• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    旋轉機器之控制裝置(2)係具備有：產生電壓指令之電壓指令產生部(7)；根據電壓指令而施加電壓至旋轉機器(3)之電壓施加部(5)；檢測出旋轉機器(3)的旋轉機器電流之電流檢測部(4)；以及從電壓指令及旋轉機器電流來演算出旋轉機器(3)的電感之電感演算部(6)，電壓指令產生部(7)係產生複數個一定的直流電壓之電壓指令，電壓施加部(5)係根據電壓指令而將電壓施加至旋轉機器(3)，電感演算部(6)係從自電壓指令當中任意選出的測定用電壓指令及測定用電壓指令施加前後之由電流檢測部(4)檢測出的旋轉機器電流來演算出電感。
    公开号:TW201322602A
    申请号:TW101102139
    申请日:2012-01-19
    公开日:2013-06-01
    发明作者:Yosuke Hachiya；Tetsuya Kojima；Shoji Adachi
    申请人:Mitsubishi Electric Corp；
    IPC主号:H02P21-00
    专利说明:
    旋轉機器之控制裝置及旋轉機器之電感測定方法
    本發明係關於感應電動機或同步電動機之旋轉機器，尤其關於可測定旋轉機器的電感之控制裝置及其電感測定方法。
    在驅動控制旋轉機器之控制裝置中，必須要有旋轉機器的電氣常數(電阻、電感等)之值。
    過去的旋轉機器的電感常數之測定，係在利用拘束具等將旋轉機器的轉子固定住之狀態下，施加交流電力來測出電感常數。然而，與機械連接之旋轉機器，若為了進行電氣常數測定而旋轉，就會有造成所連接的機械損傷等之問題，故而需要有不旋轉就能測出電氣常數之旋轉機器之控制裝置及電氣常數測定方法。
    在不旋轉的狀態下進行測定之旋轉機器的常數測定裝置、方法，過去曾經提出的有：將大小兩個準位(level)的直流電流流至電流控制部時的各電壓指令分別記憶起來，並計測電壓從根據兩個準位的直流電流中的較大電流準位之電壓值遽變至根據較小的電流準位之電壓值時之電流變化達到兩準位的電流跨幅(step width)之預定值時的時間，然後從該計測時間與線圈電阻的計測值來演算出d軸電感之方法(參照例如專利文獻1)。
    還曾提出：將q軸電流指令、d軸電流指令設定為第一q軸電流指令值、第一d軸電流指令值，且給予控制裝置具有預定的高度之d軸電流步進指令(step command)，然後將對應於d軸電流檢測值與步進指令的偏差而生成的d軸電壓指令值減去因電動機的一次電阻而降低的電壓降低量，並以預定的第一積分時間積分將相減得到的電壓值予以積分來產生d軸積分值，再生成積分終了時的d軸電流檢測值相對於積分開始時點的d軸電流檢測值之d軸變化量，以及針對q軸也進行同樣的計算來生成q軸積分值與q軸變化量，然後將電感比K設定為K=(q軸積分值/d軸積分值)×(d軸變化量/q軸變化量)，再以式Lq=K×Ld來算出q軸電感之控制方法及裝置(參照例如專利文獻2)。
    以及，曾提出：對感應電動機施加用來進行直流激磁之電壓，且將感應電動機維持在停止狀態，並將利用頻率低之正弦波或三角波或鋸齒波來使直流激磁後的二次磁通做微小變化之訊號重疊至電壓指令或電流指令，然後根據電流檢測值及電壓指令或電壓檢測值來演算出互感(mutual inductance)之控制裝置及方法(參照例如專利文獻3)。 [先前技術文獻] (專利文獻)
    (專利文獻1)日本特開2009-232573號公報(段落[0007]、圖2)
    (專利文獻2)日本特開2001-352800號公報(段落[0015])
    (專利文獻3)日本特開2000-342000號公報(段落[0004]、[0013])
    專利文獻1之常數測定方法，必須使施加的電壓值遽變，並計測該時之到電流變化到特定的值之時間，所以有：為了一直監視電流而必須要有能夠做充分快的取樣之A/D轉換器或微電腦等演算裝置之課題。
    另外，專利文獻2之使用電感比來算出電感之方法及裝置，係藉由Lq=K×Ld來算出q軸電感，所以有：必須要有電感比及d軸電感，且不適用於電感比會因為電感的磁飽和而變化之旋轉機器之課題。
    至於，專利文獻3之使用交流電流之電感的演算裝置及方法，則有：必須使至少數周期之交流電流持續流到旋轉機器，且在測定時間中，旋轉機器會做微小振動而產生噪音之課題。此外，還有：為了測出電感的磁飽和特性，必須使交流電流的振幅變大，而成為引起更大的振動及噪音的原因之課題。
    本發明係為了解決如上所述的課題而完成者，其目的在提供一種：不用為了要以高取樣周期來檢測階躍電壓(step voltage)施加時之旋轉機器電流的變化而需要高性能的A/D轉換器或微電腦，且能夠儘可能地縮短在常數測定中電流流至旋轉機器之時間而抑制旋轉機器的振動及噪音，以及可測定電感的磁飽和特性之旋轉機器之控制裝置及電感測定方法。
    本發明之旋轉機器之控制裝置，係具備有：產生電壓指令之電壓指令產生部；根據電壓指令而施加電壓至旋轉機器之電壓施加部；檢測出旋轉機器的旋轉機器電流之電流檢測部；以及從電壓指令及旋轉機器電流來演算出旋轉機器的電感之電感演算部，電壓指令產生部係產生複數個一定的直流電壓之電壓指令，電壓施加部係根據電壓指令而將電壓施加至旋轉機器，電感演算部係從自電壓指令當中任意選出的測定用電壓指令及測定用電壓指令施加前後之由電流檢測部檢測出的旋轉機器電流來演算出電感。
