CN103326655B - 同步电动机的控制装置 - Google Patents

Abstract

一种同步电动机的控制装置。具备：根据电流限制值及电压限制值及电动机速度计算第一d相电流限制候补值及q相电流限制候补值的第一候补值运算部；根据电压限制值及电动机速度计算第二d相电流限制候补值及q相电流限制候补值的第二候补值运算部；当第一d相电流限制候补值的绝对值小于第二d相电流限制候补值的绝对值时将第一q相电流限制候补值设为q相电流限制值，此外的情况下将第二q相电流限制候补值设为q相电流限制值的q相电流指令部；当第一d相电流限制候补值的绝对值小于第二d相电流限制候补值的绝对值时将第一d相电流限制候补值设为d相电流限制值，此外的情况下将第二d相电流限制候补值设为d相电流限制值的d相电流指令部。

Description

同步电动机的控制装置

技术领域

本发明涉及具有永久磁铁的同步电动机的控制装置，尤其涉及基于q相电流指令以及d相电流指令，对具有永久磁铁的同步电动机进行电流矢量控制的同步电动机的控制装置。

背景技术

作为具有永久磁铁的3相交流同步电动机的控制方法，已知使用q相电流指令以及d相电流指令的电流矢量控制。图7是说明同步电动机的矢量电流控制中使用的dq各电流指令和3相电流指令的关系的示意图。在具有永久磁铁的三相交流同步电动机3的控制装置中，被输入了基于针对同步电动机3的转矩指令以及从同步电动机3反馈的电动机速度等而生成的q相电流指令i_q以及d相电流指令i_d的电流矢量控制模块51，生成用于实现希望的电流矢量控制的q相电流指令i_q ^*以及d相电流指令i_d ^*。在DQ/三相变换模块52中对q相电流指令i_q ^*以及d相电流指令i_d ^*进行二相三相变换，作成同步电动机3的u相、v相以及w相的各相的电流指令i_u ^*、i_v ^*以及i_w ^*。通常，同步电动机3通过逆变器装置（未图示）被驱动，但是，从DQ/三相变换模块52输出的三相电流指令i_u ^*、i_v ^*以及i_w ^*作为对在该逆变器装置内针对各相而设置的半导体开关元件的开关指令来使用。逆变器装置基于三相电流指令i_u ^*、i_v ^*以及i_w ^*进行开关动作，由此向同步电动机3的各相线圈供给驱动电力。

图8是说明具有永久磁铁的同步电动机中发生的各电压的矢量图。在dq电流坐标平面上，发生依存于使具有永久磁铁的同步电动机高速旋转时的同步电动机的电气角速度（以下简称为“电动机速度”）ω以及永久磁铁的Ψ_a的感生电压ωΨ_a、以及依存于电动机速度ω和同步电动机的q轴电感Lq以及q相电流i_q的电压ωL_qi_q。当它们的合计电压V如图8所示超过在控制装置中设定的电压限制值V_om时，成为驱动电压不足的情况，无法使同步电动机旋转。

图9是说明在日本特开平9-084400号公报中记载的伺服电动机的电流控 制方法的矢量图。作为解决上述电动机施加电压不足的问题，实现同步电动机的高速旋转的方法，存在如下方法，例如日本特开平9-084400号公报中记载的那样，例如在d轴的负方向流过d相电流i_d，由此发生依存于电动机速度ω和d轴电感L_d和d相电流i_d的电压ωL_di_d，由此减小电动机施加电压，使其不超过在控制装置中设定的电压限制值V_om。

另外，如“武田洋次、松井信行、森本茂雄、本田幸夫著、“埋込磁石同期モータの設計と制御”、株式会社オー厶社、第1版第7刷、17～27頁および38～46頁、2007年”中记载的那样，可以通过所谓的“磁通削弱控制”应对电动机施加电压不足的问题也是众所周知的。根据文献“埋込磁石同期モータの設計と制御（内置磁铁同步电动机的设计和控制）”，当将同步电动机的电动机速度设为ω，将电枢交链磁通设为Ψ_a，将q轴以及d轴电感设为L_q以及L_d，将控制装置中设定的电压限制值设为V_om，将q相电流设为i_q，将d相电流设为i_d，将感生电压设为V₀时，在将感生电压V₀保持为该限制值V_om的情况下，得到式1的关系式。

${(L_d{i}_d+{\mathrm{\Ψ}}_a)}^2+{\left(L_q{i}_q\right)}^2={\left(\frac{V_{\mathrm{om}}}{\mathrm{\ω}}\right)}^2...\left(1\right)$

在磁通削弱控制中，当给出同步电动机的电动机速度ω以及q相电流指令i_q时，d相电流指令i_d如式2那样表示。

$i_d=\frac{-{\mathrm{\Ψ}}_a+\sqrt{{\left(\frac{V_{\mathrm{om}}}{\mathrm{\ω}}\right)}^2-{\left(L_q{i}_q\right)}^2}}{L_d}...\left(2\right)$

上述式2所示的磁通削弱控制，关于电压限制可以考虑，但是关于电流限制无法考虑。当考虑电压限制以及电流限制的双方时，考虑在文献“埋込磁石同期モータの設計と制御”中记载的根据同步电动机的电动机速度ω改变控制模式的控制方法。图10是说明在文献“埋込磁石同期モータの設計と制御”中记载的具有多个控制模式的同步电动机的控制方法的示意图。根据文献“埋込磁石同期モータの設計と制御”的记载，为了考虑电流以及电压的限制来实现得到最大输出的最大输出控制，需要根据同步电动机的电动机速度ω适当地控制电流矢量。即，在同步电动机的控制装置内设置用于判定同步电动机的电动机速度ω的速度判定器53，当电动机速度ω在“达到电压限制值的基本速度”ω_base以下时，基于作为仅考虑电流限制来使转矩最大化的控制的控制模式Ⅰ，或者当电动机速度ω比基本速度ω_base大、在预定的高速度ω_d以下时，基于作为考虑电流限制以及电压限制来使转矩最大化的控制的控制模式Ⅱ，或者当电动机速度ω比预定的高速度ω_d大时，基于作为仅考虑电压限制来使转矩最大化的控制的控制模式Ⅲ，分别作成q相电流指令i_q以及d相电流指令i_d。

另外，作为类似于上述磁通削弱控制的方法，具有例如日本特开2003-052199号公报中记载的那样，根据转矩指令使d相电流变化的控制方法。根据该控制方法，根据电动机转速求出将最大负荷时的电动机端子电压设为电动机控制装置的最大输出电压内的最大负荷时d相电流指令值、将无负荷时的电动机端子电压设为电动机控制装置的最大输出电压内的最小负荷时d相电流指令值，将根据转矩指令的大小对上述两个d相电流指令值进行内插所得的值设为d相电流指令。

另外，存在如下控制方法，例如日本特开2006-020397号公报中记载的那样，在具有永久磁铁的同步式电动机的控制中，测定输入功率放大器的交流的电源电压、或者对输入电压整流后的直流的DC链路电压，根据该电源电压使无效电流（d轴电流）变化，或者使电流控制相位超前量变化，由此，根据输入电源电压的变化直接地进行无效电流控制或相位控制。

另外，例如日本特开2008-086138号公报也提出了若干使用特定的计算式根据电动机速度对d轴电流指令施加限制的控制方法。

另外，作为通过使用近似式的计算来实现在文献“埋込磁石同期モータの設計と制御”中也记载的最大转矩/电流控制的控制方法，例如还提出了在WO2008/038338中记载的控制方法。

根据文献“埋込磁石同期モータの設計と制御”中记载的根据同步电动机的电动机速度ω改变控制模式的控制方法，事先预想并设定基本速度ω_base或切换控制模式Ⅱ和控制模式Ⅲ时的速度ω_d，切换控制模式，独立地计算q相电流指令以及d相电流指令。因此，在上述基本速度ω_base以及速度ω_d的预想不正确的情况下，在切换控制方式时电流变得不连续，存在同步电动机振动的问题。

另外，式1那样的计算式包含根的计算或除法运算等，因此程序变得复杂，计算处理速度慢。所以很难以短的控制周期使同步电动机的控制装置动作，存在永久磁铁电动机的控制性难以提高的问题。

发明内容

本发明的目的在于，鉴于上述问题，提供一种可以高速地生成为对具有永久磁铁的同步电动机进行电流矢量控制而使用的q相电流指令以及d相电流指令，稳定地控制同步电动机的同步电动机的控制装置。

为了实现上述目的，在第一方式中，提供一种同步电动机的控制装置，基于q相电流指令以及d相电流指令，进行具有永久磁铁的同步电动机的电流矢量控制，其中，具备：第一候补值运算部，其使用在控制装置中设定的控制装置电流限制值和控制装置电压限制值以及同步电动机的电动机速度，基于在dq电流坐标平面上表示控制装置电流限制值的电流矢量轨迹的电流限制圆、和对应于电动机速度表示控制装置电压限制值的电流矢量轨迹的电压限制椭圆的交点，计算第一d相电流限制候补值以及第一q相电流限制候补值；第二候补值运算部，其使用控制装置电压限制值以及同步电动机的电动机速度，基于在dq电流坐标平面上表示针对同一交链磁通转矩达到最大的电流矢量轨迹的最大转矩·磁通曲线、和表示与电动机速度对应的控制装置电压限制值的电流矢量轨迹的电压限制椭圆的交点，计算第二d相电流限制候补值以及第二q相电流限制候补值；q相电流指令部，其在第一d相电流限制候补值的绝对值小于第二d相电流限制候补值的绝对值的情况下，将第一q相电流限制候补值设定为q相电流限制值，在除此以外的情况下，将第二q相电流限制候补值设定为q相电流限制值，在基于转矩指令而作成的q相电流指令超过q相电流限制值的情况下，将q相电流指令限制为q相电流限制值来输出；d相电流指令部，其在第一d相电流限制候补值的绝对值小于第二d相电流限制候补值的绝对值的情况下，将第一d相电流限制候补值设定为d相电流限制值，在除此以外的情况下，将第二d相电流限制候补值设定为d相电流限制值，在基于电动机速度以及q相电流指令而作成的d相电流指令超过d相电流限制值的情况下，将d相电流指令限制为d相电流限制值来输出。

另外，在第二方式中，提供一种同步电动机的控制装置，基于q相电流指令以及d相电流指令，进行具有永久磁铁的同步电动机的电流矢量控制，其中，具备：第一候补值运算部，其使用在控制装置中设定的控制装置电流限制值和控制装置电压限制值以及同步电动机的电动机速度，基于在dq电流坐标平面上表示控制装置电流限制值的电流矢量轨迹的电流限制圆、和对应于电动机速度表示控制装置电压限制值的电流矢量轨迹的电压限制椭圆的交点，计算第一d相电流限制候补值以及第一q相电流限制候补值；第二候补值运算部，其使用控制装置电压限制值以及同步电动机的电动机速度，基于在dq电流坐标平面上表示针对同一交链磁通转矩达到最大的电流矢量轨迹的最大转矩·磁通曲线、和表示与电动机速度对应的控制装置电压限制值的电流矢量轨迹的电压限制椭圆的交点，计算第二d相电流限制候补值以及第二q相电流限制候补值；第一q相电流指令部，其在第一d相电流限制候补值的绝对值小于第二d相电流限制候补值的绝对值的情况下，将第一q相电流限制候补值设定为q相电流限制值，在除此以外的情况下，将第二q相电流限制候补值设定为q相电流限制值，在基于转矩指令而作成的第一q相电流指令候补值超过q相电流限制值的情况下，将第一q相电流指令候补值限制为q相电流限制值来输出；第一d相电流指令部，其在第一d相电流限制候补值的绝对值小于第二d相电流限制候补值的绝对值的情况下，将第一d相电流限制候补值设定为d相电流限制值，在除此以外的情况下，将第二d相电流限制候补值设定为d相电流限制值，在基于电动机速度以及第一q相电流指令而作成的第一d相电流指令候补值超过d相电流限制值的情况下，将第一d相电流指令候补值限制为d相电流限制值来输出；第三候补值运算部，其基于在dq电流坐标平面上表示针对同一电流发生转矩达到最大的电流矢量轨迹的最大转矩·电流曲线、和表示控制装置电流限制值的电流矢量轨迹的电流限制圆的交点，计算第三d相电流限制候补值以及第三q相电流限制候补值；第二q相电流指令部，其在基于转矩指令而生成的第二q相电流指令候补值超过第三q相电流限制候补值的情况下，将第二q相电流指令候补值限制为第三q相电流限制值来输出；第二d相电流指令部，其使用从第二q相电流指令部（26）输出的第二q相电流指令候补值、和dq电流坐标平面上的表示针对同一电流发生转矩达到最大的电流矢量轨迹的最大转矩·电流曲线，作成第二d相电流指令候补值来输出；以及dq相电流指令判断部，其在第二d相电流指令候补值的绝对值大于第一d相电流指令候补值的绝对值的情况下，将第二q相电流指令候补值以及第二d相电流指令候补值分别作为d相电流指令以及q相电流指令来输出，在除此以外的情况下，将第一q相电流指令候补值以及第一d相电流指令候补值分别作为d相电流指令以及q相电流指令来输出。

另外，在上述第二方式中，第二d相电流指令部，可以基于用二次函数表示的近似式计算第二d相电流指令候补值，所述二次函数以从第二q相电流指令部输出的第二q相电流指令候补值为变量。

在上述第一以及第二方式中，第一候补值运算部以及第二候补值运算部，可以基于用二次函数表示的近似式分别计算第一d相电流限制候补值、第一q相电流限制候补值以及第二q相电流限制候补值，所述二次函数以同步电动机的电动机速度为变量。

在上述第一以及第二方式中，可以还具备系数决定部，其对应于通过在同步电动机的电源输入端设置的电压检测传感器检测出的对同步电动机的输入电压，决定用近似式表示的函数中的系数。

可以还具备系数决定部，其对应于通过在同步电动机的附近设置的温度传感器检测出的同步电动机的温度，决定用近似式表示的函数中的系数。

附图说明

通过参照以下的附图能够更明确地理解本发明。

图1是第一实施例的同步电动机的控制装置的原理框图。

图2是第二实施例的同步电动机的控制装置的原理框图。

图3是表示用于说明第一以及第二实施例的同步电动机的控制装置中的、q相电流限制值以及d相电流限制值的切换的dq电流坐标平面的图。

图4a是表示q相电流限制值以及d相电流限制值具有图3所示的关系时的电动机速度和q相电流以及d相电流的关系的图，表示q相电流。

图4b是表示q相电流限制值以及d相电流限制值具有图3所示的关系时的电动机速度和q相电流以及d相电流的关系的图，表示d相电流。

图5是表示第二实施例和第三实施例的关于d相电流的比较结果的图。

图6是表示第二实施例和第三实施例的关于q相电流的比较结果的图。

图7是说明同步电动机的矢量电流控制中使用的dq各电流指令和三相电流指令的关系的示意图。

图8是说明具有永久磁铁的同步电动机中发生的各电压的矢量图。

图9是说明在日本特开平9-084400号公报中记载的伺服电动机的电流控制方法的矢量图。

图10是说明在文献“埋込磁石同期モータの設計と制御”中记载的具有多个控制模式的同步电动机的控制方法的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图说明同步电动机的控制装置。但是应该理解，本发明不限于附图或以下说明的实施方式。

以下，说明第一实施例以及第二实施例的、根据基于具有永久磁铁的同步电动机的转矩指令以及同步电动机的电动机速度而生成的q相电流指令以及d相电流指令进行同步电动机的电流矢量控制的同步电动机的控制装置。

图1是第一实施例的同步电动机的控制装置的原理框图。

根据第一实施例，基于q相电流指令以及d相电流指令进行具有永久磁铁的同步电动机的电流矢量控制的同步电动机的控制装置1具备：使用在控制装置1中设定的控制装置电流限制值以及控制装置电压限制值以及同步电动机（未图示）的电动机速度，计算第一d相电流限制候补值以及第一q相电流限制候补值的第一候补值运算部11；使用控制装置电压限制值以及同步电动机的电动机速度，计算第二d相电流限制候补值以及第二q相电流限制候补值的第二候补值运算部12；在第一d相电流限制候补值的绝对值小于第二d相电流限制候补值的绝对值的情况下，将第一q相电流限制候补值设定为q相电流限制值，在除此以外的情况下，将第二q相电流限制候补值设定为q相电流限制值，在基于转矩指令而作成的q相电流指令超过q相电流限制值时，将q相电流指令限制为q相电流限制值来输出的q相电流指令部13；在第一d相电流限制候补值的绝对值小于第二d相电流限制候补值的绝对值的情况下，将第一d相电流限制候补值设定为d相电流限制值，除此以外的情况下，将第二d相电流限制候补值设定为d相电流限制值，在基于电动机速度以及q相电流指令而作成的d相电流指令超过d相电流控制值的情况下，将d相电流指令限制为d相电流限制值来输出的d相电流指令部14。此外，从q相电流指令部13以及d相电流指令部14输出的q相电流指令以及d相电流指令，此后被变换为三相的电流指令。三相的电流指令被发送到驱动同步电动机的逆变器装置，逆变器装置基于接收到的电流指令使内部的半导体开关元件进行开关动作，生成希望的三相驱动电力，向同步电动机供给。

在此，上述控制装置电流限制值相当于电动机或逆变器装置允许的最大电流。另外，上述控制装置电压限制值相当于驱动同步电动机的逆变器装置能够输出的最大电压，依存于逆变器装置的直流侧的DC链路电压。以下说明各结构部。

图1所示的第一候补值运算部11，基于在dq电流坐标平面上表示控制装置电流限制值的电流矢量轨迹的电流限制圆、和对应于电动机速度表示控制装置电压限制值的电流矢量轨迹的电压限制椭圆的交点，计算第一d相电流限制候补值以及第一q相电流限制候补值。

控制装置电流限制值I_am的电流矢量轨迹，根据文献“埋込磁石同期モータの設計と制御”，在dq电流坐标平面上成为式3表示的电流控制圆。

i_d ²+i_q ²=I_am ²…（3）

另外，控制装置电压限制值V_om的电流矢量轨迹，根据文献“埋込磁石同期モータの設計と制御”，在dq电流坐标平面上成为式4表示的电压限制椭圆。

${(L_d{i}_d+{\mathrm{\Ψ}}_a)}^2+{\left(L_q{i}_q\right)}^2={\left(\frac{V_{\mathrm{om}}}{\mathrm{\ω}}\right)}^2...\left(4\right)$

在将同步电动机的电动机速度设为ω，将电枢交链磁通设为Ψ_a，将q轴以及d轴电感设为L_q以及L_d，将控制装置电压限制值设为V_om，将控制装置电流限制值设为I_am时，第一候补值运算部11基于在dq电流坐标平面上表示控制装置电流限制值I_am的电流矢量轨迹的电流限制圆、和对应于电动机速度ω表示控制装置电压限制值V_om的电流矢量轨迹的电压限制椭圆的交点，计算第一d相电流限制候补值I_d1以及第一q相电流限制候补值I_q1。根据式3以及式4得到式5。

$I_{\mathrm{dl}}=\frac{{\mathrm{\Ψ}}_a{L}_d-\sqrt{{\left({\mathrm{\Ψ}}_a{L}_d\right)}^2+({L_q}^2-{L_d}^2)\{{{\mathrm{\Ψ}}_a}^2+{\left(L_q{I}_{\mathrm{am}}\right)}^2-{\left(\frac{V_{\mathrm{om}}}{\mathrm{\ω}}\right)}^2\}}}{{L_q}^2-{L_d}^2}...\left(5\right)$

第一候补值运算部11内的第一运算部11-1基于式5计算第一d相电流限制候补值I_d1。

另外，第一候补值运算部11内的第二运算部11-2基于将式3变形而得的式6计算第一q相电流限制候补值I_q1。

$I_{\mathrm{ql}}=\sqrt{{I_{\mathrm{am}}}^2-{I_{\mathrm{dl}}}^2}...\left(6\right)$

图1所示的第二候补值运算部12，基于在dq电流坐标平面上表示针对同一交链磁通转矩达到最大的电流矢量轨迹的最大转矩·磁通曲线、和表示与电动机速度对应的控制装置电压限制值的电流矢量轨迹的电压限制椭圆的交点，计算第二d相电流限制候补值以及第二q相电流限制候补值。

具有永久磁铁的同步电动机的交链磁通Ψ₀（在dq电流坐标平面上为Ψ_0d以及Ψ_0q），根据文献“埋込磁石同期モータの設計と制御”，如式7以及式8那样表示。

$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\Ψ}}_{0d}\\ {\mathrm{\Ψ}}_{0q}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{L}_d& 0\\ 0& L_q\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\Ψ}}_a\\ 0\end{array}\right]...\left(7\right)$

${\mathrm{\Ψ}}_0=\sqrt{{{\mathrm{\Ψ}}_{0d}}^2+{{\mathrm{\Ψ}}_{0q}}^2}=\sqrt{{(L_d{i}_d+{\mathrm{\Ψ}}_a)}^2+{\left(L_q{i}_q\right)}^2}...\left(8\right)$

另外，具有永久磁铁的同步电动机的转矩T，根据文献“埋込磁石同期モータの設計と制御”，将磁矩设为T_m，将磁阻转矩设为T_r，如式9那样表示。

$T=P_n\{{\mathrm{\Ψ}}_a{i}_q+(L_d-L_q)i_d{i}_q\}=P_n\{\mathrm{\Ψ}{I}_a\cos \mathrm{\β}+\frac{1}{2}(L_q-L_d){I_a}^2\sin 2\mathrm{\β}\}=T_m+T_r...\left(9\right)$

其中，

$T_m=P_n{\mathrm{\Ψ}}_a{i}_q=P_n{\mathrm{\Ψ}}_a{I}_a\cos \mathrm{\β}$

$T_r=P_n(L_d-L_q)i_d{i}_q=\frac{P_n}{2}(L_q-L_d){I_a}^2\sin 2\mathrm{\β}$

当使用表示交链磁通Ψ₀的式8从式9消去q相电流i_q，并用d相电流i_d和交链磁通Ψ₀表示转矩T，设时，在同一转矩发生时交链磁通达到最小的条件用式10、式11以及式12来表示。这也是针对同一交链磁通使转矩达到最大的条件。

