电动机控制装置

摘要

具备按照目标指令值将电动机的电流分离成正交的d轴电流和q轴电流来进行控制的电流矢量控制部，驱动部驱动电动机。并且，相位角指令生成部基于从电流矢量控制部向驱动部的电压指令的绝对值(|v*|)与规定的基准值(Vlmt)之差(Δv*)来生成相位角指令(β*)。d轴电流指令生成部基于相位角指令(β*)的正弦值来生成d轴电流指令(id*)。q轴电流限制器基于相位角指令(β*)的余弦值来设定q轴电流指令(iq*)的限制值。通过该结构，消除电压饱和，即使在电压饱和附近输入了超过电动机所能够输出的极限的目标指令值的情况下，也高稳定且高输出地驱动电动机。

权利要求

1.一种电动机控制装置，具备电流矢量控制部，该电流矢量控制部按照目标指令值将电动机的电流分离成正交的d轴电流和q轴电流来进行控制，该电动机控制装置的特征在于，具备：驱动部，其驱动上述电动机；

相位角指令生成部，其基于从上述电流矢量控制部向上述驱动部的电压指令的绝对值与规定的基准值之差，来生成相位角指令；

d轴电流指令生成部，其基于上述相位角指令的正弦值来生成上述d轴电流的指令；以及q轴电流限制器，其基于上述相位角指令的余弦值来设定上述q轴电流的指令的限制值。

2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，上述d轴电流指令生成部输出使将d轴电流矢量与q轴电流矢量相加所得的电流矢量的大小的上限值即最大电流值与上述相位角指令的正弦值相乘并使符号反转所得的值，来作为上述d轴电流的指令，上述q轴电流限制器将使上述最大电流值与上述相位角指令的余弦值相乘所得的值设定为上述q轴电流的指令的限制值。

3.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，具备d轴电流限制器，该d轴电流限制器将上述d轴电流的指令限制为小于上述最大电流值的规定的限制值。

4.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，还具备滤波器，该滤波器对来自外部的目标指令值或者q轴电流的指令进行平滑化。

5.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，上述相位角指令生成部使用上述电压指令的q轴分量以代替向上述驱动部的上述电压指令的绝对值，来生成上述相位角指令。

6.根据权利要求5所述的电动机控制装置，其特征在于，使用向上述驱动部的上述电压指令的d轴分量对上述相位角指令生成部的规定的基准值进行校正。

7.根据权利要求3所述的电动机控制装置，其特征在于，上述d轴电流限制器将上述规定的限制值设定为零。

说明书

电动机控制装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种使用电流矢量控制的电动机控制装置，特别涉及一种进行弱磁控制、指令限制从而在电压饱和区域附近使电动机进行电动运行(日语：力行)动作或再生动作的技术。

背景技术

[0002] 一般，作为控制永磁同步方式的电动机的电流的方法，使用将电动机的电流分离成有助于转矩的q轴电流以及与其正交的d轴分量来进行控制的矢量控制。进行矢量控制的矢量控制部接收来自外部的指令，计算针对电动机驱动部的指令电压，该电动机驱动部向电动机提供电力。

[0003] 在这种矢量控制中，存在以下的现象：在来自外部的指令的值变大等情况下，该指令电压超过电动机驱动部所能够提供的电压。将该现象称为电压饱和。电动机的转速越大，则越容易发生电压饱和。这是由于，电动机旋转过程中产生的感应电压与转速成正比地上升，为了将其以提供电压来弥补，电动机的端子间电压也同样上升。另外，在负荷大的情况下或电源电压低的情况下，提供电压余裕也会变小，因此容易发生电压饱和。

[0004] 若成为电压饱和状态，则在进行电动运行动作时无法使q轴电流增加，转矩降低或者电流控制器的积分项饱和(wind up)，静态特性、动态特性劣化。另外，在进行再生动作时，流过比指令值大的q轴电流，产生过电流和过电压、过大的制动转矩而安全性降低。

[0005] 因此，作为抑制电压饱和的手段，使用以下的弱磁控制：通过流通负的d轴电流，来减少永磁体所产生的磁通，从而抑制感应电压的增加。

[0006] 作为以往的弱磁控制的例子，存在以下的闭环弱磁控制：具备电压饱和的检测单元，对与由该检测单元检测出的饱和量相当的信号或者适当的固定值进行积分，将该积分值作为d轴电流指令输出到电流控制器(例如参照专利文献1)。