    本發明之旋轉機器之電感測定方法，係使用具備有：產生電壓指令之電壓指令產生部、根據電壓指令而施加電壓至旋轉機器之電壓施加部、檢測出旋轉機器的旋轉機器電流之電流檢測部、以及從電壓指令及旋轉機器電流來演算出旋轉機器的電感之電感演算部之旋轉機器之控制裝置，且由以下之步驟所構成：電壓指令產生部產生複數個一定的直流電壓之電壓指令之步驟；電壓施加部根據電壓指令而將電壓施加至旋轉機器之步驟；由電流檢測部檢測出旋轉機器電流之步驟；以及電感演算部從自電壓指令當中任意選出的測定用電壓指令及測定用電壓指令施加前後之由電流檢測部檢測出的旋轉機器電流來演算出電感之步驟。
    本發明之旋轉機器之控制裝置，係構成為具備有：產生電壓指令之電壓指令產生部；根據電壓指令而施加電壓至旋轉機器之電壓施加部；檢測出旋轉機器的旋轉機器電流之電流檢測部；以及從電壓指令及旋轉機器電流來演算出旋轉機器的電感之電感演算部，電壓指令產生部係產生複數個一定的直流電壓之電壓指令，電壓施加部係根據電壓指令而將電壓施加至旋轉機器，電感演算部係從自電壓指令當中任意選出的測定用電壓指令及測定用電壓指令施加前後之在電流檢測部檢測出的旋轉機器電流來演算出電感之構成，因此可提供：無需高性能的A/D轉換器或微電腦，且可縮短電流流至旋轉機器之時間而抑制旋轉機器的振動及噪音，以及可測定電感的磁飽和特性之旋轉機器之控制裝置。
    本發明之旋轉機器之電感測定方法，係使用具備有：產生電壓指令之電壓指令產生部、根據電壓指令而施加電壓至旋轉機器之電壓施加部、檢測出旋轉機器的旋轉機器電流之電流檢測部、以及從電壓指令及旋轉機器電流來演算出旋轉機器的電感之電感演算部之旋轉機器之控制裝置，且由以下之步驟所構成：電壓指令產生部產生複數個一定的直流電壓之電壓指令之步驟；電壓施加部根據電壓指令而將電壓施加至旋轉機器之步驟；由電流檢測部檢測出旋轉機器電流之步驟；以及電感演算部從自電壓指令當中任意選出的測定用電壓指令及測定用電壓指令施加前後之由電流檢測部檢測出的旋轉機器電流來演算出電感之步驟，因此可提供：無需高性能的A/D轉換器或微電腦，且可縮短電流流至旋轉機器之時間而抑制旋轉機器的振動及噪音，以及可測定電感的磁飽和特性之旋轉機器之電感測定方法。實施形態1
    以下，根據圖式來說明本發明之實施形態1。
    第1圖係使用本發明實施形態1之旋轉機器之控制裝置2之旋轉機器控制系統1的構成圖，第2圖係電感演算部6的構成圖，第3圖係電感測定處理步驟圖，第4圖係顯示電感測定動作例之圖，第5圖係顯示電感的磁飽和特性的測定結果之圖。
    以下，先以本發明實施形態1之旋轉機器之控制裝置2的構成、功能為中心進行說明，然後說明根據本發明之具體的電感測定方法。
    首先，根據第1至5圖來說明本發明實施形態1之旋轉機器之控制裝置2的構成、功能。
    第1圖中，使用旋轉機器之控制裝置2之旋轉機器控制系統1，係由旋轉機器之控制裝置2、旋轉機器3及用來檢測旋轉機器3的電流之電流檢測部4所構成。
    旋轉機器3係為同步電動機，在此實施形態1中係以使用永久磁鐵之同步電動機為例進行說明。
    旋轉機器之控制裝置2係由施加控制用電壓至旋轉機器3之相當於變流器(inverter)等的電力轉換器之電壓施加部5、演算出旋轉機器3的電感之電感演算部6、以及產生旋轉機器3驅動用及電感測定用的電壓指令之電壓指令產生部7所構成。
    電流檢測部4係檢測旋轉機器3的三相電流Iu,Iv,Iw之電流。在實施形態1中，說明的雖是電流檢測部4將三相的電流都檢測出的例子，但亦可只檢測兩相份的電流然後利用三相電流的和為零之原理來求出三相電流。此外，亦可從變流器母線電流及流到開關元件(switching element)之電流與開關元件的狀態來演算出三相電流。
    電壓施加部5係根據來自電壓指令產生部7之電壓指令(Vd*,Vq*)來產生電壓指令(Vu*,Vv*,Vw*)，並根據此電壓指令而將電壓施加至旋轉機器3。
    電壓指令產生部7所產生之電壓指令係由旋轉二軸座標(以下稱為dq軸)上的電壓指令Vd*及Vq*所構成，電壓施加部5以電壓指令產生部7產生的電壓指令為基礎，利用式(1)來產生三相電壓指令(Vu*,Vv*,Vw*)，並根據此電壓指令而將電壓施加至旋轉機器3。在dq軸的確認上，必須知道旋轉機器3的轉子位置θ。在具備有磁極位置檢測器之旋轉機器3的情況，θ可使用來自磁極位置檢測器之檢測值，在不具備磁極位置檢測器之旋轉機器3的情況，則可採用如專利文獻[日本特許第4271397號]所揭示之初期磁極的檢測方法來檢測出。
    電感演算部6的構成圖係顯示於第2圖中。來自電壓指令產生部7之電壓指令Vd*,Vq*及來自電流檢測部4之三相電流的檢測值Iu,Iv,Iw都輸入至電感演算部6。三相電流值(Iu,Iv,Iw)係由三相-二相轉換器8以式(2)將之轉換為dq軸上的電流Id及Iq。
    電感演算器9使用dq軸上的電流Id,Iq及電壓指令Vd*,Vq*，根據後述的演算方法來進行電感之演算。
    實施形態1中之同步電動機3的電感的測定處理步驟係顯示於第3圖中。
    旋轉機器3的電感的測定處理一開始，就在步驟S101，由電壓指令產生部7產生電壓指令。接著在步驟S102，決定電壓指令是否為測定用電壓指令，若為測定用電壓指令，就在步驟S103檢測出旋轉機器3的電流。接著在步驟S104，由電壓施加部5將根據電壓指令之電壓施加至旋轉機器3。電壓指令之施加完成後，在步驟S105檢測出旋轉機器3的電流。接著在步驟S106，由電感演算部6根據在步驟S103及S105檢測出的旋轉機器電流來進行旋轉機器3的電感之演算。
