本发明专利技术提供一种同步机的无传感器控制装置，具备：变流器０５，相互变换直流电力和交流电力；转子具有磁凸极性且从变流器被提供电力并被驱动的永磁体同步机０７；ＰＷＭ调制单元０４，根据用于控制永磁体同步机的指令来决定变流器中的输出电压；电流检测单元０６，检测流经永磁体同步机的电流；高频分量运算单元１０，运算根据在ＰＷＭ调制单元中决定并从变流器输出的电压而产生的电流变化的高频分量；和旋转相位角推定单元０８，根据高频分量在与永磁体同步机的旋转同步的旋转坐标轴上的空间分布来推定永磁体同步机的旋转相位角，由此能够抑制由于同步机的无传感器控制而产生的损耗、噪声的增大，且能够以简单的调整来进行稳定的运行。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种同步机的无传感器控制装置。
技术介绍
在转子中使用了永磁体的同步机的控制中，为了驱动控制同步机(电动机、发电机)，需要检测转子的旋转相位角的传感器。但是，况下，存在以下所列出那样的问题点。第一，存在用于检测旋转相位角的传感器，从而增大驱动系统整体的容积。由此，阻碍在有限的设置空间内扩大同步机的输出。第二，需要对用于检测旋转相位角的传感器自身进行保养检查作业。由此，保养检查效率变差。第三，来自用于检测旋转相位角的传感器的信号线上叠加有噪声等，从而干扰检测值，控制性能变差。第四，用于检测旋转相位角的传感器几乎都需要用于驱动该传感器的电源，需要设置与同步机驱动不同系统的电源。这在电源设置空间、电力供给线、成本等中成为负担增加的主要原因。根据如上所述的理由，开发了不使用传感器而推定旋转相位角并根据所推定的旋转相位角来进行驱动控制的控制方式。将它称作"无传感器控制"。作为进行这种同步机的无传感器控制的、特别是在停止/低速状态下有效的无传感器控制装置，已知有如专利第3168967号公报中所记载的控制装置，该控制装置在利用PWM变流器(inverter)来驱动同步机的系统中，在控制变流器的指令中叠加频率远高于同步机运行频率的高频电压指令，并从因此产生的高频电流响应中检测与所叠加的高频指令相对应的分量并进行处理，从而得到旋转相位角的误 差，使用该误差来推定旋转相位角。在上述现有的同步机的无传感器控制装置中，不使用旋转相位角 传感器而能够控制同步机，具有以低成本来提高维护性能等的优点。 但是，如上述专利文献所记载的无传感器控制装置那样，在检测高频 电流响应中与高频电压指令相对应的分量的控制方式中，需要基本流 过所期望的高频电流，与使用旋转相位角传感器的控制装置相比，存 在损耗、噪声极度增大的问题点。并且，其次为了稳定地推定旋转相 位角，需要微调所叠加的高频指令的振幅、频率、高频叠加方法，实 际上为了将马达和控制装置进行组合并进行稳定的运行，需要进行复 杂且费时的调整，这是实情。具体地说，马达的特性由于由马达绕组 的饱和所引起的电感的变动而发生变动，因此需要进行与马达的转矩 电流相应的高频叠加方法的变更、高频电流检测方法的微调等。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述现有技术的课题而作出的，其目的在于提 供一种抑制由于无传感器控制而产生的损耗、噪声的增大、且能够以 简单的调整来实现稳定的运行的同步机的无传感器控制装置。本专利技术的特征在于，同步机的无传感器控制装置具备变流器， 相互变换直流电力和交流电力；转子具有磁凸极性且从上述变流器被 提供电力并被驱动的同步机；PWM调制单元，根据用于控制上述同 步机的指令来决定上述变流器中的输出电压；电流检测单元，检测流 经上述同步机的电流；高频分量运算单元，运算根据在上述PWM调 制单元中决定并从上述变流器输出的电压而产生的电流变化的高频 分量；以及旋转相位角推定单元，根据上述高频分量在与上述同步机位角。根据本专利技术的同步机的无传感器控制装置，运算流经同步机的电 流变化的高频分量，根据与同步机的旋转同步的dq轴坐标系中的高频电流变化的空间分布，无需旋转相位角传感器而推定马达转子的相 位角从而控制同步机，因此能够抑制由于无传感器控制而产生的同步 机的损耗、噪声的增大，并且能够以简单的调整来实现稳定的运行。附图说明图l是表示一般的永磁体同步机模型和坐标的定义的框图。图2是表示上述永磁体同步机的电压向量的定义的框图。图3是本专利技术的第1实施方式的同步机的无传感器控制装置的框图。图4是表示永磁体同步机的dq坐标轴上的电流变化的高频分量 分布的曲线图。图5是表示永磁体同步机的dq坐标轴上的电流变化的误差是 -30。的情况下的高频分量分布的曲线图。图6是表示永磁体同步机的dq轴坐标上的转矩100%输出、电 流变化的误差是0。的状态下的高频分量分布的曲线图。图7是表示永磁体同步机的dq轴坐标上的转矩100%输出、电 流变化的误差是-30。的状态下的高频分量分布的曲线图。图8是表示永磁体同步机的dq轴坐标上的转矩100%输出、电 流变化的误差是+30。状态下的高频分量分布的曲线图。图9是表示本专利技术的第3实施方式的同步机的无传感器控制装置 中的特征量和误差的关系的曲线图。图IO是本专利技术的第4实施方式的同步机的无传感器控制装置的框图。具体实施例方式下面基于附图详细说明本专利技术的实施方式。 (第1实施方式) 本专利技术的同步机的无传感器控制装置运算出流经永磁体同步机 的电流变化的高频分量，根据与同步机的旋转同步的dq轴坐标系中的高频电流变化的空间分布，无旋转相位角传感器地推定马达转子的 相位角，并控制永磁体同步机。图1表示一般的永磁体同步机的结构。永磁体同步机的定子Ol 由U、 V、 W的3相绕组01U、 OIV、 OIW构成，转子由转子4失心02 和永磁体03构成。在本实施方式的同步机的无传感器控制装置中， 作为与永磁体同步机的旋转同步进行旋转的坐标系，将永磁体的磁通 方向定义为d轴，将与该d轴正交的轴定义为q轴。另外，将U相绕 组方向定义为a轴，将与其正交的方向定义为"轴，将以a轴方向为 基准而到d轴方向为止的角度定义为同步机的旋转相位角0。根据这 种定义，永磁体同步机的电压/电流的关系由式l表示。在此，Trqref是转矩指令，k是常数，0i是以yS轴坐标系中的 ^轴为基准的电流相位角。但是，电流指令Iyref、 I^ref也可以准备可将转矩指令作为参 数参照的表，通过参照该表来提供。使用了表的方法，在转矩和电流 的关系不适合如上述的式2那样公式化的情况等中有效。接着，如上所述，将从转矩指令求出的电流指令Iyref、 Uref、 和流经该永磁体同步机07的电流的y轴响应值Iyres、 5轴响应值 15res作为输入，通过如下的比例积分控制来运算y轴电压指令 Vyref、 (5轴电压指令V3ref。[式3在此，Kp是比例增益，Ki是积分增益，s是拉普拉斯算子。 接着，根据从旋转相位角推定部08输出的旋转相位角推定值 0est，通过如下的运算对如上那样所输出的y轴电压指令Vyref、 5轴 电压指令V5ref进行坐标变换，运算3相电压指令Vuref、 Vvref、 Vwref。<formula>formula see original document page 11</formula>高频电压V d、 V q，能够定义为变流器输出电压和马达感应电 压的高频分量之和。其中，虽然马达感应电压由于旋转速度和驱动电 流而发生变动，但是其高频分量微小，作为与在该旋转相位角推定部 08中所使用的高频分量的空间分布相关的高频电压，变流器输出电压 的高频分量占支配地位。变流器输出电压的高频分量是由PWM的输 出电压向量来决定的，因此高频电压V-d、 V q的振幅值几乎可视为 固定。由此可知，高频电流I—d、 rq如下所示成为由V—d、 V—q、 Ld、 Lq所决定的一定的分布。[式10本申请专利技术人通过实验确认了如下事实在作为专利技术人所使用的 开发设备的永磁体同步机的dq轴坐标系中，在空间上描绘电流变化 的高频分量时，其分布变成如图4所示的大致椭圆分布。这证明了式 IO的原理。通过使用该本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种同步机的无传感器控制装置，其特征在于，具备： 变流器，相互变换直流电力和交流电力； 转子具有磁凸极性且从上述变流器被提供电力并被驱动的同步机； ＰＷＭ调制单元，根据用于控制上述同步机的指令来决定上述变流器中的输出电压； 电流检测单元，检测流经上述同步机的电流； 高频分量运算单元，运算根据在上述ＰＷＭ调制单元中决定并从上述变流器输出的电压而产生的电流变化的高频分量；以及 旋转相位角推定单元，根据上述高频分量在与上述同步机的旋转同步的旋转坐 标轴上的空间分布来推定上述同步机的旋转相位角。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：安井和也，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。