CN108702115B - 电动机控制装置和电动机控制方法 - Google Patents

Abstract

在本电动机控制装置中，二相/三相变换器将d轴电压指令和q轴电压指令变换为UVW相的电压指令。PWM电路根据电压指令生成进行了PWM的驱动脉冲信号，变换器基于驱动脉冲信号生成驱动线圈的驱动电压。位置检测器检测旋转位置，转速计算器计算转速，电流检测器检测向线圈流通的驱动电流。三相/二相变换器将检测驱动电流值变换为d轴电流值和q轴电流值。而且，d轴电压指令生成部求出规定值的d轴电流指令与d轴电流值之差，基于对该差的PI运算，来生成d轴电压指令。另外，q轴电压指令生成部求出速度指令与转速计算部计算出的转速之差，基于对该差的PI运算，来生成q轴电压指令。

Description

电动机控制装置和电动机控制方法

技术领域

本发明涉及一种对电动机进行控制使其旋转的电动机控制装置和电动机控制方法，特别是涉及一种在低转矩、低速时也能够进行高精度的旋转控制的电动机控制装置和电动机控制方法。

背景技术

作为对使用了永磁体的电动机的电流进行控制的一个方法，已知一种将电动机的电流分离为对转矩做出贡献的q轴电流分量和与其正交的d轴电流分量来进行控制的矢量控制。

在这样的矢量控制中，以往提出了一种即使在低转矩/低速时电流检测精度等低的情况下也能够进行精密的电动机控制的电动机控制装置(例如，参照专利文献1)。图4是包括也适合于这样的低转矩、低速的旋转控制的以往的电动机控制装置90的框图。

图4所示的以往的电动机控制装置90将以上述的dq轴坐标系下的电流矢量控制为基础的矢量控制部92用作旋转控制部，来对电动机40进行控制使其旋转。在图4中，电动机控制装置90通过电流检测器12来检测电动机40的驱动电流。检测出的电流检测值Iu、Iv及Iw通过进行坐标变换的三相/二相变换器13被变换为dq坐标系中的电流、即d轴电流Id和q轴电流Iq后，被供给到矢量控制部92。另外，位置检测器14基于来自位置检测传感器49的信号来计算表示电动机40的转子位置的旋转位置Pd，转速计算器15基于旋转位置Pd，计算电动机40的转速Sdet并供给到矢量控制部92。并且，从外部向矢量控制部92供给了用于对电动机速度进行指示的速度指令Sref。

矢量控制部92基于被供给的这些信号，通过如下那样的处理来计算向电动机驱动部30的指令电压。即，首先，矢量控制部92计算速度指令Sref与转速Sdet之差dS。接着，由PI运算器22针对该差dS通过PI(比例、积分)运算来计算转矩指令，再根据该转矩指令求出q轴电流指令Iq*。然后，求出该q轴电流指令Iq*与q轴电流Iq之差dIq，PI运算器25通过进行针对该差dIq的PI运算，来决定作为q轴的控制指令的q轴电压指令Vq*并输出。另一方面，关于d轴电流指令Id*，设为值为“0”，求出与d轴电流Id之差dId，PI运算器26通过进行针对该差dId的PI运算，来决定作为d轴的控制指令的d轴电压指令Vd*并输出。

从矢量控制部92输出的q轴电压指令Vq*和d轴电压指令Vd*通过二相/三相变换器27被变换为三相的电压指令Dru、Drv及Drw后，被供给到电动机驱动部30的PWM(脉宽调制)电路31。然后，基于由PWM电路31生成的UVW相各自的PWM信号对变换器(inverter)32进行控制，生成驱动电压Vou、Vov及Vow并向电动机40输出。

图4所示的以往的电动机控制装置90除了上述那样的以电流矢量控制为基础的一般的结构以外，为了能够进行精密的电动机控制，如图4所示那样还具备偏移角度调整部95和加法运算器96。电动机控制装置90在通过三相/二相变换器13对电流检测值Iu、Iv及Iw进行坐标变换时，使用这些偏移角度调整部95和加法运算器96来加上相对于电流的坐标变换相位的偏移角度Pof。

在以往的电动机控制装置90中，通过添加以上那样的结构，来抑制产生的转矩，结果使用于产生相同的转矩的电流增加，提高了对于控制指令而言的S/N(信号噪声)比。也就是说，通过加上偏移角度Pof，产生的转矩小于转矩指令。因此，为了产生与不加上偏移角度Pof的情况相同的转矩，转矩指令变大，随之流动较多的电流，其结果，电流的检测精度增加。以上说明的以往的电动机控制装置90通过设为这样的结构，即使在低转矩/低速时等电流检测精度等低的情况下，也能够进行精密的电动机控制。