    然後，在步驟S108，確認最初設定的n個電壓指令之施加是否都已完成，若都已完成，就結束電感測定處理。若尚未完成，則回到步驟S101。
    在步驟S102中，若電壓指令並不是測定用電壓指令，則前進到步驟S107，不進行旋轉機器電流之檢測，只進行電壓指令之施加，然後前進到步驟S108。
    電壓指令產生部7係依照圖之步驟而產生n(n≧2)個電壓指令。n可為2以上的任意的正值，電壓指令可取為在dq軸上的任意向量方向之指令值。實施形態1，係在d軸方向施加電壓來測定旋轉機器3的電感。
    電感演算部6係從產生的電壓指令當中選出任意的電壓指令來用於電感之測定(以下稱為測定用電壓指令)，然後使用測定用電壓指令之電壓施加前後的旋轉機器電流值，來進行電感之演算。測定用電壓指令並不一定只為一個，亦可從n個電壓指令選出複數個測定用電壓指令，然後針對各個測定用電壓指令來演算出電感。
    在施加n個根據電壓指令之電壓中的任意的時間之實施形態1之旋轉機器3的電感測定動作的一例係顯示於第4圖中。第4圖中，上面的圖顯示流經旋轉機器3之d軸電流的時間變化，下面的圖顯示施加於旋轉機器3之d軸電壓的時間變化。在某一個時點施加測定用電壓指令V*之情況，係分別在施加測定用電壓之前的點I1及施加測定用電壓之後的點I2檢測出旋轉機器電流。
    此處，V*及I1,I2係如前述，要針對其係d軸的還是q軸的加以表示。第4圖中，將與點I1對應之d軸電流值表示成id1，將與點I2對應之d軸電流值表示成id2。實施形態1之情況，因為都是在d軸上流動，所以分別表示成Id1,Id2,Vd*。
    在第4圖中，係利用複數次的電壓指令使旋轉機器3的d軸電流上升至id1，然後利用施加的測定用電壓使旋轉機器3的d軸電流上升至id2。電感演算手段，係使用測定用電壓指令Vd*及其所造成之電流偏差△id=id2-id1而利用後述之式(12)、(13)來演算出電感。演算出的電感，係為在電流id1,id2的中點(id1+id2)/2時的電流值之電感值。
    此外，亦可變更電壓指令值，藉由使id1的電流值變化來測定在任意的電流值時之電感值。在測定電感的磁飽和特性上，則只要在提高id1的電流值之狀態下給予測定用電壓指令即可。實施形態1係藉由在施加n次的電壓期間施加複數個測定用電壓，重複進行旋轉機器3的電感的演算處理，而可測定在複數個電流值時之電感。
    在實施形態1中，使id1的電流值變化而重複進行測定之情況的電流-電感的測定結果之一例係顯示於第5圖中。圖中，電流值上升，電感值會減小，可觀測到磁飽和之傾向。
    接著，針對電感演算部6的具體的演算方法進行說明。
    在實施形態1中，旋轉機器3係為使用永久磁鐵之同步電動機，其dq軸上的電壓方程式，一般而言係成立如下之式(3)、(4)。
    vd=R×id+PLd×id-ω r×Lq×iq (3)
    vq=R×iq+PLq×iq+ω r×(Ld×id×ψ f) (4)其中，vd：旋轉機器3的電壓的d軸成分
    vq：旋轉機器3的電壓的q軸成分
    R：旋轉機器3的線圈電阻
    Ld：旋轉機器3的d軸電感
    Lq：旋轉機器3的q軸電感
    ψ f：旋轉機器3的轉子磁通振幅
    P：微分運算子
    ω r：旋轉機器3的轉子角速度
    若在產生電壓指令之前，旋轉機器3的轉子處在停止狀態，則在剛施加電壓至旋轉機器3之後，轉子並不旋轉，所以可將式(3)、(4)中之包含角速度ω的項予以忽視，因而以下之式(5)、(6)成立。
    vd=R×id+PLd×id (5)
    vq=R×iq+PLq×iq (6)
    此時，若考慮到電感中有磁飽和特性，則可將Ld,Lq表示成隨著電流值而變化之函數Ld(id),Lq(iq)，而將式(5)的右邊第二項之包含微分演算子之PLd×id展開成以下之式(7)。
    式(6)的右邊第二項之PLq×iq也可同樣予以展開，因此式(5)、(6)可用以下之式(8)、(9)加以置換。
    vd=R×id+L’d(id)×(did/dt) (8)
    vq=R×iq+L’q(iq)×(diq/dt) (9)
    其中，
    從式(8)、(9)來求L’d(id)、L’q(iq)之算式可用以下之式(12)、(13)加以表示。
    L’d(id)=ʃ(vd-R×id)×(△t/△id) (12)
    L’q(iq)=ʃ(vq-R×iq)×(△t/△iq) (13)
    在式(12)、(13)中，id、iq係流至旋轉機器3之電流值，測定用電壓施加前後的電流偏差△id及△iq，係時間經過△t時之旋轉機器電流的電流變化量。因為是短時間的檢測，所以可將線圈電阻成分予以忽視，而以下述之式(14)、(15)來求出電感，但使用線圈電阻而從式(12)、(13)來演算出電感，可精度更佳地演算出電感。
    L’d(id)=ʃvd×(△t/△id) (14)
    L’q(iq)=ʃvq×(△t/△iq) (15)
    電流值的檢測時間，只要能夠對於在測定用電壓快施加前或剛施加後的電流值進行取樣的話即沒有限制，可將之設為最小來使由於線圈電阻所造成的壓降的誤差最小，而可進行高精度的電感測定。此外，亦可簡易地用變流器裝置的載波周期(carrier period)等之控制周期來對電流進行取樣而加以檢出。
