RU2397600C1

RU2397600C1 - Drive system of motor with varying magnetic flow

Info

Publication number: RU2397600C1
Application number: RU2009106055/09A
Authority: RU
Inventors: Казуаки ЮУКИ (JP); Казуаки ЮУКИ; Казуто САКАИ (JP); Казуто САКАИ; Хироси МОТИКАВА (JP); Хироси МОТИКАВА
Original assignee: Кабусики Кайся Тосиба
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2007-07-24
Publication date: 2010-08-20

Abstract

FIELD: electricity. ^ SUBSTANCE: drive system of motor with varying magnetic flow includes motor (4) on constant magnets, which has constant magnet, inverter (1) for excitation of motor on constant magnets, and magnetisation device for magnetisation current passage in order to control magnetic flow of constant magnet. Constant magnet is varying magnet the magnetic induction of which is varying depending on magnetisation current from inverter (1). Magnetisation current which exceeds saturation zone of magnetisation of magnetic material of varying magnet is passed through magnetisation device. This system improves repeatability of magnetic flow of varying magnet (53) and accuracy of torque moment. ^ EFFECT: improving control accuracy of torque moment, suppression of transient moment caused by magnetisation process, increasing efficiency and enlarging rotation frequency range. ^ 4 cl, 57 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Настоящее изобретение относится к системе привода двигателя с переменным магнитным потоком.The present invention relates to a variable flux motor drive system.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Взамен традиционных асинхронных двигателей (IM-двигателей) распространяются синхронные двигатели на постоянных магнитах (PM-двигатели), которые высокоэффективны и предполагаются миниатюрными и малошумными. Например, PM-двигатели стали используемыми в качестве приводных электродвигателей для электропоездов и электромобилей.Instead of traditional asynchronous motors (IM motors), permanent magnet synchronous motors (PM motors) are distributed, which are highly efficient and are assumed to be miniature and low noise. For example, PM motors have become used as drive motors for electric trains and electric vehicles.

IM-двигатель создает магнитный поток посредством тока возбуждения из статора, а потому имеет технический недостаток, связанный с потерей при прохождении тока возбуждения.The IM motor creates a magnetic flux through the excitation current from the stator, and therefore has a technical drawback associated with the loss of the passage of the excitation current.

С другой стороны, PM-двигатель является двигателем, имеющим ротор, оснащенный постоянным магнитом, чей магнитный поток используется для выработки крутящего момента, а потому не имеет такого недостатка IM-двигателя. Однако PM-двигатель индуцирует благодаря постоянному магниту напряжение, зависящее от числа оборотов. В области применения электропоездов и электромобилей, которые имеют широкий диапазон частот вращения, должно быть обеспечено условие, при котором индуцированное напряжение при максимальной частоте вращения не выводило из строя (электрическим перенапряжением) инвертор, который приводит в действие и управляет PM-двигателем. Для удовлетворения этого условия необходимо обеспечить инвертор с достаточно высоким выдерживаемым напряжением или ограничивать магнитный поток постоянного магнита двигателя. Первое оказывает влияние на источник питания, а потому обычно выбирается последнее. Величина магнитного потока PM-двигателя относительно величины магнитного потока IM-двигателя (в IM-двигателе, это величина магнитного потока зазора, создаваемого током возбуждения) иногда становится приблизительно 1:3. Для создания такого же крутящего момента PM-двигатель с небольшой величиной магнитного потока должен пропускать большой ток (крутящий момент). А именно, в низкочастотной зоне PM-двигатель должен пропускать больший ток, чем IM-двигатель, для выработки одного и того же крутящего момента.On the other hand, the PM motor is a motor having a rotor equipped with a permanent magnet, whose magnetic flux is used to generate torque, and therefore does not have such a drawback of the IM motor. However, the PM motor induces a speed-dependent voltage with a permanent magnet. In the field of application of electric trains and electric vehicles, which have a wide range of rotational speeds, a condition must be provided under which the induced voltage at the maximum rotational speed does not disable (by electric overvoltage) the inverter, which drives and controls the PM motor. To satisfy this condition, it is necessary to provide an inverter with a sufficiently high withstand voltage or to limit the magnetic flux of the permanent magnet of the motor. The former has an effect on the power source, and therefore the latter is usually chosen. The magnitude of the magnetic flux of the PM motor relative to the magnitude of the magnetic flux of the IM motor (in the IM motor, this is the magnitude of the magnetic flux of the gap created by the drive current) sometimes becomes approximately 1: 3. To create the same torque, a PM motor with a small magnetic flux must pass a large current (torque). Namely, in the low-frequency zone, the PM motor must pass more current than the IM motor in order to produce the same torque.

Соответственно, предельно допустимый ток инвертора для приведения в движение PM-двигателя должен быть большим, чем для приведения в движение IM-двигателя. Частота переключения переключающего элемента в инверторе PM-двигателя высока, а потому PM-двигатель вызывает большие потери и нагрев на низкой частоте вращения, так как потери являются зависящими от значения тока.Accordingly, the maximum permissible inverter current for driving the PM motor must be greater than for driving the IM motor. The switching frequency of the switching element in the inverter of the PM motor is high, and therefore the PM motor causes large losses and heating at a low speed, since the losses are dependent on the current value.

Например, электропоезд предполагает, что должен охлаждаться воздушным потоком, создаваемым во время движения, и, если большие потери возникают во время движения на низкой скорости, инвертор должен быть увеличен по размеру для улучшения охлаждающей способности. С другой стороны, если индуцированное напряжение является высоким, должно выполняться управление ослаблением поля. В этом случае, наложенный ток возбуждения ухудшает коэффициент полезного действия.For example, an electric train assumes that it must be cooled by the air flow generated during movement, and if large losses occur during movement at low speed, the inverter should be increased in size to improve cooling capacity. On the other hand, if the induced voltage is high, field attenuation control must be performed. In this case, the superimposed field current worsens the efficiency.

PM-двигатель имеет преимущества и недостатки, обусловленные магнитом, включенным в него. Как двигатель, он обладает преимуществом уменьшения потерь и размера. С другой стороны, для управления изменением частоты вращения электропоезда или электромобиля PM-двигатель имеет рабочие точки, в которых он показывает худший коэффициент полезного действия по сравнению с традиционным IM-двигателем. Что касается инвертора, повышения предельно допустимого тока и потерь ведут к увеличению размеров инвертора. Коэффициент полезного действия самой системы, главным образом, является зависящим от двигателя, а потому применение PM-двигателя улучшает общий коэффициент полезного действия системы. Увеличение размеров инвертора, однако, является недостатком и не является предпочтительным для системы.The PM motor has advantages and disadvantages due to the magnet included in it. As an engine, it has the advantage of reducing losses and size. On the other hand, to control the change in the rotation speed of an electric train or an electric car, the PM motor has operating points at which it shows the worst efficiency compared to a traditional IM motor. As for the inverter, increasing the maximum permissible current and losses lead to an increase in the size of the inverter. The efficiency of the system itself is mainly engine dependent, which is why the use of a PM engine improves the overall efficiency of the system. The increase in size of the inverter, however, is a drawback and is not preferred for the system.

Фиг. 57 - структурная схема, показывающая пример системы привода синхронного двигателя (PM-двигателя) на постоянных магнитах согласно предшествующему уровню техники. Главная схема состоит из источника 3 питания постоянного тока (DC), инвертора 1 для инвертирования энергии постоянного тока в энергию переменного тока и синхронного двигателя 4a на постоянных магнитах, который должен приводиться в движение энергией переменного тока инвертора 1. Главная схема оснащена устройством 2 обнаружения тока для обнаружения токов двигателя и датчиком 18 угла поворота для обнаружения угла поворота ротора синхронного двигателя 4a на постоянных магнитах. Инвертор 1 инвертирует энергию постоянного тока от источника 3 питания постоянного тока в энергию переменного тока, которая подается на синхронный двигатель 4a на постоянных магнитах. Токи, подаваемые в синхронный двигатель 4a на постоянных магнитах, обнаруживаются устройством 2 обнаружения тока и подаются в блок 210 обработки команд напряжения.FIG. 57 is a block diagram showing an example of a permanent magnet synchronous motor (PM motor) drive system according to the prior art. The main circuit consists of a direct current (DC) power supply 3, an inverter 1 for inverting direct current energy into alternating current energy, and a permanent magnet synchronous motor 4a, which must be driven by the alternating current energy of inverter 1. The main circuit is equipped with a current detection device 2 for detecting motor currents and a rotation angle sensor 18 for detecting a rotation angle of the rotor of the permanent magnet synchronous motor 4a. The inverter 1 inverts the direct current energy from the direct current power source 3 into alternating current energy, which is supplied to the permanent magnet synchronous motor 4a. The currents supplied to the permanent magnet synchronous motor 4a are detected by the current detection device 2 and supplied to the voltage command processing unit 210.

Затем, будет пояснена операция управления этой системы предшествующего уровня техники. Входным сигналом системы является команда Tm* крутящего момента. Эта команда Tm* крутящего момента создается надлежащим средством, чтобы заставить синхронный двигатель 4a на постоянных магнитах вырабатывать требуемый крутящий момент. Согласно входной команде Tm* крутящего момента блок 211 обработки команд тока создает команду Id* тока по D-оси и команду Iq* тока по Q-оси для определения тока по D-оси и тока по Q-оси и подает их в блок 210 обработки команд напряжения. Угол поворота ротора синхронного двигателя 4a на постоянных магнитах, обнаруженный датчиком 18 угла поворота, отправляется в блок 210 обработки команд напряжения. Согласно входной команде Id* тока по D-оси и команде Iq* тока по Q-оси блок 210 обработки команд напряжения рассчитывает и создает команды Vd* и Vq* напряжения по D- и Q-оси для пропускания тока таким образом, чтобы ток Id по D-оси и ток Iq по Q-оси согласовывались с командами тока. В это время блок 210 обработки команд напряжения выполняет (пропорционально-интегральное, PI) ПИ-регулирование для отклонения тока и получает команды напряжения по D- и Q-оси. После этого блок 210 обработки команд напряжения преобразует координаты команд Vd* и Vq* напряжения по D- и Q-оси и снабжает схему 6 ШИМ (широтно-импульсной модуляции, PWM) командами Vu*, Vv* и Vw* трехфазного напряжения. Хотя блок 210 обработки команд напряжения преобразует команды напряжения по D- и Q-оси в команды трехфазного напряжения, например, можно приспособить блок преобразования координат для выполнения преобразования команд напряжения. Согласно входным командам Vu*, Vv* и Vw* трехфазного напряжения схема 6 ШИМ управляет включением/выключением (ON/OFF) переключающих элементов инвертора 1.Next, a control operation of this prior art system will be explained. The input to the system is the torque command Tm *. This torque command Tm * is created by the proper means to cause the permanent magnet synchronous motor 4a to produce the required torque. According to the input torque command Tm *, the current command processing unit 211 generates a current command Id * on the D-axis and a current command Iq * on the Q-axis to determine the current on the D-axis and the current on the Q-axis and feeds them to the processing unit 210 voltage commands. The rotation angle of the rotor of the permanent magnet synchronous motor 4a detected by the rotation angle sensor 18 is sent to the voltage command processing unit 210. According to the input D-axis current command Id * and the Q-axis current command Iq *, the voltage command processing unit 210 calculates and creates voltage commands Vd * and Vq * along the D- and Q-axis to pass current so that the current Id along the D-axis and current Iq along the Q-axis were consistent with the current commands. At this time, the voltage command processing unit 210 performs (proportional-integral, PI) PI control for current deviation and receives voltage commands on the D- and Q-axis. After that, the voltage command processing unit 210 converts the coordinates of the voltage commands Vd * and Vq * along the D- and Q-axis and supplies the PWM (pulse width modulation, PWM) circuit 6 with the three-phase voltage commands Vu *, Vv * and Vw *. Although the voltage command processing unit 210 converts the voltage commands along the D- and Q-axis into three-phase voltage commands, for example, a coordinate conversion unit can be adapted to perform voltage command conversion. According to the input commands Vu *, Vv * and Vw * of the three-phase voltage, the PWM circuit 6 controls the on / off (ON / OFF) switching elements of the inverter 1.

Как показано на фиг. 57, система привода PM-двигателем предшествующего уровня техники должна располагать в себе замыкатель 209 нагрузки на стороне переменного тока инвертора 1. Синхронный двигатель 4a на постоянных магнитах имеет постоянный магнит, а потому, индуцирует напряжение (противодействующее электродвижущее напряжение), когда инвертор 1 заперт, пока двигатель вращается по инерции. Если индуцированное напряжение выше, чем напряжение постоянного тока из источника 3 питания постоянного тока, к инвертору 1 прикладывается перенапряжение, и сила торможения прикладывается к синхронному двигателю 4a.As shown in FIG. 57, the drive system of the PM motor of the prior art should have a load contactor 209 on the alternating current side of inverter 1. The permanent magnet synchronous motor 4a has a permanent magnet, and therefore, induces a voltage (counteracting electromotive voltage) when the inverter 1 is locked, while the engine rotates by inertia. If the induced voltage is higher than the DC voltage from the DC power supply 3, an overvoltage is applied to the inverter 1, and a braking force is applied to the synchronous motor 4a.

Если синхронный двигатель 4a на постоянных магнитах или инвертор 1 вызывает короткое замыкание или замыкание на землю, индуцированное напряжение будет постоянно пропускать ток, что вызывает проблемы, такие как перегрев и возгорание синхронного двигателя 4a на постоянных магнитах и инвертора 1. Соответственно, вышеупомянутая система привода размыкает замыкатель 209 нагрузки, когда инвертор 1 запирается, чтобы предохранять инвертор 1 от приема индуцированного напряжения, а синхронный двигатель 4a на постоянных магнитах и инвертор 1 от постоянного пропускания аварийного тока.If the permanent magnet synchronous motor 4a or the inverter 1 causes a short circuit or earth fault, the induced voltage will constantly pass current, causing problems such as overheating and ignition of the permanent magnet synchronous motor 4a and inverter 1. Accordingly, the aforementioned drive system opens load contactor 209, when the inverter 1 is locked to prevent the inverter 1 from receiving the induced voltage, and the permanent magnet synchronous motor 4a and the inverter 1 from the constant th transmission fault current.

Срок службы замыкателя 209 нагрузки является сильно зависящим от количества раз операции размыкания/замыкания. Когда частота размыкания/замыкания замыкателя 209 нагрузки высока, он страдает от высокой интенсивности отказов и короткого срока службы. Для улучшения надежности системы сдвоенные замыкатели 209a и 209b, 209c и 209d, и 209e и 209f нагрузки могут быть установлены для соответственных фаз, как показано на фиг. 57. Это не является идеальным решением и сильно повышает затраты.The service life of the load contactor 209 is highly dependent on the number of times the open / close operation. When the open / close frequency of the load contactor 209 is high, it suffers from high failure rates and short service life. To improve system reliability, dual load contactors 209a and 209b, 209c and 209d, and 209e and 209f can be set for the respective phases, as shown in FIG. 57. This is not an ideal solution and greatly increases costs.

Нерассмотренная публикация № H11-299297 заявки на выдачу патента Японии (патентный документ 1) описывает технологию проведения управления ослаблением магнитного потока в двигателе на постоянных магнитах уменьшением тока ослабления магнитного потока без ухудшения точности крутящего момента, чтобы, тем самым, снижать потери инвертора и двигателя, а также значение номинального тока аппарата. Это, однако, дает току возбуждения ухудшать коэффициент полезного действия и вырабатывать тепло. Соответственно, оно должно иметь устройство охлаждения, которое повышает себестоимость и размеры аппарата.Unexamined Japanese Patent Application Publication No. H11-299297 (Patent Document 1) describes a technique for controlling the attenuation of a magnetic flux in a permanent magnet motor by decreasing the magnetic flux attenuation current without impairing the accuracy of the torque, thereby reducing inverter and motor losses, as well as the value of the rated current of the device. This, however, allows the excitation current to degrade the efficiency and generate heat. Accordingly, it should have a cooling device that increases the cost and dimensions of the apparatus.

Чтобы решить проблемы традиционной системы привода синхронного двигателя на постоянных магнитах, нерассмотренная публикация № H5-304752 на выдачу патента Японии (патентный документ 4) раскрывает приводной двигатель переменного тока электромобиля, который использует сочетание постоянного магнита и обмотки возбуждения для изменения магнитного потока.To solve the problems of a conventional permanent magnet synchronous motor drive system, Japanese Patent Publication No. H5-304752, Japanese Patent Document 4, discloses an electric vehicle AC drive motor that uses a combination of a permanent magnet and a field coil to change magnetic flux.

Приводной двигатель переменного тока электромобиля, описанный в патентном документе 4, эффективно задействует двигатель и инвертор при каждой из низкопроизводительной работы и высокопроизводительной работы. Этот приводной двигатель переменного тока электромобиля использует магнитный поток постоянного магнита, встроенного в магнитный полюс поля, и, если необходимо, магнитный поток обмотки возбуждения, чтобы создать магнитный поток поля. В зависимости от выходной мощности двигателя, источник создания магнитного потока поля переключается между только постоянным магнитом и обоими, постоянным магнитом и обмоткой возбуждения. Одновременно ток возбуждения подается через вращающийся трансформатор. Этот приводной двигатель переменного тока электромобиля может работать в ответ на выходную мощность двигателя. Например, в ответ на низкую выходную мощность он работает только с постоянным магнитом, чтобы улучшать рабочий коэффициент полезного действия. В дополнение, он может повышать напряжение двигателя в зоне низкой частоты вращения двигателя, чтобы снижать ток, уменьшать потери в меди обмотки двигателя и создание потерь в инверторе и улучшать коэффициент полезного действия системы. Это влияние является значительным для электромобиля, который часто ездит на низких и средних скоростях, чтобы повышать коэффициент полезного действия по току и расширять расстояние поездки за подзарядку.The electric vehicle AC drive motor described in Patent Document 4 effectively engages the motor and inverter in each of the low productivity operation and the high performance operation. This electric vehicle AC drive motor uses a magnetic flux of a permanent magnet embedded in the magnetic pole of the field and, if necessary, a magnetic flux of the field coil to create a magnetic flux of the field. Depending on the output power of the motor, the source of the magnetic flux of the field is switched between only a permanent magnet and both, a permanent magnet and the field winding. At the same time, the excitation current is supplied through a rotating transformer. This electric vehicle AC drive motor can operate in response to engine power output. For example, in response to low power output, it only works with a permanent magnet to improve the operating efficiency. In addition, it can increase the voltage of the motor in the area of low speed of the motor to reduce current, reduce losses in the copper of the motor winding and create losses in the inverter, and improve the efficiency of the system. This effect is significant for an electric car that often drives at low and medium speeds in order to increase current efficiency and extend the travel distance for recharging.

В дополнение, этот приводной двигатель переменного тока электромобиля не размагничивает постоянный магнит, а потому упрощает управление инвертором, не вызывает никакого ненормального перенапряжения и защищает систему. Вращающийся трансформатор может работать на высоких частотах, для уменьшения его размеров, а также размеров и веса системы как единого целого.In addition, this electric vehicle AC drive motor does not demagnetize a permanent magnet, and therefore simplifies control of the inverter, does not cause any abnormal overvoltage and protects the system. A rotating transformer can operate at high frequencies to reduce its size, as well as the size and weight of the system as a whole.

Приводной двигатель переменного тока электромобиля, оговоренный в патентном документе 4, однако, всегда должен пропускать ток возбуждения при создании магнитного потока обмоткой возбуждения. Пропускание тока возбуждения вызывает проблему ухудшения коэффициента полезного действия, а постоянный магнит, встроенный в магнитный полюс поля, вызывает проблему индуцирования напряжения.The electric vehicle AC drive motor specified in Patent Document 4, however, must always pass the drive current when the magnetic flux is generated by the drive coil. The passage of the excitation current causes a problem of deterioration of the efficiency, and a permanent magnet built into the magnetic pole of the field causes the problem of inducing voltage.

В связи с этим, есть система привода двигателя с переменным магнитным потоком, способная изменять магнитный поток магнита током от инвертора. Эта система изменяет величину магнитного потока постоянного магнита согласно условиям работы, а потому, предполагается, что должна улучшать коэффициент полезного действия в большей степени, нежели традиционная система привода PM-двигателя на постоянных магнитах. Когда магнит не обязателен, величина магнитного потока может снижаться для минимизации индуцированного напряжения.In this regard, there is a variable-flux motor drive system capable of changing the magnetic flux of a magnet by current from an inverter. This system changes the magnitude of the magnetic flux of a permanent magnet according to the operating conditions, and therefore, it is assumed that it should improve the efficiency to a greater extent than the traditional PM-drive system with permanent magnets. When a magnet is not necessary, the magnitude of the magnetic flux can be reduced to minimize the induced voltage.

Для системы привода двигателя с переменным магнитным потоком для приведения в действие двигателя с переменным магнитным потоком, чей магнитный поток является переменным управляемым с помощью тока намагничивания от инвертора, является важным, когда и как выполняется процесс намагничивания для изменения магнитного потока. Будет возникать переходный крутящий момент, зависящий от точности крутящего момента или процесса намагничивания. Процесс намагничивания должен выполняться с регулированием по времени для доведения до максимума коэффициента полезного действия и расширения диапазона частоты вращения.For a variable-flux motor drive system for driving a variable-flux motor whose magnetic flux is variable controlled by the magnetizing current from the inverter, it is important when and how the magnetization process is performed to change the magnetic flux. A transient torque will occur, depending on the accuracy of the torque or the magnetization process. The magnetization process must be time-controlled to maximize the efficiency and expand the speed range.

Характеристика BH (характеристика магнитной индукции - намагничивания) переменного магнита показывает крутую зависимость от тока намагничивания от инвертора, для легкого колебания магнитного потока в зависимости от способа намагничивания. Колебание магнитного потока ухудшает повторяемость магнитного потока и качество системы привода.The characteristic BH (characteristic of magnetic induction - magnetization) of an alternating magnet shows a steep dependence on the magnetization current from the inverter, for easy fluctuation of the magnetic flux depending on the method of magnetization. Fluctuation of the magnetic flux affects the repeatability of the magnetic flux and the quality of the drive system.

Для намагничивания переменного магнита инвертор должен пропускать большой ток. В этом случае статор будет насыщаться. По сравнению с размагничиванием переменного магнита намагничиванию переменного магнита необходимо, чтобы пропускался больший ток. Необходимость большого тока увеличивает предельно допустимый ток каждого переключающего элемента инвертора и, к тому же, каждый переключающий элемент инвертора должен иметь более высокое выдерживаемое напряжение. А именно, только для процесса намагничивания, каждый переключающий элемент должен иметь большую пропускную способность, что повышает его себестоимость. В дополнение, большой ток вырабатывает мгновенное тепло, а потому теплоемкость инвертора должна быть повышена, так чтобы инвертор мог противостоять кратковременному нагреву.To magnetize a variable magnet, the inverter must pass a large current. In this case, the stator will become saturated. Compared to demagnetizing a variable magnet, magnetizing a variable magnet requires that more current be passed through. The need for a large current increases the maximum permissible current of each switching element of the inverter and, in addition, each switching element of the inverter must have a higher withstand voltage. Namely, only for the magnetization process, each switching element must have a large throughput, which increases its cost. In addition, a large current generates instantaneous heat, and therefore the heat capacity of the inverter must be increased so that the inverter can withstand short-term heat.

Патентный документ 1: Нерассмотренная публикация № H11-299297 заявки на выдачу патента Японии.Patent Document 1: Unexamined Publication No. H11-299297 of Japanese Patent Application.

Патентный документ 2: Публикация № 6800977 патента США.Patent Document 2: Publication No. 6800977 of a US patent.

Патентный документ 3: Публикация № 5977679 патента США.Patent Document 3: Publication No. 5977679 of the US patent.

Патентный документ 4: Нерассмотренная публикация № H5-304752 заявки на выдачу патента Японии.Patent Document 4: Unexamined Publication No. H5-304752 of Japanese Patent Application.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Настоящее изобретение было сделано, принимая во внимание недостатки вышеупомянутого предшествующего уровня техники. Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить систему привода двигателя с переменным магнитным потоком, способную подавлять ухудшение точности крутящего момента, обусловленного переменным магнитом, подавлять переходный крутящий момент, создаваемый процессом намагничивания, улучшать коэффициент полезного действия системы как единого целого и перекрывать широкий диапазон частот вращения.The present invention has been made in view of the disadvantages of the aforementioned prior art. An object of the present invention is to provide a variable-flux motor drive system capable of suppressing a deterioration in the accuracy of a torque caused by a variable magnet, suppressing the transient torque created by the magnetization process, improving the efficiency of the system as a whole, and covering a wide frequency range rotation.

Еще одна цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить систему привода двигателя с переменным магнитным потоком для приведения в действие двигателя с переменным магнитным потоком, чья величина магнитного потока является переменно управляемой с помощью тока намагничивания от инвертора, способную улучшать повторяемость магнитного потока переменного магнита и точность крутящего момента.Another objective of the present invention is to provide a variable magnetic flux motor drive system for driving a variable magnetic flux motor, whose magnetic flux value is variable controlled by a magnetizing current from an inverter, capable of improving the repeatability of the magnetic flux of a variable magnet and torque accuracy.

Еще одна другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить систему привода двигателя с переменным магнитным потоком, способную намагничивать переменный магнит с помощью простой схемы без увеличения предельно допустимого тока и теплоемкости инвертора.Another other objective of the present invention is to provide a variable magnetic flux motor drive system capable of magnetizing an alternating magnet using a simple circuit without increasing the maximum allowable current and heat capacity of the inverter.

Еще одна другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить систему привода двигателя с переменным магнитным потоком, способную использовать, вместо двигателя на постоянных магнитах, двигатель с переменным магнитным потоком, чей магнитный поток является переменно управляемым, подавление, в зависимости от ситуаций, противодействующего электродвижущего напряжения, вызванного магнитным потоком переменного магнита, с использованием простого аппарата, предотвращение силы торможения, которая прикладывается в высокоскоростной зоне, и надежную защиту системы.Another other objective of the present invention is to provide a variable-flux motor drive system capable of using, instead of a permanent magnet motor, a variable-flux motor whose magnetic flux is variable-controlled, suppressing, as appropriate, counteracting electromotive voltage caused by the magnetic flux of an alternating magnet, using a simple apparatus, preventing the braking force that is applied at high speed tnoj zone, and reliable protection system.

Для того чтобы достичь целей, аспект настоящего изобретения обеспечивает систему привода двигателя с переменным магнитным потоком, имеющую инвертор для возбуждения двигателя с переменным магнитным потоком, который использует постоянный магнит и переменный магнит. Система содержит блок создания команд крутящего момента, чтобы создавать команду крутящего момента для двигателя с переменным магнитным потоком, блок управления переменным магнитным потоком, чтобы изменять магнитный поток согласно току намагничивания от инвертора и намагничивать переменный магнит, переключатель, чтобы пропускать заданные значения тока по D- и Q-оси на основании команды крутящего момента от блока создания команд крутящего момента или команд тока намагничивания по D- и Q-оси от блока управления переменным магнитным потоком, блок создания запроса намагничивания, чтобы создавать, если удовлетворены предопределенные условия, запрос в блок управления переменным магнитным потоком для намагничивания переменного магнита, и блок создания команд управления отпиранием, чтобы создавать команду управления отпиранием для управления инвертором согласно основанным на команде крутящего момента заданным значениям токов по D- и Q-оси или командам тока намагничивания по D- и Q-оси от переключателя.In order to achieve the objectives, an aspect of the present invention provides a variable flux motor drive system having an inverter for driving a variable flux motor that uses a permanent magnet and a variable magnet. The system contains a torque command generation unit to create a torque command for the variable magnetic flux motor, an alternating magnetic flux control unit to change the magnetic flux according to the magnetizing current from the inverter and magnetize the alternating magnet, a switch to pass predetermined current values in D- and the Q axis based on the torque command from the torque command generation unit or the magnetization current commands on the D and Q axis from the variable magnetic flux control unit m, a magnetization request creation unit, to create, if the predetermined conditions are met, a request to the variable flux control unit for magnetizing the variable magnet, and an unlock control command generation unit to create an unlock control command for controlling the inverter according to the setpoint values based on the torque command currents along the D- and Q-axis or magnetization current commands along the D- and Q-axis from the switch.

Этот аспект настоящего изобретения может подавлять ухудшение точности крутящего момента, обусловленное переменным магнитом, подавлять переходный крутящий момент, обусловленный процессом намагничивания, улучшать коэффициент полезного действия системы как единого целого и справляться с широким диапазоном частот вращения.This aspect of the present invention can suppress the deterioration in the accuracy of the torque due to the variable magnet, suppress the transient torque due to the magnetization process, improve the efficiency of the system as a whole and cope with a wide range of rotational speeds.

Еще один аспект настоящего изобретения обеспечивает систему привода двигателя с переменным магнитным потоком, содержащую двигатель на постоянных магнитах, использующий постоянный магнит, инвертор, чтобы возбуждать двигатель на постоянных магнитах, и средство намагничивания, чтобы пропускать ток намагничивания для управления магнитного потока постоянного магнита. Постоянный магнит, по меньшей мере, частично обладает способностью переменного магнита, чья магнитная индукция является переменной в ответ на ток намагничивания от инвертора. Средство намагничивания пропускает ток намагничивания, который превышает зону насыщения намагничивания магнитного материала переменного магнита.Another aspect of the present invention provides a variable flux motor drive system comprising a permanent magnet motor using a permanent magnet, an inverter to drive the permanent magnet motor, and magnetization means to pass magnetization current to control the magnetic flux of the permanent magnet. A permanent magnet at least partially has the ability of a variable magnet, whose magnetic induction is variable in response to the magnetization current from the inverter. The magnetization means transmits a magnetization current that exceeds the saturation zone of the magnetization of the magnetic material of the variable magnet.

Еще один другой аспект настоящего изобретения обеспечивает систему привода двигателя с переменным магнитным потоком, содержащую двигатель на постоянных магнитах, использующий постоянный магнит, инвертор, чтобы возбуждать двигатель на постоянных магнитах, средство управления переменным магнитным потоком, чтобы пропускать ток намагничивания для управления магнитным потоком постоянного магнита, средство, чтобы обнаруживать ток двигателя на постоянных магнитах, и средство оценки магнитного потока, чтобы оценивать величину магнитного потока по напряжению и току, прикладываемым к двигателю на постоянных магнитах, и индуктивности обмотки, служащей в качестве параметра двигателя. Постоянный магнит, по меньшей мере, частично обладает способностью переменного магнита, чья магнитная индукция является регулируемой, согласно току намагничивания от инвертора.Another other aspect of the present invention provides a variable flux motor drive system comprising a permanent magnet motor using a permanent magnet, an inverter to drive the permanent magnet motor, variable flux control means to pass magnetization current to control the magnetic flux of the permanent magnet , means for detecting the current of the motor with permanent magnets, and means for evaluating the magnetic flux to estimate the magnitude of the magnetic otok voltage and current applied to the motor with permanent magnets and the winding inductance serving as a motor parameter. A permanent magnet at least partially has the ability of a variable magnet, whose magnetic induction is adjustable, according to the magnetization current from the inverter.

Этот аспект настоящего изобретения управляет величиной магнитного потока переменного магнита согласно току намагничивания от инвертора и возбуждает двигатель с переменным магнитным потоком, тем самым улучшая повторяемость магнитного потока переменного магнита и точность крутящего момента.This aspect of the present invention controls the magnitude of the magnetic flux of the variable magnet according to the magnetization current from the inverter and drives the variable-flux motor, thereby improving the repeatability of the magnetic flux of the variable magnet and the accuracy of the torque.

Еще один другой аспект настоящего изобретения обеспечивает систему привода двигателя с переменным магнитным потоком, имеющую инвертор для возбуждения двигателя с переменным магнитным потоком, который имеет постоянный магнит и переменный магнит. Система содержит главный блок управления для управления инвертором, так чтобы крутящий момент двигателя с переменным магнитным потоком соответствовал команде крутящего момента, обмотку намагничивания для намагничивания переменного магнита двигателя с переменным магнитным потоком и схему намагничивания для подачи тока намагничивания в обмотку намагничивания.Yet another aspect of the present invention provides a variable flux motor drive system having an inverter for driving a variable flux motor that has a permanent magnet and a variable magnet. The system includes a main control unit for controlling the inverter, so that the torque of the variable-flux motor corresponds to the torque command, a magnetizing coil for magnetizing the variable magnet of the variable-flux motor, and a magnetization circuit for supplying magnetization current to the magnetizing winding.

Этот аспект настоящего изобретения может намагничивать переменный магнит с помощью простой схемы без повышения предельно допустимого тока и теплоемкости инвертора.This aspect of the present invention can magnetize an alternating magnet using a simple circuit without increasing the maximum allowable current and heat capacity of the inverter.

Еще один другой аспект настоящего изобретения обеспечивает систему привода двигателя с переменным магнитным потоком, содержащую двигатель на постоянных магнитах, имеющий переменный магнит, который является, по меньшей мере, постоянным магнитом с малой коэрцитивной силой, инвертор для возбуждения двигателя на постоянных магнитах, блок намагничивания для подачи тока намагничивания для управления магнитным потоком переменного магнита, блок проверки на размагничивание, чтобы проверять, должен или нет размагничиваться переменный магнит, и, по результатам проверки, создавать сигнал размагничивания, и один или более блоков размагничивания для размагничивания переменного магнита согласно сигналу размагничивания, созданному блоком проверки на размагничивание.Another other aspect of the present invention provides a variable magnetic flux motor drive system comprising a permanent magnet motor having a variable magnet which is at least a low coercive force permanent magnet, an inverter for driving a permanent magnet motor, a magnetizing unit for supplying a magnetizing current to control the magnetic flux of the variable magnet, the demagnetization test unit to check whether or not the variable magnet should be demagnetized, and, according to the results of the test, create a demagnetize signal, and one or more demagnetize blocks to demagnetize the variable magnet according to the demagnetize signal created by the demagnetization check unit.

Согласно вышеупомянутым и другим аспектам настоящего изобретения размагничивание выполняется, когда система привода двигателя с переменным магнитным потоком должна быть защищена или когда инвертор останавливается, для подавления противодействующего электродвижущего напряжения, предотвращения от прикладывания силы торможения и надежной защиты системы.According to the aforementioned and other aspects of the present invention, demagnetization is performed when the variable-flux motor drive system is to be protected or when the inverter is stopped to suppress a counter electromotive voltage, prevent braking force from being applied, and provide reliable protection for the system.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Фиг. 1 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 1 is a block diagram showing a variable-flux motor drive system according to a first embodiment of the present invention.

Фиг. 2 - вид упрощенной модели, показывающий двигатель с переменным магнитным потоком согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 2 is a simplified model view showing a variable flux motor according to a first embodiment of the present invention.

Фиг. 3 - схематический вид, показывающий ротор двигателя с переменным магнитным потоком согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 3 is a schematic view showing a rotor of a variable-flux motor according to a first embodiment of the present invention.

Фиг. 4 - график характеристики, показывающий характеристики BH (характеристики магнитной индукции - намагниченности) постоянного магнита и переменного магнита в двигателе с переменным магнитным потоком согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 4 is a characteristic graph showing BH (Magnetic Induction - Magnetization Characteristics) characteristics of a permanent magnet and a variable magnet in a variable flux motor according to a first embodiment of the present invention.

Фиг. 5 - график характеристики, показывающий количественно правильное соотношение только во втором квадранте (B > 0, H < 0) по фиг. 4.FIG. 5 is a characteristic graph showing a quantitatively correct ratio only in the second quadrant (B> 0, H <0) of FIG. four.

Фиг. 6 - структурная схема, показывающая внутреннюю конфигурацию блока создания запроса намагничивания согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 6 is a block diagram showing an internal configuration of a magnetization request creating unit according to a first embodiment of the present invention.

Фиг. 7 - структурная схема, показывающая внутреннюю конфигурацию блока управления переменным магнитным потоком согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 7 is a block diagram showing an internal configuration of a variable flux control unit according to a first embodiment of the present invention.

Фиг. 8 - временная диаграмма, показывающая пример работы системы привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 8 is a timing chart showing an example of an operation of a variable flux motor drive system according to a first embodiment of the present invention.

Фиг. 9 - временная диаграмма, показывающая еще один пример работы системы привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 9 is a timing chart showing yet another example of an operation of a variable flux motor drive system according to a first embodiment of the present invention.

Фиг. 10 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 10 is a block diagram showing a variable-flux motor drive system according to a second embodiment of the present invention.

Фиг. 11 - структурная схема, показывающая внутреннюю конфигурацию блока создания команд крутящего момента согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 11 is a block diagram showing an internal configuration of a torque command generating unit according to a second embodiment of the present invention.

Фиг. 12 - временная диаграмма, показывающая пример работы системы привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 12 is a timing chart showing an example of an operation of a variable flux motor drive system according to a second embodiment of the present invention.

Фиг. 13 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 13 is a block diagram showing a variable-flux motor drive system according to a third embodiment of the present invention.

Фиг. 14 - структурная схема, показывающая пример внутренней конфигурации блока создания запроса намагничивания согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 14 is a block diagram showing an example of an internal configuration of a magnetization request creating unit according to a third embodiment of the present invention.

Фиг. 15 - график характеристики, показывающий ответные формы сигналов при ускорении двигателя с переменным магнитным потоком согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 15 is a characteristic graph showing response waveforms when accelerating a variable-flux motor according to a third embodiment of the present invention.

Фиг. 16 - график характеристики, показывающий ответные формы сигналов при замедлении двигателя с переменным магнитным потоком согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 16 is a characteristic graph showing response waveforms when decelerating a variable-flux motor according to a third embodiment of the present invention.

Фиг. 17 - структурная схема, показывающая еще один пример внутренней конфигурации блока создания запроса намагничивания согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 17 is a block diagram showing another example of an internal configuration of a magnetization request creating unit according to a third embodiment of the present invention.

Фиг. 18 - структурная схема, показывающая еще один другой пример внутренней конфигурации блока создания запроса намагничивания согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 18 is a block diagram showing yet another example of an internal configuration of a magnetization request creating unit according to a third embodiment of the present invention.

Фиг. 19 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 19 is a block diagram showing a variable flux motor drive system according to a fourth embodiment of the present invention.

Фиг. 20 - структурная схема, показывающая внутреннюю конфигурацию блока управления переменным магнитным потоком согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 20 is a block diagram showing an internal configuration of a variable flux control unit according to a fourth embodiment of the present invention.

Фиг. 21 - временная диаграмма, показывающая управление двигателем с переменным магнитным потоком согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 21 is a timing chart showing a variable-flux motor control according to a fourth embodiment of the present invention.

Фиг. 22 - вид в разрезе, показывающий двигатель с переменным магнитным потоком, используемый системой привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 22 is a cross-sectional view showing a variable flux motor used by a variable flux motor drive system according to a fifth embodiment of the present invention.

Фиг. 23 - график характеристики BH, показывающий два переменных магнита, перенятых двигателем с переменным магнитным потоком согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 23 is a BH characteristic graph showing two variable magnets adopted by a variable flux motor according to a fifth embodiment of the present invention.

Фиг. 24 - структурная схема, показывающая внутреннюю конфигурацию блока управления переменным магнитным потоком согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 24 is a block diagram showing an internal configuration of a variable flux control unit according to a fifth embodiment of the present invention.

Фиг. 25 - таблица тока намагничивания, просматриваемая блоком управления переменным магнитным потоком согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 25 is a table of magnetization current viewed by a variable flux control unit according to a fifth embodiment of the present invention.

Фиг. 26 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 26 is a block diagram showing a variable flux motor drive system according to a sixth embodiment of the present invention.

Фиг. 27 - структурная схема, показывающая внутреннюю конфигурацию блока управления переменным магнитным потоком согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 27 is a block diagram showing an internal configuration of a variable flux control unit according to a sixth embodiment of the present invention.

Фиг. 28 - временная диаграмма, показывающая управление двигателем с переменным магнитным потоком согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 28 is a timing chart showing a variable flux motor control according to a sixth embodiment of the present invention.

Фиг. 29 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 29 is a block diagram showing a variable flux motor drive system according to a seventh embodiment of the present invention.

Фиг. 30 - схематический вид, показывающий пример ротора в двигателе с переменным магнитным потоком согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 30 is a schematic view showing an example of a rotor in a variable-flux motor according to a seventh embodiment of the present invention.

Фиг. 31 - схематический вид, показывающий еще один пример ротора в двигателе с переменным магнитным потоком согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 31 is a schematic view showing another example of a rotor in a variable-flux motor according to a seventh embodiment of the present invention.

Фиг. 32 - принципиальная схема, показывающая пример внутренней конфигурации инвертора намагничивания согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 32 is a circuit diagram showing an example of an internal configuration of a magnetization inverter according to a seventh embodiment of the present invention.

Фиг. 33 - принципиальная схема, показывающая еще один пример внутренней конфигурации инвертора намагничивания согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 33 is a circuit diagram showing another example of an internal configuration of a magnetization inverter according to a seventh embodiment of the present invention.

Фиг. 34 - график формы сигнала, показывающий примеры форм сигналов, когда обмотка намагничивания используется для намагничивания согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 34 is a waveform diagram showing examples of waveforms when a magnetizing coil is used for magnetizing according to a seventh embodiment of the present invention.

Фиг. 35 - график формы сигнала, показывающий другие примеры форм сигналов, когда обмотка намагничивания используется для намагничивания согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 35 is a waveform diagram showing other examples of waveforms when a magnetizing coil is used for magnetizing according to a seventh embodiment of the present invention.

Фиг. 36 - схема, показывающая пример бесконтактной подачи энергии от схемы намагничивания в обмотку намагничивания ротора согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 36 is a diagram showing an example of contactless power supply from a magnetization circuit to a magnetizing coil of a rotor according to a seventh embodiment of the present invention.

Фиг. 37 - схема, показывающая еще один пример бесконтактной подачи энергии от схемы намагничивания в обмотку намагничивания ротора согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 37 is a diagram showing another example of contactless power supply from a magnetization circuit to a magnetizing coil of a rotor according to a seventh embodiment of the present invention.

Фиг. 38 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно восьмому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 38 is a block diagram showing a variable flux motor drive system according to an eighth embodiment of the present invention.

Фиг. 39 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно девятому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 39 is a block diagram showing a variable-flux motor drive system according to a ninth embodiment of the present invention.

Фиг. 40 - структурная схема, показывающая инвертор, используемый системой привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно девятому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 40 is a block diagram showing an inverter used by a variable flux motor drive system according to a ninth embodiment of the present invention.