另外，近年来，以汽车的燃料效率提高等为目的进行怠速停止控制的车辆正在增加。在这样的车辆中，除了由在车辆行驶时进行动作的发动机驱动的一般的油泵以外，还利用了在怠速停止时进行动作的电动式油泵。即，在通过怠速停止来使车辆停止的过程中，启动通过电动机来驱动的该电动式油泵，来提供停止时的液压，从而在停止过程中也确保了液体压力。

另外，车辆在液压泵***中使用的工作油根据温度而粘性大幅变化。因此，关于电动式油泵，为了获得与油温的变化相应的液压，需要进行电动机控制。例如，在低温时，工作油的粘度变高，由此负荷也变高，因此与常温时相比需要更大的转矩。相反地，在高温时，工作油的粘度变低，大致成为无负荷的状态，因此一点点的转矩就能够确保规定的液压。并且，怠速停止中所需要的工作油的流量与行驶时相比可以是微量的。因此，在怠速停止中，电动机的转速为低速是优选的。

基于这样的条件，如果是高温时的怠速停止，电动式油泵的电动机被要求进行使接近无负荷的低粘度的工作油以超低速流动的动作。其结果，适当地驱动电动机的电流量也为微量。即，作为车辆用的电动式油泵的电动机、电动机控制装置，在低速无负荷状态下也能够高精度地进行旋转控制的电动机控制是重要的，要求在上述那样的低转矩/低速时等精度也高的电动机控制。

因此，针对这样的电动式油泵的要求，以往提出了一种即使油温发生变化也与其相应地控制电动机以能够适当地获得转速、转矩的电动机控制装置(例如，参照专利文献2)。这样的以往的电动机控制装置例如具有输出针对电动机的q轴电流指令的控制指令产生单元。而且，该电动机控制装置基于油温信息，对电动机转矩进行控制或者对电动机转速进行限制，来获得电动油泵所需要的电动机的转速和转矩。

另外，以往，作为对矢量控制中的电压饱和进行抑制的方法，已知对感应电压的增加进行抑制的弱磁控制(例如，参照专利文献3)。例如通过如下的处理来实施该弱磁控制。即，在该控制中，首先，根据指令电压Vq*、Vd*计算指令电压振幅值|V*|，通过减法运算器从最大电压Vlimit减去指令电压振幅值|V*|来计算电压误差dV*。接着，在该控制中，通过弱磁控制用的比例积分控制器计算磁通指令电流Idf*，通过将该磁通指令电流Idf*与d轴指令电流Idx*相加，来进行弱磁控制。

专利文献1：日本特开2008-43058号公报

专利文献2：日本特开2009-185915号公报

专利文献3：日本特开平11-27996号公报

发明内容

本发明的电动机控制装置利用由与永磁体的磁极位置方向对应的d轴和与该d轴正交的q轴构成的dq轴坐标系，对电动机进行控制使其旋转，该电动机包括：定子，其具有设为U相、V相以及W相这三相的UVW相的线圈；以及转子，其以与定子相向的方式配置成旋转自如并保持永磁体。本电动机控制装置具备二相/三相变换器、PWM电路、变换器、位置检测器、转速计算器、电流检测器、三相/二相变换器、d轴电压指令生成部以及q轴电压指令生成部。在此，二相/三相变换器被输入d轴电压指令和q轴电压指令来作为对线圈施加的dq轴坐标上的电压指令值，并变换为UVW相的驱动电压指令。PWM电路根据被供给的UVW相的驱动电压指令，按每相生成进行了脉宽调制的UVW相的驱动脉冲信号。变换器基于被供给的UVW相的驱动脉冲信号，生成用于按每相驱动线圈的UVW相的驱动电压。位置检测器检测转子的旋转位置。转速计算器计算转子的转速。电流检测器检测向UVW相的线圈流通的驱动电流。三相/二相变换器将电流检测器检测出的UVW相的驱动电流的电流值变换为dq轴坐标上的d轴电流值和q轴电流值。d轴电压指令生成部生成d轴电压指令。q轴电压指令生成部生成q轴电压指令。

而且，本电动机控制装置的d轴电压指令生成部求出作为规定值的d轴电流指令与d轴电流值之差，基于对该差的PI运算，来生成d轴电压指令。另外，q轴电压指令生成部构成为求出被供给的速度指令与转速计算部计算出的转速之差，基于对该差的PI运算，来生成q轴电压指令。

另外，本电动机控制装置的电动机控制方法包括以下步骤：求出作为规定值的d轴电流指令与d轴电流值之差，基于对该差的PI运算，来生成d轴电压指令；求出被供给的速度指令与计算出的转速之差，基于对该差的PI运算，来生成q轴电压指令；以及将d轴电压指令和q轴电压指令变换为UVW相的驱动电压指令。

根据该结构，基于速度指令与转速计算器计算出的转速之差即速度偏差来生成q轴电压指令。另一方面，例如专利文献1那样，在一般的矢量控制中，基于q轴电流指令与q轴电流之差来生成q轴电压指令。

即，在利用以往的矢量控制进行无负荷低速时的旋转驱动的情况下，要检测的q轴电流变为微量的。因此，为了保持旋转控制的精度，需要进行高精度的电流检测。并且，随着电流的减少，S/N比劣化，噪声的影响也增加，因此还需要应对噪声等。

与此相对地，本发明即使在进行无负荷低速时的旋转驱动的情况下，对用于计算转速的位置、速度进行检测的传感器的信号的水平也并不会如q轴电流那样变小。因此，在本发明中，即使在无负荷低速时，速度偏差的精度、S/N比也不会劣化，从而能够确保与通常的负荷、速度时的控制同等的控制精度。

这样，本发明的电动机控制装置和电动机控制方法由于基于速度偏差来生成q轴电压指令，因此在无负荷低速时也能够不依赖变为微量的q轴电流地对旋转进行控制。因此，根据本发明的电动机控制装置，能够提供一种在无负荷低速时也能够进行稳定的旋转控制的电动机控制装置。

附图说明

图1是表示包括本发明的实施方式1中的电动机控制装置的电动机控制***的结构的框图。

图2是表示包括本发明的实施方式2中的电动机控制装置的电动机控制***的结构的框图。

图3是表示该电动机控制装置的旋转控制部的详细结构的框图。

图4是表示以往的电动机控制装置的结构的框图。

具体实施方式

本发明的实施方式中的电动机控制装置和电动机控制方法通过后述的结构来基于速度偏差生成q轴电压指令，由此在无负荷低速中也能够不依赖微量的q轴电流地对旋转进行控制。

也就是说，包括上述那样的技术的以往的方法存在如下要改善的方面。即，在专利文献1那样的方法中，利用偏移角度Pof，能够在低转矩/低速时提高驱动电流的检测精度。可是，由于是以电流量增加的方式进行控制的方法，因此这样的方法招致消耗电力的增加，使效率降低。

另外，作为在低转矩/低速时提高驱动电流的检测精度的其它方法，例如能够是搭载高精度且检测范围广的电流检测电路或者分为低速时和高速时来切换为适于低速时和高速时的控制的方法。但是，在这样的方法中，需要适于高精度化、适于两种速度的控制用的电路、处理，因此招致电路规模的增大、成本升高。

因此，在本实施方式中，基于速度偏差生成了q轴电压指令。由此，根据本实施方式，在无负荷低速中也能够进行稳定的旋转控制。

以下，参照附图对本发明的实施方式中的电动机控制装置进行说明。

(实施方式1)

图1是包括本发明的实施方式1中的电动机控制装置10的电动机控制***的框图。

如图1所示，本电动机控制***构成为具备：电动机控制装置10，其对电动机40进行控制和通电驱动；以及位置检测传感器49，其检测电动机40中的转子的旋转位置。另外，从外部的上级控制器等对电动机控制装置10通知速度指令Sref等。

另外，在本实施方式中，列举将电动机40设为U相、V相以及W相的三相驱动的无刷电动机的一例进行说明。即，作为无刷电动机的电动机40具备转子和定子。转子以轴(shaft)为中心保持有形成规定的磁极数的永磁体。另外，定子构成为包括将三相相应的绕线卷绕于定子芯而成的三相的线圈40c。而且，转子以与定子相向的方式配置为旋转自如。针对这种结构的电动机40，通过对UVW相各自的线圈40c施加彼此的相位相差120度的U相、V相及W相的驱动电压Vou、Vov及Vow，来对电动机40进行驱动使其旋转，转子以轴为中心旋转。

另外，为了检测转子的旋转位置，在转子的附近配置有霍尔元件等位置检测传感器49。而且，将由位置检测传感器49检测出的表示位置信息的传感器信号Ps供给到电动机控制装置10。

并且，在本实施方式中，为了进行电动机40的旋转控制，利用了基于由转子所保持的永磁体的磁极位置方向对应的d轴和与该d轴正交的q轴构成的dq轴坐标系的电流矢量控制。更具体地说，首先，特征在于，关于d轴，设为基于将输入设为d轴电流值来生成d轴电压指令那样的电流矢量控制的电流控制。另一方面，关于q轴，设为基于将输入设为转速来生成q轴电压指令那样的速度控制的电压控制，下面对此进行详细说明。

接着，对利用了这样的电流矢量控制的电动机控制装置10的结构进行说明。

如图1所示，电动机控制装置10具备二相/三相变换器27、包括PWM(脉宽调制)电路31和变换器32的电动机驱动部30、电流检测器12、三相/二相变换器13、位置检测器14、转速计算器15以及旋转控制部20。在本实施方式中，通过这种结构的电动机控制装置10，基于与二相的电压指令Vd*和Vq*对应的三相的驱动电压指令Dru、Drv及Drw，生成各相的驱动电压Vou、Vov及Vow，对各个线圈40c进行电压驱动。由此，如基于三相的驱动电压Vou、Vov及Vow使转子旋转那样地对电动机40进行控制使其旋转。

为了进行这样的旋转控制，首先，将来自位置检测传感器49的传感器信号Ps供给到位置检测器14。位置检测器14基于被供给的传感器信号Ps检测转子的旋转位置Pd，并通知给二相/三相变换器27、三相/二相变换器13以及转速计算器15。转速计算器15基于被供给的旋转位置Pd的每单位时间的变化量来计算转子的转速Sdet，并通知给旋转控制部20。

旋转控制部20还被通知来自外部的速度指令Sref以及来自三相/二相变换器13的d轴电流值Id和q轴电流值Iq。旋转控制部20基于这些被通知的信息，生成作为dq轴坐标上的电压指令值的d轴电压指令Vd*和q轴电压指令Vq*，并供给到二相/三相变换器27。并且，二相/三相变换器27从位置检测器14被通知转子的旋转位置Pd。二相/三相变换器27通过利用旋转位置Pd的从二相向三相的坐标变换，来将被供给的d轴电压指令Vd*和q轴电压指令Vq*的二相的电压指令变换为UVW相的三相的驱动电压指令Dru、Drv及Drw(以下适当地将“Dru、Drv及Drw”简记为Dr_uvw)。然后，将这样的三相的驱动电压指令Dr_uvw供给到电动机驱动部30。此外，也可以设为如下结构：作为执行电动机控制方法的程序中的一个步骤，来执行该二相/三相变换器27的功能，将d轴电压指令Vd*和q轴电压指令Vq*变换为驱动电压指令Dr_uvw。

在电动机驱动部30中，PWM电路31按每相生成与被供给的三相的驱动电压指令Dr_uvw对应的电压指令信号。而且，PWM电路31将所生成的电压指令信号分别作为调制信号来进行脉宽调制。由此，PWM电路31将电压指令信号作为由进行了脉宽调制的脉冲列构成的UVW相的三相的驱动脉冲信号Pwu、Pwv及Pww(以下适当地将“Pwu、Pwv及Pww”简记为Pw_uvw)按每相供给到变换器32。

另外，在电动机驱动部30中，变换器32基于被供给的三相的驱动脉冲信号Pw_uvw，按每相对线圈40c进行通电驱动。变换器32按每相具备电源正极侧的开关元件和负极侧的开关元件。而且，当根据驱动脉冲信号Pw_uvw的脉冲定时使开关元件接通和断开时，从电源经由接通的开关元件根据各驱动输出对线圈40c供给利用驱动脉冲形成的UVW相的三相的驱动电压Vou、Vov及Vow(以下适当地将“Vou、Vov及Vow”简记为Vo_uvw)。在此，改变看法的话，各驱动脉冲是利用电压指令信号进行脉宽调制得到的信号，因此变换器32将与驱动电压指令Dr_uvw对应的驱动电压Vo_uvw等效地供给到各个线圈40c来进行通电驱动。

另外，利用三相的驱动电压指令Dr_uvw对各个线圈40c进行驱动的驱动电流的电流量被电流传感器11u及11v检测为电流检测信号i_u和i_v。在本实施方式中，示出了由电流传感器11u将U相的电流量检测为电流检测信号i_u、由电流传感器11v将V相的电流量检测为电流检测信号i_v的一例。电流检测信号i_u及i_v被供给到电流检测器12。然后，电流检测器12基于被供给的电流检测信号i_u及i_v，来计算UVW相的三相的电流检测值Iu、Iv及Iw(以下适当地将“Iu、Iv及Iw”简记为I_uvw)，并供给到三相/二相变换器13。

三相/二相变换器13除了被通知三相的电流检测值I_uvw以外，还从位置检测器14被通知转子的旋转位置Pd。三相/二相变换器13通过利用了旋转位置Pd的从三相向二相的坐标变换，来将被供给的三相的电流检测值I_uvw变换为dq轴坐标上的d轴电流值Id和q轴电流值Iq的二相的电流值。然后，将这样的二相的电流值Id及Iq供给到旋转控制部20。

如上述那样，旋转控制部20除了被通知d轴电流值Id和q轴电流值Iq以外，还从转速计算器15被通知转速Sdet，从外部被通知速度指令Sref。另外，如图1所示，旋转控制部20构成为具备生成d轴电压指令Vd*的d轴电压指令生成部20d和生成q轴电压指令Vq*的q轴电压指令生成部20q。

在旋转控制部20中，d轴电压指令生成部20d进行基于如将输入设为d轴电流值Id来生成d轴电压指令Vd*那样的电流矢量控制的电流控制。由于像这样进行动作，因此d轴电压指令生成部20d首先通过减法运算器24计算作为规定值的d轴电流指令Id*与d轴电流值Id之差即d轴电流偏差dId。在此，在本实施方式中，构成为将d轴电流指令Id*设为值为“0”来执行所谓的“id＝0控制”。通过像这样构成，来进行控制使得产生转矩所不需要的d轴的电流量为0。另外，接着，d轴电压指令生成部20d通过对计算出的d轴电流偏差dId进行PI运算器26的PI(比例、积分)运算，来生成d轴电压指令Vd*。此外，也可以设为如下结构：作为执行电动机控制方法的程序中的一个步骤，来执行该d轴电压指令生成部20d的功能，生成d轴电压指令Vd*。

另外，在旋转控制部20中，q轴电压指令生成部20q进行基于将输入设为转速Sdet来生成q轴电压指令Vq*那样的速度控制的电压控制。由于像这样进行动作，因此q轴电压指令生成部20q首先通过减法运算器21计算速度指令Sref与转速Sdet之差即速度偏差dS。然后，接着，q轴电压指令生成部20q通过对计算出的速度偏差dS通过PI运算器22的PI(比例、积分)运算进行PI控制，来生成q轴电压指令Vq*。在此，PI运算对输入的偏差进行将作为比例项的将偏差乘以常数Kp所得到的值与作为积分项的将对偏差进行积分得到的值乘以常数Ki所得到的值相加的运算。此外，也可以设为如下结构：作为执行电动机控制方法的程序中的一个步骤，来执行该q轴电压指令生成部20q的功能，生成q轴电压指令Vq*。

在本实施方式中，根据以上那样的旋转控制部20的结构，一边通过d轴电压指令生成部20d的动作进行控制使得对转矩没有贡献的d轴的电流不流动，一边通过q轴电压指令生成部20q的动作进行控制使得转子的转速追随速度指令Sref。即，在q轴的旋转控制中，通过基于所生成的q轴电压指令Vq的电压控制来对转矩量进行控制，使得速度指令Sref与转速Sdet的速度偏差dS为“0”。本实施方式通过执行这样的动作的控制，一边使d轴电流维持为“0”，一边使q轴成为与速度指令Sref相应的转速所需要的最小电流。因此，根据本实施方式，与负荷、转速无关地，铜损耗始终为最小，能够实现高效化。

另外，特别是，在本实施方式中，通过设为包括这样的旋转控制部20的结构，还实现了无负荷低速时的旋转控制的稳定化。即，在进行作为无负荷低速的低转矩/低速的旋转控制的情况下，如上述那样，从变换器32向线圈40c流通的驱动电流为微量的。因此，由电流传感器11u及11v检测的电流检测信号i_u及i_v的振幅也变小，其结果，d轴电流值Id和q轴电流值Iq的S/N比也降低。因此，在基于这样的振幅小的d轴电流值Id和q轴电流值Iq进行一般的电流矢量控制的情况下，控制精度也劣化。

