專利名稱：旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的控制方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的控制方法及其裝置。
對永久磁鐵型同步電動機進行矢量控制的方案有，通常將絕對位置檢測器安裝于永久磁鐵型同步電動機，根據(jù)定子線圈的基準(zhǔn)點與轉(zhuǎn)子磁鐵的基準(zhǔn)點兩個基準(zhǔn)點將這種絕對位置信息取入控制裝置，作為變換為d-q坐標(biāo)系時的相位。
根據(jù)

圖10-圖13詳細說明已有技術(shù)例。圖10為詳細表示控制裝置的方框圖，圖11為永久磁鐵型同步電動機中一相部分的等效電路，圖12為控制d軸電流為零時永久磁鐵型同步電動機的矢量圖，圖13為絕對位置檢測器2有安裝誤差時永久磁鐵型同步電動機的矢量圖。
圖中，同一標(biāo)號表示相同或相應(yīng)部分，1為永久磁鐵型同步電動機， 2為檢測永久磁鐵型同步電動機1隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時絕對位置(J1)的絕對位置檢測器，3為根據(jù)絕對位置檢測器2的位置輸出(J1)運算永久磁鐵型同步電動機1轉(zhuǎn)子角速度的轉(zhuǎn)子角速度運算器，5為三相-二相變換器，將流經(jīng)永久磁鐵型同步電動機1的三相交流電流(I1u、I1v、I1w)變換為與施加給永久磁鐵型同步電動機1定子線圈的交流電壓頻率同步旋轉(zhuǎn)的二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(d-q軸坐標(biāo)系)中電流(I1d、I1q)。
4為將d-q坐標(biāo)系中電壓指令值變換為三相電壓指令值的二相-三相變換器，6為d軸電流控制器，對永久磁鐵型同步電動機1定子線圈電流中d軸分量指令(I1dcom)與其實際值(I1d)的差進行放大，流過指令值大小的電流， 7為控制永久磁鐵型同步電動機1定子線圈電流中q軸分量的q軸電流控制器，8為將永久磁鐵型同步電動機1轉(zhuǎn)子角速度(ωr)控制成指令值(ωrcom)大小的速度控制器。
9為根據(jù)絕對位置檢測器2的位置輸出(J1)運算轉(zhuǎn)子電角度相位(Th)的相位運算器，該電角度相位(Th)表示使α相軸與三相中u相軸一致時從α-β軸坐標(biāo)系來看的d-q軸坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度。10為將直流電壓變換為可變電壓可變頻率的三相交流電壓的PWM逆變器，11為檢測從PWM逆變器10流入永久磁鐵型同步電動機1的三相交流電流的電流檢測器，12、13、14為減法器。
在上述結(jié)構(gòu)中，PWM逆變器10產(chǎn)生對應(yīng)于二相-三相變換器4輸出的頻率及電壓的輸出，控制永久磁鐵型同步電動機1的旋轉(zhuǎn)速度或轉(zhuǎn)矩。永久磁鐵型同步電動機1中一相部分的等效電路，如圖11所示，當(dāng)在電樞線圈電阻(Ra)、電樞線圈自感(La)及永久磁鐵產(chǎn)生的速度電動勢(V)串聯(lián)連接電路兩端加有電動機相電壓(E)時，則流過電樞電流(I)。
因此，若設(shè)電樞線圈交鏈磁通量為，則將d軸電流控制為0時(即，此時沒有絕對位置檢測器2的安裝誤差)會使I1d＝0，，I1q＝I，具有圖12所示矢量圖。圖中，Vr由電樞電流I產(chǎn)生的電樞線圈電阻(Ra)電壓降(Vr＝Ra×I)，Vd為由電樞電流(I)產(chǎn)生的電樞線圈自感(La)的電壓降(Vd＝ω1×La×I)。
在已有技術(shù)的永久磁鐵型同步電動機的控制方法及其裝置中，將d軸電流控制為0時永久磁鐵型同步電動機1產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩(T1)可表達為下式。
T1＝p××I1q這里，p為永久磁鐵型同步電動機1的磁鐵對數(shù)。然而，當(dāng)絕對位置檢測器2安裝到永久磁鐵型同步電動機1時，若在旋轉(zhuǎn)方向上存在機械角(θ)等安裝誤差，則在控制裝置識別的相位與實際相位之間產(chǎn)生誤差，即使在圖12狀態(tài)下控制永久磁鐵型同步電動機1，如圖13所示，也會使電樞電流I與q軸不一致，偏離到偏離q軸旋轉(zhuǎn)角(θ1)的q’軸上、這里，θ1＝p×θ。
在這種狀態(tài)下將d軸電流控制為0時，永久磁鐵型同步電動機1發(fā)生的轉(zhuǎn)矩(T2)可表達為下式。
T2＝p××I1q×cos(p×θ)因此，出現(xiàn)的問題是，cos(p×θ)系數(shù)只會使轉(zhuǎn)矩減小，轉(zhuǎn)矩-電流特性效率低，而且，由于d軸電流分量流經(jīng)永久磁鐵型同步電動機1，故使永久磁鐵呈去磁狀態(tài)。
而且，在已有技術(shù)中，還存在安裝精度問題，也即，將絕對位置檢測器2安裝于永久磁鐵型同步電動機1時，是根據(jù)定子線圈基準(zhǔn)點和轉(zhuǎn)子磁鐵基準(zhǔn)點2個基準(zhǔn)點由手工將絕對位置檢測器2安裝于永久磁鐵型同步電動機1的，尤其是在永久磁鐵型同步電動機1的磁極對數(shù)較多時，對絕對位置檢測器2的安裝精度要求極嚴(yán)。
本發(fā)明是圍繞解決上述問題進行的，其目的在于提供一種控制性能優(yōu)良的旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的控制方法及其裝置，使得位置檢測器安裝于旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的安裝精度容許值寬，并可對用于控制的2軸坐標(biāo)軸與換算多相交流坐標(biāo)系的2軸坐標(biāo)系的相位差進行校正。
本發(fā)明的目的還在于在用旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機驅(qū)動電梯提升機中提供一種控制性能良好的旋轉(zhuǎn)型多相同步電動機的控制方法及其裝置，使得位置檢測器安裝于旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的安裝精度容許值寬。且對用于控制的2軸坐標(biāo)軸與換算多相交流坐標(biāo)系的2軸坐標(biāo)系間的相位差可進行校正。
