CN110463017B

CN110463017B - 电动机控制装置、压缩机和电动机控制方法

Info

Publication number: CN110463017B
Application number: CN201780089149.3A
Authority: CN
Inventors: 木野村浩史
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2023-05-05
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: JP6222417B1; EP3605829A4; EP3605829A1; EP3605829B1; US20200028454A1; CN110463017A; JPWO2018179410A1; US11424699B2; WO2018179410A1

Abstract

一种电动机控制装置(1)，包括：速度波动分量提取单元，其被配置为从角频率指令和角频率反馈之间的差值中提取速度波动分量；锁相环电路(171)，其被配置为根据速度波动分量来生成速度波动分量的相位；转矩补偿值生成单元(179)，其被配置为使周期函数的对应于相位的值与给定幅度相乘，从而生成转矩补偿值；速度控制单元(11)，其被配置为根据角频率指令和角频率反馈之间的差值来计算转矩指令值；以及电流控制单元(12)，其被配置为基于通过将转矩补偿值与转矩指令值相加而获得的补偿转矩指令来控制要输出到电动机的电流。

Description

电动机控制装置、压缩机和电动机控制方法

技术领域

本发明涉及电动机控制装置、压缩机和电动机控制方法。

背景技术

当通过使用电动机控制装置(例如，逆变器)来控制电动机的速度以及电动机用于负载周期性波动的应用(例如，压缩机)时，电动机的速度在负载波动时发生周期性地波动，这会引起振动和噪声。

在专利文献1中，描述了一种用于电动机的控制方法，其涉及根据电动机的每个预定旋转角度的负载转矩的波动获得补偿电压模式，将所获得的补偿电压模式存储在控制装置的内部存储器中，并且将通过将在每个预定旋转角度处从内部存储器读出的附加数据与基准电压相加而获得的值设定为要施加到电动机的电压以改变电动机的输出转矩，从而抑制旋转速度在一次旋转中的波动。

在专利文献2中，描述了一种用于压缩机的转矩的自动校正方法，其涉及使用锁相环(PLL)来根据目标速度和反馈速度生成转矩校正角度，根据附加转矩基准值生成转矩校正范围值，并且根据目标速度、转矩校正角度和转矩校正范围值生成前馈转矩校正值。

引用列表

专利文献

[专利文献1]JP 2002-247878 A

[专利文献2]JP 5914777 B2

发明内容

技术问题

本发明的目的是在不需要测量电动机的机械角度并且显然不需要映射对应于机械角度的校正量的情况下抑制电动机的速度波动。

问题的解决方案

根据本发明的一个方面，提供了一种电动机控制装置，包括：速度波动分量提取单元，其被配置为从角频率指令和角频率反馈之间的差值中提取速度波动分量；锁相环电路，其被配置为根据速度波动分量来生成速度波动分量的相位；转矩补偿值生成单元，其被配置为使周期函数的对应于相位的值与给定幅度相乘，从而生成转矩补偿值；速度控制单元，其被配置为根据角频率指令和角频率反馈之间的差值来计算转矩指令值；电流控制单元，其被配置为基于通过将转矩补偿值与转矩指令值相加而获得的补偿转矩指令来控制要输出到电动机的电流。

另外，在根据本发明的一个方面的电动机控制装置中，锁相环电路可以使用d-q转换以根据速度波动分量和通过使所述速度波动分量的所述相位移位90°而获得的分量来生成相位。

另外，在根据本发明的一个方面的电动机控制装置中，锁相环电路可以进一步基于给定偏移值来生成相位。

另外，根据本发明的一个方面的电动机控制装置还可包括幅度改变单元，其被配置为改变给定幅度。

另外，在根据本发明的一个方面的电动机控制装置中，幅度改变单元可以至少在电动机的速度被设定之后逐渐增加给定幅度。

另外，在根据本发明的一个方面的电动机控制装置中，幅度改变单元可以根据速度反馈的幅度确定给定幅度。

另外，在根据本发明的一个方面的电动机控制装置中，幅度改变单元可以在电动机的速度改变时逐渐减小给定幅度。

根据本发明的另一方面，提供一种压缩机，包括：上述任一方面的电动机控制装置；以及由电动机控制装置控制的电动机。

根据本发明的又一方面，提供一种电动机控制方法，包括：从角频率指令和角频率反馈之间的差值中提取速度波动分量；根据速度波动分量来生成速度波动分量的相位；使与周期函数的对应于相位的值与给定幅度相乘，从而生成转矩补偿值；根据角频率指令和角频率反馈之间的差值来计算转矩指令值；通过将转矩补偿值与转矩指令值相加来获得补偿转矩指令；并且基于补偿转矩指令来控制输出到电动机的电流。

