逆变器控制装置以及驱动器系统制造方法及图纸

提供提高电动机的无旋转传感器控制的精度的逆变器控制装置以及驱动器系统，实施方式的逆变器控制装置(1)具备：电流指令生成部(10)，生成电流指令值；电流检测部(80)，检测从逆变器电路(INV)输出到电动机(M)的交流电流的电流值；选通指令生成部(40)，以使电流指令值与由电流检测部(80)检测到的电流值一致的方式生成针对逆变器电路(INV)的选通指令，根据该选通指令求出逆变器电路(INV)的输出电压目标矢量；旋转相位角推测部(60)，根据由电流检测部(80)检测到的电流值和输出电压目标矢量，求出电动机(M)的旋转相位角推测值；以及极性判定部(70)，在将与电动机(M)的转子频率同步的电流通电时，使用与产生的转子频率同步的磁通、电压或这两方，进行电动机(M)的磁铁磁极判别，输出基于判别结果的旋转相位角推测值的校正值。

Inverter Control Device and Driver System

Inverter control device and driver system for improving the precision of sensorless control of motor are provided. Inverter control device (1) of the embodiment includes: current instruction generation unit (10), generating current instruction value; current detection unit (80), detecting current value of AC current output from inverter circuit (INV) to motor (M); and selecting traffic instruction generation unit (40) to make current. The turn-on instructions for the Inverter Circuit (INV) are generated in a manner consistent with the current values detected by the Current Detection Unit (80). The output voltage target vector of the Inverter Circuit (INV) is derived from the turn-on instructions. The Rotating Phase Angle Estimation Unit (60) calculates the rotation phase angle of the motor (M) based on the current values detected by the Current Detection Unit (80) and the output voltage target vector. The polarity determination unit (70) uses the flux, voltage or both sides synchronized with the generated rotor frequency to discriminate the magnet pole of the motor (M) and outputs the corrected value of the rotating phase angle conjecture value based on the discriminant result when the current current current is synchronized with the rotor frequency of the motor (M).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】逆变器控制装置以及驱动器系统
本专利技术的实施方式涉及逆变器控制装置以及驱动器系统。
技术介绍
在驱动磁铁式同步马达的逆变器的控制装置中，为了实现小型轻量化、低成本化以及提高可靠性，提出了不使用变压器、编码器等旋转传感器的无旋转传感器控制法。在无旋转传感器控制中，期望能够在从逆变器停止至最高速为止的宽的速度范围推测旋转相位角以及转速。例如，在对在转子内部具有磁铁的同步电动机进行无旋转传感器控制的情况下，需要磁铁的磁极(N极和S极中的至少一方的)位置信息。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第4241218号公报
技术实现思路
然而，在使用了高次谐波电流的方式的情况下，难以在高速旋转时检测高次谐波电流，有时磁铁的磁极位置的判别精度下降。另外，由于施加高次谐波电压，有时产生噪音。另外，即使是使用了磁铁感应电压的方式的电动机，在磁铁磁通小的、例如积极地利用磁阻转矩的电动机的情况下，即使高速旋转，也几乎不产生无负荷感应电压，难以利用电压符号来进行磁铁的磁极位置的判别。本专利技术的实施方式是鉴于上述情形而完成的，其目的在于提供提高电动机的无旋转传感器控制的精度的逆变器控制装置以及驱动器系统。实施方式的逆变器控制装置具备：电流指令生成部，生成电流指令值；电流检测部，检测从逆变器电路输出到电动机的交流电流的电流值；选通指令生成部，以使所述电流指令值与由所述电流检测部检测到的电流值一致的方式生成针对所述逆变器电路的选通指令，根据该选通指令求出所述逆变器电路的输出电压目标矢量；旋转相位角推测部，根据由所述电流检测部检测到的电流值和所述输出电压目标矢量，求出所述电动机的旋转相位角推测值；以及极性判定部，在将与所述电动机的转子频率同步的电流通电时，使用与所产生的转子频率同步的磁通、电压或这两方，进行所述电动机的磁铁磁极判别，输出基于判别结果的所述旋转相位角推测值的校正值。附图说明图1是概略地示出第1实施方式的逆变器控制装置以及驱动器系统的一个结构例的框图。图2是用于说明实施方式中的d轴、q轴以及推测旋转坐标系的定义的图。图3是用于说明图1所示的选通指令生成部的一个结构例的图。图4是用于说明图1所示的电动机的一部分的结构例的图。图5是概略地示出第1实施方式的逆变器控制装置的极性判定部的一个结构例的框图。图6是示出磁铁式同步马达的d轴电流－d轴基波磁通特性的一个例子的图。图7是用于说明实施方式的逆变器控制装置中的d轴电感设定值的设定范围的一个例子的图。图8是用于说明实施方式的逆变器控制装置的动作的一个例子的图。图9是示出关于第1实施方式的逆变器控制装置的仿真结果的一个例子的图。图10是示出关于第1实施方式的逆变器控制装置的仿真结果的一个例子的图。图11是概略地示出第2实施方式的逆变器控制装置的极性判定部的结构例的框图。图12是概略地示出第3实施方式的逆变器控制装置的极性判定部的结构例的框图。图13是示出预定的阈值与磁通差ΔΦd_NS的绝对值的关系的一个例子的图。图14是概略地示出第4实施方式的逆变器控制装置以及驱动器系统的一个结构例的框图。图15是概略地示出第4实施方式的逆变器控制装置的极性判定部的其它结构例的框图。图16是示出对本实施方式的逆变器控制装置的极性判定的动作进行了仿真的结果的一个例子的图。图17是示出对本实施方式的逆变器控制装置的极性判定的动作进行了仿真的结果的一个例子的图。图18是概略地示出第5实施方式的逆变器控制装置以及驱动器系统的一个结构例的框图。图19是概略地示出第5实施方式的逆变器控制装置的极性判定部的其它结构例的框图。图20是示出对本实施方式的逆变器控制装置的极性判定的动作进行了仿真的结果的一个例子的图。图21是示出对本实施方式的逆变器控制装置的极性判定的动作进行了仿真的结果的一个例子的图。具体实施方式以下，参照附图，详细地说明实施方式的逆变器控制装置以及驱动器系统。图1是概略地示出第1实施方式的逆变器控制装置以及驱动器系统的一个结构例的框图。本实施方式的逆变器控制装置1例如是控制驱动具有磁凸极性的永久磁铁同步马达的逆变器电路的逆变器控制装置，搭载于驱动车辆的驱动器系统。图1所示的驱动器系统具备电动机M、逆变器电路INV、逆变器控制装置1以及上位控制器CTR。逆变器控制装置1具备电流指令生成部10、dq/αβ变换部20、角度运算部30、选通(gate)指令生成部40、3相/αβ变换部50、旋转相位角推测部60、极性判定部70以及电流传感器80。电流指令生成部10从上位控制器CTR接收电流振幅指令idq_ref、电流相位指令β_ref以及电流通电标志Ion。电流指令生成部10根据电流振幅指令和电流相位指令，运算通电到电动机M的d轴电流指令值id_ref和q轴电流指令值iq_ref，在电流通电标志Ion为导通(高电平)时输出该值。d轴电流指令值id_ref和q轴电流指令值iq_ref通过下述式求出。