[发明专利]电动机控制装置

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及电动机控制装置。

背景技术

感应电动机容易控制，使用商用电源也可以进行驱动。因此，感应电动机作为工业设备等的电动机常年来被广泛使用。作为感应电动机的控制方法，一直以来广泛使用输出与频率成比例的输出电压的V/f恒定控制。其后，为了对应于低速区域的特性改善、转矩控制的应用等的要求，无传感器矢量控制得以普及(日本特许第3702188号)。

另一方面，永磁铁同步电动机具有没有无负载电流、没有次级侧铜损等特性，比感应电动机的效率高。像埋入型永磁铁同步电动机那样具有显极性的电动机通过利用磁阻转矩，能够以更高的效率进行控制。对于该永磁铁同步电动机，无传感器矢量控制也得以普及。

无传感器矢量控制方式的结构一般以具有速度传感器、磁极位置传感器等的带传感器的矢量控制方式的结构为基础，代替传感器信号而使用速度的推定值或磁极位置的推定值的结构较多。在这种情况下，为了控制电动机的旋转速度，具有速度控制器的控制方式较多。速度控制器一般由比例控制器和积分控制器组合而成。为了使这些PI控制的控制常数最佳化，需要负载装置的转动惯量的值。

在速度控制器的控制常数不是最佳的情况下，例如在转动惯量的设定值比实际的负载装置的转动惯量小的情况下，在较短时间内进行加速、减速时，旋转速度中产生过冲、下冲。在其程度过度的情况下，会产生过电压异常或者在减速停止时产生临时逆转等现象。其结果是会发生不满足电动机控制装置的规格的情况。

为了避免这种现象，需要使速度控制器的控制常数最佳化。但是，即使想要计测负载装置的转动惯量，也存在无法从外部确认旋转部的整体的情况。另外，即使想要获得负载装置的设计书等来计算转动惯量，无法获得设计书等的情况也很多。

因此，希望通过电动机控制装置来推定负载装置的转动惯量，使速度控制器的控制常数最佳化。但是，为了驱动负载装置，需要在电动机的转子轴上产生用于抵抗伴随着负载装置的旋转而产生的负载转矩的转矩。因此，能够在完全无负载状态下进行转动惯量的调节的情况是非常罕见的。通常不得不在施加某种负载转矩的状态下，准确地进行转动惯量的推定。

发明内容

因此，提供一种电动机控制装置，即使在负载装置中产生负载转矩的情况下也能够准确地推定转动惯量。

实施方式的电动机控制装置具备以下的构成要素。

·驱动电动机的逆变器装置；

·矢量控制器，将上述电动机的检测电流转换到与输出频率同步的同步坐标轴上，在该同步坐标轴上推定上述电动机的转子的旋转速度来决定输出频率，并以使电流指令值和电流检测值一致的方式决定指令输出电压，将该指令输出电压转换到静止坐标轴上，驱动上述逆变器装置；

·速度控制器，以使速度指令值和由上述矢量控制器所推定的速度推定值一致的方式决定转矩指令值；

·电流指令运算器，基于上述转矩指令值计算上述电流指令值，并输入到上述矢量控制器；以及

·转动惯量推定器，在以如下方式反复进行上述速度指令值的变化的状态下，求出与上述电动机的转子连接的负载装置的负载转矩推定值，基于从上述电动机所输出的转矩值减去上述负载转矩推定值而得的加减速转矩输出值和将上述速度推定值的每单位时间的变化量乘以转动惯量推定值而得的加减速转矩推定值之间的偏差，推定组合了上述电动机的转子的转动惯量和上述负载装置的转动惯量的转动惯量，其中上述方式是指，从上述电动机通过额定旋转速度以下的速度指令值进行驱动的状态，使上述速度指令值向增减方向中的第一方向变化预定的速度范围，在经过了上述电动机的旋转速度稳定的时间后，使上述速度指令值向与上述第一方向相反的第二方向变化上述速度范围，在经过了上述电动机的旋转速度稳定的时间后，再次使上述速度指令值向上述第一方向变化，

在此，上述速度控制器构成为能够基于由上述转动惯量推定器推定出的转动惯量推定值来调节控制常数。

附图说明

图1是表示第一实施方式的电动机控制装置的结构框图。

图2是转动惯量推定部的结构框图。

图3是滤波器和速度控制部的结构框图。

图4是表示速度控制系统的模型的图。

图5是选择了转动惯量和控制增益的调节功能时的波形图。

图6是表示第二实施方式的电动机控制装置的结构框图。

图7是转动惯量推定部的结构框图。

图8是选择了表示第三实施方式的转动惯量和控制增益的调节功能时的波形图。

图9是表示第四实施方式的转动惯量推定部的结构框图。