CN102983804B - 交流电动机的速度控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明用于抑制磁通轴电流的过补偿。交流电动机的速度控制装置具有：扭矩轴电压限制器，将从用于扭矩轴电流的比例积分控制的扭矩轴电流控制器输出的扭矩轴电压成分限制为规定值以下；第1减法器，根据扭矩轴电流控制器输出的扭矩轴电压成分和扭矩轴电压限制器输出的扭矩轴电压指令求出扭矩轴电压饱和量；校正部，利用由推定器推定的扭矩轴过渡电压饱和量对求出的扭矩轴电压饱和量进行校正；第1积分器，保存校正后的扭矩轴电压饱和量；磁通轴电流指令修正器，根据保存的扭矩轴电压饱和量和正交2轴坐标的旋转角速度求出磁通轴电流指令修正量并输出；第2减法器，从磁通轴电流指令中减去磁通轴电流指令修正量，求出磁通轴电流指令修正指令并输出。

Description

交流电动机的速度控制装置

技术领域

本发明涉及一种交流电动机的速度控制装置。

背景技术

在专利文献1中记载了下述技术，即，在交流电动机的速度控制装置中，在将q轴电压成分从q轴电流控制器向q轴电压限制器输出的情况下，使q轴电压限制器的输入输出值通过减法器而得到其偏差，从而求出q轴电压饱和量，根据q轴电压饱和量求出d轴电流指令修正量，并对d轴电流进行修正。由此，根据专利文献1，即使在交流电动机中速度成为高速旋转的情况下，也可以抑制与转速成正比增加的稳态感应电压饱和的发生，因此，可以提高交流电动机的控制稳定性。

专利文献1：日本专利第4507493号公报

发明内容

在专利文献1所记载的速度控制装置中，为了抑制稳态感应电压饱和，而利用全部作为q轴电压限制器的输入输出值的偏差求出的q轴电压饱和量，求出d轴电流指令修正量。即，可以认为进行的是针对包含稳态电压成分和过渡电压成分的q轴电压饱和量，假定为过渡电压成分足够小的修正(校正)。

但是，在q轴电压饱和量中的过渡电压成分的比例变大为无法忽视的程度的情况下，如果相对于d轴电流进行假定为过渡电压成分足够小的修正(校正)，则该校正容易成为d轴电流(磁通轴电流)的过补偿。如果引起d轴电流(磁通轴电流)的过补偿，则可能使交流电动机的电动机扭矩衰减。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，获得一种交流电动机的速度控制装置，其可以抑制磁通轴电流的过补偿。

为了解决上述课题，实现目的，本发明的1个侧面所涉及的交流电动机的速度控制装置具有电流控制器，该电流控制器将交流电动机的电流分解为旋转的正交2轴坐标上的2个成分、即磁通轴电流和扭矩轴电流，并对它们各自进行比例积分控制，该交流电动机的速度控制装置的特征在于，具有：扭矩轴电压限制器，其将从扭矩轴电流控制器输出的扭矩轴电压成分，限制为小于或等于规定的值，该扭矩轴电流控制器对扭矩轴电流进行比例积分控制；第1减法器，其根据从所述扭矩轴电流控制器输出的扭矩轴电压成分和从所述扭矩轴电压限制器输出的扭矩轴电压指令，求出扭矩轴电压饱和量；校正部，其利用由推定器推定出的扭矩轴过渡电压饱和量，对所述求出的扭矩轴电压饱和量进行校正；第1积分器，其对所述校正后的扭矩轴电压饱和量进行保存；磁通轴电流指令修正器，其根据所述保存的扭矩轴电压饱和量和正交2轴坐标的旋转角速度，求出磁通轴电流指令修正量并输出；以及第2减法器，其从磁通轴电流指令中减去所述磁通轴电流指令修正量，求出磁通轴电流指令修正指令并输出。

发明的效果

根据本发明，由于可以针对用于求出磁通轴电流指令修正量的扭矩轴电压饱和量进行校正，以减少过渡电压饱和量的影响，所以可以抑制磁通轴电流指令修正量过度地变大，可以抑制磁通轴电流的过补偿。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的速度控制装置的结构的图。

图2是表示实施方式1中的校正部的结构的图。

图3是表示实施方式1中的推定器的结构的图。

图4是用于说明实施方式1的效果的图。

图5是表示实施方式1的变形例中的推定器的结构的图。

图6是表示实施方式2中的校正部的结构的图。

图7是表示实施方式2的变形例中的校正部的结构的图。

图8是表示实施方式3所涉及的速度控制装置的结构的图。

图9是表示实施方式3中的推定器的结构的图。

图10是表示实施方式3中的推定器的结构的图。

图11是表示基本形式所涉及的速度控制装置的结构的图。

图12是表示基本形式所涉及的速度控制装置的动作的图。

图13是表示基本形式所涉及的速度控制装置的动作的图。

具体实施方式

下面，基于附图，详细说明本发明所涉及的速度控制装置的实施方式。此外，本发明并不受本实施方式限定。

实施方式1

首先，在对实施方式1所涉及的速度控制装置进行说明之前，对实施方式1所涉及的速度控制装置的基本形式进行说明。使用图11，对基本形式所涉及的速度控制装置900的结构进行说明。