    該L’(i)可如式(10)所示，使用電壓方程式的電感L(i)來演算出。可考慮的實際的演算方法有很多種，但為了簡化電感演算部的計算，可用電流的函數來近似L(i)，而用L’(i)之式來表示L(i)。
    例如，用與電流相關之一次函數來表現L(i)，可將L(i)表現成L(i)=a×i+b(a,b為任意的整數)。L’(i)則根據式(10)而成為L’(i)=a×i+b+a×i=2×a×i+b，L(i)可藉由將L’(i)的一次函數的斜率a設成1/2倍來加以表現。
    L’(i)之求出，可例如使用第5圖之以複數個電流點求出之電流-電感之測定結果，以最小平方法等而用近似函數來計算出。當然，進行近似之函數式並不限於一次函數，亦可將L(i)表現成二次函數、三次函數而用上述之方法來進行演算。
    如以上所述，實施形態1之旋轉機器之控制裝置2，係藉由在旋轉機器3的d軸上施加複數個根據一定的直流電壓的電壓指令之電壓，使d軸上的電流上升到特定的值後，再在同軸上施加根據測定用電壓指令之電壓，來進行電感的測定，而可測定在特定的電流值時之電感。亦即，藉由變更電壓指令值，使流至旋轉機器3之電流改變，就可測定在大電流時之電感，而可測定旋轉機器3的電感的磁飽和特性。在此情況，因為只要檢測出測定用電壓施加前後的電流值即可，所以不需要用來監視電流變化之高速的A/D轉換器或微電腦。
    又，實施形態1中雖以旋轉機器3為使用永久磁鐵之同步電動機為例而進行說明，但本測定旋轉機器的電感之旋轉機器之控制裝置，也適用於感應電動機及未使用永久磁鐵之同步電動機。
    如以上所說明的，因為在實施形態1之旋轉機器之控制裝置2中，電壓指令產生部7產生複數個一定的直流電壓之電壓指令，電壓施加部5根據電壓指令而將電壓施加至旋轉機器3，電感演算部6從自電壓指令當中任意選出的測定用電壓指令及測定用電壓指令施加前後之在電流檢測部檢測出的旋轉機器電流來演算出電感，所以可得到：無需高性能的A/D轉換器或微電腦，且可縮短電流流至旋轉機器3之時間而抑制旋轉機器3的振動及噪音，以及可測定電感的磁飽和特性之效果。
    另外，實施形態1之旋轉機器之控制裝置2，可藉由測定磁飽和特性而提昇旋轉機器3的控制性。如此，例如，使旋轉機器控制中之電流迴路控制(current loop control)、無感測器控制(sensorless control)等控制方式必需的旋轉機器3的電感常數具有磁飽和特性，就可得到能進行更高精度的旋轉機器控制之效果。 實施形態2
    以下，根據圖式來說明本發明之實施形態2。第6圖係電感測定處理步驟圖，第7圖係顯示電感測定動作例之圖。
    根據此第6、7圖來說明本發明實施形態2之旋轉機器之控制裝置2的動作、功能。
    實施形態2之旋轉機器之控制裝置2的構成，與實施形態1相同，不同之處在於電感演算部6及電壓指令產生部7之處理。
    實施形態1係針對即使施加了電壓也不產生旋轉轉矩之d軸而進行電感之測定，然而一般而言，在旋轉機器3的控制上，除了在d軸之電感外，在q軸之電感也是必要的。
    實施形態2係在旋轉機器3的q軸施加電壓，來測定q軸之電感。以在實施形態1中說明過之要領在q軸施加電壓，就會因為電流長時間流至本質為轉矩軸之q軸而使得旋轉轉矩作用於轉子，而有發生振動及噪音之虞。因此，將實施形態1中產生的電壓指令的數目設定為n=2，以縮短電壓施加時間，來抑制旋轉轉矩引起的長時間的振動及噪音之發生。
    如此，便可相對於實施形態1，使電流流至旋轉機器3之時間最短，所以可將旋轉轉矩引起的振動及噪音之發生抑制在最小限度。
    實施形態2中之同步電動機3的電感的測定處理步驟係顯示在第6圖中。
    旋轉機器3的電感的測定處理一開始，就在步驟S201，由電壓施加部5將根據電壓指令產生部7所產生的電感測定準備用的第一電壓指令之電壓施加至旋轉機器3。接著在步驟S202，檢測出旋轉機器3的電流。接著在步驟S203，由電壓施加部5將根據測定用的第二電壓指令之電壓施加至旋轉機器3。接著在步驟S204，由電流檢測部4檢測出旋轉機器3的電流。接著在步驟S205，進行後述的旋轉機器3的電流之環流(circulating current)。接著在步驟S206，由電感演算部6根據在步驟S202及S204檢測出的旋轉機器電流來進行旋轉機器3的電感之演算，然後結束電感測定處理。
    在實施形態2中，電壓指令產生部7在q軸方向產生電感測定準備用的第一電壓指令vq1及測定用的第二電壓指令vq2，並以vq2作為測定用電壓指令，而由電感演算部6來演算出電感。而且，在剛施加測定用電壓後，使用由例如變流器的閘極關斷來使旋轉機器3的電流環流之手段，使流至旋轉機器3之電流為0。
    實施形態2中之同步電動機3的電感測定動作的一例係顯示於第7圖中。第7圖中，上面的圖顯示流經旋轉機器3之電流的時間變化，下面的圖顯示施加於旋轉機器3之電壓的時間變化。
    實施形態2中，係施加根據電感測定準備用及測定用這兩個電壓指令之電壓，並在施加後使電流環流來使旋轉機器3的電流值為0。由於旋轉機器3的旋轉轉矩係比例於電流而產生，因此可使電流流動的時間最短，避免不想要的轉矩長時間作用於轉子，抑制振動及噪音之發生。
    另外，可藉由變更電壓指令vq1的指令值，來與實施形態1一樣測定在任意的電流值時之電感。實施形態2係藉由變更vq1之電壓指令值重複進行電感測定處理，而可測定在複數個大小的電流時之電感。
    又，在實施形態2中，說明的雖是將電壓施加至q軸，但施加電壓之軸並不限q軸。
