电动机的磁极位置推测装置和控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的是提供可以调整高频电流的振幅的电动机的磁极推测装置。本发明专利技术的控制装置，利用电压型ＰＷＭ逆变器（１－２）驱动电动机（１－１），控制电动机的转矩和速度、转矩、速度、位置，其具有：切换单元（１）和单元（２）的单元，所述单元（１）使ＰＷＭ载波信号在ＵＶＷ三相中如ＵＶ、ＶＷ、ＷＵ那样的各个两相之间具有任意的相位差，所述单元（２）使在ＵＶＷ三相中如ＵＶ、ＶＷ、ＷＵ那样的各个两相之间的相位差为零；从推测电流抽取频带与由此产生的载波信号相同的高频电流的单元；和使用所抽取的高频电流推测磁极位置的单元（１－４）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
电动机的磁极位置推测装置和控制装置
本专利技术涉及能够根据包括零速度的极低速来高精度地推测出磁极位置，并根据所推测出的磁极位置控制转矩、速度和位置的电动机的控制装置。
技术介绍
作为以往的磁极推测方法，广泛采用电学论D、108卷12号、1988“パラメ一タ同定機能をもつブラシレスDCモ一タの適応電流制御法(具有参数同化功能的无刷DC电动机的自适应电流控制方法)”中报告的方法，即，根据电动机的输入电压和电流计算出与电动机速度成比例的感应电压，进行速度的推测。另外，还有1996年电气学会产业应用部门全国大会No.170“センサレス方式による突極形同期モ一タのゼロ速トルク制御(使用无传感器方式的凸极形同步电动机的零速度转矩控制)”方法，该方法通过在电压指令值中叠加交流信号，对推测电流进行FFT分析，来检测出电动机的旋转速度和磁极位置。但是，在根据电动机的感应电压推测转子速度、位置的方法中，虽然在高速区域能以充分的精度工作，但在感应电压信息少的极低速下不能准确推测。因此，提出了几个把与驱动频率无关的传感用交流信号输入电动机，根据电压电流的关系推测转子位置的方法。但是，存在着为了输入传感信号需要特殊的信号发生器，并且导致控制变复杂的问题。作为与此不同的方法，在电学论D、118卷5号、1988“突極性に基づく位置推定法を用いた位置センサレスIPMモ一タ駆動システム(使用基于凸极性的位置推测法的无位置传感器IPM电动机驱动系统)”、和电学论D、120卷2号、2000“Carrier Frequency Component Method for PositionSensorless Control of IPM Motor in Lower Speed Range”中报告了以-->下方法：不输入特殊的传感信号，使用逆变器输出高频或载波频率成分的电流推测磁极位置。前者的特征是，根据PWM逆变器的产生输出电压高频的高频电流运算电感，根据该电感推测位置。后者的特征是，通过使PWM逆变器的载波信号在UVW三相中的各个两相之间具有120度的相位差，产生驱动频率之外的载波频率成分电压和电流，根据载波周期中的电压固定这种假设，只使用载波频率成分电流推测位置。在IECON’01(Proc.of the 27th Annual Conference of the IEEEIndustrial Electronics Society pp.1435-1440)“Novel Rotor PositionExtraction based on Carrier Frequency Component Method(CFCM)usingTwo Reference-frames for IPM drives”、同一申请人的在先申请即专利文献1中，为了使后者更容易实用化，通过利用后面所述的被转换为4个轴的高频电流在各个轴的移动平均值的方法，解决了载波周期内的多个电流推测的定时和位置运算的同步很复杂的问题。专利文献1特愿2001-238060号公开公报具体讲，图6是以往的磁极位置检测装置的方框图，通过该磁极位置检测器62，将从带通滤波器输出的三相高频电流利用坐标转换器64转换为α轴、β轴、α’轴、β’轴。利用绝对值运算器65、低通滤波器66，把转换后的4个输出的各自峰值平均化，根据与各轴的电感的比例关系，利用磁极位置运算器67运算tan(2Δθ)并求出Δθ，计算磁极位置。但是，在上述现有技术中，利用逆变器输出高频或载波频率成分的高频电流推测磁极位置的方法具有以下优点：虽然由于高频电压而流过的高频电流相对于逆变器输出的基础波成分为外部干扰，但由于载波频率相对于电动机的旋转速度充分大，所以不会成为转矩干扰。并且，在磁极位置推测中对电流反馈值没有附加低通滤波器等的制约，也可以实现控制系统的高响应化。虽然具有这些优点，但是如果从实用方面考虑，高频电流的大小由电动机的参数所决定，其影响因电动机而不同，存在难以在通用系统中适用的问题。-->
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种电动机的磁极位置推测装置和控制装置，将PWM的输出中在相间具有任意相位差的三相载波切换为单相载波，通过调整该磁极推测的执行时间，可以进行高频电流的振幅调整，使能够适用于通用系统。为了达到上述目的，本专利技术之一的磁极位置推测装置，是利用电压型PWM逆变器驱动电动机，并控制电动机的转矩、或转矩和速度、或转矩、速度、位置的控制装置的磁极位置推测装置，其特征在于，具有：切换单元1和单元2的单元，所述单元1使PWM载波信号在UVW三相中如UV、VW、WU那样的各个两相之间具有任意的相位差，所述单元2使在UVW三相中如UV、VW、WU那样的各个两相之间的相位差为零；从推测电流抽取频带与由此产生的载波信号相同的高频电流的单元；和使用所述抽取的高频电流推测磁极位置的单元。并且，本专利技术之二是根据本专利技术之一的电动机的磁极位置推测装置，其特征在于，使用所述抽取的高频电流推测磁极位置的单元具有：从电动机的三相中的各相电流抽取所述高频电流的单元；在将三相定子线圈UVW中的一相作为α轴、将与其90°正交的轴作为β轴的两相静止坐标系中，将所述高频电流转换为两相电流的单元；同样在将从所述两相静止坐标系将相位移动45度后的坐标系中，即在将从α轴移动45度后的轴作为α’轴、将与其90°正交的轴作为β’轴的两相静止坐标系中，将所述高频电流转换为两相电流的单元；以及通过将所述4个轴的高频电流利用载波频率进行平均来运算各自的最大值的单元，使用所述抽取的高频电流推测磁极位置的单元根据所运算的4个轴的所述最大值推测磁极位置。并且，本专利技术之三是根据本专利技术之一的电动机的磁极位置推测装置，其特征在于，使用所述抽取的高频电流推测磁极位置的单元具有：从电动机的三相中的各相电流抽取所述高频电流的单元；在将三相定子线圈UVW中的一相作为α轴、将与其90°正交的轴作为β轴的两相静止坐标系中，将所述高频电流转换为两相电流的单元；使用磁极位置推测值，从所述两相电流转换到与磁极位置方向相同的γ轴及将与其90度正交的轴作为δ-->轴的两相旋转坐标系的单元；同样在从所述两相旋转坐标系将相位移动45度后的坐标系中，即在将从γ轴移动45度后的轴作为γ’轴、将与其90度正交的轴作为δ’轴的两相旋转坐标系中，将所述高频电流转换为两相电流的单元；以及将所述4个轴的高频电流利用载波频率进行平均来运算各自的最大值的单元，使用所述抽取的高频电流推测磁极位置的单元根据所运算的4个轴的所述最大值推测磁极位置。并且，本专利技术之四是根据本专利技术之一的电动机的磁极位置推测装置，其特征在于，在1个载波周期内至少推测2个以上推测电流。并且，本专利技术之五是根据本专利技术之一的电动机的磁极位置推测装置，其特征在于，将所述任意相位差设为120度。并且，本专利技术之六是根据本专利技术之一的磁极位置推测装置，其特征在于，以调整产生的高频电流的振幅、降低功率损耗为目的，对切换单元1和单元2的单元中的单元1和单元2的执行时间进行设定，所述单元1使PWM载波信号在UVW三相中如UV、VW、WU那样的各个两相之间具有任意的相位差，所述单元2使在UVW三相中如UV、VW、WU那样的各个两相之间的相位差为零。并且，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机的磁极位置推测装置，是利用电压型ＰＷＭ逆变器驱动电动机，并控制电动机的转矩、或转矩和速度、或转矩、速度、位置的控制装置的磁极位置推测装置，其特征在于，具有：切换单元１和单元２的单元，所述单元１使ＰＷＭ载波信号在ＵＶＷ三相中 如ＵＶ、ＶＷ、ＷＵ那样的各个两相之间具有任意的相位差，所述单元２使在ＵＶＷ三相中如ＵＶ、ＶＷ、ＷＵ那样的各个两相之间的相位差为零；从推测电流抽取频带与由此产生的载波信号相同的高频电流的单元；和使用所述抽取的高频电流推测磁极位 置的单元。

【技术特征摘要】
JP 2002-10-3 291261/20021.一种电动机的磁极位置推测装置，是利用电压型PWM逆变器驱动电动机，并控制电动机的转矩、或转矩和速度、或转矩、速度、位置的控制装置的磁极位置推测装置，其特征在于，具有：切换单元1和单元2的单元，所述单元1使PWM载波信号在UVW三相中如UV、VW、WU那样的各个两相之间具有任意的相位差，所述单元2使在UVW三相中如UV、VW、WU那样的各个两相之间的相位差为零；从推测电流抽取频带与由此产生的载波信号相同的高频电流的单元；和使用所述抽取的高频电流推测磁极位置的单元。2.根据权利要求1所述的电动机的磁极位置推测装置，其特征在于，在所述磁极位置推测装置中，使用所述抽取的高频电流推测磁极位置的单元具有：从电动机的三相中的各相电流抽取所述高频电流的单元；在将三相定子线圈UVW中的一相作为α轴、将与其90度正交的轴作为β轴的两相静止坐标系中，将所述高频电流转换为两相电流的单元；同样在从所述两相静止坐标系将相位移动45度后的坐标系中，即在将从α轴移动45度后的轴作为α’轴、将与其90度正交的轴作为β’轴的两相静止坐标系中，将所述高频电流转换为两相电流的单元；和通过将所述4个轴的高频电流利用载波频率进行平均来运算各自的最大值的单元，使用所述抽取的高频电流推测磁极位置的单元根据所运算的4个轴的所述最大值推测磁极位置。3.根据权利要求1所述的电动机的磁极位置推测装置，其特征在于，在所述磁极位置推测装置中，使用所述抽取的高频电流推测磁极位置的单元具有：从电动机的三相中的各相电流抽取所述高频电流的单元；在将三相定子线圈UVW中的一相作为α轴、将与其90度正交的轴作为β轴的两相静止坐标系中，将所述高频电流转换为两相电流的单元；使用磁极位置推测值，从所述两相电流转换到将与磁极位置相同的方向作为γ轴及将与其90度正交的轴作为δ轴的两相旋转坐标系的单元；同样在从所述两相旋转坐标系将相位移动45度后的坐标系中，即将从γ轴移动45度后的轴作为γ’轴、将与其90度正交的轴作为δ’轴的两相旋转坐标系中，将所述高频电流转换为两相电流的单元；和通过将所述4个轴的高频电流利用载波频率进行平均来运算各自的最大值的单元，使用所述抽取的高频电流推测磁极位置的单元根据所运算的4个轴的所述最大值推测磁极位置。4.根据权利要求1所述的电动机的磁极位置推测装置，其特征在于，在所述磁极位置推测装置中，在1个载波周期内至少推测2个以上推测电流。5.根据权利要求1所述的电动机的磁极位置推测装置，其特征在于，在所述磁极位置推测装置中，使所述任意相位差为120度。6.根据权利要求1所述的电动机的磁极位置推测装置，其特征在于，在所述磁极推测装置中，以调整产生的高频电流的振幅、降低功率损耗为目的，对切换单元1和单元2的单元中的单元1和单元2的执行时间进行设定，所述单元1使PWM载波信号在UVW三相中如UV、VW、WU那样的各个两相之间具有任意的相位差，所述单元2使在UVW三相中如UV、VW、WU那样的各个两相之间的相位差为零。7.根据权利要求1所述的电动机的磁极位置推测装置，其特征在于，在所述磁极推测装置中，切换单元1和单元2的单元具有利用负荷状态来调整单元1和单元2的执行时间的单元，所述单元1使PWM载波信号在UVW三相中如UV、VW、WU那样的各个两相之间具有任意的相位差，所述单元2使在UVW三相中如UV、VW、WU那样的各个两相之间的相位差为零。8.根据权利要求2所述的电动机的磁极位置推测装置，其特征在于，在所述磁极位置推测装置中，使用所述抽取的高频电流推测磁极位置的单元在单元1的执行时间中实施，在单元2的执行时间中停止，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：井手耕三，泽村光次郎，曼加沙马莫沃加里，小山纯，
申请(专利权)人：株式会社安川电机，
类型：发明
国别省市：JP[日本]