速度控制装置900通过对永磁体型的同步式交流电动机(以下，简称为交流电动机)PM的电流(即，绕组电流)进行控制，从而对交流电动机PM内的转子相对于定子的旋转速度进行控制。速度控制装置900在对交流电动机PM的电流进行控制时，进行下述矢量控制，即，将交流电动机PM的电流分解为旋转的正交2轴坐标(以下称为dq轴坐标)上的成分即磁通轴(以下称为d轴)成分和扭矩轴(以下称为q轴)成分，并分别进行控制。

具体地说，速度控制装置900具有下述结构要素。

PWM逆变器22基于电压指令Vu*、Vv*、Vw*，向交流电动机PM供给电力。即，PWM逆变器22基于电压指令Vu*、Vv*、Vw*，将直流电变换为交流电，将包含U相电流i_u、V相电流i_v、W相电流i_w的交流电向交流电动机PM供给。电流检测器23a、23b、23c分别对交流电动机PM的U相电流i_u、V相电流i_v、W相电流i_w进行检测，并向3相2相坐标变换器29供给。

速度检测器24对交流电动机PM内的转子的旋转速度ω_r进行检测。坐标旋转角速度运算器40使由速度检测器24检测出的旋转速度ω_r乘以系数，对dq轴坐标的旋转角速度ω进行运算，并向积分器28以及d轴电流指令修正器905供给。积分器28对旋转角速度ω进行积分，求出dq轴坐标的相位角θ，并向3相2相坐标变换器29以及2相3相坐标变换器38供给。

3相2相坐标变换器29基于dq轴坐标的相位角θ，将UVW轴坐标系(固定坐标系)中的电流矢量(i_u，i_v，i_w)坐标变换为dq轴坐标系(旋转坐标系)中的电流矢量(i_d，i_q)。即，3相2相坐标变换器29将由电流检测器23a、23b、23c检测出的U相电流i_u、V相电流i_v、W相电流i_w分解为dq轴坐标上的d轴电流(d相电流)i_d和q轴电流(q相电流)i_q，并分别向减法器34、36输出。

减法器32从上位控制器(未图示)接收速度指令ω_r*，从速度检测器24接收旋转速度ω_r。减法器32从速度指令ω_r*中减去旋转速度ω_r，求出速度指令ω_r*和旋转速度ω_r之间的速度偏差e_w，并向速度控制器33输出。速度控制器33以速度偏差e_w成为0的方式进行PI控制，作为PI控制的结果将q轴电流成分i_q’向q轴电压限制器42输出。

减法器34从减法器907接收后述的d轴电流修正指令i_d*_cmd，从3相2相坐标变换器29接收d轴电流i_d。减法器34从d轴电流修正指令i_d*_cmd中减去d轴电流i_d，求出d轴电流修正指令i_d*_cmd和d轴电流i_d的电流偏差e_id，并向d轴电流控制器35输出。d轴电流控制器35以使电流偏差e_id成为0的方式进行PI控制，作为PI控制的结果将d轴电压成分V_d’向d轴电压限制器43输出。

减法器36从q轴电流限制器42接收q轴电流指令i_q*，从3相2相坐标变换器29接收q轴电流i_q。减法器36从q轴电流指令i_q*中减去q轴电流i_q，求出q轴电流指令i_q*和q轴电流i_q的电流偏差e_iq，并向q轴电流控制器37输出。q轴电流控制器37以使电流偏差e_iq成为0的方式进行PI控制，作为PI控制的结果将q轴电压成分V_q’向q轴电压限制器44输出。

2相3相坐标变换器38基于dq轴坐标的相位角θ，将dq轴坐标系(旋转坐标系)中的电压矢量(V_d*，V_q*)坐标变换为UVW轴坐标系(固定坐标系)中的电压矢量(Vu*，Vv*、Vw*)。即，2相3相坐标变换器38分别从d轴电压限制器43以及q轴电压限制器44接收d轴电压指令V_d*以及q轴电压指令V_q*。2相3相坐标变换器38将d轴电压指令V_d*和q轴电压指令V_q*变换为3相交流坐标上的电压指令Vu*、Vv*、Vw*，并作为电压指令向PWM逆变器22输出。

q轴电流限制器42将从速度控制器33输出的q轴电流成分i_q’限制在规定的范围内，并将其结果作为q轴电流指令i_q*而输出。d轴电压限制器43将从d轴电流控制器35输出的d轴电压成分V_d’限制在规定的范围内，并将其结果作为d轴电压指令V_d*而输出。q轴电压限制器44将从q轴电流控制器37输出的q轴电压成分V_q’限制在规定的范围内，并将其结果作为q轴电压指令V_q*而输出。

减法器2从q轴电流控制器37接收q轴电压成分V_q’，从q轴电压限制器44接收q轴电压指令V_q*。即，减法器2接收q轴电压限制器44的输入输出值。减法器2从q轴电压成分V_q’中减去q轴电压指令V_q*，将q轴电压成分V_q’和q轴电压指令V_q*的偏差作为q轴电压饱和量ΔV_q而求出，并向积分器904输出。积分器904在保存q轴电压饱和量ΔV_q的同时进行积分，将作为积分结果保存的q轴电压饱和量ΔV_q’向d轴电流指令修正器905输出。

d轴电流指令修正器905从积分器904接收所保存的q轴电压饱和量ΔV_q’，从旋转角速度运算器40接收dq轴坐标的旋转角速度ω。d轴电流指令修正器905基于q轴电压饱和量ΔV_q’和dq轴坐标的旋转角速度ω，求出d轴电流指令修正量Δi_d，并向减法器907输出。

d轴电流指令生成部46生成任意的d轴电流指令i_d*，并向减法器907输出。减法器907从d轴电流指令生成部46接收d轴电流指令i_d*，从d轴电流指令修正器905接收d轴电流指令修正量Δi_d。减法器907从d轴电流指令i_d*中减去d轴电流指令修正量Δi_d，对d轴电流指令i_d*进行修正，作为修正结果将d轴电流修正指令i_d*_cmd向减法器34输出。

