估计电机中磁极位置的方法以及基于所述估计位置控制该电机的装置制造方法及图纸

具有凸极的同步电机中的磁极位置是根据施加在所述电机上的指示电压、由所述指示电压生成的电流以及一个参数进行估计的。为了估计与实际磁极位置基本匹配的位置，将相位匹配电压施加在所述电机上，所述相位匹配电压具有与先前获取的所述估计磁极位置匹配的相位。所述相位匹配电压具有的谐波频率高于所述指示电压的频率。从所述电机检测由所述相位匹配电压生成的相位匹配电流。对至少一个参数的值进行校正，从而使所述相位匹配电压和所述相位匹配电流之间的相位差基本上变成零。根据所述指示电压、所生成的电流以及具有校正值的所述参数，计算所述估计磁极位置。

【技术实现步骤摘要】
估计电机中磁极位置的方法以及基于所述估计位置控制该电机的装置相关申请的交叉引用本专利申请基于2005年10月13日提交的在先日本专利申请2005-299242并要求享受其优先权，故其内容以引用方式并入本申请。专利
本专利技术涉及估计同步电机中转子位置(例如，磁极位置)的方法以及基于所述估计位置控制该电机的装置。技术背景在诸如表面式永磁同步电机(SPMSM)或内埋式永磁同步电机(IPMSM)之类的同步电机中，永久磁铁用于转子，由永久磁铁形成的S和N磁极交错地设置在转子轴的周围。在该电机工作期间，将交流电压施加在定子的线圈上，于是，根据所施加的电压而生成的交流电流经该线圈。控制电压的相位与转子的位置(例如，磁极位置)同步。因此，需要用于检测转子的磁极位置的位置检测器。对于该检测器，使用霍尔元件、编码器或解算器。但是，减小具有位置检测器的电机的尺寸是很困难的，以及，需要将该检测器通过连接线与用于控制该电机的控制器相连接。因此，为了在不使用任何位置检测器的情况下控制同步电机，最近已经通过使用电机的感应电压来估计电机中转子的磁极位置。在电机工作期间，电机自身感应出随磁极位置而改变的电压。因此，可以根据该感应电压估计磁极位置。例如，已公布的第一日本专利申请No.2001-251889披露了在具有d轴和q轴的dq转动坐标系上近似出的电机模型表达式，其基于感应电压估计磁极位置。设定d轴，从而使其在转子中从S磁极指向N磁极。在垂直于转子的转动轴的平-->面上，设定q轴，从而使其正交于d轴。在转动轴上设定坐标系的原点。在使用该电机模型表达式进行估计时，设定在恒定值的装置参数用于构成电机模型表达式，以及，根据检测直流电沿着d轴的分量Idc(在下文中，称为d轴分量)、检测直流电沿着q轴的分量Iqc(在下文中，称为q轴分量)、施加在电机上的电压的d轴分量V*d、所施加电压的q轴分量以及转子的指示转动速度ω*r，计算同步电机中所述估计磁极位置相对于真实磁极位置(即，d轴)的轴向位移Δθ。根据Δθ计算转子的所述估计磁极位置。但是，适用于实际电机的参数值由于各种原因而改变。例如，即使以大规模生产的形式来制造电机，一个电机的组成部件的尺寸和形状也会与其他电机的不同。在该情况下，电机中每个参数的真实值取决于电机部件的尺寸及形状。此外，当电机中充满磁场时，适用于电机的参数值会改变。为了解决该问题，例如，已公布的第一日本专利申请No.2005-130691披露了作为电机模型表达式的电压公式。在该模型中，为了减小所述估计磁极位置的误差，对表示一个装置参数的q轴电感进行更新，以及，根据该更新的电感来确定所述估计磁极位置。更具体地说，根据使用施加在电机上的指示电压、由该电机检测到的电流以及可变q轴电感的电机模型表达式，计算第一估计磁极位置，以及，在不使用任何q轴电感的情况下，计算第二估计磁极位置。基于第一和第二位置之间的差值，更新q轴电感，以及，在下一个估计周期中，基于更新过的电感，估计磁极位置。但是，在该申请中，因为在每个估计周期计算两个估计位置，所以，正确地估计磁极位置需要很大的计算量。
技术实现思路
考虑到传统磁极位置估计方法的缺陷，本专利技术的目的是提供一种方法，其中，根据使用校正参数的电机模型表达式，准确地估计电机中转子的磁极位置，同时减小计算量。此外，该目的是提供一种基于-->所述估计磁极位置控制电机的装置。根据本专利技术的第一方面，该目的是通过提供一种对具有凸极的同步电机中的磁极位置进行估计的方法来实现的，该方法包括以下步骤：提供电机模型表达式，用于根据施加在所述电机上的指示电压、由所述指示电压生成的电流以及一个参数，估计所述磁极位置；按照所述电机模型表达式，根据所述指示电压、所生成的电流以及所述参数，计算所述电机中的所述估计磁极位置。计算所述估计磁极位置的步骤包括：(1)将相位匹配电压施加在所述电机上，所述相位匹配电压具有比所述指示电压的频率要高的频率并且具有与先前获取的所述估计磁极位置匹配的相位；(2)检测来自所述电机的由所述相位匹配电压生成的相位匹配电流；(3)校正所述参数的值，从而使所述相位匹配电压和所述匹配电流之间的相位差基本上变成零；(4)根据所述指示电压、所生成的电流以及具有校正值的所述参数，计算所述估计磁极位置。因此，因为在每个估计周期，磁极位置的估计执行一次，所以可以减小用于估计磁极位置的计算量。此外，因为对所述参数进行了校正，从而使所述相位匹配电压和所述相位匹配电流之间的相位差基本上变成零，所述估计磁极位置可以可靠地接近实际的磁极位置。该目的还通过提供一种控制具有凸极的同步电机的装置来实现，该装置包括：估计单元，根据施加在所述电机上的指示电压、由所述指示电压生成的电流以及一个参数，估计所述电机中的磁极位置；控制单元，根据所述估计磁极位置控制所述电机。所述估计单元具有：(1)施加单元，将相位匹配电压施加在所述电机上，所述相位匹配电压具有比所述指示电压的频率要高的频率并且具有与先前获取的所述估计磁极位置匹配的相位；(2)检测单元，检测来自所述电机的由所述相位匹配电压生成的相位匹配电流；(3)校正单元，校正所述参数的值，从而使所述相位匹配电压和所述相位匹配电流之间的相位差基本上变成零；(4)计算单元，根据所述指示电压、所检测到的电流以及具有校正值的所述参数，计算所述估计磁极位置。所述控制单元根据在所述计算单元中计算出的所述估计磁极位置，控制所述电-->机。因为减少了用于估计磁极位置的计算量，所以，所述控制单元可以根据所述估计磁极位置迅速地控制所述电机。此外，可以简化计算所需的部件，从而可以减小所述控制单元的尺寸。根据本专利技术的第二方面，该目的是通过提供一种对同步电机中转子的磁极位置进行估计的方法，该方法包括以下步骤：提供电机模型表达式，用于根据由所述转子的指示转速确定的且施加在所述电机上的指示电压、由所述指示电压生成的电流以及一个参数，估计所述磁极位置；按照所述电机模型表达式，根据所述指示电压、所生成的电流以及所述参数，计算所述估计磁极位置。计算所述估计磁极位置的步骤包括：(1)根据所述指示电压和所生成的电流之间的相位差，计算实际功率因子角；(2)根据所述转子的转矩和所述指示转速，计算标准功率因子角；(3)校正所述参数的值，从而使所述实际功率因子角与所述标准功率因子角基本上一致；(4)根据所述指示电压、所产生的电流以及具有校正值的所述参数，计算所述估计磁极位置。因此，因为在每个估计周期，磁极位置的估计执行一次，所以可以减小用于估计磁极位置的计算量。此外，因为对所述参数进行了校正，从而使所述实际功率因子角与所述标准功率因子角基本上一致，所述估计磁极位置可以可靠地接近实际的磁极位置。该目的还通过提供一种控制同步电机的装置来实现，该装置包括：估计单元，根据由所述转子的指示转速确定的且施加在所述电机上的指示电压、由所述指示电压生成的电流以及一个参数，估计所述电机中转子的磁极位置；控制单元，根据所述估计磁极位置控制所述电机。所述估计单元具有：(1)第一计算器，根据所述指示电压和所产生的电流之间的相位差，计算实际功率因子角；(2)第二计算器，根据所述转子的转矩和所述指示转速，计算标准功率因子角；(3)校正单元，校正所述参数的值，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对具有凸极的同步电机中的磁极位置进行估计的方法，包括以下步骤：提供电机模型表达式，用于根据施加在所述电机上的指示电压、由所述指示电压生成的电流以及一个参数，估计所述磁极位置；以及按照所述电机模型表达式，根据所述指示电 压、所生成的电流以及所述参数，计算所述电机中的估计磁极位置，其中，计算所述估计磁极位置的步骤包括：将相位匹配电压施加在所述电机上，所述相位匹配电压具有比所述指示电压的频率要高的频率并且具有与先前获取的所述估计磁极位置匹配的相位； 检测来自所述电机的由所述相位匹配电压生成的相位匹配电流；校正所述参数的值，从而使所述相位匹配电压和所述相位匹配电流之间的相位差基本上变成零；以及根据所述指示电压、所生成的电流以及具有所述校正值的所述参数，计算所述估计磁极 位置。

【技术特征摘要】
JP 2005-10-13 299242/20051、一种用于对具有凸极的同步电机中的磁极位置进行估计的方法，包括以下步骤：提供电机模型表达式，用于根据施加在所述电机上的指示电压、由所述指示电压生成的电流以及一个参数，估计所述磁极位置；以及按照所述电机模型表达式，根据所述指示电压、所生成的电流以及所述参数，计算所述电机中的估计磁极位置，其中，计算所述估计磁极位置的步骤包括：将相位匹配电压施加在所述电机上，所述相位匹配电压具有比所述指示电压的频率要高的频率并且具有与先前获取的所述估计磁极位置匹配的相位；检测来自所述电机的由所述相位匹配电压生成的相位匹配电流；校正所述参数的值，从而使所述相位匹配电压和所述相位匹配电流之间的相位差基本上变成零；以及根据所述指示电压、所生成的电流以及具有所述校正值的所述参数，计算所述估计磁极位置。2、根据权利要求1所述的方法，其中，校正所述参数的值的所述步骤包括：确定所述参数的校正值，从而使根据所述参数的校正值导出的所述相位匹配电压的向量和所述相位匹配电流的向量的外积基本上变成零。3、根据权利要求2所述的方法，其中，根据所述外积计算所述参数的校正值。4、根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述参数的校正值的所述步骤包括：响应于所述外积的符号，将所述参数的值重复地增加或减小一个预定值，直到所述外积基本上变成零为止，所述外积的符号是根据所述参数的增加或减小值导出的。5、根据权利要求1所述的方法，其中，所述相位匹配电压具有的谐波频率是所述指示电压的频率的整数倍。6、根据权利要求1所述的方法，其中，将所述相位匹配电压定义在两相交流电坐标系中。7、根据权利要求1所述的方法，其中，将所述相位匹配电压定义在两相直流电坐标系中。8、一种用于对同步电机中转子的磁极位置进行估计的方法，包括以下步骤：提供电机模型表达式，用于根据由所述转子的指示转速确定的且施加在所述电机上的指示电压、由所述指示电压生成的电流以及一个参数，估计所述磁极位置；以及按照所述电机模型表达式，根据所述指示电压、所生成的电流以及所述参数，计算所述电机中的估计磁极位置，其中，计算所述估计磁极位置的所述步骤包括：根据所述指示电压和所生成的电流之间的相位差，计算实际功率因子角；根据所述转子的转矩和所述指示转速计算标准功率因子角，所述标准功率因子角被定义成当所述估计磁极位置与实际磁极位置匹配时所获取的功率因子角；校正所述参数的值，从而使所述实际功率因子角与所述标准功率因子角基本上一致；以及根据所述指示电压、所产生的电流以及具有所述校正值的所述参数，计算所述估计磁极位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤纲雅己，井村彰宏，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP[日本]