与这样的一般的电流矢量控制相比，在本实施方式中，在q轴的控制中利用了基于来自位置检测传感器49的传感器信号Ps生成的转速Sdet。电流检测信号i_u及i_v如上述那样振幅根据转矩、转速而变化，与此相对地，该传感器信号Ps的振幅当然不受转矩、转速影响。即，在如本实施方式那样利用了转速Sdet的q轴的控制中，即使是进行无负荷低速下的旋转控制的情况，位置检测、转速Sdet的精度也不劣化。并且，在本实施方式中，由于是像这样在q轴中执行速度控制的结构，因此与无负荷低速相反地，也能够进行高转矩、高速的旋转控制。因此，根据本实施方式，能够进行不依赖转矩、转速的控制，即使是无负荷低速这样的条件，也能够确保与通常的负荷、速度时的控制同等的控制精度。

并且，从图4所示的以往的矢量控制部92与图1所示的本实施方式的旋转控制部20的比较也容易地获知，与一般的电流矢量控制方法相比，本实施方式中的旋转控制部20能够通过简单的结构来实现。

如以上说明的那样，本实施方式的电动机控制装置10构成为，d轴电压指令生成部20d通过基于对d轴电流偏差dId的PI运算生成的d轴电压指令Vd*来进行电流控制，q轴电压指令生成部20q通过基于对速度偏差dS的PI运算生成的q轴电压指令Vq*来进行电压控制。在本实施方式中，由于具备这样的结构，因此即使是无负荷低速这样的条件，也能够确保与通常的负荷、速度时的控制同等的控制精度。另外，由于在无负荷低速时也能够高精度地进行旋转控制，因此适于负荷变动的范围、所要求的速度范围广的电动式油泵的电动机。

(实施方式2)

图2是包括本发明的实施方式2中的电动机控制装置50的电动机控制***的框图。

本实施方式中的电动机控制装置50与图1所示的实施方式1相比，旋转控制部52还具备d轴电流指令生成部56。更具体地说，在实施方式1中，将d轴电流指令Id*设为例如值为“0”那样的固定值，与此相对地，在本实施方式中，将d轴电流指令Id*设为可变值。此外，在图2中，针对与图1相同的结构要素附加相同的附图标记，并省略详细的说明。

在本实施方式中，根据这样的结构，特征在于，d轴电流指令生成部56输出与旋转动作状况相应的d轴电流指令Id*。另外，由此，在本实施方式中，与实施方式1相比，实现了广范围的转速、负荷下的高效的旋转动作。

另外，在矢量控制中，在来自外部的指令的值变大的情况等下，有时产生基于该指令的驱动电压超过电动机驱动部的电源电压或者PWM控制中的占空比超过100％那样的现象。这种现象一般被称为电压饱和。该电压饱和是由于与转速成比例地上升的感应电压而发生的，电动机的转速越大，越容易产生该电压饱和。另外，当产生电压饱和时，转矩降低等。因此，已知一种使永磁体产生的磁通减磁来抑制感应电压的增加的弱磁控制。

在本实施方式中，也通过在电压饱和时，由d轴电流指令生成部56对d轴电流进行控制，来实现效率的降低抑制。

如图2所示，d轴电流指令生成部56从q轴电压指令生成部20q被通知速度偏差dS，并且被通知q轴电压指令生成部20q输出的q轴电压指令Vq*和d轴电压指令生成部20d输出的d轴电压指令Vd*。d轴电流指令生成部56基于这些被通知的信息，生成d轴电流指令Id*并输出。

图3是表示包括本实施方式中的d轴电流指令生成部56的旋转控制部52的详细结构的框图。

如图3所示，d轴电流指令生成部56具有q轴电压饱和判定部61、d轴相位角指令生成部66以及选择器69。根据这样的结构，q轴电压饱和判定部61判定是否发生了上述那样的电压饱和。另外，d轴相位角指令生成部66生成d轴相位角指令dPi，以设为发生了电压饱和时的d轴电流指令Id*。而且，选择器69根据表示q轴电压饱和判定部61判定的结果的判定信号Sel，在判定为没有发生电压饱和的情况下，选择器69与实施方式1同样地选择作为固定值的值“0”，在判定为发生了电压饱和的情况下，选择器69选择d轴相位角指令dPi，来作为d轴电流指令Id*输出。

另外，在本实施方式中，如q轴电压饱和判定部61那样利用q轴电压，以判定电压饱和的发生来对d轴的电流进行控制。因此，q轴电压饱和判定部61具有q轴最大电压计算部62、减法运算器63以及判定部64。

