电机控制装置制造方法及图纸

提供一种对于根据转动速度或者负载力矩等运行条件、活用最佳导通相位动态变化的磁阻力矩的电机，无论在怎样的运行状态下、通过实时地搜索最佳导通相位、以低成本可以实现最高效率运行或者最大力矩运行的电机控制装置。根据电机转速和转速设定值的比较结果，对应于在最大效率控制模式和最大力矩控制模式的两种控制模式中进行切换的控制模式切换装置（１３）的输出信号，导通相位设定装置（１４）按每一规定时间进行让电机效率或者输出力矩最大的导通相位的设定。根据所设定的导通相位设定值和由转子相位检测装置所检测的转子相位，由导通分配装置确定向电机的导通时刻。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
电机控制装置
本专利技术涉及一种电机控制装置，特别涉及利用伴随电枢绕组的电感变化和电枢电流所产生的磁阻力矩的电机，或者并用磁阻力矩和伴随永久磁铁的磁束以及电枢电流所产生的磁力矩的电机的电机控制装置。
技术介绍
作为并用伴随电枢绕组的电感变化和电枢电流所产生的磁阻力矩，和伴随永久磁铁的磁束以及电枢电流所产生的磁力矩的无刷电机，一般采用将永久磁铁埋入道转子内部的埋入型磁铁构造的电机(以下称为IPM(Interior Permanent Magnet)电机)。在该IPM电机中，关于力矩产生原理，例如在文献[磁阻力矩应用电动机的现状和动向(电气学会论文志D，119卷10号，平成11年)等中有详细说明。图15为表示IPM电机中电枢线圈所流过的电流的时刻、即导通相位和所产生的力矩之间的关系曲线。如图15所示，磁力矩TM当行进导通相位β为0°时为最大，其波形在相位0°时的值为峰值，用cosβ表示。又，磁阻力矩TR在行进导通相位β为45°时为最大，而波形在相位45°时的值为峰值，用sin2β表示。在此，电机的输出力矩T为磁力矩TM和磁阻力矩TR相加后的值，由式(1)表示。【数式1】T=npΛ0Icosβ+12·np(Ld-Lq)I2sin2β---(1)]]>在上式中，np为极对数，Λ0为永久磁铁的电枢切割磁力线数，I为电枢电流，Ld、Lq为电枢绕阻的d轴和q轴的电感。又，在式(1)中，-->第1项表示磁力矩TM，第2项表示磁阻力矩TR。在此，由式(1)表明，伴随电枢电流的增减的磁力矩TM和磁阻力矩TR的变化并不是相同的比例。为此，输出力矩T为最大的行进导通相位β依据电机的转速或者负载力矩等运行条件而变化。即，效率最大的导通相位β依据运行条件而动态变化。又，如图15中负力矩区域所示，由于存在输出力矩极端低下的导通相位的范围，所以由于导通相位而产生电机的失控和极端效率低下的情况。在这样的IPM电机中，作为提高其效率的控制方法，例如提出了如图16所示的在特开2000-209886号公报中所述的电机控制装置的方案。在图16中，主电路由交流电源161、将交流变换成直流的AC-DC转换器162、2个开关元件串联连接后3组并联连接、将直流变换成交流的逆变器2，由逆变器2变换的交流所驱动的IPM电机163所构成。另一方面，在控制电路中包括，将由安装在主电路上的CT以及电源电流检测装置164所检测的电源电流、电源电流的前一值以及这时的导通相位设定值、电源电流的当前值以及这时的导通相位设定值进行比较、根据比较结果在每一规定时间以让IPM电机163中效率最大地设定新导通相位的设定值的导通相位设定装置165，和检测电机转子相位的转子相位检测装置11，和根据由导通相位设定装置165新设定的导通相位设定值与转子相位检测装置11所检测的转子相位、向逆变器2的开关元件输出门信号的导通分配装置15。在上述例子中，通过搜索让电源电流最小的最佳导通相位，实现最高效率运行，而作为其他例子，如在特开平08-803797号公报所记载的电机控制装置那样，也提出了不进行比较运算而采用查表方式设定让电源电流最小的最佳导通相位的方案。但是，在上述现有的构成中，为了达到最高效率运行，必须要检测电源电流，由于增加了电源电流检测器和电源电流检测装置等电路构成要素的部件数，不仅增加了成本，而且增加了电源电流检测的时间延迟，并且为了抑制由于电路部件的公差以及参差不一引起的检测误差等不良影响而需要增加另外的装置，这样，产生了进一步增加构成要素的部件-->数或运算量的问题。又，在上述现有的构成中，由于是以交流电源为前提，因此不可能实现例如用汽车的蓄电池驱动的电机控制装置，因而存在通用性不强的问题。
