電機(jī)控制裝置和電機(jī)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電機(jī)控制裝置和電機(jī)控制方法。繞組切換信號生成器(10)被構(gòu)造為從電流指令計(jì)算器(2)和恒定輸出控制器(8)中的至少一個(gè)獲得指示場弱化的程度的信息,以及在低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下當(dāng)場弱化的程度超過預(yù)定條件時(shí)生成用于從低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)切換到高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的繞組切換信號。
【專利說明】電機(jī)控制裝置和電機(jī)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機(jī)控制裝置和電機(jī)控制方法,并且更具體地,涉及一種繞組切換技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]到目前為止,關(guān)于AC電機(jī),已知用于在其中電力被提供到具有相對較大的繞數(shù)的用于低速旋轉(zhuǎn)的線圈的低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)與其中電力被提供到具有相對較小的繞數(shù)的用于高速旋轉(zhuǎn)的線圈的高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)之間進(jìn)行切換的繞組切換技術(shù)。
[0003]日本專利申請?zhí)亻_N0.2010-206925描述了當(dāng)AC電機(jī)的轉(zhuǎn)速超過或低于預(yù)定閾值時(shí)切換到高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)或低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0004]然而,如傳統(tǒng)技術(shù)中那樣基于AC電機(jī)的轉(zhuǎn)速在低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)與高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)之間進(jìn)行切換的方法在AC電機(jī)的輸出效率方面并不總是適合的。例如,甚至在輸入電源電壓很高使得在保持低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的同時(shí)增大轉(zhuǎn)速對于輸出效率來說是適合的情況下,當(dāng)轉(zhuǎn)速在增大過程中超過閾值時(shí),低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)也會(huì)被切換到高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0005]鑒于上述情況做出了本發(fā)明,并且本發(fā)明的目的在于提供了一種能夠改進(jìn)輸出效率的電機(jī)控制裝置和電機(jī)控制方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]為了解決上述問題,根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式,提供了一種電機(jī)控制裝置,其被構(gòu)造為在其中電力被提供到布置在AC電機(jī)中的具有第一繞數(shù)的線圈的第一狀態(tài)與其中電力被提供到具有小于第一繞數(shù)的第二繞數(shù)的線圈的第二狀態(tài)之間進(jìn)行切換,該電機(jī)控制裝置包括:d軸電流指令值校正器,其被構(gòu)造為降低作為在AC電機(jī)中流動(dòng)的電流的勵(lì)磁電流分量的指令值的d軸電流指令值,從而執(zhí)行場弱化;場弱化信息獲得部,其被構(gòu)造為獲得指示場弱化的程度的信息;以及切換指令生成器,其被構(gòu)造為當(dāng)在第一狀態(tài)下場弱化的程度超過預(yù)定條件時(shí),生成從第一狀態(tài)切換到第二狀態(tài)的切換指令。
[0007]此外,根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式,提供了 一種電機(jī)控制方法,其用于在其中電力被提供到布置在AC電機(jī)中的具有第一繞數(shù)的線圈的第一狀態(tài)與其中電力被提供到具有小于第一繞數(shù)的第二繞數(shù)的線圈的第二狀態(tài)之間進(jìn)行切換,該電機(jī)控制方法包括:降低作為在AC電機(jī)中流動(dòng)的電流的勵(lì)磁電流分量的指令值的d軸電流指令值,從而執(zhí)行場弱化;獲得指示場弱化的程度的信息;以及當(dāng)在第一狀態(tài)下場弱化的程度超過預(yù)定條件時(shí),生成從第一狀態(tài)切換到第二狀態(tài)的切換指令。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示例的框圖。
