电动机控制装置以及电动机驱动系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电动机控制装置，其具备：电流检测机构，其检测从转换器向电动机供给的三相的相电流中的一相的相电流；电流推定机构，其使用表示需向所述电动机供给的电流的电流指令值，对检测的相以外的相的相电流进行推定，且从该推定的相电流与所述一相的相电流导出与所述电流指令值对应的控制电流，并经由所述转换器，以使所述控制电流追随所述电流指令值的方式，对所述电动机进行控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及驱动控制电动机的电动机控制装置，尤其涉及仅使用一个 电流传感器的电动机控制装置。
技术介绍
为向电动机供给三相交流电并对电动机进行矢量控制，需要在u相、V相及W相三相之中检测两个相的电流(例如U相电流及V相电流)。为检 测两个相的电流，通常使用两个电流传感器(变流器(currenttransformer) 等)，但使用两个电流传感器导致嵌入了电动机的系统整体的成本提高。因此，以往提出了用一个电流传感器检测转换器与直流电源间的母线 电流(直流电流)，并从该检测的母线电流中检测两个相的电流的方式。 该方式也称作一分流电流检测方式(单分流电流检测方式)。在一分流电流检测方式中，对PWM (Pulse Width Modulation)调制 中的三角波形的载波信号与对于各相电压的电压指令值进行比较，并在载 波信号与各电压指令值交叉的时刻，使转换器内的开关元件进行开关。并 基于电压指令值，计算电压的最小相与最大相的电流作为母线电流流过的 时刻，并在该时刻从采样后的母线电流中检测三相电流。但是在一分流电流检测方式中，需要严密地计算电流传感器的采样时 刻，并且如果三相的相电压内的两相的相电压相等，则在一个载波周期内 不能检测两个相的电流。如果不能检测两个相的电流，则不能检测三相电 流，就不能对电动机进行矢量控制。因此，提出了使用一个电流传感器对三相内的一相的相电流进行检 测，并对其他的两相的相电流或d轴电流及q轴电流进行推定的方法。例如，在日本国特开平10-225199号公报记载的方法中，使用状态方 程式，根据检测出的一相的相电流的电流值计算出d轴电流及q轴电流， 并进行矢量控制。但是，在解状态方程式，对d轴电流及q轴电流进行计 算(推定)时，使用电动机常数，因为电动机常数依赖于温度发生变化， 所以推定误差变大。此外，在日本国特开200卜145398号公报记载的方法中，对检测的一 相的相电流和推定的其他的两相的相电流进行dq变换，并推定转矩电流 和励磁电流。并且，使用一次延迟过滤器，对该转矩电流与励磁电流进行 平均化，然后进行逆dq变换，推定上述其他的两相的相电流，并将该推 定电流反馈回输入侧。在该方法中，为稳定化，插入的一次延迟过滤器因 为使推定的电流的相位延迟，所以在进行无传感器控制的情况下，控制变 得不稳定。此外，在日本国特开2002-369574号公报记载的方法中，对直流电源 与转换器之间的母线电流(直流电流)进行检测，并使用与功率相关的式 将该检测的母线电流直接变换为q轴电流。即，着眼于"检测的母线电流 与直流电源产生的直流电压的积"与"d轴电流与d轴电压的积和q轴电 流与q轴电压的积之和"相等(或具有比例关系)，从检测的母线电流计 算出q轴电流。但是，在该方法中，因为不进行对d轴电流的反馈控制， 所以在进行无传感器控制的情况，控制变得不稳定。此外，在日本国特开2004-159391号公报记载的方法中，进行一相的 相电流的检测并进行电动机的转子位置的检测。并且，利用检测到的一相 的相电流变为0时的转子位置，对电流的振幅与U相电流相位角进行计算， 并且使用该计算结果计算出其它的两相的相电流。但是，在该方法中，需 要对检测的一相的相电流变为O时的转子位置进行检测，此外，因为电动 机电流的控制周期与电动机的旋转周期相同，所以控制周期延迟，控制不 稳定。此外，在日本国特开2004-64903号公报记载的方法中，在一分流电 流检测方式中，在两个相电压的差小时，降低PWM中的载波频率。即使如 此仍然难以进行相电流的检测的情况下，从以往的电流信息中推定三相电 流。更具体地，通过将变换以往的三相电流而得到的d轴电流及q轴电流 逆变换为三相，推定三相电流。但是，因为仅利用与现时刻的电流情报不 同的以往的电流信息，对现时刻的三相电流进行推定，所以如果连续地利用以往的电流信息，控制变得不稳定。而且，在文献"比田，另外两名，"基于最大转矩控制轴的永磁铁同步电动机的无位置传感器矢量控制(Position Sensorless Vector control fo Permanent Magnet Synchronous Motors Based on Maximum Torque Control Frame)",平成18年电气学会产业应用部门大会讲演论文集，电 气学会产业应用部门，平成18年8月，p. 385-388 (I-385 I-388)"中， 记载有关于基于最大转矩控制轴的永磁铁同步电动机的无位置传感器矢 量控制的说明。如此，使用一个电流传感器进行矢量控制的技术虽然对降低成本有 益，但存在由于电流传感器的个数的削减而带来的各种问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种使用一个电流传感器，实现稳定的 电动机控制的电动机控制装置及电动机驱动系统。本专利技术所述的电动机控制装置的特征在于，具备电流检测机构，其 对从转换器向电动机供给的三相的相电流中的一相的相电流进行检测；和 电流推定机构，其利用表示需向所述电动机供给的电流的电流指令值，对 检测的相以外的相的相电流进行推定，根据该推定的相电流与所述一相的 相电流导出与所述电流指令值对应的控制电流，通过所述转换器对所述电 动机进行控制，以使所述控制电流追随于所述电流指令值。因为只要检测一个相的相电流即足够，所以电流传感器可以是一个。 并且，因为基于电流指令值与检测的相电流对需控制的电流进行推定，所 以不会产生由日本国特开2001-145398号公报中记载的方法产生的电流相 位延迟，可实现稳定的电动机控制。此外例如，所述电动机控制装置还具备电流指令值生成机构，其基于 外部指令值和检测或推定的电动机速度生成所述电流指令值。并且，更具体地例如，在将与设置在所述电动机的转子上的永磁铁产 生的磁通的方向对应的旋转轴设为第一轴，将与该第一轴正交的旋转轴设 为第二轴的情况下，所述电流指令值由作为所述电流指令值的第一轴及第 二轴分量的第一及第二电流指令值形成，所述控制电流由作为所述控制电流的第一轴及第二轴分量的第一及第二控制电流形成，所述电流推定机 构，具备坐标变换机构，该坐标变换机构基于检测或推定的所述电动机的 转子位置，将所述第一及第二电流指令值变换为与所述三相的相电流相对 的三相电流指令值，利用所述三相电流指令值，对由所述电流检测机构检 测的相以外的相的相电流进行推定，并基于所述转子位置，对基于该推定 的相电流与由所述电流检测机构检测的所述一相的相电流的三相相电流 进行坐标变换，导出所述第一及第二控制电流。此外例如，所述电流检测机构与对所述转换器和所述电动机之间流过 的电流进行检测的电流传感器相连接，基于该电流传感器的检测结果，对 所述一相的相电流进行检测。代替此例如，所述电流检测机构与对向所述转换器供电的直流电源和 所述转换器之间流过的电流进行检测的电流传感器相连接，基于该电流传 感器的检测结果，对所述一相的相电流进行检测。并且例如，上述电动机控制装置还具备三相电压指令值生成机构，该 三相电压指令值生成机构基于所述电流指令值与所述控制电流，生成对包 含在所述转换器中的三个相的开关元件的开关模式进行特定的三相电压 指令值，所述三相电压指令值以使一个相的开关元件的开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机控制装置，其特征在于，具备：电流检测机构，其对从转换器向电动机供给的三相的相电流中的一相的相电流进行检测；和电流推定机构，其利用表示需向所述电动机供给的电流的电流指令值，对检测的相以外的相的相电流进行推定，根据该推定的相电流与所述一相的相电流导出与所述电流指令值对应的控制电流，通过所述转换器对所述电动机进行控制，以使所述控制电流追随于所述电流指令值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：桥本荣一郎，比田一，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]