马达控制方法包含以下步骤:获得基于以αβ固定坐标系或dq旋转坐标系为基准的相量表示的电枢磁通、合成磁通、定子电流和定子电压;运算定子电流与定子电压之间的角度Φ;根据式子(1)来运算扭矩角δ,
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】马达控制方法、马达控制系统以及电动助力转向系统
本专利技术涉及马达控制方法、马达控制系统以及电动助力转向系统。
技术介绍
近年来,电驱动系统广泛应用于各种应用领域。作为电驱动系统,例如能够举出马达控制系统。马达控制系统例如使用矢量控制而对电动马达(以下,记作“马达”)进行控制。在矢量控制中具有例如使用电流传感器和位置传感器的方式(以下,称为“传感器控制”)和仅使用电流传感器的方式(以下,称为“无传感器控制”)。在传感器控制中,根据位置传感器的测定值来计算转子的位置(以下,称为“转子角”)。另一方面,在无传感器控制中,根据由电流传感器测定的电流等来推定转子角。矢量控制通常需要扭矩信息。例如,能够根据马达的扭矩角来运算扭矩。特别是,在无传感器控制中,期求根据扭矩角来推定转子角。这样,要想提高矢量控制的精度,准确地取得扭矩角是不可或缺的。例如,公知在传感器控制中能够使用dq旋转坐标系中的变量来运算扭矩角。扭矩角也被称为负载角。专利文献1公开了使用所谓的观测器来推定扭矩角的无传感器控制。具体而言,观测器根据由电流传感器测定出的电流值来推定转子角,进而根据推定出的转子角来推定反馈扭矩角。专利文献2公开了根据扭矩的推定值来求取扭矩角的运算式。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特表2007-525137号公报专利文献2:中国专利申请公开第103684169号说明书非专利文献非专利文献1:Ghaderi,Ahmad,andTsuyoshiHanamoto.“Wide-speed-rangesensorlessvectorcontrolofsynchronousreluctancemotorsbasedonextendedprogrammablecascadedlow-passfilters.IEEETransactionsonIndustrialElectronics,Vol.58,No.6,(June2011),p.2322-2333.
技术实现思路
专利技术要解决的课题在传感器控制中使用的基于dq旋转坐标系中的变量的扭矩角的运算有时无法适用于无传感器控制。其理由如下。dq旋转坐标系是与转子一同旋转的旋转坐标系,是根据转子角和旋转速度而设定的坐标系。另一方面,在无传感器控制中,有时转子角的推定需要扭矩角。在该情况下,在无传感器控制中,期望不依赖于dq旋转坐标系的变量来求取扭矩角的方法。在无传感器控制中,专利文献1所公开那样的使用观测器的扭矩角的推定通常需要与马达相关的各种参数(例如,电枢电感和电抗),并且受到它们的强烈影响。例如,像在非专利文献1中所提及那样,使用观测器的推定尤其强烈地依赖于初始值和噪声协方差矩阵。其结果为,如果错误地选择这些值和矩阵,则可能会使马达控制不稳定。此外,基于观测器的推定需要更复杂的运算。因此,产生对计算机而言运算负载增大这一问题。出于以上的理由,期望在无传感器控制中不特别需要复杂的运算的、用于推定扭矩角的方法。本专利技术的实施方式提供在无传感器控制中能够不依赖于dq旋转坐标系中的变量而推定扭矩角的新颖的马达控制方法、马达控制系统以及具有该马达控制系统的电动助力转向系统。用于解决课题的手段本专利技术的例示的马达控制方法对表面磁铁型马达进行控制,其中,该马达控制方法包含以下步骤:获得基于以αβ固定坐标系或dq旋转坐标系为基准的相量表示的电枢磁通、合成磁通、定子电流和定子电压;运算所述定子电流与所述定子电压之间的角度Φ;根据式子(1)来运算扭矩角δ,其中,Ψa表示所述电枢磁通的大小,Ψs表示所述合成磁通的大小;以及根据所述扭矩角δ来控制所述表面磁铁型马达。本专利技术的例示的另一马达控制方法对表面磁铁型马达进行控制,其中,该马达控制方法包含以下步骤:获得基于以αβ固定坐标系或dq旋转坐标系为基准的相量表示的合成磁通、定子电流和定子电压;运算所述定子电流与所述定子电压之间的角度Φ;根据式子(2)来运算扭矩角δ,其中,L是电枢电感,Ψs表示所述合成磁通的大小,Is表示所述定子电流的大小;以及根据所述扭矩角δ来控制所述表面磁铁型马达。本专利技术的例示的马达控制系统具有:表面磁铁型马达;以及控制电路,其控制所述表面磁铁型马达,所述控制电路获得基于以αβ固定坐标系或dq旋转坐标系为基准的相量表示的电枢磁通、合成磁通、定子电流以及定子电压,运算所述定子电流与所述定子电压之间的角度Φ,根据式子(3)来运算扭矩角δ,其中,Ψa表示所述电枢磁通的大小,Ψs表示所述合成磁通的大小,根据所述扭矩角δ来控制所述表面磁铁型马达。