下面，使用图12及图13，说明基本形式所涉及的速度控制装置900的动作。在以下的速度控制装置900的动作说明中，将由速度检测器24检测出的旋转速度ω_r，作为表示电动机的电角速度的参数而记作ω_re。

在交流电动机(永磁体型同步式电动机)PM的矢量控制中，d轴(磁通轴)电压指令V_d’以及q轴(扭矩轴)电压指令V_q’根据矢量控制的电压方程式而由下述公式1、公式2表示。

V_d’＝(R+sL_d)i_d-ω_reL_qi_q

···公式1

V_q’＝(R+sL_q)i_q+ω_re(φ/P_m+L_di_d)

···公式2

在公式1、2中，V_q’是q轴电压指令(电动机施加电压)。R是电动机电枢电阻。s是拉普拉斯运算符L_q是q轴电感(q轴电动机电枢电感)。i_q是q轴电流(q轴电动机电流)。ω_re是交流电动机PM中的转子的电气旋转速度(电动机角速度)。φ是磁通链数量。L_d是d轴电感(d轴电动机电枢电感)。i_d是d轴电流(d轴电动机电流)。

如图12所示，由于向逆变器供给的电压存在限制，所以如果将其最大值设定为V_MAX，则d轴电压指令V_d’以及q轴电压指令V_q’分别以d轴电压极限V_d*_Lim以及q轴电压极限V_q*_Lim进行限制。即，最大电压和dq轴电压极限之间的关系由下述公式3表示。

$\sqrt{\mathrm{}}({(V_d*{\mathrm{}}_{\mathrm{Lim}})}^2+{(V_q*{\mathrm{}}_{\mathrm{Lim}})}^2)\≤V_{\mathrm{MAX}}$

···公式3

这时，电压指令V_d*、V_q*的限制由下述公式4、公式5表示。

if V_d’≤V_d*_Lim

V_d*＝V_d’

else

V_d*＝sgn(V_d’)V_d*_Lim

···公式4

if V_q’≤V_q*_Lim

V_q*＝V_q’

else

V_q*＝sgn(V_q’)V_q*_Lim

···公式5

在高速旋转时，如果旋转角速度ω_re变大，电压方程式(公式1、公式2)的右边第2项成为主导，则d轴电压指令V_d*以及q轴电压指令V_q*容易以d轴电压极限V_d*_Lim以及q轴电压极限V_q*_Lim进行限制。

通常将该现象称为电压饱和。通常已知在交流电动机PM的矢量控制中，如果发生电压饱和，则交流电动机PM成为振荡式的响应或变得不稳定。特别地，由于q轴电压指令V_q*存在ω_reφ/P_m这一感应电压项，所以越是高速旋转则越容易电压饱和，也产生扭矩不足等，因此，必须实施电压饱和对策。

例如，考虑执行下述的电压饱和对策。即，在交流电动机PM进行高速旋转的情况下，假定电压方程式(公式1，公式2)的右边第2项的绝对值与第1项的绝对值相比足够大，以下述方式改写电压方程式。即，如下述的公式6以及公式7所示进行假定，将电压方程式如下述的公式8以及公式9所示进行改写。

|(R+sL_d)i_d|＜＜|-ω_reL_qi_q|

···公式6

|(R+sL_q)i_q|＜＜|ω_re(φ/P_m+L_di_d)|

···公式7

V_d’＝-ω_reL_qi_q

···公式8

V_q’＝ω_re(φ/P_m+L_di_d)

···公式9

由于d轴电压饱和量ΔV_d是从d轴电压指令(d轴电压成分)Vd’中减去利用限制器对d轴电压指令进行限制后的值V_d*而得到的，所以下述公式10成立。

ΔV_d＝V_d’-V_d*

···公式10

如果向该d轴电压饱和量ΔV_d中代入设想为高速旋转稳定状态的d轴电压指令V_d’，即由公式8表示的V_d’，则成为下述的公式11。

ΔV_d＝-ω_reL_qi_q-V_d*

···公式11

这时，为了电压饱和对策，(由于ω、L无法进行操作)将q轴电流i_q以Δi_q进行操作，以使d轴电压饱和量ΔV_d成为0。即，以使下述的公式12成立的方式，将d轴电流i_d以Δi_d进行操作。

0＝-ω_reL_q(i_q-Δi_q)-V_d*

···公式12

如果为了导出使d轴电压饱和量ΔV_d为0的校正量Δi_q而将公式12展开并变形，则成为下述的公式13。

-ω_reL_qΔi_q＝-ω_reL_qi_q-V_d*

···公式13

由于设想为高速旋转稳定状态的d轴电压指令由上述的公式8表示，所以如果将公式8代入公式13，则成为下述的公式14。

-ω_reL_qΔi_q＝V_d’-V_d*

···公式14

如果将公式10代入公式14并进行整理，则成为下述的公式15。

Δi_q＝-ΔV_d/(ω_reL_q)

