[发明专利]交流电动机的控制装置

说明书

技术领域

这里讨论的实施方式涉及一种交流电动机的控制装置。

背景技术

已知功率变换控制装置作为驱动没有位置传感器的交流电动机(例如，同步机、磁阻机、感应机或感应同步机)的装置的示例。该交流电动机是已知的，例如，在日本待审专利公开No.2007-300780中所公开的交流电动机。功率变换控制器包括功率变换器、电流检测器、确定功率变换器的工作频率的频率计算单元、根据频率计算单元的输出通过积分运算来计算并输出相位角信号的积分计算单元、正交二轴变换单元、二轴电流控制单元、PWM信号生成单元以及根据PWM信号控制功率变换器的PWM控制器。

正交二轴变换单元通过基于电流检测器的检测信号和积分计算单元的相位角信号执行正交二轴变换，来计算并输出具有有功分量和无功分量的二轴电流。二轴电流设置单元输出二轴电流的有功分量的电流指令值和无功分量的电流指令值。二轴电流控制单元根据正交二轴变换单元的输出与二轴电流设置单元的输出之间的差计算误差量，并根据各二轴分量的误差量，来输出电压幅度指令值。PWM信号生成单元基于二轴电流控制单元的输出和积分计算单元的相位角信号生成用于控制功率变换器的PWM信号。然后，为了使得位置传感器可以不是必不可少的，频率计算单元确定功率变换器的工作频率，以将作为二轴电流控制单元的输出的电压幅度指令值当中无功分量轴的电压幅度指令值引导到零。

传统的功率变换控制装置使用这种结构，而不使用位置和速度传感器，来通过简单的指令运算实现高效运转。

传统的功率变换控制装置几乎没有高效率控制所需的控制参数。然而，例如，作为二轴电流控制单元的输出的有功分量轴的电压幅度指令值为通过将它乘以增益值KG(其为根据无功分量轴的电压幅度指令值获得的感应电压常数的倒数)获得的值。此外，优先的是，该增益值KG被确定为功率变换器的工作频率。日本待审专利公开No.2007-300780还公开了考虑绕线电阻和电感造成的电压降的大小来执行的速度估计方法。这里，直接使用电动机常数或者用增益值Kγ简单替换电动机常数。

此外，假设二轴电流设置单元控制这样的电动机，即，感应电压基本上大于由绕线电阻和电感造成的电压降的大小，使得由电压矢量和与磁通量分量轴(d轴)垂直的q轴形成的角(相差角β)变小的电动机，也就是说，以功率因数基本为“1”的方式可以确定指令值并且可以忽略无功功率的电动机。公开了直接使用电动机常数和功率因数角β的γ轴电流Iγ的设置方法。在该设置方法中，需要根据工作状态改变控制增益，或者电流指令的计算方法变得复杂。

这样，日本待审专利公开No.2007-300780假设控制对象是基本使用永磁体的电动机。因此，当控制对象是在功率因数为“1”时不易象同步磁阻电动机一样工作的电动机、或者电动机特征变化大的电动机时，很难说无位置传感器的运转和简单高效运转这两个运转可以兼容。

因此，根据多个实施方式的一个方面，这些实施方式的一个目的是提供一种即使电动机特性根据工作状态而显著变化也能够进行鲁棒且高效率的无位置传感器驱动的交流电动机的控制装置。

发明内容

根据多个实施方式的一个方面的交流电动机的控制装置包括电流分配器、电流控制器、电压降计算器、电压指令器、相位估计器和逆变器电路。电流分配器通过利用控制相位分解交流电动机的扭矩指令，并输出对交流电动机的机械输出有贡献的分量作为δ轴电流指令以及对机械输出无贡献的分量作为γ轴电流指令。电流控制器以δ轴电流指令和γ轴电流指令分别与流进交流电动机的δ轴电流和γ轴电流相同的方式执行控制。电压降计算器计算交流电动机的电感和绕线电阻的电压下降量。电压指令器基于电流控制器的输出和电压降计算器的输出，来输出对交流电动机的电压指令。相位估计器计算至少一个相位并输出计算出的相位作为所述控制相位，所述至少一个相位是所述电流控制器的输出和所述电感的电压下降量的相加量的γ轴分量变为零的相位、和通过对所述相加量进行积分获得的δ轴分量变为零的相位二者中的至少一个相位。逆变器电路基于电压指令向交流电动机施加电压。

根据多个实施方式的一个方面，即使在功率因数“1”或电动机的电动机特性显著变化时不易操作电动机，也可以提供可以针对电动机特性的变化执行鲁棒且高效率无位置传感器运转的交流电动机的控制装置。

附图说明

通过以下的详细说明，结合附图，可以更加清楚地理解本发明及其优点，其中：

图1是根据第一实施方式的交流电动机的控制装置的总体控制框图；

图2是根据第一实施方式的电流分配器的控制框图；