技术实现思路
本专利技术正是解决这种现有的课题，其目的在于提供一种对于根据转动速度或者负载力矩等运行条件、活用最佳导通相位动态变化的磁阻力矩的电机，无论在怎样的运行状态下，通过实时搜索最佳导通相位以低成本可以实现最高效率运行或者最大力矩运行的电机控制装置。为了解决上述课题，依据本专利技术的电机控制装置，是至少利用电枢绕组的电感变化以及伴随电枢电流所产生的磁阻力矩的电机的控制装置；包括：检测转子的转动相位的转子相位检测装置，和将有关根据由上述转子相位检测装置所检测的转动相位所获得的上述电机的转动输出的值、和有关预先设定的转动输出的基准值进行比较的比较装置，和根据上述比较装置的比较结果、切换设定控制模式的控制模式切换装置，和根据由上述控制模式切换装置所切换设定的控制模式、按每个规定时间设定导通相位值的导通相位设定装置，和根据由上述转子相位检测装置所检测的转动相位和由上述导通相位设定装置所设定的导通相位值、向上述电机中每个驱动元件分配导通信号的导通分配装置。当由上述比较装置判定有关上述电机的转动输出的值在上述设定的基准值以下时，上述控制模式切换装置选择最大效率控制模式，上述导通相位设定装置设定让上述电机的电机效率成为最大的导通相位，当由上述比较装置判定有关上述电机的转动输出的值比上述设定的基准值大时，上述控制模式切换装置选择最大力矩控制模式，上述导通相位设定装置设定让上述电机的输出力矩成为最大的导通相位。有关上述电机的转动输出的值，也可以是上述电机的转速，上述预先设定的基准值是转速设定基准值。依据上述构成，可以进行分别在低速区域让电机效率最大、在高速区域让输出力矩最大的导通相位的设定，在各个控制模式中可以实现导-->通相位的最优化，在整个速度区域获得极优的速度控制。又，有关上述电机的转动输出的值，也可以是根据向上述电机提供施加电压的导通率和向上述电机提供施加电压的最大值、唯一导出的校正导通率，上述预先设定的基准值是校正导通率设定基准值。依据上述构成，可以进行分别在轻负载区域让电机效率最大、在重负载区域让输出力矩最大的导通相位的设定，在各个控制模式中可以实现导通相位的最优化，在整个负载区域获得极优的力矩控制。又，有关上述电机的转动输出的值，也可以是根据上述校正导通率和上述电机的转速唯一导出的等价电机输出，上述预先设定的基准值是等价电机输出设定基准值。依据上述构成，可以进行分别在低输出区域让电机效率最大、在高输出区域让输出力矩最大的导通相位的设定，在各个控制模式中可以实现导通相位的最优化，在整个负载区域不仅可以获得极优的速度、力矩控制，而且由于等价电机输出是通过运算导出，因此可以实现电动汽车等中所需要的高精度恒定输出控制。又，上述控制模式切换装置，可以是通过在上述控制模式切换的前后具有磁滞特性能稳定进行控制模式的切换的装置。依据上述构成，可以确保控制模式切换时的控制稳定性并且可以降低噪音、振动，实现更加稳定的电机驱动系统。又，可以包括在上述最大效率控制模式中，将向上述电机提供施加电压的导通宽度设定成基本导通宽度，在上述最大力矩控制模式中，根据上述电机的转速和上述校正导通率中的至少一个对上述导通宽度进行变更的导通宽度变更装置。依据上述构成，在高速区域或者重负载区域中可以提高矩形波导通时的无位置传感器控制的可靠性，与以基本导通宽度固定时比较可以实现更高速区域或者更重负载区域的无位置传感器控制。