CN103503307B - 电动机的控制装置及电动机的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的电动机的控制装置(1)包括：电流控制单元(4)，基于由转矩指令值(T^*)算出的电压指令值用的状态量和dq轴电流检测值(i_d、i_q)，计算用于驱动电动机(100)的电压指令值(v_d ^*、v_q ^*)；以及过调制处理单元(16)，基于电压指令值(v_d ^*、v_q ^*)、电流控制常数和电动机常数，判定电动机(100)在过调制状态时稳定还是不稳定，并在判定是稳定的情况下，通过在过调制状态下驱动电动机(100)，从而即使电动机为过调制状态，也可以提高电源电压的利用率而实现电动机的输出提高。

Description

电动机的控制装置及电动机的控制方法

技术领域

本发明涉及通过矢量(vector)控制来控制电动机的控制装置及电动机的控制方法，特别涉及即使电动机为过调制状态时也判定稳定还是不稳定从而驱动电动机的控制装置及电动机的控制方法。

背景技术

以往，在交流电动机中，在dq轴上进行电流反馈控制，即进行所谓的电流矢量控制，专利文献1公开了作为进行这样的电流矢量的交流电动机的驱动控制装置的一例。

在该专利文献1所公开的以往的交流电动机的驱动控制装置中，在通过脉宽调制可以实现模拟正弦波电压的通常调制区域和超过通常调制区域的范围并施加电压的过调制区域之间进行不同的控制，目的在于在从通常调制区域移动到过调制区域时使电动机中产生的转矩冲击降低。而且，在通常调制区域中使用电流控制，在过调制区域中使用电压控制和矩形波控制，从而根据状况来切换控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2000-50686号公报

发明内容

但是，在上述以往的交流电动机的驱动控制装置中，由于在过调制区域中不进行稳定还是不稳定的判定，所以只能进行单纯的矩形波的控制。由此，由于电源电压的利用率下降，所以电动机的效率下降，因而存在不能提高电动机的输出的问题。

此外，由于在通常调制区域和过调制区域之间切换三个控制方式，所以用于无缝地切换控制的处理复杂，并且为了各个控制方式而需要处理装置的资源，因此还有硬件和相应需要的成本增大的问题。

而且，由于在电压控制及矩形波控制中通过操控电压相位来控制转矩，所以与电压振幅不能操控，进行电流控制的情况比较，也有电流控制性能下降，模型化误差和干扰产生的高谐波电流流过，效率下降的问题。

因此，本发明鉴于上述实际情况而提出，目的在于，提供即使电动机为过调制状态也能够提高电源电压的利用率从而实现电动机的效率提高及输出提高的电动机的控制装置及电动机的控制方法。

本发明的电动机的控制装置通过包括：电流控制单元，基于从转矩指令值算出的电压指令值计算用的状态量和从电动机检测出的电流检测值，计算用于驱动电动机的电压指令值；以及过调制处理单元，基于电压指令值的相位和用于控制电动机的控制用的状态量，判定电动机在过调制状态时稳定还是不稳定，并基于该判定结果，驱动电动机，从而解决上述课题。

附图说明

图1是表示采用了本发明的第1实施方式的电动机的控制装置的整体结构的方框图。

图2是表示采用了本发明的第1实施方式的过调制处理单元的结构的方框图。

图3是表示采用了本发明的第1实施方式的电动机的控制装置的电动机的控制处理的处理过程的流程图。

图4是简要地表现了采用了本发明的第1实施方式的电动机的电流控制***的方框图。

图5是用于说明采用了本发明的第1实施方式的电动机的控制装置中的过调制稳定性的判定方法的图。

图6是用于说明采用了本发明的第1实施方式的电动机的控制装置中的稳定或不稳定的判定方法的图。

图7是表示采用了本发明的第2实施方式的电动机的控制装置的整体结构的方框图。

图8是表示采用了本发明的第2实施方式的过调制处理单元的结构的方框图。

图9是采用了本发明的第2实施方式的电动机的控制装置的电动机的控制处理的处理过程的流程图。

图10是用于说明采用了本发明的第2实施方式的电动机的控制装置中的过调制稳定性的图。

图11是表示采用了本发明的第3实施方式的电动机的控制装置的整体结构的方框图。

图12是表示采用了本发明的第3实施方式的过调制处理单元的结构的方框图。

图13是用于说明采用了本发明的第3实施方式的电动机的控制装置中的电流控制常数的图。

图14是表示采用了本发明的第3实施方式的电动机的控制装置的电动机的控制处理的处理过程的流程图。

图15是简要地表现采用了本发明的第3实施方式的电动机的电流控制***的方框图。

图16是表示采用了本发明的第4实施方式的电动机的控制装置的整体结构的方框图。

图17是表示采用了本发明的第4实施方式的过调制处理单元的结构的方框图。

图18是表示采用了本发明的第4实施方式的电动机的控制装置的电动机的控制处理的处理过程的流程图。

图19是用于说明采用了本发明的第4实施方式的电动机的控制装置中的稳定或不稳定的控制方法的图。

图20是用于说明采用了本发明的第4实施方式的电动机的控制装置中的稳定或不稳定的控制方法的图。

图21是用于说明采用了本发明的第4实施方式的电动机的控制装置中的稳定或不稳定的控制方法的图。

图22是用于说明采用了本发明的第4实施方式的电动机的控制装置中的稳定或不稳定的控制方法的图。

图23是用于说明采用了本发明的第4实施方式的电动机的控制装置中的稳定或不稳定的控制方法的图。

图24是表示采用了本发明的第5实施方式的电动机的控制装置的整体结构的方框图。

图25是表示采用了本发明的第5实施方式的过调制处理单元的结构的方框图。

图26是用于说明采用了本发明的第5实施方式的电动机的控制装置中的电流控制常数的图。

图27是用于说明采用了本发明的第5实施方式的电动机的控制装置中的调制率和电压指令值的相位之间的关系的图。

图28是表示采用了本发明的第5实施方式的电动机的控制装置中的电动机的控制处理的处理过程的流程图。

图29是表示采用了本发明的第6实施方式的过调制处理单元的结构的方框图。

图30是用于说明采用了本发明的第6实施方式的电动机的控制装置中的电感比和电压指令值的相位之间的关系的图。

图31是用于说明采用了本发明的第6实施方式的电动机的控制装置中的调制率和电压指令值的相位之间的关系的图。

图32是表示采用了本发明的第6实施方式的电动机的控制装置中的电动机的控制处理的处理过程的流程图。

标号说明

1、71、111、161、241控制装置

2电流电压转换单元

3低通滤波器

4电流控制单元

5电压坐标变换器

6PWM转换器

7直流电源

8逆变器

9电流传感器

10A／D变换器

11电流坐标变换器

12磁极位置检测器

13脉冲计数器

14空载时间补偿器

15转速运算器

16、76、116、166、216、256过调制处理单元

21调制率运算器

22电压相位运算器

23过调制特性判定单元

24相位区域判定单元

25电压相位限制单元

26、225过调制抑制器

100电动机

101变速器

121、223电流控制常数选择器

122、224选择器

171变速请求器

257电流控制常数计算单元

具体实施方式

以下，参照附图说明采用了本发明的第1实施方式～第6实施方式。

[第1实施方式]

[电动机的控制装置的整体结构]