    如以上所述，實施形態2之旋轉機器的控制裝置，係施加根據電感測定準備用及測定用這兩個電壓指令之電壓，並在施加後使旋轉機器3的電流環流來使旋轉機器3的電流值為0，因此除了實施形態1的效果之外，還可得到：測定本質為轉矩軸之q軸的電感，而且可測定q軸之在任意大小的電流時之電感，而測定磁飽和特性之效果。 實施形態3
    以下，根據圖式來說明本發明之實施形態3。第8圖係電感測定處理步驟圖，第9圖係顯示電感測定動作例之圖。
    根據此第8、9圖來說明本發明實施形態3之旋轉機器之控制裝置2的動作、功能。
    實施形態3之旋轉機器之控制裝置2的構成，與實施形態1相同，不同之處在於電感演算部6及電壓指令產生部7之處理。
    在實施形態2中，雖可藉由進行環流操作使旋轉機器3的電流為0，而抑制長時間的振動及噪音，但無法抑制旋轉機器3之旋轉，而有轉子會因惰性而旋轉之可能性。因此，實施形態3除了具有實施形態2的動作之外，還將在d軸之一定的直流電壓指令重疊至電壓指令產生部7所產生的電壓指令，藉以在轉子旋轉時施加使之回到原來的軸之力來使旋轉機器3不會旋轉。
    另外，在與電壓指令產生部7所產生的電壓指令之向量相反方向施加電壓指令之向量，來抵消因為電感之測定而作用於轉子之轉矩，抑制轉子之旋轉。
    如此，便可相對於實施形態2，進一步抑制旋轉機器3之旋轉而進行電感之測定。
    實施形態3中之同步電動機3的電感的測定處理步驟係如第8圖所示。
    旋轉機器3之電感測定處理一開始，就在步驟S301，在d軸施加一定的直流電壓。藉此可將旋轉機器3的轉子拉住使之停止不動。此一定的直流電壓係到電感測定處理結束都施加著，不過在步驟S306及S308之旋轉機器電流的環流中可以暫停施加。
    接著在步驟S302，由電壓施加部5將根據電壓指令產生部7所產生的電感測定準備用的第一電壓指令之電壓施加至旋轉機器3。接著在步驟S303，由電流檢測部4檢測出旋轉機器3的電流。接著在步驟S304，由電壓施加部5將根據測定用的第二電壓指令之電壓施加至旋轉機器3。接著在步驟S305，檢測出旋轉機器3的電流。接著在步驟S306，進行旋轉機器3的電流之環流。接著在步驟S307，由電壓施加部5根據反方向電壓指令(vq．inv)而將電壓施加至旋轉機器3。接著在步驟S308，進行旋轉機器3的電流之環流。接著在步驟S309，由電感演算部6根據在步驟S303及S305檢測出的旋轉機器電流來進行旋轉機器3的電感之演算，然後結束電感測定處理。
    步驟S306之環流操作之後，在步驟S307中為了抑制旋轉機器3的轉子之旋轉而使與先前施加到旋轉機器3之電流相反方向之同等的電流流動，假設因此所需的電壓指令為vq．inv，則vq．inv=-vq1-vq2 (16)
    在步驟S307中，施加根據式(16)的電壓指令之電壓，然後，在步驟S308中藉由環流操作使旋轉機器3的電流為0。
    步驟S301之在d軸之一定的直流電壓之施加、以及步驟S307之根據反方向電壓指令(vq．inv)的電壓之施加，可只進行其中任一者。
    實施形態3中之同步電動機3之電感測定動作的一例係顯示於第9圖中。第9圖中，上面的圖顯示流經旋轉機器3之電流的時間變化，下面的圖顯示施加於旋轉機器3之電壓的時間變化。
    使q軸電流流動，進行電感之測定後，藉由在相反方向施加同等的電壓，可使與電感測定時流動的電流同等的電流在反方向流動，而可抵銷作用於轉子之旋轉轉矩，可抑制轉子之旋轉。
    如以上所說明的，實施形態3之旋轉機器之控制裝置，可在d軸施加一定的直流電壓，將旋轉機器3的轉子拉住使之停止不動，以及藉由使與旋轉機器3之電感測定時流動的q軸電流同等的電流在q軸的反方向流動，來使作用於轉子之旋轉轉矩為0，因此除了實施形態2的效果之外，還具有抑制旋轉機器3旋轉之效果。
    與旋轉機器之控制裝置有關之本發明，可在本發明的範圍內，自由地組合各實施形態，或適宜地將各實施形態予以變形或省略。 實施形態4
    以下，根據圖式來說明本發明之實施形態4。第10圖係本發明實施形態4之旋轉機器3之電感測定方法的流程圖。
    實施形態4之說明，說明的雖是使用實施形態1之旋轉機器之控制裝置2來測定旋轉機器3的電感之方法，但可使用的旋轉機器之控制裝置並不限於此。
    例如，在實施形態1之第1圖所示的旋轉機器之控制裝置2中，可考慮將電壓施加部5、電感演算部6及電壓指令產生部7之中，原本做成專用的硬體中可用軟體處理加以簡化的部份之外，都置換成具備有電壓、電流訊號用輸出入電路的電腦之構成。
    根據此第10圖來說明本發明實施形態4之旋轉機器3之電感測定方法。
    旋轉機器3之電感測定處理，係以以下的步驟進行。
    在步驟S401，電壓指令產生部7產生電感測定準備用及測定用之電壓指令。
    接著在步驟S402，電壓施加部5將根據電壓指令產生部7所產生的電感測定準備用的第一電壓指令之電壓施加至旋轉機器3。
    接著在步驟S403，電流檢測部4檢測出旋轉機器3的電流，電感演算部6將此值予以輸入。
    接著在步驟S404，電壓施加部5將根據電壓指令產生部7所產生的測定用的第二電壓指令之電壓施加至旋轉機器3。
    接著在步驟S405，與步驟S403一樣檢測出旋轉機器3的電流，以及電感演算部6將此值予以輸入。
    接著在步驟S406，電感演算部6根據在步驟S403及S405檢測出的旋轉機器電流及來自電壓指令產生部7之電壓指令，進行旋轉機器3的電感之演算。
    實施形態4說明的是如第10圖所示之作為旋轉機器3之電感測定方法的基本之方法。亦即，說明的是為了測定相對於預定的旋轉機器電流值之d軸電感，而產生兩個電壓指令(電感測定準備用及測定用之電壓指令)，並將根據此電壓指令之電壓施加至旋轉機器3，然後檢測出根據測定用電壓指令之電壓施加前後的旋轉機器電流，來演算出d軸電感之方法。
    對應於實施形態1之一般的旋轉機器3之電感測定方法，可由：電壓指令產生部7產生複數個一定的直流電壓之電壓指令之步驟；電壓施加部5根據電壓指令將電壓施加至旋轉機器3之步驟；由電流檢測部4檢測出旋轉機器電流之步驟；以及電感演算部6根據從電壓指令當中任意選出的測定用電壓指令及測定用電壓指令施加前後由電流檢測部4檢測出的旋轉機器電流來演算出電感之步驟所構成。利用此電感測定方法，產生複數個電壓指令，並以一連串的處理測定出相對於複數個旋轉機器電流之電感就可得到飽和特性。
    另外，亦可對應於實施形態2、3，為了測定q軸電感，而追加進行旋轉機器電流之環流處置、或在d軸施加根據一定的直流電壓指令之電壓、或施加根據電感測定用電壓指令的反方向電壓指令之電壓等步驟，來進一步抑制旋轉機器3的轉子之旋轉。
    如以上所說明的，實施形態4之旋轉機器3之電感測定方法，係產生電感測定準備用及測定用這兩個電壓指令，根據此電壓指令將電壓施加至旋轉機器3，檢測出根據測定用電壓指令之電壓施加前後的旋轉機器電流，來進行電感之演算，因此可提供：讓採用此電感測定方法之控制裝置無需高性能的A/D轉換器或微電腦，且能夠縮短電流流至旋轉機器之時間而抑制旋轉機器的振動及噪音，以及可測定電感的磁飽和特性之旋轉機器之電感測定方法。
    與旋轉機器之電感測定方法有關之本發明，可在本發明的範圍內，適宜地將各實施形態予以變形或省略。 (產業上之可利用性)
    本發明係與測定旋轉機器的電氣常數之控制裝置及電感測定方法有關者，可廣泛應用於旋轉機器之控制裝置。
    1‧‧‧旋轉機器控制系統
    2‧‧‧控制裝置
    3‧‧‧旋轉機器
    4‧‧‧電流檢測部
    5‧‧‧電壓施加部
    6‧‧‧電感演算部
    7‧‧‧電壓指令產生部
    8‧‧‧三相-二相轉換部
    9‧‧‧電感演算器
    第1圖係與本發明實施形態1之旋轉機器之控制裝置有關之系統構成圖。
    第2圖係與本發明實施形態1之旋轉機器之控制裝置有關的電感演算部的構成圖。
    第3圖係顯示與本發明實施形態1之旋轉機器之控制裝置有關的電感測定處理步驟之圖。
    第4圖係顯示與本發明實施形態1之旋轉機器之控制裝置有關的電感測定動作例之圖。
    第5圖係顯示與本發明實施形態1之旋轉機器之控制裝置有關的電感的磁飽和特性的測定結果之圖。
    第6圖係顯示與本發明實施形態2之旋轉機器之控制裝置有關的電感測定處理步驟之圖。
    第7圖係顯示與本發明實施形態2之旋轉機器之控制裝置有關的電感測定動作例之圖。
    第8圖係顯示與本發明實施形態3之旋轉機器之控制裝置有關的電感測定處理步驟之圖。
    第9圖係顯示與本發明實施形態3之旋轉機器之控制裝置有關的電感測定動作例之圖。
    第10圖係與本發明實施形態4之旋轉機器之電感測定方法有關之流程圖。
    1‧‧‧旋轉機器控制系統
    2‧‧‧控制裝置
    3‧‧‧旋轉機器
    4‧‧‧電流檢測部
    5‧‧‧電壓施加部
    6‧‧‧電感演算部
    7‧‧‧電壓指令產生部
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] 一種旋轉機器之控制裝置，具備有：產生電壓指令之電壓指令產生部；根據前述電壓指令而施加電壓至旋轉機器之電壓施加部；檢測出前述旋轉機器的旋轉機器電流之電流檢測部；以及從前述電壓指令及前述旋轉機器電流來演算出前述旋轉機器的電感之電感演算部，前述電壓指令產生部係產生複數個一定的直流電壓之電壓指令，前述電壓施加部係根據前述電壓指令而將電壓施加至前述旋轉機器，前述電感演算部係從自前述電壓指令當中任意選出的測定用電壓指令及前述測定用電壓指令施加前後之由前述電流檢測部檢測出的前述旋轉機器電流來演算出電感。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之旋轉機器之控制裝置，其中，前述電感演算部係使用前述旋轉機器的線圈電阻來演算出電感。
    [3] 如申請專利範圍第1或2項所述之旋轉機器之控制裝置，其中，前述電壓指令係由第一及第二電壓指令構成，且以第二電壓指令作為前述測定用電壓指令來演算出前述旋轉機器的電感。
    [4] 如申請專利範圍第1或2項所述之旋轉機器之控制裝置，其中，前述電壓指令產生部在輸出前述電壓指令後，在與該電壓指令相反的方向輸出相同大小的電壓指令。
    [5] 如申請專利範圍第1或2項所述之旋轉機器之控制裝置，其中，前述電壓指令產生部係除了前述電壓指令之外，還在旋轉機器的d軸方向重疊加上一定的直流電壓之電壓指令。
    [6] 如申請專利範圍第1或2項所述之旋轉機器之控制裝置，其中，前述電壓施加部係在前述旋轉機器的d軸或q軸方向施加根據前述電壓指令產生部所產生的前述電壓指令之電壓，前述電感演算部係演算出d軸或q軸之電感。
    [7] 如申請專利範圍第1或2項所述之旋轉機器之控制裝置，其中，前述電壓施加部係依序在前述旋轉機器的d軸或q軸方向施加根據前述電壓指令產生部所產生的前述電壓指令之電壓，前述電感演算部係依序演算出d軸或q軸之電感。
