同步电机控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术所涉及的同步电机控制装置包括：检测出同步电机的转子的位置的位置检测部；检测出电枢电流的电流检测部；生成第1及第2电流指令的电流指令生成部；电压指令生成部，该电压指令生成部基于电流指令、转子的位置及电枢电流来生成电压指令；功率转换部，该功率转换部基于电压指令输出至同步电机；磁通推定部，该磁通推定部基于根据转子位置的变化而计算出的转速、电压指令及电枢电流来推定出电枢交链磁通；以及磁体状态推定部，该磁体状态推定部根据转子的位置和电枢电流以及电枢交链磁通来推定永磁体的磁通或温度。由此，能以较高的精度来推定永磁体的温度或磁通，并驱动同步电机，而无需直接对永磁体安装温度检测器。

【技术实现步骤摘要】
同步电机控制装置
本专利技术涉及一种具备驱动同步电机的功率转换单元的同步电机控制装置。
技术介绍
众所周知，在利用具有逆变器等功率转换单元的同步电机控制装置对作为场磁铁具有永磁体的同步电机进行控制时，伴随着因对同步电机的电枢绕组进行通电或同步电机本身的铁损等而引起的温度上升，会产生场磁铁的永磁体的磁化强度、即磁通减少的被称作为“减磁”的现象，还会产生若超过容许温度则即使温度下降至常温、磁通也无法回到减磁发生前的状态的被称作为“不可逆减磁”的现象。因此，在对作为场磁铁具有永磁体的同步电机进行控制时，至少需要控制成以使得将永磁体的温度抑制到产生不可逆减磁的容许温度以下。另外，在仅控制同步电机的电流的情况下，通过减磁在同一电流条件下同步电机的产生转矩降低。然而，由于同步电机结构上的空间问题以及利用外壳来保护周围等原因，难以直接将温度检测器安装于永磁体，此外，作为场磁铁具有永磁体的同步电动机大多在转子一侧的内部具有永磁体，这成为对于安装温度检测器的更大的阻碍原因。因此，为了控制成主要能抑制到容许温度以下，或者，能掌握因减磁而产生的转矩下降，需要一种利用某种方法间接地测定或推定永磁体温度、或与永磁体温度相关的磁通的技术。因此，例如在专利文献1的旋转电机的控制装置中，基于从如下的电流传感器、温度传感器以及磁极位置传感器的各传感器获得的电流、温度、转速的各种信息来获取从设置于场磁铁的永磁体发出的与电枢绕组发生交链的磁通，其中，所述电流传感器对在逆变器装置与电动发电机的电枢绕组之间进行交换的电流进行检测，所述温度传感器为了修正电枢绕组的电阻值而检测出电枢绕组的温度，所述磁极位置传感器用于检测场磁铁的磁极位置。另外，例如，在专利文献2的电动机驱动装置中，在利用旋转二轴坐标(d-q轴)转换的控制中，预先将永磁体中未产生减磁时的q轴的电压操作量作为映射来保持，并基于通过比例积分(PI)控制对电动机进行电流控制时的PI控制部输出即q轴电压操作量、保持于所述映射中的永磁体中未产生减磁时的q轴电压操作量、以及旋转角速度ω来对减磁量进行运算。另外，例如在专利文献3的永磁体电动机的减磁检测方法中，通过依次实施以下步骤来判断转子磁体部的减磁状态，所述步骤包括：步骤ST1，在该步骤ST1中，测定转速以及电流/电压；步骤ST3，在该步骤ST3中，基于转速以及电流/电压的所述测定值来推定绕组的温度；步骤ST4，在该步骤ST4中，基于所述绕组温度的推定值来推定所述绕组的电阻；步骤ST5，在该步骤ST5中，基于所述绕组温度的推定值来推定转子磁体部的温度；步骤ST6，在该步骤ST6中，基于所述绕组温度的推定值来推定感应电压的正常值；步骤ST7，在该步骤ST7中，基于所述绕组电阻的推定值来推定感应电压的实际值；步骤ST8，在该步骤ST8中，将在步骤ST6与ST7中推定出的感应电压系数的正常值与实际值进行比较，在其差值超过规定的阈值时判断为产生减磁。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2010-110141号公报专利文献2：日本专利特开2005-51892号公报专利文献3：日本专利特开2005-192325号公报专利文献4：国际公开专利WO2002/091558号专利文献5：国际公开专利WO2010/109528号
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，在专利文献1的旋转电机的控制装置中，当通过磁通观测器获取从场磁铁的永磁体发出的与电枢绕组发生交链的磁通时，由于使用了基于检测电枢绕组的温度的温度传感器的输出而被修正的电枢绕组的电阻值，因此需要用于检测电枢绕组温度的温度传感器，从而产生控制装置的构成元器件必然会增加的问题。另外，在专利文献2的电动机驱动装置中，虽然能判断有没有发生减磁，但专利文献2并未公开求出磁体温度或磁体磁通的绝对值(量)的方法，此外，为了进行减磁判断，需要将减磁发生前与减磁发生后的d-q轴上的电流指令设定为相同，因此，在发生减磁时对减磁发生进行判断后，对减磁量进行运算、修正，从而对由于减磁量而产生的转矩下降量进行修正，由此会产生如下问题：到判断减磁发生为止电动机所产生的转矩会相对于所希望的转矩(指令值)而有所下降。另外，在专利文献3的永磁体电动机的减磁检测方法中，预先通过实验来求出电枢绕组的温度上升与转子永磁体的温度上升之比，并基于电枢绕组的温度来推定永磁体的温度，但是电枢绕组与永磁体的热时间常数有较大差异，此外，由于也受到电动机的运行条件、冷却性能等其它因素的影响，因此难以准确地求出转子永磁体相对于电枢绕组的温度上升而产生的温度上升，从而产生难以针对各种条件、基于电枢绕组的温度，高精度地推测出磁体温度的问题。本专利技术为了解决上述问题而得以完成，其目的在于，提供一种同步电机控制装置，该同步电机控制装置能高精度地推定永磁体的温度或磁通，以对同步电机进行驱动，而无需直接将温度检测器安装于形成场磁铁的永磁体。解决技术问题所采用的技术方案为了解决上述问题，本专利技术的同步电机控制装置具备驱动同步电机的功率转换单元，其特征在于，该同步电机控制装置包括：位置检测部或位置推定部，该位置检测部检测出、或者该位置推定部推定出同步电机的转子的位置，该同步电机具有由永磁体形成场磁铁的转子；电流检测部，该电流检测部检测出同步电机的电枢电流；电流指令生成部，该电流指令生成部基于转矩指令生成在正交二轴坐标上经过坐标转换的第1及第2电流指令；电压指令生成部，该电压指令生成部基于第1及第2电流指令、所述转子的位置及电枢电流来生成电压指令；功率转换部，该功率转换部基于电压指令输出至同步电机；磁通推定部，该磁通推定部基于根据转子位置的变化而计算出的同步电机的转速、电压指令及电枢电流来推定出同步电机的电枢交链磁通；以及磁体状态推定部，该磁体状态推定部根据转子位置和电枢电流以及电枢交链磁通来推定永磁体的磁通或温度。专利技术效果根据本专利技术的同步电机控制装置，通过根据从同步电机的电枢电流在正交二轴坐标上经过转换的d轴电流以及磁通推定部所推定出的电枢交链磁通的d轴分量来推定构成场磁铁的永磁体的温度或磁通，从而无需较大地改变稳定的产生转矩，且能抑制因同步电机的电感的设定值与实际值之间的误差而引起的推定精度的下降，同时还能以较高的精度推定出构成场磁铁的永磁体的磁通或温度。附图说明图1是表示实施方式1所涉及的同步电机控制装置及包含同步电机的整个同步电机系统的图。图2是表示实施方式1所涉及的同步电机控制装置中的电压指令生成部的一个示例的结构图。图3是表示时序图的一个示例的图，该时序图表示实施方式1所涉及的同步电机控制装置的电流指令生成部中的转矩指令与d-q轴上的电流指令id*、iq*的关系。图4是表示实施方式1所涉及的同步电机控制装置的其他实施方式以及包含同步电机的整个同步电机系统的图。图5是表示实施方式2所涉及的同步电机控制装置及包含同步电机的整个同步电机系统的图。图6是在场磁铁中具有永磁体的同步电机的向量图。图7是表示实施方式2所涉及的同步电机控制装置中的电流指令生成部的一个示例的结构图。图8是表示实施方式2所涉及的同步电机控制装置中的电压指令生成部的一个示例的结构图。图9是表示时序图的一个示例的图，该时序图表示实施方式2所涉及的同步电机控制装置的电流指令生成部中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步电机控制装置(2)，具备对同步电机(3)进行驱动的功率转换单元，其特征在于，包括：位置检测部(21)或位置推定部(21a)，该位置检测部(21)检测出、或者该位置推定部(21a)推定出所述同步电机(3)的转子的位置，该同步电机(3)具有由永磁体形成场磁铁的所述转子；电流检测部(22)，该电流检测部(22)检测出所述同步电机(3)的电枢电流；电流指令生成部(23)，该电流指令生成部(23)基于转矩指令生成在正交二轴坐标上经过坐标转换的第1及第2电流指令；电压指令生成部(24)，该电压指令生成部(24)基于所述第1及第2电流指令、所述转子的位置及所述电枢电流来生成电压指令；功率转换部(25)，该功率转换部(25)基于所述电压指令输出至所述同步电机(3)；磁通推定部(26)，该磁通推定部(26)基于根据所述转子的位置的变化而计算出的所述同步电机(3)的转速、所述电压指令及所述电枢电流来推定出所述同步电机(3)的电枢交链磁通；以及磁体状态推定部(27)，该磁体状态推定部(27)根据所述转子的位置和所述电枢电流以及所述电枢交链磁通来推定所述永磁体的磁通或温度。

【技术特征摘要】
2013.05.13 JP 2013-1008821.一种同步电机控制装置(2)，具备对同步电机(3)进行驱动的功率转换单元，其特征在于，包括：位置检测部(21)或位置推定部(21a)，该位置检测部(21)检测出、或者该位置推定部(21a)推定出所述同步电机(3)的转子的位置，该同步电机(3)具有由永磁体形成场磁铁的所述转子；电流检测部(22)，该电流检测部(22)检测出所述同步电机(3)的电枢电流；电流指令生成部(23)，该电流指令生成部(23)基于转矩指令生成在正交二轴坐标上经过坐标转换的第1及第2电流指令；电压指令生成部(24)，该电压指令生成部(24)基于所述第1及第2电流指令、所述转子的位置及所述电枢电流来生成电压指令；功率转换部(25)，该功率转换部(25)基于所述电压指令输出至所述同步电机(3)；磁通推定部(26)，该磁通推定部(26)基于根据所述转子的位置的变化而计算出的所述同步电机(3)的转速、所述电压指令及所述电枢电流来推定出所述同步电机(3)的电枢交链磁通；以及磁体状态推定部(27)，该磁体状态推定部(27)根据所述转子的位置和所述电枢电流以及所述电枢交链磁通来推定所述永磁体的磁通或温度，所述正交二轴坐标是旋转正交二轴(d-q轴)坐标，所述电流指令生成部(23)基于所述转矩指令生成所述第1电流指令以及所述第2电流指令，所述第1电流指令是第1d轴电流指令与第1q轴电流指令的指令组，所述第2电流指令是第2d轴电流指令与第2q轴电流指令的指令组。2.如权利要求1所述的同步电机控制装置，其特征在于，仅在根据所述转子的位置的变化计算出的所述同步电机的转速的绝对值在规定值以上的情况下，利用所述磁体状态推定部(27)来推定所述永磁体的磁通或温度。3.如权利要求1所述的同步电机控制装置，其特征在于，仅在所述电压指令的大小在规定值以上的情况下，利用所述磁体状态推定部(27)来推定所述永磁体的磁通或温度。4.如权利要求1所述的同步电机控制装置，其特征在于，所述电流指令生成部(23)根据从所述磁体状态推定部(27)输出的所述永磁体的磁通或温度来对所述电流指令进行限制。5.如权利要求1所述的同步电机控制装置，其特征在于，所述电流指令生成部(23)根据从所述磁体状态推定部(27)输出的所述永磁体的磁通或温度来生成使所述同步电机(3)的转速的绝对值减小的电流指令。6.如权利要求1所述的同步电机控制装置，其特征在于，所述磁体状态推定部(27)推定所述永磁体的磁通或温度，并预先推定并存储所述同步电机(3)的电感的估计值与实际值的误差。7.如权利要求1至6中任一项所述的同步电机控制装置，其特征在于，具备对所述同步电机(3)进行冷却的冷却部(5)，根据从所述磁体状态推定部(27)输出的所述永磁体的磁通或温度来控制所述冷却部(5)。8.一种同步电机控制装置(2)，具备对同步电机(3)进行驱动的功率转换单元，其特征在于，包括：位置检测部(21)或位置推定部(21a)...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林贵彦，安西清治，和田典之，松浦大树，
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