图1是表示本实施方式的电动机的控制装置的整体结构的方框图。

如图1所示，本实施方式的电动机的控制装置1是，通过电流矢量控制来控制电动机100的控制装置，包括：电流电压转换单元2，参照预先存储的电流电压变换图，根据转矩指令值T^*计算电压指令值计算用的状态量；低通滤波器3，除去从电流电压转换单元2输出的dq轴非干扰电压指令值v_{d_dcpl} ^*、v_{q_dcpl} ^*的高频成分；电流控制单元4，基于电压指令值计算用的状态量和从电动机100检测出的电流检测值i_d、i_q，计算用于驱动电动机100的dq轴电压指令值v_d ^*、v_q ^*；电压坐标变换器5，对于dq轴电压指令值v_d ^*、v_q ^*进行坐标变换处理，计算UVW各相的电压指令值v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*；PWM变换器6，根据电压指令值v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*生成逆变器的开关元件的驱动信号D_uu ^*、D_u1 ^*、D_vu ^*、D_v1 ^*、D_wu ^*、D_w1 ^*；逆变器8，根据驱动信号D_uu ^*、D_u1 ^*、D_vu ^*、D_v1 ^*、D_wu ^*、D_w1 ^*，将直流电源7的直流电压变换为交流电压v_u、v_v、v_w并供给电动机100；电流传感器9，检测对电动机100供给的电流；电流坐标变换器11，对于将电流传感器9检测出的电流通过A／D变换器10采样所得的i_us、i_vs进行坐标变换处理，计算dq轴电流检测值i_d、i_q；磁极位置检测器12，输出与电动机100的转子的位置对应的A相、B相、Z相的脉冲；脉冲计数器13，对来自磁极位置检测器12的脉冲进行计数并输出转子的位置检测值θ；空载时间补偿器14，补偿转子的位置信息θ的空载时间并输出空载时间补偿后的转子的磁极位置信息θ’；转速运算器15，根据转子的位置信息θ，运算并输出电角速度ω；以及过调制处理单元16，基于dq轴电压指令值v_d ^*、v_q ^*和用于控制电动机100的控制用的状态量，判定电动机100在过调制状态时稳定还是不稳定而进行驱动。

这里，电动机100是永久磁铁型同步电动机，将转子磁铁的磁轴方向作为d轴，将与d轴正交的方向作为q轴，通过在dq轴上进行电流反馈控制的所谓的电流矢量控制来驱动。

电流电压变换单元2通过参照将所输入的转矩指令值T^*、电动机100的电角速度ω及输入到逆变器8的直流电源7的电压检测值V_dc作为指标的电流电压变换图(map)，计算并输出电压指令值计算用的状态量即dq轴电流指令值i_d ^*、i_q ^*及dq轴非干扰电压指令值v_{d_dcpl} ^*、v_{q_dcpl} ^*。

电流控制单元4将对dq轴电流指令值i_d ^*、i_q ^*和dq轴非干扰电压指令值v_{d_dcpl} ^*、v_{q_dcpl} ^*进行了LPF处理所得的v_{d_dcpl_flt} ^*、v_{q_dcpl_flt} ^*和dq轴电流检测值i_d、i_q作为输入，通过进行电流控制运算而输出dq轴电压指令值v_d ^*、v_q ^*。

电压坐标变换器5通过输入dq轴电压指令值v_d ^*、v_q ^*和空载时间补偿后的转子的磁极位置检测值θ’并进行式(1)所示的坐标变换处理，计算并输出UVW各相的电压指令值v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*。

$\left[\begin{array}{c}{v}_u^{*}\\ v_v^{*}\\ v_w^{*}\end{array}\right]=\sqrt{\frac{2}{3}}\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ -\frac{1}{2}& \frac{\sqrt{3}}{2}\\ -\frac{1}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{\cos \mathrm{\θ}}^{\′}& -\sin {\mathrm{\θ}}^{\′}\\ \sin {\mathrm{\θ}}^{\′}& \cos {\mathrm{\θ}}^{\′}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{v}_d^{*}\\ v_q^{*}\end{array}\right]---\left(1\right)$

电流传感器9在三相的电流中至少检测两相的电流(例如U相的i_u、V相的i_v)，将通过A／D变换器10采样到的i_us、i_vs输入到电流坐标变换器11。此时，在将电流传感器9仅安装在两相的情况下，不检测的剩余一相的电流值在原理上可以按式(2)来求。

I_ws=-i_us-i_vs(2)

电流坐标变换器11输入从A／D变换器10输出的i_us、i_vs时，根据式(3)计算dq轴电流检测值i_d、i_q。

$\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}\\ -\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]\sqrt{\frac{2}{3}}\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{us}}\\ i_{\mathrm{vs}}\\ i_{\mathrm{ws}}\end{array}\right]---\left(3\right)$

过调制处理单元16获取dq轴电压指令值v_d ^*、v_q ^*、直流电源7的电压检测值V_dc和控制用的状态量即电流控制常数及电动机常数，为了对应于电动机100的过调制状态，输出用于校正直流电源7的电压检测值V_dc的校正值△V_dc和d轴电流指令值i_d ^*的校正值△i_d ^*。

[过调制处理单元的结构]

图2是表示本实施方式的过调制处理单元16的结构的方框图。

如图2所示，本实施方式的过调制处理单元16包括：运算电动机100的调制率M’的调制率运算器21；运算电压指令值的相位α的电压相位运算器22；基于电流控制常数L_dc’、L_qc’和电动机常数L_dp’、L_qp’判定与电动机100为过调制状态时的稳定性有关的特性的过调制特性判定单元23；基于电压指令值的相位α判定电动机100在过调制状态时稳定还是不稳定的相位区域判定单元24；使电流指令值改变而使得电压指令值的相位α处于过调制状态下稳定的相位区域内的电压相位限制单元25；以及当电动机100在过调制状态下不稳定时抑制调制率M’的过调制抑制器26。

这里，调制率运算器21基于式(4)计算电压指令值的调制率M。

$M^{\′}=\frac{\sqrt{2}\·\sqrt{v_d^{*2}+v_q^{*2}}}{v_{\mathrm{dc}}}---\left(4\right)$

电压相位运算器22基于反三角函数的公式即式(5)，求以q轴为基准的电压指令值的相位α。

过调制特性判定单元23获取控制用的状态量即电流控制常数L_dc’、L_qc’和电动机常数L_dp’、L_qp’，取它们的比来求电感比L_qc’／L_qp’、L_dc’／L_dp’，基于该电感比判定与电动机100为过调制状态时的稳定性有关的特性。

相位区域判定单元24根据由过调制特性判定单元23判定的特性，确定电动机100在过调制状态时为稳定的稳定相位区域，基于电压指令值的相位α是否在稳定相位区域内来判定电动机100在过调制状态时稳定还是不稳定。

当电动机100在过调制状态下不稳定的情况下，电压相位限制单元25通过输出d轴电流指令值i_d ^*的校正值△i_d ^*而使d轴电流指令值i_d ^*改变，由此使电压指令值的相位α移动到过调制状态下为稳定的相位区域内。

当电动机100在过调制状态下不稳定时，过调制抑制器26输出用于校正直流电源7的电压检测值V_dc的校正值△V_dc而使电压检测值V_dc改变，由此抑制调制率M’。

[电动机的控制处理的过程]

接着，参照图3的流程图说明本实施方式的电动机的控制装置1的电动机的控制处理的过程。

如图3所示，在步骤S101中，调制率运算器21计算电动机100的调制率M’，若在步骤S102中电压相位运算器22计算电压指令值的相位α，则接着在步骤S103中过调制特性判定单元23进行与过调制状态时的稳定性有关的特性的判定。

这里，详细地说明过调制特性判定单元23中的处理。

过调制特性判定单元23首先获取控制用的状态量即电流控制常数L_dc’、L_qc’和电动机常数L_dp’、L_qp’，取它们的比来求电感比L_qc’／L_qp’、L_dc’／L_dp’。电流控制常数L_dc’、L_qc’是电流控制单元4的电感值，电动机常数L_dp’、L_qp’是电动机100的电感值。对于这些电感值，参照简单地表现电流控制***的图4具体地说明时，电动机常数L_dp’、L_qp’是以电动机100的一次传递函数表示的方框内的常数，电流控制常数L_dc’、L_qc’是在构成电流控制单元4的电流控制器的设计中所使用的常数。

