基于马达绕组的反电动势电压控制马达的马达控制装置制造方法及图纸

公开了基于马达绕组的反电动势电压控制马达的马达控制装置。马达控制装置包括：被配置成确定在马达的绕组中的反电动势电压的单元；被配置成基于反电动势电压确定马达的转子的旋转位置的单元；被配置成基于旋转位置的变化确定转子的第一速度的单元；被配置成通过基于包括在第一速度中的谐波分量校正第一速度来得到第二速度的校正单元；及被配置成基于第二速度和旋转位置驱动马达的驱动单元。校正单元包括被配置成通过减小在第一速度中的由于谐波分量而出现的误差来得到第二速度的单元。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于控制马达的马达控制装置。
技术介绍
永磁马达(下文中也简称为“马达”)对于实现紧凑尺寸和较高效率是优秀的，并在包括诸如打印机和复印机的信息设备领域的各种领域中用作驱动单元。当矢量控制用作马达控制时，在马达中生成的扭矩能够被更精确地控制，且可以实现马达中更高的效率、噪声减小和振动减小。在矢量控制中需要关于马达的转子的旋转位置信息。因此，大体上，使用诸如霍尔元件或编码器的位置传感器，这导致成本和尺寸的增大。鉴于此，无传感器方法被提出，在该方法中，转子的旋转位置基于流入马达的电流被估计，而不使用位置传感器。无传感器方法的一个示例是反电动势电压(counter-electromotivevoltage)估计方法，在该反电动势电压估计方法中转子的旋转位置通过估计伴随转子旋转在马达的绕组中生成的反电动势电压而被估计。在马达绕组中生成的反电动势电压根据转子中永久磁体的磁化分布被确定。为了在马达中实现较高效率，永久磁体的磁化分布经常是梯形波磁化。是马达旋转频率整数倍的谐波分量被包括在如下反电动势电压内，该反电动势电压在具有梯形波磁化的马达绕组中生成。此外，即使在利用正弦波形磁化的情况下，由于制造中的误差，也不会实现理想的正弦波，且谐波分量包括在反电动势电压中。利用反电动势电压估计方法，转子的旋转位置在反电动势电压以正弦波形正常地改变的假设下被估计，且因此由于谐波分量而出现误差。因此，日本专利No.5170505公开了如下配置，在该配置中，谐波分量使用低通滤波器被移除，借此减小了在估计位置中的误差。此外，日本专利No.4154149公开了如下配置，在该配置中，准备了关于马达的反电动势电压的数据表，且在考虑到反电动势电压的谐波分量的情况下电压被施加到马达，借此谐波分量被移除。此外，日本专利No.4631672公开了如下配置，在该配置中，谐波分量使用高通滤波器被提取，且估计位置的校正量基于提取的谐波分量被得到，借此减小误差。但是，利用日本专利No.5170505中公开的配置，由低通滤波器引起的相位滞后会出现，且滞后在转子的旋转位置和旋转速度的估计中出现。由于这种滞后，控制回路的响应性和稳定性下降。利用日本专利No.4154149中公开的配置，相位滞后不会出现，但是为了得到反电动势电压数据，需要提前执行使用专用装置的测量，这降低了生产率。利用日本专利No.4631672中公开的配置，提取的谐波分量包括从反电动势电压失真产生的谐波分量和由于速度变化和负载变化而出现的谐波分量，且这些谐波分量之间无法区分，因此，在计算的旋转位置的校正量中包括误差。消除由高通滤波器引起的相位偏移的影响也是困难的，且由相位偏移引起的误差也会出现。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，马达控制装置包括：被配置成确定反电动势电压的反电动势电压确定单元，该反电动势电压在马达的绕组中生成；被配置成基于所确定的反电动势电压确定马达的转子的旋转位置的位置确定单元；被配置成基于每单位时间的旋转位置的变化确定第一速度的速度确定单元，该第一速度是转子的旋转速度；被配置成通过基于包括在第一速度中的谐波分量校正第一速度来得到第二速度的校正单元；和被配置成基于第二速度和旋转位置驱动马达的驱动单元。