[发明专利]电动机控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用dq三相坐标变换来控制三相交流的电动机的电动机控制装置。

背景技术

如武田洋次、松井信行、森本茂雄、本田幸夫著作的“嵌入磁体同步电动机的设计和控制(埋込磁石同期モータの設計と制御)”、日本Ohmsha株式会社(株式会社オーム社)、第1版第7刷、16～17页和26～27页、2007年所记载的那样，已知一种使用dq三相坐标变换对三相交流的永磁体同步电动机(PMSM：Permanent Magnet Synchronous Motor)(以下有时简单称为“电动机”。)进行电流矢量控制的电动机控制装置。图10是表示使用dq三相坐标变换来控制三相交流的电动机的一般的电动机控制装置的控制环路的框图。在dq坐标控制系统中，当将转子的磁极的方向设定为d轴、将在电性和磁性上与d轴正交的轴设定为q轴时，d轴电流表示为了产生磁通而使用的励磁电流分量，q轴电流表示与负载的转矩对应的电枢电流分量。在图10中，将d轴电流指令设为i_d*，将q轴电流指令设为i_q*，将电动机的d轴电感设为L_d，将电动机的q轴电感设为L_q，将定子交链磁通设为Ψ_a，将电动机的d轴电压设为V_d，将电动机的q轴电压设为V_q，将电动机的d轴电流设为i_d，将电动机的q轴电流设为i_q，将电动机的惯量设为J，将系数设为K_t，将电动机的转子的角速度设为ω。

电动机控制装置100按照被输入的d轴电流指令i_d*和q轴电流指令i_q*来输出用于驱动电动机的驱动电力。由此，电动机被施加d轴电压V_d和q轴电压V_q，d轴电流i_d和q轴电流i_q流动。此时，在电动机的d轴电压V_d、电动机的q轴电压V_q、电动机的d轴电流i_d以及电动机的q轴电流i_q之间成立式1所示的电压方程式。

另外，在将电动机的极对数设为P_n时，能够用式2所示的转矩方程式来计算电动机的转矩T。

T＝P_n{Ψ_ai_q+(L_q-L_d)i_di_q…(2)

另外，在图10中，以dq坐标系表述了施加于电动机的电压和电流，但是实际施加于电动机的电压是三相坐标系上的交流值。即，由电动机控制装置对电动机施加三相的交流电压，其结果，电动机中流动三相交流电流。在进行电流矢量控制的电动机控制装置中，对所检测出的三相交流的电动机电流进行三相dq变换来进行d轴控制和q轴控制，对通过这些d轴控制和q轴控制而得到的针对d轴和q轴的各指令进行dq三相变换来生成三相交流的电压指令。也就是说，在电动机控制装置中，作为其内部处理而伴有在dq坐标系上的参数与三相坐标系上的参数之间进行坐标变换的处理。图11是说明一般的电动机控制装置中的dq-三相坐标变换处理的框图。在图11中，驱动电动机2的电动机控制装置具备d轴控制器101、q轴控制器102、dq三相变换部103、PWM逆变器部104以及三相dq变换部105。

控制器101及102按照被输入的d轴电流指令i_d*和q轴电流指令i_q*来分别生成d轴电压指令V_d*和q轴电压指令V_q*。dq三相变换部103按照式3将dq坐标系上的d轴电压指令V_d*和q轴电压指令V_q*变换为三相坐标系上的三相电压指令V_u*、V_v*及V_w*。