Фиг. 41 - структурная схема, показывающая пример внутренней конфигурации блока проверки на останов/размагничивание, используемого системой привода двигателя с переменным магнитным потоком, согласно девятому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 41 is a block diagram showing an example of an internal configuration of a stop / demagnetize check unit used by a variable flux motor drive system according to a ninth embodiment of the present invention.

Фиг. 42 показывает временные диаграммы управления размагничиванием системы привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно девятому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 42 shows timing diagrams of the demagnetization control of a variable-flux motor drive system according to a ninth embodiment of the present invention.

Фиг. 43 - пояснительный вид, показывающий сравнение управления магнитным потоком между существующим приводом и приводом двигателя с переменным магнитным потоком согласно девятому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 43 is an explanatory view showing a comparison of magnetic flux control between an existing drive and a variable flux motor drive according to a ninth embodiment of the present invention.

Фиг. 44 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно десятому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 44 is a block diagram showing a variable flux motor drive system according to a tenth embodiment of the present invention.

Фиг. 45 - структурная схема, показывающая пример внутренней конфигурации блока проверки на останов/размагничивание, используемого системой привода двигателя с переменным магнитным потоком, согласно десятому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 45 is a block diagram showing an example of an internal configuration of a stop / demagnetize check unit used by a variable flux motor drive system according to a tenth embodiment of the present invention.

Фиг. 46 показывает временные диаграммы управления размагничиванием системы привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно десятому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 46 shows timing diagrams of the demagnetization control of a variable-flux motor drive system according to a tenth embodiment of the present invention.

Фиг. 47 - структурная схема, показывающая пример внутренней конфигурации блока проверки на останов/размагничивание, используемого системой привода двигателя с переменным магнитным потоком, согласно десятому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 47 is a block diagram showing an example of an internal configuration of a stop / demagnetize check unit used by a variable flux motor drive system according to a tenth embodiment of the present invention.

Фиг. 48 показывает временные диаграммы управления размагничиванием системы привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно десятому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 48 shows timing diagrams of a demagnetization control of a variable-flux motor drive system according to a tenth embodiment of the present invention.

Фиг. 49 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно одиннадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 49 is a block diagram showing a variable-flux motor drive system according to an eleventh embodiment of the present invention.

Фиг. 50 показывает принципиальные схемы примеров блока размагничивания, способного проводить размагничивания закорачиванием проводов двигателя с переменным магнитным потоком, согласно одиннадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 50 shows circuit diagrams of examples of a demagnetization unit capable of conducting demagnetization by shorting the wires of a variable flux motor according to an eleventh embodiment of the present invention.

Фиг. 51 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно двенадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 51 is a block diagram showing a variable flux motor drive system according to a twelfth embodiment of the present invention.

Фиг. 52 - блок-схема последовательности операций способа, показывающая работу блока проверки на останов/размагничивание системы привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно двенадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 52 is a flowchart showing the operation of the stop / demagnetize test unit for a variable flux motor drive system according to a twelfth embodiment of the present invention.

Фиг. 53 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно тринадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 53 is a block diagram showing a variable-flux motor drive system according to a thirteenth embodiment of the present invention.

Фиг. 54 - блок-схема последовательности операций способа, показывающая работу блока проверки на останов/размагничивание системы привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно тринадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 54 is a flowchart showing the operation of the stop / demagnetize test unit for a variable flux motor drive system according to a thirteenth embodiment of the present invention.

Фиг. 55 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно четырнадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 55 is a block diagram showing a variable-flux motor drive system according to a fourteenth embodiment of the present invention.

Фиг. 56 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно пятнадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 56 is a block diagram showing a variable flux motor drive system according to a fifteenth embodiment of the present invention.

Фиг. 57 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно предшествующему уровню техники.FIG. 57 is a block diagram showing a variable-flux motor drive system according to the prior art.

НАИЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯBEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Ниже, со ссылкой на чертежи, будут подробно пояснены варианты осуществления настоящего изобретения.Below, with reference to the drawings, embodiments of the present invention will be explained in detail.

(Первый вариант осуществления)(First Embodiment)

Фиг. 1 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Прежде всего, будет пояснена главная схема, включающая в себя двигатель 4 с переменным магнитным потоком системы привода. Инвертор 1 инвертирует энергию постоянного тока от источника питания постоянного тока в энергию переменного тока, которая подается на двигатель 4 с переменным магнитным потоком. Токи Iu и Iw, подаваемые в двигатель 4 с переменным магнитным потоком, обнаруживаются устройством 2 обнаружения тока и преобразуются блоком 7 преобразования координат в ток Id по D-оси и ток Iq по Q-оси, которые вводятся в блок 10 обработки команд напряжения. Блок 10 обработки команд напряжения выводит команду Vd* напряжения по D-оси и команду Vq* напряжения по Q-оси в блок 5 преобразования координат, который преобразует их в команды Vu*, Vv* и Vw* трехфазного напряжения, которые должны вводиться в схему 6 ШИМ. Схема 6 ШИМ управляет включением/выключением переключающих элементов инвертора 1 согласно команде Gst управления отпиранием от блока 15 создания команд управления отпиранием. Угол 9 поворота двигателя 4 с переменным магнитным потоком обнаруживается датчиком 18 угла поворота и дифференцируется псевдодифференциатором 8 в частоту ω1 инвертора, которая вводится в блок 10 обработки команд напряжения и блок 12 обработки команд магнитного потока.FIG. 1 is a block diagram showing a variable-flux motor drive system according to a first embodiment of the present invention. First of all, the main circuit including the variable-flux motor 4 of the drive system will be explained. The inverter 1 inverts the direct current energy from the direct current power source into alternating current energy, which is supplied to the variable magnetic flux motor 4. The currents Iu and Iw supplied to the variable-flux motor 4 are detected by the current detection device 2 and converted by the coordinate converting unit 7 into the D-axis current Id and the Q-axis current Iq, which are input to the voltage command processing unit 10. The voltage command processing unit 10 outputs the D-axis voltage command Vd * and the Q-axis voltage command Vq * to the coordinate conversion unit 5, which converts them into three-phase voltage commands Vu *, Vv * and Vw * to be input to the circuit 6 PWM. PWM circuit 6 controls the on / off switching elements of the inverter 1 according to the unlock control command Gst from the unlock control command generation unit 15. The rotation angle 9 of the variable-flux motor 4 is detected by the rotation angle sensor 18 and is differentiated by the pseudo-differentiator 8 into the inverter frequency ω1, which is input to the voltage command processing unit 10 and the magnetic flux command processing unit 12.

Здесь, будет пояснен двигатель 4 с переменным магнитным потоком согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 2 - вид простой модели, показывающий двигатель 4 с переменным магнитным потоком согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Сторона статора двигателя 4 с переменным магнитным потоком подобна таковой у существующего синхронного двигателя на постоянных магнитах, а его сторона ротора, в качестве магнитов, имеет постоянный магнит (FMG) 54, чей магнитный материал имеет постоянную магнитную индукцию, и переменный магнит (VMG) 53, чей магнитный материал имеет переменную магнитную индукцию. Синхронный двигатель на постоянных магнитах имеет только упомянутый выше постоянный магнит. Характерная особенность двигателя с переменным магнитным потоком состоит в том, что он имеет переменный магнит. Допустим, что магнит намагничивается в направлении оси D, постоянный магнит 54 и переменный магнит 53 расположены в направлении оси D. Ld на фиг. 2 является индуктивностью по D-оси, а Lq является индуктивностью по Q-оси.Here, a variable flux motor 4 according to a first embodiment of the present invention will be explained. FIG. 2 is a simple model view showing a variable flux motor 4 according to a first embodiment of the present invention. The stator side of the variable-flux motor 4 is similar to that of the existing permanent magnet synchronous motor, and its rotor side, as magnets, has a permanent magnet (FMG) 54, whose magnetic material has constant magnetic induction, and a variable magnet (VMG) 53 whose magnetic material has variable magnetic induction. The permanent magnet synchronous motor has only the permanent magnet mentioned above. A characteristic feature of a variable-flux motor is that it has a variable magnet. Assume that the magnet is magnetized in the direction of the D axis, the permanent magnet 54 and the variable magnet 53 are located in the direction of the D axis. Ld in FIG. 2 is the D-axis inductance, and Lq is the Q-axis inductance.

Затем, будут пояснены постоянный магнит 54 и переменный магнит 53. Постоянный магнит (постоянный магнит) сохраняет намагниченное состояние без внешнего тока, пропускаемого к нему. Даже для постоянного магнита не всегда справедливо, что его магнитная индукция всегда неизменна при любых условиях. Даже синхронный двигатель на постоянных магнитах размагничивается или намагничивается при приеме чрезмерного тока от инвертора 1. А именно, постоянный магнит является не магнитом, чья величина магнитного потока неизменна, но является магнитом, чья магнитная индукция всегда неизменна, при нормальной работе в номинальных условиях.Then, the permanent magnet 54 and the variable magnet 53 will be explained. The permanent magnet (permanent magnet) maintains a magnetized state without external current being passed to it. Even for a permanent magnet, it is not always true that its magnetic induction is always unchanged under any conditions. Even a permanent magnet synchronous motor is demagnetized or magnetized when excessive current is received from inverter 1. Namely, the permanent magnet is not a magnet whose magnetic flux value is constant, but is a magnet whose magnetic induction is always constant, under normal conditions.

С другой стороны, переменный магнит 53 является магнитом, чья магнитная индукция изменяется в зависимости от тока, пропускаемого от инвертора 1, даже при стандартных номинальных рабочих условиях. Переменный магнит этой разновидности может быть сконструирован в пределах определенного диапазона, согласно материалу и структуре магнитного материала.On the other hand, the variable magnet 53 is a magnet whose magnetic induction varies depending on the current passed from the inverter 1, even under standard rated operating conditions. The variable magnet of this variety can be designed within a certain range, according to the material and structure of the magnetic material.

Например, постоянный магнит новейшего синхронного двигателя на постоянных магнитах часто является неодимовым (NdFeB) магнитом, имеющим высокую остаточную магнитную индукцию Br. Остаточная магнитная индукция Br высока, например, около 1,2 Тл, а потому, большой крутящий момент может выдаваться из небольшой конструкции. Такой магнит предпочтителен для EV (электромобиля), HEV (гибридного транспортного средства) и электропоезда, которые нуждаются в малогабаритном двигателе с высокой выходной мощностью. Традиционному синхронному двигателю на постоянных магнитах не обязательно размагничиваться нормальным током, а потому, неодимовый магнит (NdFeB), имеющий высокую коэрцитивную силу Hc (около 1000 кА/м), является оптимальным магнитным материалом. Магнит, имеющий большую остаточную магнитную индукцию и коэрцитивную силу, выбирается для синхронного двигателя на постоянных магнитах.For example, the permanent magnet of the latest permanent magnet synchronous motor is often a neodymium (NdFeB) magnet having a high residual magnetic induction Br. The residual magnetic induction Br is high, for example, about 1.2 T, and therefore, a large torque can be issued from a small structure. Such a magnet is preferred for EV (electric vehicle), HEV (hybrid vehicle) and electric trains that require a small engine with high output power. A traditional permanent magnet permanent magnet motor does not need to be demagnetized by normal current, and therefore, a neodymium magnet (NdFeB) having a high coercive force Hc (about 1000 kA / m) is the optimal magnetic material. A magnet having a large residual magnetic induction and a coercive force is selected for a permanent magnet synchronous motor.

Для переменного магнита 53, может рассматриваться для использования магнитный материал, такой как AlNiCo («алнико», Hc = от 60 до 120 кА/м) и FeCrCo (Hc = приблизительно 60 кА/м), имеющий высокую остаточную магнитную индукцию и малую коэрцитивную силу. Что касается обычной величины тока, пропускаемого от инвертора 1 для возбуждения традиционного синхронного двигателя на постоянных магнитах, магнитная индукция (величина магнитного потока) неодимового (NdFeB) магнита является, по существу, постоянной, а магнитная индукция (величина магнитного потока) переменного магнита, такого как магнит AlNiCo, меняется. Собственно говоря, неодим используется в обратимой зоне, а потому его магнитная индукция может меняться в очень небольшом диапазоне. Однако она возвращается к исходному значению, если ток инвертора прекращается. С другой стороны, переменный магнит 53 используется вплоть до необратимой зоны, а потому не возвращается к исходному значению и сохраняет измененную магнитную характеристику, даже после того, как ток инвертора прекращается. На фиг. 2 величина магнитного потока AlNiCo, служащего в качестве переменного магнита 53, изменяется в направлении оси D и является, по существу, нулевой в направлении оси Q.For variable magnet 53, a magnetic material such as AlNiCo (Alnico, Hc = 60 to 120 kA / m) and FeCrCo (Hc = approximately 60 kA / m) having high residual magnetic induction and low coercive value can be considered for use. force. As for the normal amount of current passed from the inverter 1 to drive a conventional permanent magnet synchronous motor, the magnetic induction (magnetic flux) of a neodymium (NdFeB) magnet is substantially constant, and the magnetic induction (magnetic flux) of a variable magnet such like an AlNiCo magnet, is changing. Actually, neodymium is used in the reversible zone, and therefore its magnetic induction can vary in a very small range. However, it returns to its original value if the inverter current stops. On the other hand, the variable magnet 53 is used up to the irreversible zone, and therefore does not return to its original value and retains the changed magnetic characteristic, even after the inverter current is stopped. In FIG. 2, the magnitude of the magnetic flux AlNiCo serving as the variable magnet 53 changes in the direction of the D axis and is substantially zero in the direction of the Q axis.

Фиг. 3 - схема, показывающая ротор 51 двигателя 4 с переменным магнитным потоком. Постоянный магнит 54, например, из ниодима NdFeB, имеющего высокую коэрцитивную силу, и переменный магнит 53, например, из AlNiCo, имеющего низкую коэрцитивную силу, скомбинированы и размещены на железном сердечнике 52 ротора. Направление оси Q переменного магнита 53 и его намагниченное направление ортогональны друг другу, а потому переменный магнит 53 не находится под влиянием тока по Q-оси и намагничивается током 55 по D-оси. 55 - часть магнитного полюса.FIG. 3 is a diagram showing a rotor 51 of a variable-flux motor 4. The permanent magnet 54, for example of NdFeB niode, having a high coercive force, and the variable magnet 53, for example, of AlNiCo, having a low coercive force, are combined and placed on the iron core 52 of the rotor. The direction of the Q axis of the variable magnet 53 and its magnetized direction are orthogonal to each other, and therefore the variable magnet 53 is not influenced by the current along the Q axis and is magnetized by the current 55 along the D axis. 55 - part of the magnetic pole.

Фиг. 4 - график характеристик, показывающий характеристики BH (характеристики магнитной индукции - намагниченности) постоянного магнита 54 и переменного магнита 53. На фиг. 4, S54 - характеристика BH постоянного магнита 54, S53 -характеристика BH переменного магнита 53, Br1 - остаточная магнитная индукция переменного магнита 53, а Br2 - остаточная магнитная индукция постоянного магнита 54. К тому же, H1sat - значение насыщения переменного магнита 53, Hc1 - коэрцитивная сила переменного магнита 53, а Hc2 - коэрцитивная сила постоянного магнита 54. Кроме того, X - зона намагничивания, обусловленная выходным током инвертора, а Y - зона насыщения намагничивания переменного магнита.FIG. 4 is a characteristic graph showing the BH (magnetic induction-magnetization characteristics) of the permanent magnet 54 and the variable magnet 53. In FIG. 4, S54 is the BH characteristic of the permanent magnet 54, S53 is the BH characteristic of the variable magnet 53, Br1 is the residual magnetic induction of the variable magnet 53, and Br2 is the residual magnetic induction of the permanent magnet 54. In addition, H1sat is the saturation value of the variable magnet 53, Hc1 is the coercive force of the variable magnet 53, and Hc2 is the coercive force of the permanent magnet 54. In addition, X is the magnetization zone due to the output current of the inverter, and Y is the saturation zone of the magnetization of the variable magnet.

Фиг. 5 - график характеристики, показывающий количественно правильное соотношение только во втором квадранте (B > 0, H < 0) по фиг. 4. В случаях неодима NdFeB и алнико AlNiCo, нет значительной разницы между остаточными магнитными индукциями Br1 и Br2. Что касается коэрцитивных сил Hc1 и Hc2, алнико AlNiCo магнит составляет от 1/5 до 1/8 от неодимового NdFeB магнита, а магнит из FeCrCo составляет 1/15 такового.FIG. 5 is a characteristic graph showing a quantitatively correct ratio only in the second quadrant (B> 0, H <0) of FIG. 4. In cases of neodymium NdFeB and alnico AlNiCo, there is no significant difference between the residual magnetic inductions Br1 and Br2. As for the coercive forces Hc1 and Hc2, the Alnico AlNiCo magnet is 1/5 to 1/8 of the neodymium NdFeB magnet, and the magnet of FeCrCo is 1/15 of that.

Согласно традиционному синхронному двигателю на постоянных магнитах зона X намагничивания выходным током инвертора 1 является существенно меньшей, чем таковая у коэрцитивной силы неодимового NdFeB магнита и используется в обратимом диапазоне его характеристики намагничивания. Переменный магнит 53 имеет малую коэрцитивную силу, как упомянуто выше, а потому является используемым в необратимой зоне, в пределах диапазона выходного тока инвертора 1, в котором он не возвращается к магнитной индукции В, которую он имеет до прикладывания тока, даже если ток обнуляется.According to the traditional permanent magnet permanent magnet motor, the magnetization zone X with the output current of the inverter 1 is substantially smaller than that of the coercive force of the neodymium NdFeB magnet and is used in the reversible range of its magnetization characteristic. The variable magnet 53 has a small coercive force, as mentioned above, and therefore is used in an irreversible zone, within the range of the output current of the inverter 1, in which it does not return to the magnetic induction B, which it has before applying current, even if the current is zeroed.

Эквивалентная упрощенная модель динамической характеристики двигателя 4 с переменным магнитным потоком может быть выражена с помощью математического выражения (1). Эта модель является моделью во вращающейся системе координат DQ-осей, с осью D, ориентированной в направлении магнитного потока магнита, и осью Q - в направлении, ортогональном оси D.An equivalent simplified model of the dynamic characteristics of the variable-flux motor 4 can be expressed using mathematical expression (1). This model is a model in the rotating coordinate system of the DQ axes, with the D axis oriented in the direction of the magnetic flux of the magnet and the Q axis in the direction orthogonal to the D.

[Мат. 1][Mat. one]

Здесь R1 - сопротивление обмотки, Ld - индуктивность по D-оси, Lq - индуктивность по Q-оси, ΦFIX - величина магнитного потока (потокосцепления) постоянного магнита, ΦVAR - величина магнитного потока (потокосцепления) переменного магнита, а ω1 - частота инвертора.Here R1 is the winding resistance, Ld is the inductance along the D axis, Lq is the inductance along the Q axis, ΦFIX is the magnitude of the flux (flux linkage) of the permanent magnet, ΦVAR is the magnitude of the flux (flux linkage) of the variable magnet, and ω1 is the frequency of the inverter.

Затем, со ссылкой на фиг. 1, будет пояснено управление системой привода двигателя с переменным магнитным потоком для двигателя 4 с переменным магнитным потоком. Блок 16 создания команды работы системы привода двигателя с переменным магнитным потоком принимает команду Run* работы и сигнал PROT защиты от блока 17 проверки на защиту. На основании команды Run* работы и сигнала PROT защиты от блока 17 проверки на защиту блок 16 создания команды работы создает и выводит флаг Run состояния работы.Then, with reference to FIG. 1, control of a variable-flux motor drive system for a variable-flux motor 4 will be explained. Unit 16 generating a work command of the variable-flux motor drive system receives a Run command * of operation and a protection signal PROT from the protection checking unit 17. Based on the Run command Run * and the protection signal PROT from the protection check section 17, the work command creation section 16 creates and displays a Run state flag.

В своей основе, флаг Run состояния работы устанавливается в состояние работы (Run = 1), когда вводится команда Run* работы (Run* = 1). Если команда работы требует останова (Run* = 0), флаг Run состояния работы устанавливается в состояние останова (Run = 0). Эти состояния возникают, когда блок 17 проверки на защиту определяет, что они являются не защитными, а нормальными (PROT = 0). Если блок 17 проверки на защиту определяет, что они являются защитными (PROT = 1), состояние работы устанавливается в состояние останова (Run = 0), даже если команда Run* работы имеет значение «1».Basically, the Run state flag Run is set to the run state (Run = 1) when the Run * Run command (Run * = 1) is entered. If the run command requires a stop (Run * = 0), the Run flag of the run state is set to the stop state (Run = 0). These conditions occur when the security check unit 17 determines that they are not protective, but normal (PROT = 0). If the protection check unit 17 determines that they are protective (PROT = 1), the operation state is set to the stop state (Run = 0), even if the operation Run * command has the value “1”.

Блок 16 создания команды работы создает флаг TrqON разрешения крутящего момента для разрешения прикладывания крутящего момента (прикладывание крутящего момента разрешено, если TrqON = 1, и не разрешено, если TrqON = 0). Если команда Run* работы меняется с «0» на «1», выполняется процесс намагничивания. В то время как выполняется процесс намагничивания, флаг FCCmp завершения намагничивания имеет значение «1». Как только намагничивание завершено, то есть, когда флаг FCCmp завершения намагничивания меняется с «1» на «0», флаг TrqON разрешения крутящего момента становится «1». Это должно поднять крутящий момент после завершения намагничивания.The operation command creating unit 16 generates a torque enable flag TrqON to enable torque application (torque application is enabled if TrqON = 1, and not allowed if TrqON = 0). If the Run Run * command changes from “0” to “1”, the magnetization process is performed. While the magnetization process is in progress, the FCCmp flag to complete the magnetization is set to “1”. Once the magnetization is complete, that is, when the FCCmp magnetization complete flag changes from “1” to “0”, the torque enable flag TrqON becomes “1”. This should increase the torque after magnetization is complete.

Наоборот, если команда Run* работы меняется с «1» на «0», чтобы давать команду останова, флаг разрешения крутящего момента устанавливается как TrqON = 0, чтобы обнулять команду Tm* крутящего момента. После этого, флаг Run состояния работы устанавливается в состояние останова (Run = 0). Эта зависимость будет пояснена позже.Conversely, if the Run Run * command changes from “1” to “0” to give a stop command, the torque enable flag is set as TrqON = 0 to zero the torque command Tm *. After that, the Run state flag Run is set to the stop state (Run = 0). This dependence will be explained later.

Если флаг разрешения крутящего момента, TrqON = 0, блок 38 создания команд крутящего момента создает команду Tm* крутящего момента, имеющую заданное нулевое значение, а если TrqON = 1, команду Tm* крутящего момента, имеющую заданное значение крутящего момента. Для переходного состояния команды крутящего момента скорость изменения команды крутящего момента может быть ограничена, или она может подвергаться реакции системы первого порядка, в зависимости от применения. В некоторых случаях она может изменяться шаг за шагом.If the torque enable flag, TrqON = 0, the torque command generation unit 38 generates a torque command Tm * having a predetermined zero value, and if TrqON = 1, a torque command Tm * having a predetermined torque value. For a transient state of a torque command, the rate of change of the torque command may be limited, or it may undergo a first order system response, depending on the application. In some cases, it can change step by step.

Блок 15 создания команд управления отпиранием принимает флаг Run состояния работы и создает и выводит команду Gst управления отпиранием для переключения элементов, заключенных в инверторе 1. Если флаг Run состояния работы меняется с останова (= 0) на работу (= 1), блок 15 создания команд управления отпиранием незамедлительно устанавливает состояние (Gst = 1) начала управления отпиранием, а если флаг Run состояния работы меняется с запуска (= 1) на останов (= 0), устанавливает выключенное состояние (Gst = 0) через предопределенное время. Выключение управления отпиранием через предопределенное время должно намагничивать переменный магнит 53 до предопределенного значения, так что магнит может свободно работать, как будет пояснено позже.The unlock control command generation unit 15 receives the run state Run flag and generates and outputs the unlock control command Gst to switch elements contained in the inverter 1. If the run state run flag changes from stop (= 0) to run (= 1), create block 15 the unlock control command immediately sets the state (Gst = 1) of the start of the unlock control, and if the Run flag of the operation state changes from start (= 1) to stop (= 0), sets the off state (Gst = 0) after a predetermined time. Turning off the unlock control after a predetermined time should magnetize the variable magnet 53 to a predetermined value, so that the magnet can work freely, as will be explained later.

Блок 12 обработки команд магнитного потока принимает флаг Run состояния работы и частоту ω1 инвертора, то есть частоту вращения ротора (ωR), и создает и выводит команду Ф* магнитного потока, например, согласно упомянутому ниже выражению. Этот вариант осуществления проводит управление с помощью датчика 18 угла поворота (кругового датчика положения). Соответственно, датчик 18 угла поворота обнаруживает угол θ, который дифференцируется псевдодифференциатором 8 в частоту вращения ротора, служащую в качестве выходной частоты инвертора (ω1).The magnetic flux command processing unit 12 receives the run state flag Run and the inverter frequency ω1, that is, the rotor speed (ωR), and generates and outputs the flux command Φ *, for example, according to the expression below. This embodiment carries out control by the rotation angle sensor 18 (circular position sensor). Accordingly, the rotation angle sensor 18 detects an angle θ, which is differentiated by the pseudo-differentiator 8 into a rotor speed serving as the output frequency of the inverter (ω1).

[Мат. 2][Mat. 2]

Здесь, Фmin - минимальная величина магнитного потока (> 0), которая должна приниматься двигателем с переменным магнитным потоком, Фmах - максимальная величина магнитного потока, которая должна приниматься двигателем с переменным магнитным потоком, а ωA - предопределенная частота вращения.Here, Фmin is the minimum value of the magnetic flux (> 0), which must be taken by a variable-flux motor, Фmax is the maximum value of the magnetic flux, which must be taken by a variable-flux motor, and ωA is a predetermined speed.

Если флаг Run состояния работы показывает состояние останова (Run = 0), команда Ф* магнитного потока устанавливается в минимум Фmin. Если он показывает состояние работы (Run = 1) и если частота ωR вращения ниже, чем предопределенное значение, команда Ф магнитного потока устанавливается в максимум Фmax. Если частота вращения выше, чем предопределенное значение, команда магнитного потока устанавливается в минимум Фmin. Установка величин Фmin и Фmах магнитного потока будет пояснена позже.If the Run state flag Run indicates a shutdown state (Run = 0), the flux command Ф * is set to a minimum Фmin. If it shows the state of operation (Run = 1) and if the rotation frequency ωR is lower than a predetermined value, the flux command Φ is set to a maximum Φmax. If the rotation speed is higher than the predetermined value, the magnetic flux command is set to a minimum Фmin. The setting of the quantities Фmin and Фmах of the magnetic flux will be explained later.

Блок 11 обработки заданного значения тока принимает команду Tm* крутящего момента и команду Ф* магнитного потока и вычисляет заданное значение IdR тока по D-оси и заданное значение IqR тока по Q-оси, как изложено ниже:The current setpoint value processing unit 11 receives the torque command Tm * and the magnetic flux command Ф * and calculates the current setpoint IdR along the D-axis and the current setpoint IqR of the current along the Q-axis, as follows:

[Мат. 3][Mat. 3]

Здесь выражения (3) и (4) - рабочие выражения (количество пар полюсов двигателя равно одному), при условии, что не используется реактивный крутящий момент двигателя 4 с переменным магнитным потоком. Двигатель может быть любым из явнополюсного двигателя, имеющего разность ΔL между индуктивностью Ld по D-оси и индуктивностью Lq по Q-оси, и неявнополюсного двигателя, не имеющего такой разностиHere, expressions (3) and (4) are working expressions (the number of pairs of motor poles is one), provided that the reactive torque of the motor 4 with variable magnetic flux is not used. The motor may be any of a pole motor having a difference ΔL between the inductance Ld along the D axis and the inductance Lq along the Q axis, and an implicit pole motor having no such difference

Чтобы оптимизировать коэффициент полезного действия или довести до максимума выходную мощность при предопределенном токе, учитывается, действие реактивного крутящего момента. В этом случае, используется следующее выражение:In order to optimize the efficiency or maximize the output power at a predetermined current, the effect of the reactive torque is taken into account. In this case, the following expression is used:

[Мат. 4][Mat. four]

Здесь K - отношение тока по D-оси к току по Q-оси, которое может меняться в зависимости от вышеупомянутой оптимизации коэффициента полезного действия и максимизации выходной мощности. Для оптимизации, выражение становится функцией, чьи аргументы включают в себя крутящий момент, частоту вращения и тому подобное, обычно используемые посредством простой аппроксимации или в качестве таблицы.Here K is the ratio of the current along the D-axis to the current along the Q-axis, which can vary depending on the aforementioned optimization of the efficiency and maximization of the output power. For optimization, an expression becomes a function whose arguments include torque, speed, and the like, commonly used by simple approximation or as a table.

Блок 29 создания запроса намагничивания устанавливает флаг FCReq запроса намагничивания в «1», если изменяется команда Ф* магнитного потока или флаг Run состояния работы, и в «0» в других случаях. Фиг. 6 показывает конфигурацию блока 29 создания запроса намагничивания, в которой каждый из 31 и 33 является блоком хранения предыдущего значения, каждый из 30 и 34 является блоком проверки на изменение, а 32 является схемой ИЛИ (OR).The magnetization request creation unit 29 sets the magnetization request flag FCReq to “1” if the flux command Φ * or the run state flag Run changes, and to “0” in other cases. FIG. 6 shows the configuration of a magnetization request creation unit 29, in which each of 31 and 33 is a storage unit of a previous value, each of 30 and 34 is a change check unit, and 32 is an OR (OR) circuit.

Предыдущее значение команды Ф* магнитного потока удерживается блоком 31 хранения предыдущего значения. Выходным сигналом от блока 31 предыдущего значения является команда Ф* магнитного потока, сохраненная в прошлый момент времени, и отправляется в блок 30 проверки на изменение вместе со значением Ф* команды магнитного потока этого момента времени. Блок 30 проверки на изменение сравнивает два входных сигнала друг с другом и, если есть изменение между значениями Ф* команды магнитного потока, выводит «1». Если изменений нет, он выводит «0». А именно, он выводит «1», только когда изменяется команда Ф* магнитного потока. Подобная конфигурация схемы подготовлена для флага Run состояния работы вместо команды Ф* магнитного потока. Выходные сигналы из двух блоков 30 и 34 проверки на изменение подаются в схему 32 ИЛИ, которая обеспечивает логическую функцию ИЛИ двух входных сигналов в качестве флага FCReq запроса намагничивания. The previous value of the flux command Φ * is held by the storage unit 31 of the previous value. The output signal from block 31 of the previous value is the magnetic flux command Ф * stored at the last moment of time, and is sent to the change checking unit 30 together with the magnetic flux command value Ф * of this moment in time. The change check unit 30 compares two input signals with each other and, if there is a change between the values of Φ * of the magnetic flux command, outputs “1”. If there are no changes, it displays "0". Namely, it outputs “1” only when the flux command Φ * changes. A similar circuit configuration is prepared for the Run flag of the operation state instead of the flux command Φ *. The output signals from the two change test blocks 30 and 34 are provided to the OR circuit 32, which provides a logical OR function of the two input signals as the magnetization request flag FCReq.

Флагом FCReq запроса намагничивания, то есть выходным сигналом от блока 29 создания запроса намагничивания становится «1» (запрос намагничивания), если изменяется команда Ф* магнитного потока или флаг Run состояния работы, и «0» (нет запроса намагничивания) в других случаях. Флаг Run состояния работы, например, изменяется, когда инвертор начинает работать, или когда он останавливается, или когда он остановлен для защиты. Хотя вариант осуществления применяет команду Ф* магнитного потока, изменение команды Im* тока намагничивания (выходного сигнала из таблицы 27 тока намагничивания) блока 13 управления переменным магнитным потоком (будет пояснен позже) может использоваться для создания запроса FCReq намагничивания.The magnetization request flag FCReq, that is, the output signal from the magnetization request creation unit 29 becomes “1” (magnetization request) if the flux command Φ * or the Run state flag Run changes, and “0” (no magnetization request) in other cases. The Run state run flag, for example, changes when the inverter starts to run, or when it stops, or when it is stopped for protection. Although the embodiment employs a magnetic flux command Φ *, changing the magnetization current command Im * (output from the magnetization current table 27) of the variable flux control unit 13 (to be explained later) can be used to create a magnetization request FCReq.

Затем блок 13 управления переменным магнитным потоком изменяет магнитный поток посредством тока намагничивания от инвертора и намагничивает переменный магнит. Фиг. 7 - структурная схема, показывающая блок 13 управления переменным магнитным потоком. Блок 13 управления переменным магнитным потоком принимает команду Ф* магнитного потока, то есть выходной сигнал от блока 12 обработки команд магнитного потока, и вычисляет и выводит команду Idm* тока намагничивания по D-оси и команду Iqm* тока намагничивания по Q-оси. Этот процесс создания будет пояснен позже.Then, the variable magnetic flux control unit 13 changes the magnetic flux by the magnetizing current from the inverter and magnetizes the variable magnet. FIG. 7 is a block diagram showing an alternating magnetic flux control unit 13. The variable magnetic flux control unit 13 receives a flux command Φ *, that is, an output signal from the magnetic flux instruction processing unit 12, and calculates and outputs the magnetization current command Idm * on the D-axis and the magnetization current command Iqm * on the Q-axis. This creation process will be explained later.

Для намагничивания переменного магнита команда Im* предопределенного тока намагничивания получается согласно характеристике BH переменного магнита, показанной на фиг. 4. В частности, амплитуда команды Im* тока намагничивания устанавливается, чтобы быть равной или большей, чем Hlsat, то есть в пределах зоны Y насыщения намагничивания переменного магнита 53.To magnetize a variable magnet, the command Im * of a predetermined magnetization current is obtained according to the characteristic BH of the variable magnet shown in FIG. 4. In particular, the amplitude of the magnetization current command Im * is set to be equal to or greater than Hlsat, that is, within the magnetization saturation zone Y of the variable magnet 53.

Для пропускания тока намагничивания вплоть до зоны насыщения магнитного материала величины Фmin и Фmах магнитного потока, установленные блоком 12 обработки команд магнитного потока, вычисляются с добавлением положительного или отрицательного максимального значения (насыщенного) магнитного потока (магнитной индукции) переменного магнита 53 к таковому постоянного магнита. А именно, при положительной максимальной величине магнитного потока (абсолютное значение отрицательной максимальной величины магнитного потока является равным положительной максимальной величине магнитного потока) переменного магнита, являющейся ФVARmax, и величине магнитного потока постоянного магнита, являющейся ФFIX, выполняются следующие вычисления:To pass the magnetization current up to the saturation zone of the magnetic material, the magnetic flux values Фmin and Фmах set by the magnetic flux command processing unit 12 are calculated by adding a positive or negative maximum value (saturated) magnetic flux (magnetic induction) of the variable magnet 53 to that of the permanent magnet. Namely, with a positive maximum value of the magnetic flux (the absolute value of the negative maximum value of the magnetic flux is equal to the positive maximum value of the magnetic flux) of the variable magnet, which is ФVARmax, and the magnitude of the magnetic flux of the permanent magnet, which is ФFIX, the following calculations are performed:

[Мат. 5][Mat. 5]

Фmin = ФFIХ - ФVARmахФmin = Ф FIХ - Ф VAR max (7)(7) Фmах = ФFIX + ФVARmaxФmах = Ф FIX + Ф VAR max (8)(8)

Команда Ф* магнитного потока используется для поиска по таблице 27 тока намагничивания, хранящей соответствующие токи намагничивания, и получения команды Im* тока намагничивания для команды Ф* магнитного потока. В основном, направление намагничивания магнита находится в направлении оси D, а потому, ток Im* намагничивания задан в качестве тока Idm* намагничивания для оси D.The magnetic flux command Ф * is used to search the magnetization current from the table 27 storing the corresponding magnetization currents and obtain the magnetization current command Im * for the magnetic flux command Ф *. Basically, the magnetization direction of the magnet is in the direction of the D axis, and therefore, the magnetization current Im * is set as the magnetization current Idm * for the axis D.

Однако синхронный двигатель на постоянных магнитах часто вызывает разницу между индуктивностью Ld по D-оси и индуктивностью Lq по Q-оси, для создания реактивного крутящего момента. Пропускание тока по D-оси имеет следствием создание крутящего момента. В частности, это заметно в случае реактивного двигателя на постоянных магнитах (двигателя PRM), который достигает широкого диапазона частоты вращения. Для намагничивания необходимо значение тока, эквивалентное номинальному току, или большее. Соответственно, процесс намагничивания немедленно будет вызывать большой реактивный крутящий момент. Даже неявнополюсный двигатель будет вызывать частичное магнитное насыщение, когда пропускается упомянутый выше чрезмерно большой ток намагничивания. А именно, пропускание тока намагничивания для намагничивания вызывает переходный крутильный удар, создающий механические вибрации, которые не являются желательными для транспортных средств и электропоездов, так как они оказывают плохое влияние на комфортность.However, a permanent magnet synchronous motor often causes a difference between the inductance Ld along the D axis and the inductance Lq along the Q axis to produce reactive torque. The transmission of current along the D-axis results in the creation of torque. In particular, this is noticeable in the case of a permanent magnet jet engine (PRM engine), which reaches a wide speed range. Magnetization requires a current value equivalent to or greater than the rated current. Accordingly, the magnetization process will immediately cause a large reactive torque. Even an implicit pole motor will cause partial magnetic saturation when the excessively high magnetization current mentioned above is passed. Namely, the passage of the magnetization current for magnetization causes a transient torsional shock, which creates mechanical vibrations that are not desirable for vehicles and electric trains, since they have a bad effect on comfort.

Чтобы избежать этого, должен пропускаться не только ток намагничивания по D-оси, но также и ток намагничивания по Q-оси, который несущественен для намагничивания, но вносит вклад в снижение крутящего момента. Это подавляет создание мгновенного реактивного крутящего момента. Обычно крутящий момент синхронного двигателя на постоянных магнитах выражается, как изложено ниже:To avoid this, not only the magnetization current along the D axis must be passed, but also the magnetization current along the Q axis, which is not essential for magnetization, but contributes to a reduction in torque. This inhibits the creation of instantaneous reactive torque. Typically, the torque of a permanent magnet synchronous motor is expressed as follows:

[Мат. 6][Mat. 6]

Tm = Ф×Iq+(Ld-Lq)×Id×Iq Tm = Ф × Iq + ( Ld-Lq ) × Id × Iq (9)(9)

Когда пропускается ток Idm намагничивания по D-оси, условием, чтобы не создавать крутящий момент, является следующее:When the magnetization current Idm is passed along the D-axis, the condition so as not to create a torque is as follows:

[Мат. 7][Mat. 7]

Iq = Tm/(Ф+(Ld-Lq)×Id) Iq = Tm / (Ф + ( Ld-Lq ) × Id ) (10)(10)

Затем с использованием команды тока намагничивания получается следующее:Then, using the magnetization current command, the following is obtained:

[Мат. 8][Mat. 8]

Iq* = Tm/(Ф*+(Ld-Lq)×Idm*) Iq * = Tm / (Ф * + ( Ld-Lq ) × Idm * ) (11)(eleven)

Здесь есть проблема, должна ли команда Ф* магнитного потока устанавливаться до изменения магнитного потока, либо после изменения магнитного потока или в период между. Намагничивание переменного магнита является сложным и, вместе с тем, неуправляемым. Оно должно настраиваться на реальной машине. Для этого команда магнитного потока по выражению (11) может сохраняться в таблице согласно измерениям реальных машин. В качестве альтернативы, команды Idm* тока намагничивания по D-оси и команды Iqm* тока намагничивания по Q-оси, которые могут снижать прерывистый крутящий момент, получаются исследованием реальных машин и используются для подготовки функции или таблицы.There is a problem here whether the flux command Φ * should be set before the magnetic flux changes, either after the magnetic flux changes or in between. Magnetization of a variable magnet is complex and, at the same time, uncontrollable. It must be configured on a real machine. For this, the magnetic flux command according to expression (11) can be stored in the table according to the measurements of real machines. Alternatively, D-axis magnetization current commands Idm * and Q-axis magnetization current commands Iqm *, which can reduce discontinuous torque, are obtained by examining real machines and used to prepare a function or table.

На фиг. 7, блок 36 обработки команд тока намагничивания принимает команду Im* тока намагничивания (то есть, команду Idm* тока намагничивания по D-оси) и создает и выводит команду тока намагничивания по Q-оси. Переключатель 26 выводит команду Iqm* тока намагничивания по Q-оси, только когда флаг завершения намагничивания, FCCmp = 1, то есть, только во время процесса намагничивания, а когда флаг завершения намагничивания, FCCmp = 0, то есть, после завершения процесса намагничивания, выводит ноль. Согласно выражению (11), или как упомянуто выше, блок 36 обработки команды тока намагничивания по Q-оси может иметь таблицу или функцию, которая обеспечивает команду тока по Q-оси для снижения переходного крутящего момента, фактически измеренную на реальных машинах. Переключатель 23 работает подобно переключателю 26. Когда флаг завершения намагничивания, FCCmp = 1, переключатель 23 выводит команду Idm* тока намагничивания по D-оси, а когда флаг завершения намагничивания, FCCmp =0, он выводит ноль.In FIG. 7, the magnetization current command processing unit 36 receives the magnetization current command Im * (that is, the magnetization current command Idm * on the D-axis) and generates and outputs the magnetization current command on the Q-axis. The switch 26 outputs the Q-axis magnetization current command Iqm * only when the magnetization complete flag, FCCmp = 1, that is, only during the magnetization process, and when the magnetization complete flag, FCCmp = 0, that is, after the magnetization process is completed, prints zero. According to expression (11), or as mentioned above, the Q-axis magnetization current command processing unit 36 may have a table or function that provides a Q-axis current command to reduce the transient torque actually measured on real machines. The switch 23 operates like the switch 26. When the magnetization complete flag, FCCmp = 1, the switch 23 outputs the D-axis magnetization current command Idm *, and when the magnetization complete flag, FCCmp = 0, it outputs zero.

