在设为多重绕组结构的同步电机的无位置传感器的控制中，即使在来自多重绕组的电压、电流信息中存在不平衡的情况下，也能够将各逆变器的相位推测信息综合处理为一个，在该综合处理中实现控制要素的共用化并简化控制信息的通信。通过主逆变器对设为双重绕组结构的同步电机的一个绕组进行驱动，通过从逆变器对剩余的绕组进行驱动，两个逆变器根据旋转坐标上的电压指令和电流检测信号以及马达的电路常数和推测速度来运算推测相位角Δφ^e1以及Δφ^e2，平均值运算部（20）求出推测相位角的平均值，速度推测部（12）根据平均值运算推测速度ω^re，位置积分部（13）对推测速度进行时间积分而运算推测基准相位θ^。平均值运算还包括在速度推测后进行的结构、或者在位置积分后进行的结构。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及以永久磁铁为磁场源的同步电机的控制装置，特别涉及根据设为多重绕组结构的同步电机的电压、电流信息来推测磁极相位并控制转矩、速度的无位置传感器的控制装置。
技术介绍
在以永久磁铁为磁场源的同步电机中，应用了组合位置传感器和逆变器来控制转矩、速度的可变速控制。将其进一步扩展，作为不使用位置传感器来实现转矩、速度控制的手法，有根据同步电机的电压、电流信息来推测磁极相位（磁场磁极的旋转相位）并控制转矩、速度的无位置传感器的控制方式。在该无传感器的控制方式中存在各种方式，作为代表性的方法有文献1（非专利文献1）的方式。该方式相比于其他方式有下述那样的特征。（1）在将磁场作为d轴并将相对其在电角度上超前90°的相位作为q轴的2轴理论中，在具有d轴和q轴的电感（Ld、Lq）不同这样的磁性的凸极性（Ld≠Lq）的情况下也能够应用。（2）在有凸极性的同步电机中，需要个别地设定Ld、Lq，但在文献1的方式中，在不要求瞬态响应性能的情况下，作为马达模型的参数仅设定Lq就能够动作。因此，调整简单。（3）相比于使用同一维磁通观测器等的其他方法，控制的结构简单且运算量也少。图4示出在文献1中提出的控制框图，该框图由接下来的要素构成。速度控制部（Velocity Controller）1通过对作为速度指令ω*re与速度推测部10的输出的推测速度ω^re的偏差进行比例积分（PI）等运算，输出与马达转矩指令相当的电流指令i*。电流控制部（Current Controller）2通过对作为速度控制部1的输出的电流指令i*、与作为逆变器4的输出电流检测器6的输出的电流检测信号i的偏差进行比例积分等运算，输出与马达转矩指令相当的电压指令v*。二相/三相交流坐标变换部（γ-δ/uvw）3通过与磁场的旋转相位同步了的旋转坐标变换和二相/三相变换将作为电流控制部2的输出的电压指令变换为三相交流的电压指令，并向逆变器4提供电压指令。此处，在旋转坐标变换的基准相位中使用作为相位推测部9的输出的推测相位θ^re。逆变器（Inverter）4利用脉冲宽度调制（PWM）控制等，放大为与电压指令等效的电压并供给到马达。设为永久磁铁同步电动机（IPMSM）的马达5是通过逆变器4进行可变速驱动的同步电动机。另外，虽然在文献1中记载为电动机，但仅改换转矩指令的极性也能够应用于发电机。电流检测器（i检测）6检测从逆变器4流入马达5的电流，输出电流检测信号i。三相交流/二相坐标变换部（γ-δ/uvw）7是具有将三相交流的电流检测分量变换为二轴分量的三相/二相变换功能、和变换为与磁场的旋转相位同步了的电流分量的旋转坐标变换功能的坐标变换器。此处，在旋转坐标变换的基准相位中使用作为相位推测部9的输出的推测相位θ^re。扰动观测器（Disturbance observer）8推测马达5的扩展感应电压e^。图5示出扰动观测器8的运算框图，虚线框内是实际的马达部，扰动观测器8将输入到马达的电压v和流入的电流i的检测分量作为输入，通过马达的电路常数（R、Ld、Lq）和推测角速度ω^re以及低通滤波器（Filter）来推测扩展感应电压e^。该扩展感应电压具有如下特征：相对基于永久磁铁的发生磁通的无负载感应电动势分量振幅分量不同，但具有相同的负载角。相位推测部（Position Estimation）9根据马达5的扩展感应电压e^推测马达5的转子相位。图6示出相位推测部9的运算框图。在图6的输入部中，省略了从由扰动观测器8推测出的扩展感应电压e^这样的二轴分量提取相位θre的功能的记载，但实际要使用该相位运算。于是，成为如下的反馈结构：计算该扩展感应电压e^的相位θre与三相交流/二相坐标变换部7的坐标变换中使用了的相位信息θ^re之间的误差相位Δθre，并使其进一步经由P（s）的1次延迟函数和K（s）的2次的函数而输出新的推测相位θ^re。速度推测部（Velocity Estimation）10对相位推测部9的相位推测结果等进行时间微分，输出推测速度ω^re。