[0007] 但是，若将负的d轴电流持续增加，则电压降低效果变小，不久电压从减少转为增加。电压转为增加的边界即为上述弱磁控制的极限点，在该极限点，电动机的端子间电压的余裕最大。即，成为能够流动的q轴电流和能够输出的转矩最大的状态(下面有时将电动机所能够输出的最大转矩适当称为“极限转矩”)。

[0008] 极限转矩并不固定，其根据电动机的状态而变化。感应电压越大，则电动机的端子间电压的余裕越小，因此极限转矩随着转速上升而降低。因此，存在以下的情况：原本在低速域能够输出的转矩在高速域即使进行弱磁控制也无法输出。

[0009] 当要输出比极限转矩大的转矩时，会成为电压饱和状态，发生转矩跟踪误差、饱和(wind up)，从而招致控制的不稳定化、特性劣化。另外，若在电压饱和状态下使用上述闭环弱磁控制，则d轴电流指令会向负的方向发散，控制变得不稳定。

[0010] 作为针对该输出极限的现有技术的例子，例如有专利文献2。图11表示基于专利文献2所记载的现有技术的电动机控制装置的框图。在图11所示的该电动机控制装置90中，电流矢量控制部102按照来自外部的转矩指令τ0*来控制电动机100的电流。饱和检测器112基于从电流矢量控制部102向驱动部101的电压指令vd*和vq*来检测有无电压饱和。饱和积分器113基于从饱和检测器112输出的饱和检测信号来进行积分运算，生成作为负的d轴电流指令的弱磁电流指令ids0*。最大d轴电流运算部114基于驱动部101所能够提供的电压Vc和电动机100的转速ω来设定弱磁电流指令的负的上限值idslmt。d轴电流限制器115将弱磁电流指令ids0*限制为上限值idslmt。目标指令限制值运算部116基于能够提供的电压Vc、转速ω以及上限值idslmt来设定极限转矩值τlmt*。目标指令限制器117将来自外部的指令转矩τ0*限制为极限转矩值τlmt*。通常区域d轴电流指令运算部118基于来自目标指令限制器117的指令转矩τ*，输出通常的电流指令idu*。d轴电流选择部119选择通常的电流指令idu*和来自d轴电流限制器115的弱磁电流指令ids*中的某一个，作为d轴的电流指令id*输出到电流矢量控制部102。另外，q轴电流指令生成部108基于指令转矩τ*和d轴的电流指令id*来生成q轴的电流指令iq*，并输出到电流矢量控制部102。

[0011] 根据构成为这种结构的现有技术，通过弱磁控制来抑制电压饱和，将来自外部的指令转矩τ0*限制为电动机所能够输出的极限转矩值τlmt*，因此能够在整个运行区域内消除电压饱和。另外，将弱磁电流指令ids0*限制为用于得到极限转矩值τlmt*的弱磁电流指令的上限值idslmt，因此还能够避免d轴电流指令的发散。

[0012] 然而，在专利文献2的方法中，基于驱动部所能够提供的电压Vc、电动机的转速ω以及弱磁电流指令的负的上限值idslmt，并使用包含电感等电动机固有的常数(电动机常数)的计算式来计算电动机所能够输出的极限转矩τlmt*。因此，在存在运行状态所引起的电感的变动、各电动机的电动机常数的偏差的情况下，无法正确地计算极限转矩值τlmt*。

[0013] 当由于该计算误差而作为转矩限制值的极限转矩值τlmt*被设定为比实际的极限转矩大的值时，会基于比极限转矩大的转矩指令τ*来进行电流控制，从而存在无法消除电压饱和的情况。

[0014] 另外，反之，在作为转矩限制值的极限转矩值τlmt*被设定为比实际的极限转矩小的值的情况下，会过量地限制转矩指令τ*，从而存在无法得到足够的转矩的情况。

[0015] 专利文献1：日本特开平11-27996号公报

[0016] 专利文献2：日本特开2003-209996号公报

发明内容

[0017] 本发明的电动机控制装置是具备电流矢量控制部的电动机控制装置，该电流矢量控制部按照目标指令值将电动机的电流分离成正交的d轴电流和q轴电流来进行控制。本电动机控制装置构成为还具备：驱动部，其驱动电动机；相位角指令生成部，其基于从电流矢量控制部向驱动部的电压指令的绝对值与规定的基准值之差，来生成相位角指令；d轴电流指令生成部，其基于相位角指令的正弦值来生成d轴电流的指令；以及q轴电流限制器，其基于相位角指令的余弦值来设定q轴电流的指令的限制值。