附图图示

图1是用于图示根据本发明的实施例的电动机控制装置的配置的框图。

图2是用于图示电流控制单元的更详细配置的图。

图3是用于图示振动抑制单元的更详细配置的图。

图4是用于示出振动抑制单元的振动抑制操作的波形图。

图5是用于示出当将频率指令用作电动机的速度时由幅度改变单元进行的振动抑制操作的波形图。

图6是用于图示振动抑制单元的操作的流程图。

图7是用于图示被配置为通过软件执行作为电动机控制装置的一系列处理过程的计算机的硬件配置的示例的框图。

具体实施方式

图1是用于图示根据本发明的实施例的电动机控制装置1的配置的框图。

电动机控制装置1是被配置为基于输入频率指令f_ref供应电力而使得电动机2以预定速度旋转的装置。电动机控制装置1是所谓的逆变器控制装置(也被简称为“逆变器”)，但不限于逆变器控制装置，并且也可以是诸如伺服控制装置或循环变换器等的控制装置。电动机2是AC电动机，但是电动机2的类型没有特别限制，并且可以是各种类型的感应机构或同步机构中的一种。在该配置中，电动机2例如是三相永磁同步电动机。任意的负载(未示出)都连接到电动机2。负载没有特别限制，但是在这种情况下，压缩机被例示为在电动机2的一次旋转中具有大的转矩波动的机构。

<电动机控制装置>

如图1所示，电动机控制装置1包括软启动器10、速度控制单元11、电流控制单元12、电压指令计算单元13、逆变器电路14、马达观测器15、电流检测器16和振动抑制单元17，以作为基本配置。软启动器10被配置为逐渐增加角频率指令ω_com，以便在电动机2启动时避免过载的同时将电动机2加速到预定速度。经过足够的时间段后，频率ω_com与2πf_ref匹配。从角频率指令ω_com中减去角频率反馈ω_FB，从而构成所谓的速度反馈。将差值角频率Δω输入到速度控制单元11。

速度控制单元11也被称为“速度控制器”，并且被配置为基于差值角频率Δω输出指令转矩T_com。将转矩补偿值T_c与指令转矩T_com相加，以执行振动抑制。将补偿指令转矩T(对应于补偿转矩指令)输入到电流控制单元12。

电流控制单元12也被称为“电流控制器”，被配置为向逆变器电路14输出指令值，使得电动机2基于补偿指令转矩T输出期望转矩。在这种情况下，逆变器电路14为电压型，因此在d-q平面上输出电压指令V_dq。例如，通过电压指令计算单元13将PWM调制进一步施加到电压指令V_dq，并且将调制后的电压指令V_dq施加到逆变器电路14。当逆变器电路14为电流型时，来自电流控制单元12的输出可以是电流指令。在这种情况下，可以提供电流指令计算单元来代替电压指令计算单元13。

马达观测器15被配置为基于来自电流控制单元12的电压指令V_dqh和从设置在逆变器电路14和电动机2之间的电流检测器16检测到的电流值I_dq-obs来获得电动机的估计机械位置θ_obs和角频率反馈ω_FB，角频率反馈ω_FB是电动机的估计角频率。电流检测器16使用估计机械位置θ_obs以获得电流值I_dq-obs，电流值I_dq-obs是d-q平面上的电流值。然而，并不总是需要这种配置，并且仅需要根据电流检测器16和电动机2的类型来获得电流值I_dq-obs。