又，上述导通宽度变更装置，也可以是通过在上述导通宽度变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机控制装置，是至少利用电枢绕组的电感变化以及伴随电枢电流所产生的磁阻力矩的电机的控制装置，其特征是包括， 检测转子的转动相位的转子相位检测装置、 将有关根据所述转子相位检测装置所检测的转动相位所获得的所述电机的转动输出的值、和有关预先设定的转动输出的基准值进行比较的比较装置、 根据所述比较装置的比较结果、切换设定控制模式的控制模式切换装置、 根据由所述控制模式切换装置所切换设定的控制模式、在每一规定时间设定导通相位值的导通相位设定装置、 根据由所述转子相位检测装置所检测的转动相位和由所述导通相位设定装置所设定的导通相位值、向所述电机中每个驱动元件分配导通信号的导通分配装置， 当由所述比较装置判定有关所述电机的转动输出的值在所述设定的基准值以下时，所述控制模式切换装置选择最大效率控制模式、所述导通相位设定装置设定让所述电机的电机效率成为最大的导通相位，当所述比较装置判定有关所述电机的转动输出的值比所述设定的基准值大时，所述控制模式切换装置选择最大力矩控制模式、所述导通相位设定装置设定让所述电机的输出力矩成为最大的导通相位。

【技术特征摘要】
JP 2001-9-7 2001-2717461.一种电机控制装置，是至少利用电枢绕组的电感变化以及伴随电枢电流所产生的磁阻力矩的电机的控制装置，其特征是包括，检测转子的转动相位的转子相位检测装置、将有关根据所述转子相位检测装置所检测的转动相位所获得的所述电机的转动输出的值、和有关预先设定的转动输出的基准值进行比较的比较装置、根据所述比较装置的比较结果、切换设定控制模式的控制模式切换装置、根据由所述控制模式切换装置所切换设定的控制模式、在每一规定时间设定导通相位值的导通相位设定装置、根据由所述转子相位检测装置所检测的转动相位和由所述导通相位设定装置所设定的导通相位值、向所述电机中每个驱动元件分配导通信号的导通分配装置，当由所述比较装置判定有关所述电机的转动输出的值在所述设定的基准值以下时，所述控制模式切换装置选择最大效率控制模式、所述导通相位设定装置设定让所述电机的电机效率成为最大的导通相位，当所述比较装置判定有关所述电机的转动输出的值比所述设定的基准值大时，所述控制模式切换装置选择最大力矩控制模式、所述导通相位设定装置设定让所述电机的输出力矩成为最大的导通相位。2.根据权利要求1所述的电机控制装置，其特征是，有关所述电机的转动输出的值是所述电机的转速，所述预先设定的基准值是转速设定基准值。3.根据权利要求1所述的电机控制装置，其特征是，有关所述电机的转动输出的值，是根据向所述电机提供施加电压的导通率和向所述电机提供施加电压的最大值、唯一导出的校正导通率，所述预先设定的基准值是校正导通率设定基准值。4.根据权利要求3所述的电机控制装置，其特征是，有关所述电机的转动输出的值，是根据所述校正导通率和所述电机的转度、唯一导出的等价电机输出，所述预先设定的基准值是等价电机输出设定基准值。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的电机控制装置，其特征是，所述控制模式切换装置，具有通过在所述控制模式切换的前后具有的磁滞特性、能稳定进行控制模式的切换的装置。6.根据权利要求1～5中任意一项所述的电机控制装置，其特征是，还包括在所述最大效率控制模式中，将向所述电机提供施加电压的导通宽度设定成基本导通宽度，在所述最大力矩控制模式中，根据所述电机的转速和所述校正导通率中的至少一个、对所述导通宽度进行变更的导通宽度变更装置。7.根据权利要求6所述的电机控制装置，其特征是，所述导通宽度变更装置，具有通过在所述导通宽度变更的前后具有的磁滞特性、能稳定进行导通宽度的变更的装置。8.根据权利要求6或7所述的电机控制装置，其特征是，所述导通宽度变更装置，在根据所述电机的转速和所述校正导通率中的至少一个而设定的所述导通宽度的下限值的范围内变更所述导通宽度。9.根据权利要求1～6中任意一项所述的电机控制装置，其特征是，所述导通宽度变更装置进一步包括，对于根据所述电机的转速和所述校正导通率中的至少一个、输出所述电机的导通宽度设定值的导通宽度存储装置，根据所述电机的转速和所述校正导通率中至少一个，从所述导通宽度存储装置中读出该当的导通宽度。10.根据权利要求1～6中任意一项所述的电机控制装置，其特征是，所述导通宽度变更装置进一步包括，对...

【专利技术属性】
技术研发人员：河地光夫，松城英夫，松井敬三，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]