在本發(fā)明的永久磁鐵型同步電動機的控制方法中，備有檢測旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機磁鐵位置的位置檢測器和驅(qū)動旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的驅(qū)動裝置，當(dāng)用驅(qū)動裝置驅(qū)動安裝有位置檢測器的旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機，且旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機達到一定速度后，測定所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的電流和驅(qū)動電壓，使用這些電流、驅(qū)動電壓、旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的常數(shù)及所述一定速度，并根據(jù)位置檢測器的安裝誤差，算出用于控制的2軸坐標(biāo)軸與換算多相交流坐標(biāo)系的2軸坐標(biāo)系間的相位校正值，用該相位校正值校正旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的轉(zhuǎn)子離位置檢測器的位置。
算出位置校正值的旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的電流和驅(qū)動電壓可以是從多相坐標(biāo)系來看的電流和驅(qū)動電壓的分量。
算出相位校正值的旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的電流和驅(qū)動電壓可以是從用于控制的2軸坐標(biāo)軸來看的電流和驅(qū)動電壓的分量。
在最初將位置檢測器安裝于旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機時，根據(jù)位置檢測器的安裝誤差算出用于控制的2軸坐標(biāo)軸與換算多相交流坐標(biāo)系的2軸坐標(biāo)系間的相位校正值，其后，用所存儲的相位校正值校正旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的轉(zhuǎn)子離位置檢測器的位置。
相位校正值是根據(jù)從用于控制的2軸坐標(biāo)軸的d軸電壓分量中減去q軸電流分量的由電樞線圈自感產(chǎn)生的電壓降的值除以從q軸電壓分量中減去q軸電流分量的由電樞線圈電阻產(chǎn)生的電壓降的值算出的。
相位校正值可以取旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機正向旋轉(zhuǎn)求得的相位校正值與反向旋轉(zhuǎn)求得的相位校正值的平均值。
在用旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機驅(qū)動電梯提升機時，可在電梯轎廂與平衡錘處于平衡狀態(tài)下算出相位校正值。
在用旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機驅(qū)動電梯提升機時，相位校正值可取電梯提升機上升旋轉(zhuǎn)求得的相位校正值與下降旋轉(zhuǎn)求得的相位校正值的平均值。
在旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的控制裝置中，備有檢測旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機中磁鐵位置的位置檢測器，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的驅(qū)動裝置，檢測旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機在達到一定速度的檢測時間檢測手段，旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機達到一定速度時檢測旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的電流和驅(qū)動電壓的數(shù)據(jù)取入手段，用這些電流、驅(qū)動電壓、旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的常數(shù)及一定速度根據(jù)位置檢測器的安裝誤差算出用于控制的2軸坐標(biāo)軸與換算多相交流坐標(biāo)系的2軸坐標(biāo)系間的相位差的相位校正值檢測手段，和用該相位校正值校正旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的轉(zhuǎn)子離位置檢測器的位置的轉(zhuǎn)子位置校正手段。
算出相位校正值的旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的電流和驅(qū)動電壓可以是從多相坐標(biāo)系來看的電流和驅(qū)動電壓分量。
算出相位校正值的旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的電流和驅(qū)動電壓可以是從用于控制的2軸坐標(biāo)軸來看的電流和驅(qū)動電壓分量。
最初將位置檢測器安裝于旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機時，根據(jù)位置檢測器的安裝誤差算出用于控制的2軸坐標(biāo)軸與換算多相交流坐標(biāo)系的2軸坐標(biāo)系間的相位校正值，其后用所存儲的相位校正值校正旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機轉(zhuǎn)子離位置檢測器的位置。
相位校正值是根據(jù)從用于控制的2軸坐標(biāo)軸的d軸電壓分量中減去q軸電流分量的由電樞線圈自感產(chǎn)生的電壓降除以從q軸電壓分量中減去q軸電流分量的由電樞線圈電阻產(chǎn)生的電壓降的值算出的。
相位校正值可以是旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機正向旋轉(zhuǎn)求得的相位校正值和反向旋轉(zhuǎn)求得的相位校正值的平均值。
