CN103684209B - 永磁同步电动机的控制装置及具备该控制装置的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供永磁同步电动机的控制装置及具备该控制装置的控制系统。最大电流值决定部根据与永磁铁温度对应的不可逆退磁产生电流值和3相短路时产生的瞬态电流的组合、与永磁铁温度对应的不可逆退磁产生磁场的强度和3相短路时产生的永磁同步电动机的永磁铁的退磁场的强度的组合中的任意一组合，决定为了防止由于在3相短路时产生的瞬态电流而可能产生的永磁同步电动机的永磁铁的不可逆退磁而设定的永磁同步电动机的电流的最大电流值。电流控制部控制永磁同步电动机的电流使得永磁同步电动机的电流值不满最大电流值。

Description

永磁同步电动机的控制装置及具备该控制装置的控制系统

技术领域

本发明涉及一种防止永磁同步电动机的永磁铁的不可逆退磁的永磁同步电动机的控制装置以及具备这样的控制装置的控制系统。

背景技术

在控制永磁同步电动机的情况下，有时由于永磁同步电动机的永磁铁的永磁铁温度上升而产生不可逆退磁，永磁同步电动机无法迅速并且稳定地生成转矩。因此，以前揭示了防止永磁同步电动机的永磁铁的不可逆退磁的各种电动机控制装置。

例如，作为防止永磁同步电动机的永磁铁的不可逆退磁的现有的电动机控制装置，例如在日本特开2009-5553号公报（JP2009-5553A）中揭示了以下的电动机控制装置，其推测永磁铁温度，在推测出的永磁铁温度下预测产生电力变换器的开关元件故障时的短路电流值，限制永磁同步电动机的最高速度，使得预测出的短路电流值为永磁铁产生不可逆退磁的电流值（不可逆退磁产生电流值）以下。

另外，作为防止永磁同步电动机的永磁铁的不可逆退磁的现有的电动机控制装置，例如在日本特开2006-254521号公报（JP2006-254521A）中，还揭示了以下的电动机控制装置，其在永磁同步电动机的驱动过程中可能产生不可逆退磁的情况下，通过提高电力变换器的载波频率，或将电力变换器内部的调制方式从2相变更为3相，来降低永磁铁温度而防止不可逆退磁的发生。

进而，作为防止永磁同步电动机的永磁铁的不可逆退磁的现有的电动机控制装置，例如在日本特开平11-18496号公报（JP11-18496A）和特开2003-235286号公报（JP2003-235286）中也提出了以下的永磁同步电动机的控制装置，即与永磁同步电动机的永磁铁的永磁铁温度对应地调整永磁同步电动机的输出。

永磁同步电动机从其性质上看，在永磁同步电动机的异常时（例如向永磁同步电动机供给电力的电源停电时）有可能作为发电机发挥作用。在永磁同步电动机作为发电机作用时，有时由于在永磁同步电动机自身和控制它的电动机控制装置中产生的过大电压而产生烧毁的故障。作为这样的故障的对策，通常在永磁同步电动机的异常时通过短路装置对永磁同步电动机的动力线进行3相短路，来安全地停止永磁同步电动机。

在永磁同步电动机的异常时通过短路装置对永磁同步电动机的动力线进行3相短路的情况下，产生瞬态电流。这样产生的瞬态电流在使永磁同步电动机的永磁铁退磁的方向上流动，由此，有时在永磁同步电动机的永磁铁中产生不可逆退磁。

在上述的现有的电动机控制装置中，并没有讨论对在对永磁同步电动机的动力线进行3相短路时产生的瞬态电流的对策，因此，无法防止因在对永磁同步电动机的动力线进行3相短路时产生的瞬态电流造成的永磁同步电动机的永磁铁的不可逆退磁。

发明内容

作为一个方式，本发明提供一种永磁同步电动机的控制装置和具备这样的控制装置的控制系统，其防止因在对永磁同步电动机的动力线进行3相短路时产生的瞬态电流造成的永磁同步电动机的永磁铁的不可逆退磁。

根据本发明的一个形式，永磁同步电动机的控制装置的特征为具备：短路控制部，为了在永磁同步电动机的异常时，使永磁同步电动机安全地停止，该短路控制部通过短路装置使永磁同步电动机的动力线3相短路；永磁铁温度取得部，其取得永磁同步电动机的永磁铁的永磁铁温度；最大电流值决定部，其根据与永磁铁温度对应的不可逆退磁产生电流值和3相短路时产生的瞬态电流的组合、与永磁铁温度对应的不可逆退磁产生磁场的强度和3相短路时产生的永磁同步电动机的永磁铁的退磁场的强度的组合中的任意一个组合，决定为了防止由于在3相短路时产生的瞬态电流而可能产生的永磁同步电动机的永磁铁的不可逆退磁而设定的永磁同步电动机的电流的最大电流值；电流控制部，其控制永磁同步电动机的电流，以使永磁同步电动机的电流值不满最大电流值。

