磁极位置检测装置及电动机控制装置制造方法及图纸

电动机控制装置的磁极位置检测装置具有对磁极位置进行推定的运算器。运算器生成使构成逆变器的3个支路全部动作的三相连接电压脉冲指令、和仅使3个支路中的2个动作的一相缺相电压脉冲指令，根据基于在三相连接电压脉冲指令施加时流动的电动机电流而推定出的第1磁极位置推定值、和在一相缺相电压脉冲指令施加时流动的电动机电流而推定出的第2磁极位置推定值，缩小推定范围。

Pole Position Detection Device and Motor Control Device

The magnetic pole position detection device of the motor control device has an arithmetic unit for estimating the magnetic pole position. The arithmetic generator generates three-phase connected voltage pulse instructions that make all three branches of the inverter operate, and one-phase gap voltage pulse instructions that only two of the three branches operate. According to the estimated value of the first pole position based on the motor current flowing when the three-phase connected voltage pulse instructions are applied, and the motor flowing when the one-phase gap voltage pulse instructions are applied, the arithmetic generator generates the three-phase connected voltage pulse instructions. The inferred value of the position of the second magnetic pole based on the current reduces the inferred range.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁极位置检测装置及电动机控制装置
本专利技术涉及能够检测对诸如工作机械这样的工业用机械装置进行驱动的电动机的磁极位置的磁极位置检测装置及具有该磁极位置检测装置的电动机控制装置。
技术介绍
作为对工业用机械装置进行驱动的电动机的其中之一，存在同步型磁铁电动机。同步型磁铁电动机，通常要求与转子的磁极位置相对应的电流控制。在电动机的磁极位置保持不定的状态下试图使电动机旋转的情况下，有时电动机的每单位电流的输出扭矩变小，无法发挥期望的输出特性。如果检测器和电动机磁极的安装关系已知，则电动机的磁极位置能够根据检测器的位置数据进行计算。但是，检测器和电动机磁极的安装位置有时根据电动机而不同。在该情况下，无法根据位置数据而检测准确的磁极位置，因此要求对磁极位置进行推定。在此基础上，对工业用机械装置进行驱动的电动机有时被用于水平轴或者重力轴。在被用于水平轴的情况下，提出了下述方法，即，实际上为了对电动机进行驱动而供给充分的电流，观察电动机的旋转动作而对磁极位置进行推定。另一方面，在被用于重力轴的情况下，为了在重力轴中防止下落，因此需要一边机械地约束电动机，即，将电动机保持停止状态不变，一边对电动机磁极位置进行推定。因此，在电动机被用于重力轴的情况下，存在下述课题，即，无法使用根据电动机的动作而对磁极位置进行推定的方法。针对上述课题，提出了即使在电动机被机械地约束的状态下，保持停止不变，仍进行磁极位置推定的各种电动机控制装置。作为将电动机保持停止不变，进行磁极位置推定的电动机控制装置的一个例子，存在下述专利文献1所示的装置。在专利文献1中，公开了下述技术，即，对向电动机施加了由逆变器输出的电压脉冲时的电动机电流进行测量，基于根据绕组的磁饱和特性而产生的电流振幅的差异对磁极位置进行推定。专利文献1的方法，虽然在电动机绕组中使电流流动，但电流值小，不产生使电动机旋转的扭矩。因此，即使是对象电动机被机械地约束的固定轴，也能够推定磁极位置。专利文献1：日本特开2000－92891号公报
技术实现思路
但是，通过专利文献1的方法推定出的磁极位置，在逆变器能够输出的电压矢量存在6个模式的限制。因此，在推定出的磁极位置中包含±30°的误差，存在无法充分地发挥电动机的输出特性这样的课题。本专利技术就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到能够与现有方法相比高精度地对磁极位置进行推定的电动机控制装置。为了解决上述的课题并达到目的，本专利技术所涉及的磁极位置检测装置，其对同步型磁铁电动机的磁极位置进行检测，具有：电流检测单元，其对在同步型磁铁电动机的各相中流动的电动机电流进行检测；以及运算器，其生成用于对磁极位置进行推定的电压脉冲指令，输出至对同步型磁铁电动机进行驱动的逆变器，并且基于通过电压脉冲指令而逆变器动作时流动的电动机电流，对磁极位置进行推定。运算器生成使构成逆变器的3个支路全部动作的第1电压脉冲指令和仅使3个支路中的2个动作的第2电压脉冲指令，根据基于在第1电压脉冲指令施加时流动的电动机电流而推定出的第1磁极位置推定值和基于在第2电压脉冲指令施加时流动的电动机电流而推定出的第2磁极位置推定值，缩小推定范围。专利技术的效果根据本专利技术，具有下述效果，即，能够与现有方法相比高精度地对磁极位置进行推定。附图说明图1是表示实施方式1所涉及的电动机控制系统的结构的框图。图2是表示逆变器的结构例的框图。图3是表示实施方式1中的运算器的细部结构的框图。图4是表示用于将实施方式1中的运算器实现的硬件结构的一个例子的框图。图5是表示在实施方式1中使用的逆变器的通断状态的图。图6是表示实施方式1的逆变器能够输出的第1电压脉冲指令的组的矢量图。图7是表示实施方式1的逆变器能够输出的第2电压脉冲指令的组的矢量图。图8是表示电压矢量V1～V6施加时的电动机电流的变化的一个例子的图。图9是表示使用图8所示的电动机电流的变化关系而得到的磁极位置的第1推定表格的图。图10是表示电压矢量V7～V12施加时的电动机电流的变化的一个例子的图。图11是表示使用图10所示的电动机电流的变化关系而得到的磁极位置的第2推定表格的图。图12是使用图8及图10两者所示的电动机电流的变化关系而得到的磁极位置的第3推定表格的图。图13是表示实施方式1中的磁极位置推定处理的主流程的流程图。图14是表示图13所示的主流程中的“三相连接电压脉冲施加时的推定处理”的流程图。图15是表示图13所示的主流程中的“一相缺相电压脉冲施加时的推定处理”的流程图。图16是表示实施方式2中的运算器的细部结构的框图。图17是表示附加有推定精度切换功能的实施方式2中的主流程的流程图。具体实施方式下面，基于附图，对本专利技术的实施方式所涉及的磁极位置检测装置及电动机控制装置详细地进行说明。此外，本专利技术不受下面的实施方式限定。实施方式1.图1是表示实施方式1所涉及的电动机控制系统的结构的框图。实施方式1所涉及的电动机控制系统如图1所示，具有电动机50和将电动机50作为控制对象的电动机控制装置30。电动机50是在省略了图示的转子具有永磁铁，省略了图示的定子具有具备U相绕组、V相绕组及W相绕组的三相的电动机绕组的同步型磁铁电动机。另外，电动机控制装置30具有逆变器2和对电动机50的磁极位置进行检测的磁极位置检测装置20，磁极位置检测装置20具有电流检测单元3和运算器4。在磁极位置检测装置20中，电流检测单元3对在电动机50的各相中流动的电流iu、iv、iw进行检测。下面，将在电动机50的各相中流动的电流称为“电动机电流”。运算器4基于由电流检测单元3检测出的电动机电流iu、iv、iw，进行电动机50的磁极位置推定。另外，运算器4在进行电动机50的磁极位置推定时，生成用于磁极位置推定的电压脉冲而输出至逆变器2。逆变器2按照电压脉冲进行动作。逆变器2将在图1中未图示的电压源的直流电压变换为三相的交流电压，将变换后的交流电压施加至电动机50的各相。图2是表示逆变器2的结构例的框图，示出了将逆变器2由三相电压型的全桥逆变器构成的情况下的一个例子。逆变器2具有作为直流电压的供给源的电压源11和构成电力变换主电路的U相支路8、V相支路9及W相支路10。各相的支路如U相支路8所示，上桥臂开关6和下桥臂开关7串联地连接的一对桥臂构成对应于1相的桥臂。在V相支路9及W相支路10中简化了图示，但与U相支路8同样地构成对应于1相的桥臂。在逆变器2中，上桥臂开关6或下桥臂开关7按照后面记述的电压脉冲指令而被控制为ON或OFF。由此，电压源11的电压经由上桥臂开关6或下桥臂开关7而施加至电动机50，向电动机50供给电动机电流iu、iv、iw。此外，电动机50如图所示，能够通过在各相中插入的等价电路对电动机绕组所具有的电动机阻抗12进行模拟。此时，在电动机50中流动的电动机电流iu、iv、iw，由电压源11、上桥臂开关6的ON时间、下桥臂开关7的ON时间及电动机阻抗12决定。图3是表示实施方式1中的运算器4的细部结构的框图。运算器4如图3所示，具有：磁极位置运算部4a，其进行用于推定电动机50的磁极位置的运算；以及电压脉冲指令生成部4b，其生成用于磁极位置推定的电压脉冲。电压脉冲指令生成部4b生成详细内容在后面记述的2种电压脉冲指令，并施加至逆变器2。此外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁极位置检测装置，其对同步型磁铁电动机的磁极位置进行检测，该磁极位置检测装置的特征在于，具有：电流检测单元，其对在所述同步型磁铁电动机的各相中流动的电动机电流进行检测；以及运算器，其生成用于对所述磁极位置进行推定的电压脉冲指令，输出至对所述同步型磁铁电动机进行驱动的逆变器，并且基于通过所述电压脉冲指令而所述逆变器动作时流动的所述电动机电流，对所述磁极位置进行推定，所述运算器生成使构成所述逆变器的3个支路全部动作的第1电压脉冲指令、和仅使3个支路中的2个动作的第2电压脉冲指令，根据基于在所述第1电压脉冲指令施加时流动的所述电动机电流而推定出的第1磁极位置推定值、和基于在所述第2电压脉冲指令施加时流动的所述电动机电流而推定出的第2磁极位置推定值，缩小推定范围。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种磁极位置检测装置，其对同步型磁铁电动机的磁极位置进行检测，该磁极位置检测装置的特征在于，具有：电流检测单元，其对在所述同步型磁铁电动机的各相中流动的电动机电流进行检测；以及运算器，其生成用于对所述磁极位置进行推定的电压脉冲指令，输出至对所述同步型磁铁电动机进行驱动的逆变器，并且基于通过所述电压脉冲指令而所述逆变器动作时流动的所述电动机电流，对所述磁极位置进行推定，所述运算器生成使构成所述逆变器的3个支路全部动作的第1电压脉冲指令、和仅使3个支路中的2个动作的第2电压脉冲指令，根据基于在所述第1电压脉冲指令施加时流动的所述电动机电流而推定出的第1磁极位置推定值、和基于在所述第2电压脉冲指令施加时流动的所述电动机电流而推定出的第2磁极位置推定值，缩小推定范围。2.根据权利要求1所述的磁极位置检测装置，其特征在于，所述运算器将根据所述第1磁极位置推定值和所述第2磁极位置推定值的共通位置而缩小的磁极位置，作为第3磁极位置推定值而生成，并且，将在为了得到所述第1磁极位置推定值而使用的电压脉冲指令施加时检测的第1电流振幅、和在为了得到第2磁极位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：村田宗洋，田边章，
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