在用旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機驅(qū)動電梯提升機時，在電梯轎廂與平衡錘平衡狀態(tài)下算出相位校正值。
在用旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機驅(qū)動電梯提升機時，相位校正值取電梯提升機上升旋轉(zhuǎn)和下降旋轉(zhuǎn)求得的兩相位校正值的平均值。
下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明較佳實施例。
圖1為表示本發(fā)明實施形態(tài)1控制裝置的詳細框圖；圖2為表示本發(fā)明實施形態(tài)1進行相位校正設(shè)定的控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為表示本發(fā)明實施形態(tài)1控制裝置動作的流程圖4為表示本發(fā)明實施形態(tài)1永久磁鐵型同步電動機的各種數(shù)據(jù)取入時刻的時序圖；圖5為表示本發(fā)明實施形態(tài)2控制裝置的詳細框圖；圖6為由本發(fā)明實施形態(tài)2d-q坐標(biāo)軸的控制量生成相位校正值(θ1)的框圖；圖7為本發(fā)明實施形態(tài)3控制裝置的詳細框圖；圖8為由本發(fā)明實施形態(tài)3d-q坐標(biāo)軸的控制量生成相位校正值(θ1)的框圖；圖9為本發(fā)明實施形態(tài)4控制裝置的詳細框圖；圖10為已有技術(shù)控制裝置的詳細框圖；圖11為已有技術(shù)永久磁鐵型同步電動機中一相部分的等效電路圖；圖12為已有技術(shù)中控制d軸電流為0時永久磁鐵型同步電動機的矢量圖；圖13為已有技術(shù)中絕對位置檢測器2具有安裝誤差時永久磁鐵型同步電動機的矢量圖。
實施形態(tài)1根據(jù)圖1～圖4說明本發(fā)明第一實施形態(tài)。圖1表示控制裝置的詳細框圖，圖2表示進行相位校正設(shè)定的控制裝置結(jié)構(gòu)的框圖，圖3表示控制裝置動作的流程圖，圖4為從永久磁鐵型同步電動機取入各種數(shù)據(jù)時刻的時序圖。
圖中與已有技術(shù)相同標(biāo)號表示相同或相應(yīng)部分。16為減法器，由來自相位運算器9的電角度相位(Th)減去來自下面要敘述的進行相位校正設(shè)定的控制裝置49的相位校正值(θ1)；42為商用電源，43為永久磁鐵型同步電動機1(以下簡稱為“電動機1”)的驅(qū)動裝置；49為對絕對位置檢測器2進行相位校正設(shè)定的控制裝置，由下文要敘述的數(shù)據(jù)取入手段44、相位校正值檢測時間檢測手段45、相位校正值檢測手段46、相位校正值存儲手段47和校正值輸出手段48構(gòu)成。
數(shù)據(jù)取入手段44從驅(qū)動裝置43和絕對位置檢測器2采集數(shù)據(jù)，相位校正值檢測時間檢測手段45對檢測相位校正值的時間進行檢測，相位校正值檢測手段46在相位校正值檢測時間檢測手段45所獲得的時間上算出相位校正量，相位校正值存儲手段47存儲相位校正值檢測手段46所獲得的相位校正值，校正值輸出手段48輸出存儲在相位校正值存儲手段47中的相位校正值。
下面，說明進行相位校正設(shè)定的控制裝置49的動作。首先在將絕對位置檢測器2安裝于永久磁鐵型同步電動機1之后，使下文要敘述的校正值檢測標(biāo)志復(fù)位。接著開始運算相位校正量，將校正值輸出手段48的輸出(θ1)設(shè)定為0，通過驅(qū)動裝置43驅(qū)動控制永久磁鐵型同步電動機1使d軸電流為0，數(shù)據(jù)取入手段44將來自驅(qū)動裝置43的數(shù)據(jù)(K21)和來自絕對位置檢測器2的速度數(shù)據(jù)(K20)(圖4(a)所示)取入。
相位校正值檢測時間檢測手段45，若根據(jù)數(shù)據(jù)取入手段44來的數(shù)據(jù)(K23)檢測到永久磁鐵型同步電動機1速度達一定值，則如圖4(e)所示，將一定速檢測時間信號(K24)輸出給相位校正值檢測手段46。然后，相位校正值檢測手段46接受到該定速檢測時間信號(K24)后，經(jīng)數(shù)據(jù)取入手段44從驅(qū)動裝置43取入電樞電流(I)值和電動機相電壓(E)的數(shù)據(jù)(K22)。再用下式算出旋轉(zhuǎn)角(θ1＝p×θ)。
E2＝(Vr+V×cosθ1)2+(Vd+Sinθ1)2θ1＝arcsin((E2-(Ra×I)2-(ω1×La×I)2-V2)/(2V×((Ra×I)2+(ω1×La×I)2)1/2)-arc tan(Ra/(ω1×La))這里，Ra、La為永久磁鐵型同步電動機1的常數(shù)，ω1由永久磁鐵型同步電動機1的驅(qū)動頻率求得，V是定子線圈中感應(yīng)的速度電動勢，從驅(qū)動頻率求得的。因此，若測定電樞電流(I)和電動機相電壓(E)，就能算出旋轉(zhuǎn)角(θ1)。
因此，相位校正值檢測手段46算出的旋轉(zhuǎn)角(θ1)作為相位校正值存儲于相位校正值存儲手段47中(作為數(shù)據(jù)(K25))。然后，將表示絕對位置檢測器2安裝于電動機1后進行相位校正運算的校正值檢測標(biāo)志置位。在此后的運行中，檢查該校正值檢測標(biāo)志置位，若是復(fù)位，再次進行相位校正值運算，若是置位，則校正值輸出手段48調(diào)用存儲于相位校正值存儲手段47中的相位校正值(θ1)作為數(shù)據(jù)(K26)輸出給驅(qū)動裝置43，校正相位運算器9的電角度相位(Th)。
進而，根據(jù)圖3所示流程圖說明數(shù)據(jù)處理方法。首先，在步驟S50中，檢查相位校正值是否完成檢測。若完成檢測，則進入步驟S51，從相位校正值存儲手段47讀出相位校正值(θ1)，輸出給驅(qū)動裝置43進行相位校正。相反，若未完成檢測，則進入步驟S52，將相位校正值設(shè)定為0，進入步驟S53，檢查是否以定速在運行。若不是定速運行就結(jié)束，相反進入步驟S53。因而從驅(qū)動裝置43取入數(shù)據(jù)，接著在步驟55算出相位校正值(θ1)，在步驟56將該相位校正值(θ1)存入相位校正值存儲手段47，進而在步驟S57置位校正值檢測標(biāo)志。