校正单元包括：被配置成提取谐波分量的提取单元；和被配置成通过减小在第一速度中的由于谐波分量而出现的误差得到第二速度的误差减小单元。根据本专利技术的一方面，马达控制装置包括：被配置成确定反电动势电压的反电动势电压确定单元，该反电动势电压在马达的转子的绕组中生成；被配置成基于所确定的反电动势电压确定第一位置的位置确定单元，该第一位置是转子的旋转位置；被配置成基于包括在第一位置中的谐波分量校正第一位置以得到第二位置的校正单元；被配置成基于每单位时间的第二位置的变化确定转子的旋转速度的速度确定单元；和被配置成基于第二位置和旋转速度驱动马达的驱动单元。校正单元包括：被配置成提取谐波分量的提取单元；和被配置成通过减小在第一位置中的由于谐波分量而出现的误差来得到第二位置的误差减小单元。本专利技术的更多特征将从参考附图对示例实施例的以下描述中变得清楚。附图说明图1是示出根据一实施例的马达控制装置的配置的图。图2是示出根据一实施例的马达的配置的图。图3A和图3B是示出根据一实施例的驱动电压生成单元的配置的图。图4是示出根据一实施例的逆变器和马达之间的连接的配置的图。图5A和图5B是示出根据一实施例的反电动势电压的图。图6A到图6C是示出根据一实施例的估计反电动势电压、估计位置和估计速度的图。图7是示出根据一实施例的速度FF控制单元的配置的图。图8A和图8B是示出根据一实施例的由谐波提取单元提取的误差的图。图9是示出根据一实施例的误差减小效果的图。图10是根据一实施例的用于执行在存储单元中的存储的处理的流程图。图11是根据一实施例的马达控制处理的流程图。图12是示出根据一实施例的马达控制装置的配置的图。图13是示出根据一实施例的位置FF控制单元的配置的图。图14是示出根据一实施例的误差减小效果的图。具体实施方式在下文中，将参考附图描述本专利技术的示例实施例。注意，下面的实施例是示例性的且本专利技术不限于实施例的内容。此外，在下面的图中，在实施例的描述中不需要的构成要件从图中省略。第一实施例在下文中，将使用马达控制装置来描述本实施例，该马达控制装置控制具有八个极和十二个槽的三相DC无刷马达。注意，由本专利技术的马达控制装置控制的马达不限于是具有八个极和十二个槽的三相DC无刷马达，且例如，本专利技术也能够应用于其他种类的马达，比如两相步进马达。图2示出本实施例的马达1。注意，图2是与马达的旋转轴正交的面的截面图。转子11包括八极(四对)永久磁体。定子12具有十二个以30度增量布置的齿部(槽)，且绕组U、V和W围绕槽卷绕。注意，绕组U、V和W布置在不同的槽上。图1是示出根据本实施例的马达控制装置的整体配置的图。电流检测单元2检测流入用于马达1的相应相位的绕组的电流。具体地，电流检测电阻21与用于马达的相应相位的绕组串联连接，且电流确定单元22基于电流检测电阻21的电压值确定流入用于马达1的相应相位的绕组的电流。注意，可以使用如下配置，在该配置中三个相位中的两个中的电流被检测，且在剩下的相位中的电流通过计算获得。如后面将描述的，估计单元3输出马达1的确定的(估计的)磁极位置θ_est(在下文中也称为“估计位置”)和马达1的确定的(估计的)旋转速度(在下文中也称为“估计速度”)Vel_out。首先，反电动势电压确定单元31基于从驱动电压生成单元4输入的驱动电压命令值和从电流检测单元2输入的用于相应相位的电流检测值确定(估计)在马达1中生成的反电动势电压。具体地，首先，反电动势电压确定单元31使用下面的转换公式将用于每个相位的驱动电压命令值和电流检测值转换成在αβ坐标系中的驱动电压命令值和电流检测值。此处，Vα和Vβ是在αβ坐标系中的驱动电压命令值，该αβ坐标系是静止坐标系，且Vu、Vv和Vw是用于U、V和W相位的驱动电压命令值。同样，iα_det和iβ_det是在αβ坐标系中的电流检测值，且iu_det、iv_det和iw_det是用于U、V和W相位的电流检测值。反电动势电压确定单元31使用下面指示出的马达电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种马达控制装置，其特征在于，包括：反电动势电压确定单元，被配置成确定在马达的绕组中生成的反电动势电压；位置确定单元，被配置成基于所确定的反电动势电压来确定马达的转子的旋转位置；速度确定单元，被配置成基于每单位时间的旋转位置的变化来确定第一速度，该第一速度是转子的旋转速度；校正单元，被配置成通过基于包括在第一速度中的谐波分量校正第一速度来得到第二速度；及驱动单元，被配置成基于第二速度和旋转位置来驱动马达，其中，校正单元包括：提取单元，被配置成提取谐波分量；及误差减小单元，被配置成通过减小第一速度中的由于谐波分量而出现的误差来得到第二速度。

【技术特征摘要】
2015.09.11 JP 2015-180113;2016.07.22 JP 2016-144751.一种马达控制装置，其特征在于，包括：反电动势电压确定单元，被配置成确定在马达的绕组中生成的反电动势电压；位置确定单元，被配置成基于所确定的反电动势电压来确定马达的转子的旋转位置；速度确定单元，被配置成基于每单位时间的旋转位置的变化来确定第一速度，该第一速度是转子的旋转速度；校正单元，被配置成通过基于包括在第一速度中的谐波分量校正第一速度来得到第二速度；及驱动单元，被配置成基于第二速度和旋转位置来驱动马达，其中，校正单元包括：提取单元，被配置成提取谐波分量；及误差减小单元，被配置成通过减小第一速度中的由于谐波分量而出现的误差来得到第二速度。2.根据权利要求1所述的马达控制装置，其中，提取单元还被配置成通过得到第一速度的平均值并且从第一速度中减去该平均值来提取谐波分量。3.根据权利要求1所述的马达控制装置，其中，校正单元还被配置成通过根据第一速度校正谐波分量的幅度并且从第一速度中减去校正后的谐波分量来得到第二速度。4.根据权利要求1所述的马达控制装置，其中，第一速度和谐波分量与由位置确定单元确定的旋转位置相关联，及校正单元还被配置成基于与旋转位置相关联的谐波分量来校正第一速度。5.根据权利要求4所述的马达控制装置，还包括：存储单元，被配置成与由位置确定单元确定的旋转位置相关联地存储由提取单元提取的谐波分量，其中，校正单元还被配置成基于存储在存储单元中的谐波分量来校正第一速度。6.根据权利要求5所述的马达控制装置，其中，由提取单元提取的与相同旋转位置对应的谐波分量的平均值被存储在存储单元中。7.根据权利要求6所述的马达控制装置，其中，马达控制装置执行反馈控制，在该反馈控制中，基于从主控制器输出的速度命令值与由校正单元校正的第二速度之间的速度偏差来控制马达，及其中，当提取单元提取谐波分量时，与不提取谐波分量的情况相比，使反馈控制的控制增益更小。8.根据权利要求6所述的马达控制装置，其中，当提取单元提取谐波分量时，与不提取谐波分量的情况相比，使马达的旋转速度更大。9.根据权利要求6所述的马达控制装置，其中，马达将驱动力传送到多个负载，及当提取单元提取谐波分量时，马达的驱动力不被传送到所述多个负载中的至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：浜田修平，木山耕太，直井雅明，宫泽徹，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP