本發(fā)明的實施方式涉及逆變器控制裝置以及電機驅動系統(tǒng)。

背景技術：

以往，在永磁同步電機(pmsm)和同步磁阻電機(synrm)的無旋轉相位角傳感器控制裝置中，使用了在高速區(qū)域中利用感應電壓的旋轉相位角的推定方法。然而，在synrm和磁鐵磁通較小的pmsm中，即使是高速區(qū)域，在低負載的狀態(tài)下感應電壓也較小，因此存在旋轉相位角的推定精度不良的問題。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2003-250293號公報

專利文獻2：日本特開2006-74902號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術問題

本發(fā)明提供一種逆變器控制裝置以及電機驅動系統(tǒng)，其能夠高精度地推定高速且低負載的狀態(tài)下的電機的旋轉相位角。

用于解決技術問題的方案

一個實施方式所涉及的逆變器控制裝置具備逆變器主電路、電流檢測器、電流指令值計算部、電壓指令值計算部以及推定部。逆變器主電路能夠與規(guī)定的旋轉驅動對象電連接。電流檢測器檢測從逆變器主電路輸出的電流值。電流指令值計算部計算出使從逆變器主電路輸出的輸出電壓大于等于規(guī)定的目標值的電流指令值。電壓指令值計算部計算出使電流值等于電流指令值的電壓指令值。推定部根據電壓指令值以及電流值，計算出旋轉驅動對象的推定旋轉相位角。

附圖說明

圖1是示出第一實施方式所涉及的電機驅動系統(tǒng)的結構的圖。

圖2是說明三相固定坐標系以及dcqc軸旋轉坐標系的圖。

圖3是示出圖1的速度-旋轉相位角推定部的結構的圖。

圖4是示出圖1的電流指令值計算部的結構的圖。

圖5是說明電流指令值的計算方法的圖。

圖6是示出圖1的控制裝置的扭矩指令值t*與輸出電壓之間的關系的圖。

圖7是示出電流指令值計算部的變形例1的結構的圖。

圖8是示出電流指令值計算部的變形例2的結構的圖。

圖9是說明變形例2中的電流指令值的計算方法的圖。

圖10是說明變形例2中的電流指令值的計算方法的圖。

圖11是示出電流指令值計算部的變形例3的結構的圖。

圖12是示出修正部的結構的圖。

圖13是示出電流指令值計算部的變形例4的結構的圖。

圖14是示出第二實施方式所涉及的電機驅動系統(tǒng)的結構的圖。

圖15是示出圖14的扭矩指令值計算部的結構的圖。

圖16是示出圖14的電流指令值計算部的結構的圖。

具體實施方式

下面，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進行說明。

(第一實施方式)

參照圖1至圖13，對第一實施方式所涉及的電機驅動系統(tǒng)(以下稱為“系統(tǒng)”)進行說明。圖1是示出本實施方式所涉及的系統(tǒng)的結構的圖。如圖1所示，本實施方式所涉及的系統(tǒng)具備電機1和逆變器控制裝置2。

電機1是控制裝置2的旋轉驅動對象，連接于控制裝置2。下面，以電機1為同步磁阻電機(以下稱為“synrm1”)的情況為例進行說明。synrm1具備定子和轉子。定子具有三個勵磁相(u相、v相以及w相)。定子通過流向各勵磁相的三相交流電流產生磁場。轉子不具有永磁體。轉子通過與定子產生的磁場之間的磁相互作用而旋轉。

逆變器控制裝置2(以下稱為“控制裝置2”)以無傳感器的方式控制synrm1的旋轉相位角。如圖1所示，本實施方式所涉及的控制裝置2具備逆變器21、電流檢測器22、坐標變換部23、電流指令值計算部24、電壓指令值計算部25、坐標變換部26、pwm調制部27以及速度-旋轉相位角推定部28。

逆變器21是具備開關元件(晶體管)的電路。逆變器21通過切換開關元件的通/斷，從而將來自電源(省略圖示)的電力轉換為交流，并供給至synrm1。逆變器21從pwm調制部22被輸入控制各開關元件的通/斷的控制信號。

電流檢測器22檢測流向synrm1的定子的三相交流電流中的、兩相或者三相的電流值。圖1示出了檢測兩相(u相以及w相)的電流值iu、iw的結構。

坐標變換部23將電流檢測器22檢測出的電流值iu、iw從三相固定坐標系變換到dcqc軸旋轉坐標系。在此，參照圖2，對三相固定坐標系以及dcqc軸旋轉坐標系進行說明。

如圖2所示，三相固定坐標系是由α軸和β軸構成的固定坐標系。在圖2中，α軸設定為u相方向，β軸設定為與α軸垂直的方向。由電流檢測器22檢測出的電流值iu、iw表示在這種三相固定坐標上。

與此相對地，dcqc軸旋轉坐標系是由dc軸和qc軸構成的旋轉坐標系。dc軸設定成由控制裝置2推定為d軸方向(轉子的電感最小的方向)的方向，qc軸設定成由控制裝置2推定為q軸方向(轉子的電感最大的方向)的方向。圖2的電感橢圓表示轉子的電感。

如圖2所示，dcqc軸和dq軸未必一定一致。用從α軸到β軸的角度表示轉子實際的旋轉相位角θ。另外，用從α軸到dc軸的角度表示控制裝置2推定出的轉子的推定旋轉相位角θest。旋轉相位角θ與推定旋轉相位角θest的角度越接近，意味著旋轉相位角的推定精度越高。

坐標變換部23通過使用速度旋轉相位角推定部28輸出的推定旋轉相位角θest，能夠將三相固定坐標系變換為dcqc軸旋轉坐標系。下面，將由坐標變換部23進行了坐標變換的電流值iu、iw稱為電流值idc、iqc。電流值idc為流向定子的電流的dc軸成分，電流值iqc為流向定子的電流的qc軸成分。

電流指令值計算部24根據扭矩指令值t*以及推定速度ωest，計算出電流指令值idc*、iqc*。扭矩指令值t*是指要使轉子產生的扭矩值。在本實施方式中，扭矩指令值t*為從外部裝置輸入的值。推定速度ωest是指控制裝置2推定出的轉子的角速度。電流指令值idc*是指流向synrm1的電流的dc軸成分。電流指令值iqc*是指流向synrm1的電流的qc軸成分。關于電流指令值計算部24的細節(jié)，將在后面進行說明。

電壓指令值計算部25(電流控制部)計算出使synrm1的電流值idc、iqc等于電流指令值idc*、iqc*的電壓指令值vdc*、vqc*。電壓指令值vdc*為施加到synrm1的定子上的電壓的dc軸成分。電壓指令值vqc*為施加到synrm1的定子上的電壓的qc軸成分。

坐標變換部26將電壓指令計算部25輸出的電壓指令值vdc*、vqc*從dcqc軸旋轉坐標系變換到三相固定坐標系。坐標變換部26與坐標變換部23同樣地，通過使用推定旋轉相位角θest，能夠將dcqc軸旋轉坐標系變換為三相固定坐標系。下面，將由坐標變換部26進行了坐標變換的電壓指令值vdc*、vqc*稱為電壓指令值vu*、vv*、vw*。電壓指令值vu*為施加到定子的u相上的電壓，電壓指令值vv*為施加到定子的v相上的電壓，電壓指令值vw*為施加到定子的w相上的電壓。

pwm調制部27通過使用了三角波的pwm(pulse-widthmodulation：脈沖寬度調制)對電壓指令值vu*、vv*、vw*進行調制，生成與逆變器21的各開關元件的通或者斷相對應的二值的控制信號。pwm調制部27將生成的控制信號輸入到逆變器21。

速度-旋轉相位角推定部28(以下稱為“推定部28”)根據扭矩指令值t*、電壓指令值vdc*、vqc*以及電流值idc、iqc，推定synrm1的轉子的速度ω以及旋轉相位角θ，并計算出推定速度ωest以及推定旋轉相位角θest。

圖3是示出推定部28的結構的圖。如圖3所示，推定部28具備相位差δ設定部31、γ電壓計算部32、γ電壓推定部33、減法器34、pi控制器35以及積分器36。

相位差δ設定部31從預先存儲的多個相位差δ中輸出與扭矩指令值t*相應的相位差δ。相位差δ是指，基于旋轉相位角θ與推定旋轉相位角θest之間的誤差δθ的影響的、電壓的變化最大的相位差的值或者范圍。以扭矩值為單位預先以解析或者實驗的方式計算出多個相位差δ，并存儲到相位差δ設定部31中。

γ電壓計算部32根據電壓指令值vdc*、vqc*和相位差δ設定部31設定(輸出)的相位差δ，計算出γ電壓的電壓值vγ。γ電壓是指根據誤差δθ發(fā)生變化的特征量。電壓值vγ例如通過下式計算。

[數(shù)學式1]

vr＝vdc^*cos(δ)+cqc^*sin(δ)···(1)

γ電壓計算部32計算出的電壓值vγ被輸入到減法器34。

γ電壓推定部33根據電壓值vdcest、vqcest和相位差δ設定部31設定(輸出)的相位差δ，計算出γ電壓的推定電壓值vγest。

首先，γ電壓推定部33根據電流值idc、iqc和推定速度ωest，計算出電壓值vdcest、vqcest。電壓值vdcest為施加到synrm1的定子上的電壓的dc軸成分的推定值。電壓值vqcest為施加到synrm1的定子上的電壓的qc軸成分的推定值。電壓值vdcest、vqcest通過下式計算。

[數(shù)學式2]

在式(2)中，rm為定子的繞線電阻，ld為d軸方向的電感，lq為q軸方向的電感，p為微分算子(d/dt)。γ電壓推定部33預先存儲這些值。

接下來，γ電壓推定部33根據電壓值vdcest、vqcest和相位差δ，計算出γ電壓的推定電壓值vγest。推定電壓值vγest例如通過下式計算。

[數(shù)學式3]

vγest＝vdcestcos(δ)+vqcestsin(δ)···(3)

γ電壓推定部33計算出的推定電壓值vγest被輸入到減法器34。

減法器34從推定電壓值vγest中減去電壓值vγ，計算出γ電壓的誤差δvγ。由于γ電壓根據誤差δθ而發(fā)生變化，因此誤差δvγ與誤差δθ成比例。減法器34計算出的誤差δvγ被輸入到pi控制器35。

此外，通過式(1)計算出γ電壓，能夠提高誤差δvγ相對于誤差δθ的線性度。即、能夠擴大誤差δvγ與誤差δθ成比例的誤差δθ的范圍。

pi控制器35以使誤差δvγ變?yōu)?的方式進行pi控制，從而推定轉子的速度ω，并計算出推定速度ωest。pi控制器35計算出的推定速度ωest被逐次反饋給γ電壓推定部33，并被輸入到積分器36。

積分器36對pi控制器35計算出的推定速度ωest進行積分，計算出推定旋轉相位角θest。

通過如上的結構，推定部28能夠計算出推定速度ωest以及推定旋轉相位角θest。推定部28計算出的推定速度ωest被輸入到電流指令值計算部24。另外，推定旋轉相位角θest被輸入到坐標變換部23、26，并被用于坐標變換。

此外，推定部28推定速度ω以及旋轉相位角θ的推定方法并不局限于此，能夠從已知的推定方法中任意選擇。例如，推定部28可以通過利用由交鏈磁通產生的電壓的其他方法來推定旋轉相位角θ，也可以使用交鏈磁通本身來推定旋轉相位角θ，還可以通過以使電流值的q軸成分的偏差變?yōu)?的方式進行pi控制，從而推定旋轉相位角θ。

在此，對電流指令值計算部24進行詳細說明。本實施方式所涉及的電流指令值計算部24以使synrm1的輸出電壓大于等于規(guī)定的目標值vset的方式，計算出電流指令值。目標值vset，是作為能夠高精度地推定速度ω以及旋轉相位角θ的輸出電壓而預先以實驗或者解析的方式求得的電壓值。

在此，圖4是示出電流指令值計算部24的結構的圖。如圖4所示，電流指令值計算部24具備第一計算部41、第二計算部42以及選擇部43。

第一計算部41根據扭矩指令值t*生成第一電流指令值id1*、iq1*。第一電流指令值id1*是指流向synrm1的電流的dc軸成分。第一電流指令值iq1*是指流向synrm1的電流的qc軸成分。第一計算部41以使synrm1的扭矩變?yōu)榕ぞ刂噶钪祎*的方式，計算出第一電流指令值id1*、iq1*。

圖5是說明電流指令值的計算方法的圖。在圖5中，橫軸為idc，縱軸為iqc，箭頭51為第一電流矢量，箭頭52為第二電流矢量，曲線53為扭矩指令值t*的等扭矩曲線，曲線62為目標值vset的等電壓橢圓。

第一電流矢量51為與第一電流指令值id1*、iq1*相對應的矢量。在上述說明中，雖然用(id1*，iq1*)的二值方式表示了第一電流指令值，但是也能夠用電流的大小(id1*²+iq1*²)^1/2和電流相位角β1表示。這些表示方式能夠相互變換。從圖5的平面上選擇任意的點，與計算(選擇)第一電流指令值相對應。

如圖5所示，第一計算部41選擇扭矩指令值t*的等扭矩曲線53上的任意的點作為第一電流指令值。第一計算部41能夠采用與希望通過控制裝置2實現(xiàn)的控制相應的任意方法，從等扭矩曲線53上選擇第一電流指令值。

例如，第一計算部41以使流向定子的電流的大小(第一電流矢量的大小)變?yōu)樽钚〉姆绞?，選擇第一電流指令值。在這種情況下，第一計算部41既可以無視磁飽和而選擇使電流相位角β1變?yōu)?35度的第一電流指令值，也可以考慮磁飽和而選擇使電流相位角β1變?yōu)榇笥?35度的角度的第一電流指令值。另外，第一計算部41還可以以使synrm1的效率和功率因數(shù)變?yōu)樽畲蟮姆绞?，選擇第一電流指令值。

第一計算部41既可以參照存儲有每個扭矩值的第一電流指令值的數(shù)據表來選擇如上所述的第一電流指令值，也可以通過計算求得。由第一計算部41計算出的第一電流指令值被輸入到選擇部43。

第二計算部42根據扭矩指令值t*以及推定速度ωest，計算出第二電流指令值id2*、iq2*。第二電流指令值id2*是指流向synrm1的電流的dc軸成分。電流指令值iq2*是指流向synrm1的電流的qc軸成分。第二計算部42以使synrm1的扭矩變?yōu)榕ぞ刂噶钪祎*、并且synrm1的輸出電壓變?yōu)槟繕酥祐set的方式，計算出第二電流指令值id2*、iq2*。

圖5的第二電流矢量52為與第二電流指令值id2*、iq2*相對應的矢量。在上述說明中，雖然用(id2*，iq2*)的二值方式表示了第二電流指令值，但是也能夠用電流的大小(id2*²+iq2*²)^1/2和電流相位角β2表示。這些表示方式能夠相互變換。從圖5的平面上選擇任意的點，與計算(選擇)第二電流指令值相對應。

如圖5所示，第二計算部42選擇扭矩指令值t*的等扭矩曲線53與目標值vset的等電壓橢圓54的交點中的任意一個交點作為第二電流指令值。如圖5所示，在存在兩個交點a、b的情況下，第二計算部42優(yōu)選選擇交點a。

交點a是指兩個交點中的iqc軸側(q軸側)的交點。一般而言，由于等電壓橢圓54在d軸方向上寬而在q軸方向上窄，因此，與選擇d軸側的交點b相比，當選擇q軸側的交點a時，流向定子的電流的大小(第二電流矢量的大小)會變小。因此，通過第二計算部42選擇交點a，能夠使控制裝置2省電。下面，假設第二電流指令值為交點a。

此外，第二計算部42既可以參照存儲有每個扭矩值的第二電流指令值的數(shù)據表來選擇如上所述的第二電流指令值，也可以通過求解下式求得。

[數(shù)學式4]

由第二計算部42計算出的第二電流指令值被輸入到選擇部43。

選擇部43輸出第一電流指令值id1*、iq1*或者第二電流指令值id2*、iq2*，以作為電流指令值idc*、iqc*。首先，選擇部43判斷與第一電流指令值id1*、iq1*相應的輸出電壓v1是否低于目標值vset。輸出電壓v1是指作為電流指令值而輸出了第一電流指令值的情況下的synrm1的輸出電壓。關于判定方法，將在后面進行說明。

接下來，選擇部43根據判定結果選擇第一電流指令值id1*、iq1*以及第二電流指令值id2*、iq2*中的一者，并作為電流指令值idc*、iqc*輸出。

在輸出電壓v1低于目標值vset的情況下(v1＜vset)，選擇部43選擇第二電流指令值id2*、iq2*作為電流指令值idc*、iqc*。如圖5所示，輸出電壓v1低于目標值vset的情況是指第一電流指令值包含在等電壓橢圓54中的情況。

此時，第二電流指令值比第一電流指令值更靠近iqc軸(q軸)。即、第二電流指令值的電流相位角β2比第一電流指令值的電流相位角β1更位于iqc軸(q軸)側。另外，第二電流指令值的q軸成分iq2*比第一電流指令值的q軸成分iq1*大，第二電流指令值的d軸成分id2*比第一電流指令值的d軸成分id1*小。

另一方面，在輸出電壓v1大于等于目標值vset的情況下(v1≥vset)，選擇部43選擇第一電流指令值id1*、iq1*為電流指令值idc*、iqc*。輸出電壓v1大于等于目標值vset的情況是指第二電流指令值位于等電壓橢圓54上或者等電壓橢圓54的外側的情況。

此時，第一電流指令值比第二電流指令值更靠近iqc軸(q軸)。即、第一電流指令值的電流相位角β1比第二電流指令值的電流相位角β2更位于iqc軸(q軸)側。另外，第一電流指令值的q軸成分iq1*比第二電流指令值的q軸成分iq2*大，第一電流指令值的d軸成分id1*比第二電流指令值的d軸成分id2*小。

選擇部43輸出選擇出的第一電流指令值或者第二電流指令值，以作為電流指令值。由選擇部43輸出的電流指令值被輸入到電壓指令計算部25。

接下來，對選擇部43判定輸出電壓v1是否低于目標值vset的判定方法進行說明。

選擇部43例如通過取得輸出電壓v1并與目標值vset進行比較，從而進行判定。選擇部43既可以參照存儲有每個第一電流指令值的輸出電壓的數(shù)據表來選擇輸出電壓v1，也可以通過下式計算。

[數(shù)學式5]

另外，選擇部43可以通過比較第一電流指令值的電流相位角β1與第二電流指令值的電流相位角β2，從而進行判定。選擇部43在電流相位角β2比電流相位角β1更位于q軸側的情況下，判定為輸出電壓v1低于目標值vset。

進一步，選擇部43可以通過比較第一電流指令值的q軸成分iq1*與第二電流指令值的q軸成分iq2*，從而進行判定。選擇部43在q軸成分iq1*比q軸成分iq2*小的情況下，判定為輸出電壓v1低于目標值vset。

另外，進一步，選擇部43可以通過比較第一電流指令值的d軸成分id1*與第二電流指令值的d軸成分id2*，從而進行判定。選擇部43在d軸成分id1*比d軸成分id2*大的情況下，判定為輸出電壓v1低于目標值vset。

如圖6中實線所示，通過電流指令值計算部24這樣計算出電流指令值idc*、iqc*，能夠相對于任意的扭矩指令值t*使synrm1的輸出電壓大于等于目標值vset。

在以往的控制裝置中，如圖6中虛線所示，即使synrm1在高速區(qū)域中動作，在扭矩指令值t*較小的低負載的狀態(tài)下，synrm1的輸出電壓(感應電壓)也會變小。因此，難以利用感應電壓高精度地推定速度ω和旋轉相位角θ。

然而，本實施方式所涉及的控制裝置2即使在低負載的情況下，也能夠使輸出電壓大于等于目標值vset，因此，能夠根據synrm1的輸出電壓高精度地推定synrm1的速度ω和旋轉相位角θ。

此外，在上述說明中，雖然對控制裝置2控制synrm1的動作的情況進行了說明，但是該控制裝置2也能夠用作磁鐵磁通較小的pmsm的控制裝置。磁鐵磁通較小的pmsm與synrm1同樣地，低負載時的感應電壓較小。通過將本實施方式所涉及的控制裝置2應用于這種pmsm，能夠提高pmsm的速度ω和旋轉相位角θ在低負載時的推定精度。

(第一實施方式的變形例1)

參照圖7，對本實施方式所涉及的電流指令值計算部24的變形例1進行說明。圖7是示出電流指令值計算部24的變形例1的結構的圖。如圖7所示，第二計算部43具備q軸成分計算部44和d軸成分計算部45。電流指令值計算部24的其他結構與圖4相同。

q軸成分計算部44根據推定速度ωest計算出第二電流指令值的q軸成分iq2*。具體而言，q軸成分計算部44以使電流值iq2*與推定速度ωest成反比的方式，計算出q軸成分iq2*。q軸成分iq2*例如通過下式計算。

[數(shù)學式6]

d軸成分計算部45根據扭矩指令值t*以及q軸成分iq2*，計算出第二電流指令值的d軸成分id2*。d軸成分id2*例如通過下式計算。

[數(shù)學式7]

通過這樣的結構，控制裝置2能夠使低負載時的輸出電壓大于等于目標值vset。另外，能夠抑制高速區(qū)域中的電流損耗。

(第一實施方式的變形例2)

參照圖8至圖10，對本實施方式所涉及的電流指令值計算部24的變形例2進行說明。圖8是示出電流指令值計算部24的變形例2的結構的圖。如圖8所示，該電流指令值計算部24根據扭矩指令值t*以及推定速度ωest，計算出電流指令值iqc*、idc*。

在本變形例中，如圖9所示，電流指令值計算部24以使電流指令值的q軸成分iqc*大于等于規(guī)定的目標值iqset的方式，計算出q軸成分iqc*。另外，如圖10所示，電流指令值計算部24以使推定速度ωest越大目標值iqset越小的方式，生成q軸成分iqc*。

通過這樣的結構，能夠使低負載時的電機輸出電壓大于等于目標值vset。另外，能夠抑制高速區(qū)域中的電流損耗。

(第一實施方式的變形例3)

參照圖11以及圖12，對本實施方式所涉及的電流指令值計算部24的變形例3進行說明。上述說明的電流指令值計算部24通過從兩個電流指令值中選擇一個，從而計算出使輸出電壓大于等于目標值vset的電流指令值。與此相對地，在本變形例中，通過修正一個電流指令值，從而計算出使輸出電壓大于等于目標值vset的電流指令值。

圖11是示出電流指令值計算部24的變形例3的結構的圖。如圖11所示，電流指令值計算部24具備q軸成分計算部46、修正部47、加法器48以及d軸成分計算部49。

q軸成分計算部46根據扭矩指令值t*，計算出電流指令值iq3*。電流指令值iq3*是電流指令值的q軸成分的修正前的值。本變形例中的電流指令值計算部24通過修正電流指令值iq3*來計算電流指令值的q軸成分。采用與希望通過控制裝置實現(xiàn)的控制相應的任意方法，以使synrm1的扭矩變?yōu)榕ぞ刂噶钪祎*的方式，計算出電流指令值iq3*。

例如，q軸成分計算部46以使流向定子的電流的大小變?yōu)樽钚〉姆绞?，計算出電流指令值iq3*。在這種情況下，q軸成分計算部46既可以無視磁飽和而計算出使電流相位角β變?yōu)?35度的電流指令值iq3*，也可以考慮磁飽和而計算出使電流相位角β變?yōu)榇笥?35度的角度的電流指令值iq3*。另外，q軸成分計算部46還可以以使synrm1的效率和功率因數(shù)變?yōu)樽畲蟮姆绞?，計算出電流指令值iq3*。

q軸成分計算部46計算出的電流指令值iq3*被輸入到加法器48。

修正部47從電壓指令值計算部25被輸入電壓指令值vdc*、vqc*。修正部47根據電壓指令值vdc*、vqc*，計算出修正值δiq*。修正值δiq*是用于修正電流指令值iq3*以計算出電流指令值的q軸成分iqc*的電流指令值。關于修正部47的細節(jié)，將在后面進行說明。修正部47計算出的修正值δiq*被輸入到加法器48。

加法器48在電流指令值iq3*上加上修正值δiq*，計算出電流指令值iqc*。加法器48計算出的電流指令值iqc*被輸入到d軸成分計算部49。

d軸成分計算部49根據扭矩指令值t*和電流指令值iqc*，以使synrm1的扭矩變?yōu)榕ぞ刂噶钪祎*的方式，計算出電流指令值的d軸成分idc*。d軸成分idc*例如通過下式計算。

[數(shù)學式8]

在此，參照圖12，對修正部47進行說明。圖12是示出修正部47的結構的圖。如圖12所示，修正部47具備輸出電壓計算部61、減法器62、限幅器63以及pi控制器64。

輸出電壓計算部61被輸入電壓指令值計算部25計算出的電壓指令值vdc*、vqc*。輸出電壓計算部61根據電壓指令值vdc*、vqc*，計算出synrm1的輸出電壓v1。輸出電壓v1例如通過下式計算。

[數(shù)學式9]

輸出電壓計算部61計算出的輸出電壓v1被輸入到減法器62。

減法器62從輸出電壓的目標值vset中減去輸出電壓v1，計算出輸出電壓的誤差δv。減法器62計算出的誤差δv被輸入到限幅器63。

限幅器63將誤差δv限制為0以上。即、僅輸出0以上的誤差δv。限幅器63輸出的誤差δv被輸入到pi控制器64。

pi控制器64根據被限制為0以上的誤差δv進行pi控制，并計算出使synrm1的輸出電壓v1大于等于目標值vset的修正值δiq*。pi控制器64計算出的修正值δiq*被輸入到加法器48。

通過這樣的結構，在與電流指令值相應的輸出電壓v1低于目標值vset的情況下、即δv大于等于0的情況下，將修正值δiq*作為補償(offset)電流追加到電流指令值中，從而使輸出電壓v1大于等于目標值vset。由此，能夠使低負載時的輸出電壓v1大于等于目標值vset。

(第一實施方式的變形例4)

參照圖16，對本實施方式所涉及的電流指令值計算部24的變形例4進行說明。在本變形例中，與變形例3同樣地通過修正一個電流指令值來計算出使輸出電壓大于等于目標值vset的電流指令值。在變形例3中，通過修正部47生成修正值δiq*，并由加法器48在電流指令值iq3*上加上該修正值δiq*，從而生成了電流指令值iqc*。與此相對地，在本變形例中，通過下限限幅器91對電流指令值iq3*的下限進行限制，從而生成電流指令值iqc*。

如圖9所示，下限限幅器91以使iqc*大于等于iqset的方式，修正(限制)iq3*。iqset例如根據本實施方式所使用的最小速度ωmin和輸出電壓的目標值vset，通過下式計算。

[數(shù)學式10]

通過這樣的結構，即使在低負載時，也能夠使輸出電壓v1大于等于目標值vset。在本變形例中，相對于第一實施方式以及變形例1至3，通過僅追加下限限幅器91這一簡單的結構，便能夠使輸出電壓v1大于等于目標值vset。

(第二實施方式)

接下來，參照圖14至圖16，對第二實施方式所涉及的控制裝置2進行說明。圖14是示出本實施方式所涉及的系統(tǒng)的結構的圖。如圖14所示，本實施方式所涉及的控制裝置2進一步具備扭矩指令值計算部29。其他的結構與第一實施方式相同。

扭矩指令值計算部(速度控制器)29根據速度指令值ω*以及推定速度ωest，計算出扭矩指令值t*。速度指令值ω*是指使synrm1的轉子旋轉的角速度。在本實施方式中，向電流指令值計算部24輸入扭矩指令值計算部29計算出的扭矩指令值t*。此外，在本實施方式中，速度指令值ω*為從外部裝置輸入的值。

圖15是示出扭矩指令值計算部29的結構的圖。如圖15所示，扭矩指令值計算部29具備減法器71和pi控制器72。

減法器71被輸入速度指令值ω*和推定速度ωest。減法器71從速度指令值ω*中減去推定速度ωest，計算出轉子的角速度的誤差δω。減法器71計算出的誤差δω被輸入到pi控制器72。

pi控制器72根據誤差δω進行pi控制，計算出使誤差δω變?yōu)?的扭矩指令值t*。pi控制器72計算出的扭矩指令值t*被輸入到電流指令值計算部24。

如上所述，電流指令值計算部24既可以設置成第一實施方式中說明的結構，也能夠設置成其他結構。圖16是示出電流指令值計算部24的其他結構的圖。該電流指令值計算部24根據扭矩指令值t*以及相位角指令值β*，計算出電流指令值idc*、idc*。

如圖16所示，該電流指令值計算部24具備輸出電壓計算部81、減法器82、限幅器83、pi控制器84、相位角指令值計算部85、減法器86以及電流指令值取得部87。

輸出電壓計算部81被輸入電壓指令值計算部25計算出的電壓指令值vdc*、vqc*。輸出電壓計算部81根據電壓指令值vdc*、vqc*，計算出synrm1的輸出電壓v1。輸出電壓計算部81計算出的輸出電壓v1被輸入到減法器82。

減法器82從輸出電壓的目標值vset中減去輸出電壓v1，計算出輸出電壓的誤差δv。減法器82計算出的誤差δv被輸入到限幅器83。

限幅器83將誤差δv限制為0以上。即、僅輸出0以上的誤差δv。限幅器83輸出的誤差δv被輸入到pi控制器84。

pi控制器84根據被限制為0以上的誤差δv進行pi控制，計算出使synrm1的輸出電壓v1大于等于目標值vset的修正值δβ*。修正值δβ*是用于修正相位角指令值β1*以計算出相位角指令值β*的相位角指令值。pi控制器84計算出的修正值δβ*被輸入到減法器86。

相位角指令值計算部85根據扭矩指令值t*，計算出相位角指令值β1*。相位角指令值β1*是相位角指令值β*的修正前的值。采用與希望通過控制裝置實現(xiàn)的控制相應的任意方法，以使synrm1的扭矩變?yōu)榕ぞ刂噶钪祎*的方式，計算出相位角指令值β1*。

例如，相位角指令值計算部85以使流向定子的電流的大小變?yōu)樽钚〉姆绞剑嬎愠鱿辔唤侵噶钪郸?*。在這種情況下，相位角指令值計算部85既可以無視磁飽和而將相位角指令值β1*設為135度，也可以考慮磁飽和而將相位角指令值β1*設為大于135度的角度。另外，相位角指令值計算部85還可以以使synrm1的效率和功率因數(shù)變?yōu)樽畲蟮姆绞?，計算出相位角指令值?*。

相位角指令值計算部85計算出的相位角指令值β1*被輸入到減法器86。

減法器86從相位角指令值β1*中減去修正值δβ*，計算出相位角指令值β*。減法器86計算出的相位角指令值β*被輸入到電流指令值取得部87。

電流指令值取得部87根據扭矩指令值t*以及相位角指令值β*，計算出電流指令值idc*、iqc*。具體而言，電流指令值取得部87只要取得扭矩指令值t*的等扭矩曲線上的、電流相位角變?yōu)橄辔唤侵噶钪郸?的點的坐標即可。由電流指令值取得部87取得的電流指令值idc*、iqc*被輸入到電壓指令值計算部25。

如上所述，圖16的電流指令值計算部24以使輸出電壓v1大于等于目標值vset的方式，修正電流相位角。具體而言，以使電流指令值向q軸側移動的方式，向延遲方向修正電流相位角。由此，能夠使低負載時的輸出電壓v1大于等于目標值vset。

另外，本實施方式所涉及的控制裝置2與第一實施方式相比，所要求的扭矩控制的精度較低。這是因為，本實施方式所涉及的控制裝置2以使synrm1的速度ω變?yōu)樗俣戎噶钪郸?的方式進行控制。

因此，電流指令值計算部24能夠計算出電流指令值，不使用用于準確地控制synrm1的扭矩的數(shù)據表(存儲有每個電流指令值的輸出電壓的數(shù)據表等)。

此外，本發(fā)明并不僅限于上述各實施方式本身，在實施階段能夠在不脫離其宗旨的范圍內對構成要素進行變形加以具體化。另外，能夠通過對上述各實施方式中公開的多個構成要素進行適當組合來形成各種發(fā)明。另外，例如也可以考慮從各實施方式示出的全部構成要素中刪除若干個構成要素而得到的結構。進一步，也可以對記載于不同實施方式中的構成要素進行適當組合。

附圖標記說明

1：同步磁阻電機(synrm)

2：逆變器控制裝置

21：逆變器

22：電流檢測器

23：坐標變換部

24：電流指令值計算部

25：電壓指令值計算部

26：坐標變換部

27：pwm調制器

28：速度-旋轉相位角推定部

29：扭矩指令值計算部

31：相位差δ設定部

32：γ電壓計算部

33：γ電壓推定部

34：減法器

35：pi控制器

36：積分器

41：第一計算部

42：第二計算部

43：選擇部

44：q軸成分計算部

45：d軸成分計算部

46：q軸成分計算部

47：修正部

48：加法器

49：d軸成分計算部

51：第一電流矢量

52：第二電流矢量

53：等扭矩曲線

54：等電壓橢圓

61：輸出電壓計算部

62：減法器

63：限幅器

64：pi控制器

71：減法器

72：pi控制器

81：輸出電壓計算部

82：減法器

83：限幅器

84：pi控制器

85：相位角指令值計算部

86：減法器

87：電流指令值取得部