CN103814517B - 电动机控制装置 - Google Patents

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Abstract

预先在存储部中准备校正波信息,监视对使电动机的所产生的扭矩中形成脉动的驱动状态进行规定的状态量(扭矩指令、电动机速度),从存储部中选择与该状态量的正负相对应的校正波信息,基于该选择出的校正波信息,生成与周期性的扭矩脉动(扭矩波动、齿槽扭矩)相对的正弦波状的校正波,取代为了对电动机进行驱动控制而从上级装置输入的扭矩指令,基于将该扭矩指令与所述生成的校正波合成而得到的校正扭矩指令,对电动机进行驱动控制。

Description

电动机控制装置
技术领域
本发明涉及一种电动机控制装置,特别地,涉及一种对利用永磁铁的电动机进行驱动控制的电动机控制装置。
背景技术
电动机依赖于定子和转子的相对角度而产生扭矩,但利用永磁铁的电动机所产生的扭矩,具有高次谐波成分而存在脉动。该扭矩的脉动分为以下2种。1种称为扭矩波动,其振幅与所产生的扭矩的大小相对应地变化。另1种称为齿槽扭矩,其振幅不依赖于所产生的扭矩的大小而示出固定值。上述扭矩的脉动成为电动机的速度不稳定、位置偏差的主要原因,因此,以往进行了各种尝试(例如,专利文献1~3等),试图通过进行控制而降低该扭矩脉动。
在例如专利文献1中公开有下述预测控制的技术,即,扭矩的脉动分为不依赖于电动机所产生的扭矩的固定振幅型齿槽扭矩、和与所产生的扭矩成正比的可变振幅型的扭矩波动,对反映至实际的扭矩中的时刻下的电动机角度进行预测,并对扭矩波动进行校正。另外,公开有下述技术,即,齿槽扭矩及扭矩波动各自的校正数据作为与电动机的旋转1周时的角度(0度≤θn<360度:n=1、2、…、N)相对应的N个数据而存储在存储装置中。
另外,在例如专利文献2中,将扭矩波动的校正波通过针对每个频率作为振幅和相位的数据进行选择,创建m个正弦波信号并进行合成,从而获得扭矩波动的校正波。另外,主张在扭矩波动中存在不是电动机的电角频率的整数倍的情况,公开有用于消除依赖于电动机机械位置的扭矩波动的扭矩波动校正方法。
另外,在例如专利文献3中公开有下述技术,即,将用于对扭矩波动的6阶高次谐波成分进行校正的相位和振幅的参数,与输出扭矩的正负相对应地选择,并使用基于该参数的校正波对电动机进行驱动控制。
专利文献1:日本特开平11-299277号公报
专利文献2:日本特开2005-80482号公报
专利文献3:日本特开2010-239681号公报
发明内容
但是,在上述专利文献1所记载的技术中,将齿槽扭矩及扭矩波动的校正数据作为与电动机的旋转1周中的角度(0度≤θn<360度:n=1、2、…、N)相对应的N个数据而存储在存储装置中。因此,为了进行高精度的扭矩波动校正,存在导致控制装置等中所需的存储装置的容量增大的问题。
另外,在上述专利文献2所记载的技术中,主张在扭矩波动中存在不是电动机的电角频率的整数倍的情况,但没有公开也没有启示与该角频率的选择相关的具体方法,为了获得良好的扭矩波动校正效果,要求进一步的技术开发。
另外,在上述专利文献3所记载的技术中,公开了根据扭矩的正负,而使扭矩波动的校正波的振幅及相位变化的技术,但没有公开也没有启示与齿槽扭矩相关的校正方法,另外,关于角频率也只有与6阶高次谐波相关的记述,为了进行更良好的扭矩波动校正,要求进一步的技术开发。
本发明就是鉴于上述情况而提出的,其目的在于,获得一种电动机控制装置,该电动机控制装置能够通过简单的结构,与状态量的正负相对应地,进行适当地使2种扭矩脉动减少的校正,该状态量对使电动机的所产生的扭矩中形成脉动的驱动状态进行规定。
为了解决上述课题并实现目的,本发明的电动机控制装置基于输入的扭矩指令对电动机进行驱动控制,该电动机控制装置的特征在于,具有:正负判定部,其对状态量为正极性还是负极性进行正负判定,该状态量对使所述电动机的所产生的扭矩中形成脉动的驱动状态进行规定;校正波信息选择部,其从存储校正波信息的存储部中选择与所述正负判定部的判定结果表示的正负相对应的校正波信息;以及校正波生成部,其基于所述选择的校正波信息,生成与周期性的扭矩脉动相对的正弦波状的校正波,在该电动机控制装置中,取代所述输入的扭矩指令,基于将该扭矩指令与所述生成的校正波合成而得到的校正扭矩指令,对所述电动机进行驱动控制。
发明的效果
根据本发明,预先在存储部中准备校正波信息,监视对使电动机的所产生的扭矩中形成脉动的驱动状态进行规定的状态量(扭矩指令、电动机速度),从存储部中选择与该状态量为正极性还是负极性相对应的校正波信息,基于该选择出的校正波信息,生成与周期性的扭矩脉动(扭矩波动、齿槽扭矩)相对的正弦波状的校正波,取代为了对电动机进行驱动控制而从上级装置输入的扭矩指令,基于将该扭矩指令与所述生成的校正波合成而得到的校正扭矩指令,对电动机进行驱动控制,因此,具有能够进行适当地使扭矩的2种脉动(扭矩波动、齿槽扭矩)减少的校正的效果。
附图说明
图1是表示使用本发明的实施例1所涉及的电动机控制装置而构成的电动机驱动系统的结构例的框图。
图2是表示图1所示的本发明的实施例1所涉及的电动机控制装置的结构的框图。
图3是表示图2所示的扭矩控制部的结构例的框图。
图4是表示产生正扭矩及负扭矩时的扭矩脉动波形的图。
图5是表示将图4所示的扭矩脉动波形进行了阶数分解的结果的振幅的图。
图6是表示将图4所示的扭矩脉动波形进行了阶数分解的结果的相位偏移(offset)的图。
图7是表示本发明的实施例2所涉及的电动机控制装置的结构的框图。
图8是表示图7所示的扭矩控制部的结构例的框图。
图9是表示本发明的实施例3所涉及的电动机控制装置的结构的框图。
图10是表示图9所示的扭矩控制部的结构例的框图。
图11是说明图10所示的4个校正波信息存储部中的保存内容的一个例子的图。
图12是说明高次谐波(校正波)的振幅比例与扭矩指令的绝对值之间的关系的图。
图13是作为本发明的实施例4,表示图9所示的扭矩控制部的其他结构例的框图。
图14是表示包含有本发明的实施例5所涉及的电动机控制装置在内的电动机驱动系统的结构例的框图。
图15是表示包含有本发明的实施例6所涉及的电动机控制装置在内的电动机驱动系统的结构例的框图。
图16是作为本发明的实施例7,表示进行驱动的电动机的结构例的概念图。
图17是作为本发明的实施例7,表示进行驱动的电动机的其他结构例的概念图。
图18是说明在图16、图17所示的电动机中产生驱动力的情况下的磁通的流向的图。
图19是表示在图16、图17所示的电动机中的某个电动机截面处的扭矩波动波形的图。
具体实施方式
下面,基于附图,对本发明所涉及的电动机控制装置的实施例进行详细说明。此外,本发明并不限定于本实施例。
实施例1
图1是表示包含有本发明的实施例1所涉及的电动机控制装置在内的电动机驱动系统的结构例的框图。图2是表示图1所示的本发明的实施例1所涉及的电动机控制装置的结构的框图。图3是表示图2所示的扭矩控制部的结构例的框图。在本实施例1中,对在所产生的扭矩的脉动中使扭矩波动降低的校正方式进行说明。
首先,对所使用的系统的概要进行简单地说明。
在图1中,电动机1是利用永磁铁的电动机,作为扭矩脉动而产生扭矩波动和齿槽扭矩。在该电动机1上安装有位置传感器2。逆变器电路3具有由多个开关元件(通常使用IGBT或MOSFET)构成的3相电桥电路。电容器4是利用公知的方法对成为电动机1的动力源的直流电力进行蓄积的直流电源。在连接逆变器电路3和电动机1的电源线缆上配置有电流传感器5。
逆变器电路3中的3相电桥电路形成配置在作为直流电源的电容器4的正极端和负极端之间。具体来说,3相电桥电路按照下述形式形成在电容器4的正极端和负极端之间,即,2个开关元件成对地串联连接,3个该串联电路并联连接。
逆变器电路3如果从实施例1所涉及的电动机控制装置6a输入使构成3相电桥电路的多个开关元件接通/断开的驱动信号pu、nu、pv、nv、pw、nw,则通过多个开光元件的通断动作,将蓄积在电容器4中的直流电力变换为任意频率及电压的3相交流电力,并供给至电动机1。由此,电动机1被旋转驱动,在电动机1中产生既定的扭矩。
由位置传感器2检测此时的电动机位置Theta,并作为反馈信号而输入至实施例1所涉及的电动机控制装置6a。另外,由电流传感器5检测此时流过电动机1的3相电动机电流,利用A/D转换器7进行数字化而成为3相数字电动机电流Iu、Iv、Iw,作为反馈信号而输入至实施例1所涉及的电动机控制装置6a。
实施例1所涉及的电动机控制装置6a基于由上级装置8输出的扭矩指令Tref、作为反馈信号的电动机位置Theta及3相数字电动机电流Iu、Iv、Iw,如现有技术这样,运算生成对逆变器电路3的驱动信号pu、nu、pv、nv、pw、nw。
此时,本实施例1所涉及的电动机控制装置6a,将由上级装置8输出的扭矩指令Tref作为对产生2种扭矩脉动中的1种(扭矩波动)的驱动状态进行规定的状态量而获取,基于该扭矩指令Tref和电动机位置Theta,进行降低周期性地产生的扭矩波动的控制,将该控制结果反映在赋予至逆变器电路3的驱动信号pu、nu、pv、nv、pw、nw的运算生成中。
以下,对与本实施例1相关的部分进行具体地说明。电动机控制装置6a如图2所示,具有扭矩控制部10a、电流控制部11和电压控制部12。
扭矩控制部10a通过例如后述的图3所示的结构,作为现有技术的动作,与来自上级装置8的扭矩指令Tref相对应地对赋予至电流控制部11的d轴及q轴的电流指令idref、iqref进行运算。在该现有技术的动作的基础上,在本实施例1中,将来自上级装置8的扭矩指令Tref作为对产生扭矩波动的电动机1的驱动状态进行规定的状态量而获取,基于该扭矩指令Tref和电动机位置Theta,进行用于降低周期性地产生的扭矩波动的控制,将该扭矩波动降低控制的结果反映在赋予至电流控制部11的d轴及q轴的电流指令idref、iqref中。具体内容在后面进行叙述。
电流控制部11具有:3相2相变换部13、减法器14、15以及例如PID控制部16、17。此外,有时取代PID控制部16、17而使用PI控制部。
3相2相变换部13将利用A/D转换器7进行数字化得到的3相数字电动机电流Iu、Iv、Iw变换为电动机位置Theta处的d轴电流id及q轴电流iq。减法器14求出由扭矩控制部10a输出的d轴电流指令idref与由3相2相变换部13变换输出的d轴电流id的差值(d轴电流偏差),并将其输出至PID控制部16。减法器15求出由扭矩控制部10a输出的q轴电流指令iqref与由3相2相变换部13变换输出的q轴电流iq的差值(q轴电流偏差),并将其输出至PID控制部17。PID控制部16、17进行使由减法器14、15输出的d轴及q轴的各电流偏差减小的PID控制,并对赋予至电压控制部12的d轴电压指令Vdref及q轴电压指令Vqref进行设定。
电压控制部12具有2相3相变换部18和PWM控制部19。
2相3相变换部18将由电流控制部11输出的d轴电压指令Vdref及q轴电压指令Vqref变换为电动机位置Theta处的3相电压指令Vuref、Vvref、Vwref。PWM控制部19根据由2相3相变换部18变换输出的3相电压指令Vuref、Vvref、Vwref,生成作为PWM信号的驱动信号pu、nu、pv、nv、pw、nw,并输出至逆变器电路3。
此外,扭矩控制部10a例如如图3所示,形成下述结构,即,在电流指令生成部22的输入级追加有校正波运算部20和扭矩指令合成部21。校正波运算部20具有校正波信息选择部24、扭矩指令正负判定部25和扭矩波动校正波生成部26。校正波信息选择部24具有存储正用校正波信息的存储部28、存储负用校正波信息的存储部29、和选择电路30。
将由上级装置8输出的扭矩指令Tref输入至扭矩指令合成部21,并且,作为对电动机1的驱动状态进行规定的状态量而输入至扭矩指令正负判定部25及扭矩波动校正波生成部26。向扭矩波动校正波生成部26中输入选择电路30的输出(校正波信息)和电动机位置Theta。
扭矩指令正负判定部25对从上级装置8输入的扭矩指令Tref为正极性还是负极性进行正负判定,并将该判定结果输出至选择电路30。选择电路30根据扭矩指令正负判定部25的判定结果,选择存储在存储部28和存储部29的某一个中的校正波信息,并输出至扭矩波动校正波生成部26。
扭矩波动校正波生成部26基于从上级装置8输入的扭矩指令Tref(即电动机1的状态量)和由选择电路30选择出的校正波信息,生成电动机位置Theta处的正弦波状的扭矩波动校正波Ttr,并输出至扭矩指令合成部21。扭矩波动校正波Ttr的振幅依赖于由扭矩指令Tref产生的扭矩的振幅。
扭矩指令合成部21将从上级装置8输入的扭矩指令Tref和由扭矩波动校正波生成部26生成的扭矩波动校正波Ttr进行合成而生成校正扭矩指令Tref2。
电流指令生成部22基于由扭矩指令合成部21生成的校正扭矩指令Tref2,生成d轴电流指令idref及q轴电流指令iqref,并输出至电流控制部11。由此,通过电流控制部11及电压控制部12的协同动作,实施使电动机1的所产生的扭矩中的扭矩波动减少的校正动作。
在此,对存储在存储部28、29中的校正波信息进行说明。用于生成扭矩波动校正波Ttr的校正波信息,由高次谐波阶数信息、高次谐波(校正波)的振幅相对于扭矩指令Tref的比例(振幅比例)、以及高次谐波(校正波)的相位(偏移相位)构成。高次谐波阶数信息和与其相对的振幅比例及相位(偏移相位)相关联地存储在存储部28、29中。
首先,参照图4至图6,具体说明在电动机1产生扭矩的情况下,根据其所产生的扭矩为正极性还是负极性,扭矩脉动(即扭矩波动)的高次谐波阶数成分不同这一点。此外,图4是表示产生正扭矩及负扭矩时的扭矩脉动波形的图。图5是表示对图4所示的扭矩脉动波形进行了阶数分解的结果的振幅的图。图6是表示对图4所示的扭矩脉动波形进行了阶数分解的结果的相位偏移的图。
在图4(a)中示出产生正扭矩时的扭矩脉动波形,在图4(b)中示出产生负扭矩时的扭矩脉动波形。图4(a)(b)示出在实验中利用扭矩计得到的使电动机1一边沿同一旋转方向旋转一边施加固定负载而产生扭矩的情况下的扭矩脉动波形的结果。在实验中,使扭矩的时间平均值的绝对值相同。在图4(a)和(b)中可知扭矩脉动波形明显不同。
在图5中,在图5(a)所示的产生正扭矩时产生了8阶和48阶,但在图5(b)所示的产生负扭矩时几乎没有产生8阶和48阶。由此可知,在对产生正扭矩时的扭矩脉动进行校正的情况下,优选生成8阶和48阶的校正波,在对产生负扭矩时的扭矩脉动进行校正的情况下,为了运算时间的高效化而优选不生成8阶和48阶的校正波。其结果,能够降低用于对作为校正波信息的高次谐波阶数信息进行存储的存储部的容量。
由此,在本实施例1所涉及的电动机控制装置6a中,以下述方式构成,即,在电动机1产生扭矩的情况下,着眼于根据该产生的扭矩为正极性还是负极性,扭矩脉动(即扭矩波动)的高次谐波阶数成分不同这一点,而分别准备正用存储部28和负用存储部29,在存储部28中存储以正用高次谐波阶数信息为主的正用校正波信息,在存储部29中存储以负用高次谐波阶数信息为主的负用校正波信息,能够与电动机的状态量即扭矩指令Tref的正负相对应地选择所对应的高次谐波阶数信息,并基于该选择出的高次谐波阶数信息和电动机位置Theta而生成扭矩波动校正波。
此时,电动机1的旋转机械频率依赖于转速,通过在逆变器电路3中进行频率变换后的交流电力而驱动的电动机1,能够以各种转速进行旋转,因此,作为存储在存储部28、29中的高次谐波阶数信息,优选将电动机1的旋转机械频率作为1阶,存储由其倍数n(n为自然数)构成的多个高次谐波阶数。这样,例如在对以50Hz旋转的电动机1的扭矩、即以100Hz振动的成分进行校正的情况下,由于能够设定“n=2”,因此,能够进行适当的校正。
另外,在现有技术中,还存在将电频率设为1阶的思路,在该思路中,由于难以应对由包含在电动机1中的永磁铁的波动、其他的工作误差引起的电角频率的小数倍的阶数,因此,优选设定以旋转机械频率作为1阶的高次谐波阶数。
并且,作为存储在存储部28、29中的校正波信息,优选除了高次谐波阶数信息之外,将与扭矩指令Tref相对应而由扭矩波动校正波生成部26生成的扭矩波动校正波(即高次谐波成分)的振幅比例An及相位偏移量θn也与高次谐波阶数n相关联地进行存储。通过存储上述内容,可以想到,如图5所示,24阶的振幅在正扭矩时(a)和负扭矩时(b)明显不同,与单纯地仅切换阶数n的做法相比,还同时切换振幅比例An的做法能够使降低扭矩脉动(扭矩波动)的效果提高。另外,对于相位偏移量θn也是相同的。
在图6中,可知相位偏移量θn在产生正扭矩时(a)和产生负扭矩时(b)不同。例如24阶高次谐波的相位偏移量θn在产生正扭矩时(a)的情况下为-150°,在产生负扭矩时(b)的情况下为+135°,是不同的。由此,优选相位偏移量θn也与高次谐波阶数n同时进行切换。
如果将由扭矩波动校正波生成部26生成的正弦波状的扭矩波动校正波Ttr,使用上述的倍数(高次谐波阶数)n、高次谐波(扭矩波动校正波Ttr)的振幅比例An及相位偏移量θn表达为公式,则如式(1)所示。
【式1】
T tr = Σ n T ref × A n × sin ( n × Thera + θ n ) - - - ( 1 )
此外,在后述的图11的(a)(b)中示出了存储部28、29的存储内容的一个例子。其中,示出了相对于阶数,将振幅比例及相位偏移量相关联地进行存储的情况。
如上述所示,根据本实施例1,作为进行使2种扭矩脉动中的一种即扭矩波动减少的校正的结构,以下述方式构成,即,预先在存储部中准备校正波信息,监视对产生扭矩波动的电动机的驱动状态进行规定的状态量即从上级装置输入的扭矩指令,对获取的扭矩指令为正极性还是负极性进行判断,从存储部中选择与其正负相对应的校正波信息,并基于该选择出的校正波信息,生成与周期性的扭矩脉动(扭矩波动)相对的正弦波状的校正波,取代从上级装置输入的扭矩指令,基于将该扭矩指令与所述生成的校正波合成而得到的校正扭矩指令,生成向电流控制部赋予的d轴及q轴的电流指令,因此,能够进行适当地减少扭矩脉动(扭矩波动)的校正。
此时,存储在存储部中的校正波信息,由高次谐波阶数信息和与其相对应的振幅比例及相位构成,但由于高次谐波阶数信息根据扭矩指令为正极性还是负极性而不同,因此,预先在存储部中对应于扭矩指令的正负仅保存所需的高次谐波阶数信息即可。因此,应与高次谐波阶数信息相对应地保存的振幅比例和相位等信息较少也可以,从而能够减小存储部的容量。
实施例2
图7是表示本发明的实施例2所涉及的电动机控制装置的结构的框图。图8是表示图7所示的扭矩控制部的结构例的框图。在本实施例2中,对使所产生的扭矩的脉动中的齿槽扭矩减少的校正方式进行说明。电动机驱动系统的结构要素与图1相同,因此省略图示,示出图7(电动机控制装置)和图8(扭矩控制部)。
在图7中,本实施例2所涉及的电动机控制装置6b,在图2(实施例1)所示的电动机控制装置6a的基础上,取代扭矩控制部10a而设置有扭矩控制部10b。其他结构与图2相同。
在扭矩控制部10b中,除了从上级装置8输入扭矩指令Tref之外,还输入电动机速度,该电动机速度是对产生2种扭矩脉动中的另1种(齿槽扭矩)的驱动状态进行规定的电动机1的状态量。电动机速度是根据检测出的电动机位置Theta而求出的。
并且,如图8所示,扭矩控制部10b在图3(实施例1)所示的扭矩控制部10a的基础上,取代校正波运算部20而设置有校正波运算部34。在校正波运算部34中,取代校正波运算部20中的校正波信息选择部24而具有校正波信息选择部35,取代扭矩指令正负判定部25而具有电动机速度判定部36,取代扭矩波动校正波生成部26而具有齿槽扭矩校正波生成部37。校正波信息选择部35具有存储正用校正波信息的存储部38、存储负用校正波信息的存储部39、和选择电路40。存储在存储部38、39中的校正波信息由齿槽扭矩校正用的高次谐波阶数、校正波的振幅及相位构成。
齿槽扭矩不依赖于所产生的扭矩的大小而以固定的大小产生,由于与电动机的轴端连接的带轮或齿轮、滚珠丝杠等机械部件的形状波动、齿隙等传动系统的构造,而可能在电动机的正转时和反转时产生不同的高次谐波阶数的脉动。因此,例如有可能在进行电动机的定位运转的情况下,在从正转状态使电动机停止的情况和从反转状态使电动机停止的情况下,为了获得良好的定位特性而所需的齿槽扭矩校正的高次谐波阶数不同。
因此,在本实施例2中构成为,根据检测出的电动机位置Theta求出电动机1的速度并进行监视,利用电动机速度正负判定部36判定该电动机速度的正负,基于该判定结果,通过选择电路40对使用正用校正波信息存储部38的存储信息、还是使用负用校正波存储部39的存储信息进行切换。
齿槽扭矩校正波生成部37使用存储在校正波信息存储部38、39的某一个中的校正波信息,生成电动机位置Theta处的正弦波状的齿槽扭矩校正波Tco,并输出至扭矩指令合成部21。齿槽扭矩校正波Tco的振幅不依赖于扭矩指令Tref的振幅而是恒定值。
扭矩指令合成部21将从上级装置8输入的扭矩指令Tref和由齿槽扭矩校正波生成部37生成的齿槽扭矩校正波Tco进行合成而生成校正扭矩指令Tref2。
电流指令生成部22基于由扭矩指令合成部21生成的校正扭矩指令Tref2,生成d轴电流指令idref及q轴电流指令iqref,并输出至电流控制部11。由此,通过电流控制部11及电压控制部12的协同动作,实施使电动机1产生的扭矩中的齿槽扭矩减少的校正动作。
在此,对存储在存储部38、39中的校正波信息进行说明。用于生成齿槽扭矩校正波Tco的校正波信息,由高次谐波阶数信息、高次谐波(校正波)的振幅、和高次谐波(校正波)的相位构成。高次谐波阶数信息和与其相对的高次谐波(校正波)的振幅及高次谐波(校正波)的相位相关联地存储在存储部38、39中。
首先,作为高次谐波阶数信息,优选将电动机的旋转机械频率作为1阶,存储其倍数n(n为自然数)。其原因在于,电动机1的旋转机械频率依赖于转速,利用在逆变器电路3中进行频率变换后的电力而被驱动的电动机1能够以各种转速进行旋转。这样,例如在对以50Hz旋转的电动机1的扭矩、即以100Hz振动的成分进行校正的情况下,由于能够设定“n=2”,因此,能够进行适当的校正。
另外,在现有技术中,还存在将电频率作为1阶的思路,在该思路中,由于难以应对由包含在电动机1中的永磁铁的波动、其他的工作误差引起的电角频率的小数倍的阶数,因此,优选设定将旋转机械频率作为1阶的高次谐波阶数。
并且,优选除了高次谐波阶数n之外,将该阶数n的高次谐波的振幅Bn及相位偏移量θn也与高次谐波阶数n相关联地存储在存储部38、39中。在实施例1中,存储有与扭矩指令Tref相对的该高次谐波阶数的扭矩脉动成分的振幅比例An,与此相对,在本实施例2中,不同之处在于,存储有扭矩脉动的振幅Bn。其原因在于,齿槽扭矩不依赖于所产生的扭矩。
如果将以上的说明总结为算式,则由齿槽扭矩校正波生成部37生成的正弦波状的齿槽扭矩校正波Tco,利用上述的倍数(高次谐波阶数)n、高次谐波(齿槽扭矩校正波Tco)的振幅Bn及相位偏移量θn,表示为算式(2)。
【式2】
T co = Σ n B n × sin ( n × Theta + θ n ) - - - ( 2 )
此外,在后述的图11的(c)(d)中示出了存储部38、39的存储内容的一个例子。其中,示出了相对于阶数,相关联地存储有振幅及相位偏移量的情况。
如上述所示,根据本实施例2,作为进行使另1种扭矩脉动即齿槽扭矩减少的校正的结构,以下述方式构成,即,预先在存储部中准备校正波信息,监视对产生齿槽扭矩的电动机的驱动状态进行规定的状态量即电动机速度进行监视,对电动机速度为正极性还是负极性进行判断,从存储部中选择与其正负相对应的校正波信息,并基于该选择出的校正波信息,生成与周期性的扭矩脉动(齿槽扭矩)相对的正弦波状的校正波,取代从上级装置输入的扭矩指令,基于将该扭矩指令与所述生成的校正波合成而得到的校正扭矩指令,生成向电流控制部赋予的d轴及q轴的电流指令,因此,能够进行适当地减少扭矩脉动(齿槽扭矩)的校正。
此时,存储在存储部中的校正波信息,由高次谐波阶数信息和与其相对应的振幅及相位构成,但由于高次谐波阶数信息根据电动机速度为正极性还是负极性而不同,因此,预先在存储部中对应于电动机速度的正负仅保存所需的高次谐波阶数信息即可。因此,应与高次谐波阶数信息相对应地保存的振幅和相位等信息较少也可以,能够减小存储部的容量。
实施例3
图9是表示本发明的实施例3所涉及的电动机控制装置的结构的框图。图10是表示图9所示的扭矩控制部的结构例的框图。在本实施例3中,对并行地实施在实施例1中所说明的扭矩波动校正方式、和在实施例2中所说明的齿槽扭矩校正方式的情况进行说明。电动机驱动系统的结构要素与图1相同,因此省略图示,示出图9(电动机控制装置)和图10(扭矩控制部)。
如图9所示,在本实施例3所涉及的电动机控制装置6c中,在扭矩控制部10c中,获取由上级装置8输出的扭矩指令Tref,并且,将该扭矩指令Tref作为1个状态量输入,将电动机速度作为另1个状态量输入。
在图10中,扭矩控制部10c中的校正波运算部41例如可以由图3所示的校正波运算部20、图8所示的校正波运算部34、和加法器42构成。加法器42将由图3所示的校正波运算部20生成的扭矩波动校正波Ttr和由图8所示的校正波运算部34生成的齿槽扭矩校正波Tco相加,并输出至扭矩指令合成部21。
扭矩指令合成部21将从上级装置8输入的扭矩指令Tref和在加法器42中进行了相加的扭矩波动校正波Ttr及齿槽扭矩校正波Tco进行合成,并将该合成结果作为校正扭矩指令Tref2而输出至电流控制部22。
由此,对应于作为电动机状态量的扭矩指令Tref及电动机速度,能够适当且同时获得扭矩波动校正及齿槽扭矩校正的效果。
此外,在图10所示的校正波运算部41中,示出了利用加法器42,将扭矩波动校正波Ttr和齿槽扭矩校正波Tco相加并输出至扭矩指令合成部21的结构,但也可以形成下述结构,即,省略加法器42,将扭矩波动校正波Ttr和齿槽扭矩校正波Tco直接输入至扭矩指令合成部21,在扭矩指令合成部21内将扭矩波动校正波Ttr和齿槽扭矩校正波Tco相加。
图11是说明图10所示的4个高次谐波阶数信息存储部的保存内容的一个例子的图。图11(a)表示校正波信息存储部28的保存内容的一个例子,图11(b)表示校正波信息存储部29的保存内容的一个例子,图11(c)表示校正波信息存储部38的保存内容的一个例子,图11(d)表示校正波信息存储部39的保存内容的一个例子。在图11(a)(b)中示出了阶数、振幅比例和相位偏移量,在图11(c)(d)中示出了阶数、振幅和相位偏移量。此外,在图11中,为了便于说明,用“p”表示正,用“n”表示负。例如,在振幅比例中,正用振幅比例表述为“Ap”,负用振幅比例表述为“An”。下面所示的“n”如实施例1~3说明那样,为“自然数”。
在图11中,全部用不同的标号表示了阶数等,但也可以将一部分设定为相同阶数,以能够降低由齿槽扭矩及扭矩波动引起的扭矩脉动的方式确定即可。
另外,在图11中示出了全部组合下的高次谐波阶数信息为m组的阶数、振幅比例(在齿槽扭矩中为振幅)、相位偏移量的信息,但其组数也可以不同。
并且,振幅比例An可以是固定值,也可以作为扭矩指令、电动机速度的函数{An(Tref、Theta)}。如果按照上述方式进行设定,则能够更详细地进行与电动机的驱动状态相对应的扭矩指令的更改,因此,降低扭矩的脉动的效果提高。
并且,相位偏移量θn可以是固定值,也可以作为扭矩指令、电动机速度的函数{θn(Tref、Theta)}。如果按照上述方式进行设定,则能够更详细地进行与电动机的驱动状态相对应的扭矩指令的更改,因此,降低扭矩的脉动的效果提高。