[0009]圖2是示出第一和第二切換器的結(jié)構(gòu)示例的電路圖。
[0010]圖3是示出逆變器裝置的結(jié)構(gòu)示例的框圖。[0011]圖4是示出電流指令計(jì)算器的結(jié)構(gòu)示例的框圖。
[0012]圖5是示出電流控制器的結(jié)構(gòu)示例的框圖。
[0013]圖6是示出恒定輸出控制器的結(jié)構(gòu)示例的框圖。
[0014]圖7是用于描述場弱化的圖。
[0015]圖8是用于描述繞組切換的圖。
[0016]圖9是用于描述繞組切換的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的電機(jī)控制裝置和電機(jī)控制方法。
[0018]圖1是示出驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)示例的框圖。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)100包括逆變器裝置20、AC電機(jī)40、位置檢測器41、第一切換器61和第二切換器62以及DC電壓源80。
[0019]逆變器裝置20是電機(jī)控制裝置的示例,其將從DC電壓源80提供的DC電力轉(zhuǎn)換為三相AC電力并且將轉(zhuǎn)換后的電力輸出到AC電機(jī)40。逆變器裝置20的輸出端子連接到布置在AC電機(jī)40的各相的線圈的一端處的連接端子Al至A3。在下面參考圖3描述逆變器裝置20的具體結(jié)構(gòu)。
[0020]AC電機(jī)40是包括U相、V相和W相線圈作為三相線圈的三相AC電機(jī),并且利用從逆變器裝置20提供的三相AC電力來旋轉(zhuǎn)。AC電機(jī)40的各相線圈的另一端配備有連接端子A4至A6,其連接到第一切換器61。另外,AC電機(jī)40的各相線圈的中點(diǎn)配備有連接端子BI至B3,其連接到第二切換器62。
[0021]位置檢測器41檢測AC電機(jī)40的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)相位Θ并且將結(jié)果輸出到逆變器裝置20。作為位置檢測器41,使用編碼器、分析器等等。
[0022]DC電壓源80連接到逆變器裝置20的輸入端子14a和14b以將DC電力提供到逆變器裝置20。DC電壓源80可以例如為包括AC電源和整流器電路的電源裝置或者可以為不具有整流器電路的諸如電池的電源裝置。
[0023]第一切換器61和第二切換器62基于從逆變器裝置20輸出的繞組切換信號切換AC電機(jī)40的各相線圈的連接以切換AC電機(jī)40的輸出特性。圖2是示出第一切換器61和第二切換器62的結(jié)構(gòu)示例的電路圖。
[0024]具體地,如果第一切換器61的開關(guān)SWl被接通并且第二切換器62的開關(guān)SW2被斷開,則布置在AC電機(jī)40的各相線圈的另一端的連接端A4至A6被短路。在該情況下,由于被提供有電力的線圈具有相對較大的繞數(shù),因此,其阻抗相對較高。該情況下的狀態(tài)被稱為“低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)(第一狀態(tài))”。當(dāng)在低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)中操作時(shí),能夠在低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域中以高效率獲得高扭矩。然而,在高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域中,逆變器裝置20的輸出電壓進(jìn)入其中輸出電壓受到來自DC電壓源80的電源電壓的限制的飽和區(qū)域。因此,難以確保扭矩(參見圖8中的低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)SI)。
