电机的初始磁极位置检测方法和装置、电力变换装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电机的初始磁极位置检测方法和装置、电力变换装置，其中，电机是具备电气凸极特性的永磁同步电机。初始磁极位置检测方法包括：对所述电机施加用于检测初始磁极相位的探测信号，基于所述电机的驱动电压或驱动电流来估计所述电机的临时磁极相位；对估计出的所述临时磁极相位相加预定角度；以及从相加后的临时磁极相位对所述电机施加所述探测信号，基于所述电机的驱动电压或驱动电流来确定所述电机的磁极相位。根据本发明专利技术，能够可靠保证电机的起动。

【技术实现步骤摘要】
电机的初始磁极位置检测方法和装置、电力变换装置本分案申请是申请号为201610835960.9、申请日为2016年9月20日、申请人为株式会社安川电机的专利技术专利的分案申请，该专利技术专利申请的专利技术名称为“电机的初始磁极位置检测方法和装置、电力变换装置”。
本专利技术涉及一种电机的初始磁极位置检测方法和装置、电力变换装置、控制装置以及控制方法。
技术介绍
在不利用传感器的情况下估计永磁同步电机的转子的磁极相位的方法已知有很多种。例如，有利用内置式永磁无刷电机的电气凸极性的估计方法。举例说，向作为电机的控制轴的γ轴施加高频信号，观测从γ轴分别偏移±45°的轴上的电流值，并旋转γδ坐标，以使该两个轴上的电流值一致。另外，还已知一种转子磁极相位估计方法，通过在γ轴上重叠脉冲电压，观测此时δ轴上产生的电流Iδ的符号，并根据该符号来旋转γδ坐标，以使γ轴与d轴一致。然而，在实现本专利技术的过程中，本专利技术的专利技术人发现了上述的磁极相位估计方法至少存在如下问题。当通过上述的磁极相位估计方法估计初始磁极位置时，原理上收敛于γ轴(估计磁极相位)与d轴(实际磁极相位)之间的误差相位θe＝0°、180°的相位上。然而实际上也存在收敛于误差相位θe＝±90°的相位的情况。如果误差相位最初就在±90°附近，或者在初始磁极位置估计中因为一些影响而接近到θe＝±90°附近，那么估计就容易停滞。一旦停滞在误差相位θe＝±90°的相位，则即使为了起动电机而施加转矩电流Iδ，实际上是向d轴施加了电流，从而难以产生转矩。这样，当起动电机时可能发生转矩缺失或不足，或者发生冲击(shock)，甚至还有可能发生电机反转。
技术实现思路
鉴于上述的技术问题，本专利技术提供一种永磁同步电机的初始磁极位置检测方法和装置、控制装置以及控制方法，可估计能够可靠保证电机起动的磁极相位。根据本专利技术的一个方面，提供一种电机的初始磁极位置检测方法。其中，电机是具备电气凸极特性的永磁同步电机。所述初始磁极位置检测方法包括：对所述电机施加用于检测初始磁极相位的探测信号，基于所述电机的驱动电压或驱动电流来估计所述电机的临时磁极相位；对估计出的所述临时磁极相位相加预定角度；以及在相加后的临时磁极相位的方向上对所述电机施加所述探测信号，基于所述电机的驱动电压或驱动电流来确定所述电机的磁极相位。所述预定角度是排除(n×90°－5°)至(n×90°+5°)的区间后的范围内的角度，其中n为0、1、2、3。优选地，选择﹢45°、﹣45°、﹢315°、﹣315°的群中的任一角度作为预定角度，这样在第二次磁极估计时更容易收敛到d轴或-d轴的一者上，即0°和180°的任意角度上。根据本专利技术的一个方面，临时磁极相位的估计和磁极相位的确定采用相同的磁极估计方法，分别包括：获取所述电机的驱动电压或驱动电流的分别从所述探测信号的施加相位偏移±45°的方向上的正偏移分量和负偏移分量，根据所述正偏移分量与所述负偏移分量的大小偏差，以预定的第一修正角修正所述临时磁极相位，直至所述正偏移分量与所述负偏移分量的大小一致。此时，探测信号可以是正弦波的电流或电压。根据本专利技术的一个方面，临时磁极相位的估计和磁极相位的确定采用相同的磁极估计方法，分别包括：获取所述电机的驱动电压或驱动电流的从所述探测信号的施加相位超前90°的方向上的垂直分量，根据所述垂直分量的积分值与所述探测信号之乘积的符号，以预定的第二修正角修正所述临时磁极相位，直至所述垂直分量的积分值收敛于0。此时，上述的探测信号可以是脉冲信号。脉冲信号可以是正负脉冲波信号，也可以是正脉冲波信号。在正脉冲信号的情况下，在所述临时磁极相位的估计和所述磁极相位的确定中，可以仅根据垂直分量的积分值的符号，以预定的第二修正角修正所述临时磁极相位。根据本专利技术的另一个方面，提供一种电机的初始磁极位置检测装置。其中，电机是具备电气凸极特性的永磁同步电机。所述初始磁极位置检测装置包括：临时磁极相位估计装置，用于对所述电机施加用于检测初始磁极相位的探测信号，基于所述电机的驱动电压或驱动电流来估计临时磁极相位；相位修正装置，用于对估计出的所述临时磁极相位相加预定角度；以及磁极相位确定装置，用于在相加后的临时磁极相位的方向上对所述电机施加所述探测信号，基于所述电机的驱动电压或驱动电流来确定所述电机的磁极相位。根据本专利技术的另一个方面，提供一种电力变换装置，包括上述的初始磁极位置检测装置。根据本专利技术的再一个方面，提供一种对电机的初始磁极位置检测机构进行控制的控制装置。所述电机是具备电气凸极特性的永磁同步电机。所述初始磁极位置检测机构与所述电机相连，向该电机输出驱动信号，并基于该驱动信号执行利用所述电机的电气凸极特性的初始磁极相位估计。所述控制装置包括：输出装置，向所述初始磁极位置检测机构输出磁极相位设定值，以使所述初始磁极位置检测机构将该磁极相位设定值作为起始值执行初始磁极相位估计；输入装置，输入由所述初始磁极位置检测机构估计出的临时磁极相位；以及判断装置，判断所输入的初始磁极相位是否为执行第一次所述初始磁极相位估计的结果，如果通过所述判断装置判断出所述初始磁极相位是执行第一次所述初始磁极相位估计的结果，则所述输出装置将该初始磁极相位与预定角度相加作为所述磁极相位设定值输出，如果不是，则所述输出装置将所述临时磁极相位确定为初始磁极相位。根据本专利技术的又一个方面，提供一种对电机的初始磁极位置检测机构进行控制的控制方法。所述电机是具备电气凸极特性的永磁同步电机。所述初始磁极位置检测机构与所述电机相连，向该电机输出驱动信号，并基于该驱动信号执行利用所述电机的电气凸极特性的初始磁极相位估计。所述控制方法包括：输出步骤，向所述初始磁极位置检测机构输出磁极相位设定值，以使所述初始磁极位置检测机构将该磁极相位设定值作为起始值执行初始磁极相位估计；输入步骤，输入由所述初始磁极位置检测机构估计的临时磁极相位；以及判断步骤，判断所输入的临时磁极相位是否为执行第一次所述初始磁极相位估计的结果，在所述输出步骤中，如果通过所述判断装置判断出所述临时磁极相位是执行第一次所述初始磁极相位估计的结果，则将该临时磁极相位与预定角度相加作为磁极相位设定值输出，如果不是，则将所述临时磁极相位确定为初始磁极相位。另外，根据本专利技术的又一个方面，还提供一种电机的初始磁极位置检测系统。所述电机是具备电气凸极特性的永磁同步电机。所述初始磁极位置检测系统包括初始磁极位置检测机构和控制装置，所述初始磁极位置检测机构与所述电机相连，向该电机输出驱动信号，并基于该驱动信号执行利用所述电机的电气凸极特性的初始磁极相位估计；以及控制装置，控制所述初始磁极位置检测机构的所述初始磁极相位估计，并包括：输出装置，向所述初始磁极位置检测机构输出磁极相位设定值；输入装置，输入由所述初始磁极位置检测机构估计出的临时磁极相位；以及判断装置，判断所输入的临时磁极相位是否为执行第一次所述初始磁极相位估计的结果；其中，如果通过所述判断装置判断出所述初始磁极相位是执行第一次所述初始磁极相位估计的结果，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机的初始磁极位置检测方法，所述电机是具备电气凸极特性的永磁同步电机，所述初始磁极位置检测方法的特征在于，包括：/n对所述电机施加用于检测初始磁极相位的探测信号，基于所述电机的驱动电压或驱动电流来估计所述电机的临时磁极相位；/n对估计出的所述临时磁极相位相加预定角度；以及/n在相加后的临时磁极相位的方向上对所述电机施加所述探测信号，基于所述电机的驱动电压或驱动电流来确定所述电机的初始磁极相位，/n所述预定角度是排除(n×90°－5°)至(n×90°+5°)的区间后的范围内的角度，其中n为0、1、2、3，/n所述探测信号是脉冲信号，/n所述临时磁极相位的估计和所述初始磁极相位的确定均包括：获取所述电机的驱动电压或驱动电流的从所述探测信号的施加相位超前90°的方向上的垂直分量，根据该垂直分量的积分值与探测信号之乘积的符号，以预定的第二修正角修正所述临时磁极相位，直至所述垂直分量的积分值收敛于0。/n

【技术特征摘要】
1.一种电机的初始磁极位置检测方法，所述电机是具备电气凸极特性的永磁同步电机，所述初始磁极位置检测方法的特征在于，包括：
对所述电机施加用于检测初始磁极相位的探测信号，基于所述电机的驱动电压或驱动电流来估计所述电机的临时磁极相位；
对估计出的所述临时磁极相位相加预定角度；以及
在相加后的临时磁极相位的方向上对所述电机施加所述探测信号，基于所述电机的驱动电压或驱动电流来确定所述电机的初始磁极相位，
所述预定角度是排除(n×90°－5°)至(n×90°+5°)的区间后的范围内的角度，其中n为0、1、2、3，
所述探测信号是脉冲信号，
所述临时磁极相位的估计和所述初始磁极相位的确定均包括：获取所述电机的驱动电压或驱动电流的从所述探测信号的施加相位超前90°的方向上的垂直分量，根据该垂直分量的积分值与探测信号之乘积的符号，以预定的第二修正角修正所述临时磁极相位，直至所述垂直分量的积分值收敛于0。


2.根据权利要求1所述的初始磁极位置检测方法，其中，所述脉冲信号是正脉冲信号，
在所述临时磁极相位的估计和所述初始磁极相位的确定中，均根据所述垂直分量的积分值的符号，以所述预定的第二修正角修正所述临时磁极相位。


3.一种电机的初始磁极位置检测装置，所述电机是具备电气凸极特性的永磁同步电机，所述初始磁极位置检测装置的特征在于，包括：
临时磁极相位估计装置，用于对所述电机施加用于检测初始磁极相位的探测信号，基于所述电机的驱动电压或驱动电流来估计临时磁极相位；
相位修正装置，用于对估计出的所述临时磁极相位相加预定角度△θ0；以及
磁极相位确定装置，用于在相加后的临时磁极相位的方向上对所述电机施加所述探测信号，基于所述电机的驱动电压或驱动电流来确定所述电机的初始磁极相位，
所述预定角度是排除(n×90°－5°)至(n×90°+5°)的区间后的范围内的角度，其中n为0、1、2、3，
所述探测信号是脉冲信号，
所述临时磁极相位估计装置和所述磁极相位确定装置均包括：获取所述电机的驱动电压或驱动电流的从所述探测信号的施加相位超前90°的方向上的垂直分量，根据所述垂直分量的积分值与所述探测信号之乘积的符号，以预定的第二修正角修正所述临时磁极相位，直至所述垂直分量的积分值收敛于0。


4.根据权利要求3所述的初始磁极位置检测装置，其中，所述脉冲信号是正脉冲信号，
所述临时磁极相位估计装置和所述磁极相位确定装置均根据所述垂直分量的积分值的符号，以所述预定的第二修正角修正所述临时磁极相位。


5.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐伯考弘，井浦英昭，时任大介，
申请(专利权)人：株式会社安川电机，
类型：发明
国别省市：日本;JP