    [8] 一種旋轉機器之電感測定方法，係使用具備有：產生電壓指令之電壓指令產生部、根據前述電壓指令而施加電壓至旋轉機器之電壓施加部、檢測出前述旋轉機器的旋轉機器電流之電流檢測部、以及從前述電壓指令及前述旋轉機器電流來演算出旋轉機器的電感之電感演算部之旋轉機器之控制裝置，且由以下之步驟所構成：前述電壓指令產生部產生複數個一定的直流電壓之電壓指令之步驟；前述電壓施加部根據前述電壓指令而將電壓施加至前述旋轉機器之步驟；由前述電流檢測部檢測出前述旋轉機器電流之步驟；以及前述電感演算部從自前述電壓指令當中任意選出的測定用電壓指令及前述測定用電壓指令施加前後之由前述電流檢測部檢測出的前述旋轉機器電流來演算出電感之步驟。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    TWI462434B|2014-11-21|旋轉機器之控制裝置及旋轉機器之電感測定方法
    JP5420006B2|2014-02-19|同期機制御装置
    JP5781235B2|2015-09-16|同期機制御装置
    JP4519864B2|2010-08-04|交流回転機の電気的定数測定方法およびこの測定方法の実施に使用する交流回転機の制御装置
    JPWO2016121237A1|2017-08-24|インバータ制御装置及びモータ駆動システム
    WO2012077153A1|2012-06-14|同期電動機のインダクタンス測定装置及び測定方法
    JP5223109B2|2013-06-26|永久磁石形同期電動機の制御装置
    JP2014225993A|2014-12-04|同期機制御装置
    JP2004032907A|2004-01-29|永久磁石式同期モータの制御装置
    JP2013141345A|2013-07-18|モータ制御装置及び空気調和機
    JP6099488B2|2017-03-22|交流回転機の制御装置
    JP4781933B2|2011-09-28|電動機の制御装置
    JP6591794B2|2019-10-16|誘導機の電力変換装置と二次時定数測定方法及び速度制御方法
    JP2015133778A|2015-07-23|永久磁石同期モータの制御装置
    Nguyen et al.2015|High-speed sensorless control of a synchronous reluctance motor based on an Extended Kalman Filter
    JP6108114B2|2017-04-05|永久磁石形同期電動機の制御装置
    JP6433387B2|2018-12-05|交流回転機の制御装置及び交流回転機の慣性モーメント演算方法
    JP2018125955A|2018-08-09|モータ制御装置
    JP2014117092A|2014-06-26|同期電動機制御装置
    JP2017060341A|2017-03-23|オープン巻線システムの制御装置
    JP2020010456A|2020-01-16|モータ制御装置
    Inoue et al.2014|A novel method of maximum torque per ampere control for a direct torque-controlled PMSM in a stator flux-linkage synchronous frame
    JP6923801B2|2021-08-25|誘導電動機のオブザーバ制御装置
    EP3910782A1|2021-11-17|Power conversion device
    JP6514969B2|2019-05-15|永久磁石式同期モータのベクトル制御装置
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US9231510B2|2016-01-05|
    CN103959642B|2016-08-17|
    US20140232314A1|2014-08-21|
    TWI462434B|2014-11-21|
    WO2013080292A1|2013-06-06|
    CN103959642A|2014-07-30|
    JP5634620B2|2014-12-03|
    JPWO2013080292A1|2015-04-27|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    JPH04271397A|1991-02-27|1992-09-28|Sanyo Electric Co Ltd|Voice recognizer|
    JPH04359691A|1991-03-22|1992-12-11|Fuji Electric Co Ltd|Rotor position detector for brushless motor|
    JP3526876B2|1997-03-11|2004-05-17|三菱電機株式会社|誘導電動機制御装置|
    CN1186379A|1997-11-03|1998-07-01|胡正林|一种控制交流电机的方法|
    JP2000342000A|1999-03-24|2000-12-08|Yaskawa Electric Corp|誘導電動機の制御装置およびその制御方法|
    DE69941851D1|1999-09-20|2010-02-04|Mitsubishi Electric Corp|Detektor zur bestimmung der pole position eines synchronmotors|
    JP2001352800A|2000-06-08|2001-12-21|Yaskawa Electric Corp|同期電動機の定数同定方法および同期電動機の定数同定機能付き制御装置|
    JP4816838B2|2000-07-13|2011-11-16|株式会社安川電機|誘導電動機のベクトル制御装置|
    JP4566906B2|2003-06-06|2010-10-20|三菱電機株式会社|回転機の定数測定装置|
    JP4879657B2|2006-05-31|2012-02-22|本田技研工業株式会社|電動機の制御装置|
    JP4519864B2|2007-01-29|2010-08-04|三菱電機株式会社|交流回転機の電気的定数測定方法およびこの測定方法の実施に使用する交流回転機の制御装置|
    MX2010003444A|2007-09-27|2010-04-21|Mitsubishi Electric Corp|Controlador de maquina electrica rotatoria.|
    TWI340532B|2007-12-06|2011-04-11|Delta Electronics Inc|Static measuring method for electrical references of three-phase permanent magnet synchronous motor|
    JP5130980B2|2008-03-24|2013-01-30|株式会社明電舎|Ｐｍモータのインダクタンス計測方法|
    JP4751435B2|2008-10-09|2011-08-17|株式会社東芝|モータ磁極位置検出装置，モータ制御装置，モータ駆動システム及び洗濯機|
    JP5465269B2|2012-03-29|2014-04-09|三菱電機株式会社|故障検出回路を備えた電動機駆動装置および電動機駆動装置の故障検出方法|CN104753431B|2015-04-23|2017-06-30|南车株洲电力机车研究所有限公司|永磁同步电机电感参数检测方法及系统|
    JP6592777B2|2015-08-27|2019-10-23|コニカミノルタ株式会社|センサレスブラシレスモータの制御方法及び画像形成装置|
    DE102016102635A1|2016-02-15|2017-08-17|Wittenstein Se|Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen mindestens eines Maschinenparameters|
    CN107703365A|2016-08-08|2018-02-16|联合汽车电子有限公司|功率电感动态等效电感值测试系统及其测试方法|
    FR3060908B1|2016-12-21|2019-05-24|Valeo Systemes De Controle Moteur|Procede de determination d'une inductance directe et d'une inductance en quadrature d'une machine electrique, programme d'ordinateur et dispositif correspondants|
    DE112017007328T5|2017-03-27|2019-12-12|Mitsubishi Electric Corporation|Steuervorrichtung für rotierende elektrische maschine|
    EP3570429A1|2018-05-15|2019-11-20|Vacon Oy|Device and method for estimating inductances of an electric machine|
    CN110875701A|2018-08-31|2020-03-10|广东威灵汽车部件有限公司|一种永磁同步电机电感计算方法、电感计算装置|
    CN109951125A|2019-04-16|2019-06-28|江苏力信电气技术有限公司|新能源车用永磁同步电机交直轴电感的估算方法|
    JP2021132512A|2020-02-21|2021-09-09|株式会社豊田自動織機|電動機の制御装置及び制御方法|
    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    PCT/JP2011/077473|WO2013080292A1|2011-11-29|2011-11-29|回転機の制御装置および回転機のインダクタンス測定方法|
    [返回顶部]