对于上述的相位推测部9、速度推测部10报告有各种方法，此处作为一个例子记载了文献1的例子。在图4的控制框图中，相位推测部、速度推测部复杂，所以将其简化为图7。其中，变更了相位和速度的推测部分，虽然名称、表述不同，但关于1~9是与图4相同的功能。以下，与图4进行比较而仅说明有差异的部分。tan-1函数运算部11计算扩展感应电压的推测e^的相位，将使其相对旋转方向延迟了90°而得到的相位视为推测磁通轴，并将该相位作为相位角Δφ^e0输出。这与图4中的相位差（re-θ^re）具有相同的意思。考虑相位角Δφ^e0是由于实际速度与推测速度的误差而发生的，速度推测部12通过对该相位角进行比例积分控制来修正推测速度ω^re。位置积分部13对修正后的推测速度ω^re进行积分而生成旋转坐标变换的基准相位θ^（在图4中θre）。在该基准相位θ^与实际机器的磁场相位一致了的情况下，相位角Δφ^e0收敛为零。另外，因为在电流控制系统中应用旋转坐标变换，所以电流指令变换部14从来自速度控制部1的转矩指令T*、和磁场指令φ*（或者角频率ω）变换为dq轴的电流指令i*（id*、iq*）。非专利文献1：拡張誘起電圧モデルに基づく突極型永久磁石同期モ一タのセンサレス制御、市川真士陳志謙富田光雄道木慎二大熊繁、電気学会論文誌D.2002/12.122·D、12、1088-1096（基于扩展感应电压模型的凸极型永久磁铁同步马达的无传感器控制、市川真士陈志谦富田光雄道木慎二大熊繁、电气学会论文杂志D.2002/12.122·D、12、1088-1096）
技术实现思路
近年来，永久磁铁用的磁性材料的高性能化、制造大尺寸的磁铁的技术得到了发展，所以能够制作在大容量的同步电机中也以永久磁铁为磁场源的机器。但是，在通过逆变器对大容量的同步电机进行可变速驱动的情况下，逆变器单机的输出电流额定值有限制，所以有时设为分割了同步电机的绕组的多相绕组（3相×多重绕组）结构，采用通过多台逆变器对各三相绕组进行驱动的结构。在通过多台逆变器针对每个绕组个别地驱动该多重绕组的同步电机的系统中，为了实现不需要检测磁场磁极的旋转相位的位置传感器的无位置传感本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.04 JP 2010-1287201.一种同步电机的无位置传感器的控制装置，其中，
主逆变器构成为将与磁场的旋转相位同步了的电压指令逆旋转
坐标变换为多相交流并进行功率放大而向多重绕组结构的同步电机的
一个绕组供给驱动电流，各从逆变器也同样地构成为将与磁场的旋转
相位同步了的电压指令逆旋转坐标变换为多相交流并进行功率放大而
分别向多重绕组结构的同步电机的其他绕组供给驱动电流，
所述主逆变器和各从逆变器具备：应用与将电压指令变换为交流
的逆旋转坐标变换相位相反的旋转坐标变换而将在所述同步电机的绕
组中流动的交流电流分量变换为与磁场的旋转相位同步的电流分量的
单元；以及根据旋转坐标上的电压指令和各绕组的电流检测信号以及
同步电机的电路常数和推测速度来运算“包含由于磁场磁通而发生的
速度电动势的相位信息的电压分量等”的推测相位角的单元，
该同步电机的无位置传感器的控制装置具备将根据所述推测相
位角求出的推测基准相位θ^用作所述旋转相位的相位推测单元，
该同步电机的无位置传感器的控制装置的特征在于，具备：
平均运算单元，将主逆变器运算出的推测相位角Δφ^e1、和从逆
变器运算出的推测相位角Δφ^e2进行平均；
推测速度运算单元，根据该平均后的推测相位角求出推测速度
ω^re；
积分运算单元，对该推测速度进行积分而求出所述基准推测相位
θ^；以及
将所述基准推测相位θ^设为主逆变器和从逆变器的共用的磁场
的旋转相位的单元。
2.一种同步电机的无位置传感器的控制装置，其中，
主逆变器构成为将与磁场的旋转相位同步了的电压指令逆旋转
坐标变换为多相交流并进行功率放大而向多重绕组结构的同步电机的
一个绕组供给驱动电流，各从逆变器也同样地构成为将与磁场的旋转
\t相位同步的电压指令逆旋转坐标变换为多相交流并进行功率放大而分
别向多重绕组结构的同步电机的其他绕组供给驱动电流，
所述主逆变器和各从逆变器具备：应用与将电压指令变换为交流
的逆旋转坐标变换相位相反的旋转坐标变换而将在所述同步电机的绕
组中流动的交流电流分量变换为与磁场的旋转相位同步的电流分量的
单元；以及根据旋转坐标上的电压指令和各绕组的电流检测信号以及
同步电机的电路常数和推测速度运算“包含由于磁场磁通而发生的速
度电动势的相位信息的电压分量等”的推测相位角的单元，
该同步电机的无位置传感器的控制装置具备将根据所述推测相
位角求出的...
【专利技术属性】
技术研发人员：山本康弘，泷口昌司，
申请(专利权)人：株式会社明电舍，
类型：
国别省市：
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