优选最大电流值决定部根据与永磁铁温度对应的不可逆退磁产生电流值和在3相短路时产生的瞬态电流的极值的组合、与永磁铁温度对应的不可逆退磁产生磁场的强度和在3相短路时产生的永磁同步电动机的永磁铁的退磁场的强度的极值的组合中的任意一个组合，来决定最大电流值。

优选最大电流值决定部对永磁同步电动机的每个转速决定最大电流值。

优选电流控制部进行控制以便在永磁同步电动机的转速处于超过0的第一转速和比第一转速大的第二转速之间时，通过向永磁同步电动机供给包含无效电流成分的电流，一边抑制永磁同步电动机的永磁铁产生的感应电压，一边驱动永磁同步电动机。

本发明的控制系统的特征为具备永磁同步电动机；本发明的永磁同步电动机的控制装置。

优选本发明的控制系统还具备使永磁同步电动机的动力线3相短路的短路装置。

根据本发明的一形式，能够防止因在对永磁同步电动机动力线进行3相短路时产生的瞬态电流造成的永磁同步电动机的永磁铁的不可逆退磁。

附图说明

通过以下与附图相关联的实施方式的说明，本发明的目的、特征以及优点会更加明确。在该附图中，

图1是具有本发明的实施方式的电动机控制装置的控制系统的框图。

图2是表示永磁同步电动机的动力线的3相短路前后的q轴电流和d轴电流的波形的一个例子的图。

图3A是表示永磁同步电动机的最大负荷时的驱动模式的一个例子的图。

图3B是表示在图3A所示的各转速下在对动力线进行3相短路时产生的d轴电流的极值的图。

图4是表示图3所示的第一转速ω_a时的永磁同步电动机所产生的转矩（负荷）的大小和在产生各转矩时产生动力线的3相短路时可能流过的d轴电流的极值之间的关系的图。

图5是详细地表示图1的最大电流值决定部的一个例子的框图。

图6是详细地表示最大电流值决定部的其他例子的框图。

图7是详细地表示最大电流值决定部的其他例子的框图。

图8是详细地表示最大电流值决定部的其他例子的框图。

具体实施方式

参照附图说明本发明的电动机控制装置的实施方式。在附图中，对相同构成要素附加相同的符号。

参照附图，图1是具有本发明的实施方式的电动机控制装置的控制系统的框图。图1所示的控制系统具备三相交流电源1、变换器2、平滑用电容器3、逆变器4、短路装置5、永磁同步电动机6、被驱动体7、旋转角度传感器8、转速计算部9、卷线温度传感器10、q轴电流和d轴电流检测部11、电动机控制装置12、上位控制装置13。

逆变器2例如由多个（在3相交流的情况下是6个）整流二极管构成，将从三相交流电源1供给的交流电力变换为直流电力。平滑用电容器3为了使通过变换器2的整流二极管进行整流后的电压平滑，而与变换器2并联连接。逆变器4与平滑用电容器3并联连接，例如由多个（在3相交流的情况下是6个）整流二极管和与这些整流二极管的各个逆并联连接的晶体管构成，根据后面说明的PWM信号V_U ^*、V_V ^*、V_W ^*进行晶体管的开关动作，由此将由变换器2进行变换后的直流电力变换为交流电力。

短路装置5例如由开关或继电器构成，响应后面说明的短路指令S对永磁同步电动机6的动力线5U、5V、5W进行3相短路。永磁同步电动机6连接有动作台、机械臂、在它们上装卸的工件等被驱动体7，例如用于在机床中改变保持工件的工作台的位置、姿势，但也可以使机器人的机械臂进行旋转操作等。在本实施方式中，使将永磁同步电动机6为具备：具有安装了旋转角度传感器8的旋转轴61的转子62、包围转子62而配置的定子63的旋转型永磁同步电动机。

转子62具有永磁铁64a、64b、64c、64d。定子63具有按照120°间隔配置，分别被供给作为第一相的电流、第二相的电流以及第三相的电流的U相电流i_U、V相电流i_V、W相电流i_W的卷线65u、65v、65w。因此，永磁同步电动机6作为三相同步电动机发挥功能。

旋转角度传感器8由检测转子62的旋转角度θ作为转子的位置的旋转编码器构成。转速计算部9输入旋转角度θ，用时间对旋转角度θ进行微分，由此计算与U相电流i_U、V相电流i_V、W相电流i_W的频率相关联的转子62的转速ω来作为永磁同步电动机6的转速，将转速ω输出到电动机控制装置12。温度传感器10检测卷线65u、65v、65w的卷线温度T_coil，例如由热敏电阻构成。

q轴电流和d轴电流检测部11根据流过永磁同步电动机6的U相电流i_U、V相电流i_V、旋转角度θ，检测q轴电流i_q和d轴电流i_d。为此，q轴电流和d轴电流检测部11由进行旋转坐标变换和三相-二相变换的坐标变换器构成。因此，q轴电流和d轴电流检测部11将静止坐标系（UVW坐标系）的U相电流i_U和V相电流i_V变换为用相对于静止坐标系（αβ坐标系）旋转旋转角度θ的旋转坐标系表示的q轴电流i_q和d轴电流i_d，将q轴电流i_q和d轴电流i_d输出到电动机控制装置12。

此时，由设置在逆变器4的输出线上的电流检测器4U、4V检测U相电流i_U和V相电流i_V，把电流检测器4U、4V输出的电流检测信号输入到未图示的A/D变换器变换为数字数据。此外，电流检测器4U、4V例如由霍尔元件构成。

电动机控制装置12如后面详细说明的那样，防止永磁同步电动机6的永磁铁64a、64b、64c、64d的不可逆退磁。为此，电动机控制装置12具备短路控制部21、永磁铁温度取得部22、最大电流值决定部23、电流控制部24。

在本实施方式中，q轴电流和d轴电流检测部11和电动机控制装置12为了迅速并且稳定地生成永磁同步电动机6的转矩，进行向量控制，即独立地控制永磁同步电动机6的q轴电流和d轴电流。

另外，在本实施方式中，转速计算部9、q轴电流和d轴电流检测部11、短路控制部21、磁铁温度取得部22、最大电流值决定部23、电流控制部24通过具备输入输出端口、串行通信电路、A/D变换器、计时器等由处理器实现，依照在未图示的存储器中存储的处理程序执行各种处理。

短路控制部21为了在永磁同步电动机6的异常时安全地停止永磁同步电动机6，通过短路装置5使动力线5U、5V、5W进行3相短路。为了判定在永磁同步电动机6中是否产生了异常，短路控制装置21从转速计算部9输入转速ω，从q轴电流和d轴电流检测部11输入q轴电流i_q和d轴电流i_d，从上位控制装置13输入转速指令值ω^*，并且从电流控制部24输入q轴电流指令值i_q ^*和d轴电流指令值i_d ^*。另外，短路控制装置21在转速ω和转速指令值ω^*之间的差、q轴电流i_q和q轴电流指令值i_q ^*之间的差、d轴电流i_d和d轴电流指令值i_d ^*之间的差中的至少一个超过规定值的情况下，判定为永磁同步电动机6产生了异常，向短路装置5输出短路指令S。

永磁铁温度取得部22取得永磁铁64a、64b、64c、64d的永磁铁温度T_magnet。在本实施方式中，永磁铁温度取得部22存储表示永磁铁温度T_magnet、转速ω、卷线温度T_coil、q轴电流i_q和d轴电流i_d的关系的表，从转速计算部9输入转速ω，从卷线温度传感器10输入卷线温度T_coil，并且从q轴电流和d轴电流检测部11输入q轴电流i_q和d轴电流i_d。另外，永磁铁温度取得部22根据输入的转速ω、卷线温度T_coil、q轴电流i_q和d轴电流i_d以及表，取得永磁铁温度T_magnet。

最大电流值决定部23从磁铁温度取得部22输入永磁铁温度T_magnet，根据与永磁铁温度T_magnet对应的不可逆退磁产生电流值I_demag和d轴电流的极值I_dmax的组合，决定为了防止由于在3相短路时产生的瞬态的d轴电流、即d轴电流的极值I_dmax可能产生的永磁铁64a、64b、64c、64d的不可逆退磁而设定的动力线5U、5V、5W的电流的最大电流值I_MAX，将最大电流值I_MAX输入到电流控制部24。

电流控制部24控制动力线5U、5V、5W的电流，使动力线5U、5V、5W的电流值不满最大电流值I_MAX。图2是表示永磁同步电动机的动力线的3相短路前后的q轴电流和d轴电流的波形的一个例子的图。如图2所示，可知在时间t1时对动力线5U、5V、5W进行了3相短路的情况下，由于流过瞬态的d轴电流，在时间t2时产生与预定的转速ω对应的d轴电流的极值I_dmax（ω）。

图3A是表示永磁同步电动机的最大负荷时的驱动模式的一个例子的图。图3B是表示在图3A所示的各转速下在对动力线进行3相短路时产生的d轴电流的极值的图。在本实施方式中，进行控制使得在永磁同步电动机的转速ω处于超过0的第一转速ω_a和比第一转速ω_a大的第二转速ω_b之间时，通过向永磁同步电动机6供给包含作为无效电流成分的d轴电流的电流，一边抑制因永磁铁64a、64b、64c、64d产生的感应电压，一边驱动永磁同步电动机6，因此能够进行高速旋转驱动。另外，如图3B所示，在图3A那样的驱动模式的情况下，在第一转速ω_a近旁产生d轴电流的极值的最大值I_dmax，其大小比第二转速ω_b时的d轴电流的极值的大小大。

图4是表示图3所示的第一转速ω_a时的永磁同步电动机所产生的转矩（负荷）的大小和在产生各转矩时产生电力线的3相短路时可能流过的d轴电流的极值之间的关系的图。如图4所示，在永磁同步电动机6的转矩大的状况下，越是产生电力线的3相短路，则d轴电流的极值越大。另外，转矩的大小依存于电流的大小，因此图4表示出通过控制流过永磁同步电动机6的电流的最大电流值I_MAX，能够间接地调整在电力线的3相短路后可能产生的d轴电流的极值的最大值I_dmax。即，根据本实施方式，通过在驱动过程中控制流过永磁同步电动机6的电流的最大电流值I_MAX使得d轴电流的极值的最大值I_dmax不会超过不可逆退磁产生电流值I_demag，由此防止由于在3相短路时产生的d轴电流的极值的最大值I_dmax而可能产生的永磁铁64a、64b、64c、64d的不可逆退磁。

在本实施方式中，电流控制部24具备转矩指令值生成部31、电流指令值生成部32、电压指令值生成部33、PWM信号生成部34。转矩指令值生成部31从转速计算部9输入转速ω，从上位控制装置13输入转速指令值ω^*，并且从最大电流值决定部23输入最大电流值I_MAX。另外，转矩指令值生成部31根据输入的转速ω、转速指令ω^*、最大电流值I_MAX生成转矩指令值τ^*，将该转矩指令值τ^*输出到电流指令值生成部32。

电流指令值生成部32从转速计算部9输入转速ω，并且从转矩指令值生成部31输入转矩指令值τ^*。另外，电流指令值生成部32根据输入的转速ω、转矩指令值τ^*，生成q轴电流指令值i_q ^*和d轴电流指令值i_d ^*。

电压指令值生成部33从转速计算部9输入转速ω，从q轴电流和d轴电流检测部11输入q轴电流i_q和d轴电流i_d，并且从电流指令值生成部32输入q轴电流指令值i_q ^*和d轴电流指令值i_d ^*。另外，电压指令值生成部33根据输入的转速ω、q轴电流i_q和d轴电流i_d、q轴电流指令值i_q ^*和d轴电流指令值i_d ^*，生成q轴电压指令值V_q ^*和d轴电压指令值V_d ^*。

PWM信号生成部34从旋转角度传感器8输入旋转角度θ，并且从电压指令值生成部33输入q轴电压指令值V_q ^*和d轴电压指令值V_d ^*。另外，PWM信号生成部34根据输入的旋转角度θ、q轴电压指令值V_q ^*和d轴电压指令值V_d ^*，生成用于进行逆变器4的晶体管的开关动作的PWM信号V_U ^*、V_V ^*、V_W ^*。

上位控制装置13由CNC（数控装置）等构成，将转速指令值ω^*输入到短路控制部21和转矩指令值生成部31。

图5是详细地表示图1的最大电流值决定部的一个例子的框图。在图5中，最大电流值决定部23根据与永磁铁温度T_magnetk1（k1是1以上n以下的整数）对应的不可逆退磁产生电流值I_demagk1和d轴电流的极值的最大值I_dmaxk1k2（k2是1以上不满n2的整数）的组合，决定最大电流值I_MAX，将最大电流值I_MAX输入到电流控制部24。因此，最大电流值决定部23具备不可逆退磁产生电流值取得部41、极值取得部42、比较部43。

不可逆退磁产生电流值取得部41存储表示永磁铁温度T_magnetk1和不可逆退磁产生电流值I_demagk1之间的关系的表。例如根据预先设定的永磁铁温度和不可逆退磁产生磁场的特性，使用有限要素法（FEM），能够求出不可逆退磁产生电流值I_demagk1。在该情况下，永磁铁温度T_magnetk1与图1所示的永磁铁温度T_magnet对应。因此，存储在不可逆退磁产生电流值取得部41中的表设定了分别与n1个永磁铁温度对应的n1个不可逆退磁产生电流值。另外，不可逆退磁产生电流值取得部41如果从永磁铁温度取得部22输入了永磁铁温度T_magnetk1，则从上述表中搜索与永磁铁温度T_magnetk1对应的不可逆退磁产生电流值I_demagk1，将搜索出的不可逆退磁产生电流值I_demagk1输出到比较部43。

极值取得部42存储表示永磁铁温度T_magnetk1、d轴电流的极值的最大值I_dmaxk1k2、最大电流值I_maxk1k2的关系的表。在该情况下，最大电流值I_maxk1k2与图1所示的最大电流值I_MAX对应。因此，存储在极值取得部42中的表设定n1个永磁铁温度和n2个最大电流值的各组合（n1×n2组合）中的d轴电流的极值的最大值。另外，极值取得部42如果从永磁铁温度取得部22输入了永磁铁温度T_magnetk1，并且如后面说明的那样从比较部43反馈了最大电流值I_maxk1k2（在图5中，表示将最大电流值I_maxk1k2-1反馈到极值取得部42的例子），则搜索与永磁铁温度T_magnetk1和最大电流值I_maxk1k2对应的d轴电流的极值的最大值I_dmaxk1k2，将搜索出的d轴电流的极值的最大值I_dmaxk1k2输出到比较部43。