如上詳細說明，進行相位校正設(shè)定的控制裝置49，在最初將絕對位置檢測器2安裝于電動機1之后，測定電樞電流(I)和電動機相電壓(E)，與電動機1有關(guān)的其它常數(shù)相結(jié)合算出相位校正值，用該相位校正值(θ1)進行控制使得電樞電流I與q軸一致(在圖13所示矢量圖中，使d軸與d′軸重合)，故能減小cos(θ1)系數(shù)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，防止轉(zhuǎn)矩-電流特性效率下降，同時能消除因電動機1中流經(jīng)d軸電流分量使永久磁鐵去磁的問題。
另外，在這樣將絕對位置檢測器2安裝于電動機1后，可根據(jù)其獲得的根據(jù)算出因檢測器安裝誤差引起的相位校正值(θ1)，并用其進行控制，所以，即使在安裝精度要求極嚴(yán)的情況下，也會與已有技術(shù)那樣安裝精度取決于手工的情況不同，可以比較粗略地安裝，改善了操作性。
使用校正值檢測標(biāo)志，使得只是在最初將絕對位置檢測器2安裝于電動機1后設(shè)定一下相位校正，一次設(shè)定后無需再次設(shè)定，使用存儲于相位校正值存儲手段47中的相位校正值(θ1)，故能提高控制效率。
在取入用于算出相位校正值(θ1)的數(shù)據(jù)時，檢測電動機1的速度是否達到定速來進行，故能算出重復(fù)性準(zhǔn)確的相位校正值(θ1)。
實施形態(tài)2根據(jù)圖5及圖6說明作為本發(fā)明第二實施形態(tài)的相位校正值(θ1)的另一計算方法。圖5為控制裝置的詳細框圖，圖6為按照d-q坐標(biāo)軸的控制量生成相位校正值(θ1)的框圖。圖中，與已有技術(shù)例及第一實施形態(tài)相同的標(biāo)號表示相同或相應(yīng)部分，21a為進行相位校正設(shè)定的控制裝置，22為系數(shù)J2運算器，23為系數(shù)J3運算器，24為系數(shù)J4運算器，25為系數(shù)J5運算器，26為從arc sin表算出輸入的arc sin的arc sin運算器，27為加法器，28、29為乘法器，30、31、32為減法器，33為除法器。
在該實施形態(tài)中，在將絕對位置檢測器2最初安裝于電動機1后設(shè)定相位校正時，用驅(qū)動裝置43驅(qū)動控制電動機1使d軸電流為零，取入絕對位置檢測器2來的速度數(shù)據(jù)(K20)(圖4(a)所示)。從三相-二相變換器5，d軸電流控制器6，q軸電流控制器7，分別取入q軸電流I1q，d軸電壓V1d，q軸電壓V1q，代替第一實施形態(tài)中所用的驅(qū)動裝置43來的數(shù)據(jù)(K21)。
然后用下式算出相位校正值(θ1)。
θ1＝arcsin(((V1d2+V1q2)/3-(Ra×I1q/31/2)2-(ω1×La×I1q/31/2)2-V2)/(2V×((Ra×I1q/31/2)2+(ω1×La×I1q/31/2)2)1/2))-arc+tan(Ra/(ω1×La))這里，Ra、La為永久磁鐵型同步電動機1的常數(shù)，ω1由電動機1的驅(qū)動頻率求得，V為定子線圈中感應(yīng)的速度電動勢，從驅(qū)動頻率求得。因此，若從三相-二相變換器5、d軸電流控制器6、q軸電流控制器7分別取入q軸電流I1q、d軸電壓V1d、q軸電壓V1q，就能算出旋轉(zhuǎn)角(θ1)。
通過將上述算出旋轉(zhuǎn)角(θ1)的式子變形為如下式子，就能導(dǎo)出圖6所示電路。
θ1＝arcsin((J2×(V1d2+V1q2)/3-J3)/(I1q/31/2)-J4×(I1q/31/2))-J5K2＝1/(2V×(Ra2+(ω1×La)2)1/2J3＝1/(2(Ra2+(ω1×La)2)1/2)J4＝(Ra2+(ω1×La)2)1/2)/(2V)J5＝arc+tan(Ra/(ω1×La)即在圖6中，將輸入的d及q軸電壓V1d及V1q分別平方，就獲得信號K1＝V1d2，信號K2＝V1q2。用加法器27將它們相加除以3成為信號K3。在乘法器28中，將其乘以系數(shù)J2運算器22來的系數(shù)J2，在減法器30中減去系數(shù)J3運算器23來的系數(shù)J3成為信號K4。此外，在除法器33中將信號K4除以所輸入的q軸電流I1q被31/2所除的值，成為信號K5，在乘法器29中將系數(shù)J4運算器24來的系數(shù)J4乘以q軸電流I1q被31/2所除的值，成為信號K6。
然后，在減法器31中從信號K5減去信號K6，在arc sin運算器26中算出該值對應(yīng)的相位角，在減法器32中，將從該相位角減去系數(shù)J5運算器25來的系數(shù)J5的值輸出作為旋轉(zhuǎn)角(θ1)。這里，如上算出的相位校正值(θ1)存儲在圖2所示的包含在進行相位校正設(shè)定的控制裝置21a中的相位校正值存儲手段47中，在算出相位校正值后的正常運行中，讀出存儲在該相位校正值存儲手段47中的相位校正值(θ1)，再在減法器16中從相位運算器9來的電角度相位(Th)減去，進行相位校正。
如上詳細說明，按照該實施形態(tài)，由于使用電動機1驅(qū)動控制中用的作為d-q軸坐標(biāo)系控制量的I1q、V1q、V1d算出相位校正量(θ1)，故極其有利于簡化控制系統(tǒng)內(nèi)相位校正值(θ1)的運算。
實施形態(tài)3根據(jù)圖7和圖8說明本發(fā)明第三實施形態(tài)的相位校正值(θ1)的另一其它計算方法。圖7為表示控制裝置的詳細框圖，圖8為根據(jù)d-q坐標(biāo)軸的控制量生成相位校正值(θ1)的框圖。圖中，與已有技術(shù)例及第一、二實施形態(tài)相同的標(biāo)號表示相同或相應(yīng)部分，21b相位校正設(shè)定的控制裝置，32為乘法器，36、39為電樞線圈電阻(Ra)、樞線圈自感(La)各自的系數(shù)器，37、40為減法器，38為除法器，41為根據(jù)arc tan表算出輸入的arc tan的arc tan運算器。
該實施形態(tài)在將絕對位置檢測器2最初安裝于永久磁鐵型同步電動機1后的相位校正設(shè)定中，用驅(qū)動裝置43驅(qū)動控制電動機1使d軸電流為零，取入絕對位置檢測器2來的速度數(shù)據(jù)(K20)(圖4(a)所示)，與第二實施形態(tài)一樣，從三相一二相變換器5、d軸電流控制器6、q軸電流控制7分別取入q軸電流I1q、d軸電壓V1d、q軸電壓V1q，再從角速度運算器3取入電角速度ωr。
然后，根據(jù)圖11所示電動機1一相部分的等效電路和圖13所示絕對位置檢測器2有安裝誤差時的電動機1的矢量圖，可用下式算出相位校正值(θ1)。
