[发明专利]同步电动机的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及具有永久磁铁的同步电动机的控制装置，尤其涉及基于q相电流指令以及d相电流指令，对具有永久磁铁的同步电动机进行电流矢量控制的同步电动机的控制装置。

背景技术

作为具有永久磁铁的3相交流同步电动机的控制方法，已知使用q相电流指令以及d相电流指令的电流矢量控制。图7是说明同步电动机的矢量电流控制中使用的dq各电流指令和3相电流指令的关系的示意图。在具有永久磁铁的三相交流同步电动机3的控制装置中，被输入了基于针对同步电动机3的转矩指令以及从同步电动机3反馈的电动机速度等而生成的q相电流指令i_q以及d相电流指令i_d的电流矢量控制模块51，生成用于实现希望的电流矢量控制的q相电流指令i_q^*以及d相电流指令i_d^*。在DQ/三相变换模块52中对q相电流指令i_q^*以及d相电流指令i_d^*进行二相三相变换，作成同步电动机3的u相、v相以及w相的各相的电流指令i_u^*、i_v^*以及i_w^*。通常，同步电动机3通过逆变器装置（未图示）被驱动，但是，从DQ/三相变换模块52输出的三相电流指令i_u^*、i_v^*以及i_w^*作为对在该逆变器装置内针对各相而设置的半导体开关元件的开关指令来使用。逆变器装置基于三相电流指令i_u^*、i_v^*以及i_w^*进行开关动作，由此向同步电动机3的各相线圈供给驱动电力。

图8是说明具有永久磁铁的同步电动机中发生的各电压的矢量图。在dq电流坐标平面上，发生依存于使具有永久磁铁的同步电动机高速旋转时的同步电动机的电气角速度（以下简称为“电动机速度”）ω以及永久磁铁的Ψ_a的感生电压ωΨ_a、以及依存于电动机速度ω和同步电动机的q轴电感Lq以及q相电流i_q的电压ωL_qi_q。当它们的合计电压V如图8所示超过在控制装置中设定的电压限制值V_om时，成为驱动电压不足的情况，无法使同步电动机旋转。

图9是说明在日本特开平9-084400号公报中记载的伺服电动机的电流控制方法的矢量图。作为解决上述电动机施加电压不足的问题，实现同步电动机的高速旋转的方法，存在如下方法，例如日本特开平9-084400号公报中记载的那样，例如在d轴的负方向流过d相电流i_d，由此发生依存于电动机速度ω和d轴电感L_d和d相电流i_d的电压ωL_di_d，由此减小电动机施加电压，使其不超过在控制装置中设定的电压限制值V_om。

另外，如“武田洋次、松井信行、森本茂雄、本田幸夫著、“埋込磁石同期モータの設計と制御”、株式会社オー厶社、第1版第7刷、17～27頁および38～46頁、2007年”中记载的那样，可以通过所谓的“磁通削弱控制”应对电动机施加电压不足的问题也是众所周知的。根据文献“埋込磁石同期モータの設計と制御（内置磁铁同步电动机的设计和控制）”，当将同步电动机的电动机速度设为ω，将电枢交链磁通设为Ψ_a，将q轴以及d轴电感设为L_q以及L_d，将控制装置中设定的电压限制值设为V_om，将q相电流设为i_q，将d相电流设为i_d，将感生电压设为V₀时，在将感生电压V₀保持为该限制值V_om的情况下，得到式1的关系式。