交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種至少具有第1繞組和第2繞組的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 具有多個繞組的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)中，會因多個繞組之間的互感而使多個電流控制系統(tǒng) 相互干擾，因此具有電流、電壓容易振動的性質(zhì)，與單一系統(tǒng)相比，難W提高控制系統(tǒng)的響 應(yīng)頻帶。因此，提出了若干種方法。
[0003] 作為其中之一，在W往的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的控制裝置中，將與多相交流電動機(jī)并聯(lián)連 接的多臺逆變器的發(fā)送至作為代表的電流控制系統(tǒng)的反饋信號作為各逆變器輸出電流的 平均值，該作為代表的電流控制系統(tǒng)設(shè)置在交流電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上。此外，還將發(fā)送至 用來進(jìn)行不平衡抑制的電流控制系統(tǒng)的反饋信號作為各逆變器輸出電流的差分值，該用來 進(jìn)行不平衡抑制的電流控制系統(tǒng)設(shè)置在交流電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上。 由此，用來進(jìn)行不平衡抑制的電流控制系統(tǒng)發(fā)揮作用，W使各逆變器的輸出電流相等， 因此能夠使多相交流電動機(jī)的各相的各繞組的電流變得平衡。
[0004] 此外，即使在使用外部電抗器并聯(lián)連接而得到的逆變器中，也能夠同樣地利用電 流控制系統(tǒng)的作用，減少不平衡電流。 由此，通過使各逆變器的輸出電流變得平衡，能夠減少或不使用外部電抗器，并且能夠 實(shí)現(xiàn)可高速響應(yīng)的控制(例如專利文獻(xiàn)1)。
[0005] 此外，W往的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的控制裝置中，在用來驅(qū)動3相N層繞組電機(jī)的各繞組的 各逆變器INVl~INVN的各控制電路中，設(shè)有非干擾電壓運(yùn)算部，讀取勵磁指令值1〇*、扭矩 指令值1忡、及將1〇*、1忡除W繞組的層數(shù)N后獲得的d、q軸電流指令值及1次側(cè)頻 率然后，根據(jù)運(yùn)些值，運(yùn)算d、q軸電壓設(shè)定值vid*、viq*，并通過矢量控制，實(shí)現(xiàn)村目多層繞 組電機(jī)的非干擾控制(例如專利文獻(xiàn)2)。 【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】 【專利文獻(xiàn)】
[0006] 專利文獻(xiàn)1:日本專利第2614788號公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:日本專利特開平11-262293號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0007] 但是，W往的技術(shù)中存在W下課題。 根據(jù)專利文獻(xiàn)1，需要使用第1和第2繞組電流雙方，進(jìn)行作為代表的電流控制系統(tǒng)與用 來進(jìn)行不平衡抑制的電流控制系統(tǒng)運(yùn)樣的復(fù)雜且大量的運(yùn)算。并且，基于第1、第2繞組電流 等的檢測電流的非干擾控制會由于下述無用時間的影響，而難W完全去除干擾的影響，該 無用時間是指在檢測出第1、第2繞組電流之后，直到實(shí)施作為代表的電流控制系統(tǒng)、用來進(jìn) 行不平衡抑制的電流控制系統(tǒng)的運(yùn)算并向多臺逆變器施加電壓為止的時間。 因此，難W實(shí)現(xiàn)與W往的單一系統(tǒng)繞組同等的電流響應(yīng)性，運(yùn)在使用運(yùn)算速度較低的 廉價微機(jī)來實(shí)現(xiàn)的情況下尤為顯著。
[0008] 專利文獻(xiàn)2中，作為前饋，為了使響應(yīng)性提高，而分別對各逆變器INVl~INVN的各 控制電路設(shè)置非干擾電壓運(yùn)算部。如專利文獻(xiàn)2中的式（1)所示，其W含有交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的電 源頻率CO的形式構(gòu)成，并且需要復(fù)雜且大量的運(yùn)算。由此所能實(shí)現(xiàn)的響應(yīng)性不會超過與W 往的單一系統(tǒng)繞組的響應(yīng)性同等的級別，此外，由于無法充分提高反饋的增益，所W會導(dǎo)致 抑壓性能較低，例如對于因3相雙層繞組電動機(jī)的速度急劇變化而產(chǎn)生的外部干擾電壓的 抑制性能較低。