id_ref＝－idq_ref·sinβ_refiq_ref＝idq_ref·cosβ_ref图2是用于说明实施方式中的、d轴、q轴以及推测旋转坐标系(dc轴、qc轴)的定义的图。d轴为在电动机M的转子中静态电感最小的矢量轴，q轴为在电角度下与d轴正交的矢量轴。相对于此，推测旋转坐标系对应于转子的推测位置处的d轴和q轴。即，从d轴旋转推测误差Δθ后的矢量轴为dc轴，从q轴旋转推测误差Δθ后的矢量轴为qc轴。通过上述式求出的d轴电流指令值id_ref为从dc轴旋转180度后的方向的矢量值，q轴电流指令值iq_ref为qc轴的方向的矢量值。对dq/αβ变换部20输入d轴电流指令值id_ref、q轴电流指令值iq_ref以及旋转相位角的推测值θest。dq/αβ变换部20是将用dq轴的坐标系表示的d轴电流指令值id_ref和q轴电流指令值iq_ref变换为用αβ轴的固定坐标系表示的α轴电流指令值iα_ref和β轴电流指令值iβ_ref的矢量变换器。此外，α轴表示电动机M的U相绕组轴，β轴为与α轴正交的轴。用αβ轴的固定坐标系表示的值能够不使用电动机的转子相位角来运算。在dq/αβ变换部20的后级配置有电流控制部的减法器。从dq/αβ变换部20输出的α轴电流指令值iα_ref以及β轴电流指令值iβ_ref被输入到减法器。另外，由电流传感器80检测从逆变器电路INV输出的至少2相的电流值，由3相/αβ变换部50变换为αβ轴固定坐标系的电流值iα_FBK、iβ_FBK被输入到减法器。减法器输出α轴电流指令值iα_ref与从逆变器电路INV输出的电流值iα_FBK的电流矢量偏差Δiα、以及β轴电流指令值iβ_ref与从逆变器电路INV输出的电流值iβ_FBK的电流矢量偏差Δiβ。对角度运算部30输入从减法器输出的电流矢量偏差Δiα和电流矢量偏差Δiβ。角度运算部30根据被输入的电流矢量偏差Δiα、Δiβ，运算αβ轴(固定坐标系)的电流矢量偏差的角度θi。角度θi通过电流矢量偏差Δiα、Δiβ的反正切(tan-1)求出。图3是用于说明图1所示的选通指令生成部40的一个结构例的图。选通指令生成部40以使电流指令值与实际地从逆变器电路INV输出的电流值一致的方式，输出提供给逆变器电路INV的U相、V相、W相的开关元件的选通指本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种逆变器控制装置，电流指令生成部，生成电流指令值；电流检测部，检测从逆变器电路输出到电动机的交流电流的电流值；选通指令生成部，以使所述电流指令值与由所述电流检测部检测到的电流值一致的方式生成针对所述逆变器电路的选通指令，根据该选通指令求出所述逆变器电路的输出电压目标矢量；旋转相位角推测部，根据由所述电流检测部检测到的电流值和所述输出电压目标矢量，求出所述电动机的旋转相位角推测值；以及极性判定部，在使与所述电动机的转子频率同步的电流通电时，使用与所产生的转子频率同步的磁通、电压或这两方，进行所述电动机的磁铁磁极判别，输出基于判别结果的所述旋转相位角推测值的校正值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.22 JP 2016-1621991.一种逆变器控制装置，电流指令生成部，生成电流指令值；电流检测部，检测从逆变器电路输出到电动机的交流电流的电流值；选通指令生成部，以使所述电流指令值与由所述电流检测部检测到的电流值一致的方式生成针对所述逆变器电路的选通指令，根据该选通指令求出所述逆变器电路的输出电压目标矢量；旋转相位角推测部，根据由所述电流检测部检测到的电流值和所述输出电压目标矢量，求出所述电动机的旋转相位角推测值；以及极性判定部，在使与所述电动机的转子频率同步的电流通电时，使用与所产生的转子频率同步的磁通、电压或这两方，进行所述电动机的磁铁磁极判别，输出基于判别结果的所述旋转相位角推测值的校正值。2.根据权利要求1所述的逆变器控制装置，其中，所述极性判定部根据磁通的实际值与磁通的设定值之差、或电压的实际值与电压的设定值之差，进行所述电动机的磁铁磁极判别。3.根据权利要求2所述的逆变器控制装置，其中，所述极性判定部使用被设定为将正方向的d轴电流通电到所述电动机...

【专利技术属性】
技术研发人员：茂田智秋，谷口峻，铃木健太郎，结城和明，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝基础设施系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP