[發明專利]磁鐵磁通量推定裝置、異常減磁判定裝置、同步電機驅動裝置及電動車有效

申請號：	201410060878.4	申請日：	2014-02-21
公開（公告）號：	CN104009684B	公開（公告）日：	2018-04-24
發明（設計）人：	安井和也;谷口峻;鹿野將	申請（專利權）人：	株式會社東芝
主分類號：	H02P6/16	分類號：	H02P6/16;H02P6/08
代理公司：	北京鴻元知識產權代理有限公司11327	代理人：	姜虎,陳英俊
地址：	日本***	國省代碼：	暫無信息
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摘要：
搜索關鍵詞：	磁鐵磁通量推定裝置異常判定同步電機驅動電動車
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【說明書】：

交叉引用相關申請

本申請以日本專利申請2013-32391號（申請日：2013年2月21日）為基礎，并且享有該申請的優先權，通過引用將該申請的全部內容包含于此。

技術領域

實施方式涉及磁鐵磁通量推定裝置、異常減磁判定裝置、同步電機驅動裝置及電動車。

背景技術

內置式永磁同步電機（IPMSM）中，通過在轉子內部內置永久磁鐵的配置，得到高轉矩。IPMSM生成的轉矩是通過來自磁鐵磁通的轉矩、即磁鐵轉矩以及因磁阻變化而產生的磁阻轉矩的和來表示，由于磁鐵轉矩是與磁鐵磁通成比例的轉矩，因而一旦永久磁鐵磁通變動，磁鐵轉矩也產生變動，進而生成的轉矩也產生變動。但是，轉子內部的永久磁鐵具有其磁通根據自身的溫度而變化的特性。即，根據永久磁鐵的溫度變化，IPMSM所生成的轉矩產生變化，從而對于電機的輸出轉矩指令，實際的輸出轉矩的精度下降。

而且，一旦永久磁鐵的溫度上升到一定水平以上，之后即便溫度降低，磁鐵磁通也無法恢復，即引起所謂的“不可逆減磁”。一旦陷入不可逆減磁狀態，輸出轉矩自然會降低，而且需要施加更大的電流以產生要求的轉矩，因此導致電機的效率降低。

為了應對上述狀況，研發出了一種檢測永久磁鐵磁通的減磁狀態的技術。另外，已有一種利用永磁同步電機的旋轉角度無傳感器控制技術而開發的減磁檢測技術。

上述檢測永久磁鐵磁通的減磁狀態的技術利用電機電壓以磁鐵磁通為比例系數而與電機的旋轉速度成比例的特性，來檢測磁鐵磁通的減磁狀態。這種方法需要電機以足夠高速進行旋轉，無法在停止狀態檢測減磁狀態。

另外，應用永磁同步電機的旋轉角度無傳感器控制技術而開發的減磁檢測技術，在旋轉角度無傳感器控制的NS極性判別時，利用了如下現象：即，當向推定的d軸方向施加正負的偏置電流時，基于偏置電流產生的磁通和磁鐵磁通的合成磁通而產生磁飽和，導致d軸電感降低的現象。即，根據在減磁狀態中不發生磁飽和，d軸電感也不會降低的情況，以檢測減磁狀態。但是，這個方法需要依次施加正負的偏置電流，檢測減磁狀態需耗費時間，而且無法檢測或推定磁鐵磁通量本身。

發明內容

上述檢測永久磁鐵磁通的減磁狀態的技術利用了電機電壓以磁鐵磁通為比例系數與電機的旋轉速度成比例的特性，來檢測磁鐵磁通的減磁狀態。這種方法需要電機充分高速地旋轉，無法在停止狀態檢測減磁狀態。

另外，應用永磁同步電機的旋轉角度無傳感器控制技術而開發的減磁檢測技術，在旋轉角度無傳感器控制的NS極性判別時，利用了如下現象：當向推定的d軸方向施加正負的偏置電流時，基于偏置電流產生的磁通和磁鐵磁通的合成磁通而產生磁飽和，導致d軸電感降低的現象。即，根據在減磁狀態中不發生磁飽和，d軸電感也不會降低的情況，以檢測減磁狀態。但是，這個方法需要依次施加正負的偏置電流，檢測減磁狀態需耗費時間，而且無法檢測或推定磁鐵磁通量本身。

本申請是為解決上述課題而進行的研究，目的在于提供無需旋轉電機即可在短時間內推定磁鐵磁通量、檢測減磁狀態的磁鐵磁通量推定裝置、異常減磁判定裝置、同步電機驅動裝置及電動車。

一實施方式的磁鐵磁通量推定裝置具備：磁極位置檢測單元，用于檢測在轉子內部具有永久磁鐵的永磁同步電機的磁極位置；等效電感值判斷單元，用于判斷與所述經判定的磁極方向對應的d軸的等效電感值；磁鐵磁通量推定單元，根據所述等效電感值，計算所述永久磁鐵的磁鐵磁通量的推定值。

根據上述結構的磁鐵磁通量推定裝置，無需旋轉電機即可在短時間內推定磁鐵磁通量并檢測減磁狀態。

附圖說明

圖1是表示搭載了第一實施方式的磁鐵磁通推定裝置的系統的一構成例的框圖。

圖2表示永磁同步電機的d軸電感特性的一例。

圖3表示永磁同步電機的構造例。

圖4表示電感的飽和特性例。

圖5表示磁鐵磁通變化時的d軸電感特性的一例。

圖6表示d軸電流的階躍響應的一例。

圖7表示施加矩形波電壓指令時的d軸電流響應的一例。

圖8表示第二實施方式的磁鐵磁通推定裝置、異常減磁判定裝置以及同步電機驅動裝置和電動車的一構成例。