本专利技术的例示的另一马达控制系统具有:表面磁铁型马达;以及控制电路,其控制所述表面磁铁型马达,所述控制电路获得基于以αβ固定坐标系或dq旋转坐标系为基准的相量表示的合成磁通、定子电流以及定子电压,运算所述定子电流与所述定子电压之间的角度Φ,根据式子(4)来运算扭矩角δ,其中,L是电枢电感,Ψs表示所述合成磁通的大小,Is表示所述定子电流的大小,根据所述扭矩角δ来控制所述表面磁铁型马达。专利技术效果根据本专利技术的例示的实施方式,提供能够在无传感器控制中不依赖于dq旋转坐标系中的变量而求取扭矩角的新颖的马达控制方法、马达控制系统以及具有该马达控制系统的电动助力转向系统。附图说明图1是示出实施方式1的马达控制系统1000的硬件块的框图。图2是示出实施方式1的马达控制系统1000中的逆变器300的硬件结构的框图。图3是示出实施方式1的变形例的马达控制系统1000的硬件块的框图。图4是示出控制器100的功能块的功能框图。图5是表示变量Is、Ψs、Φ以及Vs的相量图。图6是表示αβ固定坐标系或dq旋转坐标系中的合成磁通Ψs的相量图。图7是表示转子磁通Ψm、电枢磁通Ψa以及合成磁通Ψs的相量图。图8是示出规定的期间内的扭矩的波形(上)、三相电流的波形(中间)以及三相电压的波形(下)的曲线图。图9是示出使用本专利技术的运算式而推定出的规定的期间内的扭矩角(度)、以及扭矩角的实测值的波形的曲线图。图10是示出第二实施方式的EPS系统2000的典型结构的示意图。具体实施方式以下,参照附图对本专利技术的马达控制方法、马达控制系统以及具有该马达控制系统的电动助力转向系统的实施方式进行详细说明。但是,为了避免以下的说明不必要地冗长、使本领域技术人员容易理解,有时省略过度详细的说明。例如,有时省略对已知的事项的详细说明或对实质上相同的结构的重复说明。(实施方式1)[马达控制系统1000的结构]图1示意性地示出本实施方式的马达控制系统1000的硬件块。典型地,马达控制系统1000具有马达M、控制器(控制电路)100、驱动电路200、逆变器(也被称为“逆变电路”)300、多个电流传感器400、模拟数字转换电路(以下,记作“AD转换器”)500以及ROM(ReadOnlyMemory:只读存储器)600。马达控制系统1000被模块化,例如能够作为具有马达、传感器、驱动器以及控制器的马达模块而被制造和销售。在本说明书中,以具有马达M作为结构要素的系统为例对马达控制系统1000进行说明。但是,马达控制系统1000也可以是不具备马达M作为结构要素的用于对马达M进行驱动的系统。马达M是表面磁铁型(SPM)马达,例如是表面磁铁型同步马达(SPMSM)。马达M例如具有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种马达控制方法,对表面磁铁型马达进行控制,其中,该马达控制方法包含以下步骤:获得基于以αβ固定坐标系或dq旋转坐标系为基准的相量表示的电枢磁通、合成磁通、定子电流和定子电压;运算所述定子电流与所述定子电压之间的角度Φ;根据式子(1)来运算扭矩角δ,
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.03 JP 2017-0409051.一种马达控制方法,对表面磁铁型马达进行控制,其中,该马达控制方法包含以下步骤:获得基于以αβ固定坐标系或dq旋转坐标系为基准的相量表示的电枢磁通、合成磁通、定子电流和定子电压;运算所述定子电流与所述定子电压之间的角度Φ;根据式子(1)来运算扭矩角δ,其中,Ψa表示所述电枢磁通的大小,Ψs表示所述合成磁通的大小;以及根据所述扭矩角δ来控制所述表面磁铁型马达。2.一种马达控制方法,对表面磁铁型马达进行控制,其中,该马达控制方法包含以下步骤:获得基于以αβ固定坐标系或dq旋转坐标系为基准的相量表示的合成磁通、定子电流和定子电压;运算所述定子电流与所述定子电压之间的角度Φ;根据式子(2)来运算扭矩角δ,其中,L是电枢电感,Ψs表示所述合成磁通的大小,Is表示所述定子电流的大小;以及根据所述扭矩角δ来控制所述表面磁铁型马达。3.根据权利要求1或2所述的马达控制方法,其中,该马达控制方法还包含根据所述扭矩角δ来运算扭矩T的步骤,在控制所述马达的步骤中,根据所述扭矩T来控制所述表面磁铁型马达。4.根据权利要求3所述的马达控制方法,其中,该马达控制方法还包含...
【专利技术属性】
技术研发人员:A·哈德利,
申请(专利权)人:日本电产株式会社,
类型:发明
国别省市:日本,JP
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