[0009] 因此，本發(fā)明的目的在于，在至少具有第1繞組和第2繞組且在旋轉(zhuǎn)二軸上進(jìn)行控 制運(yùn)算的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的控制裝置中，實(shí)現(xiàn)運(yùn)算量少、響應(yīng)性高并且不易受到外部干擾的影 響的性能。 解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0010] 為了解決上述課題，本發(fā)明所設(shè)及的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的控制裝置具有第1繞組W及第2 繞組，并且在旋轉(zhuǎn)二軸上進(jìn)行控制運(yùn)算，該交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的控制裝置包括：電流檢測部，該電 流檢測部分別檢測第1繞組的電流和第2繞組的電流;基本電壓運(yùn)算部，該基本電壓運(yùn)算部 基于交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的電流指令值和電氣常數(shù)計(jì)算基本電壓;第1電壓運(yùn)算部，該第1電壓運(yùn)算 部基于電流指令值、基本電壓W及第1繞組的電流，計(jì)算第1繞組的電壓指令值;第2電壓運(yùn) 算部，該第2電壓運(yùn)算部基于電流指令值、基本電壓W及第2繞組的電流，計(jì)算第2繞組的電 壓指令值;第1電壓施加部，該第1電壓施加部基于第1繞組的電壓指令值，向交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的 第1繞組施加電壓；W及第2電壓施加部，該第2電壓施加部基于第2繞組的電壓指令值，向交 流旋轉(zhuǎn)機(jī)的第2繞組施加電壓，第1電壓運(yùn)算部基于電流指令值、基本電壓、第1繞組的電流， 并且還基于第2繞組的電流，計(jì)算第1繞組的電壓指令值。 發(fā)明效果
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的控制裝置，第1電壓運(yùn)算部基于第1繞組的電流、基本 電壓W及電流指令值，計(jì)算第1繞組的電壓指令值。第2電壓運(yùn)算部基于第2繞組的電流、基 本電壓W及電流指令值，計(jì)算第2繞組的電壓指令值。此時，至少第1電壓運(yùn)算部也會考慮到 第2繞組的電流，來計(jì)算第1繞組的電壓指令值。
[0012] 因此，本發(fā)明的基于第1繞組、第2繞組的電流的檢測值實(shí)施的反饋控制中，無需如 專利文獻(xiàn)1那樣，使用第1、第2繞組電流雙方來生成第1、第2繞組的電壓指令值。也就是說， 至少僅有第1電壓運(yùn)算部就能夠基于另一個第2繞組的電流，來計(jì)算第1繞組的電壓指令值。 即使是如此簡單的結(jié)構(gòu)，由于干擾也會相互作用，因此即使只是對第1電壓運(yùn)算部采取對 策，也能夠抑制電流控制系統(tǒng)間的干擾。其結(jié)果是，可獲得如下效果：響應(yīng)性至少可實(shí)現(xiàn)與 W往近乎相同的級別。
[001引此外，無需如專利文獻(xiàn)2那樣，對INVl~INVN的各控制電路分別設(shè)置非干擾電壓運(yùn) 算部，并且W含有交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的電源頻率《的形式來構(gòu)成，并且無需復(fù)雜且大量的運(yùn)算。
[0014]此外，本發(fā)明中，至少對于第1、第2繞組的電流和的響應(yīng)，基于電流指令值和電氣 常數(shù)，運(yùn)算單一的基本電壓即可。因此，高頻頻帶中，僅需利用只考慮了旋轉(zhuǎn)機(jī)的電感、繞組 電阻等電氣常數(shù)的基本電壓，就能夠改善電流響應(yīng)。其結(jié)果是，可獲得如下效果：響應(yīng)性至 少可實(shí)現(xiàn)與W往的單一系統(tǒng)繞組近乎相同的級別。
[0015] 如上所述，能夠獲得W下效果:抑制上述多個電流控制系統(tǒng)間的干擾;提高對于電 流指令值的電流響應(yīng)性;在高頻頻帶中也能夠輸出與電流指令值對應(yīng)的電壓指令值；W及 通過對于電流指令值的電流響應(yīng)性的作用，即使在多層系統(tǒng)繞組中，響應(yīng)性也可實(shí)現(xiàn)高于 W往的單一系統(tǒng)繞組的級別。此外，由于反饋也實(shí)現(xiàn)了非干擾化，因此能夠提高電流響應(yīng)性 能，從而也能夠確保外部干擾抑壓性能。
[0016] 此外，本發(fā)明中，前饋、反饋也可都增加運(yùn)算。例如，也可設(shè)置第2電壓運(yùn)算部等，該 第2電壓運(yùn)算部除了基于電源頻率項(xiàng)、第2繞組的電流W外，還基于第1繞組的電流來運(yùn)算電 壓指令值。此時，能夠進(jìn)一步提高對于外部干擾電壓的抑制性能、W及對于電流指令值的電 流響應(yīng)性。
[0017] 由此，在本發(fā)明中，即使在多層系統(tǒng)繞組中也能夠獲得W往所沒有的顯著效果，即 與W往相比，可在減少運(yùn)算量的基礎(chǔ)上，得到較高的響應(yīng)性。
【附圖說明】
[0018] 圖1是表示本發(fā)明所設(shè)及的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的控制裝置的實(shí)施方式1的電路框圖。 圖2是表示本發(fā)明中使用的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的第1繞組和第2繞組的圖。 圖3是具有圖2所示的繞組的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的等效電路圖。 圖4是圖3所示的電路圖的q軸上電流的等效電路圖。 圖5是圖3所示的電路圖的d軸上電流的等效電路圖。 圖6是表示本發(fā)明所設(shè)及的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的控制裝置的實(shí)施方式2的電路框圖。 圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2中的電壓差至電流差的在d軸上的傳輸特性的圖。 圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2中的電壓差至電流差的在q軸上的傳輸特性的圖。 圖9是表示本發(fā)明所設(shè)及的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的控制裝置的實(shí)施方式3的電路框圖。 圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3中的電壓和至電流和的在d軸上的傳輸特性的圖。 圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3中的電壓和至電流和的在q軸上的傳輸特性的圖。 圖12是表示本發(fā)明所設(shè)及的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的控制裝置的實(shí)施方式4的電路框圖。 圖13是表示本發(fā)明所設(shè)及的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的控制裝置的實(shí)施方式5的電路框圖。 圖14是表示本發(fā)明所設(shè)及的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的控制裝置的實(shí)施方式6和7的電路框圖。 圖15是表示本發(fā)明所設(shè)及的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的控制裝置的實(shí)施方式8的電路框圖。 圖16是表示本發(fā)明所設(shè)及的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的控制裝置的實(shí)施方式9的電路框圖。 圖17是表示本發(fā)明所設(shè)及的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的控制裝置的實(shí)施方式10的電路框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] W下，參照【附圖說明】本發(fā)明所設(shè)及的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的控制裝置的各種實(shí)施方式。
[0020] 實(shí)施方式1. 圖1表示本發(fā)明中交流旋轉(zhuǎn)機(jī)的控制裝置的實(shí)施方式1的整體結(jié)構(gòu)。圖中，交流旋轉(zhuǎn)機(jī) Ia具有第1繞組U1、V1、W1和第2繞組U2、V2、W2(參照圖2)運(yùn)2個S相繞組。另外，W下的所有 實(shí)施方式中，作為交流旋轉(zhuǎn)機(jī)Ia說明的是具有2個繞組的永磁體型同步旋轉(zhuǎn)機(jī)，但對于具有 2個W上繞組的永磁體型同步旋轉(zhuǎn)機(jī)、勵磁繞組型同步旋轉(zhuǎn)機(jī)，也同樣適用。
[0021] 位置檢測部2a由檢測交流旋轉(zhuǎn)機(jī)Ia的旋轉(zhuǎn)位置0的霍爾元件或旋轉(zhuǎn)變壓器、編碼 器等構(gòu)成。此外，也可使用基于由下述電流檢測部3、4檢測出的第I繞組的電流和第2繞組的 電流來推斷位置的技術(shù)。
[0022] 電流檢測部3由用來檢測在交流旋轉(zhuǎn)機(jī)Ia的第1繞組UUVUWl中流過的電流ilu、 ilv、ilw的分流電阻、霍爾元件等構(gòu)成。電流檢測部4由用來檢測在交流旋轉(zhuǎn)機(jī)Ia的第2繞組 U2、V2、W2中流過的電流i2u、i2v、i2w的分流電阻、霍爾元件等構(gòu)成。
[0023] 基本電壓運(yùn)算部5a基于來自外部的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)Ia的電流指令值id*、iq*W及存儲 在內(nèi)部的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)1 a的電氣常數(shù)，運(yùn)算旋轉(zhuǎn)二軸(d-q軸)上的基本電壓VdF*、vqF*。
[0024] 第1電壓運(yùn)算部6a基于電流指令值id*、iq*、由電流檢測部3檢測出的第1繞組的電 流王111、11乂、11巧、由電流檢測部4檢測出的第2繞組的電流1211、12乂、12巧、^及基本電壓乂(1尸*、 vqF*，計(jì)算第l繞組的電壓指令值vlu*、vlv*、vlw*。
[0025] 第2電壓運(yùn)算部7a基于電流指令值id*、iq*、由電流檢測部4檢測出的第2繞組的電 流i 2u、i 2 V、i 2w、W及基本電壓VdF*、vqF*，計(jì)算第2繞組的電壓指令值v2u*、v2 V*、v2w*。
[0026] 第I電力施加部8是通過利用PWM、PAM等現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施調(diào)制處理，將第I繞組的電壓 指令值vlu*、vlv*、vlw*施加至交流旋轉(zhuǎn)機(jī)Ia的第1繞組UUVUWl的逆變器、矩陣變換器等 電力轉(zhuǎn)換器。
[0027] 第2電力施加部9是通過利用PWM、PAM等現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施調(diào)制處理，將第2繞組的電壓 指令值v2u*、v2v*、v2w*施加至交流旋轉(zhuǎn)機(jī)Ia的第2繞組U2、V2、W2的逆變器、矩陣變換器等 電力轉(zhuǎn)換器。
[002引第1電壓運(yùn)算部6a具備坐標(biāo)變換器10、11、12、減法器13、14、電流控制器15、16 W及 加法器17、18。第2電壓運(yùn)算部7a具備坐標(biāo)變換器11、22、減法器19、電流控制器20W及加法 器21。關(guān)于坐標(biāo)變換器11，與第1電壓運(yùn)算部6a通用。
[0029] 坐標(biāo)變換器10基