[0025]相反地,如果第一切換器61的開關(guān)SWl被斷開并且第二切換器62的開關(guān)SW2被接通,則布置在AC電機(jī)40的各相線圈的中點(diǎn)處的連接端子BI至B3被短路。在該情況下,由于被提供有電力的線圈具有相對較小的繞數(shù),因此,其阻抗相對較低。該情況下的狀態(tài)被稱為“高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)(第二狀態(tài))”。當(dāng)在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下操作時(shí),不能夠以低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域中的高效率獲得高扭矩。然而,在高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域中,由于幾乎不會(huì)發(fā)生上述飽和現(xiàn)象,因此容易確保扭矩(參見圖8中的高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)S2)。
[0026](逆變器裝置)
[0027]圖3是示出逆變器裝置20的結(jié)構(gòu)示例的框圖。逆變器裝置20包括扭矩指令生成器1、電流指令計(jì)算器2、電流控制器3、PWM控制器4、電流檢測器5、A/D轉(zhuǎn)換器6、電壓檢測器7、恒定輸出控制器8、繞組切換信號生成器10和常數(shù)切換器11。
[0028]扭矩指令生成器I生成扭矩指令T_ref作為由AC電機(jī)40生成的扭矩量的目標(biāo)值,并且將扭矩指令T_ref輸出到電流指令計(jì)算器2。扭矩指令T_ref可以從外部裝置提供給逆變器裝置20。
[0029]電流指令計(jì)算器2基于來自扭矩指令生成器I的扭矩指令T_ref、來自恒定輸出控制器8的恒定輸出量IcLrefc和來自常數(shù)切換器11的各種參數(shù)生成q軸電流指令I(lǐng)q_ref和d軸電流指令I(lǐng)d_ref。q軸電流指令I(lǐng)q_ref是在AC電機(jī)40中流動(dòng)的電流的扭矩電流分量(q軸分量)的指令值,并且d軸電流指令I(lǐng)d_ref是在AC電機(jī)40中流動(dòng)的電流的勵(lì)磁電流分量(d軸分量)的指令值。電流指令計(jì)算器2將所生成的q軸電流指令I(lǐng)q_ref和d軸電流指令I(lǐng)d_ref輸出到電流控制器3和繞組切換信號生成器10。在下面參考圖4描述電流指令計(jì)算器2的具體結(jié)構(gòu)。
[0030]電流控制器3基于來自電流指令計(jì)算器2的q軸電流指令I(lǐng)q_ref和d軸電流指令I(lǐng)d_ref生成q軸電壓指令Vq_ref和d軸電壓指令Vd_ref并且將生成的q軸電壓指令Vq_ref和d軸電壓指令Vd_ref輸出到恒定輸出控制器8。q軸電壓指令Vq_ref是施加到AC電機(jī)40的電壓的扭矩電壓分量(q軸分量)的指令值,并且d軸電壓指令Vd_ref是施加到AC電機(jī)40的電壓的勵(lì)磁電壓分量(d軸分量)的指令值。此外,電流控制器3將所生成的q軸電壓指令Vq_ref和d軸電壓指令Vd_ref轉(zhuǎn)換為U、V和W相電壓指令Vu_ref、Vv_ref和Vw_ref并且將轉(zhuǎn)換后的電壓指令輸出到PWM控制器4。在下面參考圖5描述電流控制器3的具體結(jié)構(gòu)。
[0031 ] PWM控制器4包括三相橋電路,并且基于來自電流控制器3的U、V和W相電壓指令Vu_ref、Vv_ref和Vw_ref執(zhí)行脈寬調(diào)制控制(PWM控制),以將來自DC電壓源80的DC電力轉(zhuǎn)換為三相AC電力,并且將轉(zhuǎn)換后的三相AC電力輸出到AC電機(jī)40。
[0032]電流檢測器5檢測在AC電機(jī)40中流動(dòng)的電流量并且將結(jié)果輸出到A/D轉(zhuǎn)換器6。A/D轉(zhuǎn)換器6將由電流檢測器5檢測到的電流量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并且將結(jié)果作為檢測電流值Iu_fb和Iv_fb輸出到電流控制器3。
[0033]電壓檢測器7檢測DC電壓源80的輸出電壓(即,施加在逆變器裝置20的一對輸入端子14a和14b之間的電壓),將檢測到的電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并且將結(jié)果作為檢測電壓值輸出到恒定輸出控制器8。
[0034]恒定輸出控制器8是恒定輸出量計(jì)算器的示例,并且生成將提供給電流指令計(jì)算器2的恒定輸出量IcLrefc以控制場弱化。恒定輸出量Id_refc指示由電流指令計(jì)算器2生成的d軸電流指令I(lǐng)cLref相對于基準(zhǔn)值降低的量并且被計(jì)算為例如負(fù)值。具體地,恒定輸出控制器8基于來自電流控制器3的q軸電壓指令Vq_ref和d軸電壓指令Vd_ref以及來自電壓檢測器7的檢測電壓值計(jì)算恒定輸出量Id_refC,并且將結(jié)果輸出到電流指令計(jì)算器2。在下面參考圖6描述恒定輸出控制器8的具體結(jié)構(gòu)。