···公式15

利用公式15，得到对q轴电流指令i_q进行补偿的校正量。

另外，对于q轴电压饱和量ΔV_q也相同地求出校正量。即，q轴电压饱和量ΔV_q如下述的公式16所示，根据q轴电压指令(q轴电压成分)Vq’和利用限制器对q轴电压指令进行限制后的值V_q*的差而得到。

ΔV_q-V_q’-V_q*

···公式16

如果向该q轴电压饱和量ΔV_q中代入设想为高速旋转稳定状态的q轴电压指令V_q’，即由公式9表示的q轴电压指令V_q’，则成为下述的公式17。

ΔV_q＝ω_re(φ/P_m+L_di_d)-V_q*

···公式17

这时，为了电压饱和对策，(由于ω、L无法进行操作)将d轴电流i_d以Δi_d进行操作，以使q轴电压饱和量ΔV_q成为0。即，以使下述的公式18成立的方式，将d轴电流i_d以Δi_d进行操作。

0＝ω_re(φ/P_m+L_d(i_d-Δi_d))-V_q*

···公式18

如果为了导出使q轴电压饱和量ΔV_q为0的校正量Δi_d而将公式18展开并变形，则成为下述的公式19。

ω_reL_dΔi_d＝ω_re(φ/P_m+L_di_d)-V_q*

···公式19

由于设想为高速旋转稳定状态的q轴电压指令由上述的公式9表示，所以如果将公式9代入公式19，则成为下述的公式20。

ω_reL_dΔi_d＝V_q’-V_q*

···公式20

如果将公式16代入公式20并进行整理，则成为下述的公式21。

Δi_d＝ΔV_q/(ω_reL_d)

···公式21

利用公式21，得到对d轴电流指令i_d进行补偿的校正量。

在如图11所示的基本形式所涉及的速度控制装置900中，使用例如由公式21表示的d轴电流指令修正量Δi_d，对d轴电流指令i_d*进行校正(修正)，从而避免由电压饱和引起的不稳定及扭矩不足。

在基本形式所涉及的速度控制装置900中，由于如上述所示设想为高速旋转时的稳态运转，所以在为了对d轴电流指令i_d*进行校正而取得的q轴电压饱和量ΔV_q中，如公式9所示，仅包含由高速转速引起的稳态电压饱和量。即，根据从q轴电流控制器37输出的q轴电压指令V_q’和从q轴电压限制器输出的限制后的q轴电压指令V_q*之间的差，求出q轴电压饱和量ΔV_q。

在这里，从q轴电流控制器37输出的q轴电压指令V_q’在通常的PI控制的情况下，由下述的公式22表示。

V_q’＝(K_cp+K_ci/s)(i_q*-i_q)

···公式22

公式22中的q轴电流i_q可以根据电压方程式(公式2)而求出，但如果电压方程式(公式2)进行变形，则如下述的公式23所示分为过渡电压项和稳态电压项。

V_q’＝{sL_qi_q}+{Ri_q+ω_re(φ/P_m+L_di_d)}

···公式23

公式23中的第1个括号{}内为过渡电压项，第2个括号{}内为稳态电压项。因此，将公式23变形而得到的q轴电流i_q也如公式24所示成为包含过渡成分的形式。

$i_q=\frac{V_q\text{'}-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{re}}(\mathrm{\φ}/P_m+L_d{i}_d)}{(R+{\mathrm{sL}}_q)}$

···公式24

在公式24中的分母中sL_q的部分成为过渡成分。即，在基本形式所涉及的速度控制装置900中，可以认为进行的是如公式2、9、16、21所示，针对包含稳态电压成分和过渡电压成分的q轴电压饱和量ΔV_q，假定为过渡电压成分足够小的修正(校正)。

但是，在q轴电压饱和量ΔV_q中的过渡电压成分的比例变大至无法忽视的程度的情况下，如果针对d轴电流进行假定为过渡电压成分足够小的修正(校正)，则该校正容易成为d轴电流(磁通轴电流)的过补偿。即，如果将过渡电压成分设为ΔV_qt、稳态电压成分设为ΔV_qs，则q轴电压饱和量ΔV_q由下述的公式25表示。

ΔV_q＝ΔV_qt+ΔV_qs

···公式25

在公式25中，q轴电压饱和量ΔV_q中的过渡电压成分ΔV_qt的比例变大至无法忽视的程度的情况下，如果如公式21所示，使用q轴电压饱和量ΔV_q求出d轴电流指令修正量Δi_d，则由于d轴电流指令修正量Δi_d过度地变大，所以容易成为d轴电流(磁通轴电流)的过补偿。如果引起d轴电流(磁通轴电流)的过补偿，则可能使交流电动机的电动机扭矩衰减。

例如，如图13所示，在电动机速度变化时(例如由点划线包围的区域)，存在q轴电流i_q衰减的倾向。这表示，在电动机速度变化时，存在交流电动机的电动机扭矩衰减的倾向。