[0018] 通过该结构，根据电压饱和的程度来设定q轴电流的指令的限制值，因此在输入了超过电动机所能够输出的极限的目标指令值的情况下，即使存在电动机常数的变动、偏差，也能够自动且正确地限制q轴电流的指令，能够消除电压饱和。

[0019] 这样，本发明的控制装置即使存在电动机常数的变动、偏差也能够将q轴电流指令自动且正确地维持为可输出极限，因此能够高稳定且高输出地驱动电动机。另外，在再生动作时也同样适当地限制q轴电流指令，因此能够避免由于流动过多q轴电流而导致产生过电流、过电压、过大的制动转矩的情况，能够进行高稳定且高效率的再生动作直到极限域为止。

附图说明

[0020] 图1是本发明的实施方式1中的电动机控制装置的框图。

[0021] 图2是该电动机控制装置的电动运行动作时的电流矢量轨迹的图。

[0022] 图3是说明该电动机控制装置的电动运行动作时的电流矢量轨迹的变化的图。

[0023] 图4是说明该电动机控制装置的电动运行动作时的电流矢量轨迹的变化的图。

[0024] 图5是说明该电动机控制装置的电动运行动作时的电流矢量轨迹的变化的图。

[0025] 图6是说明该电动机控制装置的电动运行动作时的电流矢量轨迹的变化的图。

[0026] 图7是说明该电动机控制装置的再生动作时的电流矢量轨迹的变化的图。

[0027] 图8是本发明的实施方式2中的电动机控制装置的框图。

[0028] 图9是说明该电动机控制装置的电动运行动作时的电流矢量轨迹的变化的图。

[0029] 图10是本发明的实施方式3中的电动机控制装置的框图。

[0030] 图11是现有技术的电动机的控制装置的框图。

具体实施方式

[0031] 下面，参照附图来说明本发明的实施方式。另外，在以下的各实施方式中，列举了对永磁型同步方式的电动机进行控制和驱动的电动机控制装置的一例来进行说明。此外，本发明并不限定于该实施方式。

[0032] (实施方式1)

[0033] 图1是本发明的实施方式1中的电动机控制装置10的框图。本电动机控制装置10由按照来自外部的转矩指令τ*对永磁同步方式的电动机100进行驱动的驱动控制系统构成。

[0034] 首先，在图1中，电动机100具有永磁体(未图示)和缠绕在铁芯等上的绕组(未图示)。通过从电动机控制装置10对该绕组施加交流电力，转子进行旋转动作。在图1中，列举了以作为U相、V相、W相的3相的交流电力来驱动电动机100的结构例。

[0035] 接着，说明图1所示的本电动机控制装置10的结构和各部的动作。

[0036] 驱动部101对电动机100的绕组进行通电驱动，由此对转子进行旋转驱动。驱动部101首先进行2相-3相转换的处理，在该2相-3相转换的处理中，将分别针对作为电动机
100的励磁方向的d轴和与其正交的方向即q轴的电压指令vd*、vq*转换为向电动机100的U相、V相、W相提供的3相电压指令。并且，驱动部101进行电力转换的处理，在该电力转换的处理中，按照该3相电压指令使电动机100的各相产生实际的电压。

[0037] 电流矢量控制部102以使d轴电流指令id*的值与d轴电流值的误差为零的方式生成d轴电压指令vd*，同样地，以使q轴电流指令iq*的值与q轴电流值的误差为零的方式生成q轴电压指令vq*。d轴电流值和q轴电流值是通过测量、估计等求出的对电动机100通电时的各轴的电流的值。另外，作为这些电压指令的生成手段，例如有PI(比例积分)控制。电流矢量控制部102像这样按照目标指令值将电动机100的电流分离成正交的d轴电流和q轴电流来进行控制。

[0038] 相位角指令生成部103生成要输入到d轴电流指令生成部109和q轴电流限制器110的相位角指令β*。

[0039] 下面，说明相位角指令生成部103的内部的结构。

[0040] 通常区域超前角设定部104生成不发生电压饱和的运行区域中的相位角指令(以下称为“通常区域超前角”)β0*。生成规则并没有特别限定，例如有最大转矩/电流比运行、最大效率运行等。在不发生电压饱和的运行区域中，用于以下用途：基于公知的超前角控制，以使电动机100的铜损、铁损减小的方式调整电流相位。或者，也可以单纯输出β0*＝0，在不发生电压饱和的运行区域使d轴电流始终保持为零。

[0041] 输出电压运算部105从电流矢量控制部102输入电压指令vd*和vq*，进行基于式(1)的运算，计算出电压指令的绝对值|v*|。

[0042] [数1]

[0043] …………式(1)

[0044] 相位角指令运算部106基于从电压指令的绝对值|v*|减去规定的基准值Vlmt所得的电压差Δv*来生成相位角指令β1*。生成规则并没有特别限定，例如既可以通过电压差Δv*的积分运算来生成，也可以根据电压差Δv*的积分运算值与比例运算值之和来生成。

[0045] 在此，通过将该规定的基准值Vlmt设定为与驱动部101所能够提供的最大电压值相同的值，在电压饱和时正的电压差Δv*被输入到相位角指令运算部106，相位角指令β1*增加。另外，在不发生电压饱和时负的电压差Δv*被输入到相位角指令运算部106，相位角指令β1*减少。但是，也可以将规定的基准值Vlmt设为比驱动部101所能够提供的最大电压值小的值。此外，由于不需要负的相位角指令β1*，因此将积分计算值的下限值限制为零。

[0046] 相位角限制器107将使由通常区域超前角设定部104生成的通常区域超前角β0*与由相位角指令运算部106生成的相位角指令β1*相加所得的值β2*限制于0度到90度之间，将其结果输出为相位角指令β*。具体地说，相位角限制器107在值β2*为0度到90度的范围内的情况下输出值β2*。另外，在超过90度的情况下输出设为90度的相位角指令β*，在0度以下的情况下输出设为0度的相位角指令β*。

[0047] 以上说明了相位角指令生成部103的内部的结构。

[0048] q轴电流指令生成部108生成用于使电动机100的转矩跟踪从外部作为目标指令值而通知的转矩指令τ*的q轴电流指令iq0*。作为生成手段，例如使用表示电动机的输出转矩与电流的关系的式(2)。如式(2)那样的转矩计算式例如基于如专利文献2所公开的那样公知的转矩计算手法。在式(2)中，Ld和Lq是d轴和q轴的电感，P是极对数，Ψ0是永磁体所产生的电枢交链磁通，τ是转矩，id和iq是d轴和q轴的电流。

[0049] [数2]

[0050] τ＝P·{ψ0·iq+(Ld-Lq)·id·iq)…………式(2)

[0051] 在本实施方式中，设在q轴电流指令生成部108内部安装有式(2)或基于该式的数据表，并基于转矩指令τ*和d轴电流指令id*来生成q轴电流指令iq0*。

[0052] d轴电流指令生成部109将相位角指令β*代入式(3)或基于该式的数据表，生成使最大电流值Imax与相位角指令β*的正弦值sin(β*)相乘并将符号反转所得的d轴电流的指令、即d轴电流指令id0*。在此，最大电流值Imax是指将d轴电流矢量id*与q轴电流矢量iq*相加所得的电流矢量的大小|I|的上限值。在此，电流矢量的大小|I|是基于式(4)而计算出的值。相乘最大电流值Imax的意义在后面叙述。

[0053] [数3]

[0054] id0*＝-Imax·sinβ*…………式(3)

[0055] [数4]

[0056] …………式(4)

[0057] 与相位角指令β*的增加(减少)相应地，d轴电流指令id0*向负的方向增加(减少)，因此会根据电压饱和的程度来自动且正确地进行弱磁控制。

[0058] q轴电流限制器110将相位角指令β*代入式(5)或基于该式的数据表，生成使最大电流值Imax与相位角指令β*的余弦值cos(β*)相乘所得的q轴电流的指令的限制值、即q轴电流限制值iqlmt。然后，将q轴电流限制值iqlmt设定为q轴电流指令的绝对值的最大值。也就是说，将q轴电流指令iq*限制于上限值iqlmt与下限值-iqlmt之间。具体地说，在所输入的q轴电流指令iq0*处于上限值iqlmt到下限值-iqlmt的范围内的情况下将输入值原样输出，在超过上限值iqlmt的情况下输出上限值iqlmt，在小于下限值-iqlmt的情况下输出下限值-iqlmt。另外，通过限制绝对值的大小，无论来自外部的转矩指令τ*是正还是负都作为限制器而进行动作。相乘最大电流值Imax的意义在后面叙述。

