[发明专利]永磁型同步电机的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于利用半导体电力转换器驱动永磁型同步电机（永磁同步电机）的控制装置。

背景技术

图6表示用于利用变频器驱动无刷电机的现有的电机驱动装置。该电机驱动装置记载在专利文献1中，例如以洗衣机的洗衣槽驱动用的无刷电机作为适用对象。

在图6中，201是交流电源，202是整流电路，203是平滑电容器，204是变频器主电路，205是无刷电机，206是作为负荷的洗衣槽。

此外，301是检测平滑电容器203的电压E_d1的直流电压检测器，302是输出直流电压指令值E_d1^*的直流电源，303是直流电压抑制电路，304是位置检测器，305是转速运算电路，306是被输入有转速指令值N^*和转速运算值N的转速控制电路，307是对变频器主电路204的半导体开关元件输出驱动脉冲的控制电路。

控制电路307使用以下信息生成驱动脉冲：从直流电压抑制电路303输出的d轴电流指令值I_d^*；从转速控制电路306输出的q轴电流指令值I_q^*；和从位置检测器304输出的电机205的磁极位置信息。

在此，所谓d轴是指与电机205的转子永磁铁（磁极）产生的磁通平行方向的坐标轴，所谓q轴是指与上述磁通正交的方向（与d轴正交的方向）的坐标轴。

在上述结构中，转速控制电路306对转速指令值N^*和转速运算值N的偏差进行比例积分运算，生成q轴电流指令值I_q^*。此外，直流电压抑制电路303在电机205定速时和加速时输出“0”作为d轴电流指令值I_d^*，当电机205减速时，即直流电压检测值E_d1超过直流电压指令值E_d1^*时，对E_d1和E_d1^*的偏差进行比例积分运算，生成d轴电流指令值I_d^*。

控制电路307包括电流控制器和二相/三相坐标转换器（都未图示）等。该控制电路307生成驱动脉冲，由此，调整q轴电流，将对电机205的制动转矩（扭矩）控制为规定值，调整d轴电流，将来自电机205的再生能量控制为规定值。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4592712号公报（段落[0030]～[0092]，图1～图3等）

发明内容

发明要解决的课题

在图6记载的现有技术中，为了控制来自电机205的再生能量，需要使d轴电流与q轴电流独立地进行控制。因此，在用于通常运转时（定速时和加速时）的电机205的控制系统上，必须增加设置直流电压抑制电路303等，以控制再生能量，由此电路变得复杂化。

此外，在该现有技术中，电机205的通常运转时的控制与再生时的控制的切换必须在直流电压抑制电路303内的控制系统层次进行。在该情况下，为了避免控制系统的切换时经常产生的不连续或不稳定等问题，需要适当地控制切换动作自身，导致系统进一步复杂化。

另外，在图6所示现有技术中，分别独立地利用d轴电流控制再生能量，利用q轴电流控制电机205的制动转矩。即，该现有技术仅能够应用于转矩不依存d轴电流而仅依存q轴电流的电机，作为这种电机，在永磁型同步电机领域中，仅适合于非凸极性的表面磁铁型同步电机。

另一方面，近年，作为一种永磁型同步电机的埋入磁铁型同步电机在产业设备或混合动力汽车/电动汽车等得到广泛使用。该埋入磁铁型同步电机因为凸极性大，所以不能够忽视d轴电流引起的磁阻转矩，反而，希望积极利用磁阻转矩。

该埋入磁铁型同步电机的转矩与d、q轴电流的关系为非线性，对于控制转矩，不能够独立地控制d轴电流与q轴电流，因此图6所示那样的现有技术不适用。

即，若将图6的现有技术应用于埋入磁铁型同步电机的驱动系统，则不能够得到所希望的转矩控制精度，而导致引起速度控制系统或位置控制系统等系统整体的不稳定化。

此外，在图6所示现有技术中，在通常运转时，仅考虑d轴电流为0或小的值的运转条件。即，在永磁型同步电机高速运转的恒功率区域中，作为必不可少的弱磁通控制动作，d轴电流相对q轴电流成为大的负值的运转条件完全没有考虑。