[發明專利]馬達控制元件及電氣設備

有效

• 申請號: 201010275239.1
• 申請日: 2010-09-06
• 公開（公告）號: CN102025312A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 李樹婷;鈴木信行;關原聰一;永井一信;長谷川幸久;會澤敏滿;前川佐理
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 徐冰冰;黃劍鋒

技術領域

本發明涉及用來驅動控制馬達的馬達控制元件及使用該馬達控制元件的電氣設備。

背景技術

以往，為了驅動控制馬達，使用微處理器或DSP(Digital?Signal?Processor)。在使用微處理器或DSP將軟件編碼的情況下，軟件的設計者由于需要將有關矢量控制的許多功能塊軟件化，所以需要熟練技術，開發日數及規格要求的達成度受技術者的技能、軟件的編程、編碼的經驗值影響。

為了解決這樣的問題，開發了將馬達的控制順序全部硬件化的技術。例如，開發了多個動作控制模塊由z轉換的數字硬件構成、通過以設定的順序使定序器執行這些動作控制模塊等來控制馬達的技術。在此情況下，不需要開發軟件，設定參數變少，所以能夠簡單地控制馬達，并且能夠比由軟件構成更高速地執行。但是，在這樣的技術中，由于用來進行控制動作的模塊被硬件化，所以使用元件的用戶不能追加想要的特有的功能，難以在需要特有的處理的產品中使用。

發明內容

根據技術方案，以馬達控制元件作為對象，該馬達控制元件設有多個功能部，該多個功能部具備：指令電壓生成部，生成指令d軸電壓、指令q軸電壓；電壓運算處理部，基于上述指令電壓生成部生成的指令d軸電壓、指令q軸電壓，對由開關元件構成、用來驅動馬達的逆變器輸出通電信號；電流檢測部，通過上述電壓運算處理部對逆變器輸出通電信號，檢測流過上述馬達的繞線的電流；輸入電流運算部，基于上述電流檢測部的檢測電流，求出作為勵磁成分的電流的d軸電流和作為轉矩成分電流的q軸電流；速度信息生成部，基于馬達常數、上述指令電壓生成部的d軸電壓、q軸電壓、上述輸入電流運算部的d軸電流、q軸電流中的至少某一個參數，推測上述馬達的旋轉速度，或者檢測上述馬達的旋轉速度，輸出旋轉速度信號；以及位置信息生成部，基于上述速度信息生成部輸出的旋轉速度信號輸出轉子的位置信息；構成為，經由上述逆變器驅動控制上述馬達。

該馬達控制元件具備執行由使用者或制造者等提供的控制軟件的處理器；上述多個功能部中至少一部分由硬件構成。

由上述硬件構成的功能部具備輸入用寄存器、輸出用寄存器、內部變量寄存器、內部常數寄存器等的至少一個參數保持部；上述參數保持部構成為，能夠從上述處理器進行讀出/寫入。

由上述硬件構成的功能部構成為，沿著預先設定的順序動作。在上述中，所謂馬達常數，表示馬達電阻值、電感值、感應電壓系數。

附圖說明

圖1是表示第1實施方式的馬達控制系統的功能塊圖。

圖2是3分路檢測方式的電流檢測部的電結構圖。

圖3是馬達控制階段的狀態變遷圖。

圖4是表示控制動作指令和動作處理例的表。

圖5是表示控制動作指令的設定例的表。

圖6是表示輸入輸出處理和其順序的圖。

圖7是表示控制軟件的主處理的流程圖。

圖8是表示控制軟件的中斷處理的流程圖。

圖9是表示第2實施方式的對應于圖1的圖。

圖10是表示第3實施方式的對應于圖1的圖。

圖11是1分路檢測方式的電流檢測部的電結構圖。

圖12是表示電壓矢量、通電式樣與直流電流的控制對應的圖。

圖13是αβ坐標系中的電壓矢量的說明圖。

圖14是表示3分路檢測方式和1分路檢測方式的切換處理的流程圖。

圖15是表示第4實施方式的塊圖。

圖16是第4實施方式的動作說明圖。

具體實施方式

(第1實施方式)

以下，參照圖1至圖8對第1實施方式進行說明。

圖1通過功能塊表示矢量控制馬達的旋轉的馬達控制系統的結構。馬達1例如由三相IPM(Interior?Permanent?Magnet)馬達構成。在矢量控制技術中，將流到電樞繞線中的電流分離為永久磁鐵的磁束方向、和與其正交的方向，獨立地調節它們而控制磁束和產生轉矩。在電流控制技術中，該控制使用用與馬達1的轉子一起旋轉的dq坐標系表示的d軸電流(勵磁電流)、q軸電流(轉矩成分電流)進行。

如圖1所示，馬達控制元件2在功能上具備速度控制部3、電流控制部4、dq/αβ坐標轉換器5、αβ/UVW坐標轉換器6、PWM信號形成部7、電流檢測部8、A/D轉換部9、UVW/αβ坐標轉換器10、αβ/dq坐標轉換器11、位置推測部12、SIN/COS運算部13，在穩定狀態下以上述標號順序進行順序控制動作。