逆变器控制装置以及电机驱动系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种逆变器控制装置以及电机驱动系统，其能够高精度地推定电机的旋转相位角。一个实施方式所涉及的逆变器控制装置具备逆变器主电路、电流指令生成部、电压指令生成部、推定部以及高频叠加部。逆变器主电路能够与规定的旋转驱动对象电连接。电流指令生成部生成电流指令。电压指令生成部生成使从逆变器主电路输出的电流等于电流指令的电压指令。推定部计算出旋转驱动对象的推定旋转相位角。高频叠加部根据旋转驱动对象的特征量与阈值之间的关系，在电流指令或者电压指令上叠加高频。

【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电机驱动系统
本专利技术的实施方式涉及逆变器控制装置。
技术介绍
以往，在永磁同步电机(PMSM)和同步磁阻电机(SynRM)的无旋转相位角传感器控制中，使用了在高速区域中利用感应电压的旋转相位角的推定方法。然而，在磁铁磁通较小的PMSM和SynRM中，即使是高速区域，在低负载的状态下由交链磁通产生的感应电压也较小，因此存在旋转相位角的推定精度不良的问题。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-244655号公报专利文献2：日本特开2002-58294号公报专利文献3：日本特开2009-153347号公报专利文献4：日本特开2010-154598号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题本专利技术提供一种逆变器控制装置以及电机驱动系统，其能够高精度地推定电机的旋转相位角。用于解决技术问题的方案一个实施方式所涉及的逆变器控制装置具备逆变器主电路、电流指令生成部、电压指令生成部、推定部以及高频叠加部。逆变器主电路能够与规定的旋转驱动对象电连接。电流指令生成部生成电流指令。电压指令生成部生成使从逆变器主电路输出的电流等于电流指令的电压指令。推定部计算出旋转驱动对象的推定旋转相位角。高频叠加部根据旋转驱动对象的特征量与阈值之间的关系，在电流指令或者电压指令上叠加高频。附图说明图1是示出第一实施方式所涉及的电机驱动系统的结构的图。图2是说明三相固定坐标系以及dcqc轴旋转坐标系的图。图3是示出图1的电流指令生成部的结构的图。图4是示出图3的电感数据表的图。图5是示出图3的电流相位角数据表的图。图6是示出图1的电压指令生成部的结构的图。图7是示出图1的速度-旋转相位角推定部的结构的图。图8是示出以往的PMSM以及SynRM的高负载时的特性的图。图9是示出以往的PMSM以及SynRM的低负载时的特性的图。图10是示出高频叠加的切换方法的一例的图。图11是示出图1的高频叠加部的一例的图。图12是示出图11的判定部的一例的图。图13是示出图7的高频检测部的结构的图。图14是说明图13的带通滤波器的动作的图。图15是示出图13的FFT解析部的动作的图。图16是示出高频电流idc＇、iqc＇的一例的图。图17是说明图11的高频叠加部的动作的一例的图。图18是示出高频叠加部的变形例的结构的图。图19是说明图18的高频叠加部的动作的一例的图。图20是说明图18的高频叠加部的动作的其他例子的图。图21是说明图18的高频叠加部的动作的其他例子的图。图22是示出第二实施方式所涉及的电机驱动系统的结构的图。图23是示出图22的电压指令生成部的结构的图。图24是示出图22的控制方式切换部的结构的图。图25是示出图22的速度-旋转相位角推定部的结构的图。图26是说明图22的逆变器控制装置的动作的图。具体实施方式下面，参照附图，对本专利技术的实施方式进行说明。(第一实施方式)参照图1至图21，对第一实施方式所涉及的逆变器控制装置进行说明。图1是示出本实施方式所涉及的电机驱动系统的结构的图。如图1所示，本实施方式所涉及的电机驱动系统具备电机1和逆变器控制装置2(以下称为“控制装置2”)。电机1是控制装置2的旋转驱动对象，连接于控制装置2。下面，以电机1为同步磁阻电机(以下称为“SynRM1”)的情况为例进行说明。SynRM1具备定子和转子。定子具有三个励磁相(U相、V相以及W相)。定子通过流向各励磁相的三相交流电流产生磁场。转子不具有永磁体，通过与定子产生的磁场之间的磁相互作用而旋转。控制装置2以无旋转相位传感器的方式控制SynRM1的旋转相位角θ。如图1所示，本实施方式所涉及的控制装置2具备逆变器主电路21、电流检测器22、坐标变换部23、电流指令生成部24、电压指令生成部25、坐标变换部26、PWM调制部27、速度-旋转相位角推定部28、加法器29以及高频叠加部30。逆变器主电路21是具备开关元件的电路。逆变器主电路21通过切换开关元件的通/断，从而将来自电源(省略图示)的电力转换为交流，并供给至SynRM1。逆变器主电路21从PWM调制部27被输入控制各开关元件的通/断的控制信号。电流检测器22检测流向SynRM1的定子的三相交流电流中的、两相或者三相的电流。图1示出了检测两相(U相以及W相)的电流iu、iw的结构。此外，流向SynRM1的定子的三相交流电流也可以根据逆变器主电路21的直流侧电流通过计算求得。坐标变换部23将电流检测器22检测出的电流iu、iw从三相固定坐标系变换到dcqc轴旋转坐标系，生成电流idc、iqc。电流idc为流向定子的电流的dc轴成分，电流iqc为流向定子的电流的qc轴成分。在此，参照图2，对三相固定坐标系以及dcqc轴旋转坐标系进行说明。如图2所示，三相固定坐标系是由α轴和β轴构成的固定坐标系。在图2中，α轴设定为U相方向，β轴设定为与α轴垂直的方向。由电流检测器22检测出的电流iu、iw表示在这种三相固定坐标上。与此相对地，dcqc轴旋转坐标系是由dc轴和qc轴构成的旋转坐标系。dc轴设定成由控制装置2推定为d轴方向(转子的电感最小的方向)的方向，qc轴设定成由控制装置2推定为q轴方向(转子的电感最大的方向)的方向。图2的电感椭圆表示转子的电感。如图2所示，dcqc轴和dq轴未必一定一致。用从α轴到d轴的角度表示转子实际的旋转相位角θ。另外，用从α轴到dc轴的角度表示控制装置2推定出的转子的推定旋转相位角θest。在以下的说明中，将旋转相位角θ与推定旋转相位角θest之间的误差称为误差Δθ。坐标变换部23通过使用速度-旋转相位角推定部28输出的推定旋转相位角θest，能够将三相固定坐标系变换为dcqc轴旋转坐标系。电流指令生成部24根据扭矩指令T*以及推定速度ωest，生成电流指令idc*、iqc*。扭矩指令T*是指要使转子产生的扭矩值。在本实施方式中，扭矩指令T*为从外部装置输入的值。推定速度ωest是指控制装置2推定出的转子的速度ω。电流指令idc*是指流向SynRM1的电流的dc轴成分。电流指令iqc*是指流向SynRM1的电流的qc轴成分。在此，图3是示出电流指令生成部24的结构的图。如图3所示，电流指令生成部24具备电感数据表31和电流相位角数据表32。电感数据表31是表示电流指令与电感之间的关系的数据表。如图4所示，在电感数据表31中包括表示电流指令idc*与电感Ld之间的关系的数据表、和表示电流指令iqc*与电感Lq之间的关系的数据表。电感Ld为SynRM1的电感的d轴成分，电感Lq为SynRM1的电感的q轴成分。电感数据表31可以被反馈电流指令idc*、iqc*，并分别输出与电流指令idc*、iqc*相应的电感Ld、Lq。如图5所示，电流相位角数据表32是表示扭矩指令T*以及推定角速度ω*与电流相位角β之间的关系的数据表。电流相位角β是与流向定子的电流相对应的电流矢量的相位角。电流相位角数据表32被输入扭矩指令T*以及推定角速度ω*，并输出与扭矩指令T*以及推定角速度ω*相应的电流相位角β。首先，电流指令生成部24根据扭矩指令T*、电感Ld、Lq以及电流相位角β，计算出电流Idq。电流Idq为流向定子的电流的大小。电流Idq通过下式计算。[数学式1]在式(1)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆变器控制装置，具备：逆变器主电路，能够与规定的旋转驱动对象电连接；电流指令生成部，生成电流指令；电压指令生成部，生成使从所述逆变器主电路输出的电流等于所述电流指令的电压指令；推定部，计算出所述旋转驱动对象的推定旋转相位角；以及高频叠加部，根据所述旋转驱动对象的特征量与阈值之间的关系，在所述电流指令或者所述电压指令上叠加高频。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.28 JP 2015-0147341.一种逆变器控制装置，具备：逆变器主电路，能够与规定的旋转驱动对象电连接；电流指令生成部，生成电流指令；电压指令生成部，生成使从所述逆变器主电路输出的电流等于所述电流指令的电压指令；推定部，计算出所述旋转驱动对象的推定旋转相位角；以及高频叠加部，根据所述旋转驱动对象的特征量与阈值之间的关系，在所述电流指令或者所述电压指令上叠加高频。2.根据权利要求1所述的逆变器控制装置，其特征在于，所述特征量为所述旋转驱动对象的功率。3.根据权利要求1所述的逆变器控制装置，其特征在于，所述特征量为输出至所述旋转驱动对象的电压振幅指令。4.根据权利要求2所述的逆变器控制装置，其特征在于，所述高频叠加部在所述功率小于规定的阈值时，叠加所述高频。5.根据权利要求3所述的逆变器控制装置，其特征在于，所述高频叠加部在所述电压振幅指令小于规定的阈值时，叠加所述高频。6.根据权利要求1至5中任一项所述的逆变器控制装置，其特征在于，所述高频叠加部在所述推定旋转相位角的误差大于规定的阈值时，叠加所述高频。7.根据权利要求1至6中任一项所述的...

【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，
类型：发明
国别省市：日本,JP