在q轴电压饱和判定部61中，首先，由q轴最大电压计算部62通过运算来计算q轴中能够作为q轴电压指令Vq*输出的最大电压即q轴最大指令电压Vq_max。为了进行该计算，向q轴最大电压计算部62供给了预先设定的电压限制值Vd_lmt，并且从d轴电压指令生成部20d向q轴最大电压计算部62通知d轴电压指令Vd*。在此，电压限制值Vd_lmt是相对于与PWM的占空比为100％时的电压值相当的最大电压而言、对该最大电压以上的电压进行限制那样的电压值，例如是PWM的占空比为95％、98％时的电压值。q轴电压饱和判定部61使用这样的电压限制值Vd_lmt和d轴电压指令Vd*进行式(1)的运算，由此计算q轴最大指令电压Vq_max。

[式1]

接着，在q轴电压饱和判定部61中，由减法运算器63计算q轴电压指令生成部20q输出的q轴电压指令Vq*与q轴最大指令电压Vq_max之差dVq*。然后，将该差dVq*供给到判定部64，判定部64根据该差dVq*的大小决定选择d轴相位角指令dPi和值“0”中的哪一个。在此，差dVq*越小，则q轴电压指令Vq*越接近q轴最大指令电压Vq_max，成为越接近电压饱和的发生那样的旋转驱动状态。在本实施方式中，利用这样的q轴电压的饱和状态，判定部64在差dVq*小于规定的阈值时判定为发生了电压饱和。即，判定部64对选择器69进行控制使得在差dVq*大于规定的阈值时选择值“0”，并且在差dVq*小于规定的阈值时选择d轴相位角指令dPi。

另外，从q轴电压指令生成部20q向d轴相位角指令生成部66通知速度偏差dS。d轴相位角指令生成部66通过PI运算器67对被通知的速度偏差dS进行PI(比例、积分)运算，来生成d轴相位角指令dPi。特别是，通过设为与q轴电压指令生成部20q的PI运算器22相独立地、由PI运算器67进行PI运算的结构，来生成适合于电压饱和时的处理的d轴相位角指令dPi。

这样，在本实施方式中，当由q轴电压饱和判定部61判定为发生了电压饱和时，将基于速度偏差dS的这种d轴相位角指令dPi用作d轴电流指令Id*。即，在q轴电压指令Vq*大时，在d轴中以与速度偏差dS对应这样的d轴电流指令Id*进行电流控制。由此，d轴也被控制成为与d轴电流指令Id*相应的电流值，因此如所谓的超前角控制那样在d-q轴中具有与相位角指令dPi相应的角度地进行旋转控制。简单地说，在本实施方式中，根据以上那样的结构，在以高转矩进行了驱动那样的情况下，以与速度偏差dS相应的相位角进行旋转控制，由此进行如上述那样的弱磁控制。而且，在本实施方式中，在发生了电压饱和时，由于像这样输出基于速度偏差dS的d轴电流指令Id*，因此能够一边维持最小的d轴电流一边达到速度指令Sref的速度，从而能够进行广的转速、负荷的范围内的高效的旋转动作。

此外，在以上的说明中，在图1至图3中列举由功能模块构成的一例进行了说明，但是也能够利用微计算机等来构成。即，也可以构成为将上述那样的旋转控制部20、旋转控制部52、三相/二相变换器13、二相/三相变换器27、PWM电路31、位置检测器14以及转速计算器15等的功能编为执行电动机控制方法的程序，来执行上述那样的处理。

产业上的可利用性

本发明所涉及的电动机控制装置和电动机控制方法在无负荷低速时也能够进行稳定的旋转控制，因此适于对无刷电动机进行控制那样的电动机控制装置，并且对于对在低转矩/低速时等也被要求高精度的电动机控制的电动式油泵的电动机进行控制的电动机控制装置而言是有用的。

附图标记说明

10、50、90：电动机控制装置；11u、11v：电流传感器；12：电流检测器；13：三相/二相变换器；14：位置检测器；15：转速计算器；20、52：旋转控制部；20d：d轴电压指令生成部；20q：q轴电压指令生成部；21、24、63：减法运算器；22、25、26、67：PI运算器；27：二相/三相变换器；30：电动机驱动部；31：PWM电路；32：变换器；40：电动机；40c：线圈；49：位置检测传感器；56：d轴电流指令生成部；61：q轴电压饱和判定部；62：q轴最大电压计算部；64：判定部；66：d轴相位角指令生成部；69：选择器；92：矢量控制部；95：偏移角度调整部；96：加法运算器。

Claims (4)

1.一种电动机控制装置，利用由与永磁体的磁极位置方向对应的d轴和与该d轴正交的q轴构成的dq轴坐标系，对电动机进行控制使其旋转，该电动机包括：定子，其具有设为U相、V相以及W相这三相的UVW相的线圈；以及转子，其以与所述定子相向的方式配置成旋转自如并保持所述永磁体，该电动机控制装置的特征在于，具备：

二相/三相变换器，其被输入作为对所述线圈施加的所述dq轴坐标系上的电压指令值的d轴电压指令和q轴电压指令，并将所述d轴电压指令和q轴电压指令变换为UVW相的驱动电压指令；

PWM电路，其根据被供给的UVW相的所述驱动电压指令，按每相生成进行了脉宽调制的UVW相的驱动脉冲信号；

变换器，其基于被供给的UVW相的所述驱动脉冲信号，生成用于按每相驱动所述线圈的UVW相的驱动电压；

位置检测器，其检测所述转子的旋转位置；

转速计算器，其计算所述转子的转速；

电流检测器，其检测向UVW相的所述线圈流通的驱动电流；

三相/二相变换器，其将所述电流检测器检测出的UVW相的所述驱动电流的电流值变换为所述dq轴坐标系上的d轴电流值和q轴电流值；

d轴电压指令生成部，其生成所述d轴电压指令；

q轴电压指令生成部，其生成所述q轴电压指令；以及

d轴电流指令生成部，其生成所述d轴电流指令的规定值，

其中，所述d轴电压指令生成部求出作为所述规定值的d轴电流指令与所述d轴电流值之差，基于对该差的比例积分运算，来生成所述d轴电压指令，

所述q轴电压指令生成部求出被供给的速度指令与所述转速计算器计算出的所述转速之差，基于对该差的比例积分运算，来生成所述q轴电压指令，并且

所述d轴电流指令生成部具有：

q轴电压饱和判定部，其判定是否发生了电压饱和；

d轴相位角指令生成部，其生成用于设为发生了所述电压饱和时的所述d轴电流指令的d轴相位角指令；以及

选择器，其根据所述q轴电压饱和判定部的判定，选择固定值和d轴相位角指令中的某一个，来作为所述d轴电流指令输出，

所述d轴电流指令的规定值为所述选择器输出的值。

2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述d轴电流指令的所述规定值为0。

3.一种电动机控制装置中的电动机控制方法，该电动机控制装置利用由与永磁体的磁极位置方向对应的d轴和与该d轴正交的q轴构成的dq轴坐标系，对电动机进行控制使其旋转，该电动机包括：定子，其具有设为U相、V相以及W相这三相的UVW相的线圈；以及转子，其以与所述定子相向的方式配置成旋转自如并保持所述永磁体，并且该电动机控制装置具备：

PWM电路，其根据被供给的UVW相的驱动电压指令，按每相生成进行了脉宽调制的UVW相的驱动脉冲信号；

变换器，其基于被供给的UVW相的所述驱动脉冲信号，生成用于按每相驱动所述线圈的UVW相的驱动电压；

位置检测器，其检测所述转子的旋转位置；

转速计算器，其计算所述转子的转速；

电流检测器，其检测向UVW相的所述线圈流通的驱动电流；以及

三相/二相变换器，其将所述电流检测器检测出的UVW相的所述驱动电流的电流值变换为所述dq轴坐标系上的d轴电流值和q轴电流值，

所述电动机控制方法的特征在于，包括以下步骤：

求出作为规定值的d轴电流指令与所述d轴电流值之差，基于对该差的比例积分运算，来生成d轴电压指令；

求出被供给的速度指令与计算出的所述转速之差，基于对该差的比例积分运算，来生成q轴电压指令；

将所述d轴电压指令和所述q轴电压指令变换为UVW相的驱动电压指令；

判定是否发生了电压饱和；

生成用于设为发生了所述电压饱和时的所述d轴电流指令的d轴相位角指令；以及

根据是否发生了所述电压饱和的判定，选择固定值和d轴相位角指令中的某一个，来作为所述d轴电流指令的所述规定值输出。

4.根据权利要求3所述的电动机控制方法，其特征在于，

将所述d轴电流指令的所述规定值设为0。

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