这里，在电动机100的电感值中，有dq轴间的干扰路径上呈现的电感值L_dp、L_qp和在电流与电压之间的一次传递函数中使用的电感值L_dp’、L_qp’，这些电感值的物理含义不同，在处于磁饱和的情况下为不同的值，即使记号也区别表示(在无磁饱和的情况下为相同的值，所以也可以用相同记号表示)。

一般地，电流控制***在完全抵消干扰电压的控制成立这样的前提下，对于剩余的一次动态(dynamics)设计响应特性，所以将电动机常数设为L_dp’、L_qp’，将绕组电阻R_p的标称(nominal)值设为R_c来设计电流控制***。

而且，过调制特性判定单元23使用上述电感比L_qc’／L_qp’、L_dc’／L_qp’判定与过调制状态时的稳定性有关的特性即过调制稳定性。

这里，参照图5说明过调制稳定性的判定方法。如图5所示，将电感比L_qc’／L_qp’、L_dc’／L_qp’分别作为纵轴和横轴并制成图时，可知表示电动机100为过调制状态时的性质的过调制稳定性以位于中心附近的稳定性边界为界而分为两个性质。图5中将偏稳定性边界下侧设为过调制稳定性(a)，将偏稳定性边界上侧设为过调制稳定性(b)。再有，稳定性边界是可以预先分析求得的。

因此，在过调制特性判定单元23中，预先存储图5所示的信息，根据求得的电感比判定过调制稳定性为(a)还是(b)的哪一个。

由此，在步骤S103中判定过调制稳定性，接着根据过调制稳定性而转移到步骤S104或步骤S112的其中一个。这里，假设过调制稳定性为(a)，说明转移到步骤S104的情况。

在步骤S104中，相位区域判定单元24基于电压指令值的相位α判定在过调制状态时稳定还是不稳定。

这里，参照图6说明步骤S104中的稳定及不稳定的判定方法。图6(a)是过调制稳定性为(a)的情况的图，图6(b)是过调制稳定性为(b)的情况的图。如图6所示，在由磁极方向即d轴方向和与d轴方向正交的q轴方向定义的坐标上，对每个象限改变，电动机100的状态稳定或不稳定地改变。

具体地说明时，如图6(a)所示，在过调制稳定性为(a)的情况下，在电压指令值的相位α朝向第1象限的情况下不稳定，在朝向第2象限的情况下稳定，在朝向第3象限的情况下不稳定，在朝向第4象限的情况下稳定。这样，在电动机100为过调制状态时，有在dq轴上的四象限中稳定相位区域和不稳定相位区域交替地相反的性质。

此外，在过调制稳定性为(b)的情况下，如图6(b)所示，稳定和不稳定与图6(a)比较成为相反。

因此，在相位区域判定单元24中，根据过调制稳定性是(a)还是(b)而参照图6(a)或图6(b)的其中一个，根据电压指令值的相位α在稳定相位区域内还是在不稳定相位区域内，可以判定在过调制状态时电动机100稳定还是不稳定。

而且，在步骤S104中，判定电压指令值的相位α是否为在第1象限且正转再生或在第3象限且反转动力运转的其中一个，在为其中一个的情况下都判定为不稳定并转移到步骤S105。

在步骤S105中，判定调制率M’是否大于第1阈值1.0、或是否小于第2阈值0.7，在大于1.0的情况下，在过调制状态中为不稳定，所以在步骤S106中过调制抑制器26使电压检测值V_dc的校正值△V_dc增加并输出(其中，△V_dc≥0)。如图1所示，从电压检测值V_dc中减去校正值△V_dc，所以输入到电流电压变换单元2中的电压检测值V_dc减少，由此调制率M’下降，从而本实施方式的电动机的控制处理结束。

此外，在步骤S105中，在调制率M’为0.7以上、1.0以下的情况下，校正的必要性低，所以即使不稳定也不进行处理而结束本实施方式的电动机的控制处理。

而且，在步骤S105中，在调制率M’小于0.7的情况下，调制率M’低，所以在步骤S107中过调制抑制器26使电压检测值V_dc的校正值△V_dc减少并输出。通过校正值△V_dc减少，输入到电流电压变换单元2的电压检测值V_dc增加，由此使调制率M上升，从而本实施方式的电动机的控制处理结束。

其次，在步骤S104中，当电压指令值的相位α在第1象限且正转再生或在第3象限且反转动力运转的哪一个都不是的情况下，转移到步骤S108，判定电压指令值的相位α是否为在第3象限且正转动力运转或在第1象限且反转再生的其中一个。而且，在其中一个都不是的情况下，电压指令值的相位α位于第2象限或第4象限，所以判定为稳定，不进行处理而本实施方式的电动机的控制处理结束。

另一方面，在步骤S108中，当电压指令值的相位α为在第3象限且正转动力运转或在第1象限且反转再生的其中一个的情况下，判定为不稳定并转移到步骤S109。在步骤S109中，判定调制率M’是否大于第1阈值1.0，或是否小于第2阈值0.7，在大于1.0的情况下，在过调制状态下不稳定，所以在步骤S110中电压相位限制单元25使电流指令值i_d ^*的校正值△i_d ^*增加并输出(其中，△i_d ^*≥0，i_d ^*＜0)。如图1所示，在电流指令值i_d ^*中相加校正值△i_d ^*，所以输入到电流控制单元4的电流指令值i_d ^*减少，由此使电压指令值的相位α移动而推移到稳定相位区域。

例如，在图6(a)的情况下，在正转动力运转的工作模式中电压指令值的相位α主要在第2象限且即使过调制也稳定。但是，当d轴电流在负方向上大的情况下，到达第3象限而不稳定(将d轴电流增加哪个程度时，为第3象限，因电动机的温度等而不同)。因此，通过根据电压指令值的相位α而使d轴电流减少，可以不降低调制率，而使电压指令值的相位α移动到稳定相位区域即第2象限，即使过调制也稳定。这样，在步骤S110中增加校正值△i_d ^*，本实施方式的电动机的控制处理结束。

此外，在步骤S109中，在调制率M’为0.7以上、1.0以下的情况下，由于校正的必要性低，所以即使不稳定也不进行处理而本实施方式的电动机的控制处理结束。

而且，在步骤S109中，在调制率M’小于0.7的情况下，由于调制率M’低，所以在步骤S111中电压相位限制单元25使电流指令值i_d ^*的校正值△i_d ^*减少并输出，本实施方式的电动机的控制处理结束。

此外，在步骤S103中，在过调制特性为(b)的情况下从步骤S112转移到步骤S111，执行与上述处理同样的处理。

这样，过调制处理单元16的处理执行后，本实施方式的电动机的控制装置1的电动机的控制处理结束。

[第1实施方式的效果]

如以上详细地说明那样，根据本实施方式的电动机的控制装置1，当电动机100在过调制状态时判定稳定还是不稳定，从而进行控制，所以即使电动机100为过调制状态也提高在稳定的工作点中电源电压的利用率，可以实现电动机的效率提高和输出提高。此外，可以避免电动机在过调制状态时为不稳定的状况，所以可以确保稳定性并且效率高的***。

此外，根据本实施方式的电动机的控制装置1，基于电流控制单元4的电感值和电动机100的电感值判定与处于过调制状态时的稳定性有关的特性，并根据该特性确定电动机100在过调制状态时为稳定的稳定相位区域，从而判定电动机100在过调制状态时稳定还是不稳定，所以通过持续地监视因工作点而改变的电动机100的电感值，可以持续地判定电动机100稳定还是不稳定。

而且，根据本实施方式的电动机的控制装置1，电压相位限制单元25使电流指令值改变而使电压指令值的相位α在稳定相位区域内，所以可以不改变调制率而使电动机100为稳定的状态。

此外，根据本实施方式的电动机的控制装置1，由电压相位限制单元25改变的电流指令值是磁极方向电流即d轴电流指令值i_d ^*，所以可以通过流过大致抵消磁通量程度以上的电流而使电压指令值的相位α推移到稳定相位区域内，由此可以使电流指令值的改变为最小限度并且确保稳定性。

而且，根据本实施方式的电动机的控制装置1，在电动机100的调制率为预先设定的阈值以内的情况下，过调制抑制器26不进行抑制调制率的处理，所以可以防止不需要的工作点的限制和常数的变更。

[第2实施方式]

下面，参照附图说明适用了本发明的第2实施方式。再有，对与上述第1实施方式相同的部分附加相同的标号并省略详细的说明。

[电动机的控制装置的整体结构]

图7是表示本实施方式的电动机的控制装置结构的方框图。如图7所示，本实施方式的电动机的控制装置71，与图1所示的第1实施方式的电动机的控制装置1结构要素是相同的，但过调制处理单元76的输入输出不同。

在图1所示的第1实施方式的过调制处理单元16中被输入电流控制常数和电动机常数，而在本实施方式的过调制处理单元76中不输入电流控制常数和电动机常数。此外，在第1实施方式的过调制处理单元16中输出电流指令值i_d ^*的校正值Δi_d ^*，而在本实施方式的过调制处理单元76中不输出。

[过调制处理单元的结构]

图8是表示本实施方式的过调制处理单元76的结构的方框图。如图8所示，本实施方式的过调制处理单元76包括：运算电动机100的调制率M’的调制率运算器21；运算电压指令值的相位α的电压相位运算器22；基于电压指令值的相位α判定电动机100在过调制状态时稳定还是不稳定的相位区域判定单元24；以及当电动机100在过调制状态下不稳定时抑制调制率M’的过调制抑制器26，不包括图2所示的过调制特性判定单元23和电压相位限制单元25。

[电动机的控制处理的过程]

下面，参照图9的流程图说明本实施方式的电动机的控制装置71进行的电动机的控制处理的过程。

如图9所示，在步骤S201中，调制率运算器21计算电动机100的调制率M’，在步骤S202中电压相位运算器22计算电压指令值的相位α，接着在步骤S203中相位区域判定单元24基于电压指令值的相位α判定在过调制状态时稳定还是不稳定。

这里，参照图10说明步骤S203中的稳定及不稳定的判定方法。通常，平均地设计电流控制常数L_dc’、L_qc’以使其与电动机常数L_dp’、L_qp’一致，所以电感比被设定在图10所示的[1，1]点周围的X的位置。但是，在本实施方式中设计为从[1，1]点错开而为Y的位置，由此使过调制稳定性固定以使其在所有的工作点上为(a)，所以不需要过调制稳定性的判定。当然，也可以按更偏向稳定性边界上侧来设计而将过调制稳定性固定为(b)。

因此，在本实施方式中过调制稳定性被预先固定，所以与第1实施方式不同，不包括过调制特性判定单元23。该方法大胆地增大模型(model)误差，但通过在电流控制单元4中采用二自由度控制结构，从而对于干扰鲁棒性地设计，可将对电流响应性能的反冲降低至几乎可以忽略的程度。

这样，在本实施方式中过调制稳定性被固定为(a)，所以在步骤S203中判定电压指令值的相位α是否是第1象限或第3象限的其中一个，并在哪个都不是的情况下基于图6(a)判定为稳定，从而本实施方式的电动机的控制处理结束。

另一方面，在步骤S203中，电压指令值的相位α在第1象限或第3象限的其中一个中的情况下基于图6(a)判定为不稳定，并转移到步骤S204。

在步骤S204中，判定调制率M’是否大于第1阈值1.0、是否小于第2阈值0.7，在大于1.0的情况下为不稳定，而且为过调制状态，所以在步骤S205中过调制抑制器26将电压检测值V_dc的校正值ΔV_dc增加并输出(其中，ΔV_dc≥0)。如图7所示，从电压检测值V_dc中减去校正值ΔV_dc，所以输入到电流电压变换单元2的电压检测值V_dc减少，由此调制率M’下降，从而本实施方式的电动机的控制处理结束。

此外，在步骤S204中，在调制率M’为0.7以上、1.0以下的情况下，校正的必要性低，所以即使不稳定也不进行处理而本实施方式的电动机的控制处理结束。

而且，在步骤S204中，在调制率M’小于0.7的情况下，调制率M’低，所以在步骤S206中过调制抑制器26使电压检测值V_dc的校正值ΔV_dc减少并输出。通过校正值ΔV_dc减少，输入到电流电压变换单元2的电压检测值V_dc增加，由此使调制率M’上升，从而本实施方式的电动机的控制装置71进行的电动机的控制处理结束。

此外，与第1实施方式不同，本实施方式的过调制处理单元76不包括电压相位限制单元25。这是因为在电流电压变换单元2中计算电流指令值i_d ^*时，预先限制并计算电流指令值i_d ^*。

即，电流电压变换单元2的电流电压变换图被预先设定，以计算这样电流指令值i_d ^*:包含温度特性和偏差，从而电压指令值的相位α仍为同一模式(旋转方向、动力运转／再生)下向其他的象限转移而不会从稳定推移到不稳定。

因此，在本实施方式的过调制处理单元76中，即使不包括电压相位限制单元25，也可以将电压指令值的相位α维持在稳定的区域中。此外，徜若超过假定的范围，即使电压指令值的相位α推移到不稳定相位区域，也可通过相位区域判定单元24和过调制抑制器26避免过调制状态。

[第2实施方式的效果]

如以上详细地说明，根据适用了本发明的第2实施方式的电动机的控制装置71，基于电压指令值的相位α判定电动机100在过调制状态时稳定还是不稳定，所以可以通过仅监视电压指令值的相位α，用简单的方法正确地判定过调制状态时的稳定性。

此外，根据本实施方式的电动机的控制装置71，在由磁极方向和与磁极方向正交的方向定义的坐标上，使用对电压指令值的相位α每次改变象限，电动机100的状态改变为稳定或不稳定的特性，判定电动机100在过调制状态时稳定还是不稳定，所以可以通过监视电压指令值的相位α而正确地判定过调制状态时的稳定性。

而且，根据本实施方式的电动机的控制装置71，电流控制单元4的电感值和电动机100的电感值被预先设定以使与过调制状态时的稳定性有关的特性为固定的性质，所以可以通过仅监视电压指令值的相位α而判定过调制状态时的稳定性。此外，由于再生和动力运转的边界与作为稳定／不稳定的边界的电压指令值的相位α几乎一致，所以可以使更重视的工作区域(电动机的情况下为动力运转，发电机的情况下为再生)选择性地在过调制时稳定，可成为与使用目的对应的最佳设计。

此外，根据本实施方式的电动机的控制装置71，基于预先设定的电流电压变换图计算电流指令值i_d ^*，预先设定该电流电压变换图，以计算使电压指令值的相位α不会移动到其他象限的电流指令值i_d ^*，所以可以在运转电动机100时不校正电流指令值i_d ^*而使过调制状态稳定。

[第3实施方式]

下面，参照附图说明适用了本发明的第3实施方式。再有，对与上述第1及第2实施方式相同的部分附加相同的标号并省略详细的说明。

[电动机的控制装置的整体结构]

图11是表示本实施方式的电动机的控制装置的结构的方框图。如图11所示，本实施方式的电动机的控制装置111与图1所示的第1实施方式的电动机的控制装置1的结构要素是相同的，但过调制处理单元116的输入输出不同。在本实施方式的过调制处理单元116中仅被输入电压指令值v_d ^*、v_q ^*，仅输出电流控制常数L_dc’、L_qc’作为输出。

[过调制处理单元的结构]

图12是表示本实施方式的过调制处理单元116的结构的方框图。如图12所示，本实施方式的过调制处理单元116包括：运算电压指令值的相位α的电压相位运算器22；判定电压指令值的相位α位于哪个象限的相位区域判定单元24；选择对于多个过调制稳定性的各个过调制稳定性所存储的电流控制常数的电流控制常数选择器121；以及根据电流控制常数选择器121的指示切换电流控制常数的选择器122。

这里，如图13所示，电流控制常数选择器121对过调制稳定性(a)、(b)分别存储在全部工作点一定分布在稳定性边界的一方中的电流控制常数，总是选择使用其中一个电流控制常数。例如，在图13中，在过调制稳定性(a)的情况下选择使用电流控制常数L_dc1’、L_qc1’，在过调制稳定性(b)的情况下选择使用电流控制常数L_dc2’、L_qc2’。

[电动机的控制处理的过程]

下面，参照图14的流程图说明本实施方式的控制装置111进行的电动机的控制处理的过程。

如图14所示，在步骤S301中电压相位运算器22计算电压指令值的相位α，接着在步骤S203中相位区域判定单元24判定电压指令值的相位α是否在第1象限或在第3象限的其中一个，并在哪一个中都没有的情况下转移到步骤S303。

在电压指令值的相位α不在第1象限也不在第3象限的情况、即是第2象限或是第4象限的情况下，过调制状态时为稳定的情况若参照图6，则是过调制稳定性(a)的情况。因此，在步骤S303中通过电流控制常数选择器121选择过调制稳定性(a)的情况的电流控制常数L_dc1’、L_qc1’。

另一方面，在步骤S302中电压指令值的相位α在第1象限或第3象限的其中一个的情况下，转移到步骤S304。

在电压指令值的相位α在第1象限或第3象限的其中一个的情况下，过调制状态时为稳定的情况若参照图6，则是过调制稳定性(b)的情况。因此，在步骤S304中，通过电流控制常数选择器121选择过调制稳定性(b)的情况下的电流控制常数L_dc2’、L_qc2’。

由此，若选择其中一个电流控制常数，则在步骤S305中通过选择器122切换电流控制常数。由此，如图15所示，新的电流控制常数被输入并反映在构成电流控制单元4的电流控制器中，本实施方式的电动机的控制处理结束。

[第3实施方式的效果]

如以上详细地说明，根据适用本发明的第3实施方式的电动机的控制装置111，对于与过调制状态时的稳定性有关的多个特性的各个特性存储电流控制常数(电流控制单元4的电感值)，根据电压指令值的相位α选择电流控制常数，所以可以不限制过调制时的电动机100的工作或工作条件而稳定地驱动。

[第4实施方式]

下面，参照附图说明适用了本发明的第4实施方式。再有，对与上述第1实施方式同样的部分附加相同的标号并省略详细的说明。

[电动机的控制装置的整体结构]

图16是表示本实施方式的电动机的控制装置的结构的方框图。如图16所示，本实施方式的电动机的控制装置161与图1所示的第1实施方式的电动机的控制装置1结构要素是相同的，但变速器101连接到电动机100的输出。

此外，本实施方式的过调制处理单元166与图1所示的第1实施方式的过调制处理单元16的输入输出不同，在本实施方式的过调制处理单元166中，除了输入dq轴电压指令值v_d ^*、v_q ^*之外，还输入电角速度ω。而且，在本实施方式的过调制处理单元166的输出中，输出转矩指令值T^*的校正值ΔT和变速请求信号。

再有，在本实施方式中将电流控制常数和电动机常数如第2实施方式以图10说明的那样预先设定，以使过调制稳定性总是为(a)。但是，过调制稳定性也可以不是(a)而设定为(b)。

[过调制处理单元的结构]

图17是表示本实施方式的过调制处理单元166的结构的方框图。如图17所示，本实施方式的过调制处理单元166包括：运算电动机100的调制率M’的调制率运算器21；运算电压指令值的相位α的电压相位运算器22；基于电压指令值的相位α判定电动机100在过调制状态时稳定还是不稳定的相位区域判定单元24；以及通过将变速器101变速来输出转矩指令值T^*的校正值ΔT和变速请求信号以在过调制状态时成为稳定的变速请求器171。

上述本实施方式的过调制处理单元166通过电动机100在过调制状态下为不稳定时将变速器101变速，使电压指令值的相位α移动到过调制状态时成为稳定的相位区域。

[电动机的控制处理的过程]

下面，参照图18的流程图说明本实施方式的电动机的控制装置161进行的电动机的控制处理的过程。

如图18所示，在步骤S401中，调制率运算器21计算电压指令值的调制率M’，在步骤S402中电压相位运算器22计算电压指令值的相位α，接着在步骤S403中相位区域判定单元24基于电压指令值的相位α判定在过调制状态时稳定还是不稳定。这里，在本实施方式中过调制稳定性被固定为(a)，所以在步骤S403中判定电压指令值的相位α是否是第1象限或第3象限的其中一个，在哪一个都不是的情况下，如图6所示判定为稳定，从而本实施方式的电动机的控制处理结束。

另一方面，在步骤S403中，在电压指令值的相位α是第1象限或第3象限的其中一个的情况下，如图6所示判定为不稳定并转移到步骤S404。

在步骤S404中，变速请求器171判定调制率M是否大于第1阈值1.0，在1.0以下的情况下，即使不稳定但调制率M’不高，所以不进行处理而本实施方式的电动机的控制处理结束。

另一方面，在步骤S404中，在调制率M’大于1.0的情况下，由于不稳定且为过调制状态，所以在步骤S405中变速请求器171输出变速请求信号。而且，在步骤S406中，在变速的前后，为了使变速器101的输出P^*维持固定，变速请求器171从电角速度ω和转矩指令值T^*基于式(6)计算并输出转矩指令值T^*的校正值△T。

这里，说明由变速请求器171输出的变速请求信号的决定方法。图19是表示电动机100的转矩和转速之间关系的图，表示了等输出线S上的两个工作点A1、A2和电压象限转换线C。在图19中，电压象限转换线C表示电压指令值的相位α的象限转换的位置，特别在不限制d轴电流的情况下，即使在相同工作模式(旋转方向、动力运转／再生)内电压指令值的相位α的象限也转换。例如，假设电压象限转换线C的右侧上方是图6(a)所示的不稳定的第1象限，左侧下方是图6(a)所示的稳定的第2象限。该情况下，由于在工作点A1为不稳定，所以通过将变速器101变速而输出校正值△T，从而使电动机100的输出一直固定地转移到工作点A2。由此，电压指令值的相位α成为稳定的第2象限，所以即使电动机100为过调制状态也成为稳定的状态。

因此，通过这样地在多个工作点之间选择性地推移，即使电动机100为过调制状态也可以成为持续稳定状态。

但是，如图20所示，从成为过调制稳定性(b)的工作点A1推移到成为过调制稳定性(a)的工作点A2，有在等输出线上可能得不到过调制状态下为稳定的解的情况。因此，在本实施方式中，如图21所示，预先设计电流控制常数和电动机常数的值，以使电感比分布在稳定性边界的一方中从而过调制稳定性总是为(a)。再有，也可以在没有变速器101且电动机100的用途为发电机的情况下，在图19所示的等输出线S上(发电机的情况下为再生侧)只根据请求输出(发电量)P^*来推移。

此外，电压指令值的相位α的象限也可以通过使旋转方向相反而推移。因此，也可以将变速器101仅作为用于切换驱动力传递方向的驱动力传递机构来使用。例如，如图22所示，当电压指令值矢量v在过调制状态时处于不稳定的第3象限的情况下，切换变速器101的驱动力传递方向，同时使电动机100的旋转方向相反，从而将电动机100的使用区域从正转动力运转切换到反转动力运转，或从正转再生切换到反转再生。

由此，如图23所示，电压指令值矢量v在过调制状态时转移到稳定的第2象限，所以即使是过调制状态也可以在稳定的动作点驱动电动机100。

由此，输出变速请求信号并将变速器101变速，输出转矩指令值T^*的校正值△T而控制电动机100的输出，本实施方式的电动机的控制处理结束。

[第4实施方式的效果]

如以上详细地说明那样，根据适用了本发明的第4实施方式的电动机的控制装置161，当电动机100在过调制状态中不稳定时，通过将变速器101变速而使电压指令值的相位α移动到过调制状态时成为稳定的相位区域，所以可以维持变速器101的输出，并且选择过调制状态时成为稳定的工作点。由此，在过调制状态下可以驱动的工作点增加，所以可以有助于效率提高和输出提高。

此外，根据适用了本发明的第4实施方式的电动机的控制装置161，电动机100连接到驱动力传递机构，当电动机100在过调制状态中不稳定时，通过切换驱动力的传递方向，将电压指令值的相位α移动到过调制状态时为稳定的相位区域，所以可以维持变速器101的输出，并且选择过调制状态时成为稳定的工作点。由此，在过调制状态下可以驱动的工作点增加，所以可以有助于效率提高和输出提高。

而且，根据适用了本发明的第4实施方式的电动机的控制装置161，在电动机100是发电机，当发电机在过调制状态中不稳定时，通过在发电机的发电量和转速之间的关系中的等输出线上移动，使电压指令值的相位α移动到过调制状态时为稳定的相位区域，可以仍然维持要求的发电量并选择稳定的工作点。

[第5实施方式]

下面，参照附图说明适用了本发明的第5实施方式。再有，对与上述第1实施方式同样的部分附加相同的标号而省略详细的说明。

[电动机的控制装置的整体结构]

图24是表示本实施方式的电动机的控制装置的整体结构的方框图。如图24所示，本实施方式的电动机的控制装置241与图1所示的第1实施方式的电动机的控制装置1结构要素是相同的，但过调制处理单元216的输入输出不同。

在本实施方式的过调制处理单元216中，获取dq轴电压指令值v_d ^*、v_q ^*和直流电源7的电压检测值V_dc，选择并输出电动机100在过调制状态时为稳定的电流控制常数。此外，还输出用于校正直流电源7的电压检测值V_dc的校正值△V_dc。

[过调制处理单元的结构]

图25是表示本实施方式的过调制处理单元216的结构的方框图。

如图25所示，本实施方式的过调制处理单元216包括：运算电动机100的调制率M’的调制率运算器21；运算电压指令值的相位α的电压相位运算器22；从预先存储的电流控制常数之中选择在过调制状态时为稳定的电流控制常数的电流控制常数选择器223；根据电流控制常数选择器223的指示切换电流控制常数的选择器224；以及为使电动机100的调制率M’为预先设定的调制率的上限以下而进行抑制的过调制抑制器225。

这里，电流控制常数选择器223从预先存储的低调制率用的电流控制常数L_dc0’、L_qc0’和高调制率用的电流控制常数L_dc1’、L_qc1’及L_dc2’、L_qc2’之中，基于调制率M和电压指令值的相位α选择其中一个电流控制常数。选择的结果被发送到选择器224，选择器224选择其中一个电流控制常数并输出到电流控制单元4。

过调制抑制器225使直流电源7的电压检测值V_dc的校正值ΔV_dc改变从而抑制调制率M’，以使其为根据电压指令值的相位α设定的调制率的上限以下。

而且，在本实施方式的过调制处理单元216中，如图26所示，存储过调制稳定性(a)的情况下的电流控制常数L_dc1’、L_qc1’、过调制稳定性(b)的情况下的电流控制常数L_dc2’、L_qc2’、以及与作为过调制稳定性的边界的位置对应的电流控制常数L_dc0’、L_qc0’，总是选择并使用其中一个电流控制常数。过调制稳定性(a)或(b)的情况下的电流控制常数L_dc1’、L_qc1’、L_dc2’、L_qc2是在全部工作点中一定分布在稳定性边界的一方内的电感值，用于高调制率的情况。此外，与作为过调制稳定性的边界的位置对应的电流控制常数L_dc0’、L_qc0’是以成为1∶1的点为目标的电感值，用于低调制率的情况。

而且，通过电流控制常数选择器223和选择器224，选择并输出上述其中一个电流控制常数时，如图15所示，该电流控制常数被反映到构成电流控制单元4的电流控制器中。

此外，由电压相位运算器22算出的电压指令值的相位α包含各种传感器误差和单个的偏差等影响造成的误差，基于该值切换电流控制常数时有可能瞬间地在过调制状态下为不稳定。此外，将电压指令值的相位α的象限的边界设为切换电流控制常数的阈值时，有振荡的顾虑。

因此，电流控制常数选择器223如图27所示在电流控制常数的切换阈值上具有迟滞，并且过调制抑制器225在迟滞(hysteresis)的区间中使调制率M’的上限下降。具体地说明时，过调制抑制器225在象限的边界即90°、180°、270°、360°的附近(例如±5°)进行限制，以使调制率的上限从Max的值下降为1。

[电动机的控制处理的过程]

下面，参照图28的流程图说明本实施方式的电动机的控制装置1进行的电动机的控制处理的过程。

如图28所示，在步骤S501中，调制率运算器21计算电压指令值的调制率M’，在步骤S502中电压相位运算器22算出电压指令值的相位α时，接着在步骤S503中，电流控制常数选择器223判定调制率M’是否小于0.9。而且，在调制率M’小于0.9的情况下转移到步骤S504，选择图26中说明的低调制率用的电流控制常数L_dc0’、L_qc0’。

另一方面，在调制率M’为0.9以上的情况下转移到步骤S505，将在图27中设定为象限的边界的±5°的阈值和电压指令值的相位α进行比较，选择电流控制常数。例如，电压指令值的相位α在图27中为5～85°、185～265°的情况下，转移到步骤S506，选择过调制稳定性(a)的电流控制常数L_dc1’、L_qc1’，在电压指令值的相位α为95～175°、275～355°的情况下，转移到步骤S507，选择过调制稳定性(b)的电流控制常数L_dc2’、L_qc2’。

这样选择电流控制常数，接着在步骤S508中，电流控制常数选择器223判定是否是设定为从象限边界的+5°到-5°的迟滞区间。而且，在迟滞区间的情况下转移到步骤S509，将调制率的上限设定为1，在不是迟滞区间的情况下转移到步骤S510，将调制率的上限设定为过调制状态中的最大值Max(例如1.1)。

这样选择电流控制常数，设定调制率的上限，在步骤S511中，由过调制抑制器225判定调制率M’是否大于调制率的上限，或调制率M’是否小于0.7。

而且，在调制率M’大于调制率的上限的情况下，在步骤S512中过调制抑制器225使电压检测值V_dc的校正值ΔV_dc增加并输出(其中，ΔV_dc≥0)。校正值ΔV_dc如图24那样从电压检测值V_dc中被减去，所以输入到电流电压变换单元2的电压检测值V_dc减少，由此调制率M’下降。此外，在步骤S511中，在调制率M’小于0.7的情况下调制率M’低，所以在步骤S513中使电压检测值V_dc的校正值ΔV_dc减少并输出，由此输入到电流电压变换单元2的电压检测值V_dc增加，调制率M’上升。而且，在步骤S511中，在调制率M为0.7以上、调制率的上限以下的情况下校正的必要性低，所以过调制抑制器225不进行处理。

这样通过过调制抑制器225进行与调制率M对应的控制，在步骤S514中通过选择器224输出电流控制常数，输出的电流控制常数被反映到电流控制单元4中，本实施方式的电动机的控制装置241进行的电动机的控制处理结束。

[第5实施方式的效果]

如以上详细地说明，根据本实施方式的电动机的控制装置241，基于电压指令值的相位α选择电动机100在过调制状态时为稳定的电流控制常数并驱动电动机100，所以即使是过调制状态也可以总是稳定地控制电动机100。

此外，根据本实施方式的电动机的控制装置241，对于与电动机在过调制状态时的稳定性有关的多个特性的各个特性存储电流控制常数，在调制率为规定值以上时判断为过调制，并基于电压指令值的相位α选择电动机100为稳定的电流控制常数，所以可以仅存储最小限度的参数，即使是过调制状态也总是稳定地驱动电动机100。

而且，根据本实施方式的电动机的控制装置241，存储与作为多个特性的边界的位置对应的电流控制常数，在调制率低于规定值时选择与作为边界的位置对应的电流控制常数，所以可以选择在通常的调制率的区域中重视响应性的误差少的电流控制常数。

此外，根据本实施方式的电动机的控制装置241，在电压指令值的相位α位于象限的边界附近的位置时是电动机100的调制率下降，所以可以可靠地避免在稳定和不稳定改变的象限的边界中为不稳定的情况。

而且，根据本实施方式的电动机的控制装置241，使用电流控制单元4的电感值作为电流控制常数，所以可以仅变更参与过调制稳定性的最小限度的参数，总是稳定地驱动电动机100。

[第6实施方式]

下面，参照附图说明适用了本发明的第6实施方式。其中，本实施方式的电动机的控制装置的整体结构与上述第5实施方式相同，所以省略。此外，对于其他部分与第5实施方式相同的部分附加相同的标号而省略详细的说明。

[过调制处理单元的结构]

图29是表示本实施方式的过调制处理单元的结构的方框图。如图29所示，本实施方式的过调制处理单元256包括：运算电动机100的调制率M’的调制率运算器21；运算电压指令值的相位α的电压相位运算器22；在电动机100为过调制状态时抑制调制率M的过调制抑制器225；以及计算随着电压指令值的相位α连续地改变的电流控制常数的电流控制常数计算单元257。

这里，电流控制常数计算单元257包括记录了电压指令值的相位α和电感比L_qc’／L_qp’、L_dc’／L_dp’之间的关系的图，如图30所示，电感比L_qc’／L_qp’、L_dc’／L_dp’以随着电压指令值的相位α连续地改变来设计。此外，在各象限的改变处(α=0°、90°、180°、270°、360°)电感比L_qc’／L_qp’、L_dc’／L_dp’以作为图5所示的稳定性边界上来设计。而且，电流控制常数计算单元257从图30所示的图中基于电压指令值的相位α求电感比L_qc’／L_qp’、L_dc’／L_dp’，电动机常数L_dp’、L_qp’预先被固定，所以从电感比计算电流控制常数L_dc’、L_qc’。

过调制抑制器225使电压检测值V_dc的校正值ΔV_dc改变而抑制调制率M’，以使调制率M’为根据电压指令值的相位α设定的上限值以下。但是，在本实施方式中，具有越靠近象限的改变处(α=0°、90°、180°、270°、360°)，或电流控制常数越靠近稳定性边界，在过调制中达到发散的调制率越高的性质，所以因电压指令值的相位α的误差而在过调制状态下不稳定的可能性低。因此，在第5实施方式中，如图27所示，在象限的改变处，限制调制率的上限以使其从最大值Max下降为1，但在本实施方式中，如图31所示，在象限的改变处使调制率的上限从1缓和为β(例如1.02～1.05)。此外，在象限的改变处不限制调制率的上限，也可以设为最大值Max。

[电动机的控制处理的过程]

下面，参照图32的流程图说明本实施方式的电动机的控制装置进行的电动机的控制处理的过程。

如图32所示，在步骤S601中，调制率运算器21算出电压指令值的调制率M’，在步骤S602中电压相位运算器22算出电压指令值的相位α，接着在步骤S603中，电流控制常数计算单元257参照图30所示的图算出电流控制常数L_dc’、L_qc’。

接着，在步骤S604中，判定是否是设定为从图31所示的象限边界的+5°到-5°的范围中的迟滞区间，在是迟滞区间的情况下转移到步骤S605，将调制率的上限设定为β。另一方面，在不是迟滞区间的情况下转移到步骤S606，将调制率的上限设定为过调制状态中的最大值Max(例如1.1)。

这样算出电流控制常数，设定调制率的上限，在步骤S607中，过调制抑制器225判定调制率M’是否大于调制率的上限，或调制率M’是否小于0.7。

而且，在调制率M’大于调制率的上限的情况下，转移到步骤S608，过调制抑制器225使电压检测值V_dc的校正值ΔV_dc增加并输出(其中，ΔV_dc≥0)。由此校正值ΔV_dc从电压检测值V_dc中被减去，所以输入到电流电压变换单元2的电压检测值V_dc减少，调制率M’下降。此外，在步骤S607中，在调制率M’小于0.7的情况下调制率M’低，所以在步骤S609中使电压检测值V_dc的校正值ΔV_dc减少并输出，由此输入到电流电压变换单元2的电压检测值V_dc增加，调制率M’上升。而且，在步骤S607中，在调制率M’为0.7以上、调制率的上限以下的情况下校正的必要性低，所以过调制抑制器225不进行处理。

这样通过过调制抑制器225抑制调制率M，在步骤S610中电流控制常数被反映到构成电流控制单元4的电流控制器中，本实施方式的电动机的控制装置进行的电动机的控制处理结束。

[第6实施方式的效果]

如以上详细地说明，根据适用了本发明的第6实施方式的电动机的控制装置，使电流控制常数随着电压指令值的相位α连续地改变，所以在象限的边界中不造成转矩冲击，可以总是稳定地驱动电动机100。

再有，上述实施方式是本发明的一例。因此，本发明不限定于上述实施方式，即使是该实施方式以外的方式，只要是不脱离本发明的技术思想的范围，不言而喻，根据设计等可进行各种变更。

本申请要求基于2011年4月21日申请的日本特许愿第2011-095197号及日本特许愿第2011-095198号的优先权，这些申请的内容通过参照而引入到本发明的说明书中。

工业实用性

根据本发明的电动机的控制装置及电动机的控制方法，判定电动机在过调制状态时稳定或不稳定并进行控制，所以即使电动机为过调制状态也可以使在稳定的工作点中电源电压的利用率提高，实现电动机的效率提高和输出提高。此外，可以避免电动机在过调制状态时为不稳定的状况，所以可以确保稳定性并实现效率高的***。因此，本发明的电动机的控制装置及电动机的控制方法，可工业实用。

Claims (21)

1.一种电动机的控制装置，通过矢量控制而控制电动机，其特征在于，包括：

电流控制单元，基于从用于驱动所述电动机的转矩指令值算出的电压指令值计算用的状态量和从所述电动机检测出的电流检测值，计算用于驱动所述电动机的电压指令值；以及

过调制处理单元，基于所述电压指令值的相位和用于控制所述电动机的控制用的状态量，判定所述电动机在过调制状态时稳定还是不稳定，并基于该判定结果，驱动所述电动机，

所述过调制处理单元基于由磁极方向和与所述磁极方向正交的方向定义的坐标上的象限来确定所述电动机在过调制状态时成为稳定的所述电压指令值的稳定相位区域，并基于所述电压指令值的相位是否在所述稳定相位区域内来判定所述电动机在过调制状态时稳定还是不稳定。

2.如权利要求1所述的电动机的控制装置，其特征在于，

当判定为所述电动机在过调制状态时稳定的情况下，所述过调制处理单元在过调制状态下驱动所述电动机。

3.如权利要求1或2所述的电动机的控制装置，其特征在于，

所述控制用的状态量是所述电流控制单元的电感值和所述电动机的电感值，

所述过调制处理单元包括：

过调制特性判定单元，基于所述电流控制单元的电感值和所述电动机的电感值，判定与所述电动机在过调制状态时的稳定性有关的过调制稳定性；以及

相位区域判定单元，根据所述过调制稳定性，在由磁极方向和与所述磁极方向正交的方向定义的坐标上确定所述电动机在过调制状态时成为稳定的所述电压指令值的稳定相位区域，并基于所述电压指令值的相位是否在所述稳定相位区域内来判定所述电动机在过调制状态时稳定还是不稳定。

4.如权利要求3所述的电动机的控制装置，其特征在于，

所述过调制处理单元还包括：

电压相位限制单元，使所述电压指令值计算用的状态量即电流指令值改变，以使所述电压指令值的相位在所述稳定相位区域内。

5.如权利要求1或2所述的电动机的控制装置，其特征在于，

所述过调制处理单元，使用在由磁极方向和与所述磁极方向正交的方向定义的坐标上，对所述电压指令值的相位每个改变象限，电动机的状态改变为稳定或不稳定的特性，判定所述电动机在过调制状态时稳定还是不稳定。

6.如权利要求5所述的电动机的控制装置，其特征在于，

所述控制用的状态量是所述电流控制单元的电感值和所述电动机的电感值，

所述电流控制单元的电感值和所述电动机的电感值被预先设定，以使与所述电动机在过调制状态时的稳定性有关的过调制稳定性具有固定的性质。

7.如权利要求6所述的电动机的控制装置，其特征在于，

所述电压指令值计算用的状态量即电流指令值基于预先设定的电流电压变换图来计算，

所述电流电压变换图被预先设定，以计算使所述电压指令值的相位不会向其他象限移动的电流指令值。

8.如权利要求4或7所述的电动机的控制装置，其特征在于，

所述电流指令值是磁极方向电流。

9.如权利要求1所述的电动机的控制装置，其特征在于，

所述过调制处理单元还包括：

过调制抑制单元，当判定为所述电动机在过调制状态时是不稳定的情况下，抑制调制率，

所述过调制抑制单元在所述电动机的调制率为预先设定的阈值以内的情况下不进行抑制调制率的处理。

10.如权利要求1或2所述的电动机的控制装置，其特征在于，

所述过调制处理单元对于与所述电动机为过调制状态时的稳定性有关的多个过调制稳定性的各个过调制稳定性存储所述电流控制单元的电感值，并根据所述电压指令值的相位选择所述电流控制单元的电感值。

11.如权利要求1或2所述的电动机的控制装置，其特征在于，

所述电动机连接到变速器，

当所述电动机在过调制状态下不稳定时，所述过调制处理单元通过将所述变速器变速，使所述电压指令值的相位移动到过调制状态时成为稳定的相位区域。

12.如权利要求1或2所述的电动机的控制装置，其特征在于，

所述电动机连接到可切换驱动力的传递方向的驱动力传递机构，

当所述电动机在过调制状态下不稳定时，所述过调制处理单元通过切换所述驱动力的传递方向，使所述电压指令值的相位移动到过调制状态时成为稳定的相位区域。

13.如权利要求1或2所述的电动机的控制装置，其特征在于，

所述电动机是发电机，

当所述发电机在过调制状态下不稳定时，所述过调制处理单元通过在所述发电机的发电量和转速之间的关系中的等输出线上移动，使所述电压指令值的相位移动到过调制状态时成为稳定的相位区域。

14.如权利要求1或2所述的电动机的控制装置，其特征在于，

所述控制用的状态量是为了控制所述电动机而由所述电流控制单元使用的电流控制常数，即所述电流控制单元的电感值，

所述过调制处理单元预先存储所述电流控制常数，基于所述电压指令值的相位选择所述电动机在过调制状态时成为稳定的所述电流控制常数，将选择的所述电流控制常数输出到所述电流控制单元。

15.如权利要求14所述的电动机的控制装置，其特征在于，

所述过调制处理单元对于与所述电动机在过调制状态时的稳定性有关的多个过调制稳定性的各个过调制稳定性，预先存储所述电流控制常数，在所述电动机的调制率为规定值以上时判断为过调制，基于所述电压指令值的相位，选择所述电动机为稳定的特性的电流控制常数。

16.如权利要求15所述的电动机的控制装置，其特征在于，

所述过调制处理单元预先存储与作为所述多个过调制稳定性的边界的位置对应的电流控制常数，在所述电动机的调制率低于规定值时，选择与作为所述边界的位置对应的电流控制常数。

17.如权利要求14所述的电动机的控制装置，其特征在于，

所述过调制处理单元使所述电流控制常数根据所述电压指令值的相位而连续地改变。

18.如权利要求14所述的电动机的控制装置，其特征在于，

所述过调制处理单元使所述电动机的调制率在所述电压指令值的相位处于象限的边界附近的位置下降。

19.如权利要求14所述的电动机的控制装置，其特征在于，

所述电流控制常数是所述电流控制单元的电感值。

20.一种电动机的控制方法，该方法通过矢量控制来控制所述电动机，其特征在于，该控制方法包括：

基于从用于驱动所述电动机的转矩指令值算出的电压指令值计算用的状态量和从所述电动机检测出的电流指令值，计算用于驱动所述电动机的电压指令值，

基于所述电压指令值的相位和用于控制所述电动机的控制用的状态量，判定所述电动机在过调制状态时稳定还是不稳定，并基于该判定结果，驱动所述电动机，

为了基于所述电压指令值的相位和用于控制所述电动机的控制用的状态量，判定所述电动机在过调制状态时稳定还是不稳定，

基于由磁极方向和与所述磁极方向正交的方向定义的坐标上的象限来确定所述电动机在过调制状态时成为稳定的所述电压指令值的稳定相位区域，

并基于所述电压指令值的相位是否在所述稳定相位区域内来判定所述电动机在过调制状态时稳定还是不稳定。

21.一种电动机的控制装置，通过矢量控制来控制电动机，其特征在于，包括：

电流控制装置，基于从用于驱动所述电动机的转矩指令值算出的电压指令值计算用的状态量和从所述电动机检测出的电流检测值，计算用于驱动所述电动机的电压指令值；以及

过调制处理装置，基于所述电压指令值的相位和用于控制所述电动机的控制用的状态量，判定所述电动机在过调制状态时稳定还是不稳定，并基于该判定结果，驱动所述电动机，

所述过调制处理装置基于由磁极方向和与所述磁极方向正交的方向定义的坐标上的象限来确定所述电动机在过调制状态时成为稳定的所述电压指令值的稳定相位区域，并基于所述电压指令值的相位是否在所述稳定相位区域内来判定所述电动机在过调制状态时稳定还是不稳定。