[发明专利]电动机控制器

说明书

一种用于电动机的控制器，该控制器基于该电动机的速度、逆变器的DC总线电压确定电压极限圆，基于该电压极限圆和预先确定的电流极限圆计算q轴电流极限值，将通过极限处理获得的值确定为q轴电流指令值，基于该q轴电流指令值确定对应的d轴电流值，其中，该极限处理是使用q轴电流极限值应用于根据扭矩指令值计算出的q轴电流值的。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年1月31日提交的第2018-015733号日本专利申请的优先权，其全部内容(包括说明书、权利要求书、附图和摘要)通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种电流控制技术，该电流控制技术用于在电动机控制器(例如，在NC机床的进给轴等中所采用的用于控制电动机的速度和旋转角度(位置)的控制器)中，使用两相旋转坐标系(其中磁极方向通常被称为d轴，而与磁极性方向电学垂直的方向通常被称为q轴)，计算和控制电动机的电流。

背景技术

为了在发生紧急情况时可靠地执行紧急停止，通常在NC机床的进给轴上采用永磁同步电动机(以下简称为“电动机”)，这是利用电动机的仅通过在旋转期间在绕组中建立短路电路就能够产生大的制动力的性能特点。同时，PWM逆变器通常用作控制器中的功率转换器，用于控制电动机的速度和旋转角度(位置)。

传统上，在用于通过PWM逆变器控制永磁同步电动机的速度和旋转角度(位置)的控制器中，通过根据由电动机的速度和由逆变器的DC总线电压所产生的电压约束提供d轴电流来抑制电动机的电压。然而，已经使用基于电动机的N-τ(速度-扭矩)特性的q轴电流极限值来控制q轴电流，而没有考虑电压约束来控制q轴电流。

图11是作为现有技术中的三相永磁同步电动机的控制器的示例的速度控制器200的示例性配置的框图。下面将描述根据该示例的速度控制器200。首先，输入三相AC电源100的AC电压的PWM逆变器对转换器部分101中的AC电压进行整流，使大电容102中的整流的AC电压平滑，并将整流的AC电压转换为DC电压。转换的DC电压(其被称为DC总线电压V_dc)随三相AC电源100的AC电压的幅度而变化。

逆变器部分103由多个功率半导体构成，这些功率半导体在U、V和W相中的每一相的DC总线之间建立桥接，并且被配置为控制具有期望的时变电压的三相永磁同步电动机104，该时变电压通过调整在桥接中的上半导体和下半导体的ON时间段而得到。位置检测器105检测电动机的旋转角度，并且电流检测器106u和106w分别地检测U相电流和W相电流。

速度命令值ω_m*从主机设备(未图示)输出到该示例的速度控制器200。从位置检测器105输出的电动机旋转角θ_m在微分器51中被时间微分，并且得到的时间微分值被输出为电动机速度ω_m。应当注意，微分器51中的参考字母s表示拉普拉斯变换操作中的微分算子。在减法器50中从速度指令值ω_m*中减去电动机速度ω_m，以获得速度偏差值。从减法器50输出的速度偏差值通过速度控制单元52中的比例积分运算放大，然后作为电动机扭矩指令值τ_c*输出。

在该配置中，用众所周的两相(d轴，q轴)坐标系来表示后续控制块。扭矩电流转换器53是用于将扭矩指令值τ_c*转换为q轴(扭矩)电流的转换器，并且扭矩电流转换器53中的附图标记K_e表示电动机扭矩常数。因此，扭矩电流转换器53作为q轴电流计算部分起作用，其基于扭矩指令值τ_c*来确定q轴电流值。