振动抑制单元17被配置为输出要与指令转矩T_com相加的转矩补偿值T_c，以抑制电动机的振动。振动抑制单元17使用角频率指令ω_com和角频率反馈ω_FB之间的差值，因此在这种情况下输入角频率指令ω_com和角频率反馈ω_FB，但是，作为输出值的转矩补偿值T_c的值的大小(幅度)和角频率指令ω_com和角频率反馈ω_FB之间的差值的大小彼此并不直接相关，并且振动抑制单元17因此不会形成所谓的反馈回路。因此，将转矩补偿值T_c与指令转矩T_com相加可以被认为是前馈补偿。

在电动机控制装置1的上述配置中，稍后详细描述电流控制单元12和振动抑制单元17。其余的配置，即软启动器10、速度控制单元11、电压指令计算单元13、马达观测器15和电流检测器16可以采用任何的公知结构，并且其细节不是本发明的技术主题，因此省略了对其的详细描述。

另外，马达观测器15和电流检测器16可以具有任何配置，只要获得角频率反馈ω_FB即可。为了代替由马达观测器15和电流检测器16形成的配置，可以提供被配置为连续地检测电动机2的机械位置的传感器(例如，旋转编码器或旋转变压器)，或者可以提供公知的配置以提供被配置为部分地检测电动机2的机械位置以便估计机械位置的传感器(例如，霍尔元件)。然而，如图1所示，由马达观测器15和电流检测器16形成的配置不需要为电动机2提供特殊传感器，因此可以减少包括电动机控制装置1的电动机2的控制系统的成本和尺寸。

<电流控制单元>

图2是用于图示电流控制单元12的更详细配置的图。如图2所示，电流控制单元12包括例如转矩限制电路120、I_q指令计算电路121、I_d指令计算电路122、输出电压限制控制电路123、解耦控制电路124和电流控制电路125。电流控制单元12的配置是公知的，并不是特殊的。

输入到电流控制单元12的补偿指令转矩T具有由转矩限制电路120限制的上限，以便不成为过度转矩指令，然后通过I_q指令计算电路121和I_d指令计算电路122被转换为d-q平面上的电流值I_dq。可以由逆变器电路14输出的电压受到限制，因此在该示例中，输出电压限制控制电路123被切换到转矩限制电路120以根据需要连接到I_d指令计算电路122，使得可以限制电流值I_dq的d轴分量。

在该示例中，逆变器电路14为电压型，因此电流值I_dq通过电流控制电路125转换为电压值，并且通过解耦控制电路124进行解耦。然后，获得电压指令V_dq。转矩控制电路120、输出电压限制控制电路123和解耦控制电路124都不是该配置中必不可少的，并且是可选配置。此外，仅需要适当地采用公知配置作为形成电流控制单元12的每个功能，因此省略了对其中的每一个的详细描述。

<幅度抑制单元>

图3是用于图示振动抑制单元17的更详细配置的图。如图3所示，振动抑制单元17包括高通滤波器170、锁相环电路171和转矩补偿值生成单元179。转矩补偿值生成单元179包括频率函数计算单元177和幅度改变单元178。

振动抑制单元17被配置为通过高通滤波器170从角频率反馈ω_FB和角频率指令ω_com之间的差值中去除DC分量，从而提取速度波动分量Δω_r，速度波动分量Δω_r是AC分量。高通滤波器170是作为速度波动分量提取单元的示例的配置，其被配置为从角频率反馈ω_FB和角频率指令ω_com之间的差值中提取速度波动分量。

速度波动分量提取单元的具体配置不限于这里描述的高通滤波器170。例如，配置可以使得在线测量输入信号的平均值，并且可以从输入信号中减去测量值。在这种情况下，认为在线测量的输入信号的平均值对应于DC分量。可替换地，配置可以使得将频率变换(例如，快速傅里叶变换(FFT))应用于输入信号以便去除低频分量(这被认为是DC分量)并且然后应用逆变换。即使采用另一种配置也没有问题。

振动抑制单元17被配置为通过锁相环电路171使速度波动分量Δω_r的相位θ同步，从而从速度波动分量Δω_r中提取相位θ。锁相环电路171的配置不必受到限制，并且可以适当地采用公知的配置。在该示例中，首先，将速度波动分量Δω_r本身设定为α相，并且将通过使速度波动分量Δω_r通过全通滤波器172而使其相位移位90度的分量设定为β相。通过幅度计算173从α相和β相获得速度波动分量Δω_r的幅度，并且通过d-q转换174执行坐标转换，从而将从α-β平面到d-q平面的坐标转换应用到速度纹波分量Δω_r。

通过全通滤波器172使相位移位90度，以便之后执行d-q转换，从而使相位θ同步。稍后将描述该同步计算。此外，可以通过预翘曲(pre-warping)175将补偿应用于全通滤波器172，以便补偿由离散化引起的相移位。此外，可以通过低通滤波器176从通过幅度计算173所获得的幅度中去除由离散化等引起的噪声。

通过输入数值0作为d轴分量的目标指令d*来执行通过d-q转换174而获得的d轴分量的PI控制。通过将由此获得的速度波动分量的相位差Δθ通过延迟元件Z^-1与用于下次计算的相位差Δθ相加来执行积分运算，从而获得预偏移相位θ_pre。同时，将预偏移相位θ_pre输入到d-q转换174，并且使其用于d-q转换中的坐标变换。也就是说，该配置是为了获得预偏移相位θ_pre，使得通过d-q转换174所获得的d轴分量变为0。换句话说，d轴分量在d-q转换时被约束为0，从而获得预偏移相位θ_pre。

预偏移相位θ_pre近似表示速度波动分量Δω_r的相位。以这种方式，即使不检测电动机2的机械位置，也可以通过对速度波动分量Δω_r(α相)和通过使速度波动分量Δω_r的相位移位90°而获得的分量(β相)进行d-q转换来计算预偏移相位θ_pre，以获得速度波动分量Δω_r的相位。

所获得的预偏移相位θ_pre是速度波动分量Δω_r相对于速度本身的相位。因此，可以通过添加偏移值θ_offs来获得用于转矩补偿的相位θ。偏移值θ_offs是转矩相对于速度的相位差，因此大约为90度，但是由于电动机2的惯性质量和负载而或多或少地波动。因此，偏移值θ_offs作为给定指定值被预先给出。

通过周期函数计算单元177将所获得的相位θ转换为与给定函数的相位对应的值。在这种情况下，周期函数计算单元177使用具有周期为2π的任何函数f(θ)作为给定函数，并且可以准备与电动机2中发生的速度振动的波形相应的任何周期函数。在该示例中，用于电动机2的速度振动几乎近似为正弦波形，并且周期函数计算单元177使用正弦函数。

此外，幅度改变单元178将幅度A(对应于给定幅度)给出到周期函数计算单元177，并使其相乘。以这种方式获得的Af(θ)变为转矩补偿值T_c，并且与指令转矩T_com相加，并且因此计算补偿指令转矩T。因此，周期函数计算单元177和幅度改变单元178形成转矩补偿值生成单元179，其被配置为使周期函数f的对应于相位θ的值f(θ)与给定幅度A相乘，从而生成转矩补偿值T_c。

从幅度改变单元178输出的幅度A可以作为恒定的固定值给出，或者可以根据各种条件而改变。现在给出对幅度改变单元178输出的幅度A的控制的描述。

<振动抑制的操作>

图4是用于示出振动抑制单元17的振动抑制操作的波形图。在图4中，时间被分配给水平轴，并且速度波动分量Δω_r、相位θ、通过幅度计算173所获得的速度波动分量的幅度、从幅度改变单元178输出的幅度A和转矩补偿值T_c以所述顺序从顶行开始图示。

首先，从时间点t₀到时间点t₁的区段图示了从电动机2启动到速度被设定的时间段。即使执行了对振动抑制的补偿，也会发生速度偏差，直到电动机2的速度被设定为止。因此，振动不能总是被抑制，并且在某些情况下振动可能会被放大。因此，起初并不执行振动抑制。在该示例中，该区段是振动抑制单元17本身的操作停止以及不再执行操作的区段。电动机2启动的时间点t₀到速度被设定的时间点t₁的时间段t_init可被适当地定义。时间段t_init大约是几秒到几十秒，这取决于负载的大小，并且可以是几分钟，特别是在大型机器的情况下。

