[发明专利]同步电动机的电流控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及同步电动机的电流控制装置，尤其涉及通过修正电流指令来进行最佳的弱励磁的同步电动机的电流控制装置。

背景技术

通过电流放大器(以下简称为“放大器”)驱动的永磁同步电动机(以下简称为“电动机”)，由于该放大器的制约，限制了电流以及电压的最大值。由于该电流和电压的限制，为了获得最大输出，需要进行最佳的电流矢量控制。

在基于正交的dq坐标系来进行电动机控制的电流矢量控制中，在电动机起电压(电动势)超过放大器的最大电压的高速区域中驱动电动机的情况下，为使电动机端子电压为放大器的最大电压以下，流过作为无效电流的d相电流。这样，在电流控制(包含电流指令生成)中流过d相电流来进行弱励磁，由此可以抑制伴随速度上升的电动机端子电压的增加，扩大稳定的输出运转范围。但是，如果无法适当地控制d相电流，则由于d相电流增加导致的电动机发热，或由于d相电流的不足导致的电压饱和、即电动机端子间电压受到放大器可输出的最大电压限制，有时电流控制变得不稳定。

为了防止此情况，提出了根据电动机的负荷(实际上是转矩指令)来恰当地流过d相电流的方法(例如，日本专利公开公报JP-A-2003-052199，以下称为“专利文献1”)。具体来说，计算无负荷时的最佳d相电流(短路电流)和最大负荷时的最佳d相电流，使用其计算与负荷对应的q相和d相的电流指令(参照专利文献1的式(16)以及式(17))。在这种情况下，无负荷和最大负荷之间通过1次线性近似来求出，因此，有时流过过剩的d相电流。因此，在该现有技术中进一步使用作为电流控制的输出的电压指令，调整成为开始流过d相电流的基准的速度(基础速度)，由此改善d相电流过剩的状态，抑制电动机的发热(参照专利文献1的图3)。

但是，在该现有技术中，在由磁铁的主磁通和电感的比所决定的短路电流比放大器的最大电流小的电动机中，在电动机的高速动作时仅考虑电压限制来进行最大输出控制的情况下，存在无法正确流过为了进行最大转矩/磁通控制所需的d相电流的问题。在此，所谓“最大转矩/磁通控制”，是在具有磁铁的同步电动机中控制q相电流和d相电流的相位差，以使流过必要的转矩所对应的电枢电流时与电动机端子电压相当的总磁通达到最小的方法。

另一方面，为了避免电压饱和导致的电流控制的不稳定化，提出了根据对电压指令与基准值的偏差进行比例积分所得的结果，修正q相电流指令的方法(例如，日本公开专利公报2000-341990)。但是，在该现有技术中，尽管电压饱和时的稳定性得到了改善，但未考虑到流过与电动机速度对应的最佳d相电流以及q相电流，因此，未进行最佳的电流控制。

另外，提出了使用转矩指令，根据某简单的数学式求出d相电流指令，并用其修正q相电流指令的方法(例如，日本专利公报第4045307号公报)。由此可以流过最佳电流，可以实现最大转矩控制。但是，在该现有技术中未考虑电压饱和，因此具有无法在高速区域中进行最佳电流控制的问题。另外，在简单的数学式中需要电动机的常数的准确值，因此，在伴随常数变化的稳定性方面存在问题。

发明内容

本发明为了恰当地进行电流控制中的高速区域(电压保护区域)的弱励磁(weak field)，提供一种使用电流控制的输出、即电压指令来修正d相电流指令的同步电动机的电流控制装置。

本发明的一个实施例的同步电动机的电流控制装置，基于正交的dq坐标系，以预定的采样周期生成电流指令，其中，具备：临时d相电流指令计算部，其根据转矩指令、无负荷时电流以及最大负荷时电流，计算临时的d相电流指令；电压振幅计算部，其取得此次采样周期的1周期前的前次采样周期中的电流控制的输出、即电压指令矢量并计算其大小；电压比计算部，其求出电压指令矢量的大小与放大器的最大输出电压的电压比；目标d相电流计算部，其取得前次采样周期中的d相电流指令，根据电压比和d相电流指令计算目标d相电流指令；修正值计算部，其求出使此次采样周期中的临时的d相电流指令与目标d相电流指令的差值通过低通滤波器而得的修正值；以及加法器，其将修正值与所述此次采样周期中的d相电流指令相加，计算新的d相电流指令。

附图说明

通过参照以下的附图，可以更清楚地理解本发明。

图1是本发明实施例1的同步电动机的电流控制装置的结构图。

图2是构成本发明实施例1的同步电动机的电流控制装置的电流指令生成器的结构图。

图3是表示通过本发明实施例1的同步电动机的电流控制装置计算d相电流以及q相电流的步骤的流程图。