的向量Hve。a)在將與前一次的補正電流值的向量Hre。(N_0的偏角對應(yīng)的點K作為一個頂點的矩形區(qū)域A的范圍中變動，不向矩形區(qū)域BI~B3 —側(cè)移動。
[0092]圖9 (b)是表示根據(jù)軸誤差向量Λ 0ve。讓補正電流向量變動的樣子的向量圖，表示是 sin ( Δ Θ angle) > sin (Hangle)并且 cos ( Δ Θ angle) > cos (Hangle)的情況。在該狀態(tài)中如果比較軸誤差一側(cè)的sin和補正一側(cè)的sin,則補正一側(cè)的sin比軸誤差一側(cè)的sin還小。因此，實施步驟S303b的處理，將圖9 (b)所示的Hsin的變動允許范圍限制在Lim_Hsin(Hi)到 Lim_Hsin (Lo)。
[0093]如果同樣地比較軸誤差一側(cè)的cos和補正一側(cè)的cos,則補正一側(cè)的cos比軸誤差一側(cè)的cos還小。因此實施步驟S304b的處理,將圖9 (b)所示的Hras的變動允許范圍限制在從Lim_H_ (Hi)到Lim_H_ (Lo)0根據(jù)以上結(jié)果，受到限制的補正電流值的向量Hve。a)在將與前一次的補正電流值的向量Hre。(N_0的偏角對應(yīng)的點K作為一個頂點的矩形區(qū)域A的范圍中變動，不向矩形區(qū)域BI~B3 —側(cè)移動。
[0094]而且，雖然未圖示，但當sin ( Δ Θ angle) =sin (Hangle)并且 cos ( Δ θ mgle) =cos(Hangle)的情況，補正電流值的向量Η.(Ν)在用圖9 (a)、(b)所示的矩形區(qū)域A和用B1、B2、B3所示的方位中變動。
[0095]其結(jié)果，如圖9 (a)、(b)所示，補正電流值的向量Η.(Ν)以接近軸誤差的向量Δ Qve。的方式變動。另外，補正電流值的向量1^。(10在上述的絕對值Hsizej3ase處于大于等于(Lim-Tole)的狀態(tài)下始終在不出矩形區(qū)域A的范圍中變動。因而，補正電流值的向量HTC。00沿著以限幅值Lim作為半徑的圓周(或者圓周內(nèi))變動，能夠防止因過度補正引起的振動增加等。
[0096]附帶圓形限幅器的積分控制器316b用圓形限幅處理單元b2進行以上的處理，作為積分控制的運算結(jié)果信息輸出到傅里葉逆變換器316c和積分控制器bl。
[0097](傅里葉逆變換器)
[0098]圖12是電機控制裝置具有的傅里葉逆變換器的構(gòu)成圖。傅里葉逆變換器316c對從附帶圓形限幅器的積分控制器316b輸入的補正電流向量H (Hcos7Hsin)用dq軸單相變換器Cl進行傅里葉逆變換，計算脈動轉(zhuǎn)矩抑制電流值IqSIN'
[0099]如上所述，脈動轉(zhuǎn)矩抑制電流值IqSIN*用加法器310 (參照圖1)加算到平均向量電流指令I(lǐng)qb*上(參照圖1)，作為q軸電流指令I(lǐng)q*輸入到電壓指令運算器312。這樣，通過在作為轉(zhuǎn)矩電流的主要分量的q軸電流指令I(lǐng)q*上時刻反映脈動轉(zhuǎn)矩控制，能夠有效地抑制在交流電機5上發(fā)生的脈動轉(zhuǎn)矩。
[0100]〈效果〉
[0101]如果采用本實施方式的電機控制裝置3，則以使補正電流值向量的偏角Hangle接近軸誤差向量Λ 的偏角的方式設(shè)定變動允許范圍A (參照圖9)，執(zhí)行圓形限幅控制。如上所述，能夠?qū)⒅芷谧儎拥妮S誤差△ Θ c看做與交流電機5的轉(zhuǎn)子位置對應(yīng)的交流信號。電機控制裝置3將軸誤差向量Λ 的偏角Λ Qangle與脈動轉(zhuǎn)矩最大的轉(zhuǎn)子位置對應(yīng)，以補正電流向量的偏角Hangle接近偏角Λ Qangle的方式進行圓形限幅控制。
[0102]因此，在用于控制脈動轉(zhuǎn)矩的補正電流值向量的絕對值Hsize未超過限幅值Lim(即使假設(shè)超過，也是與變動允許值Tole相應(yīng)的微小值)的狀態(tài)下，能夠讓交流電機5的輸出轉(zhuǎn)矩無限地與負荷轉(zhuǎn)矩一致。其結(jié)果，能夠適宜地抵消因周期性的干擾引起的脈動轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)交流電機5的低振動化和低噪音化。
[0103]另外，因為用無位置傳感器控制交流電機5，所以在電機控制裝置3內(nèi)推斷的軸誤差Λ Θc和實際的軸誤差之間存在誤差。假如不加限幅器執(zhí)行脈動轉(zhuǎn)矩抑制控制，則因上述的誤差影響產(chǎn)生過度補正，有招致電機電流紊亂和振動增加的危險。
[0104]與此相反在本實施方式中，通過進行圓形限幅控制，補正電流向量H以沿著將限幅值Lim作為半徑的圓周(或者在該圓周內(nèi)部)的方式變動。另外，在設(shè)定補正電流向量的變動允許范圍時使用的變動允許值Tole以補正電流向量不會從上述的圓周大幅度超出的方式設(shè)定為微小的值。因而，如果采用本實施方式，則能夠可靠地防止因過程補正引起的振幅增加。
[0105]另外，避免過度補正的部分，因為降低用于驅(qū)動交流電機5的輸入電能，所以能夠高效率地驅(qū)動交流電機5。
[0106]進而，例如，當使用在交流電機5中具有低溫減磁特性的鐵氧體磁鐵的情況下，由于不會增加過度補正(即，沒有流過過度的用于抵消脈動的補正電流)因而抑制鐵氧體磁鐵的減磁，能夠?qū)崿F(xiàn)長壽命化。
[0107]另外，作為電機控制裝置3大多使用微機。微機雖然小型通用性高，但在高速進行精密計算方面受限制。對此在本實施方式中進行圓形限幅控制時，逐次設(shè)定補正電流值向量H.的變動允許范圍使偏角Hangle無限接近Λ Θ angleD因而，即使在補正電流向量H等中存在一些誤差也能夠吸收該誤差，即使在使用便宜的微機的情況下也能夠適宜地抑制脈動轉(zhuǎn)矩。
[0108]另外，在本實施方式中，通過使用擴展感應(yīng)電壓的位置推斷方式，推斷交流電機5的實軸和控制軸的軸誤差Λ 0C。而且，在基于擴展感應(yīng)電壓的軸誤差Θ c的運算式中，gp使考慮電機控制裝置3的處理速度以及運算負荷省略微分項，通過該根據(jù)事前的實驗等適宜設(shè)定限幅值Lim，能夠吸收伴隨微分項的省略產(chǎn)生的誤差，適宜地抑制因周期性干擾引起的脈動轉(zhuǎn)矩。
[0109]另外,在本實施方式中,補正電流向量的絕對值Hsize當大于等于從限幅值Lim減去變動允許值Tole的情況下(S200)，電機控制裝置3執(zhí)行圓形限幅處理(S300)。順便說一下，補正電流向量的絕對值Hsize當小于從限幅值Lim減去變動允許值Tole的值的情況下，此次的補正電流向量Hsize a)沒有可能從以限幅值Lim為半徑的圓周向直徑方向外側(cè)超出。
[0110]這樣，只在有可能需要限幅的情況下，通過進行圓形限幅控制，減輕電機控制裝置300的運算負荷，能夠提高應(yīng)答性。
[0111]《第2實施方式》
[0112]第2實施方式其電機控制裝置3的圓形限幅處理單元b2 (參照圖3)具備的無向量值補正處理部300A (參照圖3)的構(gòu)成和第I實施方式不同，而其他和第I實施方式一樣。因而，說明該不同的部分，有關(guān)和第I實施方式重復(fù)的部分省略說明。
[0113](無向量值補正處理部)
[0114]圖10是涉及本實施方式的電機控制裝置的圓形限幅處理單元具備的無向量補正處理部的構(gòu)成圖。
