电气设备制造技术

本发明专利技术提供一种同步电动机的控制装置，在不具有直接检测交流同步电动机的转子位置和转速的装置的驱动装置中，当驱动装置内部或者负荷装置发生周期性扰动时，抑制该周期性扰动，可以实现低振动、低噪音。可以通过设置以下装置实现：通过计算交流同步电动机的磁通轴的位置，和在控制器内假定的磁通轴的位置的差（轴误差），补正转速使其为零，来实现无传感器驱动，而且，根据该轴误差的计算值，抽出电动机或者负荷装置发生的转矩的脉动成分的装置；和对其进行补偿的装置。

【技术实现步骤摘要】
本申请是日立家用电器公司于2005年1月6日提交的申请号为200510003939.4、专利技术名称为“同步电动机的控制装置、电气设备和模块”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及同步电动机的控制装置、电气设备和系统功率模块。
技术介绍
不使用交流电动机的速度或者位置传感器的控制方法至今已公开了多种方法。例如，把作为交流电动机的代表例的永久磁铁同步电动机作为对象的例子，众所周知的有特开2001-251889号公报等公开的方式。该控制方式不使用位置传感器，而在控制器内部进行磁极位置的推定计算。另外，作为电动机的负荷装置发生的周期性转矩扰动的控制方法，有特开平10-174488号公报、特开2002-34290号公报等。在特开平10-174488号公报中记载的方式抽出包含在电动机的速度检测值中的脉动部分，如消除脉动部分那样在变换器输出电压上施加补正。该方式的实现需要速度信息。特开2002-34290号公报的方式是检测包含在转矩电流成分中的脉动部分，通过在转速中施加补正稳定地控制电动机的方式。[专利文献1]特开2001-251889号公报[专利文献2]特开10-174488号公报[专利文献3]特开2002-34290号公报在特开2001-251889号公报的方式中，虽然可以实现无位置传感器，-->但当在负荷装置上连接了压缩机等伴随有周期扰动的负荷时，不能抑制该周期扰动。其结果，存在产生旋转脉动，成为装置的振动和噪音的根源的问题。在特开平10-174488号公报的方式中，虽然可以抑制周期扰动，但需要电动机的转速信息。因此，需要一些速度检测器。在原理上安装霍尔IC等的位置传感器，在电动机的速度检测中使用是可行的、但当负荷装置是空调等的压缩机时，从周围环境的条件出发传感器的安装困难。代替位置传感器还知道检测电动机的中性点电位，从其变动成分中得到速度信息的方法，但速度信息根据电角只能每60度得到，高速·高精度的速度检测困难。特别是驱动电动机变换器的导通延迟(滞后时间期间)的影响引起的周期扰动因为相对电动机的驱动频率以6倍的频率变动，所以在电角60度间隔中的速度检测中，不可能抑制该扰动。另外，用于得到中性点电位的配线存在需要富余1条的问题。特开2002-34290号公报的方式是根据包含在转矩电流中的脉动，变动旋转速度自身，以提高控制装置整体的稳定性。因此，如果旋转脉动进一步增加，则不能解决振动和噪音的问题。另外，因为对象是感应电动机，所以至今适用到同步电动机中困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可以抑制因周期性扰动而引起的振动和噪音的电动机控制装置。本专利技术的技术方案提供一种电气设备，具有：同步电动机；与该同步电动机连接的压缩机；在上述同步电动机上施加经脉冲宽度调制的电压，并用连续的交流电流驱动上述同步电动机的变换器；和控制上述变换器输出的电压的控制器，其特征在于：使上述同步电动机的驱动频率变化，使在改变上述压缩机的转速时出现的上述交流电流波形的畸变成分随时间经过而变化，降低上述电气设备产生的噪音和振动。。-->如果采用本专利技术，就可以实现能够抑制因周期性扰动而引起的振动和噪音的电动机控制装置。附图说明图1是表示本专利技术的同步电动机控制装置的实施例1的系统构成的方框图。图2是表示本专利技术的同步电动机控制装置的实施例1中的轴误差Δθ的定义的矢量图。图3是表示本专利技术的同步电动机控制装置的实施例1中的轴误差推定器的内部构成的方框图。图4是说明在本专利技术的交流电动机控制装置的实施例1中的、从对电动机的施加电压，到轴误差发生的原理的方框图。图5是表示本专利技术的交流电动机控制装置的实施例1中的、周期性的扰动转矩，和因它引起发生的旋转脉动、轴误差变动原理的波形图。图6是说明本专利技术的交流电动机控制装置的实施例1中的、脉动转矩成分的推定原理的方框图。图7是表示本专利技术的同步电动机控制装置的实施例1中的ΔTm推定器的内部构成的方框图。图8是表示本专利技术的同步电动机控制装置的实施例1中的转矩控制器的内部构成的方框图。图9是表示本专利技术的同步电动机控制装置的实施例2中的转矩控制器的内部构成的方框图。图10是表示本专利技术的同步电动机控制装置的实施例3中的转矩控制器的内部构成的方框图。图11是表示本专利技术的同步电动机控制装置的实施例4中的转矩控制器的内部构成的方框图。图12是表示本专利技术的同步电动机控制装置的实施例5中的转矩控制器的内部构成的方框图。-->图13是表示适用了本专利技术的同步电动机控制装置的实施例6的外观的构成图。图14是在空调中适宜本专利技术的同步电动机控制装置的实施例7的外观的构成图。图15是表示在起动本专利技术的空调压缩机并使转速变化时的、噪音变化以及电流波形变化一例的图。具体实施方式下面，参照图1至图15说明本专利技术的交流电动机的控制装置的实施例。而且，在以下的实施例中，作为电动机使用永久磁铁同步电动机(以下，简称为PM电动机)说明，但对于其它的同步电动机(例如，线圈型同步电动机、磁阻电动机等)也同样可以实现。[实施例1]图1是示例本专利技术的交流电动机控制装置实施例1的系统构成的方框图。本实施例1的控制装置由以下部分组成：由上位控制装置的指令100向电动机给予转速指令ωr*的转速指令发生器1；计算电动机的交流施加电压，变换为脉冲宽度调制信号(PWM信号)输出的控制器2；由该PWM信号驱动的变换器(inverter)3；对变换器3提供电力的转换器(converter)4；作为控制对象的PM电动机5；作为PM电动机的负荷的压缩机6；检测转换器4提供给变换器3的电流I0的电流检测器7。控制器2由以下部分组成：根据由电流检测器7检测出的电流I0，在控制器内部通过计算再现流过PM电动机5上的三相交流电流Iu、Iv、Iw的电流再现器8；把被再现的三相交流电流Iuc、Ivc、Iwc用相位角θdc(在控制器内部假定的PM电动机的磁铁磁通的位置)坐标变换为d、q各轴上的成分Idc、Iqc的dq坐标变换器9；对q轴上的电流成分给予指令Iq*的Iq*发生器10；同样，对d轴上的电流成分给予指令Id*的Id*发生器11；根据Id*、Iq*以及电角频率指令ω1*计算电压指令Vdc*、Vqc*的电压指令计算器12；把Vdc*、Vqc*变换为三相交流电压指令vu*、vv*、-->vw*的dq反变换器13；根据三相交流电压指令，产生用于使变换器3开关动作的脉冲宽度调制信号(PWM信号)的PWM脉冲发生器14；推定计算相当于PM电动机5的磁铁磁通位置θd与在控制器2内部假定的位置θdc的误差的角度(轴误差)的Δθ的Δθ推定器15；进行加法运算和减法运算的加减法器16；对轴误差推定值θdc给予指令的零指令发生器17；为了把Δθ控制在零，在电角频率指令ωI*上增加补偿的比例补偿器18；使用PM电动机的极数P把转速指令ωr*变换为电动机的电角频率指令ω1*的变换增益19；积分电角频率，计算磁铁磁通位置θdc的积分器20；根据轴误差推定值Δθdc，推定计算周期扰动转矩成分的ΔTm的ΔTm推定器21(周期扰动推定器)；根据ΔTm的推定值ΔTmc，在q轴电流指令Iq*上增加补正的转矩控制器(ATR)22。对变换器3提供电力的转换器4由交流电源41、整流交流的二极管桥42、抑制包含在直流电压中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气设备，具有：同步电动机；与该同步电动机连接的压缩机；在上述同步电动机上施加经脉冲宽度调制的电压，并用连续的交流电流驱动上述同步电动机的变换器；和控制上述变换器输出的电压的控制器，其特征在于：使上述同步电动机的驱动频率变化，使在改变上述压缩机的转速时出现的上述交流电流波形的畸变成分随时间经过而变化，降低上述电气设备产生的噪音和振动。

【技术特征摘要】
JP 2004-1-7 2004-0015471.一种电气设备，具有：同步电动机；与该同步电动机连接的压缩机；在上述同步电动机上施加经脉冲宽度调制的电压，并用连续的交流电流驱动上述同步电动机的变换器；和控制上述变换器输出的电压的控制器，其特征在于：使上述同步电动机的驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩路善尚，远藤常博，能登原保夫，高仓雄八，
申请(专利权)人：日立家用电器公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]