CN103959642A - 旋转机的控制装置及旋转机的电感测定方法 - Google Patents

Abstract

旋转机的控制装置(2)具有：电压指令生成部(7)，其生成电压指令；电压施加部(5)，其基于电压指令向旋转机(3)施加电压；电流检测部(4)，其检测旋转机(3)的旋转机电流；以及电感运算部(6)，其根据电压指令和旋转机电流对旋转机(3)的电感进行运算，电压指令生成部(7)生成多个恒定直流电压的电压指令，电压施加部(5)基于电压指令向旋转机(3)施加电压，电感运算部(6)根据从电压指令中任意选择出的测定用电压指令、和测定电压指令施加前后的由电流检测部(4)检测出的旋转机电流，对电感进行运算。

Description

旋转机的控制装置及旋转机的电感测定方法

技术领域

本发明涉及一种感应机(induction machine)或同步机(synchronous machine)这样的旋转机(rotary machine)，特别是涉及一种能够对旋转机的电感进行测定的控制装置及旋转机的电感测定方法。

背景技术

在对旋转机进行驱动控制的控制装置中，需要旋转机的电气常数(电阻、电感)的值。

在现有的旋转机的电感常数测定中，在利用约束件等将旋转机的转子固定的状态下，施加交流电力而测定电感常数。但是，对于连接在机械上的旋转机，如果为了测定电气常数而使旋转机进行旋转，则存在使所连接的机械损伤等问题，要求一种不旋转就能够测定电气常数的旋转机的控制装置及电气常数测定方法。

作为无旋转式的旋转机的常数测定装置·方法，提出了下述方法(例如，参照专利文献1)，即，对大小2个等级的直流电流流过电流控制部时的各电压指令分别进行存储，从基于2个等级的直流电流中较大一方的电流等级的电压值快速变化为基于较小一方的电流等级的电压值，对此时的电流变化达到2个等级的电流步宽的规定值时的时间进行测量，使该测量时间除以绕组电阻的测量值而运算d轴电感。

另外，提出了下述控制方法·装置(例如，参照专利文献2)，即，将q轴电流指令、d轴电流指令设定为第一q轴电流指令值、第一d轴电流指令值，将具有规定高度的d轴电流步进指令发送至控制装置，从与d轴电流检测值相对于步进指令的偏差相对应地生成的d轴电压指令值中，减去与由电动机的一次电阻引起的电压降对应的电压，将所得到的电压值以预先确定的第1积分时间进行积分，生成d轴积分值，生成积分结束时的d轴电流检测值相对于积分开始时刻的d轴电流检测值的d轴变化量，针对q轴进行相同的计算而生成q轴积分值和q轴变化量，将电感比值K设定为K＝(q轴积分值/d轴积分值)×(d轴变化量/q轴变化量)，通过算式Lq＝K×Ld计算q轴电感。

另外，提出了下述控制装置·方法(例如，参照专利文献3)，即，向感应电动机施加用于直流励磁的电压，将感应电动机维持为停止状态，将利用频率较低的正弦波、三角波、锯齿波使直流励磁得到的二次磁通进行微小变化的信号与电压指令或电流指令进行叠加，基于电流检测值和电压指令或电压检测值，对互感进行运算。

专利文献1：日本特开2009－232573号公报(段落【0007】、图2)

专利文献2：日本特开2001－352800号公报(段落【0015】)

专利文献3：日本特开2000－342000号公报(段落【0004】、【0013】)

发明内容

在专利文献1的常数测定方法中，需要使施加的电压值快速变化，对此时电流变化至特定值为止的时间进行测定，因此，存在为了始终监视电流，需要能够进行足够快的采样的A/D变换器、微型计算机等运算装置。

另外，在专利文献2的使用电感比值计算电感的方法·装置中，为了通过Lq＝K×Ld计算q轴电感，需要电感比值及d轴电感，存在无法适用于电感比值因电感的磁饱和而变化的旋转机的课题。

另外，在专利文献3的使用交流电流的电感运算装置·方法中，需要至少使交流电流在数个周期中持续流过旋转机，存在在测定期间中旋转机微小地振动，产生噪声的课题。并且，为了测定电感的磁饱和特性，需要提高交流电流的振幅，还存在成为引起更大的振动及噪声的原因的课题。

本发明的目的在于，为了解决上述课题而提供一种旋转机的控制装置及电感测定方法，其不需要用于以高采样周期检测步进电压施加时的旋转机电流变化的高性能A/D变换器、微型计算机，通过在常数测定中尽可能缩短电流流过旋转机的时间，从而能够抑制旋转机的振动及噪声，并且能够测定电感的磁饱和特性。

本发明所涉及的旋转机的控制装置具有：电压指令生成部，其生成电压指令；电压施加部，其基于电压指令向旋转机施加电压；电流检测部，其检测旋转机的旋转机电流；以及电感运算部，其根据电压指令和旋转机电流对旋转机的电感进行运算，电压指令生成部生成多个恒定直流电压的电压指令，电压施加部基于电压指令向旋转机施加电压，电感运算部根据从电压指令中任意选择出的测定用电压指令、和测定电压指令施加前后的由电流检测部检测出的旋转机电流，对电感进行运算。

本发明所涉及的旋转机的电感测定方法使用旋转机的控制装置，其中，该旋转机的控制装置具有：电压指令生成部，其生成电压指令；电压施加部，其基于电压指令向旋转机施加电压；电流检测部，其检测旋转机的旋转机电流；以及电感运算部，其根据电压指令和旋转机电流对旋转机的电感进行运算，该旋转机的电感测定方法由以下步骤构成：由电压指令生成部生成多个恒定直流电压的电压指令的步骤；由电压施加部基于电压指令向旋转机施加电压的步骤；由电流检测部检测旋转机电流的步骤；以及由电感运算部根据从电压指令中任意选择出的测定用电压指令、和测定电压指令施加前后的由电流检测部检测出的旋转机电流，对电感进行运算的步骤。

发明的效果

本发明所涉及的旋转机的控制装置具有：电压指令生成部，其生成电压指令；电压施加部，其基于电压指令向旋转机施加电压；电流检测部，其检测旋转机的旋转机电流；以及电感运算部，其根据电压指令和旋转机电流对旋转机的电感进行运算，电压指令生成部生成多个恒定直流电压的电压指令，电压施加部基于电压指令向旋转机施加电压，电感运算部根据从电压指令中任意选择出的测定用电压指令、和测定电压指令施加前后的由电流检测部检测出的旋转机电流，对电感进行运算，由于该旋转机的控制装置形成为上述结构，因此，能够提供一种旋转机的控制装置，其不需要高性能的A/D变换器、微型计算机，能够缩短电流流过旋转机的时间，能够抑制旋转机的振动、噪声，并且能够测定电感的磁饱和特性。

本发明所涉及的旋转机的电感测定方法使用旋转机的控制装置，其中，该旋转机的控制装置具有：电压指令生成部，其生成电压指令；电压施加部，其基于电压指令向旋转机施加电压；电流检测部，其检测旋转机的旋转机电流；以及电感运算部，其根据电压指令和旋转机电流对旋转机的电感进行运算，该旋转机的电感测定方法由以下步骤构成：由电压指令生成部生成多个恒定直流电压的电压指令的步骤；由电压施加部基于电压指令向旋转机施加电压的步骤；由电流检测部检测旋转机电流的步骤；以及由电感运算部根据从电压指令中任意选择出的测定用电压指令、和测定电压指令施加前后的由电流检测部检测出的旋转机电流，对电感进行运算的步骤，因此，能够提供一种旋转机的电感测定方法，其不需要高性能的A/D变换器、微型计算机，能够缩短电流流过旋转机的时间，能够抑制旋转机的振动、噪声，并且能够测定电感的磁饱和特性。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的旋转机的控制装置所涉及的系统结构图。

图2是本发明的实施方式1的旋转机的控制装置所涉及的电感运算部的结构图。

图3是表示本发明的实施方式1的旋转机的控制装置所涉及的电感测定处理步骤的图。

图4是表示本发明的实施方式1的旋转机的控制装置所涉及的电感测定动作例的图。

图5是表示本发明的实施方式1的旋转机的控制装置所涉及的电感的磁饱和特性的测定结果的图。

图6是表示本发明的实施方式2的旋转机的控制装置所涉及的电感测定处理步骤的图。

图7是表示本发明的实施方式2的旋转机的控制装置所涉及的电感测定动作例的图。

图8是表示本发明的实施方式3的旋转机的控制装置所涉及的电感测定处理步骤的图。

图9是表示本发明的实施方式3的旋转机的控制装置所涉及的电感测定动作例的图。

图10是本发明的实施方式4的旋转机的电感测定方法所涉及的流程图。

具体实施方式

实施方式1

下面，基于附图，对本发明的实施方式1进行说明。

图1是旋转机控制系统1的结构图，在该旋转机控制系统1中应用本发明的实施方式1所涉及的旋转机的控制装置2，图2是电感运算部6的结构图，图3是电感测定处理步骤图，图4是表示电感测定动作例的图，图5是表示电感的磁饱和特性的测定结果的图。

以下，以本发明的实施方式1所涉及的旋转机的控制装置2的结构、功能为中心进行说明，然后，对本发明所涉及的具体的电感测定方法进行说明。

基于图1～5，对本发明的实施方式1所涉及的旋转机的控制装置2的结构、功能进行说明。

在图1中，应用旋转机控制装置2的旋转机控制系统1，由旋转机的控制装置2、旋转机3及对旋转机3的电流进行检测的电流检测部4构成。

旋转机3是同步机，在本实施方式1中，以使用永磁铁的同步机为例进行说明。

旋转机的控制装置2由以下部分构成：电压施加部5，其相当于向旋转机3施加控制用电压的逆变器等电力变换器；电感运算部6，其对旋转机3的电感进行运算；以及电压指令生成部7，其生成旋转机3驱动用及电感测定用的电压指令。

电流检测部4对旋转机3的三相电流Iu、Iv、Iw的电流进行检测。在实施方式1中，对电流检测部4在三相上均检测电流的情况进行说明，但也能够通过检测2相并利用三相电流的和为零这一点求出三相电流。另外，也能够根据逆变器母线电流、流过开关元件的电流和开关元件的状态，对三相电流进行运算。

电压施加部5基于来自电压指令生成部7的电压指令(Vd*、Vq*)，生成电压指令(Vu*、Vv*、Vw*)，并基于该电压指令向旋转机3施加电压。

由电压指令生成部7生成的电压指令由旋转双轴坐标(下面称为dq轴)上的电压指令Vd*和Vq*构成，电压施加部5基于电压指令生成部7生成的电压指令，通过算式(1)而生成三相电压指令(Vu*、Vv*、Vw*)，并基于该电压指令向旋转机3施加电压。此外，在确定dq轴时需要旋转机3的转子位置θ。关于θ，如果是具有磁极位置检测器的旋转机3，则可以利用来自磁极位置检测器的检测值，在不具有位置检测器的旋转机3中如专利文献【日本专利第4271397号】所示，能够利用初始磁极的检测方法。

【公式1】

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{Vu}*\\ \mathrm{Vv}*\\ \mathrm{Vw}*\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\sqrt{\frac{2}{3}}& 0\\ -\frac{1}{\sqrt{6}}& \frac{1}{\sqrt{2}}\\ -\frac{1}{\sqrt{6}}& -\frac{1}{\sqrt{2}}\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\mathrm{Vd}*\\ \mathrm{Vq}*\end{array}\right)---\left(1\right)$

图2示出电感运算部6的结构图。向电感运算部6中输入来自电压指令生成部7的电压指令Vd*、Vq*以及来自电流检测部4的三相电流的检测值Iu、Iv、Iw。三相电流值(Iu、Iv、Iw)通过三相·二相变换器8，按照算式(2)而变换为dq轴上的电流Id和Iq。

电感运算器9利用dq轴上的电流Id、Iq以及电压指令Vd*、Vq*，基于后述的运算方法进行电感的运算。

【公式2】

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{Id}\\ \mathrm{Iq}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}\\ -\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right)\left(\begin{array}{ccc}\sqrt{\frac{2}{3}}& -\frac{1}{\sqrt{6}}& -\frac{1}{\sqrt{6}}\\ 0& \frac{1}{\sqrt{2}}& -\frac{1}{\sqrt{2}}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\mathrm{Iu}\\ \mathrm{Iv}\\ \mathrm{Iw}\end{array}\right)---\left(2\right)$

图3示出实施方式1中的同步机3的电感测定处理步骤。

如果旋转机3的电感测定处理开始，则在步骤S101中，电压指令生成部7生成电压指令。然后，在步骤S102中，确定电压指令是否为测定用电压指令，如果是测定用电压指令，则在步骤S103中，检测旋转机3的电流。然后，在步骤S104中，电压施加部5向旋转机3施加基于电压指令的电压。在电压指令的施加结束后，在步骤S105中，检测旋转机3的电流。然后在步骤S106中，基于在步骤S103和S105中检测出的旋转机电流，电感运算部6进行对旋转机3的电感的运算。

在步骤S108中，对最初所设定的n个电压指令的施加是否已结束进行确认，如果已结束，则结束电感测定处理。如果没有结束，则返回步骤S101。

在步骤S102中，在电压指令不是测定用电压指令的情况下，进入步骤S107，不进行旋转机电流的检测，仅进行电压指令的施加，进入步骤S108。

电压指令生成部7按照图中的步骤，生成n(n≥2)个电压指令。n可取大于或等于2的任意正值，关于电压指令，能够在dq轴上的任意矢量方向上设定指令值。在实施方式1中，在d轴方向上施加电压而测定旋转机3的电感。

电感运算部6在所生成的电压指令中，选择任意的电压指令用于进行电感的测定(以下，称为测定用电压指令)，利用测定用电压指令的电压被施加前后的旋转机电流值，进行电感的运算。测定用电压指令并不一定是一个，能够从n个电压指令选择多个测定用电压指令，并分别针对各个测定用电压指令对电感进行运算。

图4示出在施加基于n个电压指令的电压过程中的任意时间处，实施方式1的同步机3的电感测定动作的一个例子。在图中，上方的图表示流过旋转机3的d轴电流随时间的变化，下方的图表示向旋转机3施加的d轴电压随时间的变化。在某个时刻施加测定用电压指令V*的情况下，在施加测定用电压前以及施加了测定用电压后的各个点I1、I2处，对旋转机电流进行检测。

在此，V*及I1、I2如上述所示，通过dq轴进行表示。在图4中，将对应于点I1的d轴电流值表示为id1，将对应于点I2的d轴电流值表示为id2。

在实施方式1中，由于均在d轴上流过，因此分别表示为Id1、Id2、Vd*。

在图4中，利用多次电压指令，旋转机3的d轴电流上升至id1，然后通过所施加的测定用电压，旋转机3的d轴电流上升至id2。电感运算单元利用测定用电压指令Vd*和其电流偏差Δid＝id2-id1，按照后述的算式(12)、(13)对电感进行运算。进行运算的电感是电流id1、id2的中点(id1+id2)/2的电流值下的电感值。

另外，通过变更电压指令值而使id1的电流值变化，从而能够测定任意电流值下的电感值。在测定电感的磁饱和特性时，只要在将id1的电流值设得较高的状态下赋予测定用电压指令即可。在实施方式1中，通过在施加n次电压期间施加多个测定用电压，重复旋转机3的电感的运算处理，从而能够测定多个电流值下的电感值。

在图5中示出在实施方式1中，反复改变id1的电流值的情况下的电流－电感的测定结果的一个例子。可知如果在图中电流值上升，则电感值减少，能够观测磁饱和的倾向。

下面，对电感运算部6的具体运算方法进行说明。

在实施方式1中，旋转机3是使用永磁铁的同步机，下述的算式(3)、(4)作为dq轴上的电压方程式通常是成立的。

vd＝R×id+PLd×id－ωr×Lq×iq   (3)

vq＝R×iq+PLq×iq+ωr×(Ld×id+φf)    (4)

其中，

vd：旋转机3的电压的d轴成分

vq：旋转机3的电压的q轴成分

R：旋转机3的绕组电阻

Ld：旋转机3的d轴电感

Lq：旋转机3的q轴电感

Φf：旋转机3的转子磁通振幅

P：微分运算符

ωr：旋转机3的转子角速度

并且，在生成电压指令前，如果旋转机3的转子处于停止状态，则在向旋转机3刚施加电压后，由于转子不旋转，因此能够忽略算式(3)、(4)中的包含角速度ω的项，下面的算式(5)、(6)成立。

vd＝R×id+PLd×id    (5)

vq＝R×iq+PLq×iq    (6)

此时，如果将电感具有磁饱和特性考虑在内，则Ld、Lq表示为随电流值变化的函数Ld(id)、Lq(iq)，算式(5)的右边第2项的包含微分运算符的PLd×id展开成下面的算式(7)。

【公式3】

$\begin{array}{c}P\{\mathrm{Ld}\left(\mathrm{id}\right)\×\mathrm{id}\}=\frac{d}{\mathrm{dt}}\{\mathrm{Ld}\left(\mathrm{id}\right)\×\mathrm{id}\}\\ =\left[\frac{d}{\mathrm{dt}}\mathrm{Ld}\left(\mathrm{id}\right)\right]\×\mathrm{id}+\mathrm{Ld}\left(\mathrm{id}\right)\×\frac{\mathrm{did}}{\mathrm{dt}}\\ =\frac{\mathrm{did}}{\mathrm{dt}}\left\{\right[\frac{d}{\mathrm{did}}\mathrm{Ld}\left(\mathrm{id}\right)]\×\mathrm{id}+\mathrm{Ld}\left(\mathrm{id}\right)\}\end{array}---\left(7\right)$

对于算式(6)的右边第2项的PLq×iq也能够同样地展开，算式(5)、(6)能够置换为下面的算式(8)、(9)。

vd＝R×id+L′d(id)×(did/dt)   (8)

vq＝R×iq+L′q(iq)×(diq/dt)   (9)

其中，

【公式4】

$L^{\′}d\left(\mathrm{id}\right)=\left[\frac{d}{\mathrm{did}}\mathrm{Ld}\left(\mathrm{id}\right)\right]\×\mathrm{id}+\mathrm{Ld}\left(\mathrm{id}\right)---\left(10\right)$

【公式5】

$L^{\′}d\left(\mathrm{id}\right)=\left[\frac{d}{\mathrm{did}}\mathrm{Ld}\left(\mathrm{id}\right)\right]\×\mathrm{id}+\mathrm{Ld}\left(\mathrm{id}\right)---\left(10\right)$

从算式(8)、(9)求出L′d(id)、L′q(iq)的算式表示为下面的算式(12)、(13)。

L′d(id)＝∫(vd－R×id)×(Δt/Δid)   (12)

L′q(iq)＝∫(vq－R×iq)×(Δt/Δiq)   (13)

在算式(12)、(13)中，id、iq是流过旋转机3的电流值，测定用电压施加前后的电流偏差Δid及Δiq是经过了时间Δt时的旋转机电流的电流变化量。由于是短时间的检测，因此能够忽略绕组电阻值，按照下面的算式(14)、(15)求出电感，但通过利用绕组电阻而按照算式(12)、(13)对电感进行运算，能够以更高精度对电感进行运算。

L′d(id)＝∫vd×(Δt/Δid)   (14)

L′q(iq)＝∫vq×(Δt/Δiq)   (15)

关于电流值的检测时间，如果能够对即将施加测定用电压之前及刚施加测定用电压之后的电流值进行采样，则能够将由绕组电阻引起的电压降的误差最小化，能够进行高精度的电感测定。另外，也能够简单地以逆变器装置的载波周期等控制周期对电流进行采样并检测。

该L′(i)如算式(10)所示，能够利用电压方程式的电感L(i)进行运算。实际的运算方法能够想到多种，但为了简化电感运算部的计算，以电流函数的形式近似出L(i)，通过L′(i)的算式表示L(i)。

例如，如果利用与电流相关的一阶函数表示L(i)，则能够通过L(i)＝a×i+b(a、b为任意整数)进行表示。L′(i)从算式(10)变为Ｌ′(i)＝a×i+b+a×i＝2×a×i+b，L(i)能够通过将L′(i)的一阶函数的斜率a设为1/2而进行表示。

在求L′(i)时，例如，能够利用通过图5的多个电流点所求出的电流-电感的测定结果，利用最小二乘法等通过近似函数进行计算。当然，进行近似的函数式并不限定于一阶函数，也能够按照上述方法，将L(i)作为二阶函数、三阶函数进行运算。

如以上所述，实施方式1的旋转机的控制装置2，通过在旋转机3的d轴上施加基于多个恒定直流电压的电压指令而得到的电压，在使d轴上的电流上升至特定值为止后，向该轴上赋予基于测定用电压指令的电压，并对电感进行测定，从而能够测定特定电流值下的电感。即，通过变更电压指令值，改变流过旋转机3的电流，从而能够对大电流下的电感进行测定，能够测定旋转机3的电感的磁饱和特性。在此情况下，由于只要对施加测定用电压前后的电流值进行检测即可，因此，无需用于监视电流变化的高速的A/D变换器、微型计算机。

另外，在实施方式1中，以旋转机3为使用永磁铁的同步机为例进行了说明，但对该旋转机的电感进行测定的旋转机的控制装置，也能够适用于感应电动机及不使用永磁铁的同步机。

如上述说明所示，在实施方式1的旋转机的控制装置2中，电压指令生成部7生成多个恒定直流电压的电压指令，电压施加部5基于电压指令而向旋转机3施加电压，电感运算部6根据从电压指令中任意选择出的测定用电压指令、和测定电压指令施加前后的由电流检测部检测出的旋转机电流而对电感进行运算，因此，能够取得下述效果，即，不需要高性能的A/D变换器、微型计算机，能够缩短电流流过旋转机3的时间，能够抑制旋转机3的振动、噪声，并且能够测定电感的磁饱和特性。

并且，实施方式1的旋转机的控制装置2通过测定磁饱和特性，从而能够提高旋转机3的控制性。由此，例如通过在旋转机控制中，使在电流环控制、无传感器控制等控制方式中所必需的旋转机3的电感常数具有磁饱和特性，从而取得能够进行更高精度的旋转机控制的效果。

实施方式2

以下，基于附图，对本发明的实施方式2进行说明。图6是电感测定处理步骤图，图7是表示电感测定动作例的图。

基于图6、7，对本发明的实施方式2所涉及的旋转机的控制装置2的动作进行说明。

实施方式2所涉及的旋转机的控制装置2的结构与实施方式1相同，电感运算部6和电压指令生成部7的处理不同。

在实施方式1中，对即使施加电压也不产生转矩的d轴进行了电感测定，通常旋转机3的控制所需的电感是d轴及q轴中的电感。

在实施方式2中，向旋转机3的q轴施加电压，测定q轴的电感。如果按照实施方式1中所说明的要领向q轴施加电压，则在作为扭矩轴的q轴中长时间流过电流，因此，有可能对转子施加转矩，产生振动及噪声。因此，将在实施方式1中生成的电压指令的数量设为n＝2，缩短电压施加时间，抑制由转矩引起的长时间的振动及噪声的产生。

由此，能够相对于实施方式1，使电流流过旋转机3的时间最短，因此，能够将由转矩引起的振动及噪声的产生抑制为最小限度。

图6示出实施方式2中的同步机3的电感测定处理步骤。

如果旋转机3的电感测定处理开始，则在步骤S201中，电压施加部5将基于电压指令生成部7所生成的电感测定准备用的第一电压指令的电压向旋转机3施加。然后，在步骤S202中，检测旋转机3的电流。然后，在步骤S203中，电压施加部5将基于测定用的第二电压指令的电压向旋转机3施加。然后，在步骤S204中，电流检测部4检测旋转机3的电流。然后，在步骤S205中，进行后述的旋转机3的电流的环流。然后，在步骤S206中，基于在步骤S202和S204中检测出的旋转机电流，电感运算部6进行旋转机3的电感的运算，结束电感测定处理。

在实施方式2中，电压指令生成部7在q轴方向上生成电感测定准备用的第一电压指令vq1和测定用的第二电压指令vq2，将vq2作为测定用电压指令，电感运算部6对电感进行运算。并且，在刚施加测定用电压后，例如利用通过逆变器的栅极断开而使旋转机3的电流环流的手段，将流过旋转机3的电流设为0。

图7示出实施方式2中的同步机3的电感测定动作的一个例子。在图中，上方的图表示流过旋转机3的电流随时间的变化，下方的图表示向旋转机3施加的电压随时间的变化。

在实施方式2中，施加基于电感测定准备用和测定用的2个电压指令的电压，施加后进行环流，将旋转机3的电流值设为0。由于旋转机3的转矩与电流成正比地产生，因此，将电流的流动时间设为最短，避免不需要的转矩长时间作用于转子上，抑制振动及噪声的产生。

另外，通过变更电压指令vq1的指令值，能够与实施方式1相同地测定任意电流值下的电感。在实施方式2中，通过变更vq1的电压指令值并重复电感测定处理，从而能够测定多个电流大小时的电感。

另外，在实施方式2中，对向q轴施加电压的情况进行了说明，但施加电压的轴并不限定于q轴。

如以上说明所示，在实施方式2的旋转机的控制装置中，施加基于电感测定准备用和测定用的2个电压指令的电压，施加后使旋转机3的电流进行环流，将旋转机3的电流值设为0，因此，在实施方式1的效果的基础上，还具有能够测定作为扭矩轴的q轴的电感，能够测定q轴的任意电流大小时的电感，并测定磁饱和特性的效果。

实施方式3

下面，基于附图，对本发明的实施方式3进行说明。图8是电感测定处理步骤图，图9是表示电感测定动作例的图。

基于图8、9，对本发明的实施方式3所涉及的旋转机的控制装置2的动作进行说明。

实施方式3所涉及的旋转机的控制装置2的结构与实施方式1相同，电感运算部6和电压指令生成部7的处理不同。

在实施方式2中，通过进行环流操作，将旋转机3的电流设为0，从而能够抑制长时间的振动和噪声，但无法抑制旋转机3的旋转，转子有可能因惯性旋转。因此，在实施方式3中，在实施方式2的基础上，通过在电压指令生成部7生成的电压指令中在d轴上叠加恒定的直流电压指令，从而在转子进行了旋转时施加返回至原来的轴的力，消除旋转机3的旋转。

另外，在与电压指令生成部7所生成的电压指令的矢量相反的方向上施加电压指令的矢量，抵消为了测定电感而向转子施加的转矩，抑制转子的旋转。

由此，相对于实施方式2，还能够抑制旋转机3的旋转，对电感进行测定。

图8示出实施方式3中的同步机3的电感测定处理步骤。

如果旋转机3的电感测定处理开始，则在步骤S301中，向d轴施加恒定的直流电压。由此，能够吸引旋转机3的转子而使该转子停止。该恒定的直流电压施加至电感测定处理结束为止，但在步骤S306和S308中的旋转机电流的环流中停止施加。

然后，在步骤S302中，电压施加部5将基于电压指令生成部7所生成的电感测定准备用的第一电压指令的电压向旋转机3施加。然后，在步骤S303中，电流检测部4检测旋转机3的电流。然后，在步骤S304中，电压施加部5将基于测定用的第二电压指令的电压向旋转机3施加。然后，在步骤S305中，检测旋转机3的电流。然后，在步骤S306中，进行旋转机3的电流的环流。然后，在步骤S307中，电压施加部5基于反方向电压指令(vq·inv)而向旋转机3施加电压。然后，在步骤S308中，进行旋转机3的电流的环流。然后，在步骤S309中，基于在步骤S303和S305中检测出的旋转机电流，电感运算部6进行旋转机3的电感的运算，结束电感测定处理。

在步骤S306的环流操作之后，在步骤S307中为了抑制旋转机3的转子的旋转，在与旋转机3中所施加的电流相反的方向上流过同等的电流，如果将所需的电压指令设为vq·inv，则成为

vq·inv＝－vq1－vq2   (16)。

在步骤S307中，施加基于算式(16)的电压指令的电压，然后，在步骤S308中通过环流操作，将旋转机3的电流设为0。

此外，对于步骤S301的向d轴施加恒定的直流电压、以及步骤S307的基于逆电压指令(vq·inv)的电压的施加，也可以进行其中一种。

图9示出实施方式3中的同步机3的电感测定动作的一个例子。在图9中，上方的图表示流过旋转机3的电流随时间的变化，下方的图表示向旋转机3施加的电压随时间的变化。

通过流过q轴电流，在测定电感之后，在反方向上施加同等的电压，从而能够在反方向上流过与测定电感时所流过的电流同等的电流，能够抵消作用于转子的转矩，能够抑制转子的旋转。

如以上说明所示，在实施方式3的旋转机的控制装置中，通过向d轴施加恒定的直流电压，吸引旋转机3的转子而使该转子停止，另外，在q轴的反方向上流过与测定旋转机3的电感时所流过的q轴电流同等的电流，从而能够将作用于转子的转矩设为0，因此，在实施方式2的效果的基础上，还具有能够抑制旋转机3的旋转的效果。

此外，旋转机的控制装置所涉及的本发明，在该发明的范围内能够对各实施方式进行自由地组合，或者对各实施方式进行适当地变形、省略。

实施方式4

下面，基于附图，对本发明的实施方式4进行说明。图10是本发明的实施方式4所涉及的旋转机3的电感测定方法的流程图。

在实施方式4的说明中，对应用实施方式1的旋转机的控制装置2来测定旋转机3的电感的方法进行说明，但所应用的旋转机的控制装置并不限定于此。

能够想到下述结构，即，例如在实施方式1的图1中的旋转机的控制装置2中，将电压施加部5、电感运算部6以及电压指令生成部7中的设置为专用硬件则能够简化软件处理的部分保留，替换为具有电压、电流信号用输入/输出电路的计算机。

基于图10，对本发明的实施方式4所涉及的旋转机3的电感测定方法进行说明。

旋转机3的电感测定处理按照以下步骤进行。

在步骤S401中，电压指令生成部7生成电感测定准备用及测定用的电压指令。

然后，在步骤S402中，电压施加部5将基于电压指令生成部7所生成的电感测定准备用的第一电压指令的电压向旋转机3施加。

然后，在步骤S403中，电流检测部4检测旋转机3的电流，将该值输入至电感运算部6。

然后，在步骤S404中，电压施加部5将基于电压指令生成部7所生成的测定用的第二电压指令的电压向旋转机3施加。

然后，在步骤S405中，与步骤S404同样地检测旋转机3的电流，将该值输入至电感运算部6。

然后，在步骤S406中，基于在步骤S403和S405中检测出的旋转机电流以及来自电压指令生成部7的电压指令，电感运算部6进行旋转机3的电感运算。

在实施方式4中，利用图10对旋转机3的电感测定方法的基本方法进行了说明。即，对下述方法进行了说明：为了针对规定的旋转机电流值而测定d轴电感，生成2个电压指令(电感测定准备用及测定用的电压指令)，将基于该电压指令的电压向旋转机3施加，对基于测定用电压指令的电压施加前后的旋转机电流进行检测，对d轴电感进行运算。

实施方式1所对应的通常的旋转机3的电感测定方法能够由以下步骤构成：由电压指令生成部7生成多个恒定直流电压的电压指令的步骤；由电压施加部5基于电压指令向旋转机3施加电压的步骤；由电流检测部检测旋转机电流的步骤；以及由电感运算部6根据从电压指令中任意选择出的测定用电压指令、和测定电压指令施加前后的由电流检测部4检测出的旋转机电流，对电感进行运算的步骤。通过该电感测定方法，能够生成多个电压指令，经过一系列的处理而测定与多个旋转机电流对应的电感，获得饱和特性。

另外，以对应于实施方式2、3的方式，为了测定q轴电感，通过追加进行旋转机电流的环流处理、或者向d轴施加基于恒定直流电压指令的电压、或者施加基于电感测定用电压指令的逆电压指令而获得的电压的步骤，从而还能够抑制旋转机3的转子的旋转。

如以上说明所示，在实施方式4的旋转机3的电感测定方法中，生成电感测定准备用及测定用的2个电压指令，基于该电压指令向旋转机3施加电压，对基于测定用电压指令的电压施加前后的旋转机电流进行检测，对电感进行运算，因此，能够提供一种旋转机的电感测定方法，在应用该电感测定方法的控制装置中，无需高性能的A/D变换器、微型计算机，能够缩短电流流过旋转机的时间，能够抑制旋转机的振动、噪声，并且能够测定电感的磁饱和特性。

此外，旋转机的电感测定方法所涉及的本发明，在本发明的范围内，能够对实施方式进行适当的变形、省略。

工业实用性

本发明涉及对旋转机的电气常数进行测定的控制装置及电感测定方法，能够广泛地应用于旋转机的控制装置。

Claims (8)

1.一种旋转机的控制装置，其具有：

电压指令生成部，其生成电压指令；电压施加部，其基于所述电压指令向旋转机施加电压；电流检测部，其检测所述旋转机的旋转机电流；以及电感运算部，其根据所述电压指令和所述旋转机电流对所述旋转机的电感进行运算，

所述电压指令生成部生成多个恒定直流电压的电压指令，所述电压施加部基于所述电压指令向所述旋转机施加电压，所述电感运算部根据从所述电压指令中任意选择出的测定用电压指令、和所述测定电压指令施加前后的由所述电流检测部检测出的所述旋转机电流，对电感进行运算。

2.根据权利要求1所述的旋转机的控制装置，其中，

所述电感运算部使用所述旋转机的绕组电阻对电感进行运算。

3.根据权利要求1或2所述的旋转机的控制装置，其中，

所述电压指令由第1及第2电压指令构成，将第2电压指令作为所述测定用电压指令，对所述旋转机的电感进行运算。

4.根据权利要求1或2所述的旋转机的控制装置，其中，

所述电压指令生成部在输出所述电压指令后，在与该电压指令相反的方向上输出相同大小的电压指令。

5.根据权利要求1或2所述的旋转机的控制装置，其中，

所述电压指令生成部在所述电压指令的基础上，在旋转机的d轴方向上叠加恒定直流电压的电压指令。

6.根据权利要求1或2所述的旋转机的控制装置，其中，

所述电压施加部将基于所述电压指令生成部所生成的所述电压指令的电压，向所述旋转机的d轴或q轴方向上施加，所述电感运算部对d轴或q轴的电感进行运算。

7.根据权利要求1或2所述的旋转机的控制装置，其中，

所述电压施加部将基于所述电压指令生成部所生成的所述电压指令的电压，依次向所述旋转机的d轴或q轴方向上施加，所述电感运算部对d轴及q轴电感依次进行运算。

8.一种旋转机的电感测定方法，在该方法中使用旋转机的控制装置，其中，该旋转机的控制装置具有：电压指令生成部，其生成电压指令；电压施加部，其基于所述电压指令向旋转机施加电压；电流检测部，其检测所述旋转机的旋转机电流；以及电感运算部，其根据所述电压指令和所述旋转机电流对旋转机的电感进行运算，

该旋转机的电感测定方法由以下步骤构成：

由所述电压指令生成部生成多个恒定直流电压的电压指令的步骤；由所述电压施加部基于所述电压指令向所述旋转机施加电压的步骤；由所述电流检测部检测所述旋转机电流的步骤；以及由所述电感运算部根据从所述电压指令中任意选择出的测定用电压指令、和所述测定电压指令施加前后的由所述电流检测部检测出的所述旋转机电流，对电感进行运算的步骤。