下面，使用图1，说明实施方式1所涉及的速度控制装置1。下面，以与基本形式所涉及的速度控制装置900不同的部分为中心进行说明。

速度控制装置1具有推定器6、校正部3、积分器4、d轴电流指令修正器5以及减法器7。

推定器6从3相2相坐标变换器29接收d轴电流i_d，从速度检测器24接收旋转速度(电动机角速度)ω_r，从q轴电流控制器37接收q轴电压成分V_q’。推定器6基于d轴电流i_d、旋转速度ω_r以及q轴电压成分V_q’，推定q轴过渡电压饱和量ΔV_qt，并向校正部3输出。

校正部3从减法器2接收q轴电压饱和量ΔV_q，从推定器6接收q轴过渡电压饱和量ΔV_qt。校正部3利用q轴过渡电压饱和量ΔV_qt对q轴电压饱和量ΔV_q进行校正，以减少过渡电压饱和量的影响。例如，校正部3从q轴电压饱和量ΔV_q中减去q轴过渡电压饱和量ΔV_qt。然后，校正部3将校正后的q轴电压饱和量ΔV_qs向积分器4输出。

积分器4在对q轴电压饱和量ΔV_qs进行保存的同时进行积分，将积分后的q轴电压饱和量ΔV_qs’向d轴电流指令修正器5输出。

d轴电流指令修正器5从积分器4接收积分后的q轴电压饱和量ΔV_qs’，从旋转角速度运算器40接收dq轴坐标的旋转角速度ω。d轴电流指令修正器5基于q轴电压饱和量ΔV_qs’和dq轴坐标的旋转角速度ω，求出d轴电流指令修正量Δi_d并向减法器7输出。

减法器7从d轴电流指令生成部46接收d轴电流指令i_d*，从d轴电流指令修正器5接收d轴电流指令修正量Δi_d。减法器7从d轴电流指令i_d*中减去d轴电流指令修正量Δi_d，对d轴电流指令i_d*进行修正，作为修正结果将d轴电流修正指令i_d*_cmd向减法器34输出。

下面，使用图2，说明校正部3的结构。图2是表示校正部3的结构的图。

校正部3例如具有减法器3a。减法器3a从减法器2(参照图1)接收q轴电压饱和量ΔV_q，从推定器6(参照图1)接收q轴过渡电压饱和量ΔV_qt。减法器3a从q轴电压饱和量ΔV_q中减去q轴过渡电压饱和量ΔV_qt，将减法结果作为q轴电压饱和量ΔV_qs向积分器4(参照图1)输出。

下面，使用图3，说明推定器6的结构。图3是表示推定器6的结构的图。

推定器6具有乘除法器6a、乘法器6g、加法器6b、乘法器6c、减法器6d、限制器6e、以及减法器6f。乘除法器6a求出磁通链数量φ除以极对数量Pm所得到的值“φ/Pm”，并向加法器6b输出。乘法器6g求出d轴电流i_d与d轴电感L_d相乘所得到的值“i_dL_d”，并向加法器6b输出。加法器6b将值“φ/Pm”和值“i_dL_d”相加后的值“φ/Pm+i_dL_d”向乘法器6c输出。乘法器6c将值“φ/Pm+i_dL_d”与旋转速度(电动机电角速度)ω_re相乘后的值“ω_re(φ/Pm+i_dL_d)”向减法器6d输出。减法器6d将从q轴电压成分(扭矩轴电压指令)Vq’中减去值“ω_re(φ/Pm+i_dL_d)”后的值“(R+sL_q)i_q”作为q轴过渡电压V_qs’而求出，并向限制器6e以及减法器6f输出。限制器6e将从减法器6d输出的q轴过渡电压V_qs’限制在规定的范围内，并将其结果作为q轴过渡电压指令V_qs*而输出。减法器6f从q轴过渡电压V_qs’中减去q轴过渡电压指令V_qs*，求出q轴过渡电压饱和量ΔV_qt并输出。

如上述所示，在实施方式1中，校正部3利用q轴过渡电压饱和量ΔV_qt，对q轴电压饱和量ΔV_q进行校正。由此，可以针对用于求出d轴电流指令修正量Δi_d的q轴电压饱和量进行校正，以减少过渡电压饱和量的影响，因此，可以抑制d轴电流指令修正量Δi_d过度地变大，可以抑制d轴电流(磁通轴电流)的过补偿。其结果，可以减少交流电动机的电动机扭矩的衰减。

例如，如图4所示，可以使在电动机速度变化时(例如由点划线包围的区域)的q轴电流i_q的衰减，与没有利用过渡电压饱和量进行校正的情况(参照图13)相比减少。由此，在电动机速度变化时，可以减少交流电动机的电动机扭矩的衰减。

另外，在实施方式1中，校正部3通过从q轴电压饱和量ΔV_q中减去q轴过渡电压饱和量ΔV_qt，从而利用q轴过渡电压饱和量ΔV_qt对q轴电压饱和量ΔV_q进行校正。由此，可以如图2所示利用简单的结构实现校正部3。

此外，在速度控制装置100中，也可以取代推定器6(参照图3)而具有如图5所示的推定器106。图5所示的推定器106从q轴电流限制器42接收q轴电流指令i_q*，基于q轴电流指令i_q*，推定q轴过渡电压饱和量ΔV_qt并向校正部3输出。

