交流电动机的速度推测装置、交流电动机的驱动装置、制冷剂压缩机及冷冻循环装置制造方法及图纸

交流电动机(2)的速度推测装置(101)具备：模型偏差运算部(11)，根据交流电动机(2)的电压、电流及推测角速度，运算模型偏差；第1角速度推测部(21)，根据所述模型偏差，运算第1推测角速度，作为包含实际角速度的直流分量的低频分量；第2角速度推测部(22)，根据包含于所述模型偏差的特定的高频分量，运算第2推测角速度，作为实际角速度的高频分量；以及加法器，将所述第1推测角速度和所述第2推测角速度相加，将所述第1推测角速度与所述第2推测角速度的相加值，作为所述推测角速度，反馈给所述模型偏差运算部。

Speed estimation device of AC motor, drive device of AC motor, refrigerant compressor and refrigeration cycle device

The speed estimation device (101) of the alternating current motor (2) includes: the model deviation calculation unit (11), which calculates the model deviation according to the voltage, current and estimated angular velocity of the alternating current motor (2); the angular velocity estimation unit (21), which calculates the first estimated angular velocity according to the model deviation as the low frequency component of the direct current component containing the actual angular velocity; and the angular velocity estimation unit (22), which calculates the model deviation according to the package. The specific high-frequency component contained in the model deviation calculates the second inferred angular velocity as the high-frequency component of the actual angular velocity; and the adder adds the first inferred angular velocity and the second inferred angular velocity together, and feeds back the first inferred angular velocity and the second inferred angular velocity as the inferred angular velocity to the model deviation calculation unit.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交流电动机的速度推测装置、交流电动机的驱动装置、制冷剂压缩机及冷冻循环装置
本专利技术涉及推测感应机或者同步机这样的交流电动机的速度的速度推测装置、交流电动机的驱动装置、制冷剂压缩机以及冷冻循环装置。
技术介绍
交流电动机的速度通过利用发生转矩以及负载转矩的运动方程式记述，在发生转矩以及负载转矩中的任意转矩振动的情况下速度也振动。速度或者转矩的脉动成为噪音或者振动的原因，所以需要高精度地控制交流电动机的速度或者转矩的单元。为了高精度地控制感应机或者同步机这样的交流电动机的速度或者转矩，转子的位置信息不可或缺。然而，若使用位置传感器或者速度传感器，则存在成本上升或者可靠性下降的可能性，所以进行了与交流电动机的无传感器控制有关的大量的研究。作为交流电动机的无传感器控制，已知利用自适应观测器的手法。使用自适应观测器的无传感器矢量控制方式是根据感应电压高精度地推测速度的方式，具有能够使速度推测误差稳定地为零这样的优点。然而，在该无传感器矢量控制方式中存在推测响应的制约，该无传感器矢量控制方式难以正确地推测高频的速度脉动。因此，在该无传感器矢量控制方式中，极难以反馈速度推测值来抑制高频的速度脉动。作为负载转矩周期性地振动的负载的代表例，已知在冷冻循环装置中使用的压缩机。