同步电动机驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种无速度、位置传感器而平滑地起动加速同步电动机，并且抑制反转的同步电动机驱动装置。本发明专利技术的同步电动机驱动装置，控制输出电压的大小、频率、相位，在同步电动机的起动时，给上述相位加上给定的相位修正值，将该相位修正值变更１次以上，并且根据输出电流的检测值，修正上述频率或相位。另外，在变更相位修正值时，在电动机的正转方向上增加相位，例如逐次增加９０°以下。另外，在最初变更上述给定的相位修正值时，让设定了最初的相位修正值的时间，比设定了变更后的相位修正值的时间短。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种进行同步电动机的变速运行的电动机驱动装置，特别是一种不使用速度、位置传感器而起动、加速同步电动机的电动机驱动装置。
技术介绍
同步电动机的无速度、位置传感器控制中，以前便有一种对输出电流或输出电压重叠高次谐波，利用磁通轴(d轴)和与磁通轴垂直的轴(q轴)中的电感(Ld、Lq)的差，检测出速度或磁极位置的方法。图10中示出了专利文献1的技术作为以往技术。另外，虽然图10中，同步电动机是永久磁铁式同步电动机，但如果使用伴有磁场装置的绕组式同步电动机，动作也一样。速度控制部103中，使用速度指令值ωr*与速度推定部112运算出的速度推定值ωr^，运算出转矩指令值τ*。转矩指令值τ*由于后述的高次谐波重叠，而含有高次谐波成分，通过陷波滤波器104去除高次谐波成分。电流指令运算部105中，根据转矩指令值τ*运算出转矩电流指令It*与励磁电流指令Im*。这里，同步电动机的转矩控制中，如图11所示，需要控制为使得m轴(垂直于转矩电流的轴)、t轴(平行于转矩电流的轴)相对d轴、q轴的相位差Δ为零。接下来，高次谐波电流发生部113中产生给定振幅、频率的电流高次谐波ΔIm*。电流高次谐波ΔIm*与励磁电流指令Im*相加，并使用相位运算部109得到的相位θ、与来自电流检测器107的电流检测值，由电流控制部106输出3相交流电压指令。另外，电流控制部106中，进行t轴电压指令Vt*、m轴电压指令Vm*的运算，并通过基于相位θ的坐标变换运算出3相交流电压指令。电力变换器部101中，根据交流电压指令，给同步电动机102加载电压。另外，由电压检测器108检测出电压，并由高次谐波电压检测部110与m轴垂直地抽出与ΔIm频率相同的高次谐波成分Vh。之后，使用高次谐波成分Vh与ΔIm，由速度误差检测部111运算出速度误差Δω^。以往技术中，利用电动机的构造或磁通的显极性，例如在处于Lq＞Ld这一关系的情况下，速度误差Δω^变为(公式1)所示的关系。ωh为高次谐波成分的频率。Δω^＝-(正常数)·sin(2·Δ)·ωh·(Lq-Ld) (公式1)(公式1)中，在Δ＞0的情况下Δω^＜0，在Δ＜0的情况下Δω^＞0。速度推定部112中，通过比例积分电路将速度误差Δω^作为速度推定值ωr^输出。通过这样，在m轴慢于d轴的情况下(Δ＜0)，加快速度推定值Δωr^(Δω^＞0)，在m轴快于d轴的情况下(Δ＞0)，减缓速度推定值Δωr^(Δω^＜0)，通过这样来进行速度推定。另外，虽然图10中对电流重叠高次谐波并检测出电压，但也可以使用其他方法，将高次谐波电压重叠到电压指令中，并使用该重叠后的电压与电流检测值也能实现同样的目的。专利文献1特许3484058号公报((0011)段至(0019)段的记载)但是，以往技术中，由于高次谐波重叠而发生转矩脉动，可能会受到机械共振等影响，从而很难平滑地起动。另外，在利用显极性的情况下，例如在具有阻尼绕组的同步电动机的情况下，由于阻尼绕组的影响显极性减小，以往技术的适用变得困难。另外，在需要电压检测的情况下，很容易受到低速时的电压检测误差的影响。进而，由于上述高次谐波以及电压检测误差所引起的控制相位误差，有时会引起电动机反转，在因机械上的制约导致可反转的角度受限的情况下，会出问题。再有，速度控制系统与速度推定系统的设计中，需要电动机与机械系统的常数，无法明确掌握这些的话便很难应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种在无速度、位置传感器起动同步电动机时，能够通过简单的构成，无转矩脉动平滑地进行起动，并且减少反转角度的同步电动机驱动装置。本专利技术的同步电动机驱动装置，是一种控制输出电压的大小、频率、相位，驱动同步电动机的电动机驱动装置，在起动时，给上述相位加上给定的相位修正值；将该相位修正值变更1次以上，并且根据电流检测值修正上述频率或相位。另外，在变更上述给定的相位修正值时，以在电动机的正转方向上增加相位的方式，例如逐次增加90°以下。另外，在最初变更上述给定的相位修正值时，让设定了最初的相位修正值的时间，比设定变更后的相位修正值的时间短。另外，电动机的转矩电流指令值，设为不超过额定电流值的给定值，让最初变更上述给定的相位修正值之前的转矩电流指令值，比最初变更上述给定的相位修正值之后的转矩电流指令值小。另外，基于上述电流检测值的频率修正值或相位修正值，根据以与电动机的转速的振动相同的频率进行振动的电流检测值来运算。通过本专利技术，在无速度、位置传感器起动、加速同步电动机时，能够通过简单的构成，避免发生转矩脉动，并且能够抑制反转，因此不会给机械系统造成负担，另外在电动机或机械常数不明的情况下也能够使用。附图说明图1为实施例1的同步电动机驱动装置的结构图。图2为表示实施例1的相位差Δ与发生转矩之关系的图。图3为表示实施例1的It*、ωr*、Δθ之关系的图。图4为表示实施例3的It*、ωr*、Δθ之关系的图。图5为表示实施例4的It*、ωr*、Δθ之关系的图。图6为表示实施例5的It*、ωr*、Δθ之关系的图。图7为实施例6的同步电动机驱动装置的结构图。图8为实施例7的同步电动机驱动装置的结构图。图9为实施例8的同步电动机驱动装置的结构图。图10为以往技术的感应电动机驱动装置的结构图。图11为表示以往技术的基准轴的图。图中1-转矩指令值设定部，2-相位修正值设定部，3-频率修正值运算部，4-坐标变换部，5-积分部，11-电流指令切换部，101-电力变换器部，102-同步电动机，103-速度控制部，104-陷波滤波器，105-电流指令运算部，106-电流控制部，107-电流检测器，108-电压检测器，109-相位运算部，110-高次谐波电压检测部，111-速度误差检测部，112-速度推定部，113-高次谐波电流发生部，121-起动可否检测部，122-相位修正值再设定部，123-电流指令再设定部，124-速度指令再设定部。具体实施例方式下面对照附图对本专利技术进行详细说明。实施例1使用图1至图3，对本实施例的感应电动机驱动装置与图10的以往技术不同的部分进行说明。另外，这里所涉及的是从起动到加速到给定速度的控制方法。转矩指令值设定部1中，让转矩指令值τ*相当于加速转矩+负载转矩，例如设为额定转矩的60％左右。接下来，电流指令运算部105中，设置转矩电流指令It*＝给定值，励磁电流指令Im*＝0。由于由另外的磁场装置的磁场电流产生磁通，因此一般控制为Im＝0。此时，同步电动机102的电流Id、Iq、磁通Φd、Φq、发生转矩τm，分别如(公式2)至(公式6)所示。另外，相位差Δ为图11中所示的d轴与m轴的相位偏差，Md、If、P分别为d轴互感系数、磁场电流、以及电动机的极数。Id＝-sin(Δ)·It*(公式2)Iq＝cos(Δ)·It*(公式3)Φd＝Ld·Id+Md·If (公式4)Φq＝Lq·Iq (公式5)τm＝3·(P/2)·(Φd·Iq-Φq·Id)(公式6)这里，发生转矩τm与相位差Δ为图2所示的关系，例如图2所示，如果设电动机的起动所需要的转矩为额定转矩的30％，便如图2所示，存在可起动相位差Δ的范围与无法起动范围，并且还存在即使起动也会反转的范围。在起动电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机驱动装置，控制输出电压的大小、频率、相位，驱动同步电动机，其特征在于：　　　　在上述同步电动机的起动时，给上述相位加上给定的相位修正值；　　　　将该相位修正值变更１次以上，并且根据输出电流的检测值运算出上述频率的修正值，修正上述输出电压的频率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：永田浩一郎，奥山俊昭，根本治郎，片山敏男，秋田佳稔，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]