下面,图12是表示高次谐波(校正波)的振幅比例An与扭矩指令Tref的绝对值之间的关系的图。在图12中示出了退磁开始扭矩Tdemag和退磁边界线Ldemag。退磁开始扭矩Tdemag是如果电动机1将要产生大于或等于该退磁开始扭矩Tdemag的扭矩,则电动机1内所具有的永磁铁由于热和逆磁场而引起复合退磁的边界的扭矩值。另外,退磁边界线Ldemag是用于使基于扭矩指令Tref和振幅比例An所生成的扭矩波动校正波Ttr与原有的扭矩指令Tref的合成波(校正扭矩指令Tref2)不超过退磁开始扭矩Tdemag的边界线。
校正扭矩指令Tref2需要限制为不超过退磁开始扭矩Tdemag。为此,实施以下2种方法中的至少1种即可。
首先,作为第1种方法,如图12所示,优选振幅比例An在指令扭矩Tref的绝对值大于或等于退磁开始扭矩Tdemag的区域中为零。该退磁开始扭矩Tdemag可以作为参数而存储在电动机控制装置内的存储装置中,或者包含在预先存储于校正波信息存储部28、29中的高次谐波阶数信息的振幅比例An的函数中。
另外,作为第2种方法,优选振幅比例An在扭矩指令Tref的绝对值小于退磁开始扭矩Tdemag的区域中,设定在小于退磁边界线Ldemag的区域(图12的阴影部分)中。
在此,示出下面的算式,该算式对扭矩指令Tref、振幅比例An和退磁开始扭矩Tdemag的关系以及退磁边界线Ldemag进行规定,用以使校正扭矩指令Tref2不超过退磁开始扭矩Tdemag。
校正扭矩指令Tref2表示为
Tref2=|Tref|+An×|Tref|×sin(n×Theta+θn)。由于该校正扭矩指令Tref2的最大值出现在sin(n×Theta+θn)=1时,因此得出
|Tref2|max=|Tref|+An×|Tref|…(3)。
为了使得该|Tref2|max不超过退磁开始扭矩Tdemag,需要使
|Tref|+An×|Tref|≤Tdemag…(4)成立。如果整理算式(4),则得出
|Tref|(1+An)≤Tdemag
(1+An)≤Tdemag/|Tref|
An≤(Tdemag/|Tref|)-1…(5)。
在该算式(5)中采用等号而得到的下面的算式(6)是表示退磁边界线Ldemag的算式。
An=(Tdemag/|Tref|)-1…(6)
因此,根据算式(5)可知,在将振幅比例An作为扭矩指令Tref的函数而保存的情况下,该函数曲线必须存在于图12的阴影部分中。即,振幅比例An在扭矩指令Tref的绝对值小于退磁开始扭矩Tdemag的区域中,必须存在于满足算式(5)的关系的区域中,换言之,必须存在于小于算式(6)所示的退磁边界线Ldemag的区域中。
如上所述,根据本实施例3,能够并行地实施在实施例1中所说明的扭矩波动校正方式、和在实施例2中所说明的齿槽扭矩校正方式。
另外,在扭矩波动校正方式的实施中,通过将与正用校正波信息存储部28及负用校正波信息存储部29所存储的校正波信息中的某个高次谐波阶数相对的振幅比例,在大于或等于退磁开始扭矩Tdemag的区域中预先设为零,或设在小于退磁边界线Ldemag的区域中,从而具有能够防止由于电动机1所具有的永磁铁的退磁导致的电动机1的功能损失的效果。
实施例4
图13是作为本发明的实施例4,表示图9所示的扭矩控制部的其他结构例的框图。在图13所示的扭矩控制部10d中,在图10所示的扭矩控制部10c的基础上,取代校正波运算部41而设置有校正波运算部43。在校正波运算部43中,输入扭矩指令Tref的“用于避免退磁的扭矩指令生成单元44”设置在选择电路30的输出端与扭矩波动校正波生成部26的输入端之间。
如实施例3的说明所示,振幅比例An在扭矩指令Tref的绝对值小于退磁开始扭矩Tdemag的区域中,设定在小于退磁边界线Ldemag的区域(图12的阴影部分)中。即,振幅比例An是在
0≤An≤{(Tdemag/|Tref|)-1}…(7)的区域内规定的。
用于避免退磁的扭矩指令生成单元44,在由于保存在存储部28、29中的振幅比例An为固定值等,因此选择电路30不选择存储部28、29中的任何一个的情况下,作为针对扭矩指令Tref的绝对值使用算式(7)的可变限制器起作用,生成由算式(7)规定的区域部分中的振幅比例An(用于避免退磁的扭矩指令),并将其输出至扭矩波动校正波生成部26。
即,用于避免退磁的扭矩指令生成单元44,在选择电路30不选择存储部28、29中的任何一个的情况下,将由算式(7)规定的区域部分中的振幅比例An,在扭矩指令Tref的绝对值位于限制器上限值侧的情况下,基于算式(6)可变地生成,在位于限制器下限值侧的情况下固定为零。
通过按照上述方式构成,无需如在实施例3中那样,针对存储在正用校正波信息存储部28及负用校正波信息存储部29中的校正波信息,进行使用图12说明的特别的设定,就能够获得防止由于电动机1所具有的永磁铁的退磁导致电动机1的功能损失的效果。
此外,在实施例4中,示出了针对实施例3的应用例,但也能够同样地应用于实施例1。
实施例5
图14是表示包含本发明的实施例5所涉及的电动机控制装置在内的电动机驱动系统的结构例的框图。此外,在图14中,对与图1(实施例1)所示的结构要素相同或等同的结构要素标注有相同的标号。在此,以与本实施例5相关的部分为中心进行说明。
在图14中,本实施例5所涉及的电动机控制装置6d在图1(实施例1)所示的电动机控制装置6a的基础上,能够与校正波信息输入单元50连接。校正波信息输入单元50由键盘或触摸屏、按钮等构成。
即,虽然省略了图示,但如果参照图2(电动机控制装置6a)和图3(扭矩控制部10a)进行说明,则在电动机控制装置6a内或扭矩控制部10a内,设置有针对校正波数信息存储部28、29的写入控制电路,该写入控制电路构成为,在扭矩波动校正方式下,将对校正波信息输入单元50进行操作而输入的高次谐波阶数信息、振幅比例及相位偏移量作为1组而写入至校正波信息存储部28、29。
通过按照上述方式构成,能够在电动机控制装置6d进行驱动的电动机1变更等情况下,将适合于该电动机1的用于校正扭矩波动的正用及负用校正波信息输入,而设定在校正波信息存储部28、29中。
此外,在本实施例5中,示出了针对实施例1的应用例,但也能够同样地应用于实施例2~4。即,能够对校正波信息输入单元50进行操作,将用于校正齿槽扭矩的正用及负用校正波信息(高次谐波阶数信息、振幅及相位的组)设定在校正波信息存储部38、39中。
实施例6
图15是表示包含本发明的实施例6所涉及的电动机控制装置在内的电动机驱动系统的结构例的框图。
在图15中,本实施例6所涉及的电动机控制装置6e,在图14所示的校正波信息输入单元50的基础上,还能够与校正波信息显示单元60连接。校正波信息显示单元60由LED显示器或个人计算机用监视器等构成。
