[發明專利]電動機控制裝置及其磁極位置檢測方法

有效

• 申請號: 201080058613.0
• 申請日: 2010-10-27
• 公開（公告）號: CN102668361A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 井手耕三;久恒正希
• 申請（專利權）人: 株式會社安川電機
• 主分類號: H02P6/18
• 分類號: H02P6/18;H02P21/00;H02P27/04
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

技術領域

本發明涉及在不使用位置傳感器和速度傳感器的情況下驅動電動機的電動機控制裝置及其磁極位置檢測方法。

背景技術

公知有為了檢測電動機的轉子磁極而利用電動機的磁飽和的控制裝置。作為該電動機控制裝置的例子，可列舉如下。

在專利文獻1的電動機控制裝置中，在停止的同步電動機的旋轉坐標d軸方向施加與交流電流指令id1^*對應的電力，使用反饋檢測到的“交流電流指令id1^*產生的旋轉坐標q軸方向的電流iq'的振幅值”，執行磁極位置估計值θ^的收斂運算，將收斂的磁極位置估計值θ^估計為同步電動機的磁極位置θ的真值。

并且，在專利文獻2的電動機控制裝置中，對于作為電動機的估計磁極軸的dc軸上的電壓指令施加微小變化，其結果為，利用電流脈動成分為正的期間與為負的期間之差、或者正側、負側中的電流變化率之差來判別磁極軸的極性，在dc軸和與其垂直的qc軸雙方上施加針對上述電壓指令的微小變化，根據各軸上的電流脈動成分，直接估計電動機的磁極位置。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平10-229699號公報

專利文獻2：日本特開2002-78392號公報

發明內容

發明所要解決的問題

然而，上述電動機控制裝置利用電動機的磁飽和、即N極、S極的電感Ld的差異，對微小電壓脈沖所產生的電動機電流的正負的流通時間的差進行比較，判別轉子磁極的極性。

根據使用的磁性材料的不同，電動機的磁飽和的特性不同，并且，在產業用途中使用的釹磁鐵的磁鐵工作點較高。即，關于由不流過電動機電流的狀態下的定子和轉子形成的磁路的磁化特性，因位處于由B-H曲線表示的磁滯的飽和狀態的附近，所以，如果是微小的電壓，則很難觀測到飽和的影響。

因此，本發明的目的在于，提供一種電動機控制裝置及其控制方法，使用利用了電動機磁滯特性的磁極檢測方法，不受電動機轉子的磁飽和的影響地可靠地進行磁極位置檢測。

解決問題的手段

為了解決上述問題，根據本發明的一個方面，應用以下電動機控制裝置，該電動機控制裝置具備：永磁電動機；電力變換器，其通過PWM控制向所述永磁電動機施加交流電壓指令，該交流電壓指令基于作為該永磁電動機的磁通方向的d軸電壓指令和與其垂直的q軸電壓指令；電流檢測器，其與所述PWM控制的周期同步地檢測流過所述永磁電動機的電動機電流；電流分布發生器，其生成電流分布；探測電壓運算器，其根據所述電流分布，對探測電壓脈沖進行運算并與所述d軸電壓指令相加；磁極位置檢測器，其根據所述電動機電流和所述探測電壓脈沖，對所述永磁電動機的磁極位置進行檢測；極性判別評價電流運算器，其根據所述電動機電流的d軸電流值運算極性判別評價電流，該極性判別評價電流用于判別所述永磁電動機的磁極極性；以及極性檢測器，其根據所述極性判別評價電流與所述電流指令間的偏差，判別所述磁極極性，輸出相位校正量。

此外，應用如下的上述電動機控制裝置，其中，所述磁極位置檢測器具備：符號檢測器，其檢測所述探測電壓脈沖的極性；第1乘法器，其將規定的增益與該符號檢測器的輸出值相乘；第2乘法器、第3乘法器，它們按每個成分將所述電動機電流的2相電流檢測值與所述第1乘法器的輸出相乘；濾波器，其使用該第2乘法器和第3乘法器的輸出，提取與所述探測電壓脈沖的周期同步的所述2相電流檢測值各自的峰值Icos、Isin；以及反正切運算器，其通過所述峰值Icos、Isin的反正切運算來計算磁極位置。

此外，應用如下的上述電動機控制裝置，其中，所述極性檢測器具備：減法器，其對所述電流分布與所述極性判別評價電流間的偏差進行運算；脈沖發生器，其生成所述探測電壓脈沖的2倍頻率的脈沖序列；第4乘法器，其將所述減法器的輸出與所述脈沖序列相乘；失真方向判別器，其判別通過低通濾波器或者積分器疊加了該乘法器的輸出后的直流成分的極性；以及補償量選定器，其根據該失真方向判別器的輸出，將0［rad］或者π［rad］作為所述相位校正量進行輸出。

此外，應用如下的上述電動機控制裝置，該電動機控制裝置的特征在于，所述極性判別評價電流運算器由帶通濾波器構成，從所述電動機電流的d軸電流值中提取與探測脈沖電壓相同的頻率，該帶通濾波器的固有角頻率被設定為與對所述電流分布設定的頻率相同。