[0059] [数5]

[0060] iqlmt＝Imax·cosβ*…………式(5)

[0061] 与相位角指令β*的增加(减少)相应地，q轴电流限制值iqlmt减少(增加)，因此会根据电压饱和的程度来调整q轴电流指令iq*。由此，在输入了超过电动机100所能够输出的极限转矩的转矩指令τ*的情况下，即使存在电动机常数的变动、偏差，也能够自动且正确地将q轴电流指令维持为可输出极限。

[0062] 另外，由于在式(3)和式(5)中相乘最大电流值Imax，因此自动进行限制以避免d轴电流指令id*与q轴电流指令iq*合成所得的电流指令的大小超过最大电流值Imax。由此，能够抑制由于电动机100的电流随着d轴电流的增加而过大地增加所导致的发热、效率恶化的影响。

[0063] 这样，d轴电流指令生成部109和q轴电流限制器110同时负责用于消除电压饱和的动作(弱磁控制、q轴电流指令限制)以及对将d轴电流与q轴电流合成所得的电流的大小进行限制的动作这两方。由此，无需另外准备对电动机100的电流进行限制的限制器而能够以简单的结构来实现。

[0064] d轴电流限制器111将d轴电流指令id0*限制为小于最大电流值Imax的规定的限制值。该规定的限制值既可以是固定的值，也可以是根据电动机100的转速、电源电压而决定的值。由此，能够抑制输出极限区域附近的d轴电流的大小，从而能够抑制铜损的上升。

[0065] 下面说明如上那样构成的电动机控制装置10的详细动作和作用。

[0066] 图2是表示本发明的实施方式1中的电动机控制装置10的电动运行动作时的电流矢量轨迹的图。另外，图3至图7是说明本发明的实施方式1中的电动机控制装置10的电动运行动作时的电流矢量轨迹的变化的图。下面，为了辅助说明，使用图2至图7所示的电流矢量轨迹的图。

[0067] 电流矢量轨迹是如下得到的：在d轴和q轴的正交坐标上取d轴电流值id为d轴，取q轴电流值iq为q轴，并将d轴电流与q轴电流合成所得的电流显示为以原点为起始点的电流矢量，描绘其轨迹。

[0068] 电压限制椭圆400是指根据驱动部101所能够提供的电压而限制的电流矢量的选择范围。此时，椭圆400的外部是指电压饱和区域。当电动机100的转速上升或电源电压降低时，电压限制椭圆400一边维持中心点A0的坐标(id,iq)＝(-Ψ0/Ld,0)一边缩小。

[0069] 恒转矩曲线401、402、405是用于输出恒定的转矩的电流矢量轨迹，基于式(2)。在此，恒转矩曲线401、402为正的转矩，图7中的恒转矩曲线405为负的转矩。

[0070] 电流限制圆403是以中心为坐标原点、以最大电流值Imax为半径的圆。

[0071] d轴电流限制线404表示d轴电流限制器111对d轴电流指令进行限制的规定的限制值。

[0072] 以用恒转矩曲线401、402、405这三个图案来表示来自外部的转矩指令值τ*的情况为例，按顺序说明本实施方式的作用。

[0073] 首先，说明以图2的恒转矩曲线401表示来自外部的转矩指令值τ*的情况。

[0074] 在这种情况下，当不流通负的d轴电流时，电流指令矢量为图3的点A1。点A1位于电压限制椭圆400的外侧，因此电动机100处于电压饱和状态。其结果，会生成相位角指令β*，负的d轴电流矢量id*增加，进行弱磁控制。与该d轴电流矢量id*对应的恒转矩曲线401上的点即为电流指令矢量。

[0075] 在如图3那样电流指令矢量到达了恒转矩曲线401与电压限制椭圆400的交点A2时，电压饱和被消除。

[0076] 接着，说明以图4的恒转矩曲线402表示来自外部的转矩指令值τ*的情况。

[0077] 在这种情况下，当不流通负的d轴电流时，电流指令矢量为图4的点B1。点B1位于电压限制椭圆400的外侧，因此电动机100处于电压饱和状态，与上述的情况同样地进行弱磁控制。

[0078] 在如图4那样电流指令矢量沿恒转矩曲线402移动而到达恒转矩曲线402与电流限制圆403的交点B2之后，q轴电流指令被q轴电流限制器110所限制，电流指令矢量沿电流限制圆403移动。

[0079] 在如图5那样电流指令矢量到达电流限制圆403与d轴电流限制线404的交点B3之后，d轴电流指令被d轴电流限制器111所限制，因此电流指令矢量沿d轴电流限制线404移动。

[0080] 在如图6那样电流指令矢量到达d轴电流限制线404与电压限制椭圆400的交点B4时，电压饱和被消除。

[0081] 接着，说明以图7的恒转矩曲线405表示来自外部的转矩指令值τ*的情况。

[0082] 在这种情况下，即提供了负的转矩指令的情况下，成为向电动机100流通负的q轴电流的再生动作(制动动作)。在再生动作中发生电压饱和的情况下，会导致负的q轴电流比原本的值增大，因此需要通过进行弱磁控制来抑制电动机100的感应电压以抑制制动、电流的增大。然而，在来自外部的转矩指令值超过电动机100的极限转矩的极限域中，需要与电动运行动作同样地对转矩指令值进行限制。

[0083] 在图7的例子中，当不流通负的d轴电流时，电流指令矢量为点C1。点C1位于电压限制椭圆400的外侧，因此电动机100处于电压饱和状态，与上述的电动运行动作的情况同样地进行弱磁控制和q轴电流指令限制。

[0084] 其结果，电流指令矢量按照点C1、C2、C3的顺序移动，在到达d轴电流限制线404与电压限制椭圆400的交点C4时，电压饱和被消除。

[0085] 如上，在本实施方式的电动机控制装置中，构成为具备：相位角指令生成部103，其基于从电流矢量控制部102向驱动部101的电压指令的绝对值|v*|与规定的基准值Vlmt之差Δv*来生成相位角指令β*；d轴电流指令生成部109，其基于相位角指令β*的正弦值来生成d轴电流的指令id0*并输出；以及q轴电流限制器110，其基于相位角指令β*的余弦值来设定q轴电流的指令的限制值。

[0086] 通过构成为这种结构，基于电压指令的绝对值|v*|比规定的基准值Vlmt超出的值，d轴电流指令id0*向负的方向增加，且q轴电流指令iq0*的限制值减少，因此根据电压饱和的程度来进行弱磁控制和q轴电流指令iq0*的限制。其结果，在输入了超过电动机100的极限转矩的转矩指令值的情况下，即使存在电动机常数的变动、偏差，也会将q轴电流指令iq*自动且正确地维持为电动机100的可输出极限。并且，在再生动作时也同样适当地限制q轴电流指令iq*。因此，在电动运行动作时能够高稳定且高输出地驱动电动机100，在再生动作时能够避免产生过电流、过电压、过大的制动转矩，从而能够高稳定且高效率地进行动作直到极限域为止。

[0087] 另外，在本实施方式的电动机控制装置中，d轴电流指令生成部109输出使将d轴电流矢量与q轴电流矢量相加所得的电流矢量的大小的上限值即最大电流值Imax与相位角指令的正弦值相乘并使符号反转所得的值，来作为d轴电流的指令。而且，q轴电流限制器110将使最大电流值Imax与相位角指令的余弦值相乘所得的值设定为q轴电流的指令的限制值。

[0088] 由此，能够以简单的结构将流过电动机100的电流的大小限制为最大电流值Imax以下，且能够将d轴电流的大小限制为规定的限制值以下，因此能够简单地抑制由于电动机100的电流随着d轴电流的增加而过大地增加所导致的发热、效率恶化的影响。

[0089] 另外，本实施方式的电动机控制装置具备将d轴电流的指令限制为小于最大电流值Imax的规定的限制值的d轴电流限制器111。

[0090] 由此，进一步得到以下效果：抑制输出极限区域附近的d轴电流的大小，从而抑制铜损的上升。

[0091] 另外，在本实施方式中，通过将d轴电流限制器中的d轴电流的规定的限制值设定为零，会成为使d轴电流始终保持为零的动作。在不使用弱磁控制这种情况下，也同样地，即使存在电动机常数的变动、偏差，也能够通过适当地限制q轴电流指令这一动作来在电压饱和区域确保稳定的电动运行动作或再生动作。

[0092] (实施方式2)

[0093] 图8是本发明的实施方式2中的电动机控制装置20的框图。

[0094] 本实施方式构成为在图1所示的实施方式1中的q轴电流指令生成部108的前级还插入了滤波器200。其它结构与实施方式1相同，省略相同结构要素的详细说明。

[0095] 滤波器200对从外部作为目标指令值输入的转矩指令τ*进行平滑化。平滑化的算法没有特别限定，例如有一阶滞后低通滤波器。平滑化后的转矩指令τLPF*被输入到q轴电流指令生成部108。

[0096] 使用图9的电流矢量轨迹来说明滤波器200的作用和效果。在图9中示出了电压限制椭圆900、来自外部的转矩指令的恒转矩曲线901、电流限制圆902以及d轴电流限制线903。

[0097] 当不流通负的d轴电流时，电流指令矢量为图9的点D0。点D0位于电压限制椭圆900的外侧，因此电动机100处于电压饱和状态。其结果，会生成相位角指令β*，负的d轴电流矢量id*增加(弱磁控制)。与该d轴电流矢量id*对应的恒转矩曲线901上的点即为电流指令矢量。

[0098] 当相位角指令β*增加到图9的δ时，d轴电流矢量到达d轴电流限制线903，电流指令矢量成为点D1的位置。

[0099] 当相位角指令β*超过图D的γ时，由式(5)决定的q轴电流限制值iqlmt变得小于点D1的q轴坐标，因此开始限制q轴电流指令。

[0100] 因而，在相位角指令β*从δ变化到γ的期间，电流指令矢量处于固定为点D1的状态。在该固定状态的期间和电流指令矢量从点D0移动到点D1的期间，基于超过电动机100的极限转矩的恒转矩曲线901来进行转矩控制，因此有可能会在输出转矩中产生过冲(overshoot)、下冲(undershoot)。

[0101] 因此，利用滤波器200来缓和上述的电流指令矢量的固定状态和移动期间内的转矩指令τLPF*的变化，由此抑制输出转矩的过冲、下冲。

[0102] 此外，以上列举了对转矩指令τ*进行平滑化的例子来进行说明，但是即使是利用滤波器200对q轴电流的指令即q轴电流指令iq0*进行平滑化的结构，也能够得到同样的效果。

[0103] 如上，在本实施方式中，通过构成为具备滤波器200的上述的结构，除了与实施方式1同样的效果以外，还可以得到抑制输出转矩的过冲、下冲的效果。

[0104] (实施方式3)

[0105] 图10是本发明的实施方式3中的电动机控制装置30的框图。

[0106] 本实施方式是变形为图10的相位角指令生成部300所示的结构以代替图1所示的实施方式1中的相位角指令生成部103的实施方式。其它结构与实施方式1相同，省略相同结构要素的详细说明。

[0107] 图10中的相位角指令生成部300使用电压指令的q轴分量vq*来代替实施方式1中的电压指令的绝对值|v*|。另外，基准电压校正部301基于使用电压指令的d轴分量vd*的式(6)对实施方式1中的规定的基准值Vlmt进行校正。然后，将从校正后的基准值vqlmt减去d轴分量vq*所得的差Δvq*输出到相位角指令运算部106。

[0108] [数6]

[0109] …………式(6)

[0110] 式(6)中，相对于输出变量vqlmt，输入变量为一个(vd*)，因此与输入变量有两个的(式1)相比能够降低计算处理负荷。

[0111] 产业上的可利用性

[0112] 如上，本发明所涉及的电动机控制装置能够不受电动机常数的变动、偏差的影响而高稳定且高输出地驱动电动机。因此，能够应用于对在电压饱和区域驱动的永磁同步电动机、例如电动机主体或电池的容量受限的车载用电动机、瞬间或者断续地需要大转矩的各种致动器、机床用的电动机等进行驱动的用途。

[0113] 附图标记说明

[0114] 10、20、30、90：电动机控制装置；100：电动机；101：驱动部；102：电流矢量控制部；103、300：相位角指令生成部；104：通常区域超前角设定部；105：输出电压运算部；106：相位角指令运算部；107：相位角限制器；108：q轴电流指令生成部；109：d轴电流指令生成部；110：q轴电流限制器；111、115：d轴电流限制器；112：饱和检测器；113：饱和积分器；114：最大d轴电流运算部；116：目标指令限制值运算部；117：目标指令限制器；118：
通常区域d轴电流指令运算部；119：d轴电流选择部；200：滤波器；301：基准电压校正部；
400、900：电压限制椭圆；401、402、405、901：恒转矩曲线；403、902：电流限制圆；404、903：
d轴电流限制线。