CN101902186B - 磁铁电动机的速度控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁铁电动机的速度控制方式，提供一种即使在电动机的极限转矩附近也能够实现高稳定、高效率、高响应的控制特性的磁铁电动机的速度控制装置。在要求与电动机可输出的转矩最大值(或q轴电流)相比过大的转矩指令值(或q轴的电流指令值)时，限制速度控制的输入，以使q轴的电流指令值不增加到极限(限制)值。根据本发明可提供具有高稳定、高效率、高响应特性的磁铁电动机的控制装置。

Description

磁铁电动机的速度控制装置

技术领域

本发明涉及磁铁电动机的速度控制的技术。

背景技术

作为高速旋转域的驱动技术，在专利文献1中记载了如下的方法：根据对驱动磁铁电动机的功率变换器的输入电压和对磁铁电动机的电压指令值来运算作为电压饱和程度的电压饱和率，然后进行降低从外部给与的旋转速度目标值的保护控制，直至该电压饱和率小于电压饱和率设定值为止。

【专利文献1】日本特开2005-33957号公报

专利文献1所记载的方法具有如下的问题：在控制结构上需要设定电压饱和率小于电压饱和率设定值，而不能将电压饱和率完全使用到极限，即不能对电动机施加功率变换器的最大电压，结果，无法完全使用到电动机的极限转矩(torque)。

发明内容

对此，本发明的目的在于提供能够将电压饱和率完全使用到最大直到电动机的极限转矩且实现高稳定、高效率、高响应的永久磁铁电动机的速度控制装置、空气调节器以及螺杆式(screw)压缩器。

本发明的特征是当矢量控制的d轴(磁通轴)以及q轴(转矩轴)的电压指令值的相位角在规定值以上时限制速度控制的输入，以使速度控制的输出即q轴的电流指令值不增加到极限(限制)值。

为了实现上述课题，本发明提供一种磁铁电动机的速度控制装置，其根据作为零的d轴(磁通轴)的电流指令值以及由速度指令值与速度检测值的偏差而运算出的q轴(转矩轴)的电流指令值、和d轴及q轴的电流检测值以及速度检测值(或速度推定值)，来运算d轴以及q轴的电压指令值，并根据该运算值来控制驱动永久磁铁电动机的变换器的输出电压值，该磁铁电动机的速度控制装置的特征是在要求与电动机可输出的转矩最大值(或q轴电流)相比过大的转矩指令值(或q轴的电流指令值)的情况下，限制速度控制的输入，以使q轴的电流指令值不增加到极限(限制)值。

另外，为了实现上述课题，本发明提供一种磁铁电动机的速度控制装置，其根据作为零的d轴(磁通轴)的电流指令值以及由速度指令值与速度检测值的偏差而运算出的q轴(转矩轴)的电流指令值、和d轴及q轴的电流检测值以及速度检测值(或速度推定值)，来运算d轴以及q轴的电压指令值，在限制了驱动磁铁电动机的功率变换器的输出电压值时，通过q轴的电流指令值和电流检测值的偏差来修正相位指令值，并控制变换器的输出电压值，该磁铁电动机的速度控制装置的特征是，在要求与电动机可输出的转矩最大值(或q轴电流)相比过大的转矩指令值(或q轴的电流指令值)的情况下，限制速度控制的输入，以使q轴的电流指令值不增加到极限(限制)值。

此外，在本发明中磁铁电动机的速度控制装置的特征是为了限制速度控制的输入而运算速度补正量，使输入至速度控制运算的第二速度指令值与速度检测值(或速度推定值)一致，并从由上位给与的第一速度指令值减去该运算值来作成第二速度指令值。

而且，在本发明中磁铁电动机的速度控制装置的特征是为了限制速度控制的输入而运算速度补正量，使输入至速度控制运算的第二速度检测值与第一速度指令值一致，并和速度检测值相加来作成第二速度检测值。

而且，在本发明中磁铁电动机的速度控制装置的特征是，在速度补正量中通过比例积分运算来作成输入至速度控制运算的第二速度指令值与速度检测值(或速度推定值)的偏差或者第二速度检测值与第一速度指令值的偏差。

而且，在本发明中磁铁电动机的速度控制装置的特征是为了限制速度输入，而将输入至速度控制运算的积分控制或者比例积分控制的速度指令值和速度检测值(或速度推定值)的偏差的正侧限制为零。

而且，在本发明中磁铁电动机的速度控制装置的特征是作为要求过大的转矩指令值(或q轴的电流指令值)时的判定是d轴以及q轴的电压指令值的相位角在70度以上的情况。

而且，在本发明中磁铁电动机的速度控制装置的特征是作为限制了上述功率变换器的输出电压值时的判定是输出电压值(或电压指令值)的平均值与直流电压值的比率为「1」的情况。

而且，在空气调节器中适用本发明的上述磁铁电动机的速度控制装置。

而且，在螺杆式压缩机中适用本发明的上述磁铁电动机的速度控制装置。

(发明效果)

本发明涉及磁铁电动机的速度控制方式，提供能到达电动机极限转矩的可实现高稳定、高效率、高响应的永久磁铁电动机的速度控制装置。附图说明图1是表示本发明一实施例的磁铁电动机的速度控制装置的结构图。图2是未采用本发明时的加减速运转的特性图。图3是作为本发明特征的电压限制检测部的结构图。图4是电动机速度和极限转矩以及电压相位的关系图。图5是作为本发明特征的速度指令修正运算部的结构图。图6是采用了本发明一实施例时的加减速运转的特性图。图7是表示本发明其它实施例的磁铁电动机的速度控制装置的结构图。图8是表示本发明其它实施例的磁铁电动机的速度控制装置的结构图。图9是作为本发明特征的速度控制运算部的结构图。图10是在空气调节器中适用了本发明的磁铁电动机的速度控制装置的结构图。图11是在螺杆式压缩机中适用了本发明的磁铁电动机的速度控制装置的结构图。符号说明1磁铁电动机2功率变换器3直流电源4电流推定部5、17坐标变换部6轴误差推定部7速度推定部8相位推定部9速度控制运算部10速度指令修正运算部11加法部11a减法部12、13电流控制运算部14相位误差指令运算部15矢量控制运算部16电压限制检测部ω₀ ^*、ω^*速度指令值Δω^*速度补正值ω_1c、ω_1c′速度推定值Δω速度偏差值I_d ^*、I_d ^**、I_q ^*、I_q ^**电流指令值θ_dc相位推定值Δθ_e ^*相位误差的指令值Δθ_c推定值V_dc ^**、V_qc ^**电压指令值δlmt_flg电压相位限制标志Vlmt_flg电压值限制标志

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。

<第1实施例>图1表示作为本发明一实施例的磁铁电动机的速度控制装置的结构例。

磁铁电动机1输出电动机转矩，该电动机转矩合成了基于永久磁铁的磁通的转矩分量和基于电枢绕组的电感的转矩分量。

功率变换器2输出与3相交流电压指令值V_u ^*、V_v ^*、V_w ^*成比例的电压，并使磁铁电动机1的输出电压和转速可变。

直流电源3对功率变换器2提供直流电压E_DC。

电流推定部4根据流过功率变换器2的为了过电流检测而安装的一个分流电阻R_s的直流电流I_DC来再现3相交流电流(i_u，i_v，i_w)，并输出i_u^、i_v^、i_w^。

坐标变换部5采用上述3相交流电流的再现值i_u^、i_v^、i_w^和相位推定值θ_dc来运算并输出d轴以及q轴的电流检测值I_dc、I_qc。

轴误差推定部6根据电压指令值V_dc ^**、V_qc ^**、速度推定值ω_1c、电流检测值I_dc、I_qc以及电动机常数，来进行相位推定值θ_dc与电动机的相位值θ_d之间的偏差即轴误差Δθ的推定运算，并输出推定值Δθ_c。

速度推定部7对作为「0」的轴误差的指令值Δθ_c ^*和轴误差的推定值Δθ_c的偏差进行比例运算或者比例正积分运算，并输出速度推定值ω_1c。

相位推定部8对速度推定值ω_1c进行积分然后输出相位推定值θ_dc。

速度控制运算部9为了使速度推定值ω_1c随动于第二速度指令值ω^*而进行比例积分运算，并输出q轴的电流指令值Iq^*。

速度指令修正运算部10根据第二速度指令值ω^*与速度推定值ω_1c的速度偏差值Δω和电压相位限制标志δlmt_flg来输出速度补正值Δω^*。

加法部11使从上位给与的第一速度指令值ω₀ ^*与速度补正值Δω^*相加，并输出第二速度指令值ω^*。

d轴电流控制运算部12根据条件进行以下的动作。在电压值限制标志Vlmt_flg为「0」的情况下：为了使d轴电流检测值I_dc随动于作为「0」的第一d轴电流指令值I_d ^*而进行比例积分运算，运算ΔI_d ^**并作为第二d轴电流指令值I_d ^**输出。

在电压值限制标志Vlmt_flg为「1」的情况下：不进行ΔI_d ^**的更新而保持并输出上次值。

q轴电流控制运算部13根据条件进行以下动作。

在电压值限制标志Vlmt_flg为「0」的情况下：为了使q轴的电流检测值I_qc随动于速度控制运算部9的输出即第一q轴的电流指令值I_q ^*而进行比例积分运算，运算ΔI_q ^**并与I_q ^*相加后输出第二q轴的电流指令值I_q ^**。

在电压值限制标志Vlmt_flg为「1」的情况下：不进行ΔI_q ^**的更新而保持上次值，与I_q ^*相加后输出第二q轴的电流指令值I_q ^**。

相位误差指令运算部14根据条件进行以下动作。

在电压值限制标志Vlmt_flg为「0」的情况下：将相位误差的指令值Δθ_e ^*作为「0」输出。

在电压值限制标志Vlmt_flg为「1」的情况下：为了使q轴的电流检测值I_qc随动于速度控制运算部9的输出即第一轴的电流指令值I_q ^*而进行比例积分运算，并输出相位误差的指令值Δθ_e ^*。

矢量控制运算部15根据磁铁电动机1的电气常数、第二电流指令值I_d ^**、I_q ^**、速度推定值ω_1c和相位误差的指令值Δθ_e ^*来运算并输出电压指令值V_dc ^**、V_qc ^**。

电压限制检测部16根据d轴以及q轴的电压指令值V_dc ^**、V_qc ^**和直流电压值E_DC来输出电压值限制标志Vmt_flg和电压相位限制标志δmt_flg。

坐标变换部17采用d轴以及q轴的电压指令值V_dc ^**、V_qc ^**和位置推定值θ_dc来输出3相交流电压指令值V_u ^**、V_v ^**、V_w ^**。

接着，对作为基础的矢量控制方式的电压控制和相位控制的基本动作进行说明。

电压控制的基本动作是在图1内的电压限制检测部16中利用(式1)采用d轴以及q轴的电压指令值V_dc ^**、V_qc ^**来运算电压值V^*。

【式1】 $V^{*}=\sqrt{{V_{\mathrm{dc}}}^{**2}+{V_{\mathrm{qc}}}^{**2}}$

进而，采用V^*和直流电压值E_DC根据(式2)来作成电压值限制标志Vlmt_flg。

【式2】 $\left(\begin{array}{c}1/2\&CenterDot;E_{\mathrm{DC}}>V^{*}:{\mathrm{Vlmt}}_{\mathrm{flg}}=0\\ 1/2\&CenterDot;E_{\mathrm{DC}}\&le;V^{*}:{\mathrm{Vlmt}}_{\mathrm{flg}}=1\end{array}\right)$

d轴电流控制运算部12和q轴电流控制运算部13根据(式3)输出第二电流指令值I_d ^**、I_q ^**，使电流检测值I_dc、I_qc随动于第一电流指令值I_d ^*、I_q ^*。

【式3】 $\left(\begin{array}{c}{I_d}^{**}={I_d}^{*}+{{\mathrm{\&Delta;I}}_d}^{**}\\ {I_q}^{**}={I_q}^{*}+{{\mathrm{\&Delta;I}}_q}^{**}\end{array}\right)$

矢量控制运算部15采用第二电流指令值I_d ^**、I_q ^**和磁铁电动机1的常数以及速度推定值ω_1c根据(式4)来运算电压指令值V_dc ^**、V_qc ^**。

【式4】 $\left[\begin{array}{c}{V_{\mathrm{dc}}}^{*}\\ {V_{\mathrm{qc}}}^{*}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{R}^{*}& -{\mathrm{\&omega;}}_{1c}\&CenterDot;{L_q}^{*}\\ {\mathrm{\&omega;}}_{1c}\&CenterDot;{L_d}^{*}& R^{*}\end{array}\right]\&CenterDot;\left[\begin{array}{c}{I_d}^{**}\\ {I_q}^{**}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}0\\ {\mathrm{\&omega;}}_1\&CenterDot;{K_e}^{*}\end{array}\right]$

其中，R：电阻值L_d：d轴电感值，L_q：q轴电感值K_e：感应电压系数，^*：设定值此外，采用上述(式4)和相位误差的指令值Δθ_e ^*根据(式5)来运算新的电压指令值即V_dc ^**、V_qc ^**，并控制功率变换器2的输出电压。

【式5】 $\left[\begin{array}{c}{V_{\mathrm{dc}}}^{**}\\ {V_{\mathrm{qc}}}^{**}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{V_{\mathrm{dc}}}^{*}\\ {V_{\mathrm{qc}}}^{*}\end{array}\right]\&CenterDot;\left[\begin{array}{cc}{{\cos \mathrm{\&Delta;\&theta;}}_e}^{*}& {{-\sin \mathrm{\&Delta;\&theta;}}_e}^{*}\\ {{\sin \mathrm{\&Delta;\&theta;}}_e}^{*}& {{\cos \mathrm{\&Delta;\&theta;}}_e}^{*}\end{array}\right]$

本控制方式可利用相位误差的指令值Δθ_e ^*在保持Id^*设定为「0」的状态下进行扩大高速域的转矩范围的「弱磁场控制运转」。

通过采用此方法可将电压饱和率使用到极限。

另一方面，现有的相位控制基本动作是在轴误差推定部6中采用电压指令值V_dc ^**、V_qc ^**和电流检测值I_dc、I_qc、速度推定值ω_1c以及磁铁电动机1的常数利用(式6)来进行相位推定值θ_dc和电动机相位值θ_d的偏差即轴误差值Δθ(＝θ_dc-θ_d)的推定运算。

【式6】 ${\mathrm{\&Delta;\&theta;}}_c={\tan }^{-1}\left[\frac{{V_{\mathrm{dc}}}^{**}-R^{*}\&CenterDot;I_{\mathrm{dc}}+{\mathrm{\&omega;}}_{1c}\&CenterDot;{L_q}^{*}\&CenterDot;I_{\mathrm{qc}}}{{V_{\mathrm{qc}}}^{**}-R^{*}\&CenterDot;I_{\mathrm{qc}}-{\mathrm{\&omega;}}_{1c}\&CenterDot;{L_q}^{*}\&CenterDot;I_{\mathrm{dc}}}\right]$

另外，速度推定部7为了使轴误差的推定值Δθ_c为「0」而进行比例积分运算来控制速度推定值ω_1c。

相位推定部8对速度推定值ω_1c进行积分来控制相位推定值0_dc。

以上是现有的电压控制和相位控制的基本动作。

接着，对未使用本发明的「速度指令修正运算部10」时(Δω^*＝0)的控制特性进行叙述。

图2表示给与梯形波的速度指令值ω^*时的运转特性。

在给与100％负载转矩的状态下是进行加减速运转的状态。

图2中上半部分图表示第一速度指令值w₀ ^*和速度推定值ω_1c的波形，下半部分图表示q轴的电流指令值I_q ^*的波形。

速度指令值ω^*以规定的加速速率从A点增加到C点，但在加速途中的B点处速度ω停滞。

这意味着在B点以上的速度域中还未施加负载转矩100％，磁铁电动机1的输出就到达极限转矩。

因此，如果使速度指令值ω₀ ^*减速，则速度ω再次随动于ω₀ ^*。但是，在磁铁电动机1的输出到达极限转矩的期间，恒定地产生速度偏差值Δω，所以通过速度控制运算部9的积分动作，使Iq^*发散到限制值(极限值)Iq^* _max。因此，在D点附近存在速度的随动特性恶化的问题。

由此，在速度控制运算部9的控制增益低的情况下，存在随动性进一步恶化直至过电流跳闸(trip)所引起的运转停止的情况。

接着，对作为本发明特征的「速度指令修正运算部10」、「电压限制检测部16」进行说明。

通过追加这两个部件，在磁铁电动机1到达极限转矩的情况下，可使速度指令值ω₀ ^*迅速减小到速度ω，以防止q轴的电流指令值I_q ^*的发散。

对图3所示的电压限制检测部16进行说明。

采用d轴以及q轴的电压指令值V_dc ^**、V_qc ^**和直流电压值E_DC，作成如下的信号：(1)用于向弱磁场控制切换的信号：Vlmt_flgVlmt_flg＝「0」：进行通常的电流控制，Vlmt_flg＝「1」：进行弱磁场控制，(2)检测磁铁电动机1到达极限转矩的情况的信号：δlmt_flgδlmt_flg＝「0」：小于极限转矩，δlmt_flg＝「1」：到达极限转矩。

将电压指令值V_dc ^**、V_qc ^**输入到输出电压运算部161，并根据(式7)来运算信号V^*。

【式7】 $V^{*}=\sqrt{{V_{\mathrm{dc}}}^{**2}+{V_{\mathrm{qc}}}^{**2}}$

将该信号V^*和信号E_dc输入到比较部162，并根据前述的(式1)来输出「0」或「1」的电压值限制标志Vlmt_flg。

另外，还将电压指令值V_dc ^**、V_qc ^**输入到163，并根据(式8)来运算电压指令值V_dc ^**和V_qc ^**的相位角即电压相位δ。

【式8】 $\mathrm{\&delta;}={\tan }^{-1}[-\frac{{V_{\mathrm{dc}}}^{**}}{{V_{\mathrm{qc}}}^{**}}]$

信号δlmt164表示极限转矩时的电压相位的值。

对该信号δlmt164进行说明。

图4表示电动机速度ω和极限转矩以及电压相位(极限转矩时)的关系。

从而可知：随着电动机速度变大，极限转矩变小，(式8)所示的电压相位变大。

即，利用电压相位δ的大小可检测(推定)出磁铁电动机的输出是否已到达极限转矩。该判定值是信号δlmt164，根据数值分析或实际试验可预先进行调查设定。

如果直流电压E_dc的大小近似为恒定值，则可将最大速度极限转矩时的电压相位值设定为信号δlmt。

示出在E_DC的大小频繁变化的情况下利用E_DC来读出信号δlmt的图，并可以输出该信号。

将信号δ和信号δlmt输入到比较部165，并根据(式9)来输出「0」或「1」的电压相位限制标志δlmt_flg。

【式9】 $\left(\begin{array}{c}\mathrm{\&delta;lmt}>\mathrm{\&delta;}:\mathrm{\&delta;}{\mathrm{lmt}}_{\mathrm{flg}}=0\\ \mathrm{\&delta;lmt}\&le;\mathrm{\&delta;}:\mathrm{\&delta;}{\mathrm{lmt}}_{\mathrm{flg}}=1\end{array}\right)$

对图5所示的速度指令修正运算部10进行说明。

将速度偏差值Δω和上述电压相位限制标志δlmt_flg输入到切换部101，并根据(式10)来选择输出信号。

【式10】 $\left(\begin{array}{c}\mathrm{\&delta;}{\mathrm{lmt}}_{\mathrm{flg}}=0:0-\mathrm{\&Delta;\&omega;}\\ \mathrm{\&delta;}{\mathrm{lmt}}_{\mathrm{flg}}=1:\mathrm{\&Delta;\&omega;}\end{array}\right)$

将切换部101的输出信号输入到比例常数为K_p的比例运算部102和积分常数为K_i的积分运算部103，将102和103的输出信号的相加值作为速度补正值Δω^*输出。

即，δlmt_flg＝「0」：小于极限转矩，所以不进行速度指令值的修正(Δω^*＝0)；δlmt_flg＝「1」：到达极限转矩，所以进行速度指令值的修正(运算Δω^*)。

在加法部11中，采用第一速度指令值ω₀ ^*和速度补正值Δω^*根据(式11)来运算第二速度指令值ω^*，并成为向速度控制运算部9的输入信号。

【式11】ω^*＝ω₀ ^*+Δω^*

图6表示采用了本发明的「速度指令修正运算部10」、「电压限制检测部16」时的控制特性。

在图2所示的现有技术中，在加速途中的B点以上处速度W停滞，q轴的电流指令值I_q ^*发散，但在本发明中通过使第一速度指令值w₀ ^*减速到第二速度指令值ω^*，来防止I_q ^*的发散，结果可知即使在D点附近也能够实现随动性良好的特性。

<第2实施例>在第1实施例中是采用速度补正值Δω^*来修正第一速度指令值w₀ ^*的方式，不过也可以采用Δω^*来修正速度推定值ω_1c。

图7表示此实施例。

图中的1～10、12～17与图1的部件相同。

减法部11a采用速度推定值ω_1c和速度补正值Δω^*根据(式12)来输出第二速度推定值ω_1c′。

【式12】ω_1c′＝ω_1c+Δω^*

由此可知即使将该第二速度推定值ω_1c′作为向速度控制运算部9的输入信号也与上述实施例进行同样的动作，并取得同样的效果。

<第3实施例>图8表示本发明的其它实施例。

在第1、2实施例中，采用速度补正值修正了第一速度指令值或速度检测值，但在本实施例中，采用限制了电压相位的信息来限制速度控制运算部的输入信号。

图中的1～8、10～17与图1的部件相同。

速度控制运算部9a采用速度偏差值Δω和电压相位限制标志δlim_flg来输出q轴的电流指令值I_q ^*。

接着，采用图9来说明速度控制运算部9a。

向速度偏差限制部9a1输入速度偏差值Δω，并根据(式13)输出信号。

【式13】 $\left(\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;\&omega;}\&GreaterEqual;0:{\mathrm{\&Delta;\&omega;}}^{\&prime;}=0\\ \mathrm{\&Delta;\&omega;}<0:{\mathrm{\&Delta;\&omega;}}^{\&prime;}=\mathrm{\&Delta;\&omega;}\end{array}\right)$

将速度偏差值Δω和信号Δω′以及电压相位限制标志δlmt_flg输入到切换部9a2，并根据(式14)选择输出信号。

【式14】 $\left(\begin{array}{c}\mathrm{\&delta;}{\mathrm{lmt}}_{\mathrm{flg}}=0:\mathrm{\&Delta;\&omega;}\\ \mathrm{\&delta;}{\mathrm{lmt}}_{\mathrm{flg}}=1:{\mathrm{\&Delta;\&omega;}}^{\&prime;}\end{array}\right)$

将切换部9a2的输出信号输入到比例常数为K_p1的比例运算部9a3和积分常数为K_i1的积分运算部9a4，将9a3和9a4的输出信号的相加值作为q轴的电流指令值I_q ^*输出。

即，在本实施例中δlmt_flg＝「0」：小于极限转矩，所以不进行I_q ^*的修正(无限制)；δlmt_flg＝「1」：到达极限转矩，所以进行I_q ^*的修正(限制正侧的输入)。

由此可知与上述实施例进行同样动作并获得同样的效果。

此外在本实施例中，在δlmt_flg＝「1」的情况下，限制了输入到比例运算部9a3和积分运算部9a4双方的信号的正侧，不过也可以仅对积分运算部9a4的输入信号限制正侧。

<第4实施例>图10表示本发明的其它实施例。

本实施例是在空气调节器中适用本发明的实施例。

图中的构成要素1～17与图1的部件相同。

以下，对空气调节器18的结构进行说明。

空气调节器18由室内机181、室外机182以及配管183构成。

在室外机182中，利用功率变换器控制器182a来控制磁铁电动机182b，并驱动对冷媒进行压缩的压缩机182c。

通过软件、硬件电路来安装图1中1～17的构成要素。

这样，如果在空气调节器中适用本发明，则能够实现高效率、高响应的控制特性。

<第5实施例>图11表示本发明的其它实施例。

本实施例是在螺杆式压缩机中适用了本发明。

图中的构成要素1～17与图1的部件相同。

对螺杆式压缩机19的结构进行说明。

在包含磁铁电动机1的螺杆式压缩机192中，利用操作面板191来输入速度指令值ω^*，利用功率变换器控制器193来进行控制驱动。

利用软件、硬件电路来安装图1中1～17的构成要素。

这样，如果在螺杆式压缩机中适用本发明，则能够实现高效率、高响应的控制特性。

此外目前为止，在第1～第3实施例中，根据第一电流指令值I_d ^*、I_q ^*和电流检测值I_dc、I_qc来作成第二电流指令值I_d ^**、I_q ^**，并采用该第二电流指令值来进行矢量控制运算，不过还可以适用于根据第一电流指令值I_d ^*、I_q ^*和电流检测值I_dc、I_qc来作成电压补正值ΔV_d、ΔV_q，并采用该电压补正值、第一电流指令值I_d ^*、I_q ^*、速度推定值ω_1c和磁铁电动机1的常数根据(式15)来运算电压指令值V_dc ^**、V_qc ^**的矢量控制方式。

【式15】 $\left[\begin{array}{c}{V_{\mathrm{dc}}}^{**}\\ {V_{\mathrm{qc}}}^{**}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{R}^{*}& -{\mathrm{\&omega;}}_{1c}\&CenterDot;{L_q}^{*}\\ {\mathrm{\&omega;}}_{1c}\&CenterDot;{L_d}^{*}& R^{*}\end{array}\right]\&CenterDot;\left[\begin{array}{c}{I_d}^{*}\\ {I_q}^{*}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}0\\ {\mathrm{\&omega;}}_{1c}\&CenterDot;{K_e}^{*}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\&Delta;V}}_d\\ {\mathrm{\&Delta;V}}_q\end{array}\right]$

另外，在第1～第3实施例中，根据流过功率变换器2的为了过电流检测而安装的一个分流电阻Rs的直流电流I_DC来再现3相的电动机电流，并在控制中使用了该再现电流i_u^、i_v^、i_w^，不过还可以应用由电流检测器直接检测出的交流电流i_u～i_w。

此外，在第1～第3实施例中采用了已省略磁铁电动机1的位置信息的无位置传感器控制，不过还可以应用可直接检测位置的编码器(エンコ一ダ)、旋转角传感器(レゾルバ)、磁极位置传感器等所检测出的位置θ。

在此情况下，速度ω可根据(式16)进行运算。

【式16】 $\mathrm{\&omega;}=\frac{d}{\mathrm{dt}}\&CenterDot;\mathrm{\&theta;}$

工业上的可利用性

根据本发明可实现提供一种高稳定、高效率的磁铁电动机。

Claims (15)

1.一种磁铁电动机的速度控制装置，其根据作为零的d轴即磁通轴的电流指令值以及由速度指令值与速度检测值的偏差而运算出的q轴即转矩轴的电流指令值、和d轴及q轴的电流检测值以及速度检测值或速度推定值，来运算d轴以及q轴的电压指令值，并根据该运算出的电压指令值来控制驱动永久磁铁电动机的变换器的输出电压值，该磁铁电动机的速度控制装置的特征在于，