$i_d=-\frac{{\mathrm{\Ψ}}_a+\mathrm{\Δ}{\mathrm{\Ψ}}_d}{L_d}...\left(10\right)$

$i_q=\frac{\sqrt{{{\mathrm{\Ψ}}_0}^2-\mathrm{\Δ}{{\mathrm{\Ψ}}_d}^2}}{L_q}...\left(11\right)$

$\mathrm{\Δ}{\mathrm{\Ψ}}_d=\frac{-L_q{\mathrm{\Ψ}}_a+\sqrt{{\left(L_q{\mathrm{\Ψ}}_a\right)}^2+8{(L_q-L_d)}^2{{\mathrm{\Ψ}}_0}^2}}{4(L_q-L_d)}...\left(12\right)$

关于式10、式11以及式12，当置换为Ψ₀＝V_om/ω来表示为电动机速度ω的关系式时得到式14、式15以及式16。

$\mathrm{\Δ}{\mathrm{\Ψ}}_d=\frac{-L_q{\mathrm{\Ψ}}_a+\sqrt{{\left(L_q{\mathrm{\Ψ}}_a\right)}^2+8{(L_q-L_d)}^2{\left(\frac{V_{\mathrm{om}}}{\mathrm{\ω}}\right)}^2}}{4(L_q-L_d)}...\left(13\right)$

$I_{d_2}=-\frac{{\mathrm{\Ψ}}_a+\mathrm{\Δ}{\mathrm{\Ψ}}_d}{L_d}...\left(14\right)$

$I_{q2}=\frac{\sqrt{{\left(\frac{V_{\mathrm{om}}}{\mathrm{\ω}}\right)}^2-{\left(\mathrm{\Δ}{\mathrm{\Ψ}}_d\right)}^2}}{L_q}...\left(15\right)$

在dq电流坐标平面上表示式14、式15以及式16的关系时成为曲线状。该曲线是表示针对同一交链磁通，转矩达到最大的电流矢量轨迹的曲线，在此称为“最大转矩·磁通曲线”。

第二候补值运算部12基于在dq电流坐标平面上表示针对同一交链磁通转矩达到最大的电流矢量轨迹的最大转矩·磁通曲线、和表示与电动机速度ω对应的控制装置电压限制值V_om的电流矢量轨迹的电压限制椭圆的交点，计算第二d相电流限制候补值I_d2以及第二q相电流限制候补值I_q2。

第二候补值运算部12内的第三运算部12-1基于式13以及式14计算第二d相电流限制候补值I_d2。

第二候补值运算部12内的第四运算部12-2基于式15计算第二q相电流限制候补值I_q2。

图1所示的q相电流指令部13基于转矩指令作成q相电流指令i_q。在第一实施例中，从第一q相电流限制候补值I_q1或第二q相电流限制候补值I_q2中选择在q相电流指令部13中生成q相电流指令i_q时应用的q相电流限制值I_qo1。在该选择判断中使用第一d相电流限制候补值I_d1以及第二d相电流限制候补值I_d2。即，q相电流指令部13判定第一d相电流限制候补值I_d1的绝对值和第二d相电流限制候补值I_d2的绝对值的大小关系，当第一d相电流限制候补值I_d1的绝对值小于第二d相电流限制候补值I_d2的绝对值时，作为生成q相电流指令i_q时应用的q相电流限制值I_qo1，设定第一q相电流限制候补值I_q1。另一方面，当第一d相电流限制候补值I_d1的绝对值大于第二d相电流限制候补值I_d2的绝对值时，作为生成q相电流指令i_q时应用的q相电流限制值I_qo1，设定第二q相电流限制候补值I_q2。q相电流指令部13，当基于转矩指令而生成的q相电流指令i_q超过上述那样设定的q相电流限制值I_qo1时，将q相电流指令i_q限制为该q相电流限制值I_qo1来输出。

图1所示的d相电流指令部14，基于电动机速度ω以及q相电流指令i_q，生成d相电流指令i_d。在d相电流指令i_d的生成中使用式16。此外，式16与上述的式1相同，因此省略详细的说明。

$I_d=\frac{-{\mathrm{\Ψ}}_a+\sqrt{{\left(\frac{V_{\mathrm{om}}}{\mathrm{\ω}}\right)}^2-{\left(L_q{i}_q\right)}^2}}{L_d}...\left(16\right)$

在第一实施例中，从第一d相电流限制候补值I_d1或第二d相电流限制候补值I_d2中选择在d相电流指令部14中作成d相电流指令i_d时应用的d相电流限制值I_do1。即，d相电流指令部14判定第一d相电流限制候补值I_d1的绝对值和第二d相电流限制候补值I_d2的绝对值的大小关系，在第一d相电流限制候补值I_d1的绝对值小于第二d相电流限制候补值I_d2的绝对值时，作为作成d相电流指令i_d时应用的d相电流限制值I_do1，设定第一d相电流限制候补值I_d1。另一方面，在第一d相电流限制候补值I_d1的绝对值大于第二d相电流限制候补值I_d2的绝对值时，作为作成d相电流指令i_d时应用的d相电流限制值I_do1，设定第二d相电流限制候补值I_d2。d相电流指令部14，当使用式16基于电动机速度ω以及q相电流指令i_q所作成的d相电流指令i_d超过上述那样设定的d相电流限制值I_do1时，将d相电流指令限制为该d相电流限制值I_do1来输出。

图2是第二实施例的同步电动机的控制装置的原理框图。

根据第二实施例，基于q相电流指令以及d相电流指令，进行具有永久磁铁的同步电动机的电流矢量控制的同步电动机的控制装置2具备：使用在控制装置2中设定的控制装置电流限制值以及控制装置电压限制值以及同步电动机的电动机速度，计算第一d相电流限制候补值以及第一q相电流限制候补值的第一候补值运算部21；使用控制装置电压限制值以及同步电动机的电动机速度，计算第二d相电流限制候补值以及第二q相电流限制候补值的第二候补值运算部22；当第一d相电流限制候补值的绝对值小于第二d相电流限制候补值的绝对值时，将第一q相电流限制候补值设定为q相电流限制值，除此以外的情况下将第二q相电流限制候补值设定为q相电流限制值，当基于转矩指令而作成的第一q相电流指令候补值超过q相电流限制值时，将第一q相电流指令候补值限制为q相电流限制值来输出的第一q相电流指令部23；当第一d相电流限制候补值的绝对值小于第二d相电流限制候补值的绝对值时，将第一d相电流限制候补值设定为d相电流限制值，在除此以外的情况下，将第二d相电流限制候补值设定为d相电流限制值，当基于电动机速度ω以及第一q相电流指令所作成的第一d相电流指令候补值超过d相电流限制值时，将第一d相电流指令候补值限制为d相电流限制值来输出的第一d相电流指令部24；基于在dq电流坐标平面上表示针对同一电流发生转矩达到最大的电流矢量轨迹的最大转矩·电流曲线、和表示控制装置电流限制值的电流矢量轨迹的电流限制圆的交点，计算第三d相电流限制候补值以及第三q相电流限制候补值的第三候补值运算部25；当基于转矩指令而生成的第二q相电流指令候补值超过第三q相电流限制候补值时，将第二q相电流指令候补值限制为第三q相电流限制值来输出的第二q相电流指令部26；使用从第二q相电流指令部26输出的第二q相电流指令候补值、和dq电流坐标平面上的表示针对同一电流发生转矩达到最大的电流矢量轨迹的最大转矩·电流曲线，作成第二d相电流指令候补值来输出的第二d相电流指令部27；当第二d相电流指令候补值的绝对值大于第一d相电流指令候补值的绝对值时，将第二d相电流指令候补值以及第二q相电流指令候补值分别作为d相电流指令以及q相电流指令来输出，在除此以外的情况下，将第一d相电流指令候补值以及第一q相电流指令候补值分别作为d相电流指令以及q相电流指令来输出的dq相电流指令判断部28。此外，从dq相电流指令判断部28输出的q相电流指令以及d相电流指令，此后被变换为三相的电流指令。三相电流指令被发送到驱动同步电动机的逆变器装置，逆变器装置基于接收到的电流指令，使内部的半导体开关元件进行开关动作，生成希望的三相驱动电力并向同步电动机供给。

即，第二实施例的同步电动机的控制装置2，将上述的第一实施例的同步电动机的控制装置1的q相电流指令部23以及d相电流指令部14分别作为第一q相电流指令部23以及第一d相电流指令部24，在此基础上新追加了第三候补值运算部25、第二q相电流指令部26、第二d相电流指令部27以及dq相电流指令判断部28。

图2所示的第一候补值运算部21以及第二候补值运算部22，与参照图1说明的第一实施例中的第一候补值运算部11以及第二候补值运算部12相同，因此省略说明。

图2所示的第一q相电流指令部23以及第一d相电流指令部24对应于参照图1说明的第一实施例中的q相电流指令部13以及d相电流指令部14，其动作原理相同。即，将第一实施例中的从q相电流指令部13输出的q相电流指令替换为第二实施例中的从第一q相电流指令部23输出的第一q相电流指令候补值，将第一实施例中的从d相电流指令部14输出的d相电流指令替换为第二实施例中的从第一d相电流指令部24输出的第一d相电流指令候补值即可。

以下，说明作为第二实施例与第一实施例的不同点的第三候补值运算部25、第二q相电流指令部26、第二d相电流指令部27以及dq相电流指令判断部28。

第三候补值运算部25，基于在dq电流坐标平面上，表示针对同一电流发生转矩达到最大的电流矢量轨迹的最大转矩·电流曲线、和表示控制装置电流限制值的电流矢量轨迹的电流限制圆的交点，计算第三d相电流限制候补值以及第三q相电流限制候补值。

满足针对同一电流发生转矩达到最大的条件的最佳电流相位，通过用β对式9所表示的转矩的式子进行偏微分并设为0，如式17那样表示。在此，I_a表示电流的振幅，β表示电流相位。

$\mathrm{\β}={\sin }^{-1}\{\frac{-{\mathrm{\Ψ}}_a+\sqrt{{{\mathrm{\Ψ}}_a}^2+8{(L_q-L_d)}^2{I_a}^2}}{4(L_q-L_d)I_a}...\left(17\right)$

根据式17，q相电流i_q和d相电流i_d的关系如式18那样表示。

$i_d=\frac{{\mathrm{\Ψ}}_a}{2(L_q-L_d)}-\sqrt{\frac{{{\mathrm{\Ψ}}_a}^2}{4{(L_q-L_d)}^2}+i_q}...\left(18\right)$

即，在dq电流坐标平面上，表示满足式18的q相电流i_q和d相电流i_d的关系的曲线成为针对同一电流发生转矩达到最大的曲线，将其称为“最大转矩·电流曲线”。在第二实施例中，第三候补值运算部25，基于在dq电流坐标平面上，表示针对同一电流发生转矩达到最大的电流矢量轨迹的最大转矩·电流曲线、和表示控制装置电流限制值的电流矢量轨迹的电流限制圆的交点，计算第三d相电流限制候补值I_d3以及第三q相电流限制候补值I_q3。

第三候补值运算部25内的第五运算部25-1，基于根据表示最大转矩·电流曲线的式18和表示电流限制圆的式3所得到的式19，计算第三d相电流限制候补值I_d3。

$I_{d3}=\frac{{\mathrm{\Ψ}}_a}{4(L_q-L_d)}-\sqrt{\frac{{{\mathrm{\Ψ}}_a}^2}{16{(L_q-L_d)}^2}+\frac{{I_{\mathrm{am}}}^2}{2}}...\left(19\right)$

第三候补值运算部25内的第六运算部25-2，基于将表示电流限制圆的式3变形而得到的式20，计算第三q相电流限制候补值I_q3。

$I_{q1}=\sqrt{{I_{\mathrm{am}}}^2-{I_{d1}}^2}...\left(20\right)$

图2所示的第二q相电流指令部26基于转矩指令作成q相电流指令候补值I_qo2。在第二实施例中，作为在第二q相电流指令部26中作成q相电流指令候补值I_qo2时应用的q相电流限制值I_qo2，设定第三q相电流限制值I_q3。第二q相电流指令部26，当基于转矩指令而作成的第二q相电流指令候补值I_qo2超过上述那样设定的第三q相电流限制值I_q3时，将第二q相电流指令候补值I_qo2限制为该第三q相电流限制值I_q3来输出。

图2所示的第二d相电流指令部27使用从第二q相电流指令部26输出的第二q相电流指令候补值I_qo2、和dq电流坐标平面上的表示针对同一电流发生转矩达到最大的电流矢量轨迹的最大转矩·电流曲线，作成第二d相电流指令候补值I_do2来输出。在第二d相电流指令候补值I_do2的作成中使用式21。式21与上述的式18相同。

$i_d=\frac{{\mathrm{\Ψ}}_a}{2(L_q-L_d)}-\sqrt{\frac{{{\mathrm{\Ψ}}_a}^2}{4{(L_q-L_d)}^2}+i_q}...\left(21\right)$

图2所示的dq相电流指令判断部28，在从第一q相电流指令部23以及第一d相电流指令部24输出的第一q相电流指令候补值I_qo1以及第一d相电流指令候补值I_do1、或者从第二q相电流指令部26以及第二d相电流指令部27输出的第二q相电流指令候补值I_qo2以及第二d相电流指令候补值I_do2中选择最终应该输出的q相电流指令i_q以及d相电流指令i_d。在该选择判断中使用第一d相电流指令候补值I_do1以及第二d相电流指令候补值I_do2。即，dq相电流指令判断部28判定第一d相电流指令候补值I_do1的绝对值和第二d相电流指令候补值I_do2的绝对值的大小关系，当第二d相电流指令候补值I_do2的绝对值大于第一d相电流指令候补值I_do1的绝对值时，将最终应该输出的q相电流指令i_q以及d相电流指令i_d决定为第二q相电流指令候补值I_qo2以及第二d相电流指令候补值I_do2，并将它们输出。另一方面，当第二d相电流指令候补值I_do2的绝对值小于第一d相电流指令候补值I_do1的绝对值时，将最终应该输出的q相电流指令i_q以及d相电流指令i_d决定为第一q相电流指令候补值I_qo1以及第一d相电流指令候补值I_do1，并将它们输出。

使发生的转矩最大化，在开发同步电动机方面是一个重要目的，但是，由于转矩与q相电流i_q成比例，因此希望q相电流i_q在不超过电压限制以及电流限制的范围内尽可能增大。同步电动机的发生转矩，通过用于驱动同步电动机的逆变器装置的电流限制、和由从电源侧输入的电压等决定的电压限制而被限制。在第一以及第二实施例中，在未达到电流限制或电压限制的状态下驱动同步电动机的情况下，进行使同步电动机的磁矩和磁阻转矩的合计转矩最大化的磁阻转矩控制，在受到电流限制的区域中驱动同步电动机的情况下，进行磁通削弱控制，由此使同步电动机的转矩最大化。在第一以及第二实施例中，采用磁阻转矩控制和磁通削弱控制中发生的转矩最大的一方，因此，在磁阻转矩控制和磁通削弱控制的切换的判断基准中，使用计算出的第一d相电流限制值I_d1的绝对值和第二d相电流限制值I_d2的绝对值的大小关系。图3是表示用于说明第一以及第二实施例的同步电动机的控制装置中的、q相电流限制值以及d相电流限制值的切换的dq电流坐标平面的图。在图3中表示与电动机速度ω₁、ω₂以及ω₃（其中，ω₁<ω₂<ω₃）对应的控制装置电压限制的电流矢量轨迹的电压限制椭圆用P₁、P₂、P₃来表示，表示控制装置电流限制的电流矢量轨迹的电流限制圆用Q来表示。第一候补运算部11以及21采用电压限制椭圆P₁、P₂以及P₃和电流限制圆Q的交点（图中用黑圆圈“●”表示）的各qd坐标，作为第一q相电流限制候补值I_q1以及第一d相电流限制候补值I_d1。另一方面，第二候补运算部12以及22采用表示针对同一交链磁通转矩达到最大的电流矢量轨迹的最大转矩·磁通曲线和电流限制圆Q的交点（图中用三角“△”表示）的各qd坐标，作为第二q相电流限制候补值I_q2以及第二d相电流限制候补值I_d2。此外，在图示的例子中，为了容易看图而将最大转矩·磁通曲线设为恒定值I_d2。根据图3，若当第一d相电流限制候补值I_d1的绝对值小于第二d相电流限制候补值I_d2的绝对值时，作为q相电流限制值以及d相电流限制值，采用第一q相电流限制候补值I_q1以及第一d相电流限制候补值I_d1，当第一d相电流限制候补值I_d1的绝对值大于第二d相电流限制候补值I_d2的绝对值时，作为q相电流限制值以及d相电流限制值，采用第二q相电流限制候补值I_q2以及第二d相电流限制候补值I_d2，则可以用尽可能大的限制值来限制q相电流指令，因此，与q相电流成比例的发生转矩也最大化。

图4a是表示q相电流限制值以及d相电流限制值具有图3所示的关系的情况下的电动机速度和q相电流以及d相电流的关系的图，表示q相电流。图4b是表示q相电流限制值以及d相电流限制值具有图3所示的关系的情况下的电动机速度和q相电流以及d相电流的关系的图，表示d相电流。当电动机速度不足ω₂时，当作为电流限制值而采用第二q相电流限制候补值I_q2以及第二d相电流限制候补值I_d2时，超过了控制装置电流限制I_am。因此，在这种情况下，作为电流限制值，采用第一q相电流限制候补值I_q1以及第一d相电流限制候补值I_q1。另一方面，当电动机速度在ω₂以上时，作为与发生转矩的大小相关的q轴成分的第二q相电流限制候补值I_q2比第一q相电流限制候补值I_q1大，因此，采用能够产生更大的转矩的第二q相电流限制候补值I_q2以及第二d相电流限制候补值I_d2。

在第一以及第二实施例中，基于理论式进行各电流限制候补值的计算以及q相电流指令以及d相电流指令的决定，但是，以下说明的第三实施例，将同步电动机具有的各种参数或实际驱动同步电动机时得到的各种数据应用于预定的近似式来决定q相电流指令以及d相电流指令。

在第三实施例中，首先，关于q相电流的限制值，第三候补值运算部25可如式22所示，基于用第三q相电流限制候补值I_{q3_approx}表示的近似式，设定第三q相电流限制候补值I_q3。

i_{q3_approx}=c₁…（22）

第一候补值运算部11以及21以及第二候补值运算部12以及22，可以基于以同步电动机的电动机速度ω为变量的二次函数所表示的近似式来设定第一q相电流限制候补值I_q1以及第二q相电流限制候补值I_q2。在此作为一例，假定以式23所示的近似式计算第一q相电流限制候补值以及第二q相电流限制候补值（统一用I_{q12_approx}表示）。

i_{q12_approx}=(a₂ω²+b₂ω+c₂)…（23）

关于q相电流，比较上述那样通过近似式计算出的I_{q3_approx}和Iq_{12_approx}的大小关系，将较小一方的值设定为q相电流限制值i_{q_lim}。

接着，关于d相电流的限制值，第三候补值运算部25可以如式24所示，基于用第三d相电流限制候补值I_{d3_approx}表示的近似式来设定第三d相电流限制候补值I_d3。

i_{d3_approx}=c₃…（24）

第一候补值运算部11以及21以及第二候补值运算部12以及22，可以基于以同步电动机的电动机速度ω为变量的二次函数所表示的近似式来设定第一d相电流限制候补值I_d1以及第二d相电流限制候补值I_d2。在此作为一例，以式25所示那样的近似式计算第一d相电流限制候补值I_{d1_approx}。另外，关于第二d相电流限制候补值I_{d2_approx}，作为一例，如式26所示，假定按照近似式计算出的结果为常数（即，电动机速度ω的二次项以及一次项的系数为0）。

i_{d1_approx}=(a₄ω²+b₄ω+c₄)…(25)

i_{d2_approx}=c₅…(26)

关于d相电流，比较上述那样通过近似式计算出的I_{d3_approx}的绝对值和I_{d1_approx}的绝对值的大小关系，当I_{d3_approx}的绝对值大于I_{d1_approx}的绝对值时，将I_{d3_approx}设定为d相电流限制值i_{d_lim}，当I_{d1_approx}的绝对值大于I_{d2_approx}的绝对值时，将I_{d2_approx}设定为d相电流限制值i_{d_lim}，其它情况下，将I_{d1_approx}设定为d相电流限制值i_{d_lim}。

以下说明使用近似式的q相电流指令以及d相电流指令的决定。

第二d相电流指令部27，如式27所示，基于以从第二q相电流指令部26输出的第二q相电流指令候补值i_q2为变量的二次函数所表示的近似式，计算第二d相电流指令候补值i_{d2_approx} ^*。

i_d2 ^※approx=d₆i_q2 ²+e₆i_q2+f₆…(27)

d相电流指令部14以及第一d相电流指令部24，当将同步电动机的电动机速度设为ω，将从q相电流指令部13或第一q相电流指令部23输出的q相电流指令或q相电流指令候补值设为i_q1，将任意的系数设为a₇、b₇、c₇、d₇、e₇、f₇以及g₇时，基于式28所示的近似式，计算d相电流指令或第一d相电流指令候补值i_d1。

i_d1 ^※approx=(a₇ω²+b₇ω+c₇)×(d₇i_q ²+e₇i_q+f₇)-g₇…(28)

当d相电流指令或第一d相电流指令候补值i_d1的绝对值大于上述的d相电流限制值I_{d_lim}的绝对值时，将d相电流指令或第一d相电流指令候补值i_d1限制为该限制值。

图5是表示第二实施例和第三实施例的关于d相电流的比较结果的图，图6是表示第二实施例和第三实施例的关于q相电流的比较结果的图。图5以及图6中表示了具有永久磁铁的3相同步电动机中，分别设每一相的电枢交链磁通Ψ_a＝0.0965V_p sec/rad，q轴电感Lq＝0.00217H，d轴电感Ld＝0.0013H，电压限制V_o=200Vrms，电流限制I_am＝42.4Arms的情况下，按照第二实施例计算时的电动机速度ω和d相电流i_d和q相电流i_q的关系、以及按照第三实施例的近似式计算时的电动机速度ω和d相电流i_d和q相电流i_q的关系。在此，如下设定式22～式28的各系数。即，c₁=39.69，a₂=0.0001539，b₂=-0.1938，c₂=76.18，c₃=15，a₄=-0.0002477，b₄=0.3112，c₄=-42.78，c₅=36，d₆=1，e₆=0.142，f₆=0.4，a₇=-0.0001267，b₇=0.1592，c₇=-18，d₇=1.2，e₇=0，f₇=1，g₇=30这样进行了设定。由图5以及图6可知，即使与第二实施例相比，通过第三实施例的近似式也可以充分地将同步电动机的控制装置模型化。

此外，针对每个电动机个体预先测定同步电动机的反电动势或电感这样的固有值来设定式22～式28中使用的系数即可。通过根据测定出的电动机个体的值使系数变化，能够以适合于该同步电动机的更高输出进行高效率的控制。该每个电动机个体的固有值，若存储在附属于同步电动机内部的存储器等中，则仅通过将同步电动机与本发明的控制装置连接，就容易使系数变化。另外，还可以具备对应于通过在同步电动机的电源输入端设置的电压检测传感器检测出的对同步电动机的输入电压，决定通过所述近似式表示的函数中的系数的系数决定部（未图示）。或者，还可以具备对应于通过在同步电动机的附近设置的温度传感器检测出的同步电动机的温度，决定通过所述近似式表示的函数中的系数的系数决定部。

以上说明的控制装置中的上述各结构部，使用同步电动机的控制装置内的处理器等来构成。

本发明可以应用于具有永久磁铁的同步电动机的控制装置。特别在具有表面粘贴型转子的同步电动机（SPMSM）的情况下不发生磁阻转矩，因此，使用第一方式（实施例）的同步电动机的控制装置更有效率。

根据本发明，能够实现可以高速地生成为对具有永久磁铁的同步电动机进行电流矢量控制而使用的q相电流指令以及d相电流指令，稳定地控制同步电动机的同步电动机的控制装置。即，在求d相电流指令以及q相电流指令时，没有基于电动机速度的切换，因此，即使控制方式切换，电流也不会不连续，不发生同步电动机振动的问题。在控制中使用的计算式不复杂，因此可以提高计算处理速度，可以更稳定地控制同步电动机。

Claims (14)

1.一种同步电动机的控制装置(1)，基于q相电流指令以及d相电流指令，进行具有永久磁铁的同步电动机的电流矢量控制，其特征在于，

具备：

第一候补值运算部(11)，其使用在所述控制装置(1)中设定的控制装置电流限制值和控制装置电压限制值以及同步电动机的电动机速度，基于在dq电流坐标平面上表示所述控制装置电流限制值的电流矢量轨迹的电流限制圆、和对应于电动机速度表示所述控制装置电压限制值的电流矢量轨迹的电压限制椭圆的交点，计算第一d相电流限制候补值以及第一q相电流限制候补值；

第二候补值运算部(12)，其使用所述控制装置电压限制值以及同步电动机的电动机速度，基于在dq电流坐标平面上表示针对同一交链磁通转矩达到最大的电流矢量轨迹的最大转矩·磁通曲线、和表示与电动机速度对应的所述控制装置电压限制值的电流矢量轨迹的电压限制椭圆的交点，计算第二d相电流限制候补值以及第二q相电流限制候补值；

q相电流指令部(13)，其在所述第一d相电流限制候补值的绝对值小于所述第二d相电流限制候补值的绝对值的情况下，将所述第一q相电流限制候补值设定为q相电流限制值，在除此以外的情况下，将所述第二q相电流限制候补值设定为q相电流限制值，在基于转矩指令而作成的q相电流指令超过所述q相电流限制值的情况下，将所述q相电流指令限制为所述q相电流限制值来输出；

d相电流指令部(14)，其在所述第一d相电流限制候补值的绝对值小于所述第二d相电流限制候补值的绝对值的情况下，将所述第一d相电流限制候补值设定为d相电流限制值，在除此以外的情况下，将所述第二d相电流限制候补值设定为d相电流限制值，在基于所述电动机速度以及所述q相电流指令而作成的d相电流指令超过所述d相电流限制值的情况下，将所述d相电流指令限制为所述d相电流限制值来输出。

2.一种同步电动机的控制装置(2)，基于q相电流指令以及d相电流指令，进行具有永久磁铁的同步电动机的电流矢量控制，其特征在于，

具备：

第一候补值运算部(21)，其使用在所述控制装置(2)中设定的控制装置电流限制值和控制装置电压限制值以及同步电动机的电动机速度，基于在dq电流坐标平面上表示所述控制装置电流限制值的电流矢量轨迹的电流限制圆、和对应于电动机速度表示所述控制装置电压限制值的电流矢量轨迹的电压限制椭圆的交点，计算第一d相电流限制候补值以及第一q相电流限制候补值；

第二候补值运算部(22)，其使用所述控制装置电压限制值以及同步电动机的电动机速度，基于在dq电流坐标平面上表示针对同一交链磁通转矩达到最大的电流矢量轨迹的最大转矩·磁通曲线、和表示与电动机速度对应的所述控制装置电压限制值的电流矢量轨迹的电压限制椭圆的交点，计算第二d相电流限制候补值以及第二q相电流限制候补值；

第一q相电流指令部(23)，其在所述第一d相电流限制候补值的绝对值小于所述第二d相电流限制候补值的绝对值的情况下，将所述第一q相电流限制候补值设定为q相电流限制值，在除此以外的情况下，将所述第二q相电流限制候补值设定为q相电流限制值，在基于转矩指令而作成的第一q相电流指令候补值超过所述q相电流限制值的情况下，将所述第一q相电流指令候补值限制为所述q相电流限制值来输出；

第一d相电流指令部(24)，其在所述第一d相电流限制候补值的绝对值小于所述第二d相电流限制候补值的绝对值的情况下，将所述第一d相电流限制候补值设定为d相电流限制值，在除此以外的情况下，将所述第二d相电流限制候补值设定为d相电流限制值，在基于所述电动机速度以及所述第一q相电流指令候补值而作成的第一d相电流指令候补值超过所述d相电流限制值的情况下，将所述第一d相电流指令候补值限制为所述d相电流限制值来输出；

第三候补值运算部(25)，其基于在dq电流坐标平面上表示针对同一电流发生转矩达到最大的电流矢量轨迹的最大转矩·电流曲线、和表示所述控制装置电流限制值的电流矢量轨迹的电流限制圆的交点，计算第三d相电流限制候补值以及第三q相电流限制候补值；

第二q相电流指令部(26)，其在基于转矩指令而生成的第二q相电流指令候补值超过所述第三q相电流限制候补值的情况下，将所述第二q相电流指令候补值限制为所述第三q相电流限制候补值来输出；

第二d相电流指令部(27)，其使用从所述第二q相电流指令部(26)输出的所述第二q相电流指令候补值、和dq电流坐标平面上的表示针对同一电流发生转矩达到最大的电流矢量轨迹的最大转矩·电流曲线，作成第二d相电流指令候补值来输出；以及

dq相电流指令判断部(28)，其在所述第二d相电流指令候补值的绝对值大于所述第一d相电流指令候补值的绝对值的情况下，将所述第二q相电流指令候补值以及所述第二d相电流指令候补值分别作为d相电流指令以及q相电流指令来输出，在除此以外的情况下，将所述第一q相电流指令候补值以及所述第一d相电流指令候补值分别作为d相电流指令以及q相电流指令来输出。

3.根据权利要求1或2所述的同步电动机的控制装置(1)、(2)，其特征在于，

第一候补值运算部(11)、(21)，在将同步电动机的电动机速度设为ω，将电枢交链磁通设为Ψ_a，将q轴以及d轴电感设为L_q以及L_d，将所述控制装置电压限制值设为V_om，将所述控制装置电流限制值设为I_am，将所述第一d相电流限制候补值设为I_d1，将所述第一q相电流限制候补值设为I_q1时，基于下式计算所述第一d相电流限制候补值I_d1，

$I_{d1}=\frac{{\mathrm{\&Psi;}}_a{L}_d-\sqrt{{\left({\mathrm{\&Psi;}}_a{L}_d\right)}^2+({L_q}^2-{L_d}^2)\{{{\mathrm{\&Psi;}}_a}^2+{\left(L_q{L}_{\mathrm{am}}\right)}^2-{\left(\frac{V_{\mathrm{om}}}{\mathrm{\&omega;}}\right)}^2\}}}{{L_q}^2-{L_d}^2}$

基于下式计算所述第一q相电流限制候补值I_q1

$I_{q1}=\sqrt{{I_{\mathrm{am}}}^2-{I_{d1}}^2}.$

4.根据权利要求1或2所述的同步电动机的控制装置(1)、(2)，其特征在于，

第二候补值运算部(12)、(22)，在将同步电动机的电动机速度设为ω，将电枢交链磁通设为Ψ_a，将q轴以及d轴电感设为L_q以及L_d，将所述控制装置电压限制值设为V_om，将所述第二d相电流限制候补值设为I_d2，将所述第二q相电流限制候补值设为I_q2时，

基于下式计算所述第二d相电流限制候补值I_d2，

$\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&Psi;}}_d=\frac{-L_q{\mathrm{\&Psi;}}_a+\sqrt{{\left(L_q{\mathrm{\&Psi;}}_a\right)}^2+8{(L_q-L_d)}^2{\left(\frac{V_{\mathrm{om}}}{\mathrm{\&omega;}}\right)}^2}}{4(L_q-L_d)}$

$L_{d2}=-\frac{{\mathrm{\&Psi;}}_a+\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&Psi;}}_d}{L_d}$

基于下式计算所述第二q相电流限制候补值I_q2

$I_{q2}=\frac{\sqrt{{\left(\frac{V_{\mathrm{om}}}{\mathrm{\&omega;}}\right)}^2-{\left(\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&Psi;}}_d\right)}^2}}{L_q}.$

5.根据权利要求2所述的同步电动机的控制装置(2)，其特征在于，

所述第三候补值运算部(25)，在将同步电动机的电枢交链磁通设为Ψ_a，将q轴以及d轴电感设为L_q以及L_d，将所述控制装置电流限制值设为I_am，将所述第三d相电流限制候补值设为I_d3，将所述第三q相电流限制候补值设为I_q3时，基于下式计算所述第三d相电流限制候补值I_d3，

$I_{d3}=\frac{{\mathrm{\&Psi;}}_a}{4(L_q-L_d)}-\sqrt{\frac{{{\mathrm{\&Psi;}}_a}^2}{16{(L_q-L_d)}^2}+\frac{{I_{\mathrm{am}}}^2}{2}}$

基于下式计算所述第三q相电流限制候补值I_q3

$I_{q3}=\sqrt{{I_{\mathrm{am}}}^2-{I_{d3}}^2}.$

6.根据权利要求2所述的同步电动机的控制装置(2)，其特征在于，

所述第二d相电流指令部(27)，在将同步电动机的电枢交链磁通设为Ψ_a，将q轴以及d轴电感设为L_q以及L_d，将从所述第二q相电流指令部(26)输出的所述第二q相电流指令候补值设为i_q2，将所述第二d相电流指令候补值设为i_d2时，

基于用下式表示的近似式来计算所述第二d相电流指令候补值i_d2

$i_{d2}=\frac{{\mathrm{\&Psi;}}_a}{2(L_q-L_d)}-\sqrt{\frac{{{\mathrm{\&Psi;}}_a}^2}{4{(L_q-L_d)}^2}+{i_{q2}}^2}.$

7.根据权利要求1所述的同步电动机的控制装置(1)，其特征在于，

所述d相电流指令部(14)，在将同步电动机的电动机速度设为ω，将从所述q相电流指令部(13)输出的所述q相电流指令设为i_q1，将任意的系数设为a、b、c、d、e、f以及g，将所述d相电流指令设为i_d1时，

基于用下式表示的近似式来计算所述d相电流指令i_d1

i_d1＝(aω²+bω+c)×(di_q1 ²+ei_q1+f)-g。

8.根据权利要求2所述的同步电动机的控制装置(2)，其特征在于，

所述第一d相电流指令部(24)，在将同步电动机的电动机速度设为ω，将从所述第一q相电流指令部(23)输出的所述第一q相电流指令候补值设为i_q1，将任意的系数设为a、b、c、d、e、f以及g，将所述第一d相电流指令候补值设为i_d1时，

基于用下式表示的近似式来计算所述第一d相电流指令候补值i_d1

i_d1＝(aω²+bω+c)×(di_q1 ²+ei_q1+f)-g。

9.根据权利要求2所述的同步电动机的控制装置(2)，其特征在于，

所述第二d相电流指令部(27)，基于用二次函数表示的近似式计算所述第二d相电流指令候补值，所述二次函数以从所述第二q相电流指令部(26)输出的所述第二q相电流指令候补值为变量。

10.根据权利要求1或2所述的同步电动机的控制装置(1)、(2)，其特征在于，

所述第一候补值运算部(11)、(21)以及所述第二候补值运算部(12)、(22)，基于用二次函数表示的近似式分别计算第一d相电流限制候补值、第一q相电流限制候补值以及第二q相电流限制候补值，所述二次函数以同步电动机的电动机速度为变量。

11.根据权利要求7至9中任意一项所述的同步电动机的控制装置(1)、(2)，其特征在于，

还具备系数决定部，其对应于通过在同步电动机的电源输入端设置的电压检测传感器检测出的对同步电动机的输入电压，决定用所述近似式表示的函数中的系数。

12.根据权利要求10所述的同步电动机的控制装置(1)、(2)，其特征在于，

还具备系数决定部，其对应于通过在同步电动机的电源输入端设置的电压检测传感器检测出的对同步电动机的输入电压，决定用所述近似式表示的函数中的系数。

13.根据权利要求7至9中任意一项所述的同步电动机的控制装置(1)、(2)，其特征在于，

还具备系数决定部，其对应于通过在同步电动机的附近设置的温度传感器检测出的同步电动机的温度，决定用所述近似式表示的函数中的系数。

14.根据权利要求10所述的同步电动机的控制装置(1)、(2)，其特征在于，

还具备系数决定部，其对应于通过在同步电动机的附近设置的温度传感器检测出的同步电动机的温度，决定用所述近似式表示的函数中的系数。