此外，从时间点t₁到时间点t₂的区段图示了从振动抑制单元17本身启动到锁相环电路被设定的区段。在该区段中，θ的值和速度波动分量的幅度的值未被设定，如图4所示，直到通过图3所示的d-q转换174所获得的Δθ的值被设定为止。即使在本区段执行了对振动抑制的补偿，θ的值也不总是准确的。因此，恐怕振动可能不会被充分抑制，或者可能会被放大。鉴于此，幅度改变单元178将幅度A设定为0或足够小的值，并且将转矩补偿值T_c保持为0或大约为0，以便在该区段实际上不执行振动抑制。从时间点t₁到时间点t₂的时间段t_st也可被适当地定义，并且大约是1到几秒。

另外，从时间点t₂到时间点t₃的区段是振动抑制单元17正在执行振动抑制的区段。在该区段中，锁相环电路是稳定的，并且幅度θ是正确获得的。在该状态下，幅度改变单元178逐渐增加幅度A的值。因此，转矩补偿值T_c的幅度也逐渐增加。执行该处理是为了避免不是突然地而是逐渐地改变电动机2的行为所引起的机械冲击。可以预先给出幅度A的值的最大值A_max。此外，也可以自由设定幅度A的变化周期t_tr。变化周期t_tr可以大约是几秒到几十秒。另外，在该实施例中，增加幅度A的模式是线性的，如图4所示，但是幅度A可以沿任何曲线增加。

最后，时间点t₃之后的区段是振动抑制单元17稳定地执行振动抑制的区段。在该区段中，图3中所示的数量不存在大的变化，并且通过幅度计算173所获得的速度波动分量Δω_r和速度波动分量的幅度都被抑制得很小，因此发现电动机2的振动被抑制了。

<幅度变化时的振动抑制动作>

另外，幅度改变单元178可以根据电动机2的速度来改变幅度A。图5是用于示出当频率指令f_ref用作电动机2的速度时幅度改变单元178的振动抑制操作的波形图。假设电动机2的速度遵循频率指令而无延迟并且因此使用频率f_ref，但是即使使用角频率反馈ω_FB来代替时，也获得了相同的结果。可替换地，可以使用角频率指令ω_com。

在图5所示的示例中，图示了频率指令f_ref在操作期间变化的情况。在图5所示的第一状态(时间点t₄之前)中，频率指令f_ref被维持为相对较高的值，并且幅度A也是最大值A_max。此后，当频率指令f_ref开始减小并且检测到电动机2的速度发生变化时，幅度改变单元178逐渐减小幅度A。在该检测过程中，当电动机2的速度偏离检测到的稳定值一定范围时，检测到发生了变化。更具体地说，如图5所示，在频率指令f_ref偏离稳定值范围±d的时间点t₄处，检测到速度变化，并且幅度A逐渐减小。

同时，当电动机2的速度在一段时间内没有变化时，将电动机2的速度检测为被设定。在这种情况下，幅度改变单元178此时逐渐增加幅度A。在图5中，在时间点t₅处，频率指令f_ref的值不再变化，并且被设定。在该示例中，在t₅之后，将从图4的时间点t₁到时间点t₂的区段的时间段t_st适用作一定时间段。这是直到通过d-q转换174所获得的Δθ的值如上所述地被设定为止的时间段，因此需要稳定的振动抑制。然后，幅度改变单元178从经过了时间段t_st的时间点t₆处逐渐增加幅度A。

这同样适用于频率指令f_ref的值增加的情况。在时间点t₈处检测电动机2的速度的变化，并且幅度A也将减小。频率指令f_ref的值的变化在时间点t₉处停止，并且幅度A从经过了时间段t_st之后的时间点t₁₀到时间点t₁₁再次增加，从而执行幅度抑制。

幅度改变单元178的这种操作基本上使得，当电动机2的速度发生变化时振动抑制并不总是有效的并且因此不再执行振动抑制，并且当电动机2的速度被设定且不会改变时执行振动抑制。此外，无论振动抑制是否被执行都不会被快速切换，而是逐渐改变幅度A，以便轻柔地打开/关闭振动抑制，从而避免机械冲击。

