[發(fā)明專利]電動機的勵磁裝置、勵磁方法、控制裝置以及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310303434.4
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN103580573B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 山口芳弘;長瀨博;田島文男;八原昌尚;藤澤勸也
• 申請（專利權(quán)）人: 會田工程技術(shù)有限公司;株式會社日立產(chǎn)機系統(tǒng)
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11243
• 代理人: 許靜,郭鳳麟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種永磁鐵同步電動機（以下簡稱為PMSM）的控制裝置，特別是涉及進行其磁極位置檢測器的磁極對位的電動機勵磁裝置。

背景技術(shù)

PMSM以轉(zhuǎn)子的磁極位置為基準來進行電動機的電流控制，所以具有用于電動機的磁極位置檢測的磁極位置檢測器。在最初制造時將磁極位置檢測器安裝在電動機軸上的狀態(tài)下，不知道轉(zhuǎn)子的磁極位置和磁極位置檢測器的相對位置關(guān)系，所以為了明確兩者的相對的位置關(guān)系而需要磁極對位。作為該方法，專利文獻1提出了在磁極位置檢測器使用了編碼器的方法。

即，在最初將電動機和編碼器進行組合的狀態(tài)下，只能確定編碼器自身所具有的絕對的零位置。接著，在電動機的眾所周知的V相以及W相線圈（未圖示）施加正電流，在眾所周知的U相線圈施加負電流來進行電動機的直流通電，使電動機停止在穩(wěn)定點。這時，讀取之前所述的編碼器自身所具有的絕對的零位置和穩(wěn)定停止點的位置誤差δ，寫入存儲器中。并且，一邊利用編碼器的計數(shù)值來修正位置誤差δ，一邊匹配磁極位置進行運行驅(qū)動。

專利文獻1：日本特開平9-219989號公報

發(fā)明內(nèi)容

所述公知的方法對于磁阻扭矩比磁鐵扭矩小的普通PMSM是有效的。但是，如果適用于磁阻扭矩比磁鐵扭矩大的電動機（例如，日本特開2011-83066號公報所示的永磁鐵輔助型磁阻電動機，這里以下簡稱為PRM（PERMANENT?MAGNET?ASSISTED?SYNCHRONOUS?RELLUCTANCE?MOTOR）），則會產(chǎn)生穩(wěn)定停止點不會定在1點的問題。通過附圖來說明這種情況。

首先，說明在電動機流動直流電流時的穩(wěn)定停止點。圖1是表示d軸線圈以及q軸線圈電流矢量和電流相位角β的關(guān)系的圖。圖1中，將d軸的方向設(shè)為轉(zhuǎn)子N極的方向，將q軸的方向設(shè)為從d軸電氣前進π/2相位的方向。另外，將電流矢量I?a的方向和q軸的相位角設(shè)為β。另外，q軸與無負荷感應(yīng)電動勢的矢量的方向相同。另外，圖1的d軸和q軸是與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標軸，d?q軸的正旋轉(zhuǎn)方向為左旋轉(zhuǎn)（數(shù)學的正方向）。因此，逆旋轉(zhuǎn)為右旋轉(zhuǎn)。

接著，圖2表示電流相位角β和扭矩的關(guān)系的、通常的PMSM的一般例子。圖2的β—扭矩特性有2π的周期性，在圖的點A（β=β0）、點B（β=β1）成為扭矩0。這里，表示電流相位角β的范圍為以下4種情況下，以電流相位角β進行直流勵磁時的電動機的轉(zhuǎn)子的舉動。

（1）在-π≤β<β0的范圍內(nèi)時

扭矩為負，所以轉(zhuǎn)子產(chǎn)生右旋轉(zhuǎn)的扭矩。于是，圖1的電流矢量的方向為dq軸以不變的狀態(tài)進行右旋轉(zhuǎn)，所以電流相位角β增加。終于成為β=β0，在該點A成為扭矩0并停止。

（2）β=β0或者β=β1

扭矩是0，所以保持停止狀態(tài)。

（3）在β0<β<β1的范圍內(nèi)時

扭矩為正，所以轉(zhuǎn)子產(chǎn)生左旋轉(zhuǎn)的扭矩。于是，圖1的電流扭矩的方向為d?q軸以不變的狀態(tài)進行左旋轉(zhuǎn)，所以電流相位角β減少。終于在β=β0的點左旋轉(zhuǎn)停下而停止。

（4）在β1<β≤π的范圍內(nèi)時

扭矩為負，所以和（1）一樣，在成為β=β0的點停止。

由所述的（1）～（4）可知，進行直流勵磁的瞬間的電流相位角β，如果β≠β1，則轉(zhuǎn)子移動，使β=β0，并在這點穩(wěn)定停止。另外，所謂穩(wěn)定停止點β0，可以說是在電流相位角β增加時，將β=β0的點作為邊界，扭矩從負轉(zhuǎn)為正的點。在β=β1時，成為扭矩0并停止，但是與上述相比非常不穩(wěn)定，磁動勢的方向只變化一點點，使轉(zhuǎn)子朝向穩(wěn)定停止點β=β0移動。因此，實用上幾乎不成為問題。

即，穩(wěn)定停止點在圖2的β-扭矩特性圖中，扭矩從負變?yōu)檎龝r的扭矩成為0的相位。

接著，說明與PMSM的電流相位角β有關(guān)的扭矩方程式。在PMSM的等價電路常數(shù)中，如果直軸電感為Ld、橫軸電感為Lq、感應(yīng)電動勢常數(shù)為k?e、極對數(shù)為p、圖1的電流矢量I?a（大小與電流有效值相等）的d軸方向的電流分量為q軸方向的電流分量為則一般有以下的PMSM的扭矩式。

τ=p[ke×iq+（Ld–Lq）×id×iq]?????（式1）