即,虽然省略了图示,但如果参照图2(电动机控制装置6a)和图3(扭矩控制部10a)进行说明,就是在电动机控制装置6a内或扭矩控制部10a内,设置有针对校正波信息存储部28、29的写入控制电路和读取控制电路,写入控制电路将对校正波信息输入单元50进行操作而输入的校正波信息写入至高次谐波阶数信息存储部28、29。
另外,如果对校正波信息输入单元50进行操作而输入了实施显示输出的指示,则读取控制电路将在校正波信息存储部28、29中被指定的存储部的内容显示在校正波信息显示单元60中。
通过按照上述方式构成,可以在电动机控制装置6d进行驱动的电动机1变更等情况下,将适合于该电动机1的用于校正扭矩波动的正用及负用校正波信息输入,并设定在校正波信息存储部28、29中。并且,由于能够对所存储的扭矩波动校正用的校正波信息进行确认,因此,能够适当地校正扭矩脉动(扭矩波动)。
此外,在本实施例6中,示出了针对实施例5(即实施例1)的应用例,但也能够同样地应用于实施例2~4。
实施例7
由实施例1~6所示的电动机控制装置驱动的电动机1是永磁铁式电动机,在其励磁部侧和电枢侧的至少一方形成有V字状的倾斜偏斜(skew)或V字状的台阶偏斜。在本实施例7中,参照图16~图19,对该V字状的倾斜偏斜或V字状的台阶偏斜的构造进行说明。
图16和图17是作为本发明的实施例7,表示进行驱动的电动机的结构例的概念图。图18是说明在图16、图17所示的电动机中产生驱动力的情况下的磁通的流向的图。图19是表示在图16、图17所示的电动机中的某个电动机截面处的扭矩波动波形的图。
在图16中示出有V字状的倾斜偏斜的形成例。在图17中示出有V字状的台阶偏斜的形成例。图16(a)及图17(a)是进行驱动的电动机1的横切剖视图。例如,如图16(a)及图17(a)所示,在电动机1中,电枢71和固定在轴74的外周的励磁部72(转子)隔着间隙以大致同心状配置,可自由旋转地支撑在未图示的支撑机构上。
图16(b)及图17(b)是从包含图16(a)及图17(a)所示的间隙中心直径73在内的与电枢71及励磁部72同心状的平面观察电枢71侧的图,因此,在图16(b)及图17(b)中,能够观察到电枢71的内周侧表面。如图16(b)所示,在V字状的倾斜偏斜中,电枢铁芯75及槽开口76以字母V字向右旋转90°后的状态交替地在周向上排列有多个。V字相对于电枢71的轴向的中心77呈大致线对称。另外,V字状的台阶偏斜如图17(b)所示,也形成与V字状的倾斜偏斜相同的构造。
此外,在图16(a)及图17(a)中示出了电枢71配置在励磁部72的外侧的所谓内转子类型的电动机,但本发明也可适用于内外调换的外转子类型。
电动机中的偏斜技术是用于通过沿轴向使电枢铁芯具有一定角度而错开,由此解决各种高次谐波问题的方法,但偏斜的构造并不限定于图16或17所示的构造。本发明所关注的扭矩波动的高次谐波阶数在正扭矩时和负扭矩时不同的现象,是由于电动机的磁性构造而发生的。即,扭矩波动的高次谐波阶数在正扭矩时和负扭矩时不同的现象,是即使在偏斜的构造不是V字状,另外,相对于电枢的轴向的中心77不是旋转对称的情况下,也会显著地发生的现象。
对该扭矩波动的高次谐波阶数在正扭矩时和负扭矩时不同的现象进行说明的理论是如下所述的理论,即,例如使用图16(b)对扭矩波动进行说明,如果对从由位于轴向的中心77处的电枢铁芯75产生的扭矩波动至由位于轴向的端部78处的电枢铁芯75产生的扭矩波动为止进行积分,则扭矩波动中的某个特定的高次谐波阶数的成分被消除。
但是,该理论基于在以图16(a)所示的2维截面进行考虑的情况下,扭矩波动在任何轴向位置处均相同的假定,实际上在3维的轴向的端部处存在沿轴向的漏磁通等,各截面中的扭矩波动不相同。另外,在同一旋转位置处,在同一电动机截面上,在输出正扭矩的情况和输出负扭矩的情况下,如图18所示,磁通的流动方式不同,进而扭矩波动不同。
图19表示通过电磁场FEM(有限元法)对某个电动机截面的扭矩波形进行解析的结果。图19(a)表示输出正扭矩的情况,图19(b)表示输出负扭矩的情况。图19(a)(b)的横轴都是同一位置(机械角)。从图19(a)(b)可知,在同一旋转位置处在同一电动机截面中,在输出正扭矩的情况和输出负扭矩的情况下,扭矩波动的相位不同。如果将该现象与3维的影响进行组合,则有时产生正扭矩时的扭矩波动的高次谐波阶数、和负扭矩时的扭矩波动的高次谐波阶数不同的现象。
由此,在对实施了V字状的倾斜偏斜或台阶偏斜的永磁铁式电动机1进行驱动的情况下,由于在正扭矩和负扭矩时出现在扭矩波动中的高次谐波阶数不同,因此,通过使用实施例1~6所示的电动机控制装置,能够有效地降低扭矩脉动。
但是,由实施例1~6所示的电动机控制装置进行驱动控制的电动机1是永磁铁式电动机,但实施有V字状的倾斜偏斜或台阶偏斜并不是必要条件,而是按照以下的方式构成。如果使用图16、图17所示的标号表示,就是形成下述永磁铁式电动机,即,具有:电枢铁芯75,其将具有槽的钢板层叠而形成;电枢71,其构成为将电枢绕组配置在该槽中;以及励磁部72,其具有永磁铁,该永磁铁以磁极在相对旋转方向上彼此不同的方式配置,电枢71和励磁部72隔着空隙彼此可自由旋转地被支撑,在对能够从该空隙进行观测的电枢铁芯75的表面及磁极的表面进行了观测的情况下,电枢铁芯75的表面和磁极的表面中的至少一个表面,以电枢铁芯75的层叠方向的中心线的某一点为中心而呈非旋转对称。
实施例8
在本实施例8中,在将励磁部侧的磁极数标记为P,将电枢侧的槽数标记为Q的情况下,以磁极数P与槽数Q的比值P/Q成为2/3<P/Q<4/3的方式构成在实施例7中所说明的下述永磁铁式电动机,即,该永磁铁式电动机具有:电枢铁芯,其将具有槽的钢板层叠而形成;电枢,其构成为将电枢绕组配置在该槽中;以及励磁部,其具有永磁铁,该永磁铁以磁极在相对旋转方向上彼此不同的方式配置,电枢和励磁部隔着空隙彼此可自由旋转地被支撑。
对于如上述的永磁铁式电动机1,由于与电角相对的扭矩脉动的阶数易于形成小数,因此,在例如构成各极的磁铁的形状、磁化量波动较大的情况下,易于产生P阶和其自然数倍的阶数的扭矩脉动。
但是,在本说明书中,由于以旋转机械角频率作为1阶而对扭矩脉动的高次谐波阶数进行了定义,因此,即使是相对于电角频率而成为小数的阶数,也能够简单地生成校正波,能够降低扭矩脉动。
即,比值P/Q成为2/3<P/Q<4/3的永磁铁式电动机1如果通过实施例1~6所示的电动机控制装置进行驱动控制,则能够有效地降低扭矩脉动。
在此,对于因工作误差而产生的P阶或Q阶,虽然追求使这些脉动减小的生产方法,但存在由成本等造成的妥协,因此难以小于一定的水准。
但是,在使比值P/Q成为2/3<P/Q<4/3的永磁铁式电动机1中,对于扭矩波动、齿槽扭矩通常产生的成分即相对于电角频率的6阶、P和Q的最小公倍数的阶数的成分,只要进行通常的电动机设计就会变小。这表示,只要将P和Q的至少一方设定为高次谐波阶数信息即可。
即,在本实施例8中,只要将P阶和Q阶的至少一方设定为高次谐波阶数信息,就实现能够提供扭矩脉动小的电动机驱动系统的效果。
