[发明专利]交流电动机的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制由逆变器驱动的交流电动机的转矩的控制装置。

背景技术

非专利文献1中，记载了矢量控制方式作为感应电动机（Induction Motor，以下也称为IM）或者同步电动机（Synchronous Motor，以下也称为SM）的转矩控制方式。

此外，专利文献1中，记载了利用同步电动机中的一种即永磁铁同步电动机（Permanent Magnet Synchronous Motor，以下也称为PMSM）的磁阻转矩的控制装置。

此处，图8是将PMSM作为驱动对象的现有技术的框图，其基本结构除了后述的转矩限制器外与专利文献1中记载的控制装置相同。

图8中，10是直流电源，20是被PWM（Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制）控制的PWM逆变器，30是作为驱动对象的PMSM。此外，41是检测直流电源电压的直流电压检测单元，42是检测逆变器20的输出电流的电流检测单元，43是在PMSM30的轴上安装的位置/速度检测器。其中，直流电源10由与系统电源连接的二极管整流器和PWM转换器、或者电池等构成。

位置/速度检测器43的输出信号被输入到相位角检测单元61和速度检测单元62，分别求出相位角检测值θ_r、速度检测值ω_r。

速度指令值ω_r^*与速度检测值ω_r的偏差通过减法单元51运算，该偏差被输入到速度调节单元52。速度调节单元52进行比例积分运算等调节运算，输出其结果。

切换单元53以在进行速度控制时选择速度调节单元52的输出信号、在进行转矩控制时选择来自外部的第一转矩指令值τ^*的方式动作，将选择的信号作为第二转矩指令值τ^**输出。

转矩限制器55进行根据转矩限制器设定值来限制第二转矩指令值τ^**的处理，并将该结果作为第三转矩指令值τ^***输出。

电流指令值运算单元（PMSM）56S将第三转矩指令值τ^***和速度检测值ω_r作为输入，进行基于PMSM30的特性的运算，输出d-q旋转坐标上的d轴电流指令值i_1d^*、q轴电流指令值i_1q^*。

电流坐标转换单元63将从电流检测单元42输出的三相交流电流检测值i_u、i_v、i_w作为输入，用来自相位角检测单元61的相位角检测值θ_r进行坐标转换，输出d轴电流检测值i_1d、q轴电流检测值i_1q。

电流调节单元57将d轴电流指令值i_1d^*、q轴电流指令值i_1q^*、d轴电流检测值i_1d、q轴电流检测值i_1q和一次频率指令值ω₁^*（=速度检测值ω_r）作为输入，进行调节运算以使得各电流检测值i_1d、i_1q与各电流指令值i_1d^*、i_1q^*分别一致，输出d轴电压指令值v_1d^*和q轴电压指令值v_1q^*。

该d轴电压指令值v_1d^*和q轴电压指令值v_1q^*被输入到电压坐标转换单元59，用相位角检测值θ_r转换为三相交流电压指令值v_u^*、v_v^*、v_w^*。

三相交流电压指令值v_u^*、v_v^*、v_w^*与直流电压检测值e_dc一同被输入到PWM运算单元60，生成用于驱动逆变器20的半导体开关元件的栅极信号。