实施方式的同步电动机的旋转位置推定装置具备：倒相电路，将直流转换为三相交流来驱动同步电动机；电流检测部，检测同步电动机的相电流；PWM生成部，以追随同步电动机的旋转位置的方式生成三相PWM信号图案；检测定时信号生成部，基于PWM信号的载波生成检测定时信号；电流变化量检测部，根据检测定时信号求出由电流检测部检测出的相电流的变化量；旋转位置推定部，基于相电流的变化量来推定同步电动机的旋转位置。PWM生成部将载波的频率切换设定为二种以上，电流检测部在设定有频率最低的载波的期间检测相电流。PWM生成部生成三相PWM信号图案，以便电流变化量检测部能够根据在载波的一个周期内由检测定时信号生成部生成的固定的至少四点的检测定时信号来检测与至少二种电压矢量期间对应的相电流变化量。
【技术实现步骤摘要】
同步电动机的旋转位置推定装置、空调机以及洗衣机
本专利技术的实施方式涉及推定同步电动机的旋转位置的装置，以及具备此装置的空调机及洗衣机。
技术介绍
以往，作为推定同步电动机的旋转位置的方法，例如广泛使用根据向同步电动机的输入电压和电流来计算与同步电动机的速度成比例的感应电压，并基于此感应电压来进行推定的方法。但是，该方法存在的问题是：在同步电动机高速运转的区域能够获得足够的精度，但在感应电压信息变少的极低速运转的区域，无法进行准确的推定。此外，还提出将用于与驱动频率无关的传感检测的交流信号施加于同步电动机，并根据电压电流的关系来推定旋转位置的方法。但是，在交流信号的频率为载波频率以下的数100Hz～数kHz左右的情况下，马达的电流脉动频率进入人的可听域，因此，马达的驱动噪声恶化。与此相对，在日本专利第3454212号公报中，提出通过按载波周期的半周期控制各相PWM信号的脉冲宽度来产生与载波频率相同频率的高频电流，一边抑制噪声一边推定旋转位置的方法。此外，在日本专利第4670045号公报中，提出如下的方法：使用以载波的一个周期为基准将相位各错开120度所得的三种三角波载波来生成三相的PWM信号，由此，等效地产生与专利文献1相同的与载波频率相同频率的高频电流，通过其电流微分来推定旋转位置。在利用倒相输出中所含的高频成分、载波频率成分的高频电流来推定旋转位置的方法中，与高频电压相应地流动的高频电流对倒相输出的基本波成分的电压形成干扰。但是，由于载波频率相对于同步电动机的旋转速度来说足够高，因此，不会形成对转矩的干扰。此外，该方法在旋转位置推定中无需将电流反馈值附加于低通滤波器等，具有作为控制系统的响应性良好的优点。但是，从实用化的观点来看，与载波频率对应的高频电流的大小由同步电动机的参数决定，因此，其影响根据所使用的同步电动机而有所不同，无法广泛地应用于各种系统。具体地讲，在凸极性小或者电感大的电动机中，存在载波频率的电流脉动成分小、旋转位置推定的SN比降低的问题。此外，为了以进行高精度的旋转位置推定的目的而增大载波频率的电流脉动成分，需要将频率设定得较低。此情况下，马达的驱动噪声增加。附图说明图1为表示第一实施方式中马达驱动控制装置的构成的功能框图。图2为通过空间矢量表示构成倒相电路的开关元件的打开状态的图。图3为表示各相的电流变化量与旋转位置的关系的图。图4为表示旋转位置推定部的构成的功能框图。图5为表示各相的PWM载波以及脉冲信号与电流检测定时的图。图6为表示载波生成部的构成的功能框图。图7为对切换载波频率的状态进行说明的图。图8为对马达转速与插入电流变化量检测载波频率的上限频率的关系进行说明的图。图9为表示向基准载波频率16kHz插入一次电流变化量检测用载波频率8kHz的情况下的三相的PWM信号波形的图。图10为表示第二实施方式中各相的PWM载波以及脉冲信号与电流检测定时的图。图11为表示第三实施方式中马达驱动控制装置的构成的功能框图。图12为表示各相的电流变化量与旋转位置的关系的图。图13为表示各相的PWM载波以及脉冲信号与电流检测定时的图。图14为表示第四实施方式中将马达驱动控制装置应用于空气调节器的压缩机马达的情况的图。图15为表示第五实施方式中将马达驱动控制装置应用于洗涤干燥机的滚筒马达以及/或者压缩机马达的情况的图。图16为表示洗涤干燥机中所使用的热泵的构成的图。具体实施方式实施方式的同步电动机的旋转位置推定装置具备：电流检测部，检测同步电动机的相电流；PWM生成部，以追随上述同步电动机的旋转位置的方式生成三相的PWM信号图案；检测定时信号生成部，基于上述PWM信号的载波，生成检测定时信号；电流变化量检测部，根据上述检测定时信号，求出由上述电流检测部检测出的相电流的变化量；以及旋转位置推定部，基于上述相电流的变化量，推定上述同步电动机的旋转位置。然后，上述PWM生成部将上述载波的频率切换设定为二种以上，上述电流检测部在设定有上述频率最低的载波的期间检测上述相电流。此外，上述PWM生成部生成三相的PWM信号图案，以便上述电流变化量检测部能够根据在上述载波的一个周期内由上述检测定时信号生成部生成的固定的至少四点检测定时信号、来检测与至少二种电压矢量期间对应的相电流变化量。(第一实施方式)以下，参照图1至图9对第一实施方式加以说明。图1为表示马达驱动控制装置的构成的功能框图。直流电源1为对在转子具备永久磁铁的永久磁铁同步马达(以下，仅称为马达)2进行驱动的电力源。直流电源1也可以是将交流电源转换为直流的电源。倒相电路3由六个开关元件、例如N沟道MOSFET4U+、4Y+、4W+、4U－、4Y－、4W－三相桥接而构成，基于由后述的PWM生成部5生成的三相的量的六个开关信号，生成对马达2进行驱动的电压。电压检测部6检测直流电源1的电压Vdc。电流检测部7连接于倒相电路3的负侧电源线与直流电源1的负侧端子之间。电流检测部7一般由使用了分流电阻、霍尔CT等的电流传感器以及信号处理电路构成，对流向马达2的直流电流Idc进行检测。电流变化量检测部8基于由后述的检测定时信号生成部9输入的检测定时信号t1～t6，对直流电流Idc进行六次检测，计算出每两次的检测值的差分值来作为变化量dIu_V1、dIv_V3、dIw_V5。旋转位置运算部10根据上述变化量dIu_V1、dIv_V3、dIw_V5来计算马达2的旋转位置检测值θc。三相电压指令值生成部11根据作为指令值的电压振幅指令值Vamp和电压相位指令值生成三相的电压指令值Vu、Vv、Vw。占空生成部12通过三相电压指令值Vu、Vv、Vw除以直流电压Vdc来对各相的调制指令Du、Dv、Dw进行运算。PWM生成部5对三相调制指令Du、Dv、Dw与由载波生成部13输入的各相的PWM载波、运载波进行比较来生成各相的PWM信号脉冲。死区时间(deadtime)附加于每一相的脉冲，生成分别输出至三相上下的N沟道MOSFET4的开关信号U+、U－、V+、V－、W+、W－。再者，载波生成部13如后所述地对载波频率进行变更设定。此载波频率的信息被输入至检测定时信号生成部9。在以上的构成中，除了马达2以及倒相电路3的部分构成旋转位置检测装置14。然后，将倒相电路3与旋转位置检测装置14加起来的部分构成马达驱动控制装置15。在此，对本实施方式的旋转位置检测方法的原理加以说明。(1)式表示具有凸极性的同步电动机的三相电感。【公式1】如(1)式所示，各相的电感Lu、Lv、Lw根据旋转位置θ而变化。通过利用该电感对旋转位置的依存性，在马达的速度为零附近的条件下也能够推定旋转位置。图2表示通过所谓的空间矢量的方法来表示构成倒相电路的开关元件的打开状态。例如(1，0，0)表示U相上侧的开关元件打开、V相以及W相的上侧开关元件关闭的状态，电压矢量存在V0～V7这八个式样。在此，将施加电压矢量V1(1，0，0)时的马达的相间电压方程式表示为(2)式。自上而下地示出UV线间电压、VW线间电压、WU线间电压。【公式2】其中，Vdc为直流电压，Eu、Ev、Ew为各相的感应电压，R为绕线电阻，Iu_V1、Iv_V1、Iw_V1为施加电压矢量V1时的三相电流值。这里，在马达转速为极低速、由绕本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种同步电动机的旋转位置推定装置，具备：电流检测部，检测同步电动机的相电流；PWM生成部，以追随上述同步电动机的旋转位置的方式生成三相的PWM信号图案；检测定时信号生成部，基于上述PWM信号的载波，生成检测定时信号；电流变化量检测部，根据上述检测定时信号，求出由上述电流检测部检测出的相电流的变化量；以及旋转位置推定部，基于上述相电流的变化量，推定上述同步电动机的旋转位置，上述PWM生成部将上述载波的频率切换设定为二种以上，上述电流检测部在设定有上述频率最低的载波的期间，检测上述相电流，上述PWM生成部生成三相的PWM信号图案，以便上述电流变化量检测部能够根据在上述载波的一个周期内由上述检测定时信号生成部生成的固定的至少四点检测定时信号，来检测与至少二种电压矢量期间相对应的相电流变化量。
【技术特征摘要】
2017.03.14 JP 2017-0485111.一种同步电动机的旋转位置推定装置，具备：电流检测部，检测同步电动机的相电流；PWM生成部，以追随上述同步电动机的旋转位置的方式生成三相的PWM信号图案；检测定时信号生成部，基于上述PWM信号的载波，生成检测定时信号；电流变化量检测部，根据上述检测定时信号，求出由上述电流检测部检测出的相电流的变化量；以及旋转位置推定部，基于上述相电流的变化量，推定上述同步电动机的旋转位置，上述PWM生成部将上述载波的频率切换设定为二种以上，上述电流检测部在设定有上述频率最低的载波的期间，检测上述相电流，上述PWM生成部生成三相的PWM信号图案，以便上述电流变化量检测部能够根据在上述载波的一个周期内由上述检测定时信号生成部生成的固定的至少四点检测定时信号，来检测与至少二种电压矢量期间相对应的相电流变化量。2.根据权利要求1所述的同步电动机的旋转位置推定装置，其中，上述PWM生成部对于三相的PWM信号中的一相，以上述载波周期的任意相位为基准，使占空向滞后侧、超前侧的两方向增减，对于另一相，以上述载波周期的任意相位为基准，使占空向滞后侧、超前侧的一方向增减，对于剩下的一相，以上述载波周期的任意相位为基准，使占空向与上述方向相反的方向增减。3.根据权利要求1或2所述的同步电动机的旋转位置推定装置，其中，上述PWM生成部以基于伪随机数而设定的定时来切换上述载波的周期。4.一种空调机，具备：同步电动机；倒相电路，按照预定的PWM信号图案，对三相桥接的多个开关元件进行打开/关闭控制，由此将直流转换为三相交流来驱...
【专利技术属性】
技术研发人员：前川佐理，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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