永磁体同步电动机的常数验明装置以及常数验明方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及对永磁体同步电动机的惯性矩进行验明的装置以及方法。本发明专利技术提供一种即使在负载转矩以及惯性矩未知的条件下、也能够以不会产生设想之外的急加速或过度旋转状态的方式验明惯性矩的永磁体同步电动机的常数验明装置以及永磁体同步电动机的常数验明方法。实施方式的永磁体同步电动机的常数验明装置具备常数验明部，该常数验明部基于永磁体同步电动机的转子中的永磁体磁通方向的推定轴即dc轴，决定施加于上述电动机的电压或者电流，进行启动上述电动机时的牵引同步驱动，在进行该牵引同步驱动的期间内，验明上述电动机的磁体磁通与惯性矩。

【技术实现步骤摘要】
永磁体同步电动机的常数验明装置以及常数验明方法
本专利技术的实施方式涉及对永磁体同步电动机的惯性矩进行验明(identification，同定)的装置以及方法。
技术介绍
例如在对电动机的速度进行PI(Product-Integral)控制时，为了定量地决定控制增益，需要电动机以及连接于电动机的负载的惯性矩。以往，例如如专利文献1所公开的那样，根据将电动机加速时的速度变化宽度dω与运算出的电动机转矩TM，通过(1)式来验明惯性矩JM。由于很多情况下负载转矩TLOAD未知，因此通过进行两个条件以上的测试运转来进行验明(日本专利第3731060号公报)。JM(dω/dt)＝TM－TLOAD…(1)然而，在以往的技术中，为了决定速度控制中使用的控制增益，在不控制速度的状态下使电动机运转，来验明惯性矩。例如，将电动机转矩TM控制为一定，进行对应于电动机转矩TM与负载转矩TLOAD的差分转矩的加速，利用此时的速度变化幅度求出惯性矩。在该情况下，如果负载转矩和惯性矩都未知，则可能电动机因赋予的电动机转矩TM而急剧地加速，或陷入过度旋转状态。根据电动机所连接的机械系统的构造的不同，有时进行这种运转本身就会成为问题。或者，在虽然无法判断出准确的惯性矩但决定了速度控制的增益的情况下等，有时能够一边进行某种程度的速度控制，一边验明惯性矩，但留有如何决定最初赋予的速度控制增益这一问题。而且，若设想以无位置·速度传感器的构成对永磁体同步电动机进行速度控制，则电动机急剧加速的结果是，在旋转速度超过无位置传感器控制系统的控制域时，会引起无传感器控制崩溃的失步现象。
技术实现思路
因此，提供一种即使在负载转矩以及惯性矩未知的条件下、也能够以不会产生设想之外的急加速或过度旋转状态的方式验明惯性矩的永磁体同步电动机的常数验明装置以及永磁体同步电动机的常数验明方法。实施方式的永磁体同步电动机的常数验明装置具备常数验明部，该常数验明部基于永磁体同步电动机的转子中的永磁体磁通方向的推定轴即dc轴，决定施加于上述电动机的电压或者电流，进行启动上述电动机时的牵引同步驱动，在进行该牵引同步驱动的期间内，验明上述电动机的磁体磁通与惯性矩。附图说明图1是一个实施方式，是表示电动机常数验明装置的构成的功能框图。图2是表示常数验明部的构成的功能框图。图3是表示电动机常数验明装置的处理内容的流程图。图4是表示图3的各步骤中的处理内容所对应的各部分的动作波形的图。图5是表示dq轴与dcqc轴的关系的图。具体实施方式(第一实施方式)以下，参照附图对一个实施方式进行说明。图1是表示电动机常数验明装置的构成的功能框图。直流电源部1以直流电源的标志来表示，但在从商用交流电源生成直流电源的情况下包含整流电路、平滑电容器等。在直流电源部1经由正侧母线2a、负侧母线2b连接有逆变电路3。逆变电路3将作为开关元件的例如N沟道型的功率MOSFET4(U+，V+，W+，U－，V－，W－)进行3相桥式连接而构成，各相的输出端子分别连接于电动机5的各相绕组。逆变电路3的各相输出端子与电动机5的各相绕组之间插设有电流传感器6，电流传感器6的传感器信号被输入到电流检测部7。另外，还有时电流传感器6是利用了霍尔IC的电流变压器、或插入到逆变电路3的下臂侧的分流电阻。电流检测部7将输入的传感器信号进行A/D转换而读取，进行必要的信号处理并输出U、V、W各相的电流Iu、Iv、Iw。这些各相电流被输入到3相/dcqc转换部8。在3相/dcqc转换部8中，输入的各相电流Iu、Iv、Iw被转换成dc轴电流Idc、qc轴电流Iqc。关于dc轴、qc轴，如图5所示，与通过运算推定出的永磁体磁通的方向一致的轴为dc轴，与dc轴正交的轴为qc轴。在dc轴与和实际的磁体磁通方向一致的d轴之间，存在位置误差Δθ。各轴电流Idc、Iqc被输入到常数验明部9以及电流控制部10。在常数验明部9中，由电流控制部10输入了dc轴电压Vdc、qc轴电压Vqc，常数验明部9根据输入的各运算参数来验明电枢交链磁通φf、惯性矩JM。另外，在进行该验明的过程中，决定dc轴电流指令Idc＿Ref、qc轴电流指令Iqc＿Ref以及电动机5的旋转速度指令值ωRef。电流指令Idc＿Ref、Iqc＿Ref被输入到电流控制部10。另外，速度指令值ωRef被积分器11积分而转换成位置指令θRef，该位置指令θRef被输入到3相/dcqc转换部8以及dcqc/3相转换部12。电流控制部10以使各轴电流Idc、Iqc跟随于各轴电流指令Idc＿Ref、Iqc＿Ref的方式对dc轴电压Vdc、qc轴电压Vqc进行运算，并输出到常数验明部9以及dcqc/3相转换部12。dcqc/3相转换部12将2轴电压Vdc、Vqc转换成3相电压指令Vu、Vv、Vw，并输出到占空比生成部13。电压检测部15检测出直流电源1的电压VDC而输出到占空比生成部13。占空比生成部13用直流电压VDC除3相电压指令值Vu、Vv、Vw来决定用于生成各相PWM信号的占空比Du、Dv、Dw，并输入到PWM生成部14。PWM生成部14例如被输入了三角波状的PWM载波，PWM生成部14比较载波与各相占空比Du、Dv、Dw的等级而生成3相PWM信号U+、V+、W+。另外，也生成使3相PWM信号反转后的下臂侧的信号U－、V－、W－，在根据需要附加了死区时间之后，将它们输出到逆变电路3。另外，以上，构成7～14的功能是利用包含CPU的微型计算机的硬件以及软件实现的功能。接下来，参照图2～图5，对本实施方式的常数验明部9中的电枢交链磁通通φf以及惯性矩JM的验明原理和其序列进行说明。另外，作为前提，设为能够按照电流指令值控制电动机电流。这是因为，一般来说在电动机停止时，能够进行基于定子绕组的电阻或电感的验明的、电流控制的增益调整。图3是表示将电枢交链磁通通φf以及惯性矩JM验明的处理内容的流程图。此外，图2是表示上述处理内容对应的常数验明部9的各处理块的图。首先，将dc轴电流设为某个值、例如Idc1，以qc轴电流为0A的方式控制电流，进行转子的“定位动作”(S1)。另外，使旋转速度指令ωRef为零。伴随于此，作为旋转速度指令的积分的旋转角度指令θRef也成为0deg。此时，如果转子的初始的磁极位置θ为0deg以外的值，则磁极位置θ由于接通的电流而被引向0deg的位置。这里，赋予了旋转角度指令θc(＝θRef)与磁极位置θ时的磁极位置误差Δθ成为(2)式。Δθ＝θ－θc…(2)根据dc轴电流指令Idc＿Ref与磁极位置误差Δθ，由(3)式赋予电动机5所产生的转矩TM。TM＝PφfIdc＿RefsinΔθ…(3)其中，P是电动机极对数。如(3)式所示，在存在磁极位置误差Δθ的情况下，电动机5产生转矩TM，若误差Δθ为零，则转矩TM也为零。即，如果初始的磁极位置θ与θRef不一致，则会产生转矩TM直至两者一致为止，磁极位置θ被定位为旋转角度指令θRef。若如以上那样，定位动作结束，则接下来执行强制同步驱动(1)(S2)。强制同步驱动(1)相当于第一牵引同步驱动。在强制同步驱动中，一边进行与定位动作相同的控制，一边移动旋转角度指令θRef而将电动机5加速。将旋转速度指令ωRef以斜坡状从零增加至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁体同步电动机的常数验明装置，其中，具备常数验明部，该常数验明部基于配置于永磁体电动机的转子的永磁体磁通方向的推定轴即dc轴，决定施加于上述电动机的电压或者电流，进行启动上述电动机时的牵引同步驱动，在进行该牵引同步驱动的期间内，验明上述电动机的磁体磁通φf与惯性矩JM。

【技术特征摘要】
2016.08.01 JP 2016-1512111.一种永磁体同步电动机的常数验明装置，其中，具备常数验明部，该常数验明部基于配置于永磁体电动机的转子的永磁体磁通方向的推定轴即dc轴，决定施加于上述电动机的电压或者电流，进行启动上述电动机时的牵引同步驱动，在进行该牵引同步驱动的期间内，验明上述电动机的磁体磁通φf与惯性矩JM。2.如权利要求1所述的永磁体同步电动机的常数验明装置，其中，上述常数验明部基于上述dc轴与上述永磁体磁通方向的轴即d轴的轴误差Δθc，验明上述磁体磁通φf与上述惯性矩JM。3.如权利要求2所述的永磁体同步电动机的常数验明装置，其中，上述常数验明部在进行上述转子的定位时，使上述电动机的旋转速度上升而进行第一牵引同步驱动，接着，设置将上述旋转速度维持为一定值的期间，上述磁通验明部在上述期间内验明上述磁体磁通，接着，再次使上述旋转速度上升而进行第二牵引同步驱动，在上述轴误差Δθc成为一定值以下以及/或者经过一定时间时，验明上述惯性矩。4.如权利要求2或3所述的永磁体同步电动机的常数验明装置，其中，上述常数验明部具备：轴误差推定部，对上述dc轴与上述永磁体磁通方向的轴即d轴的轴误差Δθc进行推定；磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：前川佐里，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本,JP