θ1＝arc tan((V1d-ωr×La×I1q)/(V1q-Ra×I1q))這里，Ra、La為電動機1的常數(shù)，ωr從電動機1的電角速度求得。因此，若從三相-二相變換器5、d軸電流控制器6、q軸電流控制器7分別取入q軸電流I1q、d軸電壓V1q、q軸電壓V1q，就能算出旋轉(zhuǎn)角(θ1)。
即在圖8中，在乘法器35中用電角速度ωr乘以q軸電流I1q，經(jīng)系數(shù)器36乘以電樞線圈自感(La)，進而在減法器37中從輸入的d軸電壓V1d減去，將該結(jié)果作為信號K14。另一方面，輸入的q軸電流I1q在系數(shù)器39中與電樞線圈電阻(Ra)相乘，進而在減法器40中從輸入q軸電壓V1q減去，該結(jié)果作為信號16。然后，在除法器38中用信號K16除信號K14，再將該信號輸入arc tan運算器41，輸出對應(yīng)于該值的相位角作為旋轉(zhuǎn)角(θ1)。
這里，將如上算出的相位校正值(θ1)存入圖2所示的包含在進行相位校正設(shè)定的控制裝置21a中的相位校正值存儲手段47中，在算出相位校正值后的正常運行中，讀出已存儲在該相位校正值存儲手段47中的相位校正值(θ1)，并用減法器16從相位運算器9來的電角度相位(Th)中減去，進行相位校正。
如上詳細說明，按照該實施形態(tài)，使用電動機1驅(qū)動控制中用的作為d-q軸坐標(biāo)系的控制量的I1q、I1d、V1q算出相位校正值(θ1)，故極有利于簡化控制系統(tǒng)內(nèi)相位校正值(θ1)的運算。
作為電動機1的旋轉(zhuǎn)頻率(ω)，不僅可用驅(qū)動頻率(ω1)，而且也可用角速度運算器3所求得的實際電角速度(ωr)，進而還可用圖13所示絕對位置檢測器2具有安裝誤差時的電動機1的矢量圖所導(dǎo)出的相位校正值(θ1)的計算式，故有利于簡化控制裝置的電路結(jié)構(gòu)。
實施形態(tài)4根據(jù)圖9說明將本發(fā)明第四實施形態(tài)的進行相位校正設(shè)定控制裝置用于驅(qū)動電梯的永久磁鐵型同步電動機1的情況。圖9為表示控制裝置的詳細框圖。圖中，與已有技術(shù)例及第一、二、三實施形態(tài)相同的標(biāo)號表示相同或相應(yīng)部分，21c為進行相位校正設(shè)定的控制裝置，58為電梯提升機的絞輪，59為平衡錘，60為掛于絞輪58上的鋼索，61為電梯轎廂，62為相位校正模式的設(shè)定開關(guān)。
該實施形態(tài)在將絕對位置檢測器2安裝于電動機1后的相位校正設(shè)定中，用驅(qū)動裝置43驅(qū)動控制電動機1使d軸電流為零，取入絕對位置檢測器2來的速度數(shù)據(jù)(K20，圖4(a)所示)，與第二實施形態(tài)一樣，從三相-二相變換器5、d軸電流控制器6、q軸電流控制器7，分別取入q軸電流I1q、d軸電壓V1d、q軸電壓V1q，進而從角速度運算器3取入電角速度ωr。
然后，與第三實施形態(tài)一樣，根據(jù)圖11所示電動機1一相部分的等效電路和圖13所示絕對位置檢測器2存在安裝誤差時電動機的矢量圖，可用下式算出相位校正值(θ1)。
(θ1)＝arc tan((V1d-ωr×La×I1q)/(V1q-Ra×I1q))這里，La、Ra為電動機1的常數(shù)，ωr從電動機1的電角速度求得。因此，若從三相-二相變換器5、d軸電流控制器6、q軸電流控制器7分別取入q軸電流I1q、d軸電壓V1d、q軸電壓V1q，就能算出旋轉(zhuǎn)角(θ1)。
但是，用上式計算旋轉(zhuǎn)角(θ1)時，包含在上式分子中的項(ωr×La×I1q)和包含在分母中的項(Ra×I1q)盡可能要小，從而由Ra值的溫度變化引起的對計算精度的影響和I1q測定誤差引起的對計算精度的影響小，這對于驅(qū)動電梯的電動機1的控制裝置尤其重要。
為此，將與平衡錘59平衡的平衡負(fù)載裝入電梯轎廂61，并用相位校正值模式設(shè)定開關(guān)62從正?？刂颇Ｊ角袚Q到相位校正模式之后，再用與第三實施模式設(shè)定開關(guān)62從正?？刂颇Ｊ角袚Q到相位校正模式之后，再用與第三實施形態(tài)同樣的方法進行相位校正值運算的運行。
此時，首先，在上升方向中驅(qū)動電梯的轎廂61，進行相位校正值計算的運行，求出上升側(cè)相位校正值(θ1u)。接著，在下降方向上驅(qū)動電梯轎廂61，進行相位校正值計算的運行，求出下降側(cè)相位校正值(θ1d)。然后，在減法器16中從相位運算器9來的電角度相位(Th)中減去的相位校正值可用兩者的平均值。
θ1＝(θ1u+θ1d)/2如上所述，按照該實施形態(tài)，在計算相位校正值(θ1)時，由于是在電動機1負(fù)載幾乎為零的狀態(tài)下進行的，故能排除作為計算相位校正值(θ1)誤差的主要原因的Ra值溫度變化的影響及I1q測定誤差的影響，能確保電梯驅(qū)動中必不可少的優(yōu)良控制性能。
若使用電子式計算相位校正值的控制裝置，就沒有必要用電梯正常控制中不需要的特殊測量儀器來計算相位校正值，還能在電梯的機械室中容易操作控制裝置。
本發(fā)明，因有上述結(jié)構(gòu)，故有下述效果。
由于備有檢測旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機磁鐵位置的位置檢測器和驅(qū)動旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的驅(qū)動裝置，用驅(qū)動裝置驅(qū)動安裝有位置檢測器的旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機，且當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機達到一定速度后，測定所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的電流和驅(qū)動電壓，使用這些電流、驅(qū)動電壓、旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的常數(shù)及所述一定速度，并根據(jù)位置檢測器的安裝誤差，算出用于控制的2軸坐標(biāo)軸與換算多相交流坐標(biāo)系的2軸坐標(biāo)系間的相位校正值，用該相位校正值校正旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的轉(zhuǎn)子離位置檢測器的位置，所以在將位置檢測器安裝于旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機(簡稱“電動機”)后，可根據(jù)從其獲得的數(shù)據(jù)計算檢測器安裝誤差引起的相位校正值，將它用于控制，從而具有降低檢測器的安裝精度要求，同時防止因產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩減小而使轉(zhuǎn)矩-電流特性效率降低的效果。
