CN104137414A - 电机控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明防止在主电路电源电压恢复期间当发生超速度警报等时导致的电机停止。控制单元(6)包括：转矩限制单元(17)，其在电压检测单元(5)检测到直流电压小于规定电压时，开始将基于转矩指令(Tr)的指令转矩限制为小于或等于第一转矩的第一转矩限制，在电压检测单元检测到直流电压超过规定电压时，将第一转矩限制解除；以及速度限制单元(15)，其在转矩限制单元(17)将第一转矩限制解除时，将速度指令(Vr)指令的速度限制为小于或等于第一速度。
Description
技术领域
本文公开的实施方式涉及一种电机控制装置。
背景技术
专利文献1记载了即使电源发生瞬时供电中断也能够继续运转的电机控制装置。该电机控制装置包括：基于位置指令和电机位置生成速度指令并基于速度指令和电机速度生成第一转矩指令的位置和速度控制器；将转矩指令转换成电流指令并基于电流指令和电机电流生成PWM栅极信号的转矩控制器；一旦检测到直流电源的直流电压低于预定电压则生成欠压警报信号并向主控制器输出信号的电压检测器；以及将第一转矩指令限制在主控制器的转矩限制信号并生成第二转矩指令的转矩限制器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公布第WO2008/093485号
发明内容
本发明所要解决的问题
关于半导体制造装置，存在称作SEMI－F47的标准。该SEMI－F47要求即使发生瞬时供电中断或主电路中的电源电压下降的情况下装置或系统也不停止而应当继续运转。
上述现有技术当在主电路中发生电源电压的下降时应用转矩限制，由此符合SEMI－F47的要求。然而，由于转矩限制，电机有可能无法追踪位置指令，导致位置偏差增大。该情况下，当主电路中的电源电压恢复时，有可能输出与增大的位置偏差相对应的速度指令，在电机中有可能发生过冲，由于例如超速警报的发生，电机有可能停止。
本发明是鉴于上述问题而做出的，本发明的目的是提供能够防止当主电路中的电源电压复原时由于例如超速警报的发生导致电机停止的电机控制装置。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供一种电机控制装置，包括：主电路，所述主电路包括配置成将交流电源转换成直流电源的转换器、与所述直流电源并联连接的平流电容器、以及配置成将所述直流电源转换成交流电源从而驱动电机的逆变器；电压检测器，所述电压检测器配置成检测所述主电路的直流电压；控制器，所述控制器包括配置成基于位置指令和电机位置来生成速度指令的位置控制器、以及配置成基于所述速度指令和电机速度来生成转矩指令的速度控制器，所述控制器配置成基于所述转矩指令来控制所述逆变器，其中，所述控制器包括：转矩限制器，所述转矩限制器配置成在所述电压检测器检测到所述直流电压小于预定电压时，开始将基于所述转矩指令的指令转矩限制为小于或等于第一转矩的第一转矩限制，在所述电压检测器检测到所述直流电压超过所述预定电压时，将所述第一转矩限制解除；以及速度限制器，所述速度限制器配置成在所述转矩限制器将所述第一转矩限制解除时将基于所述速度指令的指令速度限制为小于或等于第一速度。
发明效果
根据本发明的电机控制装置，能够防止当主电路中的电源电压恢复时由于例如产生超速警报而导致电机停止。
附图说明
图1是示出根据实施方式的电机控制装置的功能构成的框图。
图2是示出根据实施方式的电机控制装置的控制器的功能构成的框图。
图3是示出在主电路中发生电源电压下降的情况下由电机控制装置执行的动作的示例的时序图。
图4是示出根据改变速度限制值从而逐渐地减小指令速度的变型例的控制器的功能构成的框图。
图5是用于说明指令速度的减速开始时刻的说明图。
图6是示出根据改变速度限制值从而逐渐地减小指令速度的变型例的电机控制装置所执行的动作的示例的时序图。
图7是示出根据控制器包括低通滤波器的变型例的控制器的功能构成的框图。
图8是示出根据控制器包括低通滤波器的变型例由电机控制装置所执行的动作的示例的时序图。
图9是示出根据对负侧转矩施加限制的变型例的控制器的功能构成的框图。
图10是示出根据对负侧转矩施加限制的变型例由电机控制装置所执行的动作的示例的时序图。
具体实施方式
以下，将参照附图对实施方式进行说明。
＜电机控制装置的构成＞
首先，将参照图1对根据本实施方式的电机控制装置1的功能构成进行说明。如图1所示，电机控制装置1包括转换器2、平流电容器3、逆变器4、电压检测器5、以及控制器6。
转换器2将从交流电源7供给的交流电力转换成直流电力。平流电容器3以与直流电源并联的方式与正侧直流母线8及负侧直流母线9连接，并对由转换器2转换的直流电力进行平滑化。逆变器4基于来自控制器6的控制信号S1(例如，PWM(脉宽调制)信号)将直流电力转换成交流电力，并驱动电机10。转换器2、平流电容器3、逆变器4以及其他的部件被包含在主电路11中。
电压检测器5与正侧直流母线8以及负侧直流母线9连接，并检测主电路11的直流电压。另外，电压检测器5使用参数设定作为欠压阈值的预定电压，如果直流电压低于所述预定电压，则生成警报信号S2并将其输出到主控制器12，如果直流电压超过(恢复)所述预定电压，则停止警报信号S2的输出。主控制器12在警报信号S2从电压检测器5输入的期间，向控制器6的将在下文描述的功能有效无效处理器20输出转矩限制信号(图未示)。控制器6主要基于来自主控制器12的位置指令Pr，控制逆变器4。
应该注意的是，在上文中，电压检测器5向主控制器12输出警报信号S2，由此经由主控制器12实施第一转矩限制。然而，本实施方式不限于此。即，电压检测器5可以将警报信号S2直接输出到控制器6，使得不经由主控制器12来实施第一转矩限制。
位置检测器13以光学或磁方式检测电机10的电机位置(例如，旋转角度)，生成位置数据，并将位置数据作为脉冲信号S3输出到控制器6。控制器6将该脉冲信号S3作为反馈回的电机位置Pfb(参照图2)接收，同时，通过例如差分运算将该信号转换成速度，由此将该信号作为反馈回的电机速度Vfb(参照图2)。应该注意的是，位置检测器13所输出的位置数据的形式不限于脉冲信号，可以是各种形式，例如串行数据和模拟正弦波。
＜控制器的构成＞
接下来，将参照图2对控制器6的功能构成进行说明。如图2所示，控制器6包括位置控制器14、速度限制器15、速度控制器16、转矩限制器17、限制值可变部18、增益调节器19、以及功能有效无效处理器20。
位置控制器14基于来自主控制器12的位置指令Pr与从位置检测器13反馈回的电机位置Pfb之间的位置偏差Pe，生成速度指令Vr。速度限制器15将基于速度指令Vr的指令速度(以下，适当称作“指令速度Vr”)限制在预定的速度限制值Vlim以下。速度限制值Vlim作为参数被设定成任意的值，并且通过限制值可变部18改变。当由转矩限制器17执行的下文将描述的第一转矩限制被解除时，功能有效无效处理器20使由速度限制器15执行的速度限制功能有效，当位置偏差Pe为预定的位置偏差以下时，功能有效无效处理器20(相当于功能无效处理器的一例)使由速度限制器15执行的速度限制功能无效。速度限制器15实际上当在该功能有效的期间内指令速度Vr为速度限制值Vlim以上的情况下，开始速度限制，当在指令速度Vr小于速度限制值Vlim的情况下，解除速度限制。