具体地说，推定器106具有减法器106a、控制增益106b、限制器106c、积分器106e以及减法器106d。减法器106a将从q轴电流指令i_q*中减去q轴电流变化推定值Δi_q后的值i_q’向控制增益106b输出。控制增益106b利用增益(ωccL_q)对值i_q’进行放大，将其结果sL_qi_q作为q轴过渡电压V_qs’向限制器106c以及减法器106d输出。限制器106c将从控制增益106b输出的q轴过渡电压V_qs’限制在规定的范围内，将其结果作为q轴过渡电压指令V_qs*向减法器106d以及积分器106e输出。积分器106e对q轴过渡电压指令V_qs*进行积分，并且乘以规定的系数(1/L_q)，求出q轴电流变化推定值Δi_q，并向减法器106a输出。减法器106d从q轴过渡电压V_qs’中减去q轴过渡电压指令V_qs*，求出q轴过渡电压饱和量ΔV_qt并输出。

实施方式2

下面，说明实施方式2所涉及的速度控制装置200。下面，以与实施方式1不同的部分为中心进行说明。

在实施方式1中，设想了q轴电压饱和量ΔV_q中的过渡电压成分的比例变大为无法忽视的程度的情况，校正部3通过从q轴电压饱和量ΔV_q中减去q轴过渡电压饱和量ΔV_qt，从而利用q轴过渡电压饱和量ΔV_qt对q轴电压饱和量ΔV_q进行校正。

另一方面，认为q轴电压饱和量ΔV_q中的过渡电压成分的比例无法被忽视的程度，如公式7所示依赖于q轴电感L_q。因此，在实施方式2中，可以与q轴电感L_q大到何种程度相对应，使基于q轴过渡电压饱和量ΔV_qt获得的校正量变化。

具体地说，速度控制装置200中的校正部203如图6所示，具有系数器203c、乘法器203b以及减法器203a。

系数器203c与q轴电感L_q的值相对应而确定系数K的值。

例如，系数器203c具有将q轴电感L_q的多个值和系数K的多个值相关联的系数表。例如，系数器203c通过参照系数表，在q轴电感L_q为电感值L_q1的情况下，将系数K确定为值K₁(例如＝1)，在q轴电感L_q为电感值L_q2(＜L_q1)的情况下，将系数K确定为值K₂(＜K₁，＞0)，在q轴电感L_q为电感值L_q3(＜L_q3)的情况下，将系数K确定为值K3(＜K₂，＞0)。

或者，例如系数器203c具有q轴电感L_q的阈值L_qth。例如，系数器203c将q轴电感L_q的值和阈值L_qth进行比较，在q轴电感L_q的值比阈值L_qth大的情况下，将系数K确定为值K₁(例如＝1)，在q轴电感L_q的值小于或等于阈值L_qth的情况下，将系数K确定为值K₂(＜K₁，＞0)。

乘法器203b从推定器6接收q轴过渡电压饱和量ΔV_qt，从系数器203c接收系数K。乘法器203b使q轴过渡电压饱和量ΔV_qt与系数K相乘，并将其结果作为校正量KΔV_qt向减法器203a输出。

减法器203a从减法器2(参照图1)接收q轴电压饱和量ΔV_q，从乘法器203b接收校正量KΔV_qt。减法器203a从q轴电压饱和量ΔV_q中减去校正量KΔV_qt。

如上述所示，在实施方式2中，校正部203在q轴电感为第1电感值的情况下，从扭矩轴电压饱和量中减去q轴过渡电压饱和量与第1系数相乘后得到的第1校正量，在q轴电感为比第1电感值小的第2电感值的情况下，从扭矩轴电压饱和量中减去q轴过渡电压饱和量与比第1系数小的第2系数相乘后得到的第2校正量。由此，可以与q轴电压饱和量ΔV_q中的过渡电压成分的比例无法被忽视的程度相对应，使校正量变化，所以可以减少与校正相伴的误差的影响。其结果，可以进一步抑制d轴电流(磁通轴电流)的过补偿。

此外，速度控制装置200i也可以与q轴电流i_q的时间变化率大到何种程度相对应，使基于q轴过渡电压饱和量ΔV_qt获得的校正量可变。具体地说，速度控制装置200i中的校正部203i如图7所示，具有运算部203di、系数器203ci、乘法器203b，以及减法器203a。

运算部203di从3相2相坐标变换器29接收q轴电流i_q。运算部203di对q轴电流i_q的时间变化率进行运算，并将其运算结果si_q向系数器203ci输出。

系数器203ci与q轴电流i_q的时间变化率si_q的值相对应而确定系数K的值。

例如，系数器203ci具有将q轴电流i_q的时间变化率si_q的多个值和系数K的多个值相关联的系数表。例如，系数器203ci通过参照系数表，从而在q轴电流i_q的时间变化率si_q为变化率si_q1的情况下，将系数K确定为值K₁(例如＝1)，在q轴电流i_q的时间变化率si_q为变化率si_q2(＜si_q1)的情况下，将系数K确定为值K₂(＜K₁，＞0)，在q轴电流i_q的时间变化率si_q为变化率si_q3(＜si_q2)的情况下，将系数K确定为值K3(＜K₂，＞0)。

或者，例如系数器203ci具有q轴电流i_q的时间变化率si_q的阈值si_qth。例如，系数器203ci将q轴电流i_q的时间变化率si_q的值和阈值si_qth进行比较，在q轴电流i_q的时间变化率si_q的值大于阈值si_qth的情况下，将系数K确定为值K₁(例如＝1)，在q轴电流i_q的时间变化率si_q的值小于或等于阈值si_qth的情况下，将系数K确定为值K₂(＜K₁，＞0)。

如上述所示，校正部203i在q轴电流的时间变化率为第1变化率的情况下，从扭矩轴电压饱和量中减去q轴过渡电压饱和量与第1系数相乘后得到的第1校正量，在q轴电流的时间变化率为比第1变化率小的第2变化率的情况下，从q轴电压饱和量中减去q轴过渡电压饱和量与比第1系数小的第2系数相乘后得到的第2校正量。由此，可以与q轴电压饱和量ΔV_q中的过渡电压成分的比例无法被忽视的程度相对应，使校正量变化，所以可以减少与校正相伴的误差的影响。其结果，可以进一步抑制d轴电流(磁通轴电流)的过补偿。

或者，速度控制装置200i也可以与q轴电感L_q和q轴电流i_q的时间变化率之间的积大到何种程度相对应，使基于q轴过渡电压饱和量ΔV_qt获得的校正量变化。具体地说，速度控制装置200i中的校正部203i如图7所示，具有运算部203di、系数器203ci、乘法器203b以及减法器203a。

运算部203di从3相2相坐标变换器29接收q轴电流i_q。运算部203di对q轴电流i_q的时间变化率进行运算，并且对q轴电感L_q和q轴电流i_q的时间变化率之间的积进行运算，将其运算结果sL_qi_q向系数器203ci输出。

系数器203ci与q轴电感L_q和q轴电流i_q的时间变化率之积sL_qi_q的值相对应而确定系数K的值。

例如，系数器203ci具有将积sL_qi_q的多个值和系数K的多个值相关联的系数表。例如，系数器203ci通过参照系数表，从而在积sL_qi_q为值sL_q1i_q1的情况下，将系数K确定为值K₁(例如＝1)，在积sL_qi_q为值sL_q2i_q2(＜sL_q1i_q1)的情况下，将系数K确定为值K₂(＜K₁，＞0)，在积sL_qi_q为值sL_q3i_q3(＜sL_q2i_q2)的情况下，将系数K确定为值K3(＜K₂，＞0)。

或者，例如系数器203ci具有积sL_qi_q的阈值sL_qthi_qth。例如，系数器203ci将积sL_qi_q的值和阈值sL_qthi_qth进行比较，在积sL_qi_q的值比阈值sL_qthi_qth大的情况下，将系数K确定为值K₁(例如＝1)，在积sL_qi_q的值小于或等于阈值sL_qthi_qth的情况下，将系数K确定为值K₂(＜K₁，＞0)。

如上述所示，校正部203i在q轴电感和q轴电流的时间变化率之积为第1值的情况下，从扭矩轴电压饱和量中减去q轴过渡电压饱和量与第1系数相乘后得到的第1校正量，在q轴电感和q轴电流的时间变化率之积为比第1值小的第2值的情况下，从q轴电压饱和量中减去q轴过渡电压饱和量与比第1系数小的第2系数相乘后得到的第2校正量。由此，可以与q轴电压饱和量ΔV_q中的过渡电压成分的比例无法被忽视的程度相对应，使校正量变化，所以可以减少与校正相伴的误差的影响。其结果，可以进一步抑制d轴电流(磁通轴电流)的过补偿。

实施方式3

下面，说明实施方式3所涉及的速度控制装置300。下面，以与实施方式1不同的部分为中心进行说明。

在实施方式1中，着眼于由于q轴电压的变化量较大，所以基于q轴电压的饱和量对d轴电流进行修正(校正)的情况，由校正部3利用q轴过渡电压饱和量ΔV_qt对q轴电压饱和量ΔV_q进行校正。

另一方面，即使不是q轴电压那样的变化程度，d轴电压也是变化的。因此，在实施方式3中，对于基于d轴电压的饱和量对q轴电流进行修正(校正)的情况，也构成为由校正部313利用d轴过渡电压饱和量ΔV_dt对d轴电压饱和量ΔV_d进行校正。

具体地说，速度控制装置300具有推定器316、校正部313、积分器314、q轴电流指令修正器315以及减法器317。

推定器316从3相2相坐标变换器29接收q轴电流i_q，从速度检测器24接收旋转速度(电动机电角速度)ω_r，从d轴电流控制器35接收d轴电压成分V_d’。推定器316基于q轴电流i_q、旋转速度ω_r以及d轴电压成分V_d’，推定d轴过渡电压饱和量ΔV_dt，并向校正部313输出。

校正部313从减法器312接收d轴电压饱和量ΔV_d，从推定器316接收d轴过渡电压饱和量ΔV_dt。校正部313利用d轴过渡电压饱和量ΔV_dt对d轴电压饱和量ΔV_d进行校正，以减少过渡电压饱和量的影响。例如，校正部313从d轴电压饱和量ΔV_d中减去d轴过渡电压饱和量ΔV_dt。然后，校正部313将校正后的d轴电压饱和量ΔV_ds向积分器314输出。

积分器314在对d轴电压饱和量ΔV_ds进行保存的同时进行积分，将积分后的d轴电压饱和量ΔV_ds’向q轴电流指令修正器315输出。

q轴电流指令修正器315从积分器314接收积分后的d轴电压饱和量ΔV_ds’，从旋转角速度运算器40接收dq轴坐标的旋转角速度ω。q轴电流指令修正器315基于d轴电压饱和量ΔV_ds’和dq轴坐标的旋转角速度ω，求出q轴电流指令修正量Δi_q并向减法器317输出。

