[发明专利]同步电动机的无传感器控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及推测转子的旋转相位角、通过PWM变换器控制同步电动 机的无传感器控制装置。

背景技术

在转子中具有电突极性的同步机的控制装置中，为了进行同步机的驱 动控制而需要检测转子的旋转相位角的检测器。但是，在使用检测器的驱 动装置中，作为例子而存在以下举出那样的问题。

第一，是检测器的存在会增大驱动系统整体的容积的问题。由此，成 为在有限的设置空间内扩大同步机的输出的妨碍。第二，是需要进行检测 器自身的维护点检作业的问题。由此，维护点检效率变差。第三，由于来 自检测器的信号线上噪音等叠加干而扰检测值，使控制性能恶化。第四， 检测器几乎都需要驱动它的电源，需要设置与同步机驱动另外系统的电源。 这在电源设置空间、电力供给线、成本等方面成为负担增加的原因。

因为上述那样的理由，开发出了不使用检测器而推测旋转相位角、根 据被推测的旋转相位角进行驱动控制的控制方式。将其称作“无传感器控 制”。

在具备这样的无传感器控制机构的同步机的控制装置中，例如在特许 文献1这提出了特别在停止、低速状态下是有效的方法。在该文献中，在 通过PWM变换器驱动同步机的系统中，将相对于同步机的运转频率充分 高的频率的高频电压指令叠加在控制变换器的控制装置的控制指令中，根 据起因于此而产生的高频电流应答，通过检测对应于叠加的高频指令的成 分并处理，得到旋转角相位的误差。利用该旋转相位角误差推测旋转相位 角。

此外，作为解决包含在特许文献1中的问题的方法，在特许文献2中 提出了运算根据从PWM变换器输出的电压产生的电流的高频成分、利用 电感的空间性的分布进行旋转相位角的推测的方式。

特许文献1：日本特登3168967号

特许文献2：日本特愿2006-185552号

在上述同步机的控制装置中，具有能够不使用传感器而控制同步机、 以低成本提高维护性的优点。但是，在如特许文献1中记载的无传感器控 制机构那样、检测对应于高频电流应答的高频电压指令的成分的方式中， 需要使希望的高频电流流到马达中，与使用传感器的系统相比，具有损失 及噪音极度增大的问题。并且，为了稳定地推测旋转相位角，需要细致地 调节叠加的高频指令的振幅及频率、高频叠加方法，为了实际地将马达与 控制装置组合而进行稳定的运转，复杂而需要花费时间的调节是现实情况。 具体而言，由于起因于马达卷线的饱和带来的电感的变动而马达的特性变 动，所以需要对应于马达的转矩电流的高频叠加方法的变更及高频电流检 测方法的微调等。

此外，在特许文献2中记载的无传感器控制机构中，为了解决上述特 许文献1的问题，利用电感的空间性的分布进行旋转相位角的推测。但是， 由于利用电感的空间性的分布，所以有运算量变多的情况，一般在由几kHz 的运算频率进行运算的同步机控制中是不优选的。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而做出的，目的是提供一种能够以简单的 调节进行稳定的运转、并且不会导致运算量的极度增大的无传感器控制装 置。

有关本发明的同步电动机的无传感器控制装置，是推测具有电突极性 的转子的旋转相位角，通过PWM变换器控制同步电动机的无传感器控制 装置，其特征在于，具备：PWM调制部，基于PWM调制被输入的控制指 令，向上述变换器的各相开关元件输出门极信号；高频成分运算部，按照 上述变换器的开关运算通过在上述PWM调制部中决定、从上述变换器输 出的电压而流到上述同步电动机中的电流的高频成分；指标运算部，根据 同步于上述转子的旋转而旋转的旋转坐标轴上的上述电流的高频成分，运 算与旋转相位角的推测误差成比例的指标；旋转相位角推测部，利用上述 指标进行上述旋转相位角的推测运算。

附图说明

图1是表示同步机模型和坐标的定义的图。

图2是表示本发明的第1实施例的结构的块图。

图3是与门极信号对应的同步机电流的时间图。

图4是指标R的运算示意图。

图5是表示在d轴与γ轴之间发生了推测误差Δθ时的指标R的图。

图6是指标R与旋转相位角推测误差的特性图。

图7是表示旋转相位角推测部的结构的块图。

图8是转矩100％、θ_set＝0°下的指标R对推测误差的特性图。