速度控制器16基于速度指令Vr与从位置检测器13反馈回的电机速度Vfb之间的速度偏差Ve，生成转矩指令Tr。转矩限制器17将基于转矩指令Tr的指令转矩(以下，适当称作“指令转矩Tr”)限制在预定的转矩限制值Tlim以下。转矩限制值Tlim作为参数被设定成任意的值。当从主控制器12输入上述的转矩限制信号时，功能有效无效处理器20使由转矩限制器17执行的转矩限制功能有效，当转矩限制信号的输入停止时，功能有效无效处理器20使由转矩限制器17执行的转矩限制功能无效。转矩限制器17实际上当在该功能有效的期间内指令转矩Tr为转矩限制值Tlim以上的情况下，开始转矩限制，在指令转矩Tr小于转矩限制值Tlim的情况下，解除转矩限制。
应该注意到，在本实施方式中，将上述的指令转矩Tr限制在转矩限制值Tlim(＝T1，参照图3)以下的转矩限制适当地被称作“第一转矩限制”，以便将其与将下述的指令转矩限制在转矩限制值Tlim(＝T2。参照图10)以上的转矩限制进行区别。
来自速度控制器16的转矩指令Tr被转换成上述的控制信号S1，并且被输出到逆变器4。应该注意的是，控制器6可以包括转矩控制器(图未示)。该转矩控制器将来自速度控制器16的转矩指令Tr转换成电流指令，基于该电流指令和反馈回的电机电流，生成电压指令，并基于该电压指令生成控制信号S1。
限制值可变部18改变速度限制器15的速度限制值Vlim。使用例如上限值、下限值、可变时间或其他信息作为参数，任意地设定可变的范围和方式。关于可变的方式，各种类型是可行的。例如，可以采用指令速度Vr以恒定的加速度或减速度线性变化的方式改变速度限制值Vlim，或者可以采用通过改变加速度等使指令速度Vr以曲线方式变化的方式改变速度限制值Vlim。在改变加速度等的情况下，例如，可以根据速度限制值Vlim与位置指令速度dP(其为位置指令Pr的时间微分值)之间的差，改变加速度等。在本实施方式中，如下述的图3所示，限制值可变部18以使指令速度Vr从作为第一转矩限制解除时的电机速度的速度V2(相当于第二速度的一例)至速度V1(相当于第一速度的一例)以恒定的加速度线性加速的方式，改变速度限制值Vlim。应该注意的是，在第一转矩限制被解除时的电机速度V2大于速度V1的情况下，使指令速度Vr从速度V2至速度V1以恒定的减速度线性减速。
增益调节器19在使得由转矩限制器17执行的第一转矩限制功能无效的情况、以及使得由速度限制器15执行的速度限制功能有效的情况中的任一情况下，减小位置控制器14的位置环路增益和速度控制器16的速度环路增益中的至少一者。另外，增益调节器19在位置偏差Pe小于或等于预定的位置偏差的情况中，使减小的环路增益恢复到环路增益减小之前的值。应该注意的是，使该环路增益恢复的该增益调节器19相当于功能无效处理器的一例。
＜发生主电路中的电源电压下降的情况中执行的动作＞
接下来，参照图3，将描述由于例如瞬时供电中断导致发生主电路11中的直流电压下降的情况中，由电机控制装置1所执行的动作的一例。在此将描述以下情况：其中，如作为位置指令Pr的时间微分值的位置指令速度dP所示，位置指令Pr的速度曲线包括加速、恒定速度和减速，并且在该恒定速度期间发生主电路中的电源电压的下降。
如果电压检测器5检测到主电路11的直流电压低于预定电压V0(时间t1)，如上所述，电压检测器5生成警报信号S2并将其输出到主控制器12，主控制器12向功能有效无效处理器20输出转矩限制信号。通过这种操作，功能有效无效处理器20使转矩限制器17所执行的转矩限制功能有效。此时，如图3所示，在刚达到这种有效之前为止，转矩指令Tr大于或等于转矩限制值Tlim(＝T1)，因此转矩限制器17立即开始第一转矩限制。更具体地，在该例中，使由转矩限制器17执行的转矩限制功能有效的时刻和转矩限制器17实际开始执行第一转矩限制的时刻是几乎相同的时刻。
通过实施这种第一转矩限制，电机速度Vfb下降，随着位置偏差Pe的增大，指令速度Vr上升。应该注意的是，直至时间t1为止，位置指令速度dP、指令速度Vr、以及电机速度Vfb取大致相同的值。
之后，如果检测到主电路中的电源电压从减小的电压恢复并且超过预定电压V0(时间t2)，电压检测器5停止警报信号S2向主控制器12的输出，主控制器12停止转矩限制信号向功能有效无效处理器20的输出。通过这种动作，功能有效无效处理器20使由转矩限制器17执行的转矩限制功能无效。由于直至刚达到这种无效之前为止，转矩限制器17实施第一转矩限制，因此使由转矩限制器17执行的转矩限制功能无效的时刻和转矩限制器17实际上解除第一转矩限制的时刻大致为相同的时刻。
一旦由转矩限制器17执行的第一转矩限制被解除，功能有效无效处理器20使由速度限制器15执行的速度限制功能有效。另外，此时，限制值可变部18将速度限制值Vlim锁定在速度V2，速度V2是第一转矩限制被解除时的电机速度。通过这种动作，第一转矩限制解除时的指令速度Vr大于或等于速度限制值Vlim(＝V2)，因此速度限制器15立即开始速度限制。换言之，在该例中，使由速度限制器15执行的速度限制功能有效的时刻和速度限制器15实际开始速度限制的时刻为大致相同的时刻。之后，限制值可变部18使速度限制值Vlim以恒定的比率增大到比速度V2大的速度V1。其结果是，如图3所示，指令速度Vr从速度V2以恒定的加速度线性加速至速度V1。然后，在指令速度Vr达到速度V1之后，速度限制器15在指令速度Vr大于或等于速度限制值Vlim(＝V1)的期间，实施速度限制从而将指令速度Vr限制在速度V1以下。
之后，如果由于位置偏差Pe减小而导致指令速度Vr低于速度限制值Vlim(＝V1)(指令速度Vr超出指令速度限制)，速度限制器15解除速度限制(时间t3)。然后，如果位置偏差Pe小于或等于预定的位置偏差(时间t4)，则功能有效无效处理器20使由速度限制器15执行的速度限制功能无效。应该注意的是，在时间t2以后，指令速度Vr和电机速度Vfb取大致相同的值。
另一方面，如果使由转矩限制器17执行的第一转矩限制功能无效(在图3所示的例子中，与转矩限制器17解除第一转矩限制时相同的时刻，时间t2)，增益调节器19减小环路增益。对于环路增益，虽然可以减小位置控制器14的位置环路增益和速度控制器16的速度环路增益中的一者或两者，优选该情况下减小位置控制器14的位置环路增益。这是因为：由于增益下降的开始时刻与速度限制开始的时刻为大致相同的时刻，并且在改变增益时已经执行了通过速度限制器15的速度限制，因此可以忽略由增益的改变引起的振动的影响。之后，当位置偏差Pe小于或等于预定的位置偏差时(时间t4)，增益调节器19使环路增益恢复到环路增益减小前的值。
应该注意到，图3中示出解除第一转矩限制的时刻和开始速度限制的时刻为在时间t2的相同的时刻。然而，由于与主控制器12进行的信号的收发、信号处理所需的时间等，有可能在这些时刻之间产生时间迟滞。因此，增益开始下降的时刻可以是使由速度限制器15执行的速度限制功能有效的时刻(在图3所示的例子中，与速度限制器15开始速度限制时相同的时刻)。通过该结构，能够在开始速度限制时可靠地实施增益减小。
＜实施方式的效果＞
如上所述，在根据本实施方式的电机控制装置1中，在电压检测器5检测到主电路11的直流电压低于预定电压V0的情况下，转矩限制器17将指令转矩Tr限制为等于或小于转矩限制值Tlim(＝T1)。这能够使用低转矩来驱动电机10并减小电力消耗，由此即使在由于瞬时供电中断等导致发生主电路中的电源电压的下降的情况下，也能够持续驱动电机10。
应该注意的是，存在以下可能性：通过实施第一转矩限制，电机10无法追踪位置指令Pr，因而位置偏差Pe增大。该情况下，由于当主电路中的电源电压恢复时与增大的位置偏差Pe相对应的速度指令Vr，电机速度Vfb有可能突然增大，电机10有可能过冲并由于超速警报AL的发生等而停止(此时的电机速度在图3中使用点划线Vfb’表示)。
在这方面，在本实施方式中，当转矩限制器17解除第一转矩限制时，速度限制器15将指令速度Vr限制为小于或等于速度限制值Vlim(＝V1)。通过该动作，即使在转矩限制期间位置偏差Pe增大，也可以防止在转矩限制解除时与该增大的位置偏差Pe相对应的过大的速度指令Vr输出到速度控制器16，并且可以控制电机10使其在适当的速度下动作。因此，能够防止电机10的过冲，由此避免由例如超速警报AL的发生引起的停止，并且能够防止主电路中的电源电压恢复时电机10停止。
另外，本实施方式还能够提供如下的效果。更具体地，当在主电路中的电源电压恢复时的电机速度Vfb与速度限制值Vlim(＝V1)之间具有偏差的情况下，在由速度限制器15执行的速度限制开始时，速度有可能急剧地变化。为了解决这一点，在本实施方式中，限制值可变部18改变速度限制器15的速度限制值Vlim，从而使指令速度Vr从速度V2以预定的加速度逐渐地变化至速度V1，因此可以避免速度限制开始时的电机10的急剧的加速并减小对装置的震动，同时可以使电机10顺畅地动作。
另外，本实施方式还能够提供如下的效果。更具体地，在速度限制器15实施速度限制的情况下，当指令速度Vr随着位置偏差Pe减小而小于速度V1并且超出指令速度限制时(换言之，当速度控制器16减小以跟随初始的速度指令Vr时)，电机10有可能急剧地减速，这可能引起对装置的震动。为了解决这一点，在本实施方式中，当主电路中的电源电压恢复时，增益调节器19减小位置控制器14的位置环路增益和速度控制器16的速度环路增益中的至少一者。通过该动作，能够减小电机10的响应性，由此能够缓和指令速度Vr超出指令速度限制时的速度变化。这能够防止电机10急剧地减速，由此减小对装置的震动，同时，使电机10顺畅地动作。应该注意的是，该情况下的增益调节器19相当于变化缓和部的一例。
另外，增益调节器19在第一转矩限制被解除时或速度限制开始时减小增益。因此，即使在速度限制开始时也能够以协作方式获得由改变上述的速度限制值Vlim产生的效果、以及缓和指令速度Vr的急剧变化的效果。应该注意的是，通过由增益调节器19产生的增益的下降，可以获得缓和速度限制开始时指令速度Vr的变化的效果。因此，在本实施方式中，也可以不执行由限制值可变部18实现的速度限制值Vlim的变化。
另外，在本实施方式中，特别地，在位置指令Pr与电机位置Pfb之间的位置偏差Pe小于或等于预定的位置偏差的情况下，功能有效无效处理器20解除由速度限制器15执行的速度限制，增益调节器19使环路增益恢复到环路增益减小之前的值。通过该动作，可以可靠地防止速度限制没有被解除或者环路增益没有恢复到环路增益减小之前的值使得之后的正常的电机控制受到影响的情况。
＜变型例＞
应该注意的是，本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的范围或技术思想的情况下能够进行各种变型。以下，按照顺序对这些变型例进行说明。
(1)通过改变速度限制值来逐渐地减小指令速度的情况
在上述实施方式中，通过在指令速度Vr超出指令速度限制时减小环路增益，缓和指令速度的急剧的变化。但是，缓和变化的方法不限于此。例如，可以通过由限制值可变部18改变速度限制值来逐渐地使指令速度Vr减速，从而缓和指令速度Vr的急剧的变化。参照图4至图6对本变型例进行说明。
如图4所示，根据本变型例的控制器6A与上述的控制器6的不同之处在于，取代限制值可变部18，控制器6A包括限制值可变部18A，并且不包括增益调节器19。限制值可变部18A(相当于变化缓和部的一例)在速度限制器15执行将指令速度Vr限制在小于或等于V1的速度限制的情况下，在预定的时刻改变速度限制器15的速度限制值Vlim，并将指令速度Vr从速度V1以预定的减速度减速至速度0。开始指令速度Vr的减速的时刻是位置指令Pr与电机位置Pfb之间的位置偏差Pe低于减速距离L的时刻，减速距离L是指令速度Vr从速度限制值Vlim(＝V1)以预定的减速度dec减速的情况下电机10停止所需的距离。预定的减速度dec作为参数，被设定成任意的值。应该注意的是，与上述的限制值可变部18同样地，限制值可变部18A以当第一转矩限制被解除时使指令速度Vr从速度V2加速到速度V1的方式改变速度限制值Vlim。
接下来，参照图5对开始指令速度Vr的减速的时刻的一例进行说明。如图5所示，假设在从速度V1至速度0的时间t的期间指令速度Vr以恒定的减速度dec线性减速，电机10停止所需的减速距离L(阴影部的面积)如式(1)所示由(1/2)×t×V1给出。在此，减速度dec可如式(2)所示表示为V1/t，并且能够如式(3)所示变形为t＝V1/dec。通过将式(3)代入式(1)中并进行整理，如式(4)所示，减速距离L可表示为V12/2dec。由于速度V1和减速度dec被设定作为参数，因此减速距离L固定。因此，限制值可变部18A监视位置指令Pr与电机位置Pfb之间的位置偏差Pe，并在该位置偏差Pe小于V12/2时开始指令速度Vr的减速。
图6示出了由根据本变型例的电机控制装置1执行的动作的一例。在速度限制器15实施速度限制从而使指令速度小于或等于V1时，限制值可变部18A监控位置偏差Pe，并在该位置偏差Pe小于减速距离L时(时间t5)开始指令速度Vr的减速。然后，限制值可变部18A改变速度限制器15的速度限制值Vlim，从而使指令速度Vr从速度V1以预定的减速度减速到速度0。在指令速度Vr变为0时(时间t6)，功能有效无效处理器20使由速度限制器15执行的速度限制功能无效。在刚达到该无效之前，速度限制器15继续实施速度限制，因此，使由速度限制器15执行的速度限制功能无效的时刻和速度限制器15实际解除速度限制的时刻为大致相同的时刻。
根据本发明，基于根据电机位置Pfb的位置偏差Pe，限制值可变部18A以使指令速度Vr从速度V1以预定的减速度减速的方式改变速度限制器15的速度限制值Vlim，并在施加速度限制的状态下使电机10减速并停止。通过该动作，可以防止电机10突然减速，由此减小对装置的震动，同时可以使电机10顺畅地动作。另外，通过在位置偏差Pe和减速距离L大致相等的时刻开始减速，可以在目标位置准确地执行定位。
(2)控制器包括低通滤波器的情况
除了上述的方法以外，例如，可以通过设置去除速度指令Vr的高频成分的低通滤波器，缓和指令速度Vr超出指令速度限制时发生的变化。参照图7及图8，对本变型例进行说明。
如图7所示，根据本变型例的控制器6B包括去除速度指令Vr的高频成分的低通滤波器21。功能有效无效处理器20(相当于功能有效处理器、功能无效处理器、变化缓和部的示例)在速度限制器15开始速度限制时使低通滤波器21的滤波功能有效。另外，应该注意的是，在本变型例中，控制器6B不包括增益调节器19。对于其他的构成，该变型例具有与上述的实施方式(图2)相同的构成。
图8示出了由根据本变型例的电机控制装置1执行的动作的一例。如上所述，功能有效无效处理器20在速度限制器15开始速度限制时(时间t2)，使低通滤波器21的滤波功能有效。其结果是，在指令速度Vr超出指令速度限制时，基于电机速度Vfb，低通滤波器21的滤波功能起作用，从而去除速度指令Vr的高频成分(时间t3)。然后，当位置偏差Pe小于或等于预定的位置偏差时(时间t4)，功能有效无效处理器20使由速度限制器15执行的速度限制功能无效，并且还使滤波功能无效。
根据本变型例，可以抑制指令速度Vr的急剧的变化，并防止电机10急剧减速，由此减小对装置的震动，同时，使电机10顺畅地动作。另外，当位置偏差Pe小于或等于预定的位置偏差时使滤波功能无效。由此，能够可靠地防止低通滤波器21的滤波功能没有被无效使得之后的正常的电机控制受到影响的情况。
(3)对负侧转矩施加限制的情况
除了上述的方法以外，可以通过例如在指令速度Vr超出指令速度限制时使用转矩限制器17限制转矩指令Tr朝向负侧的波动，来缓和指令速度Vr超出指令速度限制时发生的变化。参照图9及图10对本变型例进行说明。
如图9所示，根据本变型例的控制器6C与上述的控制器6不同之处在于，取代转矩限制器17，控制器6C包括转矩限制器17C，并且不包括增益调节器19。转矩限制器17C除了第一转矩限制以外，还实施将指令转矩Tr限制为大于或等于转矩限制值Tlim(＝T2)的第二转矩限制。转矩限制值T2作为参数被设定成任意的值。在速度限制器15开始速度限制时(时间t2)，通过功能有效无效处理器20(相当于变化缓和部的一例)使由转矩限制器17C执行的第二转矩限制功能有效，并且在位置偏差Pe小于或等于预定的位置偏差时(时间t4)，通过功能有效无效处理器20使由转矩限制器17C执行的第二转矩限制功能无效。在该功能有效的期间内指令转矩Tr为转矩限制值Tlim(＝T2)以下的情况中，转矩限制器17C实际上开始第二转矩限制，并且在指令转矩Tr超过转矩限制值Tlim(＝T2)的情况中解除第二转矩限制。
图10示出了根据本变型例的由电机控制装置1执行的动作的一例。在速度限制器15实施速度限制之后，指令速度Vr小于速度V1并超出指令速度限制时，指令转矩Tr朝向负侧大幅波动(图10中用点划线Tr′示出)，电机10急剧减速，这可能引起对装置的震动。为了解决这一点，如上所述，在速度限制开始时通过功能有效处理器20使第二转矩限制有效，由此，当指令速度Vr超出指令速度限制时(当指令转矩小于或等于Tr为T2时)，基于电机位置Pfb和电机速度Vfb对转矩指令Tr施加第二转矩限制。通过这种动作，可以对指令速度Vr超出指令速度限制的瞬间产生的负侧转矩施加限制。其结果是，可以防止电机10急剧减速，由此减小对装置的震动，同时可以使电机10顺畅地动作。另外，如果位置偏差Pe为预定的位置偏差以下，则使第二转矩限制无效。因此，可以可靠地防止第二转矩限制没有被解除使得之后的正常的电机控制受到影响的情况。
另外，除了上述的实施方式和变型例以外，可以组合根据上述的实施方式和各变型例的至少一者的方法并适当地使用。
另外，虽然本文没有对各实施例一一例示，但在不偏离本发明的范围的情况下可以进行各种变更来实施本发明。
附图标记的说明
1 电机控制装置
2 转换器
3 平流电容器
4 逆变器
5 电压检测器
6 控制器
6A～6C 控制器
7 交流电源
10 电机
11 主电路
12 主控制器
13 位置检测器
14 位置控制器
15 速度限制器
16 速度控制器
17 转矩限制器
17C 转矩限制器
18 限制值可变部
18A 限制值可变部(变化缓和部)
19 增益调节器(变化缓和部、功能无效处理器)
20 功能有效无效处理器(功能无效处理器、功能有效处理器、变化缓和部)
21 低通滤波器
Pr 位置指令
Vr 速度指令
Tr 转矩指令
Pfb 电机位置
Vfb 电机速度
Claims (8)
1.一种电机控制装置，包括：
主电路，所述主电路包括：配置成将交流电源转换成直流电源的转换器；与所述直流电源并联连接的平流电容器；以及配置成将所述直流电源转换成交流电源从而驱动电机的逆变器；
电压检测器，所述电压检测器配置成检测所述主电路的直流电压；以及
控制器，所述控制器包括：配置成基于位置指令和电机位置来生成速度指令的位置控制器；以及配置成基于所述速度指令和电机速度来生成转矩指令的速度控制器，所述控制器配置成基于所述转矩指令来控制所述逆变器，其中，
所述控制器包括：
转矩限制器，所述转矩限制器配置成在所述电压检测器检测到所述直流电压小于预定电压的情况下，开始将基于所述转矩指令的指令转矩限制为小于或等于第一转矩的第一转矩限制，并且在所述电压检测器检测到所述直流电压超过所述预定电压的情况下，将所述第一转矩限制解除；以及
速度限制器，所述速度限制器配置成在所述转矩限制器将所述第一转矩限制解除的情况下，将基于所述速度指令的指令速度限制为小于或等于第一速度。
2.根据权利要求1所述的电机控制装置，其中，
所述控制器包括：
限制值可变部，所述限制值可变部配置成以使所述指令速度从第二速度以预定的加速度或减速度变化至所述第一速度的方式，改变所述速度限制器的速度限制值，其中，所述第二速度作为所述第一转矩限制解除时的所述电机速度。
3.根据权利要求1或2所述的电机控制装置，其中，
所述控制器包括：
增益调节器，所述增益调节器配置成在所述转矩限制器将所述第一转矩限制解除的情况下或所述速度限制器开始速度限制的情况下，减小所述位置控制器的环路增益和所述速度控制器的环路增益中的至少一者。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电机控制装置，其中，
所述控制器包括：
变化缓和部，所述变化缓和部配置成在所述指令速度超出指令速度限制的情况下，基于所述电机位置和所述电机速度中的至少一者，缓和所述指令速度的急剧的变化。
5.根据权利要求4所述的电机控制装置，其中，
所述变化缓和部作为限制值可变部，所述限制值可变部配置成在所述位置指令与所述电机位置之间的位置偏差小于减速距离的情况下以使所述指令速度从所述第一速度以预定的减速度减速的方式改变所述速度限制器的速度限制值，所述减速距离是在所述指令速度从所述第一速度以所述预定的减速度减速的情况下所述电机停止所需的距离。
6.根据权利要求4所述的电机控制装置，其中，
所述控制器包括配置成去除所述速度指令中的高频成分的低通滤波器，
所述变化缓和部作为功能有效处理器，所述功能有效处理器配置成在所述速度限制器开始速度限制时使所述低通滤波器的滤波功能有效。
7.根据权利要求4所述的电机控制装置，其中，
所述变化缓和部作为功能有效处理器，所述功能有效处理器配置成在所述速度限制器开始速度限制时使第二转矩限制有效，所述第二转矩限制将所述指令矩阵限制为大于或等于第二转矩。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电机控制装置，还包括：
功能无效处理器，所述功能无效处理器配置成在所述位置指令与所述电机位置之间的位置偏差小于或等于预定的位置偏差时，将由所述速度限制器执行的速度限制解除，或者使所述环路增益恢复到所述环路增益减小前的值，或者使所述滤波功能无效，或者将所述第二转矩限制解除。
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