[发明专利]永磁体同步电动机的矢量控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及永磁体同步电动机的矢量控制装置，特别是涉及包括能够使用 简单的数学式得到能实现最大转矩控制的d轴电流指令id^*、q轴电流指令iq^*的电流指令生成部的永磁体同步电动机的矢量控制装置。

背景技术

使用逆变器对永磁体同步电动机进行矢量控制的技术在产业界被广泛使 用，通过分别操作逆变器的输出电压的大小和相位，对电动机内的电流矢量进 行最佳操作，对电动机的转矩进行高速瞬时控制。

永磁体同步电动机与感应电动机相比，由于通过永磁体确定磁通，不需要 励磁电流，在转子中没有电流流动，因此不会产生二次铜损，由于这些原因， 作为高效率的电动机是闻名的，近年来，正在探讨将其使用于电气车辆的控制 装置。

已知在永磁体同步电动机中，近年来引人注目的埋入磁体式永磁体同步电 动机(Interior permanent magnet synchronous machine，以下简称“IPMSM”)， 除了由永磁体产生的磁通产生的转矩外，通过使用利用了转子的磁阻不同的磁 阻转矩，能够高效率地得到转矩。

但是，已知IPMSM存在无数的产生某转矩的d轴电流、q轴电流的组合。 而且已知将d轴电流、q轴电流各自的大小调整为多大，即如何选择电流矢量， 会在很大的程度上改变流入电动机的电流的大小和功率因数、铁损、铜损等电 动机特性。因此为了能够使IPMSM高效率运转，需要选择与用途相应的合适 的电流矢量来运转。也就是说，永磁体同步电动机的矢量控制装置中，需要生 成进行瞬时控制以使流入电动机的电流矢量满足如下所述的所希望的条件用 的合适的电流指令，如何构成从转矩指令生成电流指令的电流指令生成部在系 统结构上是重要的。

作为电流指令的选择方法，有使电动机的效率最大化的方法、使电动机的 功率因数为1的方法、使对某一交链磁通得到的转矩最大化的方法、使对某一 电动机电流得到的转矩最大化的方法等，但是在使用于电气车辆的控制装置 时，使对某一电流得到的转矩最大化的方法(以下称为“最大转矩控制”)使 电动机能够高效率运转，而且能够使逆变器的额定电流最小，这样能够使逆变 器的损耗也实现最小化，因此是最合适的。

作为相关的已有技术，专利文献1公开了如下所述的方法，即事先测定与 电动机的各种转矩对应的d轴电流id、q轴电流iq的最佳值，将其绘图(map)， 在电动机运转时根据转矩指令随时参考该绘图，得到与该转矩指令相应的d轴 电流指令id^*、q轴电流指令iq^*进行电流控制以使电动机的电流与其一致的 方法。

专利文献1：日本专利特开2006-121855号公报

发明内容

但是，参考绘图的方法为了生成绘图，必须实施一边使电动机以各种转矩 运转一边测定电流，决定最合适的d轴电流id、q轴电流iq的组合的操作步骤， 不但生成回去很费事，而且该绘图容量大且复杂，为了存储绘图，需要有大存 储量的存储器，实际安装在矢量控制装置上也不容易，因此是不理想的。

本发明是为解决上述已有的问题而作出的，其目的在于提供一种不使用绘 图，包括能能用简单的运算式得到能实现最大转矩控制的d轴电流指令id^*、q 轴电流指令iq^*，容易安装于实际的矢量控制装置的电流指令生成部的永磁体 同步电动机的矢量控制装置。