[發(fā)明專利]同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)以及同步電動機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210294767.0
• 申請日: 2012-08-17
• 公開（公告）號: CN102969951A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 巖路善尚;青柳滋久;戶張和明;高畑良一;羽野誠己
• 申請（專利權(quán)）人: 日立汽車系統(tǒng)株式會社
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P6/16;H02K19/10;H02K19/36
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳秋明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)，特別是涉及適于不使用位置傳感器來估計轉(zhuǎn)子的磁極位置從而控制同步電動機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)以及搭載了該驅(qū)動系統(tǒng)的同步電動機。

背景技術(shù)

在家電領(lǐng)域、產(chǎn)業(yè)設(shè)備領(lǐng)域、汽車領(lǐng)域等的技術(shù)領(lǐng)域，例如在風扇、泵、壓縮機、傳輸機、升降機等的旋轉(zhuǎn)速度控制、和轉(zhuǎn)矩輔助控制、定位控制等中使用電動機驅(qū)動裝置。

在這些領(lǐng)域的電動機驅(qū)動裝置中，廣泛使用其中利用了永久磁鐵的小型且高效率的同步電動機。并且，為了驅(qū)動同步電動機，需要電動機的轉(zhuǎn)子的磁極位置的信息，為此，需要檢測磁極位置的解算儀和霍爾IC等的位置傳感器。

然而，近年來，像這樣不使用位置傳感器地進行同步電動機的轉(zhuǎn)速控制和轉(zhuǎn)矩控制的被稱作“無傳感器控制”的技術(shù)不斷普及。通過該無傳感器控制的實用化，能削減設(shè)置位置傳感器所需要的費用(位置傳感器自身的費用和位置傳感器布線所耗的費用)，另外，不需要位置傳感器這一點能得到裝置的小型化、在惡劣的環(huán)境中能夠使用等較大的效果。

當前，同步電動機的無傳感器控制采用如下等的方式：直接檢測由于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的感應(yīng)電壓(速度起電電壓)來作為轉(zhuǎn)子的位置信息，從而進行同步電動機的驅(qū)動的方式；根據(jù)成為對象的電動機的數(shù)學式模型來運算估計轉(zhuǎn)子位置，從而求取的位置估計方式。

但是，無傳感器控制雖然能削減位置傳感器的設(shè)置所需的費用，且不需要位置傳感器這一點能起到裝置的小型化、能在惡劣的環(huán)境中使用這樣的較大的效果，但在這些無傳感器控制的低速運行時的位置檢測方法中存在較大的課題。

具體地，存在如下的課題：由于當前實用化的大半的無傳感器控制都是基于同步電動機產(chǎn)生的感應(yīng)電壓(速度起電電壓)的控制，因此在感應(yīng)電壓較小的零速度附近(停止狀態(tài))或低速度區(qū)域中，感應(yīng)電壓的檢測靈敏度降低，位置信息會被埋沒在噪聲中。

針對這樣的課題，例如如JP特開2009-189176號公報(專利文獻1)那樣，提出了以同步電動機的120度通電控制為基礎(chǔ)的低速度區(qū)域中的無傳感器控制方式，即使在感應(yīng)電壓小的低速度區(qū)域，也能對同步電動機進行控制。

另外，作為基于同步電動機所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓(速度起電電壓)的無傳感器控制方式，有JP特開平11-341869號公報(專利文獻2)那樣的基于感應(yīng)電壓的零交叉的方式、JP特開平7-123773號公報(專利文獻3)那樣的將用AD轉(zhuǎn)換器直接讀取感應(yīng)電壓的值，根據(jù)其變化率來估計轉(zhuǎn)子位置的方式。

專利文獻

專利文獻1：JP特開2009-189176號公報

專利文獻2：JP特開平11-341869號公報

專利文獻3：JP特開平7-123773號公報

專利文獻1所記載的技術(shù)方案中，雖然能在電動機停止、低速狀態(tài)下得到良好的控制性能，但并未示出用于進行轉(zhuǎn)子方位角的控制、旋轉(zhuǎn)速度控制的具體的手法。專利文獻2、專利文獻3所記載的技術(shù)方案是與用于切換被120度通電驅(qū)動的同步電動機的通電相的定時相關(guān)的技術(shù)，與旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)子位置的控制系統(tǒng)不相關(guān)。

例如，作為以速度傳感器來得到速度信息的方式，用計數(shù)器對通電相的切換定時間進行測量，根據(jù)該時間逆運算出轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈的時間，從而得到速度信息。因而，旋轉(zhuǎn)速度越低，在速度檢測中就越會伴有滯后，無法提高速度精度，有可能不能較高地設(shè)定速度控制響應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)，能在不使用位置傳感器的無傳感器控制的同步電動機系統(tǒng)中，至少從零速度附近到低速度區(qū)域?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的位置控制系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的代表性的特征在于，依次選擇同步電動機的三相定子繞組中的2相來實施120度通電，此時，利用因轉(zhuǎn)子位置不同而非通電相的起電電壓發(fā)生變化的現(xiàn)象，來基于非通電相的起電電壓得到瞬時的轉(zhuǎn)子位置信息，另外，根據(jù)除此之外得到的位置信息的變化率來得到轉(zhuǎn)子速度信息。

更為優(yōu)選的是，將非通電相的起電電壓與同步電動機的轉(zhuǎn)子位置預(yù)先建立相關(guān)關(guān)系，根據(jù)檢測出的起電電壓來求取已建立了關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)子位置信息，從而得到瞬時的轉(zhuǎn)子位置信息。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，由于從零速度附近到低速度區(qū)域，能得到位置信息或速度信息的瞬時的值，因此，能至少在零速度附近到低速度區(qū)域?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的位置控制系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的一個實施例的同步電動機的系統(tǒng)的構(gòu)成圖。

圖2是對2相施加脈沖電壓的情況下的說明圖。