算出位置校正值的旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的電流和驅(qū)動電壓可以是從多相坐標(biāo)系來看的電流和驅(qū)動電壓的分量，所以在將位置檢測器安裝于旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機(簡稱“電動機”)后，可根據(jù)從其獲得的實際數(shù)據(jù)計算檢測器安裝誤差引起的相位校正值，將它用于控制，從而具有降低檢測器的安裝精度要求，同時防止因產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩減小而使轉(zhuǎn)矩-電流特性效率降低的效果。
算出相位校正值的旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的電流和驅(qū)動電壓可以是從用于控制的2軸坐標(biāo)軸來看的電流和驅(qū)動電壓的分量，所以可使用電動機的驅(qū)動控制中所用的d-q軸坐標(biāo)系的控制量來計算相位校正值，從而具有簡化控制系統(tǒng)內(nèi)相位校正值計算的效果。
在最初將位置檢測器安裝于旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機時，根據(jù)位置檢測器的安裝誤差算出用于控制的2軸坐標(biāo)軸與在換算多相交流坐標(biāo)系的2軸坐標(biāo)系間的相位校正值，其后，用所存儲的相位校正值校正旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的轉(zhuǎn)子離位置檢測器的位置，所以，僅在改變安裝于電動機的位置檢測器時，才計算相位校正值，故具有高速獲得正常運行中的相位校正值提高控制性能的效果。
相位校正值是根據(jù)從用于控制的2軸坐標(biāo)軸的d軸電壓分量中減去q軸電流分量的由電樞線圈自感產(chǎn)生的電壓降的值除以從q軸電壓分量中減去q軸電流分量的由電樞線圈電阻產(chǎn)生的電壓降的值算出的，所以可用簡單算式算出相位校正值，從而具有高速運算相位校正值并提高相位校正值可靠性的效果。
相位校正值可以取旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機正向旋轉(zhuǎn)求得的相位校正值與反向旋轉(zhuǎn)求得的相位校正值的平均值，所以可采用不同的2個狀態(tài)中求得的相位校正值的平均值，具有將正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)中控制性能平均化的效果。
在用旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機驅(qū)動電梯提升機時，可在電梯轎廂與平衡錘處于平衡狀態(tài)下算出相位校正值，所以，可在電動機負(fù)載電流小的狀態(tài)下算出相位校正值，使流過的電流量引起的電動機的常數(shù)變動及電流量測定誤差的影響減至最小，從而具有提高相位校正值的測定精度的效果。
在用旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機驅(qū)動電梯提升機時，相位校正值可取電梯提升機上升旋轉(zhuǎn)求得的相位校正值與下降旋轉(zhuǎn)求得的相位校正值的平均值，所以可采用不同的2個狀態(tài)中求得的相位校正值的平均值，具有將電梯提升機的上升和下降運行中的控制性能平均化的效果。
在旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的控制裝置中，備有檢測旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機中磁鐵位置的位置檢測器，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的驅(qū)動裝置，檢測旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機達到一定速度的檢測時間檢測手段，旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機達到一定速度時測定旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的電流和驅(qū)動電壓的數(shù)據(jù)取入手段，用這些電流、驅(qū)動電壓、旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的常數(shù)及一定速度根據(jù)位置檢測器的安裝誤差算出用于控制的2軸坐標(biāo)軸與換算多相交流坐標(biāo)系的2軸坐標(biāo)系間的相位差的相位校正值檢測手段，和用該相位校正值校正旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的轉(zhuǎn)子離位置檢測器的位置的轉(zhuǎn)子位置校正手段，所以在將位置檢測器安裝于旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機(簡稱“電動機”)后，可根據(jù)從其獲得的數(shù)據(jù)計算檢測器安裝誤差引起的相位校正值，將它用于控制，從而具有降低檢測器的安裝精度要求，同時防止因產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩減小而使轉(zhuǎn)矩-電流特性效率降低的效果。
算出相位校正值的旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的電流和驅(qū)動電壓可以是從多相坐標(biāo)系來看的電流和驅(qū)動電壓分量，所以在將位置檢測器安裝于旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機(簡稱“電動機”)后，可根據(jù)從其獲得的實際數(shù)據(jù)計算檢測器安裝誤差引起的相位校正值，將它用于控制，從而具有降低檢測器的安裝精度要求，同時防止因產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩減小而使轉(zhuǎn)矩-電流特性效率降低的效果。
算出相位校正值的旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的電流和驅(qū)動電壓可以是從用于控制的2軸坐標(biāo)軸來看的電流和驅(qū)動電壓分量，所以可使用電動機的驅(qū)動控制中所用的d-q軸坐標(biāo)系的控制量來計算相位校正值，從而具有簡化控制系統(tǒng)內(nèi)相位校正值計算的效果。
最初將位置檢測安裝于旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機時，根據(jù)位置檢測器的安裝誤差算出用于控制的2軸坐標(biāo)軸與換算多相交流坐標(biāo)系的2軸坐標(biāo)系間的相位校正值，其后用所存儲的相位校正值校正旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機轉(zhuǎn)子離位置檢測器的位置，所以，僅在改變安裝于電動機的位置檢測器時，才計算相位校正值，故具有高速獲得正常運行中的相位校正值提高控制性能的效果。
相位校正值是根據(jù)從用于控制的2軸坐標(biāo)軸的d軸電壓分量中減去q軸電流分量的由電樞線圈自感產(chǎn)生的電壓降除以從q軸電壓分量中減去q軸電流分量的由電樞線圈電阻產(chǎn)生的電壓降的值算出的，所以可用簡單算式算出相位校正值，從而具有高速運算相位校正值并提高相位校正值可靠性的效果。
相位校正值可以是旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機正向旋轉(zhuǎn)求得的相位校正值和反向旋轉(zhuǎn)求得的相位校正值的平均值，所以可采用不同的2個狀態(tài)中求得的相位校正值的平均值，具有將正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)中的控制性能平均化的效果。
在用旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機驅(qū)動電梯提升機時，在電梯轎廂與平衡錘平衡狀態(tài)下算出相位校正值，所以，可在電動機負(fù)載電流小的狀態(tài)下算出相位校正值，使流過的電流量引起的電動機的常數(shù)變動及電流量測定誤差的影響減至最小，從而具有提高相位校正值的測定精度的效果。
在用旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機驅(qū)動電梯提升機時，相位校正值取電梯提升機上升旋轉(zhuǎn)和下降旋轉(zhuǎn)求得的兩相位校正值的平均值，所以可采用不同的2個狀態(tài)中求得的相位校正值的平均值，具有將電梯提升機的上升和下降運行中的控制性能平均化的效果。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的控制方法，其特征在于，備有檢測旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機磁鐵位置的位置檢測器和驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的驅(qū)動裝置，用所述驅(qū)動裝置驅(qū)動安裝有所述位置檢測器的所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機，且當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機達到一定速度后，測定所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的電流和驅(qū)動電壓，使用這些電流、驅(qū)動電壓、所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的常數(shù)及所述一定速度，并根據(jù)所述位置檢測器的安裝誤差，算出用于控制的2軸坐標(biāo)軸與換算多相交流坐標(biāo)系的2軸坐標(biāo)系間的相位校正值，用該相位校正值校正所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的轉(zhuǎn)子離所述位置檢測器的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，算出所述位置校正值的所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的電流和驅(qū)動電壓可以是從所述多相坐標(biāo)系來看的電流和驅(qū)動電壓的分量。
3.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，算出所述相位校正值的所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的電流和驅(qū)動電壓可以是從用于所述控制的2軸坐標(biāo)軸來看的電流和驅(qū)動電壓的分量。
4.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，在最初將所述位置檢測器安裝于所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機時，根據(jù)所述位置檢測器的安裝誤差算出用于控制的2軸坐標(biāo)軸與換算多相交流坐標(biāo)系的2軸坐標(biāo)系間的相位校正值，其后，用所存儲的所述相位校正值校正所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的轉(zhuǎn)子離所述位置檢測器的位置。
5.如權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述相位校正值是根據(jù)從用于控制的2軸坐標(biāo)軸的d軸電壓分量中減去q軸電流分量的由電樞線圈自感產(chǎn)生的電壓降的值除以從q軸電壓分量中減去q軸電流分量的由電樞線圈電阻產(chǎn)生的電壓降的值算出的。
6.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述相位校正值可以取所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機正向旋轉(zhuǎn)求得的相位校正值與反向旋轉(zhuǎn)求得的相位校正值的平均值。
7.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，在用所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機驅(qū)動電梯提升機時，可在電梯轎廂與平衡錘處于平衡狀態(tài)下算出所述相位校正值。
8.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，在用所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機驅(qū)動電梯提升機時，所述相位校正值可取所述電梯提升機上升旋轉(zhuǎn)求得的相位校正值與下降旋轉(zhuǎn)求得的相位校正值的平均值。
9.一種旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的控制裝置，其特征在于，備有檢測旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機中磁鐵位置的位置檢測器，驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的驅(qū)動裝置，檢測所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機達到一定速度的檢測時間檢測手段，所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機達到一定速度時測定所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的電流和驅(qū)動電壓的數(shù)據(jù)取入手段，用這些電流、驅(qū)動電壓、所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的常數(shù)及所述一定速度根據(jù)所述位置檢測器的安裝誤差算出用于控制的2軸坐標(biāo)軸與換算多相交流坐標(biāo)系的2軸坐標(biāo)系間的相位差的相位校正值檢測手段，和用該相位校正值校正所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的轉(zhuǎn)子離所述位置檢測器的位置的轉(zhuǎn)子位置校正手段。
10.如權(quán)利要求9所述的控制裝置，其特征在于，算出所述相位校正值的所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的電流和驅(qū)動電壓可以是從所述多相坐標(biāo)系來看的電流和驅(qū)動電壓分量。
11.如權(quán)利要求9所述的控制裝置，其特征在于，算出所述相位校正值的所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的電流和驅(qū)動電壓可以是從用于所述控制的2軸坐標(biāo)軸來看的電流和驅(qū)動電壓分量。
12.如權(quán)利要求9所述的控制裝置，其特征在于，最初將所述位置檢測器安裝于所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機時，根據(jù)所述位置檢測器的安裝誤差算出用于控制的2軸坐標(biāo)軸與換算多相交流坐標(biāo)系的2軸坐標(biāo)系間的相位校正值，其后用所存儲的所述相位校正值校正所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機轉(zhuǎn)子離所述位置檢測器的位置。
13.如權(quán)利要求11所述的控制裝置，其特征在于，所述相位校正值是根據(jù)從用于控制的2軸坐標(biāo)軸的d軸電壓分量中減去q軸電流分量的由電樞線圈自感產(chǎn)生的電壓降的值除以從q軸電壓分量中減去q軸電流分量的由電樞線圈電阻產(chǎn)生的電壓降的值算出的。
14.如權(quán)利要求9所述的控制裝置，其特征在于，所述相位校正值可以是所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機正向旋轉(zhuǎn)求得的相位校正值和反向旋轉(zhuǎn)求得的相位校正值的平均值。
15.如權(quán)利要求9所述的控制裝置，其特征在于，在用所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機驅(qū)動電梯提升機時，在電梯轎廂與平衡錘平衡狀態(tài)下算出相位校正值。
16.如權(quán)利要求9所述的控制裝置，其特征在于，在用所述旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機驅(qū)動電梯提升機時，所述相位校正值取電梯提升機上升旋轉(zhuǎn)和下降旋轉(zhuǎn)求得的兩相位校正值的平均值。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)磁鐵型多相同步電動機的控制方法及其裝置,備有檢測該電動機(1)磁鐵位置的位置檢測器(2)和驅(qū)動該電動機的驅(qū)動裝置(43),驅(qū)動裝置驅(qū)動安裝著所述位置檢測器的電動機,該電動機達到定速后測定電動機的電流和驅(qū)動電壓,使用這些電流、驅(qū)動電壓、電動機的常數(shù)及所述定速并根據(jù)位置檢測器的安裝誤差算出用于控制的2軸坐標(biāo)軸與換算多相交流坐標(biāo)系的2軸坐標(biāo)間的相位校正值,用該相位校正值校正電動機轉(zhuǎn)子離位置檢測器的位置。
文檔編號H02P25/02GK1175816SQ9711559
公開日1998年3月11日 申請日期1997年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月4日
發(fā)明者小島定章, 荒木博司, 加藤覺 申請人:三菱電機株式會社