在要求与电动机可输出的转矩最大值或q轴电流相比过大的转矩指令值或q轴的电流指令值的情况下，限制速度控制的输入，以使q轴的电流指令值不增加到极限值。

2.根据权利要求1所述的磁铁电动机的速度控制装置，其特征在于，

为了限制上述速度控制的输入而运算速度补正量，使输入至速度控制运算的第二速度指令值与速度检测值或速度推定值一致，并从由上位给与的第一速度指令值减去该运算出的速度补正量来作成第二速度指令值。

3.根据权利要求1所述的磁铁电动机的速度控制装置，其特征在于，

为了限制上述速度控制的输入而运算速度补正量，使输入至速度控制运算的第二速度检测值与第一速度指令值一致，并和速度检测值相加来作成第二速度检测值。

4.根据权利要求2所述的磁铁电动机的速度控制装置，其特征在于，

对于上述速度补正量，通过比例积分运算来作成输入至速度控制运算的第二速度指令值与速度检测值或速度推定值的偏差或者第二速度检测值与第一速度指令值的偏差。

5.根据权利要求1所述的磁铁电动机的速度控制装置，其特征在于，

为了限制上述速度控制的输入，而将输入至速度控制运算的积分控制或者比例积分控制的速度指令值和速度检测值或速度推定值的偏差的正侧限制为零。

6.根据权利要求1所述的磁铁电动机的速度控制装置，其特征在于，

作为要求上述过大的转矩指令值或q轴的电流指令值时的判定，是d轴以及q轴的电压指令值的相位角在70度以上的情况。

7.一种磁铁电动机的速度控制装置，其根据作为零的d轴即磁通轴的电流指令值以及由速度指令值与速度检测值的偏差而运算出的q轴即转矩轴的电流指令值、和d轴及q轴的电流检测值以及速度检测值或速度推定值，来运算d轴以及q轴的电压指令值，在限制了驱动磁铁电动机的功率变换器的输出电压值时，通过q轴的电流指令值和电流检测值的偏差来修正相位指令值，并控制变换器的输出电压值，该磁铁电动机的速度控制装置的特征在于，

在要求与电动机可输出的转矩最大值或q轴电流相比过大的转矩指令值或q轴的电流指令值的情况下，限制速度控制的输入，以使q轴的电流指令值不增加到极限值。

8.根据权利要求7所述的磁铁电动机的速度控制装置，其特征在于，

为了限制上述速度控制的输入而运算速度补正量，使输入至速度控制运算的第二速度指令值与速度检测值或速度推定值一致，并从由上位给与的第一速度指令值减去该运算出的速度补正量来作成第二速度指令值。

9.根据权利要求7所述的磁铁电动机的速度控制装置，其特征在于，

为了限制上述速度控制的输入而运算速度补正量，使输入至速度控制运算的第二速度检测值与第一速度指令值一致，并和速度检测值相加来作成第二速度检测值。

10.根据权利要求8所述的磁铁电动机的速度控制装置，其特征在于，

对于上述速度补正量，通过比例积分运算来作成输入至速度控制运算的第二速度指令值与速度检测值或速度推定值的偏差或者第二速度检测值与第一速度指令值的偏差。

11.根据权利要求7所述的磁铁电动机的速度控制装置，其特征在于，

为了限制上述速度控制的输入，而将输入至速度控制运算的积分控制或者比例积分控制的速度指令值和速度检测值或速度推定值的偏差的正侧限制为零。

12.根据权利要求7所述的磁铁电动机的速度控制装置，其特征在于，

作为要求上述过大的转矩指令值或q轴的电流指令值时的判定，是d轴以及q轴的电压指令值的相位角在70度以上的情况。

13.根据权利要求7所述的磁铁电动机的速度控制装置，其特征在于，

作为限制了上述功率变换器的输出电压值时的判定，是输出电压值或电压指令值的平均值与直流电压值的比率为「1」的情况。

14.一种空气调节器，其特征在于，

应用了权利要求1所述的磁铁电动机的速度控制装置。

15.一种螺杆式压缩机，其特征在于，

应用了权利要求1所述的磁铁电动机的速度控制装置。

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