На фиг. 7, флаг FCReq запроса намагничивания для запроса изменить магнитный поток становится состоянием (=1) запроса на переключение, по меньшей мере, мгновенно. Чтобы надежно изменять магнитный поток, флаг FCReq запроса намагничивания отправляется в устройство 28 включения импульса минимума, которое выводит флаг FCCmp завершения намагничивания (= 1 во время намагничивания и = 0 при завершении намагничивания). Этот флаг имеет функцию не становиться выключенным (= 0), как только он становится включенным (= 1). Если флаг запроса намагничивания остается включенным (= 1) в течение предопределенного времени, флаг FCCmp завершения намагничивания становится выключенным, как только флаг FCReq запроса намагничивания становится выключенным. Таким образом, процесс намагничивания продолжается только в течение предопределенного периода, чтобы надежно выполнять намагничивание.In FIG. 7, the magnetization request flag FCReq for the request to change the magnetic flux becomes the state (= 1) of the switching request at least instantly. In order to reliably change the magnetic flux, the magnetization request flag FCReq is sent to the minimum pulse enable device 28, which outputs the magnetization complete flag FCCmp (= 1 during magnetization and = 0 when magnetization is complete). This flag has the function not to turn off (= 0) as soon as it turns on (= 1). If the magnetization request flag remains on (= 1) for a predetermined time, the magnetization complete flag FCCmp becomes off as soon as the magnetization request flag FCReq becomes off. Thus, the magnetization process continues only for a predetermined period in order to reliably perform magnetization.

Переключатель 37 по фиг. 1 принимает флаг FCCmp завершения намагничивания. Если это происходит во время намагничивания (флаг завершения намагничивания, FCCmp = 1), переключатель 37 выводит команды Idm* и Iqm* тока намагничивания по D- и Q-оси от блока 13 управления переменным магнитным потоком в качестве команд Id* и Iq* тока по D- и Q-оси. Если намагничивание завершено (флаг завершения намагничивания, FCCmp = 0), переключатель 37 выводит заданные значения IdR и IqR тока по D- и Q-оси от блока 11 обработки заданного значения тока в качестве команд Id* и Iq* тока по D- и Q-оси.The switch 37 of FIG. 1 receives the FCCmp magnetization complete flag. If this occurs during magnetization (magnetization complete flag, FCCmp = 1), switch 37 outputs the magnetization current commands Idm * and Iqm * along the D- and Q-axis from the variable flux control unit 13 as current commands Id * and Iq * along the D- and Q-axis. If the magnetization is completed (magnetization complete flag, FCCmp = 0), the switch 37 outputs the set current values IdR and IqR along the D- and Q-axis from the current set value processing unit 11 as current commands Id * and Iq * along the D- and Q -axis.

Согласно командам Id* и Iq* тока по D- и Q-оси, обеспечиваемым таким образом, блок 10 обработки команд напряжения создает команды Vd* и Vq* напряжения по D- и Q-оси для пропускания токов, соответствующих командам Id* и Iq* тока по D- и Q-оси. Блок 5 преобразования координат преобразует команды напряжения в команды Vu*, Vv* и Vw* трехфазного напряжения, которые используются схемой 6 ШИМ для создания сигналов управления отпиранием и тому подобного.According to the current commands Id * and Iq * along the D- and Q-axis, thus provided, the voltage command processing unit 10 generates voltage commands Vd * and Vq * along the D- and Q-axis to pass currents corresponding to the commands Id * and Iq * current along the D- and Q-axis. The coordinate transforming unit 5 converts the voltage commands into three-phase voltage commands Vu *, Vv * and Vw *, which are used by the PWM circuit 6 to create unlock control signals and the like.

Фиг. 8 - временная диаграмма, показывающая работу системы привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно первому варианту осуществления. Фиг. 8 показывает состояние, в котором сигнал PROT защиты не установлен. В момент t1 времени вводится команда Run* работы. Затем возникает флаг Run состояния работы, а команда Ф* магнитного потока изменяется с Ф0 до Фmах. В ответ на изменения флага Run состояния работы и команды Ф* магнитного потока возникает флаг FCReq запроса намагничивания, а флаг FCCmp завершения намагничивания остается во включенном состоянии в течение предопределенного времени (от t1 до t2). Только во время периода FCCmp = 1, указывающего на намагничивание, имеет значение команда Idm* тока намагничивания по D-оси.FIG. 8 is a timing chart showing the operation of a variable-flux motor drive system according to the first embodiment. FIG. 8 shows a state in which the protection signal PROT is not set. At time t1, the Run * operation command is entered. Then, the Run state flag Run appears, and the flux command Ф * changes from Ф0 to Фmах. In response to changes in the Run flag Run of the operation state and the magnetic flux command Ф *, the magnetization request flag FCReq appears, and the magnetization complete flag FCCmp remains on for a predetermined time (t1 to t2). Only during the period FCCmp = 1, indicating magnetization, does the D-axis magnetization current command Idm * matter.

Когда флаг FCCmp завершения намагничивания меняется с «1» на «0» в момент t2 времени, флаг TrqON разрешения крутящего момента становится «1», а с момента t2 времени возникает команда Tm* крутящего момента. А именно, команда Tm* крутящего момента не возникает до тех пор, пока флаг FCCmp завершения намагничивания не становится 0, при завершении намагничивания, сразу же после начала работы. В этом случае, команда Tm* крутящего момента возникает между моментом t2 времени и моментом t3 времени.When the magnetization completion flag FCCmp changes from “1” to “0” at time t2, the torque enable flag TrqON becomes “1”, and a torque command Tm * is generated from time t2. Namely, the torque command Tm * does not occur until the magnetization completion flag FCCmp becomes 0, upon completion of magnetization, immediately after the start of operation. In this case, a torque command Tm * occurs between time t2 and time t3.

В момент t4 времени команда Ф* магнитного потока изменяется с Фmах до Фmin. Затем возникает флаг FCReq запроса намагничивания, и флаг FCCmp завершения намагничивания возникает и остается во включенном состоянии в течение предопределенного времени (от t4 до t5). Только в течение периода, в котором флаг FCCmp завершения намагничивания имеет значение «1», чтобы указывать намагничивание, команда Idm* тока намагничивания по D-оси и команда Iqm* тока намагничивания по Q-оси имеют значения.At time t4, the flux command Ф * changes from Фmах to Фmin. Then, the magnetization request flag FCReq appears, and the magnetization completion flag FCCmp occurs and remains on for a predetermined time (t4 to t5). Only during the period in which the magnetization completion flag FCCmp has a value of “1” to indicate magnetization, the D-axis magnetization current command Idm * and the Q-axis magnetization current command Iqm * have values.

Затем, в момент t6 времени, команда Run* работы останавливается, флаг TrqON разрешения крутящего момента меняется с «1» на «0», а команда Tm* крутящего момента уменьшается с момента t6 времени до момента t7 времени. Когда команда Tm* крутящего момента становится нулем в момент t7 времени, флаг Run состояния работы меняется с «1» на «0», а команда Ф* магнитного потока изменяется от Фmin до Ф0. К тому же, возникает флаг FCReq запроса намагничивания, и флаг FCCmp завершения намагничивания возникает и сохраняет включенное состояние в течение предопределенного времени (от t7 до t8). Только в течение периода, в котором флаг FCCmp завершения намагничивания имеет значение «1», чтобы указывать на намагничивание, имеет значение команда Idm* тока намагничивания по D-оси.Then, at time t6, the Run command Run * stops, the torque enable flag TrqON changes from “1” to “0”, and the torque command Tm * decreases from time t6 to time t7. When the torque command Tm * becomes zero at time t7, the Run state flag Run changes from “1” to “0”, and the magnetic flux command Ф * changes from Фmin to Ф0. In addition, the magnetization request flag FCReq occurs, and the magnetization complete flag FCCmp occurs and maintains the on state for a predetermined time (t7 to t8). Only during the period in which the magnetization complete flag FCCmp is set to “1” to indicate magnetization, does the D-axis magnetization current command Idm * matter.

Согласно выражению (11) команда тока намагничивания по Q-оси является нулем в течение процесса A намагничивания (от t1 до t2) и в течение процесса C намагничивания (от t7 до t8) и имеет значение только во время процесса B намагничивания (от t4 до t5).According to expression (11), the magnetization current command along the Q axis is zero during the magnetization process A (from t1 to t2) and during the magnetization process C (from t7 to t8) and only matters during the magnetization process B (from t4 to t5).

Двигатель 4 с переменным магнитным потоком пропускает чрезмерно большой ток при намагничивании, а потому до некоторой степени создает переходный крутящий момент. Этот крутильный удар может вызывать механические вибрации. Такой чрезмерно большой ток должен минимизироваться для снижения потерь и напряженного состояния элементов. Для этого, первый вариант осуществления выполняет процесс намагничивания при определенных условиях для минимизации крутильного удара, потерь и напряженного состояния переключающих элементов инвертора 1.The variable-flux motor 4 transmits an excessively high current during magnetization, and therefore, to some extent creates a transient torque. This torsional shock can cause mechanical vibrations. Such an excessively large current should be minimized to reduce losses and stress state of the elements. To this end, the first embodiment performs a magnetization process under certain conditions to minimize torsional shock, loss and stress state of the switching elements of the inverter 1.

Первый вариант осуществления выполняет процесс намагничивания сразу же после запуска инвертора 1, так чтобы намагниченное состояние переменного магнита 53 могло определяться до прикладывания крутящего момента. Намагниченное состояние двигателя 4 с переменным магнитным потоком является неизвестным, например, сразу же после того, как включен источник питания, и может меняться вследствие некоторых причин в то время, как двигатель 4 находится в состоянии холостого хода. Если напряжение постоянного тока инвертора 1 снижается и если напряжение, индуцированное общим магнитным потоком, превышает напряжение постоянного тока, двигатель на переменных магнитах пропускает ток в инвертор 1, даже если инвертор 1 остановлен. Это может изменять намагниченное состояние двигателя 4. Чтобы минимизировать напряжение, индуцируемое в состоянии холостого хода, величина магнитного потока, которая не используется для режима нормальной работы, может устанавливаться для двигателя 4 перед остановом инвертора 1. В этом случае, величина магнитного потока, необходимая для режима нормальной работы, должна устанавливаться для двигателя 4 при запуске инвертора 1.The first embodiment carries out the magnetization process immediately after starting the inverter 1, so that the magnetized state of the variable magnet 53 can be determined before applying a torque. The magnetized state of the variable-flux motor 4 is unknown, for example, immediately after the power source is turned on, and may change due to some reasons while the motor 4 is in the idle state. If the DC voltage of the inverter 1 decreases and if the voltage induced by the common magnetic flux exceeds the DC voltage, the alternating magnets motor passes current to the inverter 1, even if the inverter 1 is stopped. This can change the magnetized state of motor 4. In order to minimize the voltage induced in the idle state, a magnetic flux value that is not used for normal operation can be set for motor 4 before stopping inverter 1. In this case, the magnetic flux required for normal operation mode, should be set for motor 4 when starting the inverter 1.

Поскольку намагниченное состояние (величина магнитного потока) неизвестно до запуска инвертора 1, первый вариант осуществления определяет намагниченное состояние и начинает работу. Как результат, первый вариант осуществления не вызывает никакой нехватки крутящего момента, обусловленной недостаточной величиной общего магнитного потока, или никогда не устанавливает действительную величину магнитного потока, отличной от величины магнитного потока, заданной блоком управления, тем самым обеспечивая точность крутящего момента.Since the magnetized state (magnitude of the magnetic flux) is unknown before starting the inverter 1, the first embodiment determines the magnetized state and starts operation. As a result, the first embodiment does not cause any lack of torque due to the insufficient total magnetic flux, or never sets the actual magnetic flux different from the magnetic flux set by the control unit, thereby ensuring the accuracy of the torque.

В дополнение, первый вариант осуществления вызывает команду Tm* крутящего момента после завершения намагничивания, сразу же после запуска инвертора. Как пояснено выше, пропускание тока намагничивания по Q-оси вместе с током намагничивания по D-оси может снижать переходный крутящий момент. Однако оно неспособно точно определять величину тока намагничивания по Q-оси, которая может правильно подавлять создание переходного крутящего момента. С другой стороны, только когда команда Tm* крутящего момента является нулем, то есть, только когда равен нулю ток Iq намагничивания по Q-оси, не возникает реактивный крутящий момент, который вызывает крутильный удар, а потому достигается плавный пуск. Подъем команды крутящего момента сразу же после запуска инвертора 1 и после завершения намагничивания может осуществлять плавный пуск без крутильного удара.In addition, the first embodiment calls the torque command Tm * after the magnetization is completed, immediately after starting the inverter. As explained above, passing the magnetization current along the Q axis along with the magnetizing current along the D axis can reduce the transient torque. However, it is unable to accurately determine the magnitude of the magnetization current along the Q-axis, which can correctly suppress the generation of transient torque. On the other hand, only when the torque command Tm * is zero, that is, only when the magnetization current Iq along the Q axis is equal to zero, does the reactive torque occur, which causes a torsional shock, and therefore a smooth start is achieved. The rise of the torque command immediately after starting the inverter 1 and after the magnetization is complete can smoothly start without a torsional shock.

Первый вариант осуществления выполняет процесс намагничивания после останова команды работы, то есть, после того, как прикладывание крутящего момента становится необязательным, и при завершении процесса намагничивания, закрывает вентиль инвертора 1.The first embodiment performs the magnetization process after stopping the operation command, that is, after applying the torque becomes optional, and when the magnetization process is completed, closes the valve of the inverter 1.

Во время высокоскоростной работы, например, электропоезда, есть состояние холостого хода или инерционное состояние, в котором инвертор 1 остановлен, чтобы снизить потери. В это время, если переменный магнитный поток велик, будет индуцироваться большое напряжение. Если индуцированное напряжение превышает напряжение постоянного тока инвертора, то есть напряжение токоприемника, двигатель 4 с переменным магнитным потоком пропускает ток в инвертор 1, даже если инвертор 1 остановлен. Это имеет значение для поглощения кинетической энергии от двигателя 4 с переменным магнитным потоком и прикладывает силу торможения к транспортному средству. Поэтому, это не является предпочтительным. Если величина скорости и магнитного потока высоки, индуцированное напряжение может превышать выдерживаемое напряжение инвертора 1 или стороны источника питания инвертора повреждать компоненты. Ради безопасности, предпочтительно обнулять общий магнитный поток и проводить режим холостого хода.During high-speed operation, for example, of an electric train, there is an idle state or an inertial state in which the inverter 1 is stopped in order to reduce losses. At this time, if the alternating magnetic flux is large, a large voltage will be induced. If the induced voltage exceeds the DC voltage of the inverter, that is, the voltage of the current collector, the variable-flux motor 4 passes current to the inverter 1, even if the inverter 1 is stopped. This is important for the absorption of kinetic energy from the variable-flux motor 4 and applies braking force to the vehicle. Therefore, this is not preferred. If the magnitude of the speed and magnetic flux is high, the induced voltage may exceed the withstand voltage of the inverter 1 or the sides of the inverter power supply can damage the components. For safety's sake, it is preferable to reset the total magnetic flux and idle.

Таким образом, снижение магнитного потока прямо перед остановом инвертора 1 имеет следствием подавление создания индуцированного напряжения в режиме холостого хода, предотвращение прикладывания силы торможения и избежание повреждения компонентов во время перенапряжения.Thus, a decrease in magnetic flux just before the inverter 1 stops has the effect of suppressing the generation of induced voltage in the idle mode, preventing the application of braking force and avoiding damage to components during overvoltage.

В частности, первый вариант осуществления выполняет процесс намагничивания посредством выбора величины магнитного потока, чье абсолютное значение ближе к нулю, из числа величин магнитного потока, выраженных переменным магнитным потоком и постоянным магнитным потоком. Первый вариант осуществления управляет тремя уровнями магнитного потока и выбирает один, имеющий наименьшее абсолютное значение, из их числа. Эта технология может минимизировать создание индуцированного напряжения. То же самое применимо к двум уровням магнитного потока с использованием одного переменного магнита 53 и одного постоянного магнита 54, и к четырем или более уровням магнитного потока с использованием множества переменных магнитов 53.In particular, the first embodiment performs a magnetization process by selecting the magnitude of the magnetic flux, whose absolute value is closer to zero, from among the magnitudes of the magnetic flux expressed by variable magnetic flux and constant magnetic flux. The first embodiment controls three levels of magnetic flux and selects one having the smallest absolute value from among them. This technology can minimize the generation of induced voltage. The same applies to two levels of magnetic flux using one variable magnet 53 and one permanent magnet 54, and to four or more levels of magnetic flux using many variable magnets 53.

Переменный магнит 53 может не использоваться вплоть до зоны насыщения. А именно переменный магнит 53 может использоваться при произвольном промежуточном значении между положительным максимумом и отрицательным максимумом. Это, по возможности, может уменьшать общий магнитный поток до нуля. The variable magnet 53 may not be used up to the saturation zone. Namely, the variable magnet 53 can be used with an arbitrary intermediate value between a positive maximum and a negative maximum. This, if possible, can reduce the total magnetic flux to zero.

Двигатель может быть сконструирован так, что общий магнитный поток переменного магнита 53 становится равным таковому постоянного магнита 54. В этом случае, переменный магнит 53 используется в зоне Y насыщения и общий магнитный поток может обнуляться.The motor can be designed so that the total magnetic flux of the variable magnet 53 becomes equal to that of the permanent magnet 54. In this case, the variable magnet 53 is used in the saturation zone Y and the total magnetic flux can be reset.

Первый вариант осуществления выполняет намагничивание во время запуска инвертора и во время останова инвертора с командой крутящего момента, устанавливаемой в ноль. Это происходит потому, что процесс намагничивания пропускает чрезмерно большой ток, а потому неизбежно создает переходный крутящий момент. Явнополюсный реактивный двигатель постоянно пропускает ток по Q-оси, а потому создает большой переходный крутящий момент, обусловленный чрезмерно большим током намагничивания, тем самым создавая механические вибрации и нарушая комфортность в случае электропоезда или HEV. В состоянии нулевого крутящего момента даже реактивный двигатель не пропускает ток по Q-оси, а потому создание переходного крутящего момента будет минимизироваться, когда чрезмерно большой ток намагничивания пропускается в направлении оси D.The first embodiment performs magnetization during startup of the inverter and during shutdown of the inverter with a torque command set to zero. This is because the magnetization process passes an excessively large current, and therefore inevitably creates a transient torque. The self-polar jet engine constantly passes current along the Q-axis, and therefore creates a large transient torque due to an excessively large magnetizing current, thereby creating mechanical vibrations and disturbing comfort in the case of an electric train or HEV. In a state of zero torque, even a jet engine does not pass current along the Q-axis, and therefore the creation of a transient torque will be minimized when an excessively large magnetization current is passed in the direction of the D axis.

В состоянии прикладываемого крутящего момента также переходный крутящий момент является допускающим уменьшение в зависимости от тока намагничивания. Первоначально, процесс намагничивания выполняется пропусканием тока в направлении оси D. В явнополюсной машине, ток по D-оси изменяет крутящий момент, если есть ток по Q-оси. Даже неявнополюсная машина часто пропускает чрезмерно большой ток, выше номинального тока, при выполнении намагничивания. Это может вызывать мгновенное магнитное насыщение, создающее переходный крутящий момент, подобный явнополюсной машине. Для подавления этого, ток по Q-оси пропускается в качестве тока намагничивания вместе с током по D-оси. Ток по Q-оси может подавлять переходный крутящий момент, что видно из выражения (11).In the state of the applied torque, also the transient torque is reducible depending on the magnetization current. Initially, the magnetization process is carried out by passing current in the direction of the D axis. In a pole-polar machine, the current along the D-axis changes the torque if there is current on the Q-axis. Even an implicit pole machine often passes an excessively high current, above the rated current, when magnetizing. This can cause instantaneous magnetic saturation, creating a transient torque similar to an explicit pole machine. To suppress this, the current along the Q axis is passed as the magnetization current along with the current along the D axis. The current along the Q axis can suppress transient torque, as can be seen from expression (11).

Таким образом, пропускание тока по Q-оси вместе с током по D-оси имеет следствием минимизацию переходного крутящего момента, который сопровождает процесс намагничивания, тем самым предотвращая механические вибрации, и, обеспечение комфортности, применительно к электропоездам и HEV.Thus, the transmission of current along the Q-axis along with the current along the D-axis results in minimizing the transient torque that accompanies the magnetization process, thereby preventing mechanical vibrations, and providing comfort with respect to electric trains and HEV.

Процесс намагничивания внезапно меняет магнитный поток, а чрезмерно большой ток намагничивания меняет эквивалентные параметры двигателя. Соответственно, трудно вычислить ток по Q-оси заранее, согласно выражению (11). Поэтому, необходимо определять ток по Q-оси на реальной машине. А именно, определяется ток по D-оси, необходимый для процесса намагничивания, а затем определяется ток по Q-оси, такой, чтобы подавлять переходный крутящий момент. Определенные токи сохраняются в качестве данных в таблице, которая используется на практике.The magnetization process suddenly changes the magnetic flux, and an excessively large magnetization current changes the equivalent parameters of the motor. Accordingly, it is difficult to calculate the current along the Q axis in advance, according to expression (11). Therefore, it is necessary to determine the current along the Q-axis on a real machine. Namely, the current along the D axis necessary for the magnetization process is determined, and then the current along the Q axis, such as to suppress transient torque, is determined. Certain currents are stored as data in a table that is used in practice.

Фиг. 9 - временная диаграмма, показывающая еще один пример работы системы привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно первому варианту осуществления. На фиг. 9, сигнал PROT защиты создается в момент ta времени. Вместо команды Run* работы, указывающей на останов, сигнал PROT защиты останавливает инвертор.FIG. 9 is a timing chart showing another example of the operation of a variable-flux motor drive system according to the first embodiment. In FIG. 9, a protection signal PROT is generated at time ta. Instead of the Run * operation command indicating a stop, the PROT protection signal stops the inverter.

Сигнал PROT защиты обнаруживает защитный режим работы в момент ta времени и меняется с «0» на «1». В этом состоянии команда Run* работы, флаг Run состояния работы и флаг TrqON разрешения крутящего момента одновременно выключаются. Команда Gst управления отпиранием оставляет включенное состояние для выполнения процесса намагничивания. А именно, от ta до tb, выполняется процесс намагничивания и обеспечивается команда Ф* магнитного потока для приведения абсолютного значения магнитного потока как можно ближе к нулю.The protection signal PROT detects a protective operation at time ta and changes from “0” to “1”. In this state, the Run Run * command, the Run state run flag, and the Torq enable flag TrqON are simultaneously turned off. The unlock control command Gst leaves the on state to perform the magnetization process. Namely, from ta to tb, the magnetization process is carried out and a magnetic flux command Φ * is provided to bring the absolute value of the magnetic flux as close to zero as possible.

Таким образом, инвертор 1 не останавливается сразу же, когда сигнал PROT защиты меняется с «0» на «1». Взамен, инвертор 1 запирается после снижения общего магнитного потока. В состоянии, в котором причина защиты неизвестна, эта технология может снижать вероятность вторичного отказа, обусловленного напряжением, индуцированным во время режима запирания. Никакой защите не обязательно осуществлять отсечку после процесса намагничивания.Thus, the inverter 1 does not stop immediately when the protection signal PROT changes from “0” to “1”. Instead, the inverter 1 is locked after a decrease in the total magnetic flux. In a state in which the cause of the protection is unknown, this technology can reduce the likelihood of a secondary failure due to the voltage induced during the closing mode. No protection is necessary to cut off after the magnetization process.

(Второй вариант осуществления)(Second Embodiment)

Фиг. 10 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления, показанного на фиг. 1, тем, что блок 29 создания запроса намагничивания создает флаг FCReq0 запроса предварительного намагничивания, который должен подаваться в блок 38 создания команд крутящего момента вместо флага FCReq запроса намагничивания, который должен подаваться в блок 13 управления переменным магнитным потоком, и тем, что блок 38 создания команд крутящего момента, в дополнение к флагу TrqON разрешения крутящего момента, принимает флаг FCReq0 запроса предварительного намагничивания и флаг FCCmp завершения намагничивания и, в дополнение к команде Tm* крутящего момента, создает флаг FCReq запроса намагничивания. А именно, блок 38 создания команд крутящего момента подготавливает команду Tm* крутящего момента для снижения крутящего момента при намагничивании переменного магнита, а после снижения крутящего момента, обеспечивает блок 13 управления переменным магнитным потоком флагом FCReq запроса намагничивания. Соответственно, блок 13 управления переменным магнитным потоком работает для снижения крутящего момента, а затем намагничивания переменного магнита. Такие же элементы, как по фиг. 1, представлены с прежними ссылками, чтобы не совершать повторных пояснений.FIG. 10 is a block diagram showing a variable-flux motor drive system according to a second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1, in that the magnetization request creation unit 29 creates the pre-magnetization request flag FCReq0, which must be supplied to the torque command generation unit 38 instead of the magnetization request flag FCReq, which must be supplied to the variable magnetic flux control unit 13, and that the block 38 the creation of the torque commands, in addition to the torque enable flag TrqON, receives the pre-magnetization request flag FCReq0 and the magnetization completion flag FCCmp and, in addition to the torque command Tm * a, creates the magnetization request flag FCReq. Namely, the torque command generation unit 38 prepares a torque command Tm * to reduce the torque during magnetization of the variable magnet, and after the torque reduction, provides the variable magnetic flux control unit 13 with the magnetization request flag FCReq. Accordingly, the variable magnetic flux control unit 13 operates to reduce the torque and then magnetize the variable magnet. The same elements as in FIG. 1 are presented with former references in order not to make repeated explanations.

Согласно первому варианту осуществления, показанному на фиг. 1, выходным сигналом от блока 29 создания запроса намагничивания является флаг FCReq запроса намагничивания. Согласно второму варианту осуществления, показанному на фиг. 10, блок 29 создания запроса намагничивания выводит флаг FCReq0 запроса предварительного намагничивания. Этот флаг FCReq0 запроса предварительного намагничивания подается, вместе с сигналом TrqON разрешения крутящего момента и флагом FCCmp завершения намагничивания, в блок 38 создания команд крутящего момента.According to a first embodiment shown in FIG. 1, the output signal from the magnetization request creation unit 29 is the magnetization request flag FCReq. According to a second embodiment shown in FIG. 10, the magnetization request creation unit 29 outputs the pre-magnetization request flag FCReq0. This pre-magnetization request flag FCReq0 is supplied, together with the torque enable signal TrqON and the magnetization complete flag FCCmp, to the torque command generation unit 38.

Фиг. 11 - структурная схема, показывающая блок 38 создания команд крутящего момента согласно второму варианту осуществления. Если флаг FCReq0 запроса предварительного намагничивания имеет значение «1», если есть запрос на изменение магнитного потока, RS-триггер 44 устанавливается. Выходной сигнал из RS-триггера 44 отправляется через схему 46 ИЛИ на переключатель 39. Схема 46 ИЛИ также принимает флаг FCCmp завершения намагничивания.FIG. 11 is a block diagram showing a torque command generating unit 38 according to a second embodiment. If the flag FCReq0 request pre-magnetization is set to "1", if there is a request to change the magnetic flux, RS-flip-flop 44 is set. The output from the RS flip-flop 44 is sent through the OR circuit 46 to the switch 39. The OR circuit 46 also receives the magnetization complete flag FCCmp.

Когда выходным сигналом из схемы 46 ИЛИ является «1», переключатель 39 изменяет свой выходной сигнал с заданного значения TmR крутящего момента на предопределенное заданное значение TmMag крутящего момента намагничивания. Переключатель 40 выполняет операцию переключения в ответ на флаг TrqON разрешения крутящего момента. Если флаг TrqON разрешения крутящего момента имеет значение «1», переключатель 40 выбирает выходной сигнал с переключателя 39, а если он имеет значение «0», выбирает «0».When the output signal from the OR circuit 46 is “1”, the switch 39 changes its output signal from the set torque value TmR to the predetermined set magnetization torque value TmMag. The switch 40 performs a switching operation in response to the torque enable flag TrqON. If the torque enable flag TrqON has a value of “1”, the switch 40 selects an output signal from the switch 39, and if it has a value of “0”, selects “0”.

Если выходной сигнал из схемы 46 ИЛИ имеет значение «1» и если переключатель 39 выбирает предопределенное заданное значение TmMag крутящего момента намагничивания с флагом TrqON разрешения крутящего момента, находящимся в состоянии разрешения (= 1) крутящего момента, переключатель 40 выбирает и выводит заданное значение TmMag крутящего момента намагничивания. Наклон этого заданного значения TmMag крутящего момента намагничивания ограничивается ограничителем 41 скорости изменения, чтобы постепенно изменять команду Tm* крутящего момента. Компаратор 42 осуществляет проверку, чтобы выяснить, равны ли друг другу команда Tm* крутящего момента и команда TmMag крутящего момента намагничивания. Если они равны друг другу, обеспечивается «1», а если нет, обеспечивается «0». Выходной сигнал из компаратора 42 и выходной сигнал из RS-триггера 44 подаются в схему 43 И, которая выводит логическую функцию И входных сигналов в качестве флага FCReq запроса намагничивания.If the output from OR circuit 46 is set to “1” and if the switch 39 selects a predetermined magnetization torque set value TmMag with a torque enable flag TrqON in the state of enable (= 1) of the torque, the switch 40 selects and outputs the set value TmMag magnetization torque. The slope of this magnetization torque setpoint TmMag is limited by the change rate limiter 41 to gradually change the torque command Tm *. The comparator 42 checks to see if the torque command Tm * and the magnetization torque command TmMag are equal to each other. If they are equal to each other, “1” is provided, and if not, “0” is provided. The output signal from the comparator 42 and the output signal from the RS flip-flop 44 are supplied to the AND circuit 43, which outputs the logical function AND of the input signals as the magnetization request flag FCReq.

А именно, ограничитель 41 скорости изменения постепенно изменяет команду Tm* крутящего момента. Когда команда Tm* крутящего момента равна команде TmMag крутящего момента намагничивания, флаг FCReq запроса намагничивания устанавливается для запроса (= 1) намагничивания. Флаг FCReq запроса намагничивания также вводится в схему 45 задержки, которая обеспечивает выходной сигнал, задержанный на один период управления. Выходной сигнал от схемы 45 задержки подается на вход установки нуля RS-триггера 44. А именно, флаг FCReq запроса намагничивания возникает (= 1) на один период управления, а затем сбрасывается (= 0).Namely, the rate limiter 41 gradually changes the torque command Tm *. When the torque command Tm * is equal to the magnetization torque command TmMag, the magnetization request flag FCReq is set for the magnetization request (= 1). The magnetization request flag FCReq is also input to a delay circuit 45, which provides an output signal delayed by one control period. The output signal from the delay circuit 45 is supplied to the zero-setting input of the RS flip-flop 44. Namely, the magnetization request flag FCReq arises (= 1) for one control period and then is reset (= 0).

Флаг FCReq запроса намагничивания от блока 38 создания команд крутящего момента вводится в блок 13 управления переменным магнитным потоком, чтобы выполнять процесс намагничивания, подобный первому варианту осуществления. Флаг FCCmp завершения намагничивания от блока 13 управления переменным магнитным потоком подается в схему 46 ИЛИ блока 38 создания команд крутящего момента. До тех пор, пока блок 13 управления переменным магнитным потоком находится в состоянии намагничивания (флаг завершения намагничивания, FCCmp = 1), команда Tm* крутящего момента устанавливается в команду TmMag крутящего момента намагничивания. Как только намагничивание завершено (FCCmp = 0), команда Tm* крутящего момента постепенно увеличивается по направлению к заданному значению TmR крутящего момента под действием ограничителя 41 скорости изменения.The magnetization request flag FCReq from the torque command generating unit 38 is inputted to the variable magnetic flux control unit 13 to carry out a magnetization process similar to the first embodiment. The magnetization complete flag FCCmp from the variable flux control unit 13 is supplied to the OR circuit 46 of the torque command generation unit 38. As long as the variable magnetic flux control unit 13 is in the magnetization state (magnetization complete flag, FCCmp = 1), the torque command Tm * is set to the magnetization torque command TmMag. As soon as the magnetization is complete (FCCmp = 0), the torque command Tm * gradually increases towards the set torque value TmR under the action of the speed limiter 41.

Фиг. 12 - временная диаграмма, показывающая пример работы системы привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно второму варианту осуществления. Фиг. 12 показывает случай, в котором команда TmMag крутящего момента намагничивания имеет значение 0.FIG. 12 is a timing chart showing an example of an operation of a variable flux motor drive system according to a second embodiment. FIG. 12 shows a case in which the magnetization torque command TmMag has a value of 0.

Например, будет пояснен процесс B намагничивания (от t4 до t5). Согласно флагу flag FCReq0 запроса предварительного намагничивания команда Tm* крутящего момента уменьшается до нуля между моментом t4' времени и моментом t4 времени. Когда команда Tm* крутящего момента становится нулем в момент t4 времени, флаг FCReq запроса намагничивания возникает, чтобы начать процесс намагничивания. До тех пор, пока процесс намагничивания не завершен (до тех пор, пока FCCmp не меняется с 1 на 0), команда Tm* крутящего момента поддерживается за командой крутящего момента намагничивания = 0.For example, the magnetization process B will be explained (from t4 to t5). According to the flag flag FCReq0 of the pre-magnetization request, the torque command Tm * decreases to zero between time t4 'and time t4. When the torque command Tm * becomes zero at time t4, the magnetization request flag FCReq arises to start the magnetization process. Until the magnetization process is completed (until the FCCmp changes from 1 to 0), the torque command Tm * is supported by the magnetization torque command = 0.

Таким образом, процесс намагничивания выполняется уменьшением команды Tm* крутящего момента до команды TmMag крутящего момента намагничивания. Соответственно, даже реактивный двигатель может минимизировать переходный крутящий момент, когда чрезмерно большой ток намагничивания пропускается в направлении оси D, так как ток по Q-оси имеет значение нуля в состоянии нулевого крутящего момента.Thus, the magnetization process is performed by reducing the torque command Tm * to the magnetization torque command TmMag. Accordingly, even a jet engine can minimize transient torque when an excessively large magnetizing current is passed in the direction of the D axis, since the current along the Q-axis has a value of zero in the state of zero torque.

(Третий вариант осуществления)(Third Embodiment)

Фиг. 13 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Третий вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления, показанного на фиг. 1, тем, что он дополнительно имеет блок 61 обработки коэффициента модуляции и блок 62 управления ослаблением поля, и тем, что выходной сигнал от блока 62 управления ослаблением поля подается в блок 29 создания запроса намагничивания. Как результат, блок 29 создания запроса намагничивания создает запрос намагничивания на основании коэффициента модуляции инвертора 1. Такие же элементы, как по фиг. 1, представлены прежними ссылками, чтобы не совершать повторных пояснений.FIG. 13 is a block diagram showing a variable-flux motor drive system according to a third embodiment of the present invention. The third embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 1, in that it additionally has a modulation factor processing unit 61 and a field attenuation control unit 62, and that the output from the field attenuation control unit 62 is supplied to the magnetization request creating unit 29. As a result, the magnetization request creation unit 29 creates a magnetization request based on the modulation coefficient of the inverter 1. The same elements as in FIG. 1 are represented by former references in order not to make repeated explanations.

На фиг. 13, напряжение Vdc постоянного тока инвертора 1 обнаруживается устройством 60 обнаружения напряжения постоянного тока и подается в блок 61 обработки коэффициента модуляции. Блок 61 обработки коэффициента модуляции принимает напряжение Vdc постоянного тока и команды Vd* и Vq* напряжения по D- и Q-оси от блока 10 обработки команд напряжения. На основании команд Vd* и Vq* напряжения по D- и Q-оси, блок 61 обработки коэффициента модуляции вычисляет амплитуду VI* команды напряжения в системе координат DQ-осей, как изложено ниже:In FIG. 13, the DC voltage Vdc of the inverter 1 is detected by the DC voltage detection device 60 and supplied to the modulation factor processing unit 61. The modulation factor processing unit 61 receives the DC voltage Vdc and voltage commands Vd * and Vq * along the D- and Q-axis from the voltage command processing unit 10. Based on the voltage commands Vd * and Vq * along the D- and Q-axis, the modulation factor processing unit 61 calculates the amplitude VI * of the voltage command in the coordinate system of the DQ axes, as follows:

[Мат. 9][Mat. 9]

На основании напряжения Vdc постоянного тока, блок 61 обработки коэффициента модуляции вычисляет максимальное напряжение V1max DQ-осей, которое обеспечивается инвертором 1, согласно нижеупомянутому выражению. Этот максимальный выходной сигнал достигается в одноимпульсном режиме.Based on the direct current voltage Vdc, the modulation factor processing unit 61 calculates the maximum voltage V1max of the DQ axes, which is provided by the inverter 1, according to the following expression. This maximum output is achieved in single-pulse mode.

[Мат. 10][Mat. 10]

Коэффициент AL модуляции выражается, как упомянуто ниже. Блок 61 обработки коэффициента модуляции выводит коэффициент AL модуляции. Коэффициент AL модуляции является значением между 0 и 1.The modulation coefficient AL is expressed as mentioned below. The modulation coefficient processing unit 61 outputs the modulation coefficient AL. The modulation factor AL is a value between 0 and 1.

[Мат. 11][Mat. eleven]

Блок 62 управления ослаблением поля принимает коэффициент AL модуляции от блока 61 обработки коэффициента модуляции, и, если коэффициент AL модуляции выше предопределенного максимального коэффициента ALmax модуляции, корректирует и регулирует токи по D- и Q-оси, так, чтобы уравнять AL с ALmax. Это является управлением ослаблением поля. Предопределенный максимальный коэффициент модуляции является произвольным значением и никогда не превышает 1. Пример управления ослаблением поля вычисляет величину If* коррекции для токов по D- и Q-оси, как изложено ниже:The field attenuation control unit 62 receives the modulation coefficient AL from the modulation coefficient processing unit 61, and if the modulation coefficient AL is higher than the predetermined maximum modulation coefficient ALmax, corrects and adjusts the currents along the D- and Q-axis so as to equalize AL with ALmax. This is a field weakening control. The predefined maximum modulation coefficient is an arbitrary value and never exceeds 1. An example of the field attenuation control calculates the correction value If * for currents along the D- and Q-axis, as follows:

[Мат. 12][Mat. 12]

Здесь s - оператор Лапласа, Kp - коэффициент передачи пропорционального регулятора, а Ki - коэффициент передачи интегрального регулятора. If* заключен в области выше 0. Вышеупомянутое выражение управляет командой If* тока компенсации для ослабления поля, так чтобы коэффициент AL модуляции мог согласовываться с максимальным коэффициентом ALmax модуляции.Here s is the Laplace operator, Kp is the transmission coefficient of the proportional controller, and Ki is the transmission coefficient of the integral controller. If * is enclosed in a region above 0. The above expression controls the compensation current command If * to attenuate the field so that the modulation coefficient AL can be consistent with the maximum modulation coefficient ALmax.

Команда If* тока компенсации для ослабления поля делает заданные значения IdR и IqR тока по D- и Q-оси приложенными к блоку 11 обработки заданных значений тока, тем самым выполняя компенсацию. А именно, компенсация производится вычитанием значения коррекции из последних каскадов выражений (5) и (6) блока 11 обработки заданных значений тока.The compensation current command If * for attenuation of the field makes the setpoint values IdR and IqR of the current along the D- and Q-axis applied to the unit 11 for processing the setpoint values of the current, thereby performing the compensation. Namely, compensation is performed by subtracting the correction value from the last stages of expressions (5) and (6) of the block 11 for processing the set current values.

На практике, команда If* тока компенсации не просто вычитается из заданных значений IdR и IqR тока по D- и Q-оси. Вместо этого, пропорции D- и Q-оси определяются согласно рабочим условиям, а затем выполняется коррекция.In practice, the If * command of the compensation current is not simply subtracted from the set IdR and IqR of the current along the D- and Q-axis. Instead, the proportions of the D- and Q-axis are determined according to the operating conditions, and then a correction is performed.

Таким образом, осуществляется управление ослаблением поля. Управление ослаблением поля обеспечивает команду If* тока компенсации ослабления поля со значением, равным или большим, чем 0 (оно является 0, если никакого ослабления поля не выполняется, и положительным значением при выполнении ослабления поля), чтобы компенсировать заданные значения тока по D- и Q-оси.Thus, the field attenuation is controlled. The field attenuation control is provided by the If * command of the field attenuation compensation current command with a value equal to or greater than 0 (it is 0 if no field attenuation is performed, and a positive value when field attenuation is performed) to compensate for the set current values for D- and Q-axis.

Команда If* тока компенсации ослабления поля также вводится в блок 29 создания запроса намагничивания. Блок 29 создания запроса намагничивания создает флаг FCReq (= 1) запроса намагничивания в зоне, в которой коэффициент модуляции инвертора становится максимальным. Фиг. 14 - структурная схема, показывающая пример блока 29 создания запроса намагничивания согласно третьему варианту осуществления. По сравнению с блоком 29 создания запроса намагничивания согласно первому варианту осуществления, показанному на фиг. 6, третий вариант осуществления дополнительно имеет компаратор 63 для сравнения команды If* тока компенсации ослабления поля с предопределенным установленным значением IfMag, и блок 64 проверки на изменение для нахождения изменения в результате сравнения. Такие же элементы, как по фиг. 6, представлены прежними ссылками, чтобы не совершать повторных пояснений.The field attenuation compensation current command If * is also input to the magnetization request generating unit 29. The magnetization request creation unit 29 creates the FCReq (= 1) flag of the magnetization request in the zone in which the inverter modulation coefficient becomes maximum. FIG. 14 is a block diagram showing an example of a magnetization request creating unit 29 according to a third embodiment. Compared to the magnetization request generating unit 29 according to the first embodiment shown in FIG. 6, the third embodiment further has a comparator 63 for comparing the field attenuation compensation current command If * command with a predetermined set value IfMag, and a change check unit 64 to find the change as a result of the comparison. The same elements as in FIG. 6 are represented by former references in order not to make repeated explanations.

Команда If* тока компенсации ослабления поля сравнивается компаратором 63 с предопределенным установленным значением IfMag. Команда If* тока компенсации положительно возрастает в зоне ослабления поля, а потому установленное значение IfMag устанавливается положительным. Когда команда If* тока компенсации возрастает, чтобы превышать установленное значение IfMag, выводится «1», а если ниже установленного значения, выводится «0». Блок 64 проверки на изменение обнаруживает момент времени, когда изменяется выходной сигнал компаратора 63, и выводит обнаруженный результат в схему 32 ИЛИ. Выходным сигналом из схемы 32 ИЛИ является флаг FCReq запроса намагничивания для выполнения процесса намагничивания. А именно, процесс намагничивания выполняется, когда глубина ослабления поля становится большой в зоне ослабления поля.The field attenuation compensation current command If * is compared by the comparator 63 to a predetermined set value IfMag. The If * command of the compensation current increases positively in the field weakening zone, and therefore, the set value of IfMag is set to positive. When the If * command of the compensation current increases to exceed the set IfMag value, “1” is output, and if below the set value, “0” is output. The change check unit 64 detects a point in time when the output signal of the comparator 63 changes, and outputs the detected result to the OR circuit 32. The output signal from the OR circuit 32 is the magnetization request flag FCReq for performing the magnetization process. Namely, the magnetization process is performed when the depth of field weakening becomes large in the field weakening zone.

В процессе намагничивания, команда Ф* большого магнитного потока выдается на низкочастотной стороне, и команда Ф* небольшого магнитного потока выдается на высокочастотной стороне. Для этого, блок 12 обработки команд магнитного потока может быть настроен согласно вышеупомянутому выражению (2). А именно, команда Ф* магнитного потока изменяется в зависимости от условия частоты вращения.In the magnetization process, a large flux command Φ * is issued on the low frequency side, and a small flux command Φ * is issued on the high frequency side. For this, the magnetic flux command processing unit 12 can be configured according to the above expression (2). Namely, the flux command Φ * varies depending on the condition of the rotational speed.

Фиг. 15 - график характеристики, показывающий ответные формы сигналы при ускорении двигателя 4 с переменным магнитным потоком согласно третьему варианту осуществления. На фиг. 15, верхний предел максимального коэффициента ALmax модуляции установлен в 1. Если частота FR вращения двигателя 4 с переменным потоком возрастает, начиная с момента t0 времени, коэффициент AL модуляции повышается согласно повышению частоты FR вращения двигателя 4 с переменным магнитным потоком. Когда коэффициент AL модуляции достигает «1» в момент t1 времени, начинается ослабление поля. А именно, команда If* тока компенсации ослабления поля постепенно возрастает от нуля до положительных значений. Когда команда If* тока компенсации ослабления поля достигает IfMag1 в момент t2 времени, для уменьшения магнитного потока магнита от Ф1 до Ф2 выполняется процесс MG-A намагничивания. В это время, магнитный поток магнита, который является возрастающим, по-прежнему находится в зоне WK-A ослабления поля, а коэффициент модуляции остается 1.FIG. 15 is a characteristic graph showing response waveforms when accelerating a variable-flux motor 4 according to a third embodiment. In FIG. 15, the upper limit of the maximum modulation coefficient ALmax is set to 1. If the rotational speed FR of the variable-flux motor 4 increases since time t0, the modulation coefficient AL increases according to an increase in the rotational speed FR of the variable-flux motor 4. When the modulation factor AL reaches “1” at time t1, field attenuation begins. Namely, the If * command of the field attenuation compensation current gradually increases from zero to positive values. When the field attenuation compensation current command If * reaches IfMag1 at time t2, the magnetization process MG-A is performed to reduce the magnetic flux of the magnet from F1 to F2. At this time, the magnetic flux of the magnet, which is increasing, is still in the WK-A zone of field weakening, and the modulation coefficient remains 1.

Когда команда If* тока компенсации ослабления поля достигает IfMag2 в момент t3 времени, для уменьшения магнитного потока магнита от Ф2 до Ф3 выполняется процесс MG-B намагничивания. В это время, уменьшение магнитного потока велико, а потому, коэффициент AL модуляции один раз снижается ниже «1» зоны WK-B ослабления поля.When the field attenuation compensation current command If * reaches IfMag2 at time t3, the magnetization process MG-B is performed to reduce the magnetic flux of the magnet from F2 to F3. At this time, the decrease in magnetic flux is large, and therefore, the modulation coefficient AL once decreases below “1” of the field attenuation zone WK-B.

Ослабление поля является крайне важной функцией для обеспечения широкого диапазона управления частотой вращения. Однако в случае синхронного двигателя на постоянных магнитах, большой ток необходим для ослабления поля, что ошибочно уменьшит коэффициент мощности или коэффициент полезного действия. Чтобы справляться с этим, магнитный поток изменяется согласно амплитуде команды If* тока компенсации ослабления поля, указывающей на глубину ослабления поля. Это подавляет чрезмерный ток ослабления поля и предотвращает ухудшение коэффициента мощности и коэффициента полезного действия двигателя. Это обеспечивает эффект снижения потери и миниатюризации устройства охлаждения. Предотвращение снижения коэффициента мощности дает возможность использования переключающих элементов малых предельно допустимых токов.Field attenuation is an essential function to provide a wide range of speed control. However, in the case of a permanent magnet synchronous motor, a large current is needed to weaken the field, which will erroneously reduce the power factor or efficiency. To cope with this, the magnetic flux varies according to the amplitude of the If * command of the field attenuation compensation current, indicating the depth of field attenuation. This suppresses excessive field attenuation current and prevents deterioration of power factor and motor efficiency. This provides an effect of reducing loss and miniaturization of the cooling device. Preventing a reduction in power factor enables the use of switching elements of small maximum permissible currents.

На высоких частотах вращения, для реализации более высоких скоростей вращения, ослабление поля продолжается при пониженном магнитном потоке магнита. Это расширяет диапазон рабочих частот вращения.At high speeds, to realize higher speeds of rotation, the weakening of the field continues with a reduced magnetic flux of the magnet. This extends the range of operating speeds.

Третий вариант осуществления устанавливает верхний предел по максимальному коэффициенту ALmax модуляции в «1». Это одноимпульсный режим. Одноимпульсный режим выводит максимальное напряжение, которое может обеспечиваться инвертором. Этот режим включает в себя положительный и отрицательный импульсы, каждый из которых обеспечивается на одном периоде выходного сигнала, а потому количество раз переключения за период режима является минимальным.The third embodiment sets an upper limit on the maximum modulation coefficient ALmax to “1”. This is a single pulse mode. Single-pulse mode outputs the maximum voltage that can be provided by the inverter. This mode includes positive and negative pulses, each of which is provided on one period of the output signal, and therefore the number of switching times per mode period is minimal.

А именно, одноимпульсный режим может снижать потери на переключение переключающего элемента, для повышения выходного напряжения и уменьшения габаритов системы. В процессе B намагничивания коэффициент модуляции становится меньшим, чем «1» после изменения магнитного потока. Это не поднимает никаких проблем для системы привода двигателя с переменным магнитным потоком. Процесс A намагничивания может поддерживать одноимпульсный режим при изменяемом значении магнитного потока магнита. В этом случае, не будет увеличения потерь на необязательные переключения и можно снизить нагрузку на устройство охлаждения.Namely, the single-pulse mode can reduce the switching loss of the switching element, in order to increase the output voltage and reduce the dimensions of the system. In the magnetization process B, the modulation coefficient becomes less than “1” after a change in the magnetic flux. This does not raise any problems for the variable-flux motor drive system. The magnetization process A can maintain a single-pulse mode with a variable value of the magnetic flux of the magnet. In this case, there will be no increase in losses due to optional switching, and the load on the cooling device can be reduced.

Предпочтительно выполнять процесс намагничивания до установки команды If* тока компенсации ослабления поля, которая может автоматически намагничивать магнит. Если значение IfMag, установленное для переключения команды If* тока компенсации ослабления поля, велико, ток, повышающийся согласно управлению ослаблением поля, непреднамеренно выполняет намагничивания для изменения магнитного потока магнита. Даже в этом случае, третий вариант осуществления, использующий переменный магнит, может реализовывать широкий диапазон частот вращения. Однако, когда настоящее изобретение применяется к HEV и электропоездам, является предпочтительным снижать крутильный удар, вызванный таким изменением магнитного потока. Крутильный удар возникает, так как управление переменным магнитным потоком резко изменяет магнитный поток магнита. Для подавления крутильного удара, предпочтительно намеренно изменять магнитный поток, например, проведением точного дополнительного регулирования тока во время процесса намагничивания.It is preferable to carry out the magnetization process before setting the If * command to the field attenuation compensation current, which can automatically magnetize the magnet. If the IfMag value set to switch the field attenuation compensation current If * command is large, the current increasing according to the field attenuation control inadvertently magnetizes to change the magnetic flux of the magnet. Even so, a third embodiment using a variable magnet can realize a wide range of rotational speeds. However, when the present invention is applied to HEVs and electric trains, it is preferable to reduce the torsional shock caused by such a change in magnetic flux. A torsional shock occurs because the control of an alternating magnetic flux dramatically changes the magnetic flux of a magnet. To suppress torsional shock, it is preferable to intentionally change the magnetic flux, for example, by carrying out precise additional current control during the magnetization process.

На фиг. 14, команда If* тока компенсации ослабления поля имеет только одну точку переключения. Вместо этого, она может иметь две или более точек переключения. Пример, показанный на фиг. 15, имеет две точки (IfMag1 и IfMag2) переключения.In FIG. 14, the field attenuation compensation current command If * has only one switching point. Instead, it can have two or more switching points. The example shown in FIG. 15, has two switching points (IfMag1 and IfMag2).

Фиг. 16 - график характеристики, показывающий ответные формы сигналы при замедлении двигателя 4 с переменным магнитным потоком по третьему варианту осуществления. Подобно примеру по фиг. 15, процесс MG-A намагничивания создает запрос намагничивания в момент t13, когда команда If* тока компенсации ослабления поля становится меньшей, чем предопределенное значение IfMag1. Процесс MG-B намагничивания требует процесса намагничивания вне зоны ослабления поля, а потому не достижим с помощью запроса намагничивания, основанного на токе If* компенсации ослабления поля. WK-A и WK-B каждая указывает зону ослабления поля.FIG. 16 is a characteristic graph showing response waveforms when decelerating the variable-flux motor 4 of the third embodiment. Like the example of FIG. 15, the magnetization process MG-A generates a magnetization request at time t13 when the field attenuation compensation current command If * becomes smaller than the predetermined value IfMag1. The magnetization process MG-B requires a magnetization process outside the field weakening zone, and therefore is not achievable with a magnetization request based on the field weakening compensation current If *. WK-A and WK-B each indicate a field weakening zone.

Чтобы справляться с этим, блок 29 создания запроса намагничивания составлен подобно фиг. 17 вместо показанного на фиг. 14. Фиг. 17 - структурная схема, показывающая еще один пример блока 29 создания запроса намагничивания, согласно третьему варианту осуществления. А именно, блок 29 создания запроса намагничивания принимает коэффициент AL модуляции вместо значения If* команды тока компенсации ослабления поля. Компаратор 63 сравнивает коэффициент AL модуляции и предопределенное установленное значение ALMag друг с другом. Изменение результата сравнения проверяется блоком 64 проверки на изменение, который создает запрос намагничивания для выполнения процесса B намагничивания.To cope with this, the magnetization request creation unit 29 is composed like FIG. 17 instead of the one shown in FIG. 14. FIG. 17 is a block diagram showing another example of a magnetization request creating unit 29 according to a third embodiment. Namely, the magnetization request creating unit 29 receives a modulation coefficient AL instead of the value If * of the field attenuation compensation current command. Comparator 63 compares the modulation factor AL and the predetermined set value ALMag with each other. The change in the comparison result is checked by the change check block 64, which creates a magnetization request for performing the magnetization process B.

Фиг. 18 - структурная схема, показывающая еще один другой пример блока 29 создания запроса намагничивания, согласно третьему варианту осуществления. Этот пример отличается от примера, показанного на фиг. 17 тем, что он принимает частоту ωR вращения ротора двигателя 4 с переменным магнитным потоком вместо коэффициента AL модуляции по фиг. 17. Частота ωR вращения ротора получается дифференцированием угла θ поворота, который обнаруживается датчиком 18 угла поворота.FIG. 18 is a block diagram showing yet another example of a magnetization request generating unit 29 according to a third embodiment. This example is different from the example shown in FIG. 17 in that it receives the rotational frequency ωR of the rotor of the variable-flux motor 4 instead of the modulation factor AL of FIG. 17. The rotor rotation frequency ωR is obtained by differentiating the rotation angle θ, which is detected by the rotation angle sensor 18.

Блок 29 создания запроса намагничивания принимает частоту ωR вращения ротора двигателя 4 с переменным магнитным потоком. Компаратор 63 сравнивает частоту ωR вращения ротора и предопределенное установленное значение ωRMag друг с другом. Результат сравнения проверяется блоком 64 проверки на изменение, который создает запрос намагничивания. Пример по фиг. 18 реализует широкий диапазон частот вращения переключением магнитного потока согласно частоте ωR вращения ротора, так, чтобы магнитный поток увеличивался на низких частотах вращения и уменьшался на высоких скоростях вращения.The magnetization request generating unit 29 receives the rotational frequency ωR of the rotor of the variable-flux motor 4. The comparator 63 compares the rotor speed ωR and the predetermined set value ωRMag with each other. The result of the comparison is checked by the change checking unit 64, which creates a magnetization request. The example of FIG. 18 implements a wide range of rotational speeds by switching the magnetic flux according to the rotor rotational speed ωR, so that the magnetic flux increases at low rotational speeds and decreases at high rotational speeds.

(Четвертый вариант осуществления)(Fourth Embodiment)

Фиг. 19 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления, двигатель с переменным магнитным потоком, который является синхронным двигателем на постоянных магнитах, является таким же, как таковой по первому варианту осуществления, поясненному со ссылкой на фиг. с 2 по 5.FIG. 19 is a block diagram showing a variable flux motor drive system according to a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the variable flux motor, which is a permanent magnet synchronous motor, is the same as that of the first embodiment explained with reference to FIG. from 2 to 5.

Согласно этому варианту осуществления главная схема состоит из источника 3 питания постоянного тока, инвертора 1 для инвертирования энергии постоянного тока в энергию переменного тока и двигателя 4 с переменным магнитным потоком, приводимого в движение энергией переменного тока инвертора 1. Главная схема включает в себя устройство 2 обнаружения тока переменного тока для обнаружения мощности двигателя и датчик 18 угла поворота (датчик положения) для обнаружения частоты вращения двигателя.According to this embodiment, the main circuit consists of a direct current power source 3, an inverter 1 for inverting direct current energy into alternating current energy, and an alternating magnetic flux motor 4 driven by alternating current energy of inverter 1. The main circuit includes a detection device 2 AC current for detecting engine power; and an angle sensor 18 (position sensor) for detecting engine speed.

Затем, будет пояснена операция управления вышеупомянутой системой. Входными сигналами в нее являются команда Run* работы и команда Tm* крутящего момента. Блок 16 создания команды работы принимает команду Run* работы и сигнал PROT защиты от блока 17 проверки на защиту и создает и выводит флаг Run состояния работы. В своей основе, флаг Run состояния работы устанавливается в состояние работы (Run = 1), когда вводится команда работы (Run* = 1), и в состояние останова (Run = 0), когда команда работы указывает останов (Run* = 0). Когда обнаружена защита (PROT = 1), состояние работы устанавливается в состояние останова (Run = 0), даже если команда Run* работы имеет значение «1».Next, a control operation of the above system will be explained. The input signals to it are the Run * operation command and the torque command Tm *. The operation command creating unit 16 receives the operation command Run * and the protection signal PROT from the protection verification unit 17 and generates and displays the Run state flag. Basically, the Run state flag Run is set to the run state (Run = 1) when the run command is entered (Run * = 1), and to the stop state (Run = 0) when the run command indicates the stop (Run * = 0) . When protection is detected (PROT = 1), the run state is set to the stop state (Run = 0), even if Run run * command has the value “1”.

Блок 15 создания команд управления отпиранием принимает флаг Run состояния работы и создает и выводит команду Gst управления отпиранием на переключающие элементы, включенные в инвертор 1. Блок 15 создания команд управления отпиранием незамедлительно устанавливает запуск управления отпиранием (Gst = 1), если флаг Run состояния работы меняется с останова (Run = 0) на работу (Run = 1), и устанавливает отключение управления отпиранием (Gst = 0) через предопределенное время после того, как флаг Run состояния работы меняется с работы (Run = 1) на останов (Run = 0).The unlock control command generating unit 15 receives the run state Run flag and generates and outputs the unlock control command Gst to the switching elements included in the inverter 1. The unlock control command generating unit 15 immediately sets the start of the unlock control (Gst = 1) if the Run state run flag changes from stop (Run = 0) to work (Run = 1), and sets the unlock control to be disabled (Gst = 0) a predetermined time after the Run flag of the work state changes from work (Run = 1) to stop (Run = 0).

Блок 12 обработки команд магнитного потока принимает флаг Run состояния работы и частоту ω1 инвертора, то есть частоту ωR вращения ротора, и создает и выводит команду Ф* магнитного потока, например, согласно упомянутому ниже выражению (16). Если оно является состоянием останова (Run =0), команда Ф* магнитного потока минимизируется до Фmin. Если оно является состоянием работы (Run = 1) и если частота ωR вращения ниже, чем предопределенное значение, команда Ф* магнитного потока максимизируется до Фmax. Если частота вращения выше, чем предопределенное значение, команда Ф* магнитного потока минимизируется до Фmin.The magnetic flux command processing unit 12 receives the operation state flag Run and the inverter frequency ω1, that is, the rotor rotation frequency ωR, and generates and outputs the flux command Φ *, for example, according to the expression (16) mentioned below. If it is a stop state (Run = 0), the flux command Ф * is minimized to Фmin. If it is a running state (Run = 1) and if the rotation frequency ωR is lower than a predetermined value, the flux command Φ * is maximized to Φmax. If the rotation speed is higher than the predetermined value, the flux command Φ * is minimized to Φmin.

[Мат. 13][Mat. 13]

Если (Run = 0), Ф* = Фmin
Иначе, если (|ω1| < ωA), Ф* = Фmax
Иначе Ф* = Фmin If ( Run = 0), Ф * = Фmin
Otherwise, if (| ω1 | <ω A ) , Ф * = Фmax
Otherwise Ф * = Фmin (16)(16)

Здесь, Фmin - минимальная величина магнитного потока (>0), которая должна приниматься двигателем 4 с переменным магнитным потоком, Фmах - максимальная величина магнитного потока, которая должна приниматься двигателем 4 с переменным магнитным потоком, а ωA - предопределенная частота вращения. Установка величин Фmin и Фmах магнитного потока будет пояснена позже в связи с блоком 13 управления переменным магнитным потоком.Here, Фmin is the minimum value of the magnetic flux (> 0), which must be taken by the variable-flux motor 4, Фmax is the maximum value of the magnetic flux, which must be taken by the variable-flux motor 4, and ωA is the predetermined speed. The setting of the magnitudes Фmin and Фmах of the magnetic flux will be explained later in connection with the variable magnetic flux control unit 13.

Блок 11 обработки заданного значения тока принимает команду Tm* крутящего момента и команду Ф* магнитного потока и вычисляет заданное значение IdR тока по D-оси и заданное значение IqR тока по Q-оси согласно следующим выражениям (17) и (18):The current setpoint value processing unit 11 receives the torque command Tm * and the magnetic flux command Ф * and calculates the current setpoint IdR along the D-axis and the current setpoint IqR along the Q-axis according to the following expressions (17) and (18):

[Мат. 14][Mat. fourteen]

IdR = 0 IdR = 0 (17)(17) IqR = Tm*/Ф* IqR = Tm * / f * (18)(eighteen)

Выражения (17) и (18) основаны на допущении, что реактивный крутящий момент двигателя не используется, а количество полюсов имеет значение 0. Двигатель может быть любым явнополюсным двигателем, заключающим в себе разность ΔL между индуктивностью Ld по D-оси и индуктивностью Lq по Q-оси, или неявнополюсным двигателем, не имеющим такой разности.Expressions (17) and (18) are based on the assumption that the reactive torque of the motor is not used, and the number of poles is 0. The motor can be any explicitly pole motor incorporating the difference ΔL between the inductance Ld along the D axis and the inductance Lq along Q-axis, or an implicit pole motor that does not have this difference.

Однако является эффективным принимать во внимание реактивный крутящий момент, для того чтобы оптимизировать коэффициент полезного действия и максимизировать выходную мощность при предопределенном токе. В этом случае, может применяться следующее выражение:However, it is effective to take into account the reactive torque in order to optimize the efficiency and maximize the output power at a predetermined current. In this case, the following expression may apply:

[Мат. 15][Mat. fifteen]

Здесь K - отношение между током по D-оси и током по Q-оси, является переменным, зависящим от вышеупомянутой оптимизации коэффициента полезного действия и максимизации выходной мощности. Что касается оптимизации, она принимает форму функции с крутящим моментом, частотой вращения и тому подобным в качестве аргументов. Выражение может заменяться простой аппроксимацией или может быть подготовлено в виде таблицы. Команда Ф* магнитного потока в выражении (19) является вычисляемой, если замещается оцененным значением Фh магнитного потока, которое будет пояснено позже.Here K is the ratio between the current along the D-axis and the current along the Q-axis, is a variable depending on the above optimization of efficiency and maximization of output power. As for optimization, it takes the form of a function with torque, speed, and the like as arguments. The expression can be replaced by a simple approximation or can be prepared in the form of a table. The magnetic flux command Ф * in expression (19) is computed if replaced by the estimated magnetic flux value Фh, which will be explained later.

Конструктивные подробности блока 29 создания запроса намагничивания подобны таковым у первого варианта осуществления, показанного на фиг. 6.The structural details of the magnetization request generating unit 29 are similar to those of the first embodiment shown in FIG. 6.

Фиг. 20 показывает конструктивные подробности блока 13 управления переменным магнитным потоком. Блок 13 управления переменным магнитным потоком принимает команду Ф* магнитного потока от блока 12 обработки команд магнитного потока и выводит разность ΔIdm* тока намагничивания по D-оси для коррекции заданного значения IdR тока по D-оси. Разность ΔIdm* тока намагничивания создается согласно упомянутой ниже последовательности операций.FIG. 20 shows structural details of a variable magnetic flux control unit 13. The variable magnetic flux control unit 13 receives the flux command Φ * from the magnetic flux instruction processing unit 12 and outputs the difference ΔIdm * of the magnetization current along the D-axis to correct the set current value IdR along the D-axis. The difference ΔIdm * of the magnetization current is created according to the sequence of operations mentioned below.

Для намагничивания переменного магнита VMG команда Im* предопределенного тока намагничивания должна вычисляться согласно характеристике BH переменного магнита, подобной первому варианту осуществления, показанному на фиг. 4. Амплитуда команды Im* тока намагничивания устанавливается, чтобы быть равной или большей, чем Hlsat по фиг. 4, то есть в пределах зоны Y насыщения намагничивания переменного магнита.In order to magnetize a variable magnet VMG, the command Im * of a predetermined magnetization current must be calculated according to a characteristic BH of the variable magnet similar to the first embodiment shown in FIG. 4. The amplitude of the magnetization current command Im * is set to be equal to or greater than the Hlsat of FIG. 4, that is, within the saturation zone Y of the magnetization of the variable magnet.

Для пропускания тока намагничивания вплоть до зоны Y насыщения намагничивания блок 12 обработки команд магнитного потока устанавливает величины Фmin и Фmах магнитного потока добавлением участка постоянного магнита к положительному или отрицательному максимальному значению (насыщения) магнитного потока переменного магнита. Если бы переменный магнит VMG имел положительную максимальную величину ФVARmax магнитного потока (абсолютное значение отрицательного максимума предполагается равным таковому положительного максимума), а постоянный магнит FMG имел величину ФFIХ магнитного потока, доказывалось бы следующее:In order to pass the magnetization current up to the magnetization saturation zone Y, the magnetic flux command processing unit 12 sets the magnetic flux Фmin and Фmax by adding a permanent magnet section to the positive or negative maximum value (saturation) of the alternating magnet magnetic flux. If the variable magnet VMG had a positive maximum value ФVARmax of the magnetic flux (the absolute value of the negative maximum is assumed to be equal to that of the positive maximum), and the permanent magnet FMG had the value ФFIХ of the magnetic flux, the following would be proved:

[Мат. 16][Mat. 16]

Фmin = ФFIX - ФVАRmaxФmin = Ф FIX - Ф VAR max (21)(21) Фmах = ФFIХ + ФVARmaxФmах = Ф FIХ + Ф VAR max (22)(22)

Команда Ф* магнитного потока вводится в блок 13, и таблица 27 токов намагничивания, хранящая соответствующие токи намагничивания, извлекает команду Im* тока намагничивания, соответствующую команде Ф* магнитного потока.The magnetic flux command Φ * is inputted to block 13, and the magnetization current table 27 storing the corresponding magnetization currents extracts the magnetization current command Im * corresponding to the magnetic flux command Φ *.

В основном, направление намагничивания магнита находится в направлении оси D, а потому команда Im* тока намагничивания установлена, чтобы обеспечивать команду Id* тока по D-оси. Согласно этому варианту осуществления заданное значение IdR тока по D-оси от блока 11 обработки заданного значения тока корректируется согласно разности ΔIdm* команды тока намагничивания по D-оси, тем самым обеспечивая команду Id* тока по D-оси. Соответственно, вычитающее устройство 26A находит разность ΔIdm* тока намагничивания по D-оси, как изложено ниже: [Мат. 17]Basically, the magnetization direction of the magnet is in the direction of the D axis, and therefore, the magnetization current command Im * is set to provide the current command Id * along the D-axis. According to this embodiment, the D-axis current setpoint IdR from the current setpoint processing unit 11 is adjusted according to the difference ΔIdm * of the magnetization current command D-axis, thereby providing the current Id * command along the D-axis. Accordingly, the subtractor 26A finds the difference ΔIdm * of the magnetization current along the D-axis, as follows: [Mat. 17]

ΔIdm* = Im* - IdR Δ Idm * = Im * - IdR (23)(23)

Чтобы изменять магнитный поток, также возможна конфигурация непосредственного применения тока Im* намагничивания к команде Id* тока по D-оси.To change the magnetic flux, it is also possible to directly apply the magnetization current Im * to the current command Id * along the D-axis.

С другой стороны, флаг FCReq запроса намагничивания возникает (FCReq = 1), по меньшей мере, мгновенно, когда магнитному потоку необходимо изменяться. Чтобы надежно изменять магнитный поток, флаг FCReq запроса намагничивания отправляется в устройство 28 импульса включения минимума, которое выводит флаг завершения намагничивания (= 1 для указания, что намагничивание продолжается, и = 0 для указания завершения намагничивания). Этот флаг завершения намагничивания обладает функцией неотключения (= 0) в течение предопределенного времени, как только он включен (=1). Если входным сигналом является включено (= 1) в течение периода, превышающего предопределенное время, устройство 28 выключает флаг, то есть, выключает его выходной сигнал.On the other hand, the magnetization request flag FCReq arises (FCReq = 1) at least instantly when the magnetic flux needs to be changed. To reliably change the magnetic flux, the magnetization request flag FCReq is sent to the minimum turn-on pulse device 28, which outputs the magnetization complete flag (= 1 to indicate that the magnetization is continuing, and = 0 to indicate the completion of magnetization). This magnetization complete flag has a non-disconnect function (= 0) for a predetermined time as soon as it is turned on (= 1). If the input signal is on (= 1) for a period exceeding a predetermined time, device 28 turns off the flag, that is, turns off its output signal.

Переключатель 23 принимает флаг завершения намагничивания. Если выполняется намагничивание (флаг завершения намагничивания = 1), переключатель 23 обеспечивает выходной сигнал из вычитающего устройства 26A, а если намагничивание завершено (флаг завершения намагничивания =0), обеспечивает ноль.The switch 23 receives the magnetization complete flag. If magnetization is performed (magnetization complete flag = 1), the switch 23 provides an output signal from the subtractor 26A, and if magnetization is completed (magnetization complete flag = 0), it provides zero.

Блок 10 обработки команд напряжения по фиг. 19 принимает команды Id* и Iq* тока по D- и Q-оси и создает команды Vd* и Vq* напряжения по D- и Q-оси, так чтобы могли пропускаться токи, соответствующие командам.The voltage command processing unit 10 of FIG. 19 receives current commands Id * and Iq * along the D- and Q-axis and generates voltage commands Vd * and Vq * along the D- and Q-axis, so that currents corresponding to the commands can be passed.

Команды Vd* и Vq* напряжения по D- и Q-оси от блока 10 обработки команд напряжения преобразуются блоком 5 преобразования координат в команды Vu*, Vv* и Vw* трехфазного напряжения. Согласно командам трехфазного напряжения схема 6 ШИМ создает сигнал управления отпиранием для ШИМ-управления инвертором 1. Блок 7 преобразования координат преобразует токи Iu и Iw переменного тока, обнаруженные устройством 2 обнаружения тока, в обнаруженные значения Id и Iq токов по D- и Q-оси, которые вводятся в блок 10 обработки команд напряжения. Псевдодифференциатор 8 дифференцирует угловой сигнал θ с датчика 18 угла поворота (датчика положения) в частоту ω1 инвертора. Блок 10 обработки команд напряжения, блоки 5 и 7 преобразования координат и схема 6 ШИМ являются известными.The voltage commands Vd * and Vq * along the D- and Q-axis from the voltage command processing unit 10 are converted by the coordinate conversion unit 5 into three-phase voltage commands Vu *, Vv * and Vw *. According to the three-phase voltage commands, the PWM circuit 6 creates an unlock control signal for the PWM control of the inverter 1. The coordinate conversion unit 7 converts the alternating current currents Iu and Iw detected by the current detection device 2 into the detected current values Id and Iq along the D- and Q-axis which are input to the voltage command processing unit 10. The pseudo-differentiator 8 differentiates the angular signal θ from the angle sensor 18 (position sensor) to the frequency ω1 of the inverter. The voltage command processing unit 10, the coordinate transformation units 5 and 7, and the PWM circuit 6 are known.

Фиг. 21 - пример временной диаграммы, показывающей действие различных сигналов. В этом примере, сигнал защиты не установлен (PROT = 0). Согласно изменению флага Run состояния работы или изменению команды Ф* магнитного потока устанавливается флаг запроса намагничивании, а флаг завершения намагничивания устанавливается, чтобы гарантировать флаг запроса намагничивания в течение предопределенного времени. В течение периода, в котором установлен флаг завершения намагничивания, команда Im* тока намагничивания имеет значение.FIG. 21 is an example of a timing chart showing the effect of various signals. In this example, the protection signal is not set (PROT = 0). According to the change in the Run flag Run of the operation state or the change of the flux command Φ *, the magnetization request flag is set, and the magnetization completion flag is set to guarantee the magnetization request flag for a predetermined time. During the period in which the magnetization complete flag is set, the magnetization current command Im * has a value.

Этот вариант осуществления с вышеупомянутой конфигурацией обеспечивает результаты, упомянутые ниже. Двигатель 4 с переменным магнитным потоком показывает резкое изменение характеристики, касающейся тока инвертора для намагничивания, как показано на характеристике BH по фиг. 4. Соответственно, на практике трудно повторно получать один и тот же магнитный поток, даже если повторяется одно и то же управление, так как есть осевое отклонение между осью D и осью магнитного потока, вызванное управлением без датчика положения, различием запрашиваемого тока и индивидуальным различием двигателя. Плохая повторяемость магнитного потока ухудшает точность крутящего момента, а потому не является желательной.This embodiment with the above configuration provides the results mentioned below. The variable flux motor 4 shows a sharp change in the characteristic relating to the magnetizing current of the inverter, as shown in characteristic BH of FIG. 4. Accordingly, in practice it is difficult to re-receive the same magnetic flux, even if the same control is repeated, since there is an axial deviation between the D axis and the magnetic flux axis, caused by control without a position sensor, the difference in the requested current and the individual difference engine. Poor repeatability of the magnetic flux impairs the accuracy of the torque, and therefore is not desirable.

Для этого система привода двигателя с переменным магнитным потоком по варианту осуществления пропускает более высокий ток намагничивания, чем зона насыщения намагничивания характеристики намагничивания переменного магнита VMG, чтобы зафиксировать величину переменного магнитного потока после намагничивания, улучшить повторяемость, обеспечить точность крутящего момента и улучшить надежность привода.To this end, the variable-flux motor drive system of the embodiment transmits a higher magnetization current than the magnetization saturation zone of the magnetization characteristic of the VMG variable magnet to magnetize the variable magnetic flux after magnetization, improve repeatability, ensure torque accuracy and improve drive reliability.

Система привода двигателя с переменным магнитным потоком по варианту осуществления устанавливает минимальное время для пропускания тока намагничивания, а потому намагничивание не будет завершаться не полностью. Это удерживает величину переменного магнитного потока после завершения процесса намагничивания от изменения и улучшает точность крутящего момента.The variable-flux motor drive system of the embodiment sets the minimum time for passing the magnetization current, and therefore, magnetization will not be completed completely. This keeps the magnitude of the variable magnetic flux after the magnetization process from changing and improves the accuracy of the torque.

(Пятый вариант осуществления)(Fifth Embodiment)

Со ссылкой на фиг. с 22 по 25, будет пояснена система привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 22 показывает конструкцию двигателя 4A с переменным магнитным потоком, который должен управляться системой привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения. Двигатель 4A с переменным магнитным потоком по этому варианту осуществления отличается от двигателя 4 с переменным магнитным потоком по четвертому варианту осуществления тем, что переменный магнит VMG состоит из пары двух разных постоянных магнитов с низкой коэрцитивной силой.With reference to FIG. 22 to 25, a variable flux motor drive system according to a fifth embodiment of the present invention will be explained. FIG. 22 shows a design of a variable flux motor 4A to be controlled by a variable flux motor drive system according to a fifth embodiment of the present invention. The variable flux motor 4A of this embodiment differs from the variable flux motor 4 of the fourth embodiment in that the variable magnet VMG consists of a pair of two different permanent magnets with a low coercive force.

А именно, ротор 51 имеет железный сердечник 52 ротора, который включает в себя комбинации магнитов, каждая состоящая из постоянного магнита 54 с высокой коэрцитивной силой, такого как неодимовый магнит NdFeB, постоянного магнита A 53 с низкой коэрцитивной силой и постоянного магнита В 57 с низкой коэрцитивной силой, причем магнит A 53 и магнит В 57, например, являются алнико (AlNiCo) магнитами и образуют пару. Магнит 54 с высокой коэрцитивной силой является постоянным магнитом FMG и установлен в части 55 магнитного полюса в направлении, ортогональном диаметру железного сердечника 52 ротора. Магнит A 53 с низкой коэрцитивной силой является переменным магнитом VMG и установлен по другую сторону части 55 магнитного полюса в направлении диаметра железного сердечника 52 ротора. А именно, магнит A 53 находится в граничной области между соседними частями 55 магнитных полюсов. Другой постоянный магнит В 57 с низкой коэрцитивной силой установлен параллельно с постоянным магнитом 54 с высокой коэрцитивной силой на стороне центра ротора 51. Два постоянных, магнит A 53 и магнит В 57, с низкой коэрцитивной силой изготовлены из одинакового магнитного материала, то есть алнико (AlNiCo), подобного четвертому варианту осуществления.Namely, the rotor 51 has an iron rotor core 52, which includes combinations of magnets, each consisting of a high coercive force permanent magnet 54, such as an NdFeB neodymium magnet, a low coercive force permanent magnet A 53, and a low permanent magnet B 57 coercive force, and the magnet A 53 and magnet B 57, for example, are alnico (AlNiCo) magnets and form a pair. The high coercive force magnet 54 is an FMG permanent magnet and is mounted in the magnetic pole portion 55 in a direction orthogonal to the diameter of the iron core of the rotor 52. The low coercive force magnet A 53 is a variable magnet VMG and is mounted on the other side of the magnetic pole portion 55 in the diameter direction of the rotor iron core 52. Namely, the magnet A 53 is located in the boundary region between adjacent parts 55 of the magnetic poles. Another permanent magnet B 57 with a low coercive force is installed in parallel with a permanent magnet 54 with a high coercive force on the center side of the rotor 51. The two permanent magnets A 53 and magnet B 57 with a low coercive force are made of the same magnetic material, i.e. alnico ( AlNiCo) similar to the fourth embodiment.

Таким образом, каждый переменный магнит VMG состоит из постоянного магнита A 53 и магнита В 57 с низкой коэрцитивной силой, которые сделаны из одинакового магнитного материала и установлены в разных положениях. Соответственно, два постоянных, магнит A 53 и магнит В 57, с низкой коэрцитивной силой обеспечивают разные действия намагничивания относительно тока намагничивания по D-оси. Это образует конструкцию переменного магнита, имеющего две характеристики BH, показанные на фиг. 23.Thus, each variable magnet VMG consists of a permanent magnet A 53 and magnet B 57 with a low coercive force, which are made of the same magnetic material and installed in different positions. Accordingly, two constants, magnet A 53 and magnet B 57, with a low coercive force, provide different magnetization actions relative to the magnetization current along the D axis. This forms the structure of a variable magnet having two BH characteristics shown in FIG. 23.

Фиг. 23 показывает разные характеристики BH, то есть кривые C53 и C57 переменных магнитов. Две кривые C53 и C57 переменных магнитов обеспечиваются алнико магнитами, установленными в разных пространственных положениях. Применение пары из двух постоянных магнитов с низкой коэрцитивной силой из разных материалов также может обеспечивать две характеристики BH. Магниты из одинакового магнитного материала имеют идентичную характеристику BH. Однако, в зависимости от их положений в двигателе, они демонстрируют разные значения Ф магнитного потока относительно намагничивания H током. Характеристики, показанные на фиг. 23, показывают зависимости между током намагничивания от инвертора и магнитным потоком и основаны не только на материалах. LV-A - уровень A установки тока намагничивания инвертора, а LV-B - уровень В установки тока намагничивания инвертора.FIG. 23 shows different characteristics of BH, that is, curves C53 and C57 of variable magnets. Two curves C53 and C57 of variable magnets are provided by alnico magnets mounted in different spatial positions. The use of a pair of two permanent magnets with a low coercive force from different materials can also provide two BH characteristics. Magnets of the same magnetic material have the same BH characteristic. However, depending on their position in the engine, they exhibit different values of Ф of the magnetic flux with respect to magnetization H by current. The characteristics shown in FIG. 23 show the relationship between the magnetization current from the inverter and magnetic flux and are based not only on materials. LV-A - level A of the inverter magnetization current setting, and LV-B - level B of the inverter magnetization current setting.

Согласно этому варианту осуществления конструкция двигателя 4A с переменным магнитным потоком отличается от таковой по четвертому варианту осуществления, как упомянуто выше, а установка амплитуды тока намагничивания для изменения магнитного потока отличается от таковой по первому варианту осуществления. Согласно этому варианту осуществления конфигурация системы привода двигателя с переменным магнитным потоком подобна таковой четвертого варианта осуществления, показанного на фиг. 19. Функциональная конфигурация блока 13 управления переменным магнитным потоком показана на фиг. 24 и отличается от таковой по четвертому варианту осуществления. Подробности о блоке 13 управления переменным магнитным потоком согласно этому варианту осуществления будут пояснены.According to this embodiment, the design of the variable flux motor 4A is different from that of the fourth embodiment, as mentioned above, and the setting of the magnetizing current amplitude for changing the magnetic flux is different from that of the first embodiment. According to this embodiment, the configuration of the variable-flux motor drive system is similar to that of the fourth embodiment shown in FIG. 19. The functional configuration of the variable magnetic flux control unit 13 is shown in FIG. 24 and differs from that of the fourth embodiment. Details of the variable magnetic flux control unit 13 according to this embodiment will be explained.

Переменный магнит малой коэрцитивной силой указывается ссылкой как переменный магнит A, а переменный магнит высокой коэрцитивной силой указывается ссылкой как переменный магнит B. Две команды Im_A и Im_B тока намагничивания обеспечиваются шаг за шагом.A variable magnet with a small coercive force is referred to as a variable magnet A, and a variable magnet with a high coercive force is referred to as a variable magnet B. Two magnetization current commands Im_A and Im_B are provided step by step.

Im_A находится в зоне насыщения намагничивания, то есть выше HcAsat переменного магнита A и в обратимой зоне переменного магнита B.Im_A is in the saturation zone of the magnetization, that is, above the HcAsat of the variable magnet A and in the reversible zone of the variable magnet B.

Im_B находится в зоне насыщения намагничивания, то есть выше HcBsat, что касается обоих переменных магнитов В и A.Im_B is in the saturation zone of the magnetization, i.e. above HcBsat, with regard to both variable magnets B and A.

Блок 13 управления переменным магнитным потоком выбирает одну из двух команд тока намагничивания (возможна положительно-отрицательная комбинация) согласно уровню команды Ф* запрашиваемого магнитного потока и обеспечивает команду Im* тока намагничивания.The variable magnetic flux control unit 13 selects one of two magnetization current commands (a positive-negative combination is possible) according to the level of the command Ф * of the requested magnetic flux and provides the magnetization current command Im *.

Блок 13 управления переменным магнитным потоком вычисляет команду Im* тока намагничивания согласно команде Ф* магнитного потока. Блок 13 управления переменным магнитным потоком по этому варианту осуществления отличается от такового по четвертому варианту осуществления, показанному на фиг. 20 тем, что добавлен блок 35 хранения предыдущего значения, а таблица 27 тока намагничивания имеет два аргумента. Микрокомпьютер управления применяется для повторения процесса управления с предопределенными интервалами.The variable magnetic flux control unit 13 calculates a magnetization current command Im * according to the magnetic flux command Φ *. The variable magnetic flux control unit 13 of this embodiment is different from that of the fourth embodiment shown in FIG. 20 in that a block 35 for storing the previous value is added, and the magnetization current table 27 has two arguments. The microcomputer control is used to repeat the control process at predetermined intervals.

Команда Ф* магнитного потока и флаг FCReq запроса намагничивания вводятся в блок 35 хранения предыдущего значения. Блок 35 сохраняет команду Ф* магнитного потока на каждом восходящем фронте флага запроса намагничивания. Выходной сигнал от блока 35 хранения предыдущего значения является значением команды Ф* магнитного потока, обеспечиваемой, когда флаг FCReq запроса намагничивания возрос до 1 последний раз, то есть значение команды Ф* магнитного потока для предыдущего процесса намагничивания. Здесь, предыдущее значение команды магнитного потока указывается ссылкой как Ф*old. Таблица 27 тока намагничивания принимает значение Ф* команды магнитного потока этого момента времени и предыдущее значение Ф*old команды магнитного потока.The flux command Φ * and the magnetization request flag FCReq are input to the previous value storage unit 35. Block 35 stores the flux command Φ * at each rising edge of the magnetization request flag. The output from the previous value storage unit 35 is the value of the flux command Φ * provided when the magnetization request flag FCReq has increased to 1 last time, that is, the value of the flux command Φ * for the previous magnetization process. Here, the previous value of the magnetic flux command is indicated by reference as Φ * old. The magnetization current table 27 receives the value Φ * of the magnetic flux command of this point in time and the previous value Φ * old of the magnetic flux command.

Таблица 27 тока намагничивания установлена, как показано на фиг. 25. Максимальным магнитным потоком переменного магнита A 53 является VARAmax, а максимальным магнитным потоком переменного магнита В 57 является VARBmax. Затем, команда магнитного потока может принимать четыре следующих значения:The magnetization current table 27 is set as shown in FIG. 25. The maximum magnetic flux of the variable magnet A 53 is VARAmax, and the maximum magnetic flux of the variable magnet A 57 is VARBmax. Then, the flux command can take the following four values:

[Мат. 18][Mat. eighteen]

(i) Ф1 = ФFIX - ФVARАmax - ФVARВmax
(ii) Ф2 = ФFIХ + ФVARAmax-ФVARBmax( i ) F1 = Ф FIX - Ф VARА max - Ф VARВ max
( ii ) Ф2 = Ф FIХ + Ф VARA max-Ф VARB max (iii) Ф3 = ФFIX-ФVARAmax+ФVARmax
(iv) Ф4 = ФFIX + ФVARmax+ ФVARBmax( iii ) Ф3 = Ф FIX -Ф VARA max + Ф VAR max
( iv ) Ф4 = Ф FIX + Ф VAR max + Ф VARB max (24)(24)

Как очевидно из таблицы по фиг. 25, таблица 27 тока намагничивания отличается тем, что даже один и тот же магнитный поток может придерживаться разного процесса намагничивания, то есть разного тока намагничивания в зависимости от предыдущего состояния. Например, в таблице по фиг. 25, случай с предыдущим значением команды магнитного потока, Ф*old = Ф2, и текущим значением команды магнитного потока, Ф* = Ф3, соответствует «Im_B→-Im_A». Это означает, что процесс намагничивания сначала выполняется с Im* = Im_B, а затем продолжается с Im* = -Im_A. Это может быть достижимым просто изменением команды Ф* тока намагничивания от Im_B до -Im_A согласно времени. Чтобы надежно выполнять процесс намагничивания, он выполняется с Im_B, а после полного завершения намагничивания, подобного четвертому варианту осуществлению или шестому варианту осуществления, который будет пояснен позже, продолжается изменением команды Ф* магнитного потока до -Im_A и снова установкой флага запроса намагничивания.As is apparent from the table of FIG. 25, the magnetization current table 27 is characterized in that even the same magnetic flux can adhere to a different magnetization process, that is, a different magnetization current depending on the previous state. For example, in the table of FIG. 25, the case with the previous value of the magnetic flux command, Ф * old = Ф2, and the current value of the magnetic flux command, Ф * = Ф3, corresponds to "Im_B → -Im_A". This means that the magnetization process is first performed with Im * = Im_B, and then continues with Im * = -Im_A. This can be achieved simply by changing the magnetization current command Φ * from Im_B to -Im_A according to time. In order to reliably carry out the magnetization process, it is performed with Im_B, and after the magnetization is complete, similar to the fourth embodiment or the sixth embodiment, which will be explained later, it continues by changing the flux command Ф * to -Im_A and again setting the magnetization request flag.

Согласно этому варианту осуществления система привода двигателя с переменным магнитным потоком применяет два или более переменных магнит A 53 и магнит В 57 разных характеристик, чтобы установить четыре уровня величин магнитного потока вместо двух, которые достижимы с помощью одиночного переменного магнита. В частности, этот вариант осуществления устанавливает ток намагничивания, в пределах обратимой зоны намагничивания или зоны насыщения, а потому каждый переменный магнит имеет определенное значение. Соответственно, этот вариант осуществления может устанавливать магнитный поток, который воспроизводим и имеет хорошую повторяемость, чтобы улучшать точность крутящего момента. Способность применять множество уровней магнитного потока предоставляет величине магнитного потока возможность тонко настраиваться в зависимости от рабочих условий. Таким образом, вариант осуществления производит наилучшее использование двигателя с переменным магнитным потоком для улучшения коэффициента полезного действия системы. Хотя вариант осуществления применяет комбинацию из двух переменных магнитов A и В, комбинация из трех или более переменных магнитов также возможна.According to this embodiment, the variable-flux motor drive system uses two or more variable magnets A 53 and magnet B 57 of different characteristics to set four levels of magnetic flux values instead of two that are achievable with a single variable magnet. In particular, this embodiment sets the magnetization current within the reversible magnetization zone or the saturation zone, and therefore each alternating magnet has a specific value. Accordingly, this embodiment can establish a magnetic flux that is reproducible and has good repeatability in order to improve the accuracy of the torque. The ability to apply many levels of magnetic flux allows the magnetic flux to be finely tuned depending on operating conditions. Thus, the embodiment makes the best use of a variable flux motor to improve the efficiency of the system. Although an embodiment employs a combination of two variable magnets A and B, a combination of three or more variable magnets is also possible.

(Шестой вариант осуществления)(Sixth Embodiment)

Фиг. 26 показывает систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 26, части, обычные для четвертого варианта осуществления, показанного на фиг. 19, представлены одинаковыми ссылками.FIG. 26 shows a variable flux motor drive system according to a sixth embodiment of the present invention. In FIG. 26, parts common to the fourth embodiment shown in FIG. 19 are represented by the same reference.

Система привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно шестому варианту осуществления отличается от четвертого варианта осуществления, показанного на фиг. 19 тем, что блок 9 оценки магнитного потока дополнительно установлен для оценки магнитного потока Фh с использованием команд Vd* и Vq* напряжения от блока 10 обработки команд напряжения, токов Id и Iq по D- и Q-оси от блока 7 преобразования координат и угловой частоты ω1 вращения ротора и выводит оцененный магнитный поток в блок 13 управления переменным магнитным потоком. В дополнение, блок 13 управления переменным магнитным потоком имеет конфигурацию, показанную на фиг. 27.The variable flux motor drive system according to the sixth embodiment is different from the fourth embodiment shown in FIG. 19 in that the magnetic flux estimating unit 9 is additionally installed for evaluating the magnetic flux Фh using voltage commands Vd * and Vq * from the voltage command processing unit 10, currents Id and Iq along the D- and Q-axis from the coordinate conversion unit 7 and angular rotor rotation frequency ω1 and outputs the estimated magnetic flux to the variable magnetic flux control unit 13. In addition, the variable flux control unit 13 has the configuration shown in FIG. 27.

Блок 9 оценки магнитного потока использует команды Vd* и Vq* напряжения по D- и Q-оси, токи Id и Iq по D- и Q-оси и угловую частоту ω1 вращения ротора (частоту инвертора) для оценки величины магнитного потока по D-оси, как изложено ниже:The magnetic flux estimating unit 9 uses the commands Vd * and Vq * of the voltage along the D- and Q-axis, the currents Id and Iq along the D- and Q-axis and the angular frequency ω 1 of the rotor rotation (inverter frequency) to estimate the magnitude of the magnetic flux along D -axis as follows:

[Мат. 19][Mat. 19]

Фh = (Vq*-R1× Iq - ω1×Ld×Id - Lq × dIq/dt) / ω1 Ф h = (Vq * -R 1 × Iq - ω1 × Ld × Id - Lq × dIq / dt) / ω 1 (25)(25)

Оцененное значение Фh магнитного потока и команда Ф* магнитного потока от блока 12 обработки команд магнитного потока вводятся в блок 13 управления переменным магнитным потоком.The estimated magnetic flux value Фh and the magnetic flux command Ф * from the magnetic flux command processing unit 12 are input to the variable magnetic flux control unit 13.

Подробная конфигурация блока 13 управления переменным магнитным потоком по этому варианту осуществления показана на фиг. 27. Вычитающее устройство 19 вычисляет отклонение между командой Ф* магнитного потока и оцененным значением Фh магнитного потока и выдает отклонение в (PI, пропорционально интегральный) ПИ-регулятор 20. Команда Ф* магнитного потока вводится в блок 21 обработки заданного значения тока намагничивания. Блок 21 обработки заданного значения тока намагничивания вычисляет команду Im* тока намагничивания с использованием таблицы или функционального уравнения, так чтобы намагничивание выполнялось для реализации магнитного потока, соответствующего команде Ф* магнитного потока. В это время, используется характеристика BH, подобная упомянутой выше. Сумматор 22 добавляет выходной сигнал от блока 21 обработки заданного значения тока намагничивания к выходному сигналу от блока 20 ПИ-регулирования.A detailed configuration of the variable magnetic flux control unit 13 of this embodiment is shown in FIG. 27. The subtractor 19 calculates the deviation between the magnetic flux command Φ * and the estimated magnetic flux Φh and generates a deviation in the PI (proportionally integral) PI controller 20. The magnetic flux command Φ * is input to the magnetizing current setpoint processing unit 21. The magnetization current setpoint value processing unit 21 calculates the magnetization current command Im * using a table or a functional equation so that magnetization is performed to realize the magnetic flux corresponding to the magnetic flux command Φ *. At this time, a BH characteristic similar to that mentioned above is used. The adder 22 adds the output signal from the block 21 for processing the set value of the magnetization current to the output signal from the block 20 PI control.

Сумматор 22 обеспечивает команду Im* тока намагничивания. Для намагничивания команда Im* тока намагничивания применяется в качестве команды Id* тока по D-оси. Чтобы заставить Id* и Im* согласовываться друг с другом, вариант осуществления использует вычитающее устройство 26A для вычитания заданного значения IdR тока по D-оси из команды Im* тока намагничивания и обеспечивает разность ΔIdm* команды тока намагничивания по D-оси. Эта разность добавляется к заданному значению IdR тока по D-оси сумматором, а потому команда Id* тока по D-оси согласуется с командой Im* тока намагничивания.The adder 22 provides a magnetization current command Im *. For magnetization, the magnetization current command Im * is used as the current Id * command on the D-axis. To force Id * and Im * to be consistent with each other, an embodiment uses a subtractor 26A to subtract the D-axis current setpoint IdR from the magnetization current command Im * and provides a D-axis magnetization current command difference ΔIdm *. This difference is added to the given value IdR of the current along the D-axis by the adder, and therefore the command Id * of the current along the D-axis is consistent with the command Im * of the magnetization current.

Переключатель 23 в блоке 13 управления переменным магнитным потоком выбирает один из двух входных сигналов, согласно флагу завершения намагничивания, который должен пояснен позже, и выводит команду Idm* тока намагничивания. Если флаг завершения намагничивания имеет значение 0 (намагничивание завершено), разность ΔIdm* команды тока намагничивания по D-оси устанавливается в ноль. Если флаг завершения намагничивания имеет значение 1 (при намагничивании), выходной сигнал от сумматора 22 обеспечивается в качестве ΔIdm*.The switch 23 in the variable magnetic flux control unit 13 selects one of two input signals according to the magnetization completion flag, which will be explained later, and outputs the magnetization current command Idm *. If the magnetization completion flag has the value 0 (magnetization completed), the difference ΔIdm * of the magnetization current command on the D-axis is set to zero. If the magnetization complete flag has a value of 1 (during magnetization), the output signal from the adder 22 is provided as ΔIdm *.

Отклонение между командой Ф* магнитного потока от вычитающего устройства 19 и оцененным значением Фh магнитного потока вводится в блок 24 проверки на завершение намагничивания. Блок 24 проверки на завершение намагничивания обеспечивает 1, если абсолютное значение отклонения магнитного потока является меньшим, чем предопределенное значение α, а если оно является большим, чем α, обеспечивает 0. Триггер 25 (RS-FF) принимает флаг FCReq запроса намагничивания на входе S установки единицы, а выходной сигнал от блока 24 проверки на завершение намагничивания на входе R установки нуля. Выходным сигналом от RS-FF 25 является флаг завершения намагничивания, который вводится в блок 20 ПИ-регулирования и переключатель 23. Если флаг завершения намагничивания имеет значение 0, он указывает, что намагничивание было завершено, а если 1, он указывает, что намагничивание выполняется.The deviation between the magnetic flux command Φ * from the subtractor 19 and the estimated magnetic flux Φh is input to the magnetization completion check unit 24. The magnetization completion check unit 24 provides 1 if the absolute value of the magnetic flux deviation is less than the predetermined value α, and if it is larger than α, it provides 0. Trigger 25 (RS-FF) receives the magnetization request flag FCReq at input S installation unit, and the output signal from the block 24 checks to complete the magnetization at the input R of the installation of zero. The output from RS-FF 25 is the magnetization complete flag, which is input to the PI control unit 20 and switch 23. If the magnetization complete flag is 0, it indicates that magnetization has been completed, and if 1, it indicates that magnetization is being performed .

Оцененное значение Фh магнитного потока от блока 9 оценки магнитного потока также вводится в блок 11 обработки заданного значения тока. Блок 11 обработки заданного значения тока использует оцененное значение Фh магнитного потока вместо команды Ф* магнитного потока, используемой выражением по первому варианту осуществления, и вычисляет заданные значения IdR и IqR тока по D- и Q-оси, как изложено ниже:The estimated value hh of the magnetic flux from the magnetic flux estimating unit 9 is also input to the current set value processing unit 11. The current setpoint value processing unit 11 uses the estimated magnetic flux value Фh instead of the magnetic flux command Ф * used by the expression in the first embodiment, and calculates the current setpoint values IdR and IqR along the D- and Q-axis, as follows:

[Мат. 20][Mat. twenty]

С вышеупомянутой конфигурацией, этот вариант осуществления обеспечивает действия и результаты, упомянутые ниже. Если есть запрос намагничивания, флаг запроса намагничивания становится в 1, по меньшей мере, немедленно. RS-FF 25 затем устанавливается для обеспечения флага завершения намагничивания в 1 для указания, что намагничивание продолжается. Переключатель 23 обеспечивает в качестве команды Im* тока намагничивания, выходные сигналы от ПИ-регулятора 20 и блока 21 обработки заданного значения тока намагничивания. Блок 21 обработки заданного значения тока намагничивания обеспечивает, упреждающим образом, ток намагничивания на основании предопределенной характеристики BH, так чтобы достичь команды Ф* магнитного потока. Это имеет следствием мгновенное выполнение намагничивания вплоть до приблизительного значения команды. Поскольку продолжительность намагничивания сокращена, создание излишнего крутящего момента или потерь может подавляться. Характеристика BH может быть получена заблаговременно благодаря испытаниям.With the above configuration, this embodiment provides the actions and results mentioned below. If there is a magnetization request, the magnetization request flag becomes 1, at least immediately. RS-FF 25 is then set to provide a magnetization complete flag of 1 to indicate that magnetization is ongoing. The switch 23 provides, as a command Im *, the magnetization current, the output signals from the PI controller 20 and the processing unit 21 of the set value of the magnetization current. The magnetization current setpoint processing unit 21 proactively provides the magnetization current based on a predetermined characteristic BH so as to achieve a flux command Φ *. This results in the instantaneous execution of magnetization up to the approximate value of the command. Since the magnetization time is reduced, the generation of excessive torque or loss can be suppressed. The BH characteristic can be obtained in advance through testing.

Как упомянуто выше, трудно заставить магнитный поток точно согласовываться с заданным значением. Соответственно, этот вариант осуществления корректирует ток Im* намагничивания, как показано на фиг. 28, так чтобы отклонение |Ф* - Фh| магнитного потока приближалось к 0 вследствие действия ПИ-регулятора 20 в блоке 13 управления переменным магнитным потоком. На последней стадии, это заставляет команду Ф* магнитного потока и оцененное значение Фh магнитного потока (то есть, фактический магнитный поток, если нет погрешности оценки) согласовываться друг с другом. Это улучшает повторяемость магнитного потока в процессе намагничивания и повышает точность крутящего момента.As mentioned above, it is difficult to make the magnetic flux exactly match the set value. Accordingly, this embodiment corrects the magnetization current Im *, as shown in FIG. 28 so that the deviation | Ф * - Фh | magnetic flux was approaching 0 due to the action of the PI controller 20 in the variable magnetic flux control unit 13. At the last stage, this causes the flux command Φ * and the estimated magnetic flux Φh (that is, the actual magnetic flux, if there is no estimation error) to be consistent with each other. This improves the repeatability of the magnetic flux during the magnetization process and increases the accuracy of the torque.

Согласно этому варианту осуществления блок 24 проверки на завершение намагничивания выводит 1 в блок 13 управления переменным магнитным потоком, если абсолютное значение отклонения магнитного потока входит в предопределенный диапазон α, как показано на фиг. 28, чтобы указывать, что заданная величина магнитного потока была реально достигнута, а намагничивание было завершено. В ответ на запрос установки на нуль RS-FF 25 обеспечивает флаг FCCmp завершения намагничивания в 0. Таким образом, когда оцененное значение магнитного потока согласуется с командой Ф* магнитного потока, процесс намагничивания завершается. Как результат, этот вариант осуществления улучшает повторяемость магнитного потока в процессе намагничивания и повышает точность крутящего момента.According to this embodiment, the magnetization completion check unit 24 outputs 1 to the variable flux control unit 13 if the absolute value of the magnetic flux deviation falls within a predetermined range α, as shown in FIG. 28 to indicate that a predetermined magnetic flux value has actually been achieved, and magnetization has been completed. In response to a zeroing request, RS-FF 25 provides the magnetization completion flag FCCmp at 0. Thus, when the estimated magnetic flux value is consistent with the magnetic flux command Φ *, the magnetization process is completed. As a result, this embodiment improves the repeatability of the magnetic flux during the magnetization process and increases the accuracy of the torque.

Согласно этому варианту осуществления заданные значения IdR и IqR тока по D- и Q-оси создаются с использованием оцененного значения Фh магнитного потока, оцененного по напряжениям и токам, а потому, команды тока по D- и Q-оси корректируются согласно реальным условиям, даже если величина магнитного потока меняется вследствие процесса намагничивания. Поскольку токи по D- и Q-оси пропускаются согласно командам тока по D- и Q-оси, влияние изменений величины магнитного потока на крутящий момент может быть снижено и точность крутящего момента может быть улучшена.According to this embodiment, the target values IdR and IqR of the current along the D- and Q-axis are created using the estimated value Фh of the magnetic flux estimated from voltages and currents, and therefore, the current commands along the D- and Q-axis are corrected according to actual conditions, even if the magnitude of the magnetic flux changes due to the magnetization process. Since currents on the D- and Q-axis are passed according to the current commands on the D- and Q-axis, the effect of changes in the magnitude of the magnetic flux on the torque can be reduced and the accuracy of the torque can be improved.

Этот вариант осуществления основан на оцененном значении магнитного потока. Оцененное значение магнитного потока учитывает индуктивности двигателя, такие как Ld и Lq. Эти значения меняются согласно магнитному насыщению. В частности, двигатель с переменным магнитным потоком меняет свое магнитное насыщение в зависимости от величины переменного магнитного потока. Поэтому, для улучшения точности оценки магнитного потока и точности крутящего момента полезно использовать функцию или таблицу, которая принимает оцененное значение переменного магнитного потока и выводит индуктивность двигателя.This embodiment is based on the estimated value of the magnetic flux. The estimated magnetic flux value takes into account motor inductances such as Ld and Lq. These values vary according to magnetic saturation. In particular, a variable magnetic flux motor changes its magnetic saturation depending on the magnitude of the variable magnetic flux. Therefore, to improve the accuracy of estimating the magnetic flux and the accuracy of the torque, it is useful to use a function or table that takes the estimated value of the variable magnetic flux and displays the inductance of the motor.

Даже если такая таблица подготовлена, иногда трудно правильно захватить характеристики индуктивности. В этом случает, оценка магнитного потока может заменяться устройством обнаружения магнитного потока, состоящим из элементов Холла и тому подобного, для обнаружения реального магнитного потока Фr и использования такового вместо оцененного значения Фh магнитного потока. Это будет дополнительно улучшать точность оценки магнитного потока и точность крутящего момента.Even if such a table is prepared, it is sometimes difficult to correctly capture the inductance characteristics. In this case, the magnetic flux estimate can be replaced by a magnetic flux detection device consisting of Hall elements and the like, for detecting the real magnetic flux Fr and using it instead of the estimated magnetic flux value Phh. This will further improve the accuracy of the magnetic flux estimate and the accuracy of the torque.

(Седьмой вариант осуществления)(Seventh Embodiment)

Фиг. 29 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения. Прежде всего, будет пояснена главная схема, включающая в себя двигатель 4 с переменным магнитным потоком системы привода. Инвертор 1 инвертирует энергию постоянного тока от источника 3 питания постоянного тока в энергию переменного тока, которая подается в двигатель 4 с переменным магнитным потоком. Токи Iu и Iw, подаваемые в двигатель 4 с переменным магнитным потоком, обнаруживаются устройством 2 обнаружения тока и вводятся в блок 7 преобразования координат главного блока 122 управления. Блок 7 преобразования координат преобразует их в ток Id по D-оси и ток Iq по Q-оси, которые вводятся в блок 10 обработки команд напряжения.FIG. 29 is a block diagram showing a variable flux motor drive system according to a seventh embodiment of the present invention. First of all, the main circuit including the variable-flux motor 4 of the drive system will be explained. The inverter 1 inverts the direct current energy from the direct current power source 3 into alternating current energy, which is supplied to the variable magnetic flux motor 4. The currents Iu and Iw supplied to the variable-flux motor 4 are detected by the current detection device 2 and input to the coordinate conversion unit 7 of the main control unit 122. The coordinate transformation unit 7 converts them into a current Id along the D-axis and a current Iq along the Q-axis, which are input to the voltage command processing unit 10.

Блок 10 обработки команд напряжения выдает команду Vd* напряжения по D-оси и команду Vq* напряжения по Q-оси в блок 5 преобразования координат, который преобразует их в команды Vu*, Vv* и Vw* трехфазного напряжения, которые вводятся в схему 6 ШИМ. Схема 6 ШИМ управляет включением/выключением переключающих элементов инвертора 1 согласно команде Gst управления отпиранием от блока 15 создания команд управления отпиранием. Угол поворота двигателя 4 с переменным магнитным потоком обнаруживается датчиком 18 угла поворота и дифференцируется псевдодифференциатором 8, который обеспечивает частоту ω1 инвертора, которая должна вводиться в блок 10 обработки команд напряжения и блок 12 обработки команд магнитного потока.The voltage command processing unit 10 issues a D-axis voltage command Vd * and a Q-axis voltage command Vq * to a coordinate conversion unit 5, which converts them into three-phase voltage commands Vu *, Vv * and Vw *, which are input to circuit 6 PWM PWM circuit 6 controls the on / off switching elements of the inverter 1 according to the unlock control command Gst from the unlock control command generation unit 15. The rotation angle of the variable-flux motor 4 is detected by the rotation angle sensor 18 and is differentiated by a pseudo-differentiator 8, which provides an inverter frequency ω1 to be input to the voltage command processing unit 10 and the magnetic flux command processing unit 12.

Блок 12 обработки команд магнитного потока принимает команду Run работы и частоту ω1 инвертора, то есть частоту ωR вращения ротора (угол, обнаруженный датчиком 18 угла поворота и продифференцированный псевдодифференциатором 8, является частотой вращения ротора, то есть выходной частотой инвертора), и вычисляет команду Ф* магнитного потока. Блок 11 обработки заданного значения тока принимает команду Tm* крутящего момента и команду Ф* магнитного потока и вычисляет заданное значение IdR тока по D-оси и заданное значение IqR тока по Q-оси. Блок 13 управления переменным магнитным потоком изменяет магнитный поток согласно току намагничивания от инвертора 1, тем самым намагничивая переменный магнит. Для этого блок 13 создает величину коррекции намагничивания ΔIdm* на основании команды Ф* магнитного потока. Команда Ф* магнитного потока добавляется сумматором 14 к заданному значению IdR тока по D-оси, чтобы подготовить команду Id* тока по D-оси, которая вводится в блок 10 обработки команд напряжения. Блок 10 обработки команд напряжения также принимает ток Iq по Q-оси в качестве команды Iq* тока по Q-оси.The magnetic flux command processing unit 12 receives the operation command Run and the inverter frequency ω1, i.e., the rotor rotation frequency ωR (the angle detected by the rotation angle sensor 18 and differentiated by the pseudo-differentiator 8 is the rotor speed, i.e., the inverter output frequency), and calculates the command Ф * magnetic flux. The current setpoint value processing unit 11 receives the torque command Tm * and the magnetic flux command Ф * and calculates the current setpoint IdR along the D-axis and the current setpoint IqR of the current along the Q-axis. The variable magnetic flux control unit 13 changes the magnetic flux according to the magnetization current from the inverter 1, thereby magnetizing the variable magnet. For this, block 13 creates a magnetization correction amount ΔIdm * based on the flux command Φ *. The magnetic flux command Ф * is added by the adder 14 to the current D-axis current value IdR in order to prepare the current D-axis current command Id *, which is input to the voltage command processing unit 10. The voltage command processing unit 10 also receives the current Iq along the Q axis as the current command Iq * along the Q axis.

Двигатель 4 переменного магнитного потока имеет обмотку намагничивания, которая будет пояснена позже, для приема тока намагничивания от схемы 128 намагничивания. Схема 128 намагничивания состоит из инвертора 120 намагничивания, источника 127 питания постоянного тока и блока 123 управления током намагничивания. Блок 123 управления током намагничивания имеет блок 119 управления током. Обмотка намагничивания присоединена через контактное кольцо 121 к инвертору 120 намагничивания схемы 128 намагничивания. Инвертор 120 намагничивания схемы 128 намагничивания присоединен к источнику 127 питания постоянного тока, чтобы подавать ток намагничивания в обмотку намагничивания. Ток, пропускаемый в обмотку намагничивания, обнаруживается устройством 124 обнаружения тока. Блок 119 управления током создает сигнал управления отпиранием для инвертора 120 намагничивания, так чтобы обнаруженный ток намагничивания мог согласовываться со значением ImagRef команды тока намагничивания.The variable magnetic flux motor 4 has a magnetizing coil, which will be explained later, for receiving the magnetizing current from the magnetization circuit 128. The magnetization circuit 128 consists of a magnetization inverter 120, a direct current power source 127, and a magnetization current control unit 123. The magnetization current control unit 123 has a current control unit 119. The magnetization winding is connected through a contact ring 121 to the inverter 120 magnetization circuit 128 magnetization. The magnetization inverter 120 of the magnetization circuit 128 is connected to a DC power source 127 to supply the magnetization current to the magnetization coil. The current passed to the magnetization coil is detected by the current detection device 124. The current control unit 119 generates a release control signal for the magnetization inverter 120 so that the detected magnetization current can match the magnetization current command value ImagRef.

Двигатель 4 с переменным магнитным потоком по этому варианту осуществления подобен таковому по первому варианту осуществления и составлен подобно простой модели, показанной на фиг. 2. Однако конструкция ротора 51 отличается о таковой по первому варианту осуществления, показанному на фиг. 3, и является такой, как показанная на фиг. 30.The variable flux motor 4 of this embodiment is similar to that of the first embodiment and is structured like the simple model shown in FIG. 2. However, the design of the rotor 51 is different from that of the first embodiment shown in FIG. 3, and is as shown in FIG. thirty.

Ротор 51 по этому варианту осуществления, показанный на фиг. 30, включает в себя комбинацию постоянного магнита 54, например, из ниодима NdFeB, имеющего высокую коэрцитивную силу, и переменного магнита 53, например, из алнико AlNiCo, имеющего низкую коэрцитивную силу, комбинация устанавливается на железном сердечнике 52 ротора. Намагничиваемое направление переменного магнита 53 является ортогональным направлению оси Q, а потому свободно от влияния тока по Q-оси и может намагничиваться током по D-оси. Ротор 51 имеет обмотку 56 намагничивания, которая принимает ток от схемы 9 намагничивания, так чтобы ее магнитное поле могло направленно действовать на переменный магнит 53.The rotor 51 of this embodiment shown in FIG. 30 includes a combination of a permanent magnet 54, for example of NdFeB niode, having a high coercive force, and a variable magnet 53, for example, of AlNiCo alnico, having a low coercive force, the combination is mounted on the iron core 52 of the rotor. The magnetized direction of the variable magnet 53 is orthogonal to the direction of the Q axis, and therefore free from the influence of current along the Q axis and can be magnetized by current along the D axis. The rotor 51 has a magnetization winding 56, which receives current from the magnetization circuit 9, so that its magnetic field can be directed to act on the variable magnet 53.

Характеристики BH (характеристики магнитной индукции - намагничивания) постоянного магнита 54 и переменного магнита 53 подобны таковым по первому варианту осуществления, показанному на фиг. 4 и 5.The characteristics BH (magnetic induction-magnetization characteristics) of the permanent magnet 54 and the variable magnet 53 are similar to those of the first embodiment shown in FIG. 4 and 5.

Затем, со ссылкой на фиг. 29, будут пояснены части характеристики системы привода двигателя с переменным магнитным потоком для двигателя 4 с переменным магнитным потоком, согласно этому варианту осуществления. Узлами, характерными для системы привода двигателя с переменным магнитным потоком, являются блок 12 обработки команд магнитного потока, блок 17 создания запроса магнитного потока и блок 13 управления переменным магнитным потоком.Then, with reference to FIG. 29, parts of a characteristic of a variable-flux motor drive system for a variable-flux motor 4 according to this embodiment will be explained. The nodes characteristic of the variable-flux motor drive system are a magnetic flux command processing unit 12, a magnetic flux request generating unit 17 and an alternating magnetic flux control unit 13.

Блок 12 обработки команд магнитного потока вычисляет магнитный поток (магнитный поток постоянного магнита + магнитный поток переменного магнита), которые пригодны для ситуации в данный момент. Блок 17 создания запроса намагничивания устанавливает флаг FCReq запроса намагничивания для запрашивания процесса намагничивания, чтобы намагничивать (размагничивать или намагничивать) переменный магнит, когда изменилась команда Ф* магнитного потока от блока 12 обработки команд магнитного потока, или когда инвертор входит в состояние работы (когда Run* изменяется с 0 на 1).The magnetic flux instruction processing unit 12 calculates a magnetic flux (permanent flux magnetic flux + variable magnet flux) that are suitable for the current situation. The magnetization request creation unit 17 sets the magnetization request flag FCReq to request the magnetization process to magnetize (magnetize or magnetize) an alternating magnet when the flux command Φ * from the magnetic flux instruction processing unit 12 has changed or when the inverter enters an operation state (when Run * changes from 0 to 1).

Если флаг FCReq запроса намагничивания установлен, блок 13 управления переменным магнитным потоком выполняет процесс намагничивания для доведения величины магнитного потока после намагничивания до команды Ф* магнитного потока. Это достигается добавлением величины ΔIdm* коррекции намагничивания к заданному значению IdR тока по D-оси, чтобы обеспечить команду Id* тока по D-оси. Блок 10 обработки команд напряжения вычисляет команду Vd* напряжения по D-оси, так чтобы ток по D-оси мог следовать за командой Id* тока по D-оси. Так называемое ПИ-регулирование тока или тому подобное включено в блок 10 обработки команд напряжения.If the magnetization request flag FCReq is set, the variable magnetic flux control unit 13 performs a magnetization process to bring the magnitude of the magnetic flux after magnetization to the magnetic flux command Φ *. This is achieved by adding the magnetization correction value ΔIdm * to the predetermined current value IdR along the D-axis to provide a current command Id * along the D-axis. The voltage command processing unit 10 calculates the voltage command Vd * along the D-axis so that the current along the D-axis can follow the current command Id * along the D-axis. The so-called PI current regulation or the like is included in the voltage command processing unit 10.

Этот вариант осуществления отличается тем, что ротор 51 двигателя 4 переменной частоты вращения обеспечен обмоткой 56 намагничивания, как показано на фиг. 30, и обмотка 56 намагничивания принимает ток намагничивания от схемы 128 намагничивания через контактного кольцо 121 (фиг. 29).This embodiment is characterized in that the rotor 51 of the variable speed motor 4 is provided with a magnetization coil 56, as shown in FIG. 30, and the magnetization coil 56 receives the magnetization current from the magnetization circuit 128 through the contact ring 121 (FIG. 29).

Прежде всего, будет пояснена обмотка 56 намагничивания, предусмотренная для двигателя 4 с переменным магнитным потоком. Как показано на фиг. 30, обмотка 56 намагничивания установлена поблизости от переменного магнита 53 ротора 51. Однофазная обмотка 56 намагничивания присоединена через контактное кольцо 121 к инвертору 120 намагничивания схемы 128 намагничивания, как показано на фиг. 29. Инвертор 120 намагничивания присоединен к источнику 127 питания постоянного тока, чтобы подавать ток Imag намагничивания в обмотку 56 намагничивания. Ток, пропускаемый в обмотку 56 намагничивания, обнаруживается устройством обнаружения 124 тока и вводится в блок 119 управления током. Блок 119 управления током создает сигнал управления отпиранием для инвертора 120 намагничивания, так чтобы обнаруженный ток намагничивания мог согласовываться со значением ImagRef команды тока намагничивания.First of all, the magnetization winding 56 provided for the variable-flux motor 4 will be explained. As shown in FIG. 30, a magnetizing coil 56 is mounted adjacent to the alternating magnet 53 of the rotor 51. A single-phase magnetizing coil 56 is connected via a contact ring 121 to the inverter 120 of the magnetization of the magnetization circuit 128, as shown in FIG. 29. The magnetization inverter 120 is connected to a DC power supply 127 to supply a magnetization current Imag to the magnetization coil 56. The current passed to the magnetization winding 56 is detected by the current detection device 124 and inputted to the current control unit 119. The current control unit 119 generates a release control signal for the magnetization inverter 120 so that the detected magnetization current can match the magnetization current command value ImagRef.

Ток, пропускаемый в обмотку 56 намагничивания, не нуждается в регенерации и требует, чтобы ток Imag намагничивания пропускался в положительном и отрицательном направлениях (для намагничивания и размагничивания), а потому, инвертор 120 намагничивания реализован известным однофазным двухполупериодным мостовым инвертором. Блок 119 управления тока управляет током посредством ПИ-регулирования, так чтобы ток Imag намагничивания мог согласовываться со значением ImagRef команды тока намагничивания. Что касается пропускания тока Imag намагничивания, его необходимо производить быстро и точно. Соответственно, ПИ-регулирование может заменяться гистерезисным компаратором. Команда ImagRef тока намагничивания создается блоком 13 управления переменным магнитным потоком, подобно предшествующему уровню техники.The current passed to the magnetization winding 56 does not need regeneration and requires that the magnetization current Imag be passed in the positive and negative directions (for magnetization and demagnetization), and therefore, the magnetization inverter 120 is implemented by the known single-phase two-half-wave bridge inverter. The current control unit 119 controls the current through PI control so that the magnetization current Imag can be matched with the magnetization current command value ImagRef. With regard to the passage of magnetization current Imag, it must be done quickly and accurately. Accordingly, PI control can be replaced by a hysteretic comparator. The magnetization current command ImagRef is generated by the variable magnetic flux control unit 13, similar to the prior art.

Эта конфигурация может пропускать предопределенный ток Imag намагничивания в обмотку 56 намагничивания, встроенную в ротор 51, чтобы непосредственно управлять намагничиванием переменного магнита 53 магнитным полем, создаваемым током Imag намагничивания. По сравнению с предшествующим уровнем техники, который пропускает чрезмерно большой ток по D-оси в основную обмотку для намагничивания, ток Imag намагничивания в обмотку 56 намагничивания может переменным образом регулировать магнитный поток переменного магнита 53.This configuration can pass a predetermined magnetization current Imag to the magnetization coil 56 integrated in the rotor 51 to directly control the magnetization of the alternating magnet 53 by the magnetic field generated by the magnetization current Imag. Compared with the prior art, which passes an excessively large current along the D-axis to the main magnetizing coil, the magnetizing current Imag to the magnetizing coil 56 can alternately control the magnetic flux of the variable magnet 53.

Это имеет следствием снижение предельно допустимого тока инвертора 1, тем самым снижая габариты, вес и себестоимость инвертора 1. Магнитный поток обмотки 56 намагничивания, встроенной в железный сердечник 52 ротора, синхронизирован с магнитным потоком магнита, а потому, нет магнитного потока, который сцеплен с обмоткой 56 намагничивания и изменяется во времени. Как результат, обмотка 56 намагничивания не создает противодействующее электродвижущее напряжение, а потому напряжение постоянного тока инвертора 120 намагничивания может быть значительно более низким, чем у инвертора 1. Это позволяет принимать малогабаритные сильноточные элементы для снижения допустимой производительности инвертора 120 намагничивания.This results in a decrease in the maximum permissible current of the inverter 1, thereby reducing the size, weight and cost of the inverter 1. The magnetic flux of the magnetization coil 56 built into the iron core 52 of the rotor is synchronized with the magnetic flux of the magnet, and therefore there is no magnetic flux that is coupled to magnetization coil 56 and varies in time. As a result, the magnetization winding 56 does not create a counter electromotive voltage, and therefore, the DC voltage of the magnetization inverter 120 can be significantly lower than that of the inverter 1. This allows the adoption of small-sized high-current elements to reduce the permissible performance of the magnetization inverter 120.

Если инвертор 1 используется для намагничивания переменного магнита 53, переменный магнит 53 и постоянный магнит 54 усиливают друг друга. В этом случае, магнитный поток стороны статора насыщается, так что магнитное поле, создаваемое током намагничивания, если он пропускается, почти не действует на переменный магнит. По сравнению с размагничиванием переменного магнита 53 намагничивание переменного магнита 53 нуждается в пропускании чрезмерно большого тока намагничивания в статорную обмотку. Это имеет следствием увеличение номинальной производительности каждого элемента инвертора 1, увеличивающей себестоимость и габариты системы.If the inverter 1 is used to magnetize the variable magnet 53, the variable magnet 53 and the permanent magnet 54 reinforce each other. In this case, the magnetic flux of the stator side is saturated, so that the magnetic field created by the magnetizing current, if it is passed, has almost no effect on the variable magnet. Compared to the demagnetization of the variable magnet 53, the magnetization of the variable magnet 53 needs to pass an excessively large magnetization current into the stator winding. This results in an increase in the nominal performance of each element of the inverter 1, which increases the cost and dimensions of the system.

Чтобы справляться с этим, вариант осуществления устанавливает обмотку 56 намагничивания на роторе 51, чтобы устранить влияние магнитного насыщения. При минимальном токе от инвертора 120 намагничивания, переменный магнит 53 может легко намагничиваться.To cope with this, an embodiment sets up a magnetization coil 56 on the rotor 51 to eliminate the effect of magnetic saturation. With a minimum current from the magnetization inverter 120, the alternating magnet 53 can be easily magnetized.

Если чрезмерно большой ток намагничивания пропускается в качестве тока статора по D-оси, его переходная реакция на ток может создавать переходный крутящий момент. В частности, если двигатель с переменным магнитным потоком является явнополюсным, пропускание тока по D-оси может изменять реактивный крутящий момент для изменения крутящего момента двигателя 4 с переменным магнитным потоком. А именно, пропускание чрезмерно большого тока намагничивания в качестве тока по D-оси вызывает чрезмерно большое изменение крутящего момента. Такое изменение крутящего момента может создать механические вибрации в случае транспортного средства и повышать риск плохого влияния на систему. В случае транспортного средства пассажиры могут чувствовать себя некомфортно.If an excessively large magnetizing current is passed as the stator current along the D-axis, its transient response to the current can produce a transient torque. In particular, if the variable-flux motor is clearly polar, passing the current along the D-axis can change the reactive torque to change the torque of the variable-flux motor 4. Namely, passing an excessively large magnetization current as the current along the D-axis causes an excessively large change in torque. Such a change in torque can create mechanical vibrations in the case of a vehicle and increase the risk of a bad effect on the system. In the case of a vehicle, passengers may feel uncomfortable.

Чтобы справляться с этим, вариант осуществления пропускает только требуемый минимальный ток намагничивания, чтобы минимизировать создание переходного крутящего момента. В частности, когда двигатель является явнополюсным, ток, пропускаемый в обмотку 56 намагничивания, не будет непосредственно служить причиной реактивного крутящего момента. По сравнению с предшествующим уровнем техники, который применяет инвертор 1 для намагничивания со стороны статора, вариант осуществления может заметно гасить изменения крутящего момента, обусловленные намагничиванием.To cope with this, the embodiment only passes the required minimum magnetizing current to minimize the generation of transient torque. In particular, when the motor is clearly polar, the current passed to the magnetization winding 56 will not directly cause the reactive torque. Compared with the prior art, which uses the inverter 1 for magnetization from the stator side, an embodiment can appreciably dampen torque changes due to magnetization.

При пропускании тока намагничивания от инвертора 1 необходим запас напряжения. Обычно выходное напряжение изменяется согласно частоте вращения. Для высокочастотного вращения принимается одноимпульсный режим для повышения выходного напряжения и снижения потерь. При работе инвертора 1 на максимальном выходном напряжении, нет запаса для пропускания положительного тока намагничивания, то есть положительного тока по D-оси, для того чтобы увеличивать магнитный поток переменного магнита 53. Если нет запаса напряжения, ток намагничивания медленно возрастает, чтобы растянуть период для пропускания тока. В течение этого периода температура инвертора 1 повышается, что вызывает опасность повреждения системы. Для избежания этого должен быть усилен охладитель.When passing the magnetization current from the inverter 1, a voltage margin is required. Typically, the output voltage varies according to speed. For high-frequency rotation, a single-pulse mode is adopted to increase the output voltage and reduce losses. When the inverter 1 operates at the maximum output voltage, there is no margin for passing a positive magnetization current, that is, a positive current along the D-axis, in order to increase the magnetic flux of the alternating magnet 53. If there is no voltage margin, the magnetization current slowly increases to stretch the period for passing current. During this period, the temperature of the inverter 1 rises, causing a risk of system damage. To avoid this, the cooler must be reinforced.

Чтобы справляться с этим, этот вариант осуществления не создает никакого противодействующего электродвижущего напряжения на обмотке 56 намагничивания и не вызывает состояние, в котором не присутствует никакой запас напряжения намагничивания, вследствие других факторов, подобных случаю инвертора 1. Вариант осуществления, по выбору, может прикладывать напряжение в любое время для пропускания тока намагничивания. Если для намагничивания применяется инвертор 1, не будет никакой степени свободы индуктивности. Индуктивность двигателя проектируется, принимая во внимание выходную мощность и коэффициент полезного действия двигателя, а потому оптимизация намагничивания не всегда наделяется высоким приоритетом. С другой стороны, применение обмотки 56 намагничивания исключительного использования повышает степень свободы проектируемой индуктивности для реализации оптимальной индуктивности для намагничивания.To cope with this, this embodiment does not create any counter electromotive voltage on the magnetization winding 56 and does not cause a state in which no margin of magnetization voltage is present due to other factors similar to the case of inverter 1. An embodiment may optionally apply voltage at any time to pass magnetization current. If inverter 1 is used for magnetization, there will be no degree of freedom of inductance. The inductance of the motor is designed taking into account the output power and efficiency of the motor, and therefore the optimization of magnetization is not always given high priority. On the other hand, the use of an exclusive use magnetization coil 56 increases the degree of freedom of the designed inductance to realize the optimum inductance for magnetization.

В вышеприведенном пояснении обмотка 56 намагничивания создает магнитный поток для намагничивания переменного магнита 53. Для этого обмотка 56 намагничивания установлена вблизи переменного магнита 53, как показано на фиг. 30. Взамен, как показано на фиг. 31, обмотка 56 намагничивания может быть установлена вблизи постоянного магнита 54, так чтобы магнитный поток, создаваемый обмоткой 56 намагничивания, мог нейтрализовать магнитный поток постоянного магнита 54.In the above explanation, the magnetizing coil 56 generates a magnetic flux to magnetize the variable magnet 53. To this end, the magnetizing coil 56 is mounted near the variable magnet 53, as shown in FIG. 30. Instead, as shown in FIG. 31, the magnetizing coil 56 can be installed near the permanent magnet 54 so that the magnetic flux generated by the magnetizing coil 56 can neutralize the magnetic flux of the permanent magnet 54.

В роторе 51, показанном на фиг. 31, обмотка 56 намагничивания установлена поблизости от постоянного магнита 54, который является магнитом с высокой коэрцитивной силой. Эта установка ослабляет магнитный поток постоянного магнита 54 пропусканием тока намагничивания в обмотку 56 намагничивания.In the rotor 51 shown in FIG. 31, a magnetization coil 56 is mounted adjacent to the permanent magnet 54, which is a magnet with high coercive force. This setup attenuates the magnetic flux of the permanent magnet 54 by passing a magnetizing current into the magnetizing coil 56.

Как пояснено выше, проблема, вызываемая, когда инвертор 1 пропускает ток намагничивания, состоит в том, что сторона статора магнитно насыщается при намагничивании переменного магнита 53. Чтобы полностью намагнитить переменный магнит 53, должен пропускаться чрезмерно большой ток статора. Пропускание такого чрезмерно большого тока может вызывать колебания крутящего момента во время намагничивания. К тому же, повышение предельно допустимого тока инвертора 1 поднимает проблему увеличения себестоимости и объема системы.As explained above, the problem caused when the inverter 1 passes the magnetizing current is that the stator side is magnetically saturated when the alternating magnet 53 is magnetized. In order to completely magnetize the alternating magnet 53, an excessively high stator current must be passed. Passing such an excessively large current can cause torque fluctuations during magnetization. In addition, increasing the maximum permissible current of the inverter 1 raises the problem of increasing the cost and volume of the system.

Чтобы справляться с этим, вариант осуществления по фиг. 31 устанавливает обмотку 56 намагничивания для ослабления магнитного потока постоянного магнита 54. Обмотка 56 намагничивания действует на постоянный магнит 54, чтобы нейтрализовать магнитный поток постоянного магнита 54. Это снижает магнитное насыщение стороны статора, так что инвертор 1 может пропускать меньший ток намагничивания для намагничивания переменного магнита 53.To cope with this, the embodiment of FIG. 31 sets a magnetization coil 56 to attenuate the magnetic flux of the permanent magnet 54. The magnetization coil 56 acts on the permanent magnet 54 to neutralize the magnetic flux of the permanent magnet 54. This reduces the magnetic saturation of the stator side, so that the inverter 1 can pass less magnetization current to magnetize the alternating magnet 53.

В этом случае, инвертор 120 намагничивания может быть упрощен, чтобы работать только в одном квадранте для пропускания только отрицательного тока намагничивания. Например, как показано на фиг. 32, инвертор 120 намагничивания может состоять из одного переключающего элемента Tr и одного диода D. С другой стороны, если ток намагничивания должен пропускаться в обоих направлениях, необходим двухполупериодный инвертор, способный к работе в двух квадрантах. Двухполупериодный инвертор, например, должен иметь четыре переключающих элемента Tr, как показано на фиг. 33, чтобы предоставить инвертору 120 намагничивания возможность пропускать положительный и отрицательный токи в обмотку 56 намагничивания. Таким образом, вариант осуществления может упрощать инвертор 120 намагничивания для снижения габаритов и себестоимости системы.In this case, the magnetization inverter 120 can be simplified to operate in only one quadrant to pass only the negative magnetization current. For example, as shown in FIG. 32, the magnetization inverter 120 may consist of one switching element Tr and one diode D. On the other hand, if the magnetization current is to be passed in both directions, a half-wave inverter capable of operating in two quadrants is required. A half-wave inverter, for example, must have four Tr switching elements, as shown in FIG. 33 to allow magnetization inverter 120 to pass positive and negative currents to magnetization coil 56. Thus, an embodiment can simplify the magnetization inverter 120 to reduce the size and cost of the system.

Фиг. 34 - график формы сигнала, показывающий примеры форм сигналов, когда обмотка 56 намагничивания используется для намагничивания. Случай, показанный на фиг. 34, выполняет намагничивание не только с помощью обмотки 56 намагничивания, но также и с помощью инвертора 1. Когда команда Ф* магнитного потока, вычисленная блоком 12 обработки команд магнитного потока, изменяется, блок 17 создания запроса намагничивания мгновенно устанавливает флаг FCReq запроса намагничивания в «1». Принимая флаг FCReq запроса намагничивания, блок 13 управления переменным магнитным потоком выполняет процесс намагничивания за предопределенное время Та. Процесс намагничивания обеспечивает значение ImagRef команды тока намагничивания для обмотки 56 намагничивания и команду Id* тока по D-оси, которая является командой тока для намагничивания основным блоком 122 управления инвертора 1.FIG. 34 is a waveform graph showing examples of waveforms when the magnetization coil 56 is used for magnetization. The case shown in FIG. 34, performs magnetization not only with the magnetization coil 56, but also with the inverter 1. When the magnetic flux command Φ * calculated by the magnetic flux instruction processing unit 12 changes, the magnetization request creating unit 17 instantly sets the magnetization request flag FCReq to “ one". Taking the magnetization request flag FCReq, the variable magnetic flux control unit 13 performs the magnetization process in a predetermined time Ta. The magnetization process provides the magnetization current command value ImagRef for the magnetization coil 56 and the D-axis current command Id *, which is the current command for magnetization of the main control unit 122 of the inverter 1.

Ток Imag намагничивания и ток Id по D-оси инвертора 1 используются для регулирования и пропускания токов. Ток Imag намагничивания и ток Id по D-оси создают магнитные поля для изменения переменного магнита. На фиг. 34, намагничивание между моментами t1 и t2 времени намагничивает переменный магнит 53, а намагничивание между моментами t3 и t4 времени размагничивает переменный магнит 53.The magnetization current Imag and current Id on the D-axis of the inverter 1 are used to control and transmit currents. Magnetization current Imag and D-axis current Id create magnetic fields to change a variable magnet. In FIG. 34, the magnetization between times t1 and t2 of time magnetizes the variable magnet 53, and the magnetization between times t3 and t4 of time demagnetizes the variable magnet 53.

По сравнению со стороной размагничивания сторона намагничивания не является легкой вследствие магнитного насыщения. Соответственно, намагничивание выполняется одновременно из обмотки 56 намагничивания и инвертора 1. С другой стороны, сторона размагничивания легче, чем сторона намагничивания, а потому используется только обмотка 56 намагничивания.Compared to the demagnetization side, the magnetization side is not light due to magnetic saturation. Accordingly, the magnetization is carried out simultaneously from the magnetization winding 56 and the inverter 1. On the other hand, the demagnetization side is lighter than the magnetization side, and therefore only the magnetization winding 56 is used.

Намагничивание посредством инвертора 1 более или менее вызывает колебание крутящего момента, а потому не является предпочтительным. Если обмотка 56 намагничивания в одиночку неэффективна для намагничивания, инвертор 1 может использоваться в согласованности с обмоткой 56 намагничивания, чтобы легко выполнять намагничивание.Magnetization through the inverter 1 more or less causes a fluctuation in torque, and therefore is not preferred. If the magnetization coil 56 alone is ineffective for magnetization, the inverter 1 can be used in conjunction with the magnetization coil 56 to easily carry out magnetization.

Фиг. 35 - график формы сигнала, показывающий еще один пример процесса намагничивания. Обмотка 56 намагничивания действует только на сторону намагничивания. Как упомянуто выше, сторона размагничивания является более легкой, чем сторона намагничивания, а потому успешно выполняется инвертором 1 без задействования схемы 128 намагничивания, то есть без пропускания тока намагничивания в обмотку 56 намагничивания. В этом случае, инвертор 120 намагничивания может быть упрощен, чтобы работать в одном квадранте, как показано на фиг. 32. Это вносит вклад для снижения габаритов и веса системы. Вентиль 120 инвертора намагничивания включается только во время процесса намагничивания (от t1 до t2 и от t3 до t4).FIG. 35 is a waveform graph showing another example of a magnetization process. The magnetization coil 56 acts only on the magnetization side. As mentioned above, the demagnetization side is lighter than the magnetization side, and therefore, is successfully performed by the inverter 1 without involving the magnetization circuit 128, that is, without passing the magnetization current to the magnetization coil 56. In this case, the magnetization inverter 120 can be simplified to operate in a single quadrant, as shown in FIG. 32. This contributes to reducing the size and weight of the system. The magnetization inverter valve 120 is turned on only during the magnetization process (from t1 to t2 and from t3 to t4).

Подача энергии из схемы 128 намагничивания в обмотку 56 намагничивания ротора 51 может достигаться бесконтактным образом. Фиг. 36 - схема, показывающая такой случай. На фиг. 29, инвертор 120 намагничивания подает энергию через контактное кольцо 121 в обмотку 56 намагничивания. На фиг. 36, вращающийся трансформатор 132 подает энергию в обмотку намагничивания бесконтактным образом. Вращающийся трансформатор 132 имеет обмотку 130 стороны подачи энергии, установленную на статоре, и обмотку 129 стороны приема энергии, установленную на роторе 51.The supply of energy from the magnetization circuit 128 to the magnetization coil 56 of the rotor 51 can be achieved in a non-contact manner. FIG. 36 is a diagram showing such a case. In FIG. 29, the magnetization inverter 120 supplies energy through the contact ring 121 to the magnetization coil 56. In FIG. 36, the rotary transformer 132 supplies energy to the magnetization winding in a non-contact manner. The rotary transformer 132 has a power supply side winding 130 mounted on the stator and a power receiving side winding 129 mounted on the rotor 51.

Инвертор 120 намагничивания прикладывает к обмотке 56 намагничивания высокочастотное напряжение, соответствующее команде тока намагничивания. Обмотка 129 приема энергии вращающегося трансформатора 132 индуцирует такое же напряжение. Обмотка 129 стороны приема энергии имеет нейтральную точку и схему 133 выпрямления для проведения двухполупериодного выпрямления. Выход схемы 133 выпрямления присоединен к обмотке 56 намагничивания, которая принимает подвергнутый двухполупериодному преобразованию постоянный ток и пропускает ток намагничивания для изменения магнитного потока переменного магнита 53.The magnetization inverter 120 applies a high frequency voltage corresponding to the magnetization current command to the magnetizing coil 56. The power receiving coil 129 of the rotary transformer 132 induces the same voltage. The power receiving side coil 129 has a neutral point and a rectification circuit 133 for conducting half-wave rectification. The output of the rectification circuit 133 is connected to a magnetization winding 56, which receives a diode-converted DC current and transmits a magnetization current to change the magnetic flux of the alternating magnet 53.

По сравнению с контактным кольцом 121 этот вариант осуществления может проводить намагничивание бесконтактным образом, чтобы улучшать эксплуатационные качества технического обслуживания и надежность. Схема на стороне приема энергии включает в себя только диоды, которые установлены на роторе 51, что может повышать температуру. Однако усовершенствованная полупроводниковая технология, такая как SiC (карбид кремния), может не вызывать температурных проблем. Как упомянуто выше, обмотка 56 намагничивания нуждается в небольшом напряжении, а вращающемуся трансформатору не нужно большое пространство.Compared to slip ring 121, this embodiment can magnetize in a non-contact manner to improve maintenance performance and reliability. The circuit on the receiving side of the energy includes only diodes that are mounted on the rotor 51, which can increase the temperature. However, advanced semiconductor technology, such as SiC (silicon carbide), may not cause temperature problems. As mentioned above, the magnetization winding 56 needs little voltage, and a rotating transformer does not need a large space.

В этом примере, ток в обмотку 56 намагничивания пропускается в одном направлении. Когда инвертор 1 используется для намагничивания, не обязательно пропускать чрезмерно большой ток статора, так как статор не будет магнитно насыщаться, как показано в формах сигнала по фиг. 34. Если ток намагничивания пропускается в обоих направлениях, как показано на фиг. 35, сторона вывода постоянного тока выпрямителя 133 может иметь второй инвертор 134 намагничивания, как показано на фиг. 37. Эта конфигурация может пропускать ток намагничивания в обоих направлениях через обмотку 56 намагничивания. Схема 128 намагничивания может быть выполнена на роторе 51 двигателя 4 с переменным магнитным потоком. В этом случае, контактное кольцо 121 и вращающийся трансформатор 132 не обязательны.In this example, current is passed to the magnetization coil 56 in one direction. When the inverter 1 is used for magnetization, it is not necessary to pass an excessively high stator current, since the stator will not be magnetically saturated, as shown in the waveforms of FIG. 34. If the magnetizing current is passed in both directions, as shown in FIG. 35, the DC output side of rectifier 133 may have a second magnetization inverter 134, as shown in FIG. 37. This configuration can pass the magnetization current in both directions through the magnetization winding 56. The magnetization circuit 128 can be performed on the rotor 51 of the variable-flux motor 4. In this case, the slip ring 121 and the rotary transformer 132 are optional.

(Восьмой вариант осуществления)(Eighth Embodiment)

Со ссылкой на фиг. 38, будет пояснена система привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно восьмому варианту осуществления настоящего изобретения. Согласно седьмому варианту осуществления, показанному на фиг. 29, один инвертор 1 возбуждает один двигатель 4 с переменным магнитным потоком. С другой стороны, система привода двигателя с переменным магнитным потоком по этому варианту осуществления возбуждает четыре двигателя 4 с переменным магнитным потоком посредством одного инвертора 1. На фиг. 38, части, обычные такового по седьмому и другим вариантам осуществления, представлены общими ссылками.With reference to FIG. 38, a variable flux motor drive system according to an eighth embodiment of the present invention will be explained. According to a seventh embodiment shown in FIG. 29, one inverter 1 drives one variable-flux motor 4. On the other hand, the variable-flux motor drive system of this embodiment drives four variable-flux motors 4 through one inverter 1. FIG. 38, parts common to those of the seventh and other embodiments are represented by common references.

Главный блок 122 управления инвертора 1 составлен подобно таковому по фиг. 29. Каждый двигатель 4 с переменным магнитным потоком обеспечен схемой 128 намагничивания, включающей в себя блок 123 регулирования тока намагничивания и инвертор 120 намагничивания. Обычно установлен источник 127 питания постоянного тока. Блок 123 регулирования тока намагничивания дополнительно имеет стабилизирующий регулятор 126, чей выходной сигнал добавляется к команде ImagRef тока намагничивания. Стабилизирующий регулятор 126 принимает число оборотов WR(x) двигателя 4(x) с переменным магнитным потоком, дифференцирует таковое, умножает результат на коэффициент передачи и выводит произведение для коррекции команды ImagRef тока намагничивания.The main control unit 122 of the inverter 1 is composed similar to that of FIG. 29. Each variable-flux motor 4 is provided with a magnetization circuit 128 including a magnetization current control unit 123 and a magnetization inverter 120. Typically, a DC power supply 127 is installed. The magnetization current control unit 123 further has a stabilizing regulator 126, whose output signal is added to the magnetization current command ImagRef. The stabilizing controller 126 receives the number of revolutions WR (x) of the variable-flux motor 4 (x), differentiates it, multiplies the result by the transfer coefficient, and outputs the product to correct the magnetization current command ImagRef.

Обычно возбуждение множества синхронных двигателей одним инвертором 1 может вызывать вибрацию и дестабилизировать число оборотов синхронных двигателей, если нагрузка на двигатели 4 с переменным магнитным потоком является несбалансированной. Инвертор 1 не имеет средства для стабилизации отдельных синхронных двигателей, а потому может утрачивать синхронизм и становиться неработоспособным. Вследствие этого, есть несколько примеров для одновременного возбуждения синхронных двигателей. Система, применяющая один инвертор для одного синхронного двигателя, то есть одного двигателя 4 с переменным магнитным потоком, является более высокой по себестоимости по сравнению с системой привода, способной одновременно возбуждать множество, например, асинхронных двигателей.Typically, the excitation of multiple synchronous motors by one inverter 1 can cause vibration and destabilize the number of revolutions of synchronous motors if the load on the motors 4 with variable magnetic flux is unbalanced. Inverter 1 does not have the means to stabilize individual synchronous motors, and therefore can lose synchronism and become inoperative. Because of this, there are several examples for the simultaneous excitation of synchronous motors. A system using one inverter for one synchronous motor, that is, one variable-flux motor 4, is higher in cost than a drive system capable of simultaneously driving multiple, for example, asynchronous motors.

С другой стороны, вариант осуществления, показанный на фиг. 38, имеет стабилизирующий регулятор 126, который может пропускать ток намагничивания для подавления изменения числа оборотов двигателя 4 с переменным магнитным потоком, вызванной неравномерным распределением нагрузки. Это стабилизирует число оборотов каждого двигателя 4 с переменным магнитным потоком.On the other hand, the embodiment shown in FIG. 38, has a stabilizing regulator 126 that can pass magnetization current to suppress a change in the speed of the variable-flux motor 4 caused by uneven load distribution. This stabilizes the speed of each variable-flux motor 4.

Крутящий момент двигателя 4 с переменным магнитным потоком определяется магнитным потоком магнита и током статора. Ток статора является общим и нерегулируемым. Посредством увеличения магнитного потока переменного магнита 53 с помощью тока обмотки 56 намагничивания, общий магнитный поток становится регулируемым. Для стабилизации числа оборотов отклонение числа оборотов может возвращаться в крутящий момент (так как оно является эквивалентным внутреннему трению). Это реализуется созданием обратной связи по производной числа оборотов. Предоставление обмотки 56 намагничивания для каждого двигателя 4 с переменным магнитным потоком может реализовывать одновременную работу двигателей 4 с переменным магнитным потоком, которые являются синхронными двигателями. Такая одновременная работа недостижима предшествующим уровнем техники. Вариант осуществления централизованно размещает инвертор 1, для снижения габаритов и себестоимости системы.The torque of the variable-flux motor 4 is determined by the magnetic flux of the magnet and the stator current. The stator current is general and unregulated. By increasing the magnetic flux of the alternating magnet 53 using the magnetizing coil current 56, the total magnetic flux becomes adjustable. To stabilize the speed, the speed deviation can return to the torque (since it is equivalent to internal friction). This is realized by creating feedback on the derivative of the number of revolutions. Providing a magnetization coil 56 for each variable flux motor 4 may realize the simultaneous operation of the variable flux motors 4, which are synchronous motors. Such simultaneous operation is unattainable by the prior art. An embodiment centrally places the inverter 1, to reduce the size and cost of the system.

Как пояснено выше, обмотка 56 намагничивания, предусмотренная для ротора 51, не создает противодействующего электродвижущего напряжения, а потому необходимое напряжение невелико. В своей основе, является достаточным прикладывание напряжения, соответствующего сопротивлению обмотки. По сравнению с намагничиванием с помощью инвертора 1 вариант осуществления может очень легко намагничивать переменный магнит 53 и всегда может по отдельности регулировать крутящий момент с использованием обмотки 56 намагничивания.As explained above, the magnetization winding 56 provided for the rotor 51 does not create a counter electromotive voltage, and therefore the required voltage is small. Basically, applying a voltage corresponding to the resistance of the winding is sufficient. Compared to magnetizing with inverter 1, an embodiment can very easily magnetize an alternating magnet 53 and can always individually control torque using magnetization coil 56.

(Девятый вариант осуществления)(Ninth Embodiment)

Фиг. 39 - структурная схема, показывающая конфигурацию системы привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно девятому варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 39 и в упомянутых ниже вариантах осуществления, элементы, которые являются такими же как или эквивалентными таковым по уже поясненным вариантам осуществления, представлены одинаковыми ссылками, чтобы не совершать повторных пояснений. Синхронный двигатель на постоянных магнитах, то есть двигатель 4 с переменным магнитным потоком, является таким же, как таковой по первому варианту осуществления, показанному на фиг. с 2 по 5.FIG. 39 is a block diagram showing a configuration of a variable flux motor drive system according to a ninth embodiment of the present invention. In FIG. 39 and in the embodiments described below, elements that are the same as or equivalent to those of the embodiments already explained are represented by the same reference so as not to make repeated explanations. The permanent magnet synchronous motor, i.e. the variable flux motor 4, is the same as that of the first embodiment shown in FIG. from 2 to 5.

Система привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно этому варианту осуществления включает в себя двигатель 4 с переменным магнитным потоком, устройство обнаружения 2 тока, источник 3 питания постоянного тока, инвертор 1 для преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного тока, переключатель 205a, схему 6 ШИМ, блок 208a проверки на останов/размагничивание, блок 210 обработки команд напряжения, блок 211 обработки команд тока и датчик 18 угла поворота. Система привода двигателя с переменным магнитным потоком является разделяемой на главную схему и схему управления. Источник 3 питания постоянного тока, инвертор 1, двигатель 4 с переменным магнитным потоком, устройство обнаружения 2 тока для обнаружения тока двигателя и датчик 18 угла поворота для обнаружения угла поворота двигателя 4 с переменным магнитным потоком образуют главную схему. Переключатель 205a, съема 6 ШИМ, блок 208a проверки на останов/размагничивание, блок 210 обработки команд напряжения и блок 211 обработки команд тока образуют схему управления. Двигатель 4 с переменным магнитным потоком имеет переменный магнит (например, алнико магнит), который является постоянным магнитом с низкой коэрцитивной силой.The variable flux motor drive system according to this embodiment includes a variable flux motor 4, a current detection device 2, a direct current power supply 3, an inverter 1 for converting direct current energy to alternating current energy, a switch 205a, a PWM circuit 6 , a stop / demagnetize test unit 208a, a voltage command processing unit 210, a current command processing unit 211, and a rotation angle sensor 18. The variable-flux motor drive system is divided into a main circuit and a control circuit. A DC power source 3, an inverter 1, a variable magnetic flux motor 4, a current detection device 2 for detecting a motor current, and a rotation angle sensor 18 for detecting a rotation angle of the variable magnetic flux motor 4 form a main circuit. A PWM selector switch 205a 6, a stop / demagnetize test unit 208a, a voltage command processing unit 210 and a current command processing unit 211 form a control circuit. The variable-flux motor 4 has a variable magnet (e.g. an alnico magnet), which is a permanent magnet with a low coercive force.

Инвертор 1 возбуждает двигатель 4 с переменным магнитным потоком. К тому же, инвертор 1 соответствует блоку намагничивания настоящего изобретения, чтобы подавать ток намагничивания для регулирования магнитного потока переменного магнита двигателя 4 с переменным магнитным потоком. Кроме того, инвертор 1 соответствует блоку размагничивания настоящего изобретения, для размагничивания переменного магнита, согласно сигналу размагничивания, создаваемому блоком 208a проверки на останов/размагничивание. Инвертор 1 присоединен непосредственно к двигателю 4 с переменным магнитным потоком и, в отличие от предшествующего уровня техник, не нуждается в замыкателе нагрузки. Согласно варианту осуществления есть один блок размагничивания. Можно устанавливать множество блоков размагничивания. Вариант осуществления, применяющий множество блоков размагничивания, будет пояснен позже.The inverter 1 drives the variable-flux motor 4. In addition, the inverter 1 corresponds to the magnetization unit of the present invention in order to supply a magnetization current for controlling the magnetic flux of the variable magnet of the variable-flux motor 4. In addition, the inverter 1 corresponds to the demagnetization unit of the present invention for demagnetizing the variable magnet according to the demagnetization signal generated by the stop / demagnetize checking unit 208a. The inverter 1 is connected directly to the variable-flux motor 4 and, unlike the prior art, does not need a load closure. According to an embodiment, there is one demagnetization unit. You can install many demagnetization blocks. An embodiment using a plurality of demagnetization blocks will be explained later.

Блок 208a проверки на останов/размагничивание соответствует блоку проверки на размагничивание по настоящему изобретению, который проверяет, должен ли размагничиваться переменный магнит двигателя 4 с переменным магнитным потоком, и, согласно результату проверки, создает сигнал размагничивания. Если инвертор 1 прекращает работать или если происходит отказ внутри или вне системы привода двигателя с переменным магнитным потоком, блок 208a проверки на останов/размагничивание определяет, что следует размагничивать переменный магнит, и создает сигнал размагничивания для останова системы для защиты.The stop / demagnetize check unit 208a corresponds to the demagnetize check unit of the present invention, which checks whether the variable magnet of the variable-flux motor 4 is demagnetized and, according to the result of the test, generates a demagnetize signal. If the inverter 1 stops operating or if a failure occurs inside or outside the variable-flux motor drive system, the stop / demagnetize check unit 208a determines that the alternating magnet should be demagnetized and generates a demagnetize signal to stop the system for protection.

Блок 210 обработки команд напряжения, блок 211 обработки команд тока и датчик 18 угла поворота являются такими же, как таковые у предшествующего уровня техники, показанного на фиг. 57, а потому, повторные пояснения опущены.The voltage command processing unit 210, the current command processing unit 211, and the rotation angle sensor 18 are the same as those of the prior art shown in FIG. 57, and therefore, repeated explanations are omitted.

Переключатель 205a переключает выходной сигнал на другой согласно сигналу размагничивания, создаваемому блоком 208a проверки на останов/размагничивание. Если никакой сигнал размагничивания не выдается от блока 208a проверки на останов/размагничивание (флаг размагничивания, FLG_DEMAG = 0), переключатель 205a обеспечивает схему 6 ШИМ командами Vu*, Vv* и Vw* трехфазного напряжения, создаваемыми блоком 210 обработки команд напряжения.The switch 205a switches the output signal to another according to the demagnetize signal generated by the stop / demagnetize test unit 208a. If no demagnetize signal is output from the stop / demagnetize test unit 208a (demagnetize flag, FLG_DEMAG = 0), the switch 205a provides a 6-phase PWM circuit with three-phase voltage commands Vu *, Vv * and Vw * generated by the voltage command processing unit 210.

С другой стороны, если блок 208a проверки на останов/размагничивание выводит сигнал размагничивания (флаг размагничивания, FLG_DEMAG = 1), переключатель 205a выводит 0. В этом случае, схема 6 ШИМ обеспечивает инвертор 1 сигналом управления, так чтобы фазы U, V и W одновременно повторяли операции включения/выключения (ON/OFF). Инвертор 1, поэтому, закорачивает провода двигателя 4 с переменным магнитным потоком, чтобы размагничивать переменный магнит.On the other hand, if the stop / demagnetize check unit 208a outputs a demagnetize signal (demagnetize flag, FLG_DEMAG = 1), the switch 205a outputs 0. In this case, the PWM circuit 6 provides the inverter 1 with a control signal so that phases U, V and W at the same time, ON / OFF operations were repeated. The inverter 1, therefore, shorts the wires of the variable-flux motor 4 to demagnetize the variable magnet.

Фиг. 40 показывает подробную конфигурацию инвертора 1. Как упомянуто выше, блок 208a проверки на останов/размагничивание выводит сигнал размагничивания, чтобы одновременно включать или выключать переключающие элементы трех фаз. Следовательно, инвертор 1 закорачивает провода двигателя 4 с переменным магнитным потоком, чтобы размагничивать переменный магнит 53. Один из способов размагничивания переменного магнита 53 двигателя 4 с переменным магнитным потоком состоит в том, чтобы включать один из шести переключающих элементов инвертора 1. Включение одного из переключающих элементов может приводить ротор 51 к предопределенному фазовому углу, так что ток размагничивания может пропускаться для размагничивания индуцированного напряжения. Индуцированное напряжение двигателя 4 с переменным магнитным потоком вызывает проблему, если двигатель 4 с переменным магнитным потоком является вращающимся. Вследствие вращения ротор 51 непременно пересекает предопределенный фазовый угол поворота, а потому переменный магнит 53 может размагничиваться.FIG. 40 shows the detailed configuration of inverter 1. As mentioned above, the stop / demagnetize test unit 208a outputs a demagnetize signal to simultaneously turn on or off the switching elements of the three phases. Therefore, the inverter 1 shorts the wires of the variable-flux motor 4 to demagnetize the variable magnet 53. One way to demagnetize the variable magnet 53 of the variable-flux motor 4 is to turn on one of the six switching elements of inverter 1. Turning on one of the switching elements can lead the rotor 51 to a predetermined phase angle, so that the demagnetization current can be passed to demagnetize the induced voltage. The induced voltage of the variable-flux motor 4 causes a problem if the variable-flux motor 4 is rotating. Due to rotation, the rotor 51 necessarily crosses a predetermined phase angle of rotation, and therefore the alternating magnet 53 can be demagnetized.

Еще один способ состоит в том, чтобы снижать выходное напряжение инвертора 1 для достижения размагничивания. Закорачивание проводов двигателя 4 с переменным магнитным потоком эквивалентно обнулению выходного напряжения инвертора 1. Размагничивание достигается в достаточной мере всего лишь снижением выходного напряжения. Например, подобно обычному процессу намагничивания, команда тока намагничивания, необходимая для достижения целевой величины магнитного потока размагничивания, задается в качестве команды тока по D-оси, чтобы пропускать ток размагничивания для размагничивания. Выходное напряжение снижается в ответ на уменьшение магнитного потока магнита, то есть размагничивание магнита в зависимости от периода для пропускания тока намагничивания.Another way is to reduce the output voltage of the inverter 1 to achieve demagnetization. The shorting of the wires of the motor 4 with variable magnetic flux is equivalent to zeroing the output voltage of the inverter 1. The demagnetization is achieved sufficiently only by reducing the output voltage. For example, like a normal magnetization process, the magnetization current command necessary to achieve the target value of the demagnetization magnetic flux is specified as a current command along the D axis to pass the demagnetization current for demagnetization. The output voltage decreases in response to a decrease in the magnetic flux of the magnet, that is, the demagnetization of the magnet, depending on the period for the passage of the magnetization current.

Когда блок размагничивания по настоящему изобретению закорачивает, по меньшей мере, одно междупроводное соединение двигателя 4 с переменным магнитным потоком для размагничивания и когда ток размагничивания находится на предопределенном уровне, период закорачивания может быть очень коротким. Будет достаточно всего лишь мгновенного короткого замыкания.When the demagnetization unit of the present invention shorts at least one inter-wire connection of the variable-flux demagnetizing motor 4 and when the demagnetization current is at a predetermined level, the shorting period can be very short. An instantaneous short circuit will suffice.

Будет пояснена работа варианта осуществления, имеющего вышеупомянутую конфигурацию. Фиг. 41 - структурная схема, показывающая подробную конфигурацию блока 208a проверки на останов/размагничивание. Входными сигналами в блок являются сигнал PROT защиты и команда RUN_CMD работы. Эти сигналы создаются надлежащим средством в системе. На основании этих сигналов блок 208a проверки на останов/размагничивание получает временную привязку, когда инвертор 1 останавливает работу, или временную привязку, когда система привода двигателя с переменным магнитным потоком должна быть защищена.An operation of an embodiment having the above configuration will be explained. FIG. 41 is a block diagram showing a detailed configuration of a stop / demagnetize test unit 208a. The input signals to the block are the PROT protection signal and the operation command RUN_CMD. These signals are created by the proper means in the system. Based on these signals, the stop / demagnetize test unit 208a receives a time reference when the inverter 1 stops operation, or a time reference when the variable-flux motor drive system needs to be protected.

В своей основе, когда введена команда работы, команда работы находится в состоянии работы (RUN_CMD = 1), а когда команда работы задает останов, команда работы находится в состоянии останова (RUN_CMD = 0).Basically, when an operation command is entered, the operation command is in the operation state (RUN_CMD = 1), and when the operation command sets a stop, the operation command is in the stopped state (RUN_CMD = 0).

Прежде всего, будет пояснен нормальный останов. Фиг. 42(a) показывает состояния сигналов вдоль оси времени в течение нормального останова. В состоянии нормальной работы, команда работы RUN_CMD = 1, а сигнал защиты, PROT = 0. Соответственно, схема 220 НЕ выводит 1, и схема 221 И также выводит 1. Здесь, выходной сигнал из схемы 221 И рассматривается в качестве команды работы, учитывающей защиту.First of all, a normal stop will be explained. FIG. 42 (a) shows the states of signals along the time axis during a normal stop. In normal operation, the operation command is RUN_CMD = 1, and the protection signal is PROT = 0. Accordingly, the circuit 220 DOES NOT output 1, and the circuit 221 And also outputs 1. Here, the output signal from the circuit 221 And is considered as an operation command taking into account protection.

Если нормальная работа продолжается, схема 223 хранения предыдущего значения выводит 1. Поскольку схема 222 НЕ выводит 0, схема 224 И выводит 0. По приему 1, схема 225 задержки времени выключения (OFFTD) выводит 0 через предопределенное время. В этом примере, 0 непрерывно подается в схему 225 OFFTD, а потому схема 225 OFFTD непрерывно выводит 0. Как результат, флаг размагничивания, FLG_DEMAG = 0. Схема 226 ИЛИ выводит 1.If normal operation continues, the storage circuit 223 of the previous value outputs 1. Since the circuit 222 DOES NOT output 0, the circuit 224 AND outputs 0. By reception 1, the OFF time delay circuit 225 (OFFTD) outputs 0 after a predetermined time. In this example, 0 is fed continuously to the OFFTD circuit 225, and therefore, the 225 OFFTD circuit continuously outputs 0. As a result, the demagnetization flag FLG_DEMAG = 0. OR circuit 226 outputs 1.

Схема 227 проверки на серьезный отказ получает, через надлежащее средство, состояние системы привода двигателя с переменным магнитным потоком. Если система привода двигателя с переменным магнитным потоком стабильна, или находится в состоянии несущественного отказа, или в состоянии прочей неисправности устройства схема 227 проверки на серьезный отказ выводит 0. Если система привода двигателя с переменным магнитным потоком имеет серьезный отказ, схема 227 проверки на серьезный отказ выводит 1. В этом примере система стабильна, а потому схема 227 проверки на серьезный отказ выводит 0. Соответственно, схема 228 НЕ выводит 1, и схема 229 И выводит 1.A serious failure test circuit 227 receives, through appropriate means, the state of the variable-flux motor drive system. If the variable-flux motor drive system is stable, or is in a minor failure state, or in a state of other device malfunction, the severe-failure test circuit 227 outputs 0. If the variable-flux motor drive system has a serious failure, the serious-failure test circuit 227 outputs 1. In this example, the system is stable, and therefore, a serious failure test circuit 227 outputs 0. Accordingly, circuit 228 DOES NOT output 1, and circuit 229 AND outputs 1.

Как результат, блок 208a проверки на останов/размагничивание выводит команду Gst управления отпиранием в 1. На основании команды Gst управления отпиранием, создаваемой блоком 208a проверки на останов/размагничивание, схема 6 ШИМ управляет (управляет отпиранием) переключающими элементами, включенными в инвертор 1.As a result, the stop / demagnetize check unit 208a outputs the unlock control command Gst to 1. Based on the unlock control Gst command generated by the stop / demagnetize test unit 208a, the PWM circuit 6 controls (controls unlock) the switching elements included in the inverter 1.

В момент t0 времени по фиг. 42(a), команда работы задает останов (RUN_CMD = 0), схема 225 OFFTD принимает 1, и возникает флаг размагничивания (FLG_DEMAG = 1). В момент t0 времени, команда Gst управления отпиранием остается 1. Поскольку флаг размагничивания имеет значение включено, переключатель 205a выводит 0, как упомянуто выше. В этом случае, схема 6 ШИМ обеспечивает инвертор 1 сигналом управления, так чтобы фазы U, V и W одновременно повторяли операции включения/выключения. Следовательно, инвертор 1 закорачивает провода двигателя 4 с переменным магнитным потоком, чтобы размагничивать переменный магнит.At time t0 of FIG. 42 (a), the operation command sets the stop (RUN_CMD = 0), the OFFTD circuit 225 takes 1, and the demagnetize flag appears (FLG_DEMAG = 1). At time t0, the unlock control command Gst remains 1. Since the demagnetize flag has a value of on, the switch 205a outputs 0, as mentioned above. In this case, the PWM circuit 6 provides the inverter 1 with a control signal so that the phases U, V and W simultaneously repeat the on / off operations. Therefore, the inverter 1 shorts the wires of the variable-flux motor 4 to demagnetize the variable magnet.

После истечения предопределенного времени с момента t0 времени схема 225 OFFTD выводит 0 в момент t1 времени. Как результат, флаг размагничивания пропадает (FLG_DEMAG = 0). Только в течение интервала (от t0 до t1), в котором флаг размагничивания имеет значение включено, переключатель 205a выводит 0, а инвертор 1 выполняет размагничивание.After a predetermined time elapses from time t0, the OFFTD circuit 225 outputs 0 at time t1. As a result, the demagnetization flag disappears (FLG_DEMAG = 0). Only during the interval (from t0 to t1) in which the demagnetization flag has a value on, the switch 205a outputs 0, and the inverter 1 performs demagnetization.

В момент t1 времени, команда Gst управления отпиранием становится 0. Соответственно, переключающие элементы инвертора 1 запираются, и инвертор 1 прекращает работу.At time t1, the unlock control command Gst becomes 0. Accordingly, the switching elements of the inverter 1 are locked, and the inverter 1 stops operation.

Затем, будет пояснен защитный останов при несущественном отказе. Фиг. 42 (b) показывает состояния сигнала по оси времени во время защитного останова при несущественном отказе. В момент t0 времени сигнал PROT защиты меняется с 0 на 1. Схема 221 И выводит команду работы, учитывающую защиту в 0. Затем, схема 225 OFFTD выводит 1, и возникает флаг размагничивания (FLG_DEMAG =1) для выполнения размагничивания инвертором 1. После прохождения предопределенного времени команда Gst управления отпиранием становится 0 момент t1 времени. Как результат, переключающие элементы инвертора 1 запираются, и инвертор 1 прекращает работу. То, что отлично от нормального останова, состоит в том, что команда работы сохраняет состояние работы (RUN_CMD = 1), а сигнал PROT защиты становится 1, чтобы выполнять размагничивание и останов инвертора 1.Then, a protective stop in the event of a minor failure will be explained. FIG. 42 (b) shows signal states along the time axis during a protective stop in the event of a minor failure. At time t0, the protection signal PROT changes from 0 to 1. Scheme 221 And displays an operation command that takes protection into 0. Then, OFFTD circuit 225 outputs 1, and the demagnetize flag (FLG_DEMAG = 1) appears to perform demagnetization by inverter 1. After passing a predetermined time, the unlock control command Gst becomes 0 time t1. As a result, the switching elements of the inverter 1 are locked, and the inverter 1 stops working. What is different from a normal shutdown is that the run command saves the run state (RUN_CMD = 1), and the protection signal PROT becomes 1 to demagnetize and stop the inverter 1.

В заключение, будет пояснен защитный останов при серьезном отказе. Фиг. 42(c) показывает состояния сигнала по оси времени при защитном останове на серьезный отказ. Критерии для несущественного отказа и серьезного отказа могут по выбору устанавливаться конструктором или пользователем. Обычно, серьезный отказ является отказом, который принадлежит системе, опасен, если вентили включены согласно команде управления отпиранием, и необходимо, чтобы система была остановлена немедленно. В момент t0 времени сигнал PROT защиты меняется с 0 на 1. Одновременно, схема 227 проверки на серьезный отказ выводит 1, чтобы указать, что он является серьезным отказом. Как результат, команда Gst управления отпиранием становится 0, чтобы немедленно остановить инвертор 1.In conclusion, a protective stop will be explained in the event of a serious failure. FIG. 42 (c) shows the signal states along the time axis during a protective stop for a serious failure. The criteria for minor failure and serious failure may be optionally set by the designer or user. Usually, a serious failure is a failure that belongs to the system, it is dangerous if the valves are turned on according to the unlock control command, and it is necessary that the system be stopped immediately. At time t0, the protection signal PROT changes from 0 to 1. At the same time, the serious failure test circuit 227 outputs 1 to indicate that it is a serious failure. As a result, the unlock control command Gst becomes 0 to immediately stop the inverter 1.

В момент t0 времени, схема 25 OFFTD выводит 1, и возникает флаг размагничивания (FLG_DEMAG = 1). Однако инвертор 1 остановлен, а потому, никакого размагничивания не выполняется.At time t0, the OFFTD circuit 25 outputs 1, and a demagnetization flag appears (FLG_DEMAG = 1). However, the inverter 1 is stopped, and therefore, no demagnetization is performed.

Как пояснено выше, система привода двигателя с переменным магнитным потоком по этому варианту осуществления выполняет размагничивание, когда система привода двигателя с переменным магнитным потоком должна защищаться или когда инвертор 1 останавливается. Это подавляет противодействующее электродвижущее напряжение, предотвращает силу торможения и надежно защищает систему.As explained above, the variable-flux motor drive system of this embodiment performs demagnetization when the variable-flux motor drive system is to be protected or when the inverter 1 is stopped. This suppresses counteracting electromotive voltage, prevents braking power and reliably protects the system.

Когда блок 208a проверки на останов/размагничивание выводит сигнал размагничивания, инвертор 1 управляется, чтобы просто выполнять размагничивание. Соответственно, существующие устройства могут эффективно использоваться для реализации этой системы. Выполнение размагничивания может подавлять противодействующее электродвижущее напряжение, чтобы устранить замыкатель 209 нагрузки, показанный на фиг. 57, тем самым снижая затраты.When the stop / demagnetize test unit 208a outputs a demagnetize signal, the inverter 1 is controlled to simply perform demagnetize. Accordingly, existing devices can be effectively used to implement this system. Performing demagnetization can suppress the opposing electromotive voltage to eliminate the load contactor 209 shown in FIG. 57, thereby reducing costs.

Хотя этот вариант осуществления непосредственно соединяет инвертор 1 и двигатель 4 с переменным магнитным потоком друг с другом, замыкатель для управления электрическим соединением может быть установлен между инвертором 1 и двигателем 4 с переменным магнитным потоком, подобно предшествующему уровню техники. В этом случае, блок 208a проверки на размагничивание выводит сигнал управления для размыкания замыкателя, когда инвертор 1 прекращает работать, или когда система привода двигателя с переменным магнитным потоком должна быть защищена. Эта конфигурация улучшает надежность системы привода двигателя с переменным магнитным потоком. Эта система привода двигателя с переменным магнитным потоком имеет инвертор 1, служащий в качестве блока размагничивания, а потому каждая фаза может иметь только один замыкатель (вместо сдвоенной компоновки). Although this embodiment directly connects the inverter 1 and the variable-flux motor 4 to each other, a contactor for controlling the electrical connection can be installed between the inverter 1 and the variable-flux motor 4, similar to the prior art. In this case, the demagnetization test unit 208a outputs a control signal for opening the contactor when the inverter 1 stops operating, or when the variable-flux motor drive system needs to be protected. This configuration improves the reliability of the variable-flux motor drive system. This variable-flux motor drive system has an inverter 1, serving as a demagnetization unit, and therefore each phase can have only one contactor (instead of a dual arrangement).

Фиг. 43 показывает сравнение регулирования магнитного потока между существующим приводом и приводом двигателя с переменным магнитным потоком по варианту осуществления. На фиг. 43, 251a и 251b - выдерживаемые напряжения инвертора, 252a и 252b - напряжения на зажимах двигателя, 253a и 253b - частоты вращения, 254a и 254b - величины магнитного потока магнита, а 255a и 255b - противодействующие электродвижущие напряжения. Tcst - временная привязка движения по инерции.FIG. 43 shows a comparison of magnetic flux control between an existing drive and a variable flux motor drive of an embodiment. In FIG. 43, 251a and 251b are the withstand voltages of the inverter, 252a and 252b are the voltages at the motor terminals, 253a and 253b are rotational speeds, 254a and 254b are the magnitude of the magnetic flux of the magnet, and 255a and 255b are counteracting electromotive voltages. Tcst - time reference of inertia movement.

Фиг. 43(a) показывает регулирование магнитного потока существующего привода, то есть синхронного двигателя на постоянных магнитах с постоянным магнитным потоком (PRM). Магнитный поток 254a магнита у PRM постоянен безотносительно частоты вращения, а потому создаваемое противодействующее электродвижущее напряжение 255a повышается согласно увеличению частоты 253a вращения. В случае электропоезда, EV, HEV или судна, множество систем привода приводят в движение одиночный объект. В этом случае, каждый привод не способен самостоятельно определять скорость (число оборотов двигателя) объекта. Внешняя сила (ветер, уклон, и тому подобное), действующая на объект, может ускорять объект. В таком случае, частота вращения будет возрастать, даже если инвертор 1 остановлен, так что двигатель вращается по инерции, и противодействующее электродвижущее напряжение 255a повышается согласно частоте вращения. Как пояснено выше, есть вероятность, что противодействующее электродвижущее напряжение 255a превышает выдерживаемое напряжение 251a инвертора 1, что повредит привод, создает силу торможения, прикладываемую к двигателю и вызывает отказ короткого замыкания.FIG. 43 (a) shows the magnetic flux control of an existing drive, i.e. a permanent magnetic flux permanent magnet (PRM) synchronous motor. The magnetic flux 254a of the magnet at PRM is constant regardless of the rotational speed, and therefore, the generated counter electromotive voltage 255a rises according to the increase of the rotational speed 253a. In the case of an electric train, EV, HEV or ship, many drive systems drive a single object. In this case, each drive is not able to independently determine the speed (engine speed) of the object. An external force (wind, incline, and the like) acting on an object can accelerate the object. In this case, the rotational speed will increase even if the inverter 1 is stopped, so that the motor rotates by inertia, and the counter electromotive voltage 255a rises according to the rotational speed. As explained above, it is likely that the counter electromotive voltage 255a exceeds the withstand voltage 251a of the inverter 1, which will damage the drive, create a braking force applied to the motor and cause a short circuit failure.

Чтобы справляться с этим, привод двигателя с переменным магнитным потоком по варианту осуществления, показанному на фиг. 43(b), выполняет размагничивание при останове инвертора 1, чтоб минимизировать магнитный поток 254b магнита. Даже если частота 253b вращения повышается, когда двигатель 4 с переменным магнитным потоком вращается по инерции, противодействующее электродвижущее напряжение 255b подавляется, чтобы надежно защищать систему. В низкочастотной зоне, магнитный поток 254b магнита может увеличиваться, чтобы снижать ток, пропускаемый в двигатель 4 с переменным магнитным потоком, тем самым снижая габариты и себестоимость инвертора 1.To cope with this, the variable-flux motor drive of the embodiment shown in FIG. 43 (b), performs demagnetization when the inverter 1 is stopped, in order to minimize the magnetic flux 254b of the magnet. Even if the rotation frequency 253b increases when the variable-flux motor 4 rotates by inertia, the counteracting electromotive voltage 255b is suppressed in order to reliably protect the system. In the low-frequency zone, the magnetic flux of the magnet 254b may increase to reduce the current passed to the variable-flux motor 4, thereby reducing the size and cost of the inverter 1.

(Десятый вариант осуществления)(Tenth Embodiment)

Фиг. 44 - структурная схема, показывающая конфигурацию системы привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно десятому варианту осуществления настоящего изобретения. Этот вариант осуществления отличается от девятого варианта осуществления тем, что не установлено никакого переключателя 205a, замыкатели 207a и 207b установлены между проводами двигателя 4 с переменным магнитным потоком, и блок 208b проверки на останов/размагничивание выводит сигнал размагничивания для управления замыкателями 207a и 207b.FIG. 44 is a block diagram showing a configuration of a variable flux motor drive system according to a tenth embodiment of the present invention. This embodiment differs from the ninth embodiment in that no switch 205a is installed, contactors 207a and 207b are installed between the wires of the variable-flux motor 4, and the stop / demagnetize test unit 208b outputs a demagnetize signal to control the contactors 207a and 207b.

Замыкатели 207a и 207b соответствуют блоку размагничивания по настоящему изобретению, и, на основании сигнала размагничивания, созданного блоком 208b проверки на останов/размагничивание, закорачивают провода переменного магнита, тем самым выполняя размагничивание. Этот вариант осуществления, поэтому, включает в себя два блока размагничивания. Подобно первому варианту осуществления, блок 208b проверки на останов/размагничивание определяет, что переменный магнит 53 должен быть размагничен, если инвертор 1 прекращает работать или если система привода двигателя с переменным магнитным потоком должна быть защищена, и создает сигнал размагничивания, который должен подаваться на замыкатели 207a и 207b. Остальная конфигурация варианта осуществления является такой же, как у девятого варианта осуществления, а потому повторные пояснения опущены.The switches 207a and 207b correspond to the demagnetization unit of the present invention, and, based on the demagnetization signal generated by the stop / demagnetize test unit 208b, shorten the wires of the variable magnet, thereby performing demagnetization. This embodiment, therefore, includes two demagnetization units. Similar to the first embodiment, the stop / demagnetize check unit 208b determines that the variable magnet 53 should be demagnetized if the inverter 1 stops working or if the variable-flux motor drive system is to be protected and generates a demagnetize signal to be supplied to the contactors 207a and 207b. The remaining configuration of the embodiment is the same as that of the ninth embodiment, and therefore, repeated explanations are omitted.

Затем, будет пояснена работа варианта осуществления с вышеупомянутой конфигурацией. Фиг. 45 - структурная схема, показывающая подробную конфигурацию блока 208b проверки на останов/размагничивание. Входными сигналами в него являются сигнал PROT защиты и команда RUN_CMD работы. Эти сигналы создаются надлежащим средством в системе.Then, the operation of the embodiment with the above configuration will be explained. FIG. 45 is a block diagram showing a detailed configuration of a stop / demagnetize test unit 208b. The input signals to it are the PROT protection signal and the operation command RUN_CMD. These signals are created by the proper means in the system.

Команда работы, в основном, установлена в состояние работы (RUN_CMD = 1), а когда команда работы задает останов, команда работы устанавливается в состояние останова (RUN_CMD = 0).The work command is basically set to the work state (RUN_CMD = 1), and when the work command sets a stop, the work command is set to the stop state (RUN_CMD = 0).

Прежде всего, будет пояснен нормальный останов. Фиг. 46(a) показывает состояния сигналов по оси времени в течение нормального останова. В состоянии нормальной работы, команда вращения, RUN_CMD = 1, а сигнал защиты, PROT = 0. Соответственно, флаг размагничивания, FLG_DEMAG = 0. Блок 208b проверки на останов/размагничивание выводит команду Gst управления отпиранием в 1. Схема 6 ШИМ принимает команду Gst управления отпиранием, созданную блоком 208b проверки на останов/размагничивание, и соответственно управляет переключающими элементами, включенными в инвертор 1.First of all, a normal stop will be explained. FIG. 46 (a) shows the states of signals along the time axis during a normal stop. In normal operation, the rotation command is RUN_CMD = 1, and the protection signal is PROT = 0. Accordingly, the demagnetize flag, FLG_DEMAG = 0. The stop / demagnetize check unit 208b outputs the unlock control command Gst to 1. The PWM circuit 6 receives the Gst command the unlock control generated by the stop / demagnetize test unit 208b, and accordingly controls the switching elements included in the inverter 1.

В момент t0 времени по фиг. 46(a), команда работы задает останов (RUN_CMD = 0), схема 225 OFFTD принимает 1, и флаг размагничивания становится включенным (FLG_DEMAG = 1). В это время, блок 208b проверки на останов/размагничивание выводит сигнал размагничивания на замыкатели 207a и 207b. На основании сигнала размагничивания замыкатели 207a и 207b закорачивают провода переменного магнита, тем самым проводя размагничивание.At time t0 of FIG. 46 (a), the operation command sets the stop (RUN_CMD = 0), the 225 OFFTD circuit accepts 1, and the demagnetize flag turns on (FLG_DEMAG = 1). At this time, the stop / demagnetize test unit 208b outputs a demagnetize signal to the contactors 207a and 207b. Based on the demagnetization signal, the contactors 207a and 207b short-circuit the wires of the variable magnet, thereby conducting demagnetization.

В отличие от девятого варианта осуществления команда Gst управления отпиранием становится 0 в момент t0 времени. Соответственно, переключающие элементы инвертора 1 запираются, и инвертор 1 останавливает работу. Согласно девятому варианту осуществления инвертор 1 служит в качестве блока размагничивания, а потому, никакое размагничивание не выполняется, если инвертор 1 останавливается. Система привода двигателя с переменным магнитным потоком по десятому варианту осуществления применяет замыкатели 207a и 207b в качестве блоков размагничивания, а потому может выполнять размагничивание, даже если инвертор 1 останавливается.Unlike the ninth embodiment, the unlock control command Gst becomes 0 at time t0. Accordingly, the switching elements of the inverter 1 are locked, and the inverter 1 stops operation. According to a ninth embodiment, the inverter 1 serves as a demagnetization unit, and therefore, no demagnetization is performed if the inverter 1 is stopped. The variable flux motor drive system of the tenth embodiment employs contactors 207a and 207b as demagnetization units, and therefore can perform demagnetization even if the inverter 1 stops.

Через предопределенное время с момента t0 времени, схема 225 OFFTD выводит 0 в момент t1 времени. Как результат, флаг размагничивания становится выключенным (FLG_DEMAG = 0), и замыкатели 207a и 207b останавливают размагничивание схемой междупроводного закорачивания.After a predetermined time from time t0, OFFTD circuit 225 outputs 0 at time t1. As a result, the demagnetization flag turns off (FLG_DEMAG = 0), and the contactors 207a and 207b stop the demagnetization by the inter-wire shorting circuit.

Затем, будет пояснен защитный останов при несущественном отказе. Фиг. 46(b) показывает состояния сигнала по оси времени при защитном останове на несущественный отказ. В момент t0 времени сигнал PROT защиты меняется с 0 на 1. Схема 225 OFFTD выводит 1, и возникает флаг размагничивания (FLG_DEMAG =1), так что замыкатели 207a и 207b выполняют размагничивание. Одновременно, команда Gst управления отпиранием становится 0. Это запирает переключающие элементы инвертора 1, и инвертор 1 останавливает работу. То, что отлично от нормального останова, состоит в том, что команда работы сохраняет состояние работы (RUN_CMD = 1), а сигнал PROT защиты становится 1, чтобы останавливать инвертор 1.Then, a protective stop in the event of a minor failure will be explained. FIG. 46 (b) shows signal states along the time axis during a protective stop for a minor failure. At time t0, the protection signal PROT changes from 0 to 1. OFFTD circuit 225 outputs 1, and the demagnetize flag appears (FLG_DEMAG = 1), so that the contactors 207a and 207b perform demagnetization. At the same time, the unlock control command Gst becomes 0. This locks the switching elements of the inverter 1, and the inverter 1 stops the operation. What is different from a normal shutdown is that the run command saves the run state (RUN_CMD = 1), and the PROT protection signal becomes 1 to stop the inverter 1.

В заключение, будет пояснен защитный останов при серьезном отказе. Фиг. 46(c) показывает состояния сигнала по оси времени при защитном останове на серьезный отказ. В момент t0 времени сигнал PROT защиты меняется с 0 на 1. Одновременно, схема 227 проверки на серьезный отказ выводит 1, чтобы указать, что он является серьезным отказом. Как результат, команда Gst управления отпиранием становится 0, а инвертор 1 останавливает работу немедленно. Согласно варианту осуществления, применяющему блок 208b проверки на останов/размагничивание, система привода двигателя с переменным магнитным потоком действует подобным образом для несущественного отказа и серьезного отказа.In conclusion, a protective stop will be explained in the event of a serious failure. FIG. 46 (c) shows signal states along a time axis during a protective stop for a serious failure. At time t0, the protection signal PROT changes from 0 to 1. At the same time, the serious failure test circuit 227 outputs 1 to indicate that it is a serious failure. As a result, the unlock control command Gst becomes 0, and the inverter 1 stops operation immediately. According to an embodiment using the stop / demagnetize test unit 208b, the variable-flux motor drive system acts similarly for a minor failure and a serious failure.

Фиг. 47 - структурная схема, показывающая еще один пример конфигурации блока 208b проверки на останов/размагничивание. Прежде всего, будет пояснен нормальный останов. Фиг. 48(a) показывает состояния сигналов по оси времени в течение нормального останова. В состоянии нормальной работы, команда работы, RUN_CMD = 1, а сигнал защиты, PROT = 0. Соответственно, флаг размагничивания, FLG_DEMAG = 0. Блок 208b проверки на останов/размагничивание выводит команду Gst управления отпиранием в 1. Схема 6 ШИМ принимает команду Gst управления отпиранием, созданную блоком 208a проверки на останов/размагничивание, и соответственно управляет переключающими элементами, включенными в инвертор 1.FIG. 47 is a block diagram showing yet another example of a configuration of the stop / demagnetize check unit 208b. First of all, a normal stop will be explained. FIG. 48 (a) shows the states of signals along the time axis during a normal stop. In normal operation, the operation command is RUN_CMD = 1, and the protection signal is PROT = 0. Accordingly, the demagnetize flag, FLG_DEMAG = 0. The stop / demagnetize check unit 208b outputs the unlock control command Gst to 1. The PWM circuit 6 receives the Gst command the unlock control generated by the stop / demagnetize test unit 208a, and accordingly controls the switching elements included in the inverter 1.

В момент t0 времени по фиг. 48(a), команда работы задает останов (RUN_CMD = 0), и флаг размагничивания становится включенным (FLG_DEMAG = 1). В это время блок 208b проверки на останов/размагничивание выводит сигнал размагничивания на замыкатели 207a и 207b. На основании сигнала размагничивания замыкатели 207a и 207b закорачивают провода переменного магнита 53, тем самым проводя размагничивание. В момент t0 времени, команда Gst управления отпиранием становится 0, а потому переключающие элементы инвертора 1 запираются, чтобы остановить инвертор 1. После этого флаг размагничивания остается включенным (FLG_DEMAG = 1), чтобы продолжить размагничивание. Команда Gst управления отпиранием остается 0.At time t0 of FIG. 48 (a), the operation command sets the stop (RUN_CMD = 0), and the demagnetize flag turns on (FLG_DEMAG = 1). At this time, the stop / demagnetize test unit 208b outputs a demagnetize signal to the contactors 207a and 207b. Based on the demagnetization signal, the contactors 207a and 207b short-circuit the wires of the variable magnet 53, thereby conducting demagnetization. At time t0, the unlock control command Gst becomes 0, and therefore, the switching elements of the inverter 1 are locked to stop the inverter 1. After that, the demagnetize flag remains on (FLG_DEMAG = 1) to continue demagnetization. The unlock control command Gst remains 0.

Затем, будет пояснен защитный останов при несущественном отказе. Фиг. 48(b) показывает состояния сигнала по оси времени при защитном останове на несущественный отказ. В момент t0 времени сигнал PROT защиты меняется с 0 на 1. Как результат, флаг размагничивания включается (FLG_DEMAG =1), так что замыкатели 207a и 207b выполняют размагничивание. Одновременно, команда Gst управления отпиранием становится 0. Это запирает переключающие элементы инвертора 1, чтобы остановить инвертор 1.Then, a protective stop in the event of a minor failure will be explained. FIG. 48 (b) shows signal states along the time axis during a protective stop for a minor failure. At time t0, the protection signal PROT changes from 0 to 1. As a result, the demagnetize flag is turned on (FLG_DEMAG = 1), so that the contactors 207a and 207b perform demagnetization. At the same time, the unlock control command Gst becomes 0. This locks the switching elements of the inverter 1 to stop the inverter 1.

В заключение, будет пояснен защитный останов при серьезном отказе. Фиг. 48(c) показывает состояния сигнала по оси времени при защитном останове на серьезный отказ. В момент t0 времени сигнал PROT защиты меняется с 0 на 1. Одновременно, схема 227 проверки на серьезный отказ выводит 1, чтобы указать, что он является серьезным отказом. Как результат, команда Gst управления отпиранием становится 0, чтобы немедленно остановить инвертор 1.In conclusion, a protective stop will be explained in the event of a serious failure. FIG. 48 (c) shows signal states along the time axis during a protective stop for a serious failure. At time t0, the protection signal PROT changes from 0 to 1. At the same time, the serious failure test circuit 227 outputs 1 to indicate that it is a serious failure. As a result, the unlock control command Gst becomes 0 to immediately stop the inverter 1.

Как упомянуто выше, система привода двигателя с переменным потоком согласно десятому варианту осуществления имеет замыкатели 207a и 207b, служащие в качестве блоков размагничивания, а потому способна к выполнению размагничивания после того, как инвертор 1 останавливает работу, в дополнение к результату девятого варианта осуществления. Предшествующий уровень техники, показанный на фиг. 57, должен иметь последовательно присоединенный замыкатель нагрузки для каждой фазы, а потому, должен иметь, по меньшей мере, три (шесть для сдвоенной компановки) замыкателя с 209a по 209f нагрузки. С другой стороны, по варианту осуществления необходимо только два замыкателя. Последовательно присоединенный замыкатель нагрузки, предусмотренный для каждой фазы, должен всегда пропускать большой ток во время работы инвертора, а потому должен иметь большую допустимую нагрузку. Согласно варианту осуществления замыкатели 207a и 207b пропускают ток только в течение короткого периода размагничивания. Соответственно, замыкатели по варианту осуществления каждый может иметь пониженный предельно допустимый ток, уменьшенные габариты и пониженную интенсивность отказов. As mentioned above, the variable flow motor drive system according to the tenth embodiment has contactors 207a and 207b serving as demagnetization units, and therefore is capable of performing demagnetization after the inverter 1 stops operation, in addition to the result of the ninth embodiment. The prior art shown in FIG. 57 must have a load contactor connected in series for each phase, and therefore must have at least three (six for dual line-up) load contactors 209a through 209f. On the other hand, in the embodiment, only two contactors are needed. A series-connected load contactor, provided for each phase, must always pass a large current during operation of the inverter, and therefore must have a large permissible load. According to an embodiment, the contactors 207a and 207b only transmit current for a short demagnetization period. Accordingly, according to the embodiment, the contactors may each have a reduced maximum permissible current, a reduced size, and a reduced failure rate.

Применение блока 208b проверки на останов/размагничивание, показанного на фиг. 47, снижает количество внутренних схем, габариты и себестоимость системы. Когда вентили инвертора 1 выключены, замыкатели 207a и 207b всегда осуществляют закорачивание для выполнения размагничивания. Это может быть безопасным. Однако постоянное пропускание тока может создавать силу торможения, прикладываемую к двигателю 4 с переменным магнитным потоком.The use of the stop / demagnetize test unit 208b shown in FIG. 47, reduces the number of internal circuits, dimensions and cost of the system. When the inverter 1 valves are turned off, the contactors 207a and 207b always short-circuit to perform demagnetization. It can be safe. However, the constant transmission of current can create a braking force applied to the variable-flux motor 4.

Поскольку есть два блока размагничивания, то есть замыкатели 207a и 207b, можно выполнять размагничивание, даже если один из них отказывает. Это улучшает надежность системы привода двигателя с переменным магнитным потоком.Since there are two demagnetization units, that is, contactors 207a and 207b, it is possible to perform demagnetization even if one of them fails. This improves the reliability of the variable-flux motor drive system.

(Одиннадцатый вариант осуществления)(Eleventh Embodiment)

Фиг. 49 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком, согласно одиннадцатому варианту осуществления настоящего изобретения. Он отличается от десятого варианта осуществления тем, что замыкатель 207c установлен между проводами двигателя 4 с переменным магнитным потоком.FIG. 49 is a block diagram showing a variable-flux motor drive system according to an eleventh embodiment of the present invention. It differs from the tenth embodiment in that the contactor 207c is mounted between the wires of the variable-flux motor 4.

Замыкатель 207c соответствует блоку размагничивания по настоящему изобретению и выполняет размагничивание закорачиванием проводов переменного магнита, согласно сигналу размагничивания, созданному блоком 208c проверки на останов/размагничивание. В отличие от десятого варианта осуществления блок размагничивания этого варианта осуществления закорачивает только одно междупроводное соединение. Эта конфигурация может размагничивать переменный магнит между проводами, закорачиваемыми замыкателем 207c, так как двигатель 4 с переменным магнитным потоком вращается.The switch 207c corresponds to the demagnetization unit of the present invention and performs demagnetization by shorting the wires of the variable magnet according to the demagnetization signal generated by the stop / demagnetize test unit 208c. In contrast to the tenth embodiment, the demagnetization unit of this embodiment shorts only one wire connection. This configuration can demagnetize the alternating magnet between the wires shorted by the contactor 207c, since the variable-flux motor 4 rotates.

Фиг. 50 показывает примеры блока размагничивания, способного закорачивать провода двигателя 4 с переменным магнитным потоком для размагничивания. Согласно варианту осуществления блок размагничивания, который достигает размагничивания закорачиванием, по меньшей мере, одного междупроводного соединения двигателя 4 с переменным магнитным потоком, состоит из замыкателя 207c, показанного на фиг. 50(c). Это может быть полупроводниковый переключатель. Вместо замыкателя 207c, блок размагничивания по варианту осуществления может быть комбинацией тиристоров и непроводящих в обратном направлении диодов, показанной на фиг. 50(a). В качестве альтернативы, он может быть комбинацией самодугогасящих элементов (таких как GTO (запирающиеся вентили), IGBT (биполярные транзисторы с изолированным затвором) и MOSFET (полевые транзисторы на основе перехода металл-оксид-полупроводник)) и не проводящих в обратном направлении элементов, показанной на фиг. 50(b). Замыкатели 207a и 207b по десятому варианту осуществления взаимозаменяемы с блоками размагничивания, применяющими вышеупомянутые полупроводниковые переключатели. Остальная конфигурация одиннадцатого варианта осуществления подобна таковой у десятого варианта осуществления, а потому повторные пояснения опущены.FIG. 50 shows examples of a demagnetization unit capable of shorting the wires of a variable-flux motor 4 for demagnetization. According to an embodiment, the demagnetization unit, which achieves the demagnetization by short-circuiting, of at least one inter-wire connection of the variable-flux motor 4, consists of a contactor 207c shown in FIG. 50 (c). It can be a semiconductor switch. Instead of the contactor 207c, the demagnetization unit of the embodiment may be a combination of thyristors and non-conductive diodes shown in FIG. 50 (a). Alternatively, it can be a combination of self-extinguishing elements (such as GTO (shut-off valves), IGBT (insulated gate bipolar transistors) and MOSFET (metal-oxide-semiconductor junction field effect transistors)) and non-conducting elements, shown in FIG. 50 (b). The switches 207a and 207b of the tenth embodiment are interchangeable with demagnetization units using the aforementioned semiconductor switches. The rest of the configuration of the eleventh embodiment is similar to that of the tenth embodiment, and therefore, repeated explanations are omitted.

Затем, будет пояснена работа варианта осуществления с вышеупомянутой конфигурацией. Блок 208c проверки на останов/размагничивание работает подобно блоку 208b проверки на останов/размагничивание по десятому варианту осуществления. Когда инвертор 1 останавливает работу или когда система привода двигателя с переменным магнитным потоком должна быть защищена, блок 208c проверки на останов/размагничивание определяет, что переменный магнит 53 должен размагничиваться, и создает сигнал размагничивания, который выводится на замыкатель 207c.Then, the operation of the embodiment with the above configuration will be explained. The stop / demagnetize check unit 208c operates similar to the stop / demagnetize check unit 208b of the tenth embodiment. When the inverter 1 stops operation or when the variable-flux motor drive system needs to be protected, the stop / demagnetize check unit 208c determines that the variable magnet 53 should be demagnetized and generates a demagnetize signal that is output to the contactor 207c.

На основании входного сигнала размагничивания замыкатель 207c закорачивает провода двигателя 4 с переменным магнитным потоком, чтобы размагничивать переменный магнит 53.Based on the input demagnetization signal, the contactor 207c shorts the wires of the variable-flux motor 4 to demagnetize the variable magnet 53.

В дополнение к результатам девятого и десятого вариантов осуществления система привода двигателя с переменным магнитным потоком по одиннадцатому варианту осуществления имеет замыкатель 207c, служащий в качестве блока размагничивания, чтобы выполнять размагничивание, даже после того, как инвертор 1 остановлен. Этому варианту осуществления необходим только один замыкатель нагрузки, то есть замыкатель 207c, что сокращает затраты.In addition to the results of the ninth and tenth embodiments, the variable-flux motor drive system of the eleventh embodiment has a contactor 207c serving as a demagnetization unit to perform demagnetization even after the inverter 1 is stopped. This embodiment requires only one load contactor, i.e., contactor 207c, which reduces costs.

(Двенадцатый вариант осуществления)(Twelfth Embodiment)

Фиг. 51 - структурная схема, показывающая конфигурацию системы привода двигателя с переменным магнитным потоком, согласно двенадцатому варианту осуществления настоящего изобретения. Этот вариант осуществления отличается от девятого варианта осуществления, показанного на фиг. 39, тем, что замыкатели 207a и 207b установлены между проводами двигателя 4 с переменным магнитным потоком. Согласно этому варианту осуществления инвертор 1 и замыкатели 207a и 207b каждый соответствует блоку размагничивания по настоящему изобретению. Блок 208d проверки на останов/размагничивание выводит флаги FLG_DEMAG1 и FLG_DEMAG2 размагничивания, служащие в качестве сигналов размагничивания, на замыкатели 207a и 207b.FIG. 51 is a block diagram showing a configuration of a variable flux motor drive system according to a twelfth embodiment of the present invention. This embodiment is different from the ninth embodiment shown in FIG. 39, in that the contactors 207a and 207b are installed between the wires of the variable-flux motor 4. According to this embodiment, the inverter 1 and the contactors 207a and 207b each correspond to a demagnetization unit of the present invention. The stop / demagnetize check unit 208d outputs the demagnetization flags FLG_DEMAG1 and FLG_DEMAG2 serving as demagnetize signals to the contactors 207a and 207b.

Когда инвертор 1 останавливает работу или когда система привода двигателя с переменным магнитным потоком должна защищаться, блок 208d проверки на останов/размагничивание определяет, что переменный магнит 53 должен размагничиваться, и создает сигналы размагничивания. В это время, если любой один из инвертора 1 и замыкателей 207a и 207b, соответствующих блокам размагничивания, неисправен, блок 208d проверки на останов/размагничивание создает сигнал размагничивания, чтобы заставить один надежный из блоков размагничивания осуществлять размагничивание. Подобно десятому варианту осуществления, замыкатели 207a и 207b подчиняются сигналу размагничивания, созданному блоком 208d проверки на останов/размагничивание, чтобы размагничивать переменный магнит 53 закорачиванием его проводов. Остальная конфигурация двенадцатого варианта осуществления является такой же, как у девятого варианта осуществления, показанного на фиг. 39, а потому повторные пояснения опущены.When the inverter 1 stops operation or when the variable-flux motor drive system is to be protected, the stop / demagnetize check unit 208d determines that the variable magnet 53 should be demagnetized and generate demagnetization signals. At this time, if any one of the inverter 1 and the contactors 207a and 207b corresponding to the demagnetize units is faulty, the stop / demagnetize check unit 208d generates a demagnetize signal to cause one reliable demagnetize unit to demagnetize. Like the tenth embodiment, the contactors 207a and 207b are subject to a demagnetize signal generated by the stop / demagnetize test unit 208d to demagnetize the variable magnet 53 by shorting its wires. The remaining configuration of the twelfth embodiment is the same as that of the ninth embodiment shown in FIG. 39, and therefore, repeated explanations are omitted.

Затем, будет пояснена работа двенадцатого варианта осуществления с вышеупомянутой конфигурацией. Согласно варианту осуществления сигнал PROT защиты включает в себя информацию, имеющую отношение к тому, является или нет неисправным каждый из блоков размагничивания, то есть инвертор 1 и замыкатели 207a и 207b, и обязан ли защищать (состояние отказа). Согласно сигналу PROT защиты блок 208d проверки на останов/размагничивание проверяет каждый из инвертора 1 и замыкателей 207a и 207b, чтобы выяснить какой неисправен.Then, the operation of the twelfth embodiment with the above configuration will be explained. According to an embodiment, the protection signal PROT includes information related to whether or not each of the demagnetization blocks, i.e., the inverter 1 and the contactors 207a and 207b, is faulty and whether it is required to protect (failure state). According to the protection signal PROT, the stop / demagnetize test unit 208d checks each of the inverter 1 and the contactors 207a and 207b to determine which one is faulty.

Фиг. 52 - блок-схема последовательности операций способа, показывающая работу блока 208d проверки на останов/размагничивание, согласно варианту осуществления. Прежде всего, блок 208d проверки на останов/размагничивание определяет, должна или нет защищаться система привода двигателя с переменным магнитным потоком (этап S101). Если защита системы не требуется, блок 208d проверки на останов/размагничивание определяет, находится или нет предыдущая команда работы в состоянии работы (RUN_CMD = 1), и указывает или нет текущая команда работы на останов (RUN_CMD = 0) (этап S103). Если эти условия не удовлетворены, здесь работа заканчивается.FIG. 52 is a flowchart showing the operation of the stop / demagnetize check unit 208d according to an embodiment. First of all, the stop / demagnetize check unit 208d determines whether or not the variable-flux motor drive system should be protected (step S101). If system protection is not required, the stop / demagnetize check unit 208d determines whether or not the previous operation command is in the running state (RUN_CMD = 1) and indicates whether or not the current operation stop command (RUN_CMD = 0) (step S103). If these conditions are not satisfied, the work ends here.

Если на этапе S103, блок 208d проверки на останов/размагничивание определяет, что предыдущая команда работы находится в состоянии работы, а текущая команда работы задает останов, выполняется нормальное размагничивание (этап S107). Нормальное размагничивание может выполняться любым способом. Например, блок 208d проверки на останов/размагничивание выводит сигналы размагничивания на переключатель 205b и замыкатели 207a и 207b. А именно, блок 208d выводит FLG_DEMAG1 = 1 и FLG_DEMAG2 = 1 для одновременного выполнения размагничивания инвертором 1 и замыкателями 207a и 207b. Блок 208d проверки на останов/размагничивание обычно выводит сигнал размагничивания только на переключатель 205b, то есть FLG_DEMAG1 = 1, а FLG_DEMAG2 = 0, чтобы заставить выполнять размагничивание только инвертор 1. Это может сокращать количество операций размыкания/замыкания, снижать интенсивность отказов и расширять сроки службы замыкателей 207a и 207b.If in step S103, the stop / demagnetize check unit 208d determines that the previous operation command is in the operation state and the current operation command sets the stop, normal demagnetization is performed (step S107). Normal demagnetization can be performed in any way. For example, the stop / demagnetize test unit 208d outputs the demagnetize signals to the switch 205b and the contactors 207a and 207b. Namely, block 208d outputs FLG_DEMAG1 = 1 and FLG_DEMAG2 = 1 to simultaneously perform demagnetization by inverter 1 and contactors 207a and 207b. The stop / demagnetize check unit 208d typically outputs the demagnetize signal only to switch 205b, i.e., FLG_DEMAG1 = 1, and FLG_DEMAG2 = 0 to force demagnetization to only inverter 1. This can reduce the number of open / close operations, reduce the failure rate and extend the timing of failures contactor services 207a and 207b.

Если требуется защита системы на этапе S101, блок 208d проверки на останов/размагничивание определяет, являются ли неисправными или надежными инвертор 1, служащий в качестве основного инвертора, и замыкатели 207a и 207b, служащие в качестве вспомогательных устройств (этап S109). Если все из основного инвертора 1 и вспомогательных устройств надежны (не отказали), блок 208d проверки на останов/размагничивание создает сигналы размагничивания для выполнения нормального размагничивания (этап S107).If system protection is required in step S101, the stop / demagnetize check unit 208d determines whether the inverter 1 serving as the main inverter and the contactors 207a and 207b serving as auxiliary devices are faulty or reliable (step S109). If all of the main inverter 1 and auxiliary devices are reliable (did not fail), the stop / demagnetize check unit 208d generates demagnetize signals to perform normal demagnetization (step S107).

Если один из основного инвертора 1 и вспомогательных устройств не является надежным (отказал), блок 208d проверки на останов/размагничивание определяет, является или нет надежным (не отказавшим) инвертор 1 (этап S111). Если инвертор 1 надежен, блок 208d проверки на останов/размагничивание создает сигнал размагничивания (FLG_DEMAG1 = 1), чтобы заставить инвертор 1, который надежен, выполнять размагничивание, и выводит сигнал на переключатель 205b. Как результат, как пояснено в девятом варианте осуществления, переключатель 205b выводит 0. Инвертор 1 закорачивает провода двигателя 4 с переменным магнитным потоком, чтобы размагничивать переменный магнит 53 (этап S113). Соответственно, замыкатели 207a и 207b не выполняют размагничивание.If one of the main inverter 1 and the auxiliary devices is not reliable (failed), the stop / demagnetize check unit 208d determines whether or not the inverter 1 is reliable (not failed) (step S111). If the inverter 1 is reliable, the stop / demagnetize check unit 208d generates a demagnetize signal (FLG_DEMAG1 = 1) to cause the inverter 1, which is reliable, to demagnetize, and outputs a signal to the switch 205b. As a result, as explained in the ninth embodiment, the switch 205b outputs 0. The inverter 1 shorts the wires of the variable-flux motor 4 to demagnetize the variable magnet 53 (step S113). Accordingly, the contactors 207a and 207b do not demagnetize.

Если инвертор 1 не является надежным, а является неисправным на этапе S111, блок 208d проверки на останов/размагничивание создает сигнал размагничивания, чтобы заставить замыкатели 207a и 207b, которые надежны, выполнять размагничивание, и выводит сигнал (FLG_DEMAG2 = 1) на замыкатели 207a и 207b. Подобно второму варианту осуществления, замыкатели 207a и 207b подчиняются сигналу размагничивания, созданному блоком 208d проверки на останов/размагничивание, для закорачивания проводов переменного магнита и его размагничивания (этап S115). Соответственно, инвертор 1 не выполняет размагничивание.If the inverter 1 is not reliable, but is faulty in step S111, the stop / demagnetize test unit 208d generates a demagnetize signal to cause the demagnetizers 207a and 207b to perform demagnetization and outputs a signal (FLG_DEMAG2 = 1) to the closures 207a and 207b. Like the second embodiment, the contactors 207a and 207b are subject to a demagnetize signal generated by the stop / demagnetize test unit 208d to shorten the wires of the variable magnet and demagnetize it (step S115). Accordingly, the inverter 1 does not perform demagnetization.

Таким образом, система привода двигателя с переменным магнитным потоком по двенадцатому варианту осуществления дает, в дополнению к результатам с девятого по одиннадцатый вариантов осуществления, результат, что, когда любой один из блоков размагничивания неисправен, блок 208d проверки на останов/размагничивание создает сигнал размагничивания, чтобы заставить надежный блок размагничивания выполнять размагничивание. А именно, этот вариант осуществления может использовать только надежный блок размагничивания для выполнения размагничивания, не используя неисправный блок размагничивания, тем самым надежно защищая систему.Thus, the variable-flux motor drive system of the twelfth embodiment provides, in addition to the results of the ninth to eleventh embodiments, the result that when any one of the demagnetization units is faulty, the stop / demagnetize test unit 208d generates a demagnetize signal, to force a reliable demagnetization unit to perform demagnetization. Namely, this embodiment can only use a reliable demagnetization unit to perform demagnetization without using a faulty demagnetization unit, thereby reliably protecting the system.

(Тринадцатый вариант осуществления)(Thirteenth Embodiment)

Фиг. 53 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком, согласно тринадцатому варианту осуществления настоящего изобретения. Этот вариант осуществления отличается от десятого варианта осуществления тем, что он дополнительно имеет инвертор 231 намагничивания, устройство 232 обнаружения тока, блок 212 обработки команд тока намагничивания, блок 210a обработки команд напряжения и схему 6a ШИМ.FIG. 53 is a block diagram showing a variable-flux motor drive system according to a thirteenth embodiment of the present invention. This embodiment differs from the tenth embodiment in that it further has a magnetization inverter 231, a current detection device 232, a magnetization current command processing unit 212, a voltage command processing unit 210a, and a PWM circuit 6a.

Инвертор 231 намагничивания соответствует блоку намагничивания по настоящему изобретению, присоединен к источнику 3 питания постоянного тока и прикладывает ток намагничивания к обмотке намагничивания двигателя 4 с переменным магнитным потоком, чтобы регулировать магнитный поток переменного магнита 3 двигателя 4 с переменным магнитным потоком. Инвертор 231 намагничивания также соответствует блоку размагничивания настоящего изобретения и использует сигнал размагничивания, созданный блоком 208e проверки на останов/размагничивание, для размагничивания переменного магнита 53. Ток, пропускаемый в обмотку намагничивания, не нуждается в регенерации и должен пропускаться в обоих, положительном и отрицательном, направлениях для намагничивания и размагничивания. Соответственно, инвертор 231 намагничивания имеет известную конфигурацию однофазного двухпролупериодного мостового инвертора. Устройство 232 обнаружения тока обнаруживает ток намагничивания, пропускаемый в обмотку намагничивания, и выводит обнаруженный ток в блок 210a обработки команд напряжения.The magnetization inverter 231 corresponds to the magnetization unit of the present invention, is connected to a DC power supply 3, and applies the magnetization current to the magnetization winding of the variable-flux motor 4 to regulate the magnetic flux of the variable magnet 3 of the variable-flux motor 4. The magnetization inverter 231 also corresponds to the demagnetization unit of the present invention and uses the demagnetization signal generated by the stop / demagnetize test unit 208e to demagnetize the variable magnet 53. The current passed to the magnetization coil does not need to be regenerated and must be passed through in both positive and negative. directions for magnetization and demagnetization. Accordingly, the magnetization inverter 231 has a known configuration of a single-phase two-period bridge inverter. The current detection device 232 detects a magnetizing current passed to the magnetizing winding, and outputs the detected current to the voltage command processing unit 210a.

Блок 212 обработки команд тока намагничивания вычисляет необходимый ток намагничивания, создает команду тока намагничивания и выводит команду в блок 210a обработки команд напряжения. Обычно ток намагничивания является зависящим от предыстории намагничивания переменного магнита 53. Соответственно, блок 212 обработки команд тока намагничивания, например, имеет табличную информацию, хранящую токи намагничивания, соответствующие предысториям намагничивания и требуемым значениям магнитного потока и вычисляет необходимый ток намагничивания согласно табличной информации. Ток намагничивания должен точно пропускаться на большой скорости, а потому ПИ-регулирование может заменяться гистерезисным компаратором.The magnetization current command processing unit 212 calculates the required magnetization current, generates a magnetization current command, and outputs the command to the voltage command processing unit 210a. Typically, the magnetization current is dependent on the magnetization history of the variable magnet 53. Accordingly, the magnetization current command processing unit 212, for example, has tabular information storing magnetization currents corresponding to the magnetization histories and the required magnetic flux values and calculates the required magnetization current according to the table information. The magnetization current must be accurately passed at high speed, and therefore PI control can be replaced by a hysteretic comparator.

Блок 210a обработки команд напряжения прибегает к входной команде тока намагничивания, чтобы вычислить и создать команду напряжения, так чтобы ток намагничивания, обеспеченный инвертором 231 намагничивания, мог согласовываться с командой. Команда напряжения подается в схему 6a ШИМ. Схема 6a ШИМ использует входную команду напряжения для управления включением/выключением переключающих элементов инвертора 231 намагничивания.The voltage command processing unit 210a resorts to an input magnetization current command to calculate and create a voltage command so that the magnetization current provided by the magnetization inverter 231 can be matched with the command. The voltage command is supplied to the PWM circuit 6a. The PWM circuit 6a uses an input voltage command to control on / off switching elements of the magnetization inverter 231.

Соответственно, инвертор 1, инвертор 231 намагничивания и замыкатель 207c по варианту осуществления каждый соответствует блоку размагничивания настоящего изобретения.Accordingly, the inverter 1, the magnetization inverter 231 and the contactor 207c of the embodiment each correspond to the demagnetization unit of the present invention.

С этой конфигурацией магнитное поле, создаваемое током намагничивания, непосредственно управляет намагничиванием переменного магнита 53, который является постоянным магнитом с низкой коэрцитивной силой. В отличие от предшествующего уровня техники, который пропускает чрезмерно большой ток по D-оси в основную обмотку для намагничивания, вариант осуществления использует ток намагничивания для обмотки намагничивания, чтобы переменным образом регулировать магнитный поток переменного магнита 53.With this configuration, the magnetic field generated by the magnetizing current directly controls the magnetization of the variable magnet 53, which is a permanent magnet with a low coercive force. Unlike the prior art, which transmits an excessively large current along the D axis to the main magnetizing winding, the embodiment uses a magnetizing current to magnetize to magnetically control the flux of the variable magnet 53.