[0115]在本實施方式中圓形限幅處理單元b2的特征在于:不設(shè)置變動允許范圍(相當于在第I實施方式中說明的矩形范圍A:參照圖9)執(zhí)行圓形限幅處理。
[0116]如圖10所示，無向量值補正處理部300A包含:一次延遲濾波器b21、sin運算器22b、cos運算部b23、2個乘法器b24、b25。
[0117]一次延遲濾波器b21對傅里葉順變換器316a (參照圖2)求得的軸誤差的脈動分量的偏角Λ Qangle進行平均化，輸出到sin運算器b22、cos運算器b23。
[0118]Sin運算器b22、cos運算器b23分別求相對經(jīng)過平均化的偏角Δ Θ mgle。的sin值和cos值，輸出到乘法器b24、b25。
[0119]乘法器b24、b25通過乘算從限幅值計算處理100 (參照圖3)輸入的限幅值Lim和sin值算出補正電流向量的sin —側(cè)無向量值Hsin,通過乘算限幅值Lim和cos值算出補正電流向量Hvee的cos —側(cè)無向量值Η_。無向量值補正處理部300Α通過這樣求補正電流向量H (H_，Hsin),執(zhí)行圓形限幅處理。
[0120]而且，一次延遲濾波器b21的初始值在圖6所示的PAD中，在進行補正S400的處理時，設(shè)定構(gòu)成補正電流基礎(chǔ)值的向量的偏角Hangle Base (圖示省略)。
[0121]《效果》
[0122]如果采用本實施方式，則通過將無向量值補正處理部300A設(shè)置成上述的構(gòu)成，能夠以比第I實施方式還簡單的構(gòu)成求補正電流向量H(H_，Hsin)。另外，在用規(guī)定的限幅值Lim維持補正電流向量HVe。的半徑的同時，作為補正電流向量HVe。的偏角，使用時刻變化的軸誤差向量Δ Θ Vec的偏角Δ Θ Cangle0[0123]即，本實施方式的電機控制裝置3以使補正電流向量Hve。的偏角Λ 0mgle接近軸誤差向量Λ 的偏角Λ Qangle的方式執(zhí)行限制補正電流向量HVe。的移動的圓形限幅處理。
[0124]由此，能夠用簡單的構(gòu)成適宜地抑制交流電機5的脈動轉(zhuǎn)矩。
[0125]《變形例》
[0126]以上，用上述各實施方式說明了本發(fā)明的電機控制裝置3，而本發(fā)明并不限于此，能夠進行各種變更。
[0127]例如，在第I實施方式中，說明了在以限幅值Lim為半徑的圓周中，將以與上一次的補正電流值向量HVe。(1^)的偏角對應(yīng)的點K (參照圖10)作為一個頂點的矩形區(qū)域A作為變動允許區(qū)域的情況，但不限于此。
[0128]即，只要在包含半徑Lim的圓周的一部分的規(guī)定區(qū)域內(nèi)能夠限制補正電流值向量H.的移動，則也可以用其他的形狀、形態(tài)設(shè)定變動允許區(qū)域。
[0129]另外，如果采用第I實施方式，則說明了以和電流指令值在規(guī)定時間內(nèi)的平均值成比例的方式算出限幅值Lim的情況，但并不限于此。即，也可以以具有和電流指令值在規(guī)定時間內(nèi)的平均值正相關(guān)(包含非線性的情況)的方式設(shè)定限幅值Lim。在這種情況下，也能夠適宜地抑制與電流指令值的增大相應(yīng)地變大的脈動轉(zhuǎn)矩。
[0130]另外，也可以將限幅值Lim作為可以防止過度補正的固定值預(yù)先設(shè)定。
[0131]另外，在上述各實施方式中，說明了作為壓縮機6使用回轉(zhuǎn)式壓縮機的情況，但不限于此。即，作為壓縮機6也可以使用往復(fù)式壓縮機等其他種類的壓縮機。
[0132]另外，在上述各實施方式中，說明了交流電機5具有鐵氧體磁鐵的情況，但不限于此。即，也可以使用釹磁鐵等其他種類的磁鐵。
