[發明專利]旋轉電機的控制裝置和電動車輛的控制裝置

在審

• 申請號: 201880099891.7
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN113169694A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 立花知也;金原義彥
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳力奕;宋俊寅

本發明的旋轉電機的控制裝置包括：磁極位置推測部；基于流過旋轉電機的各相的相電流的檢測結果來生成d軸電流和q軸電流的矢量運算部；對第1d軸電流指令和第1q軸電流指令進行校正并輸出第2d軸電流指令和第2q軸電流指令的電流指令校正部；電流控制部；將包含特定頻率分量的高頻電壓重疊于旋轉坐標上的電壓指令的電壓施加部；以及電壓控制部，磁極位置推測部基于特定頻率分量的狀態量來推測磁極位置，電流指令校正部對電流指令進行校正，以使得電氣角頻率分量的電流振幅為特定頻率分量的電流振幅的1/2倍以上。

技術領域

本發明涉及推測轉子的磁極位置來控制旋轉電機的旋轉電機的控制裝置和電動車輛的控制裝置。

背景技術

以往，作為旋轉電機的控制裝置，存在如下裝置：準確地掌握旋轉電機的轉子速度或轉子位置，基于轉子的位置或轉速，在恰當的定時使電流流過繞組從而利用磁體的吸引和排斥力來產生驅動力。作為現有的旋轉電機的控制裝置，已知有如下裝置：為了掌握轉子的速度信息或位置信息，例如具備編碼器、旋轉變壓器之類的傳感器。

在對旋轉電機設置位置傳感器或速度傳感器的結構的情況下，能準確地得到旋轉電機的轉子速度信息或轉子位置信息。另一方面，存在因傳感器引起的成本增加的問題、需要用于將傳感器信息傳輸到控制裝置的布線的問題，還存在因傳感器自身的故障所引起的可靠性下降的問題。

因此，作為解決上述問題的結構，開發了所謂的無位置傳感器控制法，根據施加于旋轉電機的電壓、或流過旋轉電機的電流來推測旋轉電機的轉子位置。作為與旋轉電機中的無傳感器化有關的控制方法，具有根據旋轉電機的感應電壓來推測旋轉電機的轉子位置的方法。

這里，具有感應電壓的大小與旋轉電機的速度成正比的特征。因此，在零速或低速區域中感應電壓變小，S/N比變差。因此，在零速或低速區域中，推測旋轉電機的轉子位置較為困難。

此外，作為解決上述問題的其它結構，存在如下控制方法：利用轉子的磁突極性，將位置推測用的高頻信號重疊，并基于重疊后的高頻信號來提高轉子位置的推測精度。該方法中，必須將位置推測用的高頻信號注入旋轉電機，但具有如下優點：能推測旋轉電機的轉子位置，而與旋轉電機的速度無關。因此，為了在零速和低速區域中進行位置檢測，使用利用了突極性的無傳感器控制法。

作為利用了突極性的無傳感器控制法，提出了如下控制法：基于特定頻率的電流信號來推測旋轉電機的電氣角，該特定頻率的電流信號在施加了在三相旋轉電機的推測d軸的正方向和負方向上振動的高頻電壓信號時實際傳播到旋轉電機(例如，參照專利文獻1)。然而，在電流振幅變小的無負載或輕負載下，存在如下問題：由于檢測信號的精度變差、以及因死區時間而引起的電壓誤差，導致轉子位置的推測變得困難。

因此，作為提高無負載和輕負載時的轉子位置的推測精度的方法，存在如下方法：根據從轉矩最大化曲線上確定的電流矢量，使d軸電流指令值向負方向偏移，并進行校正，以使得d軸電流指令值為下限值以上。通過采用這樣的控制方法，從而實現了抑制檢測信號的精度變差的影響的控制裝置(例如，參照專利文獻2)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第3312472號公報

專利文獻2：日本專利特開2009-290929號公報

發明內容

發明所要解決的技術問題

專利文獻2所記載的旋轉電機的控制裝置中，為了抑制轉子位置的推測精度的變差，具備將d軸電流指令值的上限限制為零或負值的上限值控制部，以對d軸電流指令值進行校正。然而，為了計算d軸電流指令值的校正量，考慮事先進行實驗等，并設定轉子位置的推測精度未變差的校正量。

希望d軸電流指令值的校正量對于各種各樣的旋轉電機能容易地決定。在d軸電流指令值的校正量過小的情況下，轉子位置的推測精度變差。