在用下式表示的永磁同步电动机6的dq坐标系中的电压方程式中，

$\left[\begin{array}{c}{V}_d\\ V_q\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}R+{\mathrm{pL}}_d& {-\mathrm{\ω}}_{\mathrm{re}}{L}_q\\ {\mathrm{\ω}}_{\mathrm{re}}{L}_d& R+{\mathrm{PL}}_q\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}0\\ {\mathrm{\ω}}_{\mathrm{re}}\mathrm{\φ}\end{array}\right]$

计算左边为0时的电流响应、即动力线5U、5V、5W的3相短路紧前的d轴电流I_D0、动力线5U、5V、5W的3相短路紧前的q轴电流I_Q0、转速（电角频率）ω₀，将计算出的d轴电流I_D0、q轴电流I_Q0、转速ω₀代入到下式，

$I_{d\max }\left({\mathrm{\ω}}_0\right)={\mathrm{Ae}}^{{-\mathrm{at}}_m}\sin ({\mathrm{Bt}}_m+C)+K$

$t_m=[\mathrm{n\π}/{\tan }^{-1}\left(\frac{B}{a}\right)-C]/B$

由此，能够求出在对动力线5U、5V、5W进行3相短路时在预定的动作点可能产生的d轴电流的极值。其中，A=f（I_D0，I_Q0，ω₀）；B=g（ω₀）；C=h（I_D0，I_Q0，ω₀）；a、K为常数。d轴电流的极值的最大值I_dmaxk1k2与针对最大电流值I_maxk1k2的驱动模式的各转速求出的d轴电流的极值中的最大值（在图3A所示的驱动模式中，是ω₀=ω_a时的d轴电流的极值I_dmax）对应。

比较部43从不可逆退磁产生电流值取得部41输入不可逆退磁产生电流值I_demagk1，并且从极值取得部42输入极值的最大值I_dmaxk1k2。然后，比较部43判断不可逆退磁产生电流值I_demagk1的绝对值是否比d轴电流的极值的最大值I_dmaxk1k2的绝对值大。

在不可逆退磁产生电流值I_demagk1的绝对值比d轴电流的极值的最大值I_dmaxk1k2的绝对值大的情况下，比较部43判断为不产生在3相短路时产生的瞬态电流造成的永磁铁64a、64b、64c、64d的不可逆退磁，将最大电流值I_maxk1k2作为最大电流值I_MAX输出到转矩指令值生成部31。即，最大电流值决定部23不从初始值变更最大电流值I_MAX。

与此相对，在不可逆退磁产生电流值I_demagk1的绝对值为d轴电流的极值的最大值I_dmaxk1k2的绝对值以下的情况下，比较部43判断为可能产生在3相短路时产生的瞬态电流造成的永磁铁64a、64b、64c、64d的不可逆退磁，将与最大值I_maxk1k2减去正的预定量ΔI所得的结果对应的最大电流值I_maxk1k2-1反馈给极值取得部42。然后，极值取得部42同样取得d轴电流的极值的最大值I_dmaxk1k2-1，将取得的d轴电流的极值的最大值I_dmaxk1k2-1输出到比较部43（在图5中，表示将d轴电流的极值的最大值I_dmaxk1k2输出到比较部43的情况）。因此，直到不可逆退磁产生电流值的绝对值变得比d轴电流的极值的最大值的绝对值大为止，重复进行上述那样的从比较部43向极值取得部42的最大电流值的反馈和比较部43对不可逆退磁产生电流值的绝对值和d轴电流的极值的最大值的绝对值的比较。

根据上述实施方式，将最大电流值I_MAX设定为能够防止由于在对动力线5U、5V、5W进行3相短路时产生的瞬态d轴电流而可能产生的永磁铁64a、64b、64c、64d的不可逆退磁的值，因此能够防止因在对动力线5U、5V、5W进行3相短路时产生的瞬态d轴电流造成的永磁铁64a、64b、64c、64d的不可逆退磁。

图6是详细地表示最大电流值决定部的其他例子的框图。在图6中，代替图1所示的电动机控制装置12的最大电流值决定部23而使用最大电流值决定部23a，根据与永磁铁温度T_magnet对应的不可逆退磁产生磁场的强度H_demagk1和由于d轴电流产生的退磁场的极值的最大值H_dmaxk1k2组合，决定最大电流值I_MAX，将最大电流值I_MAX输入到电流控制部12。为此，最大电流值决定部23a具备不可逆退磁产生磁场的强度取得部41a、极值取得部42a、比较部43a。

不可逆退磁产生磁场的强度取得部41a存储表示永磁铁温度T_magnetk1和不可逆退磁产生磁场的强度H_demagk1之间的关系的表。在该情况下，永磁铁温度T_magnetk1也与图1所示的永磁铁温度T_magnet对应。因此，存储在不可逆退磁产生磁场的强度取得部41a中的表设定了分别与n1个永磁铁温度对应的n1个不可逆退磁产生磁场的强度。另外，不可逆退磁产生磁场的强度取得部41a如果从永磁铁温度取得部22输入了永磁铁温度T_magnetk1，则从上述表中搜索与永磁铁温度T_magnetk1对应的不可逆退磁产生磁场的强度H_demagk1，将搜索出的不可逆退磁产生磁场的强度H_demagk1输出到比较部43a。

极值取得部42a存储表示永磁铁温度T_magnetk1、退磁场的极值的最大值H_dmaxk1k2、最大电流值I_maxk1k2的关系的表。在该情况下，最大电流值I_maxk1k2也与图1所示的最大电流值I_MAX对应。因此，存储在极值取得部42a中的表设定n1个永磁铁温度、n2个最大电流值的各组合（n1×n2组合）中的退磁场的极值的最大值。另外，极值取得部42a如果从永磁铁温度取得部22输入了永磁铁温度T_magnetk1，并且如后面说明的那样从比较部43a反馈了最大电流值I_maxk1k2（在图6中，表示将最大电流值I_maxk1k2-1反馈到极值取得部42a的例子），则搜索与永磁铁温度T_magnetk1和最大电流值I_maxk1k2对应的退磁场的极值的最大值H_dmaxk1k2，将搜索出的退磁场的极值的最大值H_dmaxk1k2输出到比较部43a。

比较部43a从不可逆退磁产生磁场的强度取得部41a输入不可逆退磁产生磁场的强度H_demagk1，并且从极值取得部42a输入退磁场的极值的最大值H_dmaxk1k2。然后，比较部43a判断不可逆退磁产生磁场的强度H_demagk1的绝对值是否比退磁场的极值的最大值H_dmaxk1k2的绝对值大。

在不可逆退磁产生磁场的强度H_demagk1的绝对值比退磁场的极值的最大值H_dmaxk1k2的绝对值大的情况下，比较部43a判断为不产生在3相短路时产生的瞬态电流造成的永磁铁64a、64b、64c、64d的不可逆退磁，将最大电流值I_maxk1k2作为最大电流值I_MAX输出到转矩指令值生成部31。即，最大电流值决定部23a不从初始值变更最大电流值I_MAX。

与此相对，在不可逆退磁产生磁场的强度H_demagk1的绝对值为退磁场的极值的最大值H_dmaxk1k2的绝对值以下的情况下，比较部43a判断为可能产生在3相短路时产生的瞬态电流造成的永磁铁64a、64b、64c、64d的不可逆退磁，将与最大值I_maxk1k2减去正的预定量ΔI所得的结果对应的最大电流值I_maxk1k2-1反馈给极值取得部42a。然后，极值取得部42a同样取得退磁场的极值的最大值H_dmaxk1k2-1，将取得的退磁场的极值的最大值H_dmaxk1k2-1输出到比较部43a（在图6中，表示将退磁场的极值的最大值H_dmaxk1k2输出到比较部43a的情况）。因此，直到不可逆退磁产生磁场的强度的绝对值变得比退磁场的极值的最大值的绝对值大为止，重复进行上述那样的从比较部43a向极值取得部42a的最大电流值的反馈和比较部43a对不可逆退磁产生磁场的强度的绝对值和退磁场的极值的最大值的绝对值的比较。

根据上述实施方式，为了决定最大电流值I_MAX而代替d轴电流的极值的最大值而使用了退磁场的极值的最大值，因此在决定最大电流值I_MAX时，没有因磁饱和等理由造成的不良影响。

图7是详细表示最大电流值决定部的其他例子的框图。在图7中，代替图1所示的电动机控制装置12的最大电流值决定部23而使用最大电流值决定部23b，根据针对与永磁铁温度T_magnet对应的每个转速ω设定的d轴电流的极值I_dmaxk1k2（ω）和对每个转速ω设定的最大电流值I_maxk1k2（ω）的组合，决定最大电流值I_MAX，将最大电流值I_MAX输入到电流控制部12。为此，最大电流值决定部23b具备不可逆退磁产生电流值取得部41、极值取得部42b、比较部43b。

极值取得部42b存储表示永磁铁温度T_magnetk1、d轴电流的极值I_dmaxk1k2（ω）、最大电流值I_maxk1k2（ω）的关系的表。在该情况下，最大电流值I_maxk1k2（ω）也与图1所示的最大电流值I_MAX对应。因此，存储在极值取得部42b中的表对每个转速ω设定n1个永磁铁温度、n2个最大电流值的各组合（n1×n2组合）中的d轴电流的极值。另外，极值取得部42b如果从永磁铁温度取得部22输入了永磁铁温度T_magnetk1，并且如后面说明的那样从比较部43b反馈了最大电流值I_maxk1k2（ω）（在图7中，表示将最大电流值I_maxk1k2-1（ω）反馈到极值取得部42b的例子），则搜索与永磁铁温度T_magnetk1和最大电流值I_maxk1k2（ω）对应的d轴电流的极值I_dmaxk1k2（ω），将搜索出的对每个转速ω设定的d轴电流的极值I_dmaxk1k2（ω）输出到比较部43b。

比较部43b从不可逆退磁产生电流值取得部41输入不可逆退磁产生电流值I_demagk1，并且从极值取得部42b输入d轴电流的极值I_dmaxk1k2（ω）。然后，比较部43b判断不可逆退磁产生电流值I_demagk1的绝对值是否比d轴电流的极值I_dmaxk1k2（ω）（与当前的转速ω对应的d轴电流的极值）的绝对值大。

在不可逆退磁产生电流值I_demagk1的绝对值比d轴电流的极值I_dmaxk1k2（ω）的绝对值大的情况下，比较部43b判断为不产生在3相短路时产生的瞬态电流造成的永磁铁64a、64b、64c、64d的不可逆退磁，将最大电流值I_maxk1k2（ω）作为最大电流值I_MAX输出到转矩指令值生成部31。即，最大电流值决定部23b不从初始值变更最大电流值I_MAX。

与此相对，在不可逆退磁产生电流值I_demagk1的绝对值为d轴电流的极值I_dmaxk1k2（ω）的绝对值以下的情况下，比较部43b判断为可能产生在3相短路时产生的瞬态电流造成的永磁铁64a、64b、64c、64d的不可逆退磁，将与最大电流值I_maxk1k2（ω）减去正的预定量ΔI所得的结果对应的最大电流值I_maxk1k2-1（ω）反馈给极值取得部42。然后，极值取得部42同样取得d轴电流的极值I_dmaxk1k2（ω），将取得的d轴电流的极值I_dmaxk1k2（ω）输出到比较部43b（在图7中，表示将d轴电流的极值I_dmaxk1k2（ω）输出到比较部43b的情况）。因此，直到不可逆退磁产生电流值的绝对值变得比d轴电流的极值的绝对值大为止，重复进行上述那样的从比较部43b向极值取得部42b的最大电流值的反馈和比较部43b对不可逆退磁产生电流值的绝对值和d轴电流的极值的绝对值的比较。

根据上述实施方式，能够对每个转速ω设定最大电流值I_MAX，因此与根据d轴电流的极值的最大值I_dmaxk1k2设定最大电流值I_MAX的情况相比，能够减小电流控制部24对电流的限制。

图8是详细地表示最大电流值决定部的其他例子的框图。在图8中，代替图1所示的电动机控制装置12的最大电流值决定部23而使用最大电流值决定部23c，根据对与永磁铁温度T_magnet对应的每个转速ω设定的退磁场的极值H_dmaxk1k2（ω）和对每个转速ω设定的最大电流值I_maxk1k2（ω）的组合，决定最大电流值I_MAX，将最大电流值I_MAX输入到电流控制部12。为此，最大电流值决定部23c具备不可逆退磁产生电流值取得部41a、极值取得部42c、比较部43c。

极值取得部42c存储表示永磁铁温度T_magnetk1、退磁场的极值H_dmaxk1k2（ω）、最大电流值I_maxk1k2（ω）的关系的表。在该情况下，最大电流值I_maxk1k2（ω）也与图1所示的最大电流值I_MAX对应。因此，存储在极值取得部42c中的表对每个转速ω设定n1个永磁铁温度、n2个最大电流值的各组合（n1×n2组合）中的退磁场的极值。另外，极值取得部42c如果从永磁铁温度取得部22输入了永磁铁温度T_magnetk1，并且如后面说明的那样从比较部43c反馈了最大电流值I_maxk1k2（ω）（在图8中，表示将最大电流值I_maxk1k2-1（ω）反馈到极值取得部42c的例子），则搜索与永磁铁温度T_magnetk1和最大电流值I_maxk1k2（ω）对应的退磁场的极值H_dmaxk1k2（ω），将搜索出的退磁场的极值H_dmaxk1k2（ω）输出到比较部43c。

比较部43c从不可逆退磁产生磁场的强度取得部41a输入不可逆退磁产生磁场的强度H_demagk1，并且从极值取得部42c输入退磁场的极值H_dmaxk1k2（ω）。然后，比较部43c判断不可逆退磁产生磁场的强度H_demagk1的绝对值是否比退磁场的极值H_dmaxk1k2（ω）的绝对值大。

在不可逆退磁产生磁场的强度H_demagk1的绝对值比退磁场的极值H_dmaxk1k2（ω）的绝对值大的情况下，比较部43c判断为不产生在3相短路时产生的瞬态电流造成的永磁铁64a、64b、64c、64d的不可逆退磁，将最大电流值I_maxk1k2（ω）作为最大电流值I_MAX输出到转矩指令值生成部31。即，最大电流值决定部23c不从初始值变更最大电流值I_MAX。

与此相对，在不可逆退磁产生磁场的强度H_demagk1的绝对值为退磁场的极值H_dmaxk1k2（ω）的绝对值以下的情况下，比较部43c判断为可能产生在3相短路时产生的瞬态电流造成的永磁铁64a、64b、64c、64d的不可逆退磁，将与最大值I_maxk1k2（ω）减去正的预定量ΔI所得的结果对应的最大电流值I_maxk1k2-1（ω）反馈到极值取得部42c。然后，极值取得部42c通过与上述动作同样的动作，取得退磁场的极值H_dmaxk1k2-1（ω），将取得的退磁场的极值H_dmaxk1k2-1（ω）输出到比较部43c（在图8中，表示将退磁场的极值H_dmaxk1k2（ω）输出到比较部43c的情况）。因此，直到不可逆退磁产生磁场的强度的绝对值变得比退磁场的极值的绝对值大为止，重复进行上述那样的从比较部43c向极值取得部42c的最大电流值的反馈和比较部43c对不可逆退磁产生磁场的强度的绝对值和退磁场的极值的绝对值的比较。

根据上述实施方式，为了决定最大电流值I_MAX而代替d轴电流的极值的最大值而使用了退磁场的极值，因此在决定最大电流值I_MAX时，没有因磁饱和等理由造成的不良影响，与根据退磁场的极值的最大值H_dmaxk1k2设定最大电流值I_MAX的情况相比，能够减小电流控制部24对电流的限制。

本发明的并不限于上述实施方式，能够进行若干变更和变形。例如，在上述实施方式中，说明了使用在转子62中设置有永磁铁64a、64b、64c、64d的旋转型永磁同步电动机作为永磁同步电动机6的情况，但可以使用在定子中设置有永磁铁的旋转型永磁同步电动机、在定子和转子中的任意一方中设置有永磁铁的直动型永磁同步电动机等作为永磁同步电动机6。

另外，可以由旋转编码器以外的部件（例如霍尔元件或解析器）构成旋转角度传感器8。另外，也可以省略旋转角度传感器8，而根据向永磁同步电动机6供给的交流电流和交流电压计算旋转角度θ和转速ω。

另外，在上述实施方式中，说明了为了检测q轴电流I_q和d轴电流I_d而使用三相的U相电流I_U、V相电流I_V、W相电流I_W中的任意二相（在上述实施方式中为U相电流I_U、V相电流I_V）的情况，但也可以使用三相的U相电流I_U、V相电流I_V、W相电流I_W的全部来检测q轴电流I_q和d轴电流I_d。

另外，在上述实施方式中，说明了使用表示永磁铁温度T_magnet、转速ω、卷线温度T_coil、q轴电流i_q和d轴电流i_d的关系的表来取得永磁铁温度T_magnet的情况，但也可以使用永磁同步电动机6的电压方程式来取得永磁铁温度T_magnet，或直接测定永磁铁64a、64b、64c、64d的温度。

另外，在上述实施方式中，说明了进行向量控制即独立地控制永磁同步电动机6的q轴电流和d轴电流的情况，但也可以将本发明应用于不进行向量控制的情况。

另外，在上述实施方式中，说明了极值取得部42、42b使用表的情况，但极值取得部42、42b也可以根据上述公式进行实时计算。

并且，在上述实施方式中，说明了为了输出转速指令值ω^*而使用上位控制装置13的情况，但也可以为了输出转速指令值ω^*而使用上位控制装置13以外的控制装置。

至此与适合的实施方式关联地说明了本发明，本技术领域的技术人员应该理解在不超出后述的权利要求保护范围的情况下能够进行各种修正和变更。

Claims (2)

1.一种永磁同步电动机(6)的控制装置(12)，其特征在于，具备：

短路控制部(21)，其为了在永磁同步电动机的异常时使永磁同步电动机安全地停止，通过短路装置(5)使永磁同步电动机的动力线(5U、5V、5W)3相短路；

永磁铁温度取得部(22)，其取得永磁同步电动机的永磁铁(64a、64b、64c、64d)的永磁铁温度(T_magnet)；

最大电流值决定部(23)，其根据与上述永磁铁温度对应的不可逆退磁产生电流值和3相短路时产生的瞬态电流的组合、与上述永磁铁温度对应的不可逆退磁产生磁场的强度和3相短路时产生的永磁同步电动机的永磁铁的退磁场的强度的组合中的任意一个组合，针对永磁同步电动机的每个转速决定为了防止由于在3相短路时产生的瞬态电流而可能产生的永磁同步电动机的永磁铁的不可逆退磁而设定的永磁同步电动机的电流的最大电流值(I_MAX)；

电流控制部(24)，其控制永磁同步电动机的电流，以使永磁同步电动机的电流值不满上述最大电流值。

2.一种控制系统，其特征在于：具备：

永磁同步电动机(6)；

权利要求1所述的永磁同步电动机的控制装置(12)。