[發明專利]馬達控制裝置

有效

• 申請號: 201010274508.2
• 申請日: 2010-09-03
• 公開（公告）號: CN102025310A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 前川佐理
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/14
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 黃劍鋒

技術領域

本發明涉及具備能夠通過電樞反作用磁場對配置在永久磁鐵馬達的轉子中的低頑磁力的永久磁鐵的磁化狀態進行調節的機構的馬達控制裝置。

背景技術

近年來，在洗滌機中，通過直接驅動方式的永久磁鐵馬達和與采用矢量控制的馬達控制裝置的組合，實現馬達的控制精度及洗滌性能的提高，并且得到消耗電力的降低及洗滌運轉中的振動降低等的效果。在以往的一般的控制方式中，在脫水運轉等中使馬達高速旋轉的情況下，進行通以對轉矩無貢獻的d軸電流Id而減小馬達的感應電壓的弱勵磁控制。在此情況下，在脫水運轉中通過總是流過對轉矩無貢獻的電流使銅損耗增加，導致效率的下降。

對此，在專利文獻1中公開的技術中，通過使d軸電流瞬間流過頑磁力較低的永久磁鐵中而不可逆地引起減磁現象，使永久磁鐵的磁通減少，使在馬達的繞組中產生的感應電壓減少，能夠不總是通電d軸電流而進行高速運轉。

專利文獻1：日本特開2006-280195號公報

在專利文獻1中，為了檢測轉子的位置而具備分解器(resolver)。但是，在如家電設備等重視成本的產品中，使用如分解器那樣昂貴的位置檢測器是困難的，一般采用無位置傳感器控制。作為無位置傳感器控制，一般有利用馬達的感應電壓與轉子位置的關系進行位置推測的方式。

例如，以將(1)式的d軸電壓方程式變形后的(2)式的左邊、d軸感應電壓Ed成為零用(3)式進行PI補償運算，，推測馬達速度ω，根據(4)式的ω的積分推測轉子位置θ。

Vd＝R·Id-ωLq·Iq+Ed??????…(1)

Ed＝Vd-R·Id+ω·Lq·Iq????…(2)

ω＝ω0-Ed·(Kp+1/s·Ki)??…(3)

θ＝1/s·ω???????????????…(4)

另外，(3)式的ω0是在運算周期中在上次運算出的馬達速度ω，s是微分運算符，Kp、Ki是PI控制的增益。

這里，在(2)式的運算中包括d軸電流Id、d軸電壓Vd。并且，在為了使永久磁鐵的磁通變化而進行增減磁通電的情況下，由于將d軸電流以脈沖狀通電，所以d軸電流Id及d軸電壓Vd急劇地變化。此外，由于使磁通變化，所以在馬達的旋轉控制中進行通電是有效率的，所以此時的電流變化率在幾ms～幾十ms之間為馬達額定電流的2～3倍左右的大小。

如果通電這樣的脈沖狀的d軸電流Id，則在用來進行位置推測運算的(2)式中，d軸電流Id、d軸電壓Vd暫時成為不規則的值。于是，d軸感應電壓Ed急劇地變化，作為其PI補償結果得到的旋轉速度ω及旋轉位置θ也急劇地變化，所以成為與本來的旋轉速度及旋轉位置不同的值。結果，馬達失步而停止。

發明內容

本發明是鑒于上述情況而做出的，其目的是提供一種能夠以無位置傳感器方式控制永久磁鐵馬達、并且在為了使永久磁鐵的磁通變化而進行通電的結構中也能夠不使馬達失步而進行控制的馬達控制裝置。

為了達到上述目的，技術方案1所述的馬達控制裝置的特征在于，具備：變換電路，由多個半導體開關元件構成，將直流電源的直流電壓變換為交流電壓，并對永久磁鐵馬達供電，該永久磁鐵馬達在轉子中配置有多個能夠變更磁化量的程度的低頑磁力的永久磁鐵；位置推測機構，根據對于上述永久磁鐵馬達成立的電壓方程式，推測上述轉子的旋轉位置；矢量控制機構，根據推測出的上述旋轉位置，運算d軸電流及q軸電流，并對上述永久磁鐵馬達進行矢量控制；磁化控制機構，通過經由上述變換電路對上述馬達的繞組進行通電，將上述永久磁鐵磁化；以及修正機構，在該磁化控制機構進行磁化控制的期間，將由上述電壓方程式得到的運算結果暫時替換為固定值，從而修正由上述位置推測機構推測的旋轉位置。

此外，技術方案5所述的馬達控制裝置的特征在于，具備：變換電路，由多個半導體開關元件構成，將直流電源的直流電壓變換為交流電壓，并對永久磁鐵馬達供電，該永久磁鐵馬達在轉子中配置有多個能夠變更磁化量的程度的低頑磁力的永久磁鐵；位置推測機構，根據對于上述永久磁鐵馬達成立的電壓方程式，推測上述轉子的旋轉位置；矢量控制機構，根據上述推測出的旋轉位置，運算d軸電流及q軸電流，并對上述永久磁鐵馬達進行矢量控制；磁化控制機構，通過經由上述變換電路對上述馬達的繞組進行通電，將上述永久磁鐵磁化；以及修正機構，在該磁化控制機構進行磁化控制的期間，設s為微分運算符、Ld為d軸電感、Id為d軸電流時，對d軸電壓方程式暫時加上微分項s·Ld·Id而計算d軸感應電壓Ed，從而修正由上述位置推測機構推測的旋轉位置。