减法器317从q轴电流限制器42接收q轴电流指令i_q*，从q轴电流指令修正器315接收q轴电流指令修正量Δi_q。减法器317从q轴电流指令i_q*中减去q轴电流指令修正量Δi_q，对q轴电流指令i_q*进行修正，作为修正结果将q轴电流修正指令i_q*_cmd向减法器36输出。

如上述所示，在实施方式3中，校正部313利用d轴过渡电压饱和量ΔV_dt对d轴电压饱和量ΔV_d进行校正。由此，可以针对用于求出q轴电流指令修正量Δi_q的d轴电压饱和量进行校正，以减少过渡电压饱和量的影响，所以可以抑制q轴电流指令修正量Δi_q过度地变大，可以抑制q轴电流(扭矩轴电流)的过补偿。其结果，可以进一步减少交流电动机的电动机扭矩的衰减。

此外，校正部313的内部结构可以与实施方式1相同，也可以与实施方式2相同。另外，推定器316的内部结构可以是图9所示的结构，也可以是图10所示的结构。

工业实用性

如上述所示，本发明所涉及的速度控制装置适用于交流电动机的速度控制。

Claims (6)

1.一种交流电动机的速度控制装置，其具有电流控制器，该电流控制器将交流电动机的电流分解为旋转的正交2轴坐标上的2个成分、即磁通轴电流和扭矩轴电流，并对它们各自进行比例积分控制，

该交流电动机的速度控制装置的特征在于，具有：

扭矩轴电压限制器，其将从扭矩轴电流控制器输出的扭矩轴电压成分，限制为小于或等于规定的值，该扭矩轴电流控制器对扭矩轴电流进行比例积分控制；

第1减法器，其根据从所述扭矩轴电流控制器输出的扭矩轴电压成分和从所述扭矩轴电压限制器输出的扭矩轴电压指令，求出扭矩轴电压饱和量；

校正部，其利用由推定器推定出的扭矩轴过渡电压饱和量，对所述求出的扭矩轴电压饱和量进行校正；

第1积分器，其对所述校正后的扭矩轴电压饱和量进行保存；

磁通轴电流指令修正器，其根据所述保存的扭矩轴电压饱和量和正交2轴坐标的旋转角速度，求出磁通轴电流指令修正量并输出；以及

第2减法器，其从磁通轴电流指令中减去所述磁通轴电流指令修正量，求出磁通轴电流指令修正指令并输出。

2.根据权利要求1所述的交流电动机的速度控制装置，其特征在于，

所述校正部从所述求出的扭矩轴电压饱和量中减去所述扭矩轴过渡电压饱和量。

3.根据权利要求1所述的交流电动机的速度控制装置，其特征在于，

所述校正部在扭矩轴电感为第1电感值的情况下，从所述求出的扭矩轴电压饱和量中，减去所述扭矩轴过渡电压饱和量与第1系数相乘后得到的第1校正量，在扭矩轴电感为比所述第1电感值小的第2电感值的情况下，从所述求出的扭矩轴电压饱和量中，减去所述扭矩轴过渡电压饱和量与比所述第1系数小的第2系数相乘后得到的第2校正量。

4.根据权利要求1所述的交流电动机的速度控制装置，其特征在于，

所述校正部在扭矩轴电流的时间变化率为第1变化率的情况下，从所述求出的扭矩轴电压饱和量中，减去所述扭矩轴过渡电压饱和量与第1系数相乘后得到的第1校正量，在扭矩轴电流的时间变化率为比所述第1变化率小的第2变化率的情况下，从所述求出的扭矩轴电压饱和量中，减去所述扭矩轴过渡电压饱和量与比所述第1系数小的第2系数相乘后得到的第2校正量。

5.根据权利要求1所述的交流电动机的速度控制装置，其特征在于，

所述校正部在扭矩轴电感和扭矩轴电流的时间变化率之积为第1值的情况下，从所述求出的扭矩轴电压饱和量中，减去所述扭矩轴过渡电压饱和量与第1系数相乘后得到的第1校正量，在扭矩轴电感和扭矩轴电流的时间变化率之积为比所述第1值小的第2值的情况下，从所述求出的扭矩轴电压饱和量中，减去所述扭矩轴过渡电压饱和量与比所述第1系数小的第2系数相乘后得到的第2校正量。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的交流电动机的速度控制装置，其特征在于，还具有：

磁通轴电压限制器，其将从磁通轴电流控制器输出的磁通轴电压成分，限制为小于或等于规定的值，该磁通轴电流控制器对磁通轴电流进行比例积分控制；

第3减法器，其根据从所述磁通轴电流控制器输出的磁通轴电压成分和从所述磁通轴电压限制器输出的磁通轴电压指令，求出磁通轴电压饱和量；

第2校正部，其利用由第2推定器推定出的磁通轴过渡电压饱和量，对所述求出的磁通轴电压饱和量进行校正；

第2积分器，其对所述校正后的磁通轴电压饱和量进行保存；

扭矩轴电流指令修正器，其根据所述保存的磁通轴电压饱和量和正交2轴坐标的旋转角速度，求出扭矩轴电流指令修正量并输出；以及

第4减法器，其从扭矩轴电流指令中减去所述扭矩轴电流指令修正量，求出扭矩轴电流指令修正指令并输出。