[0133]另外，在上述各實施方式中，說明了作為交流電機5使用同步電機的情況，但不限于此。即，即使作為交流電機5使用感應(yīng)電機，也可以用和上述實施方式同樣的方法執(zhí)行高精度的脈動轉(zhuǎn)矩抑制控制。
[0134]另外，在上述各實施方式中，說明了將用電機控制裝置3驅(qū)動的交流電機5設(shè)置在壓縮機6中的情況，但不限于此。即，只要是用無位置傳感器驅(qū)動交流電機5，就可以適用到所有的設(shè)備以及系統(tǒng)。
[0135] 另外，上述各實施方式能夠適宜地組合。例如，在第2實施方式中電機控制裝置3算出限幅值Lim時，也可以和輸出到逆變器I的轉(zhuǎn)矩電流指令值在規(guī)定時間內(nèi)的平均值具有正相關(guān)。
【權(quán)利要求】
1.一種電機控制裝置，其特征在于包括: 軸誤差推斷單元，根據(jù)用電流檢測單元檢測出的逆變器的電流值推斷用上述逆變器驅(qū)動的交流電機的實軸和控制軸的軸誤差； 軸誤差向量提取單元，從用上述軸誤差推斷單元推斷的上述軸誤差的時間性的變動中，將用正弦波表示的脈動分量作為軸誤差向量提?。? 補正電流向量計算單元，對用上述軸誤差向量提取單元提取的上述軸誤差向量進行積分運算，計算用于抵消上述交流電機的脈動轉(zhuǎn)矩的補正電流向量；以及 圓形限幅處理單元，將以規(guī)定的限幅值為半徑的圓周作為基準，限制用上述補正電流向量計算單元算出的上述補正電流向量的移動， 上述圓形限幅處理單元執(zhí)行限制上述補正電流向量的移動的圓形限幅處理，以使上述補正電流向量的偏角接近上述軸誤差向量的偏角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機控制裝置，其特征在于:上述圓形限幅處理單元通過在包含上述圓周的一部分的規(guī)定區(qū)域內(nèi)限制上述補正電流向量的移動，執(zhí)行上述圓形限幅處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機控制裝置，其特征在于:上述圓形限幅處理單元在上述補正電流向量的絕對值大于等于從上述限幅值減去規(guī)定值的值的情況下，執(zhí)行上述圓形限幅處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或者3所述的電機控制裝置，其特征在于:上述圓形限幅處理單元把以在上述圓形中與用前一次的積分運算算出的上述補正電流向量的偏角對應(yīng)的點作為一個頂點的矩形區(qū)域作為上述規(guī)定區(qū)域而設(shè)定，將用此次的積分運算算出的上述補正電流向量限制在上述矩形區(qū)域內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機控制裝置，其特征在于:上述圓形限幅處理單元計算上述限幅值，以便和在向上述逆變器輸出的轉(zhuǎn)矩電流指令值的規(guī)定時間內(nèi)的平均值具有正相關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電機控制裝置，其特征在于:上述圓形限幅處理單元以在向上述逆變器輸出的轉(zhuǎn)矩電流指令值的規(guī)定時間內(nèi)的平均值為基準將上述限幅值設(shè)定在100?150%的大小。
【文檔編號】H02P27/08GK104038127SQ201310368023
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月7日
【發(fā)明者】樋爪達也, 小倉洋壽, B·斯瓦潘, 鈴木尚禮 申請人:日立空調(diào)·家用電器株式會社