另外，作为交流电动机的发生转矩周期性地脉动的主要因素，可以列举出交流电动机的感应电压的畸变、电流检测器的偏移、增益失衡、以及电力变换器的上下短路防止时间所引起的输出电压误差。存在在驱动交流电动机时，因这些周期干扰要素而导致控制性大幅恶化的情况。在专利文献1、2中，公开了用于通过反馈控制抑制高频的速度脉动或者转矩脉动的方法。在专利文献3中，公开了用于通过前馈控制抑制高频的速度脉动或者转矩脉动的方法。在专利文献1公开的控制方法中，通过傅里叶变换分别抽出任意谐波的旋转不均的正弦项系数以及余弦项系数，以使它们变为零的方式进行PID(ProportionalIntegralDerivative，比例积分微分)控制之后，使补偿信号交流化并与电流指令相加，来减轻旋转不均。在专利文献2中，无传感器控制中的位置推测误差被称为轴误差，在专利文献2公开的控制装置中，通过构筑用于根据轴误差消除周期干扰分量的反馈环，来减轻速度脉动。专利文献3公开的转矩控制装置使用转矩校正量存储单元，试图通过前馈控制使压缩机的负载转矩脉动与电机转矩一致。通过前馈控制，在无传感器控制的情况下，也能够实现高频的速度脉动的抑制。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平1-308184号公报专利文献2：日本专利第4221307号公报专利文献3：日本特开2001-37281号公报
技术实现思路
然而，在专利文献1公开的控制方法中，在无法正确地检测高频的速度脉动的情况下，无法减少旋转不均。如果使用速度传感器或者位置传感器，虽能够正确地检测旋转速度，但装置成本上升。然而，在不使用速度传感器或者位置传感器的情况下，由于推测响应的制约无法正确地推测过渡性的旋转速度的脉动，所以难以使用专利文献1公开的控制方式。另外，专利文献2公开的无传感器矢量控制方式存在无助于减轻高频的振动的可能性。在专利文献2中，记载了“在将驱动压缩机的频率的最高频率设为100％的情况下，在超过30％的范围内，也能够实现低噪音化/低振动化”，但未明确记载有效果的最大频率是几％。为了在无传感器控制中根据位置推测误差抑制高频范围的振动，需要将位置推测系统的推测响应设定得非常高。其原因是，在位置推测系统的推测响应不足的情况下，无法探测高频的振动分量，所以难以进行振动抑制控制。但是，在学会、论文所发表的一般的技术水准中，推测响应的极限是几百rad/s程度。在从推测响应的上限值考虑时，极其难以在压缩机的最高频率的40％或更高的区域中正确地检测位置推测误差的脉动。因此，在要求的频率比之更高的情况下，通过专利文献2公开的技术难以减少振动。另外，专利文献2公开的利用反馈控制的无传感器矢量控制方式与使用自适应观测器的无传感器矢量控制方式差异巨大。因此，在原理上，难以将使用自适应观测器的无传感器矢量控制方式与专利文献2的振动抑制控制相结合。另外，专利文献3公开的无传感器矢量控制方式一般需要事先调整，并且尚不确定在事先设想的运行条件与实际的运行条件不同的情况下是否能够正确地抑制脉动。这样在交流电动机的无传感器控制中难以抑制高频的速度脉动或者转矩脉动。本专利技术是鉴于上述情况而作出的，其目的在于得到一种能够在交流电动机的无传感器控制中正确地推测高频的速度脉动的交流电动机的速度推测装置。为了解决上述课题并达成目的，本专利技术提供一种交流电动机的速度推测装置，其特征在于，具备：模型偏差运算部，根据交流电动机的电压、电流及推测角速度，运算模型偏差；第1角速度推测部，根据模型偏差，运算第1推测角速度，作为包含实际角速度的直流分量的低频分量；第2角速度推测部，根据包含于模型偏差的特定的高频分量，运算第2推测角速度，作为实际角速度的高频分量；以及加法器，将第1推测角速度和第2推测角速度相加，将第1推测角速度和第2推测角速度的相加值作为推测角速度反馈给模型偏差运算部。根据本专利技术，实现能够在交流电动机的无传感器控制中正确地推测高频的速度脉动的效果。附图说明图1是示出本专利技术的实施方式1所涉及的交流电动机的速度推测装置的结构的图。图2是示出比较例所涉及的交流电动机的速度推测装置的结构的图。图3是图2所示的速度推测装置的波特图。图4是本专利技术的实施方式1所涉及的交流电动机的速度推测装置的波特图。图5是本专利技术的实施方式1所涉及的交流电动机的速度推测装置的硬件结构图。图6A是示出图1所示的第1角速度推测部以及第2角速度推测部的详细结构的图。图6B是示出本专利技术的实施方式2所涉及的交流电动机的速度推测装置的结构的图。图7A是示出图2所示的以往的交流电动机的速度推测装置所得到的仿真结果的图。图7B是示出本专利技术的实施方式1所涉及的交流电动机的速度推测装置所得到的仿真结果的图。图8是示出本专利技术的实施方式3所涉及的交流电动机的速度推测装置的结构的图。图9是示出本专利技术的实施方式4所涉及的交流电动机的速度推测装置的结构的图。图10是示出本专利技术的实施方式5所涉及的交流电动机的驱动装置的结构的图。图11是示出本专利技术的实施方式6所涉及的交流电动机的驱动装置的结构的图。图12A是示出专利文献1公开的速度控制方法所得到的仿真结果的图。图12B是示出本专利技术的实施方式6所涉及的交流电动机的驱动装置所得到的仿真结果的图。图13是示出本专利技术的实施方式7所涉及的制冷剂压缩机的结构的图。图14是图13所示的压缩机构的剖面图。图15是示出图13所示的压缩部的结构的图。图16是示出图15所示的旋转活塞式的压缩机构中的负载转矩的波形的图。图17是示出本专利技术的实施方式8所涉及的冷冻循环装置的结构的图。(符号说明)2：交流电动机；2-1：转子；2-2：定子；2-3：线圈；2-4：间隙；2a：压缩机构；3：电压施加部；4：电流检测部；5：速度控制部；6：转矩控制部；7、23、35：加法器；8：补偿转矩运算部；9：速度脉动抑制部；11：模型偏差运算部；12：电流推测器；13：减法器；14：偏差运算器；21、21A：第1角速度推测部；22、2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交流电动机的速度推测装置，其特征在于，具备：模型偏差运算部，根据交流电动机的电压、电流及推测角速度，运算模型偏差；第1角速度推测部，根据所述模型偏差，运算第1推测角速度，作为包含实际角速度的直流分量的低频分量；第2角速度推测部，根据包含于所述模型偏差的特定的高频分量，运算第2推测角速度，作为实际角速度的高频分量；以及加法器，将所述第1推测角速度和所述第2推测角速度相加，将所述第1推测角速度和所述第2推测角速度的相加值作为所述推测角速度反馈给所述模型偏差运算部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.08 JP 2016-1146091.一种交流电动机的速度推测装置，其特征在于，具备：模型偏差运算部，根据交流电动机的电压、电流及推测角速度，运算模型偏差；第1角速度推测部，根据所述模型偏差，运算第1推测角速度，作为包含实际角速度的直流分量的低频分量；第2角速度推测部，根据包含于所述模型偏差的特定的高频分量，运算第2推测角速度，作为实际角速度的高频分量；以及加法器，将所述第1推测角速度和所述第2推测角速度相加，将所述第1推测角速度和所述第2推测角速度的相加值作为所述推测角速度反馈给所述模型偏差运算部。2.根据权利要求1所述的交流电动机的速度推测装置，其特征在于，所述第2角速度推测部具备：频率分析器，对包含于所述模型偏差的特定的高频分量进行直流化而抽出；角速度辅助运算器，根据由所述频率分析器抽出的所述高频分量，推测角速度的脉动分量；以及交流恢复器，将所述角速度辅助运算器的输出恢复为交流。3.根据权利要求1或2所述的交流电动机的速度推测装置，其特征在于，所述高频分量是周期干扰所引起的脉动分量。4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的交流电动机的速度推测装置，其特征在于，具备抑制频率决定部，该抑制频率决定部决定要抑制的周期干扰的频率，所述抑制频率决定部对推测角速度乘以交流电动机的角速度与周期干扰的频率的比率来决定抑制频率。5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的交流电动机的速度推测装置，其特征在于，具备n个所述第2角速度推测部，其中n是大于或等于2的自然数，所述加法器将所述n个所述第2角速度推测部的输出相加，各所述第2角速度推测部根据分别不同的频率的高频分量，推测交流电动机的角速度，将所述第1角速度推测部的输出与所述n个所述第2角速度推测部的输出的总和作为所述推测角速度反馈给所述模型偏差运算部。6.根据权利要求2所述的交流电动机的速度推测装置，其特征在于，所述第2角速度推测部分别具备作为所述角速度辅助运算器的2个PI控制器，所述频率分析器将所述高频分量拆分为余弦分量和正弦分量而进行分析，所述2个PI控制器对由所述频率分析器拆分出的余弦分量和正弦分量分别进行PI控制，来运算推测角速度的余弦分量和正弦分量，所述交流恢复器通过对推测角速度的余弦分量和正弦分量分别乘以余弦波和正弦波并将它们相加，求出推测角速度的高频分量。7.根据权利要求2所述的交流电动机的速度推测装置，其特征在于，所述第2角速度推测部分别具备作为所述角速度辅助运算器的2个PI控制器和积分器，所述频率分析器将所述高频分量拆分为余弦分量和正弦分量而进行分析，所述2个PI控制器对由所述频率分析器拆分出的余弦分量和正弦分量分别进行PI控制，来运算推测角加速度的余弦分量和正弦分量，所述交流恢复器通过对推测角加速度的余弦分量和正弦分量分别乘以余弦波和正弦波并将它们相加...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥健治，有泽浩一，鹿岛美津夫，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP