TWI581556B - 馬達控制裝置 - Google Patents

Description

馬達控制裝置

本發明係關於一種可藉由向量控制而使馬達以高速進行加減速的馬達控制裝置。

對於進行攻螺紋(tapping)加工的工作機械的主軸，為了提高加工精度和縮短加工時間，而使用慣性較小且可以高速旋轉的主軸馬達。

一般而言，於主軸馬達使用同步機或感應機。尤其是於優先考慮工作機械成本的情形時，大多使用不利用稀土(Rare Earth Metals)的感應機。

目前的感應機係使慣性增大並重視利用此慣性的動作穩定性。但為了把感應機用於要求高速之加減速的攻螺紋加工，必需使用低慣性的感應機，因此必需藉由控制系統提高動作穩定性。

因此，目前低慣性感應機的高速之加減速控制係不進行弱磁場控制以確保動作穩定性。然而不進行弱磁場控制時，會存在能夠於低速區域輸出的轉矩變小，而無法於低速區域進行大負載切削(低速重切削)的問題。再者，也存在反相器電容變大，而使得馬達控制裝置成本變高的問題。

而要使可於低速區域輸出的轉矩變大，亦考量馬達控制裝置成本，又要用有限的反相器電容使馬達高速旋轉時，以恆定輸出控制馬達。

於一恆定輸出區域，可進行與馬達旋轉速度的上升情形成反比地降低馬達的磁通量之弱磁場控制，以使馬達的端子電壓在一反相器可輸出的容許電壓以下。然而，若進行弱磁場控制，則容易產生因弱磁場導致的控制特性劣化， 因此需要能防止伴隨弱磁場導致的控制特性劣化的控制系統。

「第4圖」係為利用目前向量控制方式的馬達控制裝置。「第4圖」的馬達控制裝置係以如下的方式動作。

首先，比較一速度指令與從一編碼器10得到的一速度反饋，藉由一速度控制器12求得一q軸(轉矩)電流指令IqC。比較q軸電流指令IqC與從一座標轉換器14得到的一q軸電流反饋IqF，藉由q軸電流控制器16求得一q軸電壓指令VqC。

另一方面，給予與必需的磁通量對應的一激磁電流指令作為一d軸電流指令IdC。比較d軸電流指令IdC與從座標轉換器14得到的一d軸電流反饋IdF，藉由d軸電流控制器18求得一d軸電壓指令VdC。

輸入q軸電流指令IqC與d軸電流指令IdC，藉由一滑差頻率計算器20求得一滑差頻率指令ω s。將滑差頻率指令ω s與編碼器10的一馬達旋轉速度ω m相加而求得一一次側頻率指令ω 1。

將一次側頻率指令ω 1積分，以求得一定子位置指令θ mc，再把定子位置指令θ mc輸入到一座標轉換器22。藉由座標轉換器22將q軸電壓指令VqC、d軸電壓指令VdC及定子位置指令θ mc進行座標轉換，並從定子位置指令θ mc求得三相電壓指令VUC、VVC、VWC。三相電壓指令VUC、VVC、VWC經由一PWM控制器24、一電力轉換器26輸出至馬達30，使馬達30根據三相電壓指令VUC、VVC、VWC驅動。

q軸電流反饋IqF與d軸電流反饋IdF係藉由基於定子位置指令θ mc對馬達電流IU、IV進行座標轉換而求得。如圖所示，d軸電流指令IdC於恆定輸出區域與馬達速度上升情形成反比地降低，而進行弱磁場控制。

於「第4圖」的馬達控制裝置中，藉由弱磁場， 實際輸出的轉矩對應轉矩指令會改變；且馬達30越高速旋轉，輸出的轉矩越小。這代表著從轉矩指令至實際的馬達轉矩為止的增益於高速區域中降低。因此，若於恆定轉矩區域設定較高的速度控制增益，則於高速區域對於響應較低的轉矩控制系統亦會設定有較高的速度增益，而使控制系統的動作變得不穩定，嚴重時甚至有振盪的虞慮。於攻螺紋加工中，必需使主軸馬達與垂直軸馬達的控制同步，且因需要較高的控制增益，因此連弱磁場區域亦要求高響應特性。

此外，藉由d軸電流控制器18控制一磁通量，而磁通量與d軸電流之間存在如下式的關係，磁通量會遲緩地隨著d軸電流的變化而改變。

其中表示一二次側磁通量，L2表示一二次側電感，R2表示一二次側電阻，M表示一互感係數，I1d表示一一次側d軸電流。

因此，若以「第4圖」的控制系統使低慣性的馬達30以高速進行加減速，則磁通量的改變無法追上馬達30的速度的變化，產生馬達30的電壓飽和，且產生轉矩的振動。

為改善「第4圖」的馬達控制裝置中的磁通量的響應延遲，如「第5圖」所示的馬達控制裝置般，於「第4圖」的馬達控制裝置中追加一磁通量控制器32及一磁通量計算器34。

於「第5圖」所示的馬達控制裝置中，給予需要的磁通量作為一磁通量指令，比較磁通量指令與藉由磁通量計算器34基於從座標轉換器14得到的d軸電流反饋IdF所求得的磁通量，再藉由磁通量控制器32控制d軸電流指令IdC。

於「第5圖」所示的馬達控制裝置中，藉由磁通量控制器32高速地控制磁通量；因此即使令馬達30以高速進行加減速，磁通量就可於不延遲的情況下追上，不會產生 馬達30的電壓飽和，也不會產生轉矩的振動。

然而，因使磁通量高速響應，因此d軸電流大幅變化，d軸電流與q軸電流的合計值會超出反相器的容許電流值而形成過電流的問題。

考慮此種反相器的容許電流值的限制，專利文獻1(日本專利特開平8-163900號公報)公開有控制d軸及q軸電流的方法。專利文獻1中，基於磁通量指令及其微分值求得一轉矩電流指令，並基於一激磁電流限制轉矩電流指令。接著，藉由被限制的轉矩電流指令及推斷磁通量計算一滑差頻率以控制馬達的轉矩。

然而於專利文獻1所公開的方法中，因為將磁通量指令微分來計算激磁電流指令，故於磁通量指令變化時激磁電流會驟變。且因為是基於激磁電流限制轉矩電流，故而有若激磁電流驟變則馬達的轉矩也會驟變的問題。於攻螺紋加工中，並不希望轉矩會產生驟變。

再者，於專利文獻1所揭示的方法中，利用激磁電流指令推斷磁通量；因此在一高速區域的反相器輸出產生電壓飽和的情形時，會有激磁電流不按照激磁電流指令流動，造成推斷磁通量的誤差變大的問題。由於會根據該誤差大的推斷磁通量算出轉矩電流指令，因此亦會產生轉矩電流指令變小，且無法輸出充分的轉矩的問題。於高速區域馬達的感應電壓變高，因此於電源電壓降低等情形時，反相器輸出中容易產生電壓飽和。

此外，於從轉矩指令求得轉矩電流指令的結構中，會基於激磁電流指令而限制轉矩電流指令。因此，還會有即使激磁電流指令變化轉矩指令並不受到限制，且激磁電流變化時無法判斷轉矩指令的限制值的問題。磁通量指令根據旋轉速度而變化，激磁電流指令亦隨之變化；因此若不掌握在各狀態下轉矩指令的限制值同時進行控制，就會有產生的轉矩過度不足之虞。

尤其在想要限制轉矩來使用時，只靠各狀態下的轉矩指令的限制值無法限制轉矩。且馬達能輸出的最大轉矩係由轉矩指令限制值所決定，而加減速時間又由此最大轉矩決定，因此轉矩指令限制值的掌握甚為重要。

為了解決上述習知的馬達控制裝置的問題，本發明提供一種可藉由向量控制而使馬達以高速進行加減速的馬達控制裝置。

如上所述，習知的馬達向量控制技術中，存在因弱磁場所致的特性的劣化，且無法穩定地加減速控制低慣性感應機。

本發明提供的馬達控制裝置係於反相器電容的限制中實現高速的磁通量控制，並且能抑制伴隨弱磁場的激磁電流的驟變而抑制急遽的轉矩變動；於激磁電流變化時，亦可掌握最大能輸出的轉矩指令；且即便實施弱磁場，對於轉矩指令的實際馬達轉矩的降低亦較少，甚至可於高速區域實現速度控制系統的響應降低較少的馬達向量控制。

實現上述向量控制的本發明提供之馬達控制裝置包括一轉矩指令限制部、一電流計算器、一磁通量控制器以及一馬達驅動部。轉矩指令限制部將給予的一轉矩指令的大小限制為一定範圍內的大小。電流計算器使用藉由轉矩指令限制部被限制大小的轉矩指令輸出一第一電流指令。磁通量控制器使用從流過馬達的電流所獲得的一磁通量及以與馬達的一旋轉速度對應之大小所輸出的一二次側磁通量指令，而輸出一磁通量指令。馬達驅動部使用電流計算器所輸出的第一電流指令及從磁通量控制器獲得的一第二電流指令而驅動馬達。

根據以上述方式結構的馬達控制裝置，因弱磁場所致的特性的劣化可以被改善，且可利用設置有恆定輸出區 域的馬達同時實現低速度重切削與高速攻螺紋。

10‧‧‧編碼器

12‧‧‧速度控制器

14‧‧‧座標轉換器

16‧‧‧q軸電流控制器

18‧‧‧d軸電流控制器

20‧‧‧滑差頻率計算器

22‧‧‧座標轉換器

24‧‧‧PWM控制器

26‧‧‧電力轉換器

30‧‧‧馬達

32‧‧‧磁通量控制器

34‧‧‧磁通量計算器

100‧‧‧馬達控制裝置

110‧‧‧速度控制器

112‧‧‧限制器

114‧‧‧q軸電流計算器

115‧‧‧轉矩指令限制部

116‧‧‧轉矩限制值計算器

118‧‧‧座標轉換器

120‧‧‧編碼器

122‧‧‧q軸控制器

125‧‧‧速度計算器

130‧‧‧低通濾波器

132‧‧‧前饋補償器

134‧‧‧磁通量控制器

136‧‧‧低通濾波器

138‧‧‧滑差頻率計算器

140‧‧‧磁通量計算器

142‧‧‧d軸控制器

150‧‧‧馬達

155‧‧‧馬達驅動部

160‧‧‧座標轉換器

162‧‧‧PWM控制器

164‧‧‧電力轉換器

200‧‧‧馬達控制裝置

OSC‧‧‧振盪器

第1圖係根據第一實施範例之馬達控制裝置之方塊圖。

第2圖係根據第二實施範例之馬達控制裝置之方塊圖。

第3圖係第1圖及第2圖之方塊圖中主要部分之波形圖。

第4圖係一習知技術之馬達控制裝置之方塊圖。

第5圖係一習知技術之馬達控制裝置之方塊圖。

本發明提供的馬達控制裝置可於低慣性的感應機的向量控制中，即使反相器的輸出電壓飽和，亦可將磁通量推斷誤差抑制成較小。即使反相器電容受到限制，亦可實現高速的磁通量控制。就算是在激磁電流變化時亦能掌握輸出變成最大的轉矩指令，以抑制伴隨弱磁場所引起的激磁電流的驟變，而不會產生急遽的轉矩變動。即便進行弱磁場控制，可減少對於轉矩指令的實際馬達轉矩的降低程度，甚至可減少於高速區域時速度控制系統的響應降低程度，而以高響應實現以急速進行的加減速。

接下來，對照圖式，分別說明能發揮如上所述之特性的馬達控制裝置的[第一實施範例]與[第二實施範例]。

[第一實施範例] [馬達控制裝置的結構]

「第1圖」係根據實施範例1之馬達控制裝置100的方塊圖。

馬達控制裝置100可作為給予一q軸電壓指令VqC的系統，可包括一限制器112、一q軸電流計算器114、一轉矩限制值計算器116、一座標轉換器118、一編碼器120、一q軸控制器122以及一速度計算器125。再者，限制器112及轉矩限制值計算器116可組成一轉矩指令限制部115。

利用藉由轉矩限制值計算器116計算得到的一轉矩限制值TLIM，限制器112對給予的一轉矩指令施加限制。

利用經由限制器112輸出的轉矩指令與磁通量計算器140輸出的磁通量2，q軸電流計算器114輸出一q軸電流指令IqC。

根據d軸電流指令IdC、磁通量計算器140輸出的磁通量2及一最大一次側電流指令IPC，轉矩限制值計算器116計算輸出給限制器112的轉矩限制值TLIM。

根據供給給馬達150的一U相電流IU以及一V相電流IV，座標轉換器118求得一q軸電流反饋IqF與一d軸電流反饋IdF。

編碼器120輸出馬達150的一旋轉位置θ m。

q軸控制器122將q軸電流計算器114的q軸電流指令IqC減去座標轉換器118的q軸電流反饋IqF，並根據減去後的q軸電流指令輸出q軸電壓指令VqC。

速度運算器125利用編碼器120輸出的馬達150的旋轉位置θ m，計算一馬達速度(馬達150的旋轉速度)ω m。

另外，馬達控制裝置100也可作為給予一d軸電壓指令VdC的系統，並可包括一低通濾波器130、一前饋補償器132、一磁通量控制器134、一低通濾波器136、一滑差頻率計算器138、一磁通量計算器140以及一d軸控制器142。

低通濾波器130去除一二次側磁通量指令的高頻部分(也就是去除有急遽變動的部份)。

前饋補償器132根據通過低通濾波器130而去除高頻部分的二次側磁通量指令2c，輸出一電流指令。

磁通量控制器134將通過低通濾波器130而去除高頻部分的二次側磁通量指令2c減去藉由磁通量計算器140計算得到的磁通量2，並控制根據減去後的磁通量指令所輸出的電流指令。

低通濾波器136去除磁通量控制器134輸出的電流 指令的高頻部分。

滑差頻率計算器138將藉由q軸電流計算器114而求得的q軸電流指令IqC以及藉由磁通量計算器140計算得到的磁通量2作為輸入，以計算馬達150的滑差頻率ω s。

磁通量計算器140利用座標轉換器118所輸出的d軸電流反饋IdF計算磁通量2。

接著，馬達控制裝置100可作為對馬達150供給電力的系統，並可另包括一座標轉換器160、一PWM控制器162以及一電力轉換器164。

座標轉換器160根據q軸控制器122所輸出的q軸電壓指令VqC以及d軸控制器142所輸出的d軸電壓指令VdC，輸出要對應施加至馬達150的U、V、W相的三相電壓指令VUC、VVC、VWC。

PWM控制器162對應座標轉換器140所輸出的三相電壓指令VUC、VVC、VWC，輸出要給電力轉換器164的一閘訊號。

電力轉換器164對應PWM控制器162所輸出的閘訊號，切換本身內部的功率半導體，以供給馬達150所需的波形的三相電壓。

此外，座標轉換器118、q軸控制器122、d軸控制器142、座標轉換器160、PWM控制器162及電力轉換器164可組成一馬達驅動部155。

[馬達控制裝置的作動]

如「第1圖」所示，給予的一速度指令拿來與速度計算器125輸出的馬達速度ω m進行比較。藉由設定於限制器112的轉矩限制值TLIM，給予的轉矩指令會限制於不超出正TLIM到負TLIM的範圍內。

轉矩限制值計算器116以如下的方式求得轉矩限制值TLIM。轉矩限制值計算器116根據d軸電流指令IdC以及最大 一次側電流指令IPC並基於下述公式進行計算。計算得到的轉矩限制值TLIM用以設定限制器112。

其中2表示一二次側磁通量，L2表示一二次側電感，M表示一互感係數，Pm表示一極對數。

轉矩指令的最大值經由限制器112而限制於正TLIM到負TLIM之間，轉矩限制後的轉矩指令輸入至q軸電流計算器114，而q軸電流計算器114基於轉矩限制後的轉矩指令求得q軸電流指令IqC。q軸電流計算器114進行下述計算而求得q軸電流指令IqC。

IqC=L2/(Pm×M×2)×(轉矩限制後的轉矩指令)。

其次，q軸電流指令IqC拿來與座標轉換器118輸出的q軸電流反饋IqF進行比較。將q軸電流指令IqC減去q軸電流反饋IqF後得到的電流指令會輸入至q軸控制器122，且q軸控制器122輸出q軸電壓指令VqC。

如「第1圖」中表示二次側磁通量指令2C與馬達速度ω m之間的關係的曲線所示，於本實施範例中，二次側磁通量指令2C於一恆定轉矩區域係與馬達150的旋轉速度無關而設為固定值，而於恆定輸出區域則與馬達150的旋轉速度成反比地降低。也就是說，會進行弱磁場控制。

二次側磁通量指令2C藉由低通濾波器130去除高頻部分。低通濾波器處理後的磁通量指令輸入至前饋補償器132，使前饋補償器132輸出電流指令。前饋補償器132具有能使濾波器處理後的磁通量指令成為原本的1/M倍的結構。

另外，低通濾波器處理後的磁通量指令拿來與磁通量計算器140所計算的磁通量2進行比較，而磁通量計算器140利用座標轉換器118所輸出的d軸電流反饋IdF計算得到的磁通量2。

磁通量計算器140具有進行比例積分控制的結構。磁通量計算器140以下述公式根據d軸電流反饋IdF求得磁通量 2。

低通濾波器處理後的磁通量指令減去磁通量2之後得到的磁通量指令會輸入至磁通量控制器134。磁通量控制器134根據輸入的磁通量指令求得電流指令，而此電流指令再經由低通濾波器136去除高頻部分。

將前饋補償器132所輸出的電流指令加上經由低通濾波器136輸出的電流指令，就可求得d軸電流指令IdC。

接著，d軸電流指令IdC拿來與座標轉換器118輸出的d軸電流反饋IdF進行比較。將d軸電流指令1dC減去d軸電流反饋IdF之後得到的電流指令輸入至d軸控制器142，且d軸控制器142輸出d軸電壓指令VdC。

另一方面，磁通量計算器140計算得到的磁通量與q軸電流指令IqC一併輸入至滑差頻率計算器138。滑差頻率計算器138以下述公式求得滑差頻率指令ω s。

其中R2表示一二次側電阻。

將對滑差頻率計算器138所求得的滑差頻率指令ω s加上速度計算器125輸出的馬達速度ω m，就可求得一一次側頻率指令ω 1。將一次側頻率指令ω 1積分可求得一定子位置指令θ mc，且此定子位置指令θ mc(可能經過振盪器OSC)輸出至座標轉換器118以及160。

利用定子位置指令θ mc，座標轉換器118對馬達電流IU以及IV進行座標轉換以求得q軸電流反饋IqF以及d軸電流反饋IdF。

q軸控制器122所輸出的q軸電壓指令VqC、d軸控制器142所輸出的d軸電壓指令VdC以及定子位置指令θ mc會輸入至座標轉換器160，以進行座標轉換進而求得三相電壓指令VUC、VVC、VWC。

三相電壓指令VUC、VVC、VWC經由PWM控制器162以及電力轉換器164而供給給馬達150，使馬達150根據三相電壓指令VUC、VVC、VWC進行驅動。

如上所述，於本實施範例的馬達控制裝置100中，藉由使磁通量指令通過低通濾波器130來抑制磁通量指令的急遽變動。且藉由使磁通量控制器134輸出的磁通量指令通過低通濾波器136，也能抑制d軸電流的急遽變動。

一般而言，若於反相器的最大一次側電流的限制中再限制q軸及d軸電流指令，則d軸電流的急遽變動會導致q軸電流的急遽變動；尤其當d軸電流急遽變大時，q軸電流會急遽變小，且轉矩會大幅變動。但本實施範例的馬達控制裝置100中，磁通量控制器134的輸出會經由低通濾波器136處理，因此能抑制d軸電流指令的急遽變動。藉此，伴隨弱磁場控制的d軸電流指令的變動對q軸電流指令所造成的影響將會降低。

再者，藉由前饋補償器132可補償因磁通量控制器134所導致的響應延遲，故不會使磁通量響應降低。且於最大一次側電流的限制中，會基於d軸電流指令限制轉矩指令；而藉由根據被限制的轉矩指令求得q軸電流指令的方式，於反相器電容的限制中，能夠實現高速的磁通量控制。

如此一來，由於轉矩指令會受限d軸電流指令，因此即使於d軸電流變化時，亦可掌握最大可輸出的轉矩指令。又由於轉矩指令會被除以磁通量以算出q軸電流指令，因此q軸電流指令會與磁通量成反比地增加；即使進行弱磁場控制，亦可如轉矩指令要求的一般輸出轉矩。

因此，速度控制系統的響應亦不受弱磁場控制的影響；甚至於高速區域，速度控制系統的響應也不會降低。又由於磁通量是根據d軸電流反饋計算得到，因此反相器的輸出電壓飽和時，d軸電流會變小，且計算得到的磁通量不會受反相器的電壓飽和影響。

再者，二次側電阻R2可偵測或推斷馬達的繞組溫度 並進行補償，故能防止於因繞組溫度變化造成特性惡化。又，可令轉矩指令通過轉矩指令低通濾波器或凹口波濾波器(notch filter)，而能抑制機械系統的高頻共振。此外，亦可由三相電流控制系統構成部分的q軸及d軸電流控制系統。

[第二實施範例] [馬達控制裝置的結構]

「第2圖」係根據第二實施範例之馬達控制裝置200的方塊圖。對於與「第1圖」相同的元件，於「第2圖」中也標示與「第1圖」相同的符號。

馬達控制裝置200與第一實施範例的馬達控制裝置100相比，僅相異於馬達控制裝置200作為賦予q軸電壓指令VqC的系統而設置有一速度控制器110。

速度控制器110用以將給予的速度指令減去速度計算器125所輸出的一速度反饋，並根據減去後的速度指令輸出轉矩指令。

利用藉由轉矩限制值計算器116計算得到的轉矩限制值TLIM，限制器112對速度控制器110所輸出的轉矩指令施加限制。

q軸電流計算器114、轉矩限制值計算器116、座標轉換器118、編碼器120、q軸控制器122以及速度計算器125的功能與第一實施範例的馬達控制裝置中對應元件的功能相同。

作為賦予d軸電壓指令VdC的系統，馬達控制裝置200包括低通濾波器130、前饋補償器132、磁通量控制器134、低通濾波器136、滑差頻率計算器138、磁通量計算器140以及d軸控制器142的方面亦與第一實施範例的馬達控制裝置相同。且這些元件的功能亦與第一實施範例的馬達控制裝置中對應元件的功能相同。

[馬達控制裝置的作動]

第二實施範例的馬達控制裝置200的作動與第一實施範例的馬達 控制裝置100相較之下，只有轉矩指令從速度控制器110輸出之處不同。

如「第2圖」所示，給予的速度指令拿來與速度計算器125輸出的馬達速度ω m進行比較。給予的速度指令在減去馬達速度ω m的速度指令之後，會輸入至速度控制器110，使速度控制器110輸出轉矩指令。藉由設定於限制器112的轉矩限制值TLIM，轉矩指令會限制成不會超出正TLIM到負TLIM之間的範圍內。

之後的作動則都與第一實施範例的馬達控制裝置100相同。

[第一以及第二實施範例的馬達控制裝置的主要部分的波形]

「第3圖」係「第1圖」及「第2圖」之方塊圖中之主要部分之波形圖，且表示馬達150使用低慣性感應機的情形的動作波形。

「第3圖」中，表示使速度指令是先以階梯狀加速再減速時，各元件的動作波形。如圖所示般，可得知雖然磁通量指令依據旋轉速度被施加弱磁場，但磁通量還是能追隨磁通量指令。

又，如圖所示，雖然d軸電流指令依據磁通量的變化而變化，但藉由輸入有磁通量指令的低通濾波器130或磁通量控制器134輸出側的低通濾波器136之運作，d軸電流指令的急峻動作會被抑制。

又，轉矩限制值TLIM基於d軸電流指令或磁通量的變化而變化，轉矩指令會隨著旋轉速度的上升而降低，因此可視為實現恆定輸出特性。

又，如圖所示，可得知d軸電流指令變化時的q軸電流指令也不會急峻地變化。

又，如圖所示，可得知儘管馬達的相電流使d軸電流大幅變化，也不會形成過量電流而抑制於最大一次側電流以下。

如此，根據第一以及第二實施範例的馬達控制裝置 100以及200，於低慣性感應機的向量控制中，即使反相器的輸出電壓飽和時磁通量計算誤差仍較小，且可於反相器電容的限制中實現高速的磁通量控制。而且，馬達控制裝置100以及200可抑制伴隨弱磁場的激磁電流的驟變並可抑制急遽的轉矩變動，於激磁電流變化時亦可掌握最大可輸出的轉矩指令。此外，還可獲得即便施行弱磁場，對於轉矩指令的實際馬達轉矩的降低會被減少，甚至於高速區域速度控制系統的響應降低會被減少等特性。

因此，於第一以及第二實施範例的馬達控制裝置100以及200中，可防止因弱磁場所導致的控制特性劣化；且因磁通量響應高速，就算於高旋轉速度下速度響應的降低亦較少，因此利用設置有恆定輸出區域的馬達也能同時實現低速度重切削與高速攻螺紋的功能。

100‧‧‧馬達控制裝置

112‧‧‧限制器

114‧‧‧q軸電流計算器

115‧‧‧轉矩指令限制部

116‧‧‧轉矩限制值計算器

118‧‧‧座標轉換器

120‧‧‧編碼器

122‧‧‧q軸控制器

125‧‧‧速度計算器

130‧‧‧低通濾波器

132‧‧‧前饋補償器

134‧‧‧磁通量控制器

136‧‧‧低通濾波器

138‧‧‧滑差頻率計算器

140‧‧‧磁通量計算器

142‧‧‧d軸控制器

150‧‧‧馬達

155‧‧‧馬達驅動部

160‧‧‧座標轉換器

162‧‧‧PWM控制器

164‧‧‧電力轉換器

Claims (10)

1. 一種馬達控制裝置，用以控制一馬達，該馬達控制裝置包括：一轉矩指令限制部，用以將給予的一轉矩指令的大小限制為一定範圍內的大小；一電流計算器，用以利用藉由該轉矩指令限制部限制大小的該轉矩指令輸出一第一電流指令；一磁通量控制器，用以利用從流過該馬達的電流所獲得的一磁通量及與該馬達的一旋轉速度對應之大小所輸出的一二次側磁通量指令，輸出一磁通量指令；及一馬達驅動部，用以利用該電流計算器所輸出的該第一電流指令及從該磁通量控制器獲得的一第二電流指令，驅動該馬達，其中該轉矩指令限制部包括：一轉矩限制值計算器，用以利用給予的一最大一次側電流指令、該第二電流指令及從流過該馬達的電流所獲得的該磁通量，計算得到一轉矩限制值；及一限制器，用以利用藉由該轉矩限制值計算器所計算得到的該轉矩限制值，將給予的該轉矩指令的大小限制為一定範圍內的大小。
2. 如請求項1之馬達控制裝置，其中該電流計算器係根據從流過該馬達的電流所獲得的該磁通量的大小輸出不同大小的該第一電流指令。
3. 如請求項1之馬達控制裝置，其中以與該馬達的該旋轉速度對應之大小所輸出的該二次側磁通量指令，係於該馬達達到特定的旋轉速度之前維持特定大小，當該馬達超出此特定的旋轉速度，該二次側磁通量指令之大小隨著該馬達的該旋轉速度增加而減小。
4. 如請求項1之馬達控制裝置，更包括一滑差頻率計算器，用以利用從流過該馬達的電流所獲得的該磁通量及該第一電流指令，計算該馬達的一滑差頻率；該馬達驅動部係利用藉由該滑差頻率計算器所計算得到的該滑差頻率及從一編碼器獲得的該馬達的該旋轉速度，驅動該馬達。
5. 如請求項1之馬達控制裝置，其中該磁通量控制器的前端設置有一第一低通濾波器，該第一低通濾波器用以抑制以與該馬達的該旋轉速度對應之大小所輸出的該二次側磁通量指令的急遽變動。
6. 如請求項5之馬達控制裝置，其中該磁通量控制器的後端設置有一第二低通濾波器，該第二低通濾波器用以抑制從該磁通量控制器輸出的一電流指令的急遽變動。
7. 如請求項6之馬達控制裝置，另包括一前饋補償器，該前饋補償器用以利用通過該第一低通濾波器的該二次側磁通量指令補償通過該第二低通濾波器的該電流指令的延遲。
8. 一種馬達控制裝置，包括： 一轉矩指令限制部，用以將從一馬達的一旋轉速度獲得的一轉矩指令的大小限制為一定範圍內的大小；一電流計算器，用以利用藉由該轉矩指令限制部限制大小的該轉矩指令輸出一第一電流指令；一磁通量控制器，用以利用從流過該馬達的電流所獲得的一磁通量及以與該馬達的該旋轉速度對應之大小所輸出的一二次側磁通量指令，輸出一磁通量指令；及一馬達驅動部，用以使用該電流計算器所輸出的該第一電流指令及從該磁通量控制器獲得的一第二電流指令，驅動該馬達，其中該轉矩指令限制部包括：一轉矩限制值計算器，用以利用給予的一最大一次側電流指令、該第二電流指令及從流過該馬達的電流所獲得的該磁通量，計算一轉矩限制值；及一限制器，用以利用藉由該轉矩限制值計算器計算得到的該轉矩限制值，將速度控制器所輸出的轉矩指令的大小限制為一定範圍內的大小。
9. 如請求項1或8之馬達控制裝置，其中該馬達為感應電動機。
10. 如請求項9之馬達控制裝置，其中該第一電流指令為q軸電流指令，該第二電流指令為d軸電流指令，且該馬達驅動部藉由向量控制驅動該感應電動機。