另外，幅度改变单元178可以根据速度反馈的幅度来确定幅度A。再次参考图4，可以在上面的描述中预先给出幅度A的最大值A_max。然而，当A_max由用户确定或者在制造使用电动机2的装置(例如，压缩机)时被确定时，需要通过测量进行试运行调整。此外，当负载波动或发生长期变化时，初始给出的A_max的值可能不总是最佳的。此外，当A_max的值不足够大时，不能充分地执行振动抑制。同时，当A_max的值太大时，不仅抑制了振动，而且还促进了反方向的振动。

因此，振动改变单元178可以将速度反馈的振动幅度与阈值th相互比较。然后，振动改变单元178可以在振动幅度充分低于阈值th并且振动被确定为被充分抑制的时间点处停止幅度A的增加，并且可以使用诸如幅度A的值的值。如图4所示，通过幅度计算173所获得的速度波动分量的振动幅度可以用作为速度反馈的幅度。不管A_max如何，当该值低于被指示为基准的阈值th时，可以停止增加幅度A的值，并且可以将该时间点处的值确定为幅度A的值。通过这种配置可以减少预先确定A_max的值的时间和精力，并且即使在负载波动或发生长期变化时也可以自动获得幅度A的适当值。

<操作流程>

图6是用于图示振动抑制单元17的操作的流程图。首先，不在初始状态下启动振动抑制单元17，并且判定在电动机2启动之后是否已经过了时间段t_init(步骤ST1)。当没有经过时间段t_init时(步骤ST1中的N)，处理等待直到经过时间段t_init，使得电动机2的速度被设定。当经过了时间段t_init时(步骤ST1中的“是”)，启动振动抑制单元17(步骤ST2)。

当启动振动抑制单元17时，振动抑制单元17从角频率指令ω_com和角频率反馈ω_FB之间的差值中提取速度波动分量Δω(步骤ST3)。另外，通过锁相环电路171根据速度波动分量Δω来生成相位θ(步骤ST4)。在这种情况下，如已描述的，通过使用d-q转换以根据速度波动分量Δω和通过将速度波动分量Δω的相位移位90度而获得的分量来生成相位θ。

然后，振动抑制单元17判定电动机的速度是否在时间段t_st内被连续设定(步骤ST5)。可以基于电动机的速度是否偏离电动机的稳定速度预定范围(±d)来进行该判定。此外，可以使用频率指令f_ref、角频率反馈ω_FB和角频率指令ω_com中的任何一个作为电动机的速度。

当电动机的速度在时间段t_st内被连续设定时(步骤ST5中的Y)，判定速度反馈的振动幅度是否小于阈值th以及振动抑制是否已被充分执行，或者幅度A是否已达到最大值A_max(步骤ST6)。当速度反馈的振动幅度不小于阈值th并且幅度A没有达到最大值A_max时(步骤ST6中的N)，幅度改变单元178逐渐增加幅度A的值(步骤ST7)。然后，通过使用所获得的幅度A和周期函数f(θ)来获得转矩补偿值T_c作为Af(θ)，执行转矩补偿，并且执行振动抑制(步骤ST8)。

当速度反馈的振动幅度小于阈值th或者幅度A已达到其最大值A_max时(步骤ST6中的Y)，不需要增加幅度A。因此，处理前行到步骤ST8而不改变幅度A的值，并且执行振动抑制。

同时，当电动机的速度在时间段t_st内未被连续设定时(步骤ST5中的N)，即，当电动机的速度已改变或者在电动机的速度被设定之后没有经过时间段t_st时，判定幅度A是否已为0或是否已达到幅度A的最小值A_min(步骤ST9)。在这种情况下，并不总是需要设定幅度A的最小值A_min，并且可以将其设定为0。

当幅度A不为0并且幅度A没有达到幅度A的最小值A_min时(步骤ST9中的N)，幅度改变单元178逐渐减小幅度A(步骤ST10)。然后，处理前行到步骤ST8，并执行振动抑制。当幅度A为0或者幅度A已达到幅度A的最小值A_min时(步骤ST9中的Y)，处理立即前行到步骤ST8，并且在不改变幅度A的情况下执行振动抑制。在这种情况下，A为0，根本没有执行振动抑制。

当执行振动抑制时(步骤ST8)，处理再次返回到步骤ST3，并且在电动机2旋转的同时执行振动抑制。结果，利用图6中所示的流程，即使电动机2的速度在操作期间改变时，在速度改变期间也不执行振动抑制。在速度被设定的同时，可以执行振动抑制，并且可以平滑化这些情况之间的过渡，从而减少对机构的冲击等。此外，幅度A的值被自动调节到振动抑制被充分执行的值。

在以上描述中，将角频率指令ω_com和角频率反馈ω_FB各自独立地输入到振动抑制单元17，并且基于振动抑制单元17中的差值来获得速度波动分量Δω_r，但是，取决于电动机控制装置1的配置，可以将速度波动分量Δω_r直接输入到振动抑制单元17。在图1所图示的示例中，通过反转差值角频率Δω的符号而获得的值等于速度波动分量Δω_r，因此可以将差值角频率Δω或通过反转其符号而获得的值直接输入到振动抑制单元17。可替换地，作为电动机控制装置1的配置，当配置包括例如速度补偿器和相位补偿器以增加鲁棒性时，可以使用速度波动分量Δω_r，因此可以将速度波动分量Δω_r直接输入到振动抑制单元17。

<效果的示例>

如上所述，对于根据本实施例的电动机控制装置1，在提取速度波动分量Δω_r之后通过锁相环电路171生成速度波动分量Δω_r的相位θ，并且根据相位θ生成转矩补偿值T_c，从而能够对转矩指令T_com进行补偿。因此，可以根据电动机2中发生的实际速度波动的相位来抑制电动机2的速度波动。因此，可以在不需要测量电动机2的机械角度并且显然不需要映射对应于机械角度的校正量的情况下，抑制电动机2的速度波动。另外，一旦生成速度波动分量Δω_r的相位θ之后就可以通过生成转矩补偿值T_c来抑制转矩补偿值T_c的计算延迟，并且因此可以增加抑制速度波动的效果。另外，转矩补偿值T_c的计算独立于速度控制单元11而执行，并且可以向前馈送转矩补偿值T_c。因此，即使作为速度控制单元11的输出的转矩指令T_com快速变化时，也不会影响转矩补偿值T_c的计算，并且可以继续抑制速度波动。

此外，对于电动机控制装置1，锁相环电路171通过d-q转换以根据速度波动分量Δω_r和通过使速度波动分量Δω_r的相位移位90°而获得的分量来生成相位θ。因此，在生成该相位θ过程中也不需要测量机械角度，因此可以最小化产生延迟的处理，例如，低通滤波器。此外，在生成该相位θ过程中，通过d-q转换生成相位θ，无需使用输入频率指令f_ref，并且即使在指令转矩T_com不稳定时，也可以独立地计算转矩补偿值T_c。

此外，对于电动机控制装置1，可以考虑锁相环电路171中被预先定义的偏移值θoff来生成相位θ。因此，可以通过预先设定例如惯性质量、负载和诸如PI回路和低通滤波器176中的延迟作为偏移值θ_off，来快速且可靠地提供抑制速度波动的效果。

另外，对于电动机控制装置1，通过幅度改变单元178设定要由周期函数计算单元177使用的转矩补偿值T_c的幅度A，因此无需预先设定例如电动机2的机器规格等及其附带参数。此外，幅度改变单元178改变幅度A，从而能够在速度没有快速变化的情况下抑制速度波动。

在这种情况下，在电动机2的速度被设定之后，幅度改变单元178可以逐渐增加幅度A。因此，可以抑制速度波动，同时防止由电动机2的速度变化(诸如加速(例如速度变化被放大这样的缺陷))期间开始抑制速度波动所引起的故障。

此外，幅度改变单元178可以根据速度反馈的幅度来确定幅度A。在这种情况下，可以通过根据速度波动的大小(例如，振动的大小)自动生成幅度A，来更有效地抑制速度波动。另外，当电动机2的速度改变时，幅度改变单元178还可以逐渐减小幅度A。在这种情况下，例如，当关闭抑制速度波动的功能时，可以抑制速度的快速变化。

以上实施例的配置被描述为特定示例，并且不旨在将本文所公开的发明限制于那些特定示例本身的配置。可以对所公开的实施例进行各种修改。此外，流程图中所图示的控制也可以由具有相同功能的其他控制适当地替换。应理解，本文所公开的发明的技术范围涵盖所有这些修改。

此外，上述实施例中描述的一系列处理过程的一部分可以由专用硬件执行，但是可以由软件执行。当一系列处理过程由软件执行时，电动机控制装置包括通用计算机或专用计算机，并且该系列处理过程的至少一部分可以由计算机执行程序来实现。

图7是用于图示这种计算机100的硬件配置的示例的框图。该计算机可包括中央处理单元(CPU)101、诸如硬盘驱动器(HDD)的记录设备102、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、连接到诸如局域网(LAN)或因特网的网络的通信设备103、诸如鼠标和键盘的输入设备104、驱动器105和诸如显示设备(例如监视器)和声音输出设备(例如扬声器和耳机)的输出设备106，其中，驱动器105被配置为读取和写入磁盘(例如软盘)、各种类型的光盘(例如唱片(CD)、磁光(MO)盘和数字通用盘(DVD))和可移动存储介质(例如半导体存储器)。形成计算机100的那些设备可以通过数据总线107彼此连接，以便以允许其间的信息通信的方式集成。此外，除了CPU 101之外或代替CPU 101，该计算机100可以包括现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。此外，计算机100可以执行记录在记录设备102或可移动介质中的程序，或者通过网络获得的程序，从而执行一系列处理过程的至少一部分。

Claims

1.一种电动机控制装置，包括：

速度波动分量提取单元，其被配置为从角频率指令和角频率反馈之间的差值中提取速度波动分量；

锁相环电路，其被配置为根据所述速度波动分量来生成所述速度波动分量的相位；

加法器，被配置为通过将给定偏移值加到速度波动分量的相位来生成用于转矩补偿的相位；

转矩补偿值生成单元，其被配置为使周期函数的与用于转矩补偿的所述相位对应的值与给定幅度相乘，从而生成转矩补偿值；

速度控制单元，其被配置为根据所述角频率指令和所述角频率反馈之间的所述差值来计算转矩指令值；和

电流控制单元，其被配置为基于通过将所述转矩补偿值与所述转矩指令值相加而获得的补偿转矩指令来控制要输出到电动机的电流。

2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其中，所述锁相环电路被配置为使用d-q转换以根据所述速度波动分量和通过使所述速度波动分量的所述相位移位90°而获得的分量来生成所述相位。

3.根据权利要求1或2所述的电动机控制装置，还包括：幅度改变单元，其被配置为改变所述给定幅度。

4.根据权利要求3所述的电动机控制装置，其中，所述幅度改变单元被配置为至少在所述电动机的速度被设定之后逐渐增加所述给定幅度。

5.根据权利要求4所述的电动机控制装置，其中，所述幅度改变单元被配置为根据速度反馈的幅度来确定所述给定幅度。

6.根据权利要求4或5所述的电动机控制装置，其中，所述幅度改变单元被配置为在所述电动机的速度改变时逐渐减小所述给定幅度。

7.一种压缩机，包括：

根据权利要求1至6中任一项所述的电动机控制装置；和

由电动机控制装置控制的电动机。

8.一种电动机控制方法，包括：

从角频率指令和角频率反馈之间的差值中提取速度波动分量；

根据所述速度波动分量来生成所述速度波动分量的相位；

产生用于转矩补偿的相位；

使周期函数的与用于转矩补偿的所述相位对应的值与给定幅度相乘，从而生成转矩补偿值；

根据所述角频率指令和所述角频率反馈之间的所述差值来计算转矩指令值；

通过将所述转矩补偿值与所述转矩指令值相加来获得补偿转矩指令；

基于所述补偿转矩指令来控制要输出到电动机的电流。