工业实用性
如上所述,本发明所涉及的电动机控制装置作为下述电动机控制装置来说是有用的,该电动机控制装置能够通过简单的结构,与状态量的正负相对应地,进行适当地使2种扭矩脉动减少的校正,该状态量对使电动机的所产生的扭矩中形成脉动的驱动状态进行规定。
标号的说明
1电动机
2位置传感器
3逆变器电路
4电容器
5电流传感器
6a、6b、6c、6d、6e电动机控制装置
7A/D转换器
8上级装置
10a、10b、10c、10d扭矩控制部
11电流控制部
12电压控制部
133相2相变换部
14、15减法器
16、17PID控制部
182相3相变换部
19PWM控制部
20、34、41校正波运算部
21扭矩指令合成部
22电流指令生成部
24校正波信息选择部
25扭矩指令正负判定部
26扭矩波动校正波生成部
28、38存储正用校正波信息的存储部
29、39存储负用校正波信息的存储部
30、40选择电路
36电动机速度正负判定部
37齿槽扭矩校正波生成部
42加法器
50校正波信息输入单元
60校正波信息显示单元
71电枢
72励磁部(转子)
73间隙中心直径
74轴
75电枢铁芯
76槽开口

Claims (17)

1.一种电动机控制装置,其基于输入的扭矩指令对电动机进行驱动控制,
该电动机控制装置的特征在于,具有:
第1正负判定部,其对第1状态量为正极性还是负极性进行正负判定,该第1状态量对使所述电动机的所产生的扭矩中形成脉动的驱动状态进行规定;
第1校正波信息选择部,其从存储第1校正波信息的第1存储部中选择与所述第1正负判定部的判定结果表示的正负相对应的第1校正波信息;以及
第1校正波生成部,其基于所述选择的第1校正波信息,生成用于对齿槽扭矩进行校正的第1校正波,
所述电动机的第1状态量是电动机速度,
所述第1校正波信息选择部从在所述第1存储部中作为所述第1校正波信息存储的第1高次谐波阶数信息中,选择与所述第1正负判定部的判定结果表示的正负相对应的阶数,
所述第1校正波生成部基于所述选择的阶数,生成振幅不依赖于所述扭矩指令而为恒定值的第1校正波,
在该电动机控制装置中,取代所述输入的扭矩指令,基于将该扭矩指令与所述生成的第1校正波合成而得到的校正扭矩指令,对所述电动机进行驱动控制而校正齿槽扭矩。
2.根据权利要求1所述的电动机控制装置,其特征在于,
所述第1校正波信息选择部还选择第1校正波的振幅,并赋予至所述第1校正波生成部,该第1校正波的振幅被作为所述第1校正波信息而与所述第1高次谐波阶数信息相关联地存储在所述第1存储部中。
3.根据权利要求2所述的电动机控制装置,其特征在于,
所述第1校正波信息选择部还选择第1校正波的相位,并赋予至所述第1校正波生成部,该第1校正波的相位被作为所述第1校正波信息而与所述第1高次谐波阶数信息相关联地存储在所述第1存储部中。
4.根据权利要求3所述的电动机控制装置,其特征在于,
所述第1存储部连接有能够对由所述第1高次谐波阶数信息、所述振幅及所述相位构成的第1校正波信息进行设定的输入单元。
5.根据权利要求3或4所述的电动机控制装置,其特征在于,
连接有能够显示在所述第1存储部中存储的由所述第1高次谐波阶数信息、所述振幅及所述相位构成的第1校正波信息的显示单元。
6.根据权利要求1所述的电动机控制装置,其特征在于,具有:
第2正负判定部,其对第2状态量为正极性还是负极性进行正负判定,该第2状态量对使所述电动机的所产生的扭矩中形成脉动的驱动状态进行规定;
第2校正波信息选择部,其从存储第2校正波信息的第2存储部中选择与所述第2正负判定部的判定结果表示的正负相对应的第2校正波信息;以及
第2校正波生成部,其基于所述选择的第2校正波信息,生成用于对扭矩波动进行校正的第2校正波,
所述电动机的第2状态量是所述输入的扭矩指令,
所述第2校正波信息选择部从在所述第2存储部中作为所述第2校正波信息而存储的第2高次谐波阶数信息中,选择与所述第2正负判定部的判定结果表示的正负相对应的阶数,
所述第2校正波生成部基于所述第2校正波信息选择部所选择的阶数,生成振幅依赖于所述扭矩指令的第2校正波,
所述第1校正波与所述第2校正波相加。
7.根据权利要求6所述的电动机控制装置,其特征在于,
所述第2校正波信息选择部还选择第2校正波的振幅相对于所述扭矩指令的振幅比例,并赋予至所述第2校正波生成部,该振幅比例被作为所述第2校正波信息而与所述第2高次谐波阶数信息相关联地存储在所述第2存储部中。
8.根据权利要求7所述的电动机控制装置,其特征在于,
所述振幅比例在所述扭矩指令的绝对值大于退磁开始扭矩的区域中为零。
9.根据权利要求7或8所述的电动机控制装置,其特征在于,
所述振幅比例An在所述扭矩指令Tref的绝对值小于退磁开始扭矩Tdemag的区域中,设定在满足下式
An≤(Tdemag/|Tref|)-1的关系的区域中。
10.根据权利要求7或8所述的电动机控制装置,其特征在于,
所述第2校正波信息选择部还选择第2校正波的相位,并赋予至所述第2校正波生成部,该第2校正波的相位被作为所述第2校正波信息而与所述第2高次谐波阶数信息相关联地存储在所述第2存储部中。
11.根据权利要求10所述的电动机控制装置,其特征在于,
所述第2存储部连接有能够对由所述第2高次谐波阶数信息、所述振幅比例及所述第2校正波的相位构成的第2校正波信息进行设定的输入单元。
12.根据权利要求10所述的电动机控制装置,其特征在于,
连接有能够显示在所述第2存储部中存储的由所述第2高次谐波阶数信息、所述振幅比例及所述第2校正波的相位构成的第2校正波信息的显示单元。
13.根据权利要求1至3以及6至8中任一项所述的电动机控制装置,其特征在于,
所述电动机具有:
电枢铁芯,其将具有槽的钢板层叠而形成;
电枢,其构成为将电枢绕组配置在所述槽中;以及
励磁部,其具有以磁极在移动方向上彼此不同的方式配置的永磁铁,
所述电枢与所述励磁部隔着空隙而彼此可自由移动地被支撑,
在对能够从所述空隙进行观测的所述电枢铁芯的表面及所述磁极的表面进行观测的情况下,所述电枢铁芯的表面和所述磁极的表面中的至少一个表面,以所述电枢铁芯的层叠方向的中心线的某一点为中心呈非旋转对称。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的电动机控制装置,其特征在于,
所述电动机具有:
电枢铁芯,其将具有槽的钢板层叠而形成;
电枢,其构成为将电枢绕组配置在所述槽中;以及
励磁部,其具有以磁极在移动方向上彼此不同的方式配置的永磁铁,
所述电枢与所述励磁部隔着空隙而彼此可自由移动地被支撑,
在将所述槽的数量设为Q,将所述磁极的数量设为P的情况下,比值P/Q以2/3<P/Q<4/3成立的方式进行设定。
15.根据权利要求6至8中任一项所述的电动机控制装置,其特征在于,
所述电动机具有:
电枢铁芯,其将具有槽的钢板层叠而形成;
电枢,其构成为将电枢绕组配置在所述槽中;以及
励磁部,其具有以磁极在移动方向上彼此不同的方式配置的永磁铁,
所述电枢与所述励磁部隔着空隙而彼此可自由移动地被支撑,
在将所述槽的数量设为Q,将所述磁极的数量设为P的情况下,比值P/Q以2/3<P/Q<4/3成立的方式进行设定。
16.根据权利要求14所述的电动机控制装置,其特征在于,
作为在所述第1存储部中作为所述第1校正波信息存储的第1高次谐波阶数信息的阶数,至少设定有磁极数P和槽数Q中的任一个。
17.根据权利要求15所述的电动机控制装置,其特征在于,
作为在所述第1及第2存储部中作为所述第1及第2校正波信息存储的第1及第2高次谐波阶数信息的阶数,至少设定有磁极数P和槽数Q中的任一个。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI589097B (zh) * 2013-07-05 2017-06-21 Aida Eng Ltd Permanent magnet motor
JP6295579B2 (ja) * 2013-10-01 2018-03-20 富士電機株式会社 風力発電システム
JP5850960B2 (ja) 2014-02-06 2016-02-03 ファナック株式会社 位置検出器の内挿誤差を補正するモータ制御装置
JP6424536B2 (ja) * 2014-09-18 2018-11-21 株式会社デンソー モータ制御装置
CN107580578B (zh) * 2015-05-11 2020-07-07 蒂森克虏伯普利斯坦股份公司 具有波动补偿的电动转向系统
US20170077854A1 (en) * 2015-09-15 2017-03-16 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for controlling an electric machine
JP2017131044A (ja) * 2016-01-21 2017-07-27 富士電機株式会社 回転電機の制御装置
US10199976B2 (en) 2016-05-20 2019-02-05 Continuous Solutions Llc Vibration and noise manipulation in switched reluctance machine drivetrains
US9991837B2 (en) * 2016-05-20 2018-06-05 Continuous Solutions Llc Systems and methods for vibration and noise manipulation in switched reluctance machine drivetrains
JP2018098978A (ja) * 2016-12-15 2018-06-21 アイシン精機株式会社 モータ制御装置
CN107508503A (zh) * 2017-09-07 2017-12-22 北京车和家信息技术有限公司 电机扭矩修正方法、电机扭矩修正装置、电机及车辆
JPWO2019163552A1 (ja) * 2018-02-20 2021-03-04 日本電産株式会社 モータ制御システム、およびパワーステアリングシステム
WO2021002002A1 (ja) * 2019-07-04 2021-01-07 三菱電機株式会社 電動機駆動装置及び冷凍サイクル適用機器
KR102325650B1 (ko) * 2021-06-25 2021-11-12 (주)수산인더스트리 유도 전동기 관리 시스템

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3242223B2 (ja) * 1993-08-02 2001-12-25 オークマ株式会社 電動機の制御装置
WO1996017180A1 (de) * 1994-12-02 1996-06-06 Sulzer Electronics Ag Verfahren zur kompensation von periodischen rüttelkräften in einer elektrischen drehfeldmaschine
JP2003088159A (ja) * 2001-09-05 2003-03-20 Yaskawa Electric Corp トルクリップル補正方法および装置
JP4285161B2 (ja) * 2003-09-03 2009-06-24 株式会社安川電機 同期型acモータのトルクリップル補正方法および装置
JP2008029114A (ja) * 2006-07-21 2008-02-07 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd クローポール型単相モータ,クローポール型単相モータシステム、及びクローポール型単相モータを備えた電動ポンプ,電動ファン、及び車両
US20080018289A1 (en) * 2006-07-21 2008-01-24 Fumio Tajima Single-phase position sensorless permanent magnet motor control apparatus
JP5321449B2 (ja) * 2007-03-07 2013-10-23 株式会社安川電機 モータ制御装置
JP4851473B2 (ja) * 2008-01-18 2012-01-11 三菱電機株式会社 永久磁石形同期モータ
US8847522B2 (en) * 2008-11-14 2014-09-30 Denso Corporation Reluctance motor with improved stator structure
JP4835959B2 (ja) * 2009-03-30 2011-12-14 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 回転電機制御装置
TWI404322B (zh) * 2009-04-14 2013-08-01 Mitsubishi Electric Corp 馬達控制裝置
JP4676551B1 (ja) * 2009-12-22 2011-04-27 ファナック株式会社 コギングトルク補正量算出機能を有するモータ制御装置
JP2010166810A (ja) * 2010-03-26 2010-07-29 Mitsubishi Electric Corp 回転電機の固定子
JP4965688B2 (ja) * 2010-04-28 2012-07-04 三菱電機株式会社 永久磁石形同期モータ

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