Это снижает предельно допустимый ток инвертора 1, чтобы уменьшать габариты, вес и себестоимость инвертора 1. Обмотка намагничивания может быть встроена в железный сердечник 52 ротора, как показано на фиг. 30 и 31. В этом случае магнитный поток, сцепленный с обмоткой намагничивания в роторе 51, не изменяется во времени, а потому обмотка намагничивания не создает противодействующее электродвижущее напряжение. Это помогает снижать допустимую нагрузку инвертора 231 намагничивания.This reduces the maximum permissible current of the inverter 1 in order to reduce the size, weight and cost of the inverter 1. The magnetizing winding can be integrated into the iron core 52 of the rotor, as shown in FIG. 30 and 31. In this case, the magnetic flux coupled to the magnetization winding in the rotor 51 does not change in time, and therefore the magnetization winding does not create a counter electromotive voltage. This helps to reduce the allowable load of the magnetization inverter 231.

Когда инвертор 1 используется для намагничивания, степень свободы в проектировании индуктивности невелика. Индуктивность двигателя проектируется, принимая во внимание выходную мощность и коэффициент полезного действия двигателя, а потому оптимизация для намагничивания не всегда наделяется приоритетом. С другой стороны, применение обмотки намагничивания исключительного использования повышает степень свободы при проектировании индуктивности обмотки и может оптимизировать индуктивность для намагничивания.When the inverter 1 is used for magnetization, the degree of freedom in the design of the inductance is small. The motor inductance is designed taking into account the output power and the efficiency of the motor, and therefore optimization for magnetization is not always given priority. On the other hand, the use of an exclusive use magnetizing winding increases the degree of freedom in designing the winding inductance and can optimize the inductance for magnetization.

Блок 208e проверки на останов/размагничивание выводит флаги FLG_DEMAG1, FLG_DEMAG2 и FLG_DEMAG3 размагничивания, служащие в качестве сигналов размагничивания, в блок 212 обработки команд тока намагничивания, блок 211 обработки команд тока и замыкатель 207c, соответственно.The stop / demagnetize check unit 208e outputs the demagnetization flags FLG_DEMAG1, FLG_DEMAG2 and FLG_DEMAG3 serving as demagnetize signals to the magnetization current command processing unit 212, the current command processing unit 211 and the contactor 207c, respectively.

Когда инвертор 1 останавливает работу или когда система привода двигателя с переменным магнитным потоком должна защищаться, блок 208e проверки на останов/размагничивание определяет, что переменный магнит 53 должен размагничиваться, и создает сигналы размагничивания. В это время, если любой один из блоков размагничивания, то есть инвертор 1, инвертор 231 намагничивания и замыкатель 207c неисправен, блок 208e проверки на останов/размагничивание создает сигналы размагничивания, чтобы дать заставить один надежный из блоков размагничивания выполнять размагничивание. Подобно одиннадцатому варианту осуществления, замыкатель 207c использует сигнал размагничивания, созданный блоком 208e проверки на останов/размагничивание, для закорачивания проводов переменного магнита 53, тем самым размагничивая его. Остальная конфигурация варианта осуществления является такой же, как у десятого варианта осуществления, а потому повторные пояснения опущены.When the inverter 1 stops operation or when the variable-flux motor drive system is to be protected, the stop / demagnetize check unit 208e determines that the alternating magnet 53 should be demagnetized and generate demagnetization signals. At this time, if any one of the demagnetization units, i.e., the inverter 1, the magnetization inverter 231 and the contactor 207c is faulty, the stop / demagnetize test unit 208e generates demagnetization signals to cause one reliable demagnetization unit to perform demagnetization. Like the eleventh embodiment, the contactor 207c uses the demagnetize signal generated by the stop / demagnetize test unit 208e to short-circuit the wires of the variable magnet 53, thereby demagnetizing it. The rest of the configuration of the embodiment is the same as that of the tenth embodiment, and therefore, repeated explanations are omitted.

Затем, будет пояснена работа варианта осуществления, имеющего вышеупомянутую конфигурацию. Согласно варианту осуществления сигнал PROT защиты содержит в себе информацию, имеющую отношение к тому, должен или нет защищаться (состояние отказа) каждый из блоков размагничивания, то есть инвертор 1, инвертор 231 намагничивания и замыкатель 207c, например, вследствие отказа. Блок 208e проверки на останов/размагничивание использует сигнал PROT защиты, чтобы определять, находится или нет любой из инвертора 1, инвертора 231 намагничивания или замыкателя 207c в состоянии отказа.Then, an operation of an embodiment having the above configuration will be explained. According to an embodiment, the protection signal PROT contains information related to whether or not each of the demagnetization units must be protected (failure state), that is, inverter 1, magnetization inverter 231 and contactor 207c, for example, due to a failure. The stop / demagnetize test unit 208e uses the protection signal PROT to determine whether or not any of the inverter 1, the magnetization inverter 231, or the contactor 207c is in a failure state.

Фиг. 54 - блок-схема последовательности операций способа, показывающая работу блока 208e проверки на останов/размагничивание, согласно варианту осуществления. Прежде всего, блок 208c проверки на останов/размагничивание определяет, должна или нет защищаться система привода двигателя с переменным магнитным потоком (этап S201). Если защита системы не требуется, блок 208e проверки на останов/размагничивание определяет, находится или нет предыдущая команда работы в состоянии работы (RUN_CMD = 1) и указывает или нет текущая команда работы на останов (RUN_CMD = 0) (этап S203). Если эти условия не удовлетворены, здесь работа заканчивается.FIG. 54 is a flowchart showing the operation of the stop / demagnetize test unit 208e, according to an embodiment. First of all, the stop / demagnetize check unit 208c determines whether or not the variable-flux motor drive system should be protected (step S201). If system protection is not required, the stop / demagnetize check unit 208e determines whether or not the previous operation command is in the running state (RUN_CMD = 1) and indicates whether or not the current stop operation command (RUN_CMD = 0) (step S203). If these conditions are not satisfied, the work ends here.

Если, на этапе S202, блок 208e проверки на останов/размагничивание определяет, что предыдущая команда работы находится в состоянии работы, а текущая команда работы задает останов, инвертор 231 намагничивания, служащий в качестве схемы намагничивания, выполняет размагничивание (этап S205). Чтобы заставить инвертор 231 намагничивания выполнять размагничивание, блок 208e проверки на останов/размагничивание выводит сигнал размагничивания, FLG_DEMAG1 = 1, в блок 212 обработки команд тока намагничивания. Блок 212 обработки команд тока намагничивания вычисляет ток намагничивания, необходимый, чтобы инвертор 231 намагничивания выполнял размагничивание, и выводит команду тока намагничивания в блок 210a обработки команд напряжения. Блок 210a обработки команд напряжения и схема 6a ШИМ работает, как пояснено выше. Инвертор 231 намагничивания пропускает ток намагничивания для размагничивания переменного магнита.If, in step S202, the stop / demagnetize check unit 208e determines that the previous operation command is in the operation state and the current operation command sets the stop, the magnetization inverter 231 serving as the magnetization circuit performs demagnetization (step S205). To cause the magnetization inverter 231 to demagnetize, the stop / demagnetize check unit 208e outputs a demagnetize signal, FLG_DEMAG1 = 1, to the magnetization current command processing unit 212. The magnetization current command processing unit 212 calculates the magnetization current necessary for the magnetization inverter 231 to perform demagnetization, and outputs the magnetization current command to the voltage command processing unit 210a. The voltage command processing unit 210a and the PWM circuit 6a operates as explained above. Magnetization inverter 231 passes magnetization current to demagnetize an alternating magnet.

Если защита системы требуется на этапе S201, блок 208e проверки на останов/размагничивание определяет, является ли инвертор 231 намагничивания, служащий в качестве схемы намагничивания, неисправным или надежным (этап S203). Если инвертор 231 намагничивания надежен (не отказал), блок 208e проверки на останов/размагничивание выводит сигнал размагничивания, FLG_DEMAG1 = 1, в блок 212 обработки команд тока намагничивания. На основании сигнала размагничивания, инвертор 231 намагничивания размагничивает переменный магнит (этап S205).If system protection is required in step S201, the stop / demagnetize check unit 208e determines whether the magnetization inverter 231 serving as the magnetization circuit is faulty or reliable (step S203). If the magnetization inverter 231 is reliable (did not fail), the stop / demagnetize check unit 208e outputs the demagnetize signal, FLG_DEMAG1 = 1, to the magnetization current command processing unit 212. Based on the demagnetization signal, the magnetization inverter 231 demagnetizes the variable magnet (step S205).

Если схема намагничивания не является надежной (отказала), блок 208e проверки на останов/размагничивание определяет, является или нет надежным (не отказал ли) инвертор 1 (этап S207). Если инвертор 1 надежен, блок 208e проверки на останов/размагничивание создает сигнал размагничивания, чтобы заставить инвертор 1, который надежен, выполнять размагничивание, и выводит FLG_DEMAG2 = 1 в блок 211 обработки команд тока. Блок 211 обработки команд тока вычисляет ток, необходимый, чтобы инвертор 1 выполнял размагничивание, и выводит команду тока в блок 210 обработки команд напряжения. Блок 211 обработки команд тока также может создавать команду тока, так чтобы блок 210 обработки команд напряжения мог выводить 0. В этом случае инвертор 1 закорачивает провода двигателя 4 с переменным магнитным потоком подобно девятому варианту осуществления, чтобы размагничивать переменный магнит 53 (этап S209).If the magnetization circuit is not reliable (failed), the stop / demagnetize check unit 208e determines whether or not the inverter 1 is reliable (or failed) (step S207). If the inverter 1 is reliable, the stop / demagnetize check unit 208e generates a demagnetize signal to cause the inverter 1, which is reliable, to demagnetize, and outputs FLG_DEMAG2 = 1 to the current command processing unit 211. The current command processing unit 211 calculates the current required for the inverter 1 to perform demagnetization, and outputs the current command to the voltage command processing unit 210. The current command processing unit 211 can also generate a current command so that the voltage command processing unit 210 can output 0. In this case, the inverter 1 shorts the wires of the variable-flux motor 4 like the ninth embodiment to demagnetize the variable magnet 53 (step S209).

Если инвертор 1 не надежен и отказал на этапе S207, блок 208e проверки на останов/размагничивание создает сигнал размагничивания (FLG_DEMAG3 = 1), чтобы заставить замыкатель 207c, который надежен, выполнять размагничивание, и выводит сигнал в замыкатель 207c. Подобно одиннадцатому варианту осуществления, замыкатель 207c использует сигнал размагничивания, созданный блоком 208e проверки на останов/размагничивание, для закорачивания проводов переменного магнита 53 и его размагничивания (этап S211).If the inverter 1 is not reliable and failed in step S207, the stop / demagnetize test unit 208e generates a demagnetize signal (FLG_DEMAG3 = 1) to cause the contactor 207c, which is reliable, to perform the demagnetization, and outputs the signal to the contactor 207c. Like the eleventh embodiment, the contactor 207c uses the demagnetize signal generated by the stop / demagnetize test unit 208e to short-circuit the wires of the variable magnet 53 and demagnetize it (step S211).

Таким образом, система привода двигателя с переменным магнитным потоком по этому варианту осуществления обеспечивает, подобно двенадцатому варианту осуществления, результат, что, когда один или более из блоков размагничивания неисправны, блок 208e проверки на останов/размагничивание создает сигналы размагничивания, чтобы заставить надежный блок размагничивания выполнять размагничивание. А именно, этот вариант осуществления может использовать только надежные блоки размагничивания для выполнения размагничивания, не используя неисправные блоки размагничивания, тем самым надежно защищая систему.Thus, the variable-flux motor drive system of this embodiment provides, like the twelfth embodiment, the result that when one or more of the demagnetize blocks is disabled, the stop / demagnetize check unit 208e generates demagnetize signals to cause a reliable demagnetize block perform demagnetization. Namely, this embodiment can only use reliable demagnetization units to perform demagnetization without using faulty demagnetization units, thereby reliably protecting the system.

Применение инвертора 231 намагничивания может снижать предельно допустимый ток инвертора 1, чтобы уменьшать габариты, вес и себестоимость инвертора 1.The use of a magnetization inverter 231 can reduce the maximum permissible current of the inverter 1 in order to reduce the size, weight and cost of the inverter 1.

(Четырнадцатый вариант осуществления)(Fourteenth Embodiment)

Фиг. 55 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком, согласно четырнадцатому варианту осуществления настоящего изобретения. То, что является отличным от девятого варианта осуществления, показанного на фиг. 39, состоит в том, что он имеет устройство 217 обнаружения напряжения постоянного тока и блок 219 оценки противодействующего электродвижущего напряжения.FIG. 55 is a block diagram showing a variable-flux motor drive system according to a fourteenth embodiment of the present invention. What is different from the ninth embodiment shown in FIG. 39, consists in that it has a DC voltage detection device 217 and an opposing electromotive voltage evaluation unit 219.

Устройство 217 обнаружения напряжения постоянного тока соответствует первому блоку обнаружения напряжения по настоящему варианту осуществления и обнаруживает напряжение постоянного тока, подаваемое из источника 3 питания постоянного тока в инвертор 1. Блок 219 оценки противодействующего электродвижущего напряжения использует напряжения и токи, обеспечиваемые инвертором 1, чтобы оценивать противодействующее электродвижущее напряжение переменного магнита 53 двигателя 4 с переменным магнитным потоком. Только когда противодействующее электродвижущее напряжение, оцененное блоком 219 оценки противодействующего электродвижущего напряжения, является равным или большим, чем напряжение постоянного тока, обнаруженное устройством 217 обнаружения напряжения постоянного тока, блок 208f проверки на останов/размагничивание определяет, что переменный магнит 53 должен размагничиваться, и создает сигнал размагничивания.The DC voltage detecting device 217 corresponds to the first voltage detecting unit of the present embodiment and detects the DC voltage supplied from the direct current power supply 3 to the inverter 1. The counter electromotive voltage evaluation unit 219 uses the voltages and currents provided by the inverter 1 to evaluate the counter the electromotive voltage of the variable magnet 53 of the motor 4 with a variable magnetic flux. Only when the counter electromotive voltage estimated by the counter electromotive voltage estimator 219 is equal to or greater than the DC voltage detected by the DC voltage detecting device 217, the stop / demagnetize check unit 208f determines that the alternating magnet 53 needs to demagnetize and creates demagnetization signal.

Здесь, будет пояснена оценка противодействующего электродвижущего напряжения. Когда инвертор 1 остановлен (заперт), противодействующее электродвижущее напряжение может постигаться измерением междупроводного напряжения двигателя 4 с переменным магнитным потоком. Однако, когда инвертор 1 является работающим, невозможно непосредственно измерить противодействующее электродвижущее напряжение. Согласно варианту осуществления, когда инвертор 1 прекращает работу или когда система привода двигателя с переменным магнитным потоком останавливается для защиты, блок 208f проверки на останов/размагничивание определяет, что переменный магнит должен размагничиваться, и создает сигнал размагничивания. Для этого блок 219 оценки противодействующего электродвижущего напряжения оценивает противодействующее электродвижущее напряжение во время работы инвертора 1.Here, the evaluation of the counter electromotive voltage will be explained. When the inverter 1 is stopped (locked), the counteracting electromotive voltage can be realized by measuring the inter-wire voltage of the variable-flux motor 4. However, when the inverter 1 is operational, it is not possible to directly measure the counter electromotive voltage. According to an embodiment, when the inverter 1 shuts down or when the variable-flux motor drive system is stopped for protection, the stop / demagnetize check unit 208f determines that the variable magnet should be demagnetized and generates a demagnetize signal. For this, the counter electromotive voltage evaluation unit 219 evaluates the counter electromotive voltage during the operation of the inverter 1.

Это будет пояснено на известной вращающейся системе координат DQ-осей. Ось D определена в таком же направлении, как вектор магнитного потока магнита. Характеристическое уравнение в установившемся состоянии является следующим:This will be explained on the known rotating coordinate system of the DQ axes. The axis D is defined in the same direction as the magnetic flux vector of the magnet. The steady state characteristic equation is as follows:

[Мат. 21][Mat. 21]

Vd =R × Id - ω × Lq × Iq Vd = R × Id - ω × Lq × Iq (28)(28) Vq=RxIq - ω × Ld × Id + E Vq = R x Iq - ω × Ld × Id + E (29)(29)

Здесь R - сопротивление обмотки, Ld и Lq - индуктивность по D-оси и индуктивность по Q-оси соответственно, Vd и Vq - напряжение по D-оси и напряжение по Q-оси соответственно, Id и Iq - ток по D-оси и ток по Q-оси соответственно, ω - угловая частота вращения (электрический угол) ротора, а E - противодействующее электродвижущее напряжение.Here R is the winding resistance, Ld and Lq are the inductance along the D axis and inductance along the Q axis, Vd and Vq are the voltage along the D axis and voltage along the Q axis, respectively, Id and Iq are the current along the D axis and current along the Q axis, respectively, ω is the angular frequency of rotation (electric angle) of the rotor, and E is the counteracting electromotive voltage.

Оцененное противодействующее электродвижущее напряжение Eh выражается, как изложено ниже:The estimated counter electromotive voltage Eh is expressed as follows:

[Мат. 22][Mat. 22]

Eh=Vq - R × Iq - ω × Ld × Id Eh = Vq - R × Iq - ω × Ld × Id (30)(thirty)

С этим выражением, противодействующее электродвижущее напряжение является поддающимся вычислению.With this expression, the counteracting electromotive voltage is computable.

Устройство 2 обнаружения тока обнаруживает токи, подаваемые в двигатель 4 с переменным магнитным потоком, и выводит обнаруженные токи в блок 210 обработки команд напряжения и блок 219 оценки противодействующего электродвижущего напряжения. Блок 219 оценки противодействующего электродвижущего напряжения преобразует координаты входных токов фаз U и W в токи по D- и Q-оси, чтобы получать ток Id по D-оси и ток Iq по Q-оси. К тому же, блок 219 оценки противодействующего электродвижущего напряжения использует команды трехфазного напряжения, обеспечиваемые переключателем 205c, для проведения преобразования координат, которое обеспечивает напряжение Vd по D-оси и напряжение Vq по Q-оси. Блок 219 оценки противодействующего электродвижущего напряжения может получать напряжения по D- и Q-оси непосредственным измерением фактических значений. Остальная конфигурация этого варианта осуществления является такой же, как у девятого варианта осуществления, а потому повторные пояснения опущены.The current detection device 2 detects the currents supplied to the variable-flux motor 4 and outputs the detected currents to the voltage command processing unit 210 and the counter electromotive voltage evaluation unit 219. Block 219 counteracting electromotive voltage converts the coordinates of the input currents of the phases U and W into currents on the D- and Q-axis, to obtain the current Id on the D-axis and current Iq on the Q-axis. In addition, the counter electromotive voltage estimator 219 uses the three-phase voltage commands provided by the switch 205c to perform a coordinate transformation that provides the D-axis voltage Vd and the Q-axis voltage Vq. Block 219 counteracting electromotive voltage can receive voltage along the D- and Q-axis by direct measurement of actual values. The rest of the configuration of this embodiment is the same as that of the ninth embodiment, and therefore, repeated explanations are omitted.

Затем, будет пояснена работа варианта осуществления с вышеупомянутой конфигурацией. В то время как инвертор 1 работает, блок 219 оценки противодействующего электродвижущего напряжения оценивает противодействующее электродвижущее напряжение переменного магнита 53 согласно напряжениям и токам, обеспеченным инвертором 1. Оцененное противодействующее электродвижущее напряжение Eh на основании уравнения (30) находится в координатах DQ-осей. Поскольку напряжение в координатах DQ-осей равно междупроводному напряжению (RMS), амплитуда Eh' противодействующего электродвижущего напряжения, преобразованного в междупроводное напряжение, выражается как изложено ниже:Then, the operation of the embodiment with the above configuration will be explained. While the inverter 1 is operating, the counter electromotive voltage estimator 219 estimates the counter electromotive voltage of the variable magnet 53 according to the voltages and currents provided by the inverter 1. The estimated counter electromotive voltage Eh based on equation (30) is located in the coordinates of the DQ axes. Since the voltage in the coordinates of the DQ axes is equal to the inter-wire voltage (RMS), the amplitude Eh ′ of the counter electromotive voltage converted to the inter-wire voltage is expressed as follows:

[Мат. 23][Mat. 23]

Блок 219 оценки противодействующего электродвижущего напряжения выводит вычисленное Eh' в блок 208f проверки на останов/размагничивание. Устройство обнаружения 217 напряжения постоянного тока обнаруживает напряжение Vdc постоянного тока, подаваемое из источника 3 питания постоянного тока в инвертор 1, и выводит обнаруженное напряжение в блок 208f проверки на останов/размагничивание.The counter electromotive voltage evaluation unit 219 outputs the calculated Eh ′ to the stop / demagnetize test unit 208f. The DC voltage detecting device 217 detects the DC voltage Vdc supplied from the DC power source 3 to the inverter 1, and outputs the detected voltage to the stop / demagnetize test unit 208f.

Когда инвертор 1 останавливает работу или когда система привода двигателя с переменным магнитным потоком должна защищаться, блок 208f проверки на останов/размагничивание сравнивает противодействующее электродвижущее напряжение Eh' и напряжение Vdc постоянного тока друг с другом и определяет, должен или нет размагничиваться переменный магнит 53. Противодействующее электродвижущее напряжение Eh' указывает пиковое противодействующее электродвижущее напряжение. Соответственно, если противодействующее электродвижущее напряжение Eh' является равным или большим, чем напряжение Vdc постоянного тока, пиковое противодействующее электродвижущее напряжение обладает вероятностью превышения напряжения Vdc постоянного тока. Соответственно, блок 208f проверки на останов/размагничивание определяет, что переменный магнит 53 должен размагничиваться, создает сигнал размагничивания (FLG_DEMAG = 1) и выводит сигнал на переключатель 205c. Если противодействующее электродвижущее напряжение Eh' является меньшим, чем напряжение Vdc постоянного тока, блок 208f проверки на останов/размагничивание не создает сигнал размагничивания. Остальная работа по варианту осуществления является такой же, как у девятого варианта осуществления, а потому повторные пояснения опущены.When the inverter 1 stops operation or when the variable-flux motor drive system needs to be protected, the stop / demagnetize test unit 208f compares the counter electromotive voltage Eh ′ and the direct current voltage Vdc with each other and determines whether or not the alternating magnet 53 is demagnetized. Counter an electromotive voltage Eh ′ indicates a peak counteracting electromotive voltage. Accordingly, if the counter electromotive voltage Eh ′ is equal to or greater than the direct current voltage Vdc, the peak counter electromotive voltage has a probability of exceeding the direct current voltage Vdc. Accordingly, the stop / demagnetize check unit 208f determines that the variable magnet 53 should be demagnetized, generates a demagnetize signal (FLG_DEMAG = 1), and outputs the signal to switch 205c. If the opposing electromotive voltage Eh ′ is less than the direct current voltage Vdc, the stop / demagnetize test unit 208f does not generate a demagnetize signal. The rest of the work according to the embodiment is the same as that of the ninth embodiment, and therefore, repeated explanations are omitted.

Как упомянуто выше, система привода двигателя с переменным магнитным потоком по варианту осуществления обеспечивает, в дополнение к результату девятого варианта осуществления, результат сравнения противодействующего электродвижущего напряжения, оцененного блоком 219 оценки противодействующего электродвижущего напряжения с напряжением постоянного тока, обнаруженным устройством 217 обнаружения напряжения постоянного тока, и определения, должно или нет выполняться размагничивание. Если противодействующее электродвижущее напряжение является меньшим, чем напряжение постоянного тока источника 3 питания постоянного тока, вариант осуществления не выполняет размагничивание, чтобы снизить количество раз ненужного размагничивания и продления срока службы элементов.As mentioned above, the variable-flux motor drive system of the embodiment provides, in addition to the result of the ninth embodiment, a result of comparing the counter electromotive voltage estimated by the counter electromotive voltage evaluating unit 219 with the DC voltage detected by the DC voltage detecting device 217, and determining whether or not demagnetization is to be performed. If the opposing electromotive voltage is less than the DC voltage of the DC power source 3, the embodiment does not perform demagnetization to reduce the number of times unnecessary demagnetization and extend the life of the elements.

Если противодействующее электродвижущее напряжение равно или больше, чем напряжение постоянного тока источника 3 питания постоянного тока, большой ток будет пропускаться в инвертор 1, что повреждает элементы и вызывает перегрев. В дополнение, двигатель 4 с переменным магнитным потоком может принимать силу торможения. Чтобы справляться с ними, блок 208f проверки на останов/размагничивание создает и выводит сигнал размагничивания для предохранения инвертора от приема перенапряжения и чрезмерно большого тока, и избежания силы торможения.If the counter electromotive voltage is equal to or greater than the DC voltage of the DC power supply 3, a large current will be passed to the inverter 1, which damages the elements and causes overheating. In addition, the variable flux motor 4 may receive braking force. To deal with them, the stop / demagnetize test unit 208f generates and outputs a demagnetize signal to prevent the inverter from receiving overvoltage and excessively high current, and to avoid braking force.

Этот вариант осуществления определяет останов или размагничивание всего лишь посредством сравнения напряжения постоянного тока с противодействующим электродвижущим напряжением. Электропоезда, EV, HEV, суда и тому подобное, применяют множество систем привода для приведения в движение одного объекта. В этом случае каждый привод не способен самостоятельно определять скорость (число оборотов двигателя) объекта. К тому же, внешняя сила (ветер, уклон, и тому подобное), действующая на объект, может ускорять объект. В таком случае, определение, должно или нет выполняться размагничивание, может производиться, учитывая максимальное число оборотов в графике движения объекта и повышение скорости (числа оборотов) объекта, обусловленное возмущающим воздействием.This embodiment determines stop or demagnetization by simply comparing the DC voltage with the opposing electromotive voltage. Electric trains, EV, HEV, ships and the like, use many drive systems to drive one object. In this case, each drive is not able to independently determine the speed (engine speed) of the object. In addition, an external force (wind, incline, and the like) acting on an object can accelerate the object. In this case, the determination of whether or not demagnetization is to be carried out can be made taking into account the maximum number of revolutions in the object’s motion schedule and the increase in the object’s speed (number of revolutions) due to the disturbing effect.

(Пятнадцатый вариант осуществления)(Fifteenth Embodiment)

Фиг. 56 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком, согласно пятнадцатому варианту осуществления настоящего изобретения. Этот вариант осуществления отличается от девятого варианта осуществления, показанного на фиг. 39, тем, что он содержит устройство 213 обнаружения напряжения, блок 214 проверки на перенапряжение, таймер 215 и схему 216 ИЛИ.FIG. 56 is a block diagram showing a variable-flux motor drive system according to a fifteenth embodiment of the present invention. This embodiment is different from the ninth embodiment shown in FIG. 39, in that it comprises a voltage detection device 213, an overvoltage test unit 214, a timer 215, and an OR circuit 216.

Устройство 213 обнаружения напряжения соответствует второму блоку обнаружения напряжения по настоящему изобретению и обнаруживает междупроводное напряжение двигателя 4 с переменным магнитным потоком.The voltage detection device 213 corresponds to the second voltage detection unit of the present invention and detects the inter-wire voltage of the variable-flux motor 4.

Если инвертор 1 останавливается и если междупроводное напряжение, обнаруженное устройством 213 обнаружения напряжения, равно или больше, чем предопределенное значение, блок 214 проверки на перенапряжение создает сигнал запроса размагничивания и выводит его в схему 216 ИЛИ.If the inverter 1 is stopped and if the inter-wire voltage detected by the voltage detection device 213 is equal to or greater than a predetermined value, the overvoltage test unit 214 generates a demagnetization request signal and outputs it to the OR circuit 216.

Таймер 215 соответствует блоку таймера по настоящему изобретению и отмеряет время. Когда инвертор 1 останавливается, таймер создает сигнал запроса размагничивания, всякий раз, когда проходит предопределенное время, и выводит сигнал в схему 216 ИЛИ.The timer 215 corresponds to the timer block of the present invention and measures the time. When the inverter 1 is stopped, the timer generates a demagnetization request signal whenever a predetermined time passes and outputs the signal to the OR circuit 216.

Блок 208g проверки на останов/размагничивание выводит команду Gst управления отпиранием в схему 6 ШИМ, блок 214 проверки на перенапряжение и таймер 215. Соответственно, блок 214 проверки на перенапряжение и таймер 215 способны быстро воспринять, остановлен или нет инвертор 1, согласно команде Gst управления отпиранием.The stop / demagnetize test unit 208g outputs the unlock control command Gst to the PWM circuit 6, the overvoltage test unit 214 and the timer 215. Accordingly, the overvoltage test unit 214 and the timer 215 are able to quickly sense whether inverter 1 is stopped or not according to the control command Gst unlocking.

При приеме сигнала запроса размагничивания из одного из блока 214 проверки на перенапряжение и таймера 215, схема 216 ИЛИ выводит сигнал запроса размагничивания в блок 208g проверки на останов/размагничивание.When receiving the demagnetization request signal from one of the overvoltage test unit 214 and the timer 215, the OR circuit 216 outputs the demagnetization request signal to the stop / demagnetize test unit 208g.

Блок 208g проверки на останов/размагничивание использует сигнал запроса размагничивания, созданный блоком 214 проверки на перенапряжение, или сигнал запроса размагничивания, созданный таймером 215, чтобы определять, должен или нет размагничиваться переменный магнит, создает сигнал размагничивания и выводит сигнал на переключатель 205d.The stop / demagnetize check unit 208g uses the demagnetize request signal generated by the overvoltage test unit 214 or the demagnetize request signal created by the timer 215 to determine whether or not the magnet is demagnetized, generates a demagnetize signal, and outputs the signal to switch 205d.

Когда инвертор 1 останавливает работу или когда система привода двигателя с переменным магнитным потоком должна защищаться, блок 208g проверки на останов/размагничивание определяет, подобно девятому варианту осуществления, что переменный магнит 53 должен размагничиваться, и создает сигнал размагничивания. Блок 214 проверки на перенапряжения и таймер 215 работают после того, как останавливается инвертор 1.When the inverter 1 stops operation or when the variable-flux motor drive system is to be protected, the stop / demagnetize check unit 208g determines, like the ninth embodiment, that the variable magnet 53 is to be demagnetized and generates a demagnetize signal. The overvoltage test unit 214 and the timer 215 operate after the inverter 1 stops.

Хотя и не показано на фиг. 56, можно устанавливать блок обнаружения магнитного потока. Блок обнаружения магнитного потока оценивает или обнаруживает магнитный поток переменного магнита 53, и создает сигнал запроса размагничивания, если инвертор 1 останавливается, и если магнитный поток переменного магнита является равным или большим, чем предопределенное значение. В этом случае, блок 208g проверки на останов/размагничивание использует сигнал запроса размагничивания, созданный блоком обнаружения магнитного потока, для определения, должен или нет размагничиваться переменный магнит 53, создания сигнала размагничивания и вывода сигнала на переключатель 205d. Остальная конфигурация является такой же, как у девятого варианта осуществления, а потому повторные пояснения опущены.Although not shown in FIG. 56, a magnetic flux detection unit may be installed. The magnetic flux detection unit evaluates or detects the magnetic flux of the variable magnet 53, and generates a demagnetization request signal if the inverter 1 stops, and if the magnetic flux of the variable magnet is equal to or greater than a predetermined value. In this case, the stop / demagnetize check unit 208g uses the demagnetize request signal generated by the magnetic flux detection unit to determine whether or not the magnet magnet 53 should be demagnetized, create a demagnetize signal, and output the signal to switch 205d. The rest of the configuration is the same as that of the ninth embodiment, and therefore, repeated explanations are omitted.

Затем, будет пояснена работа варианта осуществления, имеющего вышеупомянутую конфигурацию. Когда инвертор 1 останавливает работу или когда система привода двигателя с переменным потоком должна защищаться, переменный магнит 53 будет размагничиваться. Эта операция является такой же, как и по девятому варианту осуществления.Then, an operation of an embodiment having the above configuration will be explained. When the inverter 1 stops operation or when the variable-flux motor drive system is to be protected, the variable magnet 53 will be demagnetized. This operation is the same as in the ninth embodiment.

Блок 208g проверки на останов/размагничивание выводит команду управления отпиранием, Gst = 0, для останова инвертора 1. Во время останова инвертора 1, блок 214 проверки на перенапряжение осуществляет проверку, чтобы выяснить, является ли междупроводное напряжение, обнаруженное устройством 213 обнаружения напряжения, равным или большим, чем предопределенное значение. Междупроводное напряжение, обнаруженное устройством 213 обнаружения напряжения, является противодействующим электродвижущим напряжением, так как инвертор 1 остановлен. А именно, блок 214 проверки на перенапряжение осуществляет проверку, чтобы выяснить, является ли противодействующее электродвижущее напряжение равным или большим, чем предопределенное значение. Предопределенное значение свободно устанавливается конструктором или оператором. В качестве альтернативы, оно может быть заранее задано в блоке 214 проверки на перенапряжение. Если междупроводное напряжение (противодействующее электродвижущее напряжение), обнаруженное устройством 213 обнаружения напряжения, равно или больше, чем предопределенное напряжение, блок 214 проверки на перенапряжение создает сигнал запроса размагничивания и выводит сигнал в схему 216 ИЛИ.The stop / demagnetize test unit 208g outputs an unlock control command, Gst = 0, to stop the inverter 1. When the inverter 1 stops, the overvoltage test unit 214 checks to see if the wire-to-wire voltage detected by the voltage detection device 213 is equal to or greater than the predetermined value. The inter-wire voltage detected by the voltage detection device 213 is a counter electromotive voltage since the inverter 1 is stopped. Namely, the overvoltage test unit 214 carries out a check to determine whether the opposing electromotive voltage is equal to or greater than a predetermined value. The predefined value is freely set by the constructor or operator. Alternatively, it may be predefined in the overvoltage test block 214. If the inter-wire voltage (counter electromotive voltage) detected by the voltage detecting device 213 is equal to or greater than the predetermined voltage, the overvoltage test unit 214 generates a demagnetization request signal and outputs a signal to the OR circuit 216.

Если блок 208g проверки на останов/размагничивание выводит команду управления отпиранием, Gst = 0, инвертор 1 останавливает работу. Во время останова инвертора 1, таймер 215 отмеряет время и всякий раз, когда проходит предопределенное время в течение останова инвертора 1, создает сигнал запроса размагничивания, который выводится в схему 216 ИЛИ. Это предопределенное время может свободно устанавливаться конструктором или оператором, или может заранее устанавливаться в таймере 215.If the stop / demagnetize test unit 208g outputs an unlock control command, Gst = 0, inverter 1 stops operation. When the inverter 1 stops, the timer 215 measures the time, and whenever a predetermined time passes during the stop of the inverter 1, it generates a demagnetization request signal, which is output to the OR circuit 216. This predetermined time may be freely set by the designer or operator, or may be pre-set in timer 215.

Принимая сигнал запроса размагничивания из любого одного из блока 214 проверки на перенапряжение и таймера 215, схема 216 ИЛИ выводит сигнал запроса размагничивания в блок 208g проверки на останов/размагничивание. На основании сигнала запроса размагничивания, созданного блоком 214 проверки на перенапряжение, или сигнала запроса размагничивания, созданного таймером 215, блок 208g проверки на останов/размагничивание определяет, должен или нет размагничиваться переменный магнит 53, создает сигнал размагничивания и выводит сигнал на переключатель 205d. Остальная работа является такой же, как у девятого варианта осуществления, а потому повторные пояснения опущены.By receiving a demagnetize request signal from any one of the overvoltage test unit 214 and a timer 215, the OR circuit 216 outputs a demagnetize request signal to the stop / demagnetize test unit 208g. Based on the demagnetization request signal generated by the overvoltage test unit 214 or the demagnetization request signal generated by the timer 215, the stop / demagnetize test unit 208g determines whether or not the magnet magnet 53 should be demagnetized, create a demagnetize signal, and output the signal to switch 205d. The rest of the work is the same as that of the ninth embodiment, and therefore, repeated explanations are omitted.

Как упомянуто выше, система привода двигателя с переменным магнитным потоком по варианту осуществления имеет блок 214 проверки на перенапряжение, а потому может обеспечивать, в дополнение к результату девятого варианта осуществления, результат выполнения размагничивания, даже после останова инвертора 1, если противодействующее электродвижущее напряжение является равным или большим, чем предопределенное значение, чтобы подавлять повышение противодействующего электродвижущего напряжения. В дополнение, система имеет таймер 215, а потому может выполнять размагничивание с предопределенными интервалами, даже после останова инвертора 1, для подавления повышения противодействующего электродвижущего напряжения. Если система обеспечена упомянутым ранее блоком обнаружения магнитного потока, система может выполнять размагничивание, даже после останова инвертора 1, если магнитный поток переменного магнита 53 является равным или большим, чем предопределенное значение, чтобы подавлять повышение противодействующего электродвижущего напряжения. Как следствие, это предохраняет от прикладывания силы торможения и является надежной защитой системы.As mentioned above, the variable-flux motor drive system of the embodiment has an overvoltage test unit 214, and therefore can provide, in addition to the result of the ninth embodiment, the result of demagnetization, even after stopping the inverter 1, if the counter electromotive voltage is equal to or greater than a predetermined value to suppress an increase in counteracting electromotive voltage. In addition, the system has a timer 215, and therefore can demagnetize at predetermined intervals, even after stopping the inverter 1, to suppress an increase in the counteracting electromotive voltage. If the system is provided with the magnetic flux detection unit mentioned above, the system can perform demagnetization, even after stopping the inverter 1, if the magnetic flux of the alternating magnet 53 is equal to or greater than a predetermined value in order to suppress an increase in the counter electromotive voltage. As a result, this prevents the application of braking force and is a reliable protection of the system.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY

Системы привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно настоящему изобретению применимы для привода двигателей электропоездов, электромобилей, гибридных транспортных средств и тому подобного.The variable magnetic flux motor drive systems of the present invention are applicable to drive electric train engines, electric vehicles, hybrid vehicles, and the like.

Claims

1. Система привода двигателя с переменным магнитным потоком, имеющая инвертор для возбуждения двигателя с переменным магнитным потоком, который использует постоянный магнит и переменный магнит, содержащая: блок создания команд крутящего момента для создания команд крутящего момента для двигателя с переменным магнитным потоком; блок управления переменным магнитным потоком для изменения магнитного потока согласно току намагничивания от инвертора и намагничивания переменного магнита; переключатель для пропускания заданных значений тока по D- и Q-оси на основании команды крутящего момента от блока создания команд крутящего момента или команд тока намагничивания по D- и Q-оси от блока управления переменным магнитным потоком; блок создания запроса намагничивания для создания, если удовлетворены предопределенные условия, запроса в блок управления переменным магнитным потоком для намагничивания переменного магнита; и блок создания команд управления отпиранием для создания команд управления отпиранием для управления инвертором согласно основанным на команде крутящего момента заданным значениям тока по D- и Q-оси или командам тока намагничивания по D- и Q-оси от переключателя.1. A variable-flux motor drive system having an inverter for driving a variable-flux motor that uses a permanent magnet and a variable magnet, comprising: a torque command generating unit for generating torque commands for the variable-flux motor; a variable magnetic flux control unit for changing a magnetic flux according to a magnetizing current from an inverter and magnetizing an alternating magnet; a switch for transmitting predetermined current values along the D- and Q-axis based on a torque command from the torque command generation unit or magnetization current commands on the D- and Q-axis from the variable magnetic flux control unit; a magnetization request creation unit for creating, if the predetermined conditions are satisfied, a request to the variable magnetic flux control unit for magnetizing the variable magnet; and an unlock control command generation unit for generating unlock control commands for controlling the inverter according to the torque command based on the D- and Q-axis current or magnetization current commands on the D- and Q-axis from the switch.

2. Система привода двигателя с переменным магнитным потоком, содержащая: двигатель на постоянных магнитах, использующий постоянный магнит; инвертор для возбуждения двигателя на постоянных магнитах; и средство намагничивания для пропускания тока намагничивания для управления магнитным потоком постоянного магнита, постоянный магнит, по меньшей мере, частично обладающий способностью переменного магнита, чья магнитная индукция является переменной в ответ на ток намагничивания от инвертора, средство намагничивания, имеющее способность пропускания тока намагничивания, который выходит за пределы зоны насыщения намагничивания магнитного материала переменного магнита.2. A variable-flux motor drive system, comprising: a permanent magnet motor using a permanent magnet; an inverter for driving a permanent magnet motor; and magnetization means for transmitting a magnetizing current to control the magnetic flux of a permanent magnet, a permanent magnet at least partially having the ability of a variable magnet, whose magnetic induction is variable in response to the magnetization current from the inverter, magnetization means having the ability to transmit the magnetization current, which goes beyond the saturation zone of the magnetization of the magnetic material of a variable magnet.

3. Система привода двигателя с переменным магнитным потоком, содержащая: двигатель на постоянных магнитах, использующий постоянный магнит; инвертор для возбуждения двигателя на постоянных магнитах; средство управления переменным магнитным потоком для пропускания тока намагничивания для управления магнитным потоком постоянного магнита; средство для обнаружения тока двигателя на постоянных магнитах; и средство оценки магнитного потока для оценки величины магнитного потока по напряжению и току, приложенным к двигателю на постоянных магнитах, и индуктивности обмотки, служащей в качестве параметра двигателя, постоянный магнит, по меньшей мере, частично обладающий способностью переменного магнита, чья магнитная индукция является переменной согласно току намагничивания от инвертора.3. A variable-flux motor drive system, comprising: a permanent magnet motor using a permanent magnet; an inverter for driving a permanent magnet motor; variable magnetic flux control means for transmitting a magnetizing current for controlling a magnetic flux of a permanent magnet; means for detecting the current of the permanent magnet motor; and magnetic flux estimating means for evaluating the magnitude of the magnetic flux from the voltage and current applied to the permanent magnet motor and the inductance of the winding serving as a parameter of the motor, a permanent magnet at least partially having the ability of a variable magnet, whose magnetic induction is variable according to the magnetization current from the inverter.

4. Система привода двигателя с переменным магнитным потоком, имеющая инвертор для возбуждения двигателя с переменным магнитным потоком, который имеет постоянный магнит и переменный магнит, содержащая: главный блок управления для управления инвертором, так чтобы крутящий момент двигателя с переменным магнитным потоком соответствовал команде крутящего момента; обмотка намагничивания для намагничивания переменного магнита двигателя с переменным магнитным потоком; и схема намагничивания для подачи тока намагничивания в обмотку намагничивания. 4. A variable-flux motor drive system having an inverter for driving a variable-flux motor, which has a permanent magnet and a variable magnet, comprising: a main control unit for controlling the inverter, so that the torque of the variable-flux motor corresponds to a torque command ; magnetizing winding for magnetizing an alternating magnet of a variable-flux motor; and a magnetization circuit for supplying a magnetizing current to a magnetizing winding.