[0035]繞組切換信號生成器10是場弱化信息獲得部和切換指令生成器的示例。繞組切換信號生成器10基于來自電流指令計(jì)算器2的q軸電流指令I(lǐng)q_ref和d軸電流指令I(lǐng)d_ref以及來自恒定輸出控制器8的恒定輸出量IcLrefc確定是否在低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)與高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)之間進(jìn)行切換,并且將用于切換的繞組切換信號(切換指令的示例)輸出到第一和第二切換器61和62 (參見圖1)和常數(shù)切換器11。在下面描述用于低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)與高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)之間的切換的具體確定方法。
[0036]常數(shù)切換器11保持用于低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的參數(shù)和用于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的參數(shù)作為數(shù)據(jù),并且將由來自繞組切換信號生成器10的繞組切換信號選擇的參數(shù)輸出到電流指令計(jì)算器2和電流控制器3。因此,對應(yīng)于AC電機(jī)40的狀態(tài)的參數(shù)被提供到各部。作為由常數(shù)切換器11保持的參數(shù),例如,有扭矩電流轉(zhuǎn)換系數(shù)(K)、電流相位(β )、電樞繞組電感值(Ld和Lq )、電樞磁鏈(Φ )和電樞繞組電阻(R)。
[0037](電流指令計(jì)算器)
[0038]圖4是示出電流指令計(jì)算器2的結(jié)構(gòu)示例的框圖。電流指令計(jì)算器2包括q軸電流指令計(jì)算器21、最大效率控制器22和加法器23。
[0039]q軸電流指令計(jì)算器21基于來自扭矩指令生成器I (參見圖3)的扭矩指令T_ref和來自加法器23的d軸電流指令I(lǐng)d_ref計(jì)算q軸電流指令I(lǐng)q_ref,并且將結(jié)果輸出到電流控制器3 (參見圖3)。例如,q軸電流指令計(jì)算器21基于從常數(shù)切換器11提供的參數(shù)(電樞磁鏈Φ、d軸電樞繞組電感值Ld和q軸電樞繞組電感值Lq)計(jì)算q軸電流指令Lq_
ref ο
[0040]最大效率控制器22基于來自扭矩指令生成器1(參見圖3)的扭矩指令T_ref計(jì)算d軸電流指令的基準(zhǔn)值IcLrefl,并且將結(jié)果輸出到加法器23。例如,最大效率控制器22基于從常數(shù)切換器11提供的參數(shù)(扭矩電流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)K和以q軸方向?yàn)榛鶞?zhǔn)的電流相位β )計(jì)算d軸電流指令的基準(zhǔn)值Id_refl。
[0041]加法器23是d軸電流指令值校正器的示例。加法器23將來自恒定輸出控制器8的恒定輸出量IcLrefc與來自最大效率控制器22的d軸電流指令的基準(zhǔn)值Id_refl相加,并且將相加的結(jié)果作為d軸電流指令I(lǐng)d_ref輸出到電流控制器3 (參見圖3)和q軸電流指令計(jì)算器21。
[0042]以該方式,恒定輸出量IcLrefc (負(fù)值)被與d軸電流指令的基準(zhǔn)值Id_refl相加,并且因此,實(shí)現(xiàn)了場弱化。參考圖7的矢量圖描述利用加法器23的場弱化的計(jì)算。在圖7中,q軸和d軸的箭頭表示正方向。另外,虛線箭頭表示相加之前的合成矢量10,并且實(shí)線箭頭表示相加之后的合成矢量II。
[0043]從最大效率控制器22輸出到加法器23的d軸電流指令的基準(zhǔn)值Id_ref I被計(jì)算為使得AC電機(jī)40的輸出效率最大。d軸電流指令的基準(zhǔn)值IcLrefl是在不執(zhí)行場弱化的情況下的d軸電流指令的值。在該示例中,d軸電流指令的基準(zhǔn)值Id_ref I是具有相對較小的絕對值的負(fù)值,并且相加之前的合成矢量IO在負(fù)方向上從q軸向d軸略微地傾斜。
[0044]當(dāng)加法器23將恒定輸出量IcLrefc與d軸電流指令的基準(zhǔn)值Id_ref I相加使得d軸電流指令I(lǐng)d_ref降低時(shí),負(fù)方向上從q軸朝向d軸的相加之后的合成矢量Il的傾斜I Θ變?yōu)榇笥谙嗉又暗暮铣墒噶縄O的傾斜。在該情況下,合成矢量Il的q軸分量是q軸電流指令I(lǐng)q_ref并且其d軸分量是d軸電流指令I(lǐng)d_ref。
[0045]電流控制器[0046]圖5是示出電流控制器3的結(jié)構(gòu)示例的框圖。電流控制器3包括坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器30、減法器31和32、q軸電流控制器33、d軸電流控制器34和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器39。
[0047]坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器30基于旋轉(zhuǎn)相位Θ執(zhí)行來自A/D轉(zhuǎn)換器6的檢測電流值Iu_fb和Iv_fb的dq轉(zhuǎn)換以生成q軸電流反饋值Iq_fb和d軸電流反饋值Id_fb,并且將結(jié)果輸出到減法器31和32。
[0048]減法器31從來自電流指令計(jì)算器2 (參見圖3)的q軸電流指令I(lǐng)q_ref減去q軸電流反饋值Iq_fb,并且將減法結(jié)果輸出到q軸電流控制器33。另外,減法器32從來自電流指令計(jì)算器2 (參見圖3)的d軸電流指令I(lǐng)d_ref減去d軸電流反饋值Id_fb,并且將減法結(jié)果輸出到d軸電流控制器34。
[0049]q軸電流控制器33生成輸出值使得從減法器31輸出的減法結(jié)果(即,通過從q軸電流指令I(lǐng)q_ref減去q軸電流反饋值Iq_fb獲得的值)變?yōu)楦咏?,并且將輸出值作為q軸電壓指令Vq_ref輸出到坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器39和恒定輸出控制器8 (參見圖3)。另外,d軸電流控制器34生成輸出值使得從減法器32輸出的減法結(jié)果(即,通過從d軸電流指令I(lǐng)d_ref減去d軸電流反饋值Id_fb獲得的值)變?yōu)楦咏?,并且將輸出值作為d軸電壓指令Vd_ref輸出到坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器39和恒定輸出控制器8 (參見圖3)。
[0050]坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器39基于旋轉(zhuǎn)相位Θ執(zhí)行來自q軸電流控制器33和d軸電流控制器34的q軸電壓指令Vq_ref和d軸電壓指令Vd_ref的UVW轉(zhuǎn)換以生成U、V和W相電壓指令Vu_ref、Vv_ref和Vw_ref,并且將生成的電壓指令輸出到PWM控制器4 (參見圖3)。
[0051](恒定輸出控制器)
[0052]圖6是示出恒定輸出控制器8的結(jié)構(gòu)示例的框圖。恒定輸出控制器8包括振幅計(jì)算器81、減法器82、PI控制器83、限制器84和濾波器85。
[0053]振幅計(jì)算器81根據(jù)來自電流控制器3 (參見圖3)的d軸電壓指令Vd_ref和q軸電壓指令Vq_ref計(jì)算電壓指令振幅值作為電壓反饋值Vfb,并且將結(jié)果輸出到減法器82。
[0054]減法器82從限制電壓指令減去電壓反饋值Vfb并且將減法結(jié)果輸出到PI控制器83。這里,限制電壓指令對應(yīng)于能夠從DC電壓源80輸出的最高電壓并且是基于來自電壓檢測器7 (參見圖3)的檢測電壓值確定的。例如,限制電壓指令可以是檢測電壓值本身或者可以是通過將檢測電壓值乘以預(yù)定系數(shù)而獲得的值。
[0055]PI控制器83執(zhí)行其中組合比例運(yùn)算和積分運(yùn)算的PI控制以生成輸出值,使得來自減法器82的減法結(jié)果(即,通過從限制電壓指令減去電壓反饋值Vfb獲得的值)變?yōu)楦拷悖⑶覍⒔Y(jié)果輸出到限制器84。限制器84將PI控制器83的輸出值限制為使得電壓反饋值Vfb不超過限制電壓指令,并且將結(jié)果輸出到濾波器85。
[0056]濾波器85的輸出值被作為恒定輸出量IcLrefc輸出到電流指令計(jì)算器2(參見圖
3)。在該示例中,恒定輸出量IcLrefc被計(jì)算為負(fù)值并且被與電流指令計(jì)算器2中的d軸電流指令的基準(zhǔn)值IcLrefl相加。然而,本發(fā)明不限于此,并且能夠?qū)⒑愣ㄝ敵隽縄cLrefc計(jì)算為正值并且從電流指令電流指令計(jì)算器2中的d軸電流指令的基準(zhǔn)值IcLrefl減去該正的恒定輸出量Id_refc。注意的是,能夠省略濾波器85,從而限制器84的輸出用作恒定輸出量Id_refc。
[0057]具體地,在不執(zhí)行場弱化控制的情況下,如果電壓反饋值Vfb小于限制電壓指令,則恒定輸出量IcLrefc保持為零,并且場弱化控制不開始。換言之,d軸電流指令I(lǐng)cLref保持為基準(zhǔn)值Id_refl。當(dāng)AC電機(jī)40的轉(zhuǎn)速增加,使得電壓反饋值Vfb超過限制電壓指令時(shí),恒定輸出量Id_refc增加,并且場弱化控制開始。換言之,d軸電流指令I(lǐng)d_ref相對于基準(zhǔn)值Id_refl降低。
[0058]參考圖8中的低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)SI,在不執(zhí)行場弱化控制的情況下電壓反饋值Vfb小于限制電壓指令的情況對應(yīng)于AC電機(jī)40的轉(zhuǎn)速低于場弱化開始點(diǎn)FW的速度區(qū)。在該速度區(qū)中,能夠確保最高扭矩。相反地,在AC電機(jī)40的轉(zhuǎn)速高于場弱化開始點(diǎn)FW的速度區(qū)中,能夠確保的扭矩隨著轉(zhuǎn)速的增加而逐漸減小。
[0059]注意的是,如果DC電壓源80的輸出電壓由于諸如放電的因素而降低,則限制電壓指令也降低。在該情況下,如圖9中所示,場弱化開始點(diǎn)FW降低,使得執(zhí)行場弱化的速度區(qū)降低。
[0060](用于切換的確定方法)
[0061]繞組切換信號生成器10從恒定輸出控制器8獲得恒定輸出量IcLrefc并且從電流指令計(jì)算器2獲得q軸電流指令I(lǐng)q_ref和d軸電流指令I(lǐng)d_ref。
[0062]在這些當(dāng)中,恒定輸出量IcLrefc指示如上所述的為場弱化而降低d軸電流指令I(lǐng)d_ref的量。隨著恒定輸出量Id_refc的絕對值變得越大,d軸電流指令I(lǐng)d_ref變得更小(參見圖7)。根據(jù)該事實(shí),能夠認(rèn)為的是,恒定輸出量IcLrefc是指示場弱化的程度的信息。
[0063]另外,根據(jù)q軸電流指令I(lǐng)q_ref和d軸電流指令I(lǐng)d_ref計(jì)算的負(fù)方向上合成矢量Il從q軸向d軸的傾斜I Θ對應(yīng)于為場弱化而降低d軸電流指令I(lǐng)d_ref的量(即,恒定輸出量IcLrefc的絕對值)(參見圖7)。根據(jù)該事實(shí),能夠認(rèn)為的是,合成矢量Il的傾斜I Θ也是指示場弱化的程度的信息。
[0064]繞組切換信號生成器10獲得指示場弱化的程度的信息。然后,如果場弱化的程度在低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)Si中超過預(yù)定條件,則繞組切換信號生成器10輸出用于從低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)SI切換到高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)S2的繞組切換信號。
[0065]例如,如果恒定輸出量Id_refc在低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)SI中是預(yù)定閾值以上,則繞組切換信號生成器10輸出用于從低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)SI切換到高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)S2的繞組切換信號。
[0066]此外,如果合成矢量Il的傾斜I Θ在低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)SI中為預(yù)定閾值以上,則繞組切換信號生成器10可以輸出用于從低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)SI切換到高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)S2的繞組切換信號。
[0067]以該方式,基于場弱化的程度確定從低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)SI到高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)S2的切換,并且因此,切換時(shí)的AC電機(jī)40的輸出效率能夠基本上為同一值。如果場弱化的程度得到加強(qiáng)(即,如果恒定輸出量IcLrefc的絕對值增加),則AC電機(jī)40的輸出效率降低。因此,通過不使用轉(zhuǎn)速而使用場弱化的程度來確定繞組的切換,繞組切換時(shí)的AC電機(jī)40的輸出效率能夠基本上為同一值,并且因此,能夠增大能夠以高效率狀態(tài)執(zhí)行操作的區(qū)域。
[0068]如果DC電壓源80的輸出電壓由于諸如放電的因素而降低,則如圖9中所示地降低執(zhí)行場弱化的速度區(qū)。因此,如果轉(zhuǎn)速如傳統(tǒng)技術(shù)那樣用于確定繞組的切換,則繞組切換時(shí)的AC電機(jī)40的輸出效率會(huì)不必要地改變。例如,認(rèn)為考慮DC電壓源80的輸出電壓降低之后的值來定義將成為用于切換的閾值的轉(zhuǎn)速。在該情況下,在DC電壓源80的輸出電壓降低之前相對地增加執(zhí)行場弱化的速度區(qū)。因此,會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)速超過閾值使得低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)在AC電機(jī)40的輸出效率沒有降低很多之前就切換到高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況。[0069]相反地,在該實(shí)施方式中,由于基于場弱化的程度確定從低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)SI到高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)S2的切換,因此,即使DC電壓源80的輸出電壓高或低,則AC電機(jī)40的輸出效率能夠在切換時(shí)基本上相同。結(jié)果,DC電壓源80的輸出電壓降低之前的AC電機(jī)40的轉(zhuǎn)速變得相對較高,并且DC電壓源80的輸出電壓降低之后的AC電機(jī)40的轉(zhuǎn)速變得相對較低。因此,在該實(shí)施方式中,能夠執(zhí)行低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)中的操作,直到AC電機(jī)40的輸出效率被降低到閾值。
[0070]注意的是,在上述實(shí)施方式中,例如,基于恒定輸出量Id_refc或者合成矢量Il的傾斜ΙΘ確定切換。然而,本發(fā)明不限于此,并且可以采用下述方法。
[0071]例如,繞組切換信號生成器10可以在通過將恒定輸出量IcLrefc除以d軸電流指令I(lǐng)d_ref獲得的商(Id_refc/Id_ref)在低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)SI中變?yōu)轭A(yù)定閾值以上的情況下輸出用于從低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)SI切換到高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)S2的繞組切換信號。
[0072]此外,繞組切換信號生成器10可以在通過將恒定輸出量IcLrefc除以合成矢量11的幅值獲得的商(Id_refC/Il)在低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)SI中變?yōu)轭A(yù)定閾值以上的情況下輸出用于從低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)SI切換到高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)S2的繞組切換信號。
[0073]此外,繞組切換信號生成器10可以在通過將恒定輸出量IcLrefc除以d軸電流指令的基準(zhǔn)值Id_refl在低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)SI中變?yōu)轭A(yù)定閾值以上的情況下輸出用于從低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)SI切換到高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)S2的繞組切換信號。
[0074]注意的是,關(guān)于從高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)S2到低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)SI的切換,例如,能夠暫時(shí)地存儲(chǔ)從低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)SI切換到高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)S2時(shí)的轉(zhuǎn)速,并且基于該轉(zhuǎn)速執(zhí)行切換。或者,能夠采用另外的確定方法。
[0075]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是,根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素可以進(jìn)行各種修改、組合、子組合和改變,只要其處于所附權(quán)利要求及其等效物的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電機(jī)控制裝置(20),所述電機(jī)控制裝置被構(gòu)造為在電力被提供到布置在AC電機(jī)(40)中的具有第一繞數(shù)的線圈的第一狀態(tài)與電力被提供到具有小于所述第一繞數(shù)的第二繞數(shù)的線圈的第二狀態(tài)之間進(jìn)行切換,所述電機(jī)控制裝置(20)的特征在于包括: d軸電流指令值校正器(23 ),所述d軸電流指令值校正器被構(gòu)造為降低作為在所述AC電機(jī)(40)中流動(dòng)的電流的勵(lì)磁電流分量的指令值的d軸電流指令值,從而執(zhí)行場弱化; 場弱化信息獲得部(10),所述場弱化信息獲得部被構(gòu)造為獲得指示所述場弱化的程度的信息;以及 切換指令生成器(10 ),所述切換指令生成器被構(gòu)造為當(dāng)在所述第一狀態(tài)下所述場弱化的程度超過預(yù)定條件時(shí),生成從所述第一狀態(tài)切換到所述第二狀態(tài)的切換指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制裝置(20),其特征在于: 指示所述場弱化的程度的信息指示作為相對于為不執(zhí)行所述場弱化的情況確定的基準(zhǔn)值減小所述d軸電流指令值的量的恒定輸出量;并且 所述切換指令生成器(10)被構(gòu)造為當(dāng)在所述第一狀態(tài)中所述恒定輸出量為預(yù)定閾值以上時(shí)生成所述切換指令。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制裝置(20),其特征在于: 指示所述場弱化的程度的信息指示作為在所述AC電機(jī)(40)中流動(dòng)的電流的扭矩電流分量的指令值的q軸電 流指令值和所述d軸電流指令值的合成矢量在負(fù)方向上從q軸向d軸的傾斜;并且 所述切換指令生成器(10)被構(gòu)造為當(dāng)在所述第一狀態(tài)中所述傾斜為預(yù)定閾值以上時(shí)生成所述切換指令。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制裝置(20),其特征在于: 指示所述場弱化的程度的信息指示通過將作為相對于為不執(zhí)行所述場弱化的情況而確定的基準(zhǔn)值降低所述d軸電流指令值的量的恒定輸出量除以所述d軸電流指令值獲得的商;并且 所述切換指令生成器(10)被構(gòu)造為當(dāng)在所述第一狀態(tài)下所述商為預(yù)定閾值以上時(shí)生成所述切換指令。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制裝置(20),其特征在于: 指示所述場弱化的程度的信息指示通過將作為相對于為不執(zhí)行所述場弱化的情況而確定的基準(zhǔn)值降低所述d軸電流指令值的量的恒定輸出量除以作為在所述AC電機(jī)(40)中流動(dòng)的電流的扭矩電流分量的指令值的q軸電流指令值與所述d軸電流指令值的合成矢量的幅值獲得的商;并且 所述切換指令生成器(10)被構(gòu)造為當(dāng)在所述第一狀態(tài)下所述商為預(yù)定閾值以上時(shí)生成所述切換指令。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制裝置(20),其特征在于: 指示所述場弱化的程度的信息指示通過將作為相對于為不執(zhí)行所述場弱化的情況而確定的基準(zhǔn)值降低所述d軸電流指令值的量的恒定輸出量除以所述基準(zhǔn)值獲得的商;并且 所述切換指令生成器(10)被構(gòu)造為當(dāng)在所述第一狀態(tài)中所述商為預(yù)定閾值以上時(shí)生成所述切換指令。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制裝置(20),其特征在于,所述電機(jī)控制裝置進(jìn)一步包括: 恒定輸出量計(jì)算器(8),所述恒定輸出量計(jì)算器被構(gòu)造為基于作為施加到所述AC電機(jī)(40)的電壓的扭矩電壓分量的指令值的q軸電壓指令值、作為所述電壓的勵(lì)磁電壓分量的指令值的d軸電壓指令值和用于將電力提供到所述AC電機(jī)(40)的電源裝置(80)的檢測輸出電壓值計(jì)算作為相對于為不執(zhí)行所述場弱化的情況而確定的基準(zhǔn)值降低所述d軸電流指令值的量的恒定輸出量。
8.一種電機(jī)控制方法,所述電機(jī)控制方法用于在電力被提供到布置在AC電機(jī)(40)中的具有第一繞數(shù)的線圈的第一狀態(tài)與電力被提供到具有小于所述第一繞數(shù)的第二繞數(shù)的線圈的第二狀態(tài)之間進(jìn)行切換,所述電機(jī)控制方法的特征在于包括下述步驟: 降低作為在所述AC電機(jī)(40)中流動(dòng)的電流的勵(lì)磁電流分量的指令值的d軸電流指令值,從而執(zhí)行場弱化; 獲得指示所述場弱化的程度的信息;以及 當(dāng)在所述第一狀態(tài)下所述場弱化的程度超過預(yù)定條件時(shí),生成從所述第一狀態(tài)切換到所述第二狀態(tài)的切換指令。
【文檔編號】H02P21/14GK103944470SQ201310186365
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月17日
【發(fā)明者】陳振寧, 川地智洋, 友原健治, 東川康兒, 竹之內(nèi)將志 申請人:株式會(huì)社安川電機(jī)