[发明专利]无传感器交流电动机的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种不使用检测交流电动机的速度及磁极位置的传感器，控制交流电动机的无传感器交流电动机的控制装置。

背景技术

作为现有的电动机的无传感器交流电动机的控制装置，有观测者(observer)方式、使用电动机参数的方式等。此外，最近在专利第4022630号公报(专利文献1)中公开有含交流电动机的各种交流驱动设备的控制所需的参数少的无传感器控制装置。在专利文献1的图2-1及图2-2所示的控制装置中，控制装置包括：功率变换器、电流检测器、决定功率变换器的运转频率的频率运算部、通过积分根据频率运算部的输出求出相位角信号并输出的积分运算部、正交二轴转换部、二轴电流调节部、PWM信号产生部、根据PWM信号控制功率变换器的PWM控制器。正交二轴转换部根据电流检测器的检测信号及积分运算部的相位角信号，通过正交二轴转换来计算有效成分及无效成分的二轴电流并进行输出。二轴电流设定部输出二轴电流的有效成分的指令值和无效成分的指令值。二轴电流调节部由正交二轴转换部的输出和二轴电流设定部的输出之差计算误差量，并输出与每个二轴成分的误差量相应的振幅指令值。PWM信号产生部根据二轴电流调节部的输出及积分运算部的相位角信号，生成控制功率变换器的PWM信号。而且，在专利文献1所示的控制装置中，由于无传感器化，所以频率运算部决定功率变换器的运转频率，以便将作为二轴电流调节部的输出的振幅指令值之中对应无效成分电流的振幅指令值引导为零。具体地，为了交流电动机(同步电动机、感应电动机等)的控制，将增益值KG和作为二轴电流调节部的输出的振幅指令值之中、对应于有效成分电流的振幅指令值相乘后得到的值，决定为功率变换器的运转频率，其中，增益值KG由从对应于无效成分电流的振幅指令值中求出的感应电压常数的倒数构成。

专利文献1：JP专利第4022630号公报

发明内容

在专利文献1所示的无传感器交流电动机的控制装置中，如果由于任何的原因而使得从控制装置的积分运算部输出的磁极位置θ和实际的电动机的磁极位置θ大大偏离，则会失去同步、没有扭矩，电动机会停止。而且，如果没有迅速检测出电动机失去同步，则担心会影响正在使用的机械系统，并损坏机械部件。但是，在专利文献1中所示的控制装置中没有这种保护功能。

本发明的目的在于，提供一种能迅速检测出控制异常并进行保护的无传感器交流电动机控制装置。

本发明的无传感器交流电动机控制装置包括：功率变换器、电流检测器、频率运算部、积分运算部、正交二轴转换部、二轴电流设定部、二轴电流调节部、控制信号产生部、和PWM控制器。功率变换器连接在直流电路和交流电动机之间，具有开关元件，进行直流-交流功率变换。电流检测器检测从功率变换器输出的电流。频率运算部决定功率变换器的运转频率并输出运转频率信号。积分运算部通过积分由频率运算部的输出来求出相位角信号并输出。正交二轴转换部根据电流检测器的检测信号及积分运算部的相位角信号，通过正交二轴转换来计算有效成分及无效成分的二轴电流并输出。二轴电流设定部输出根据速度指令和由功率变换器的运转频率推定出的推定速度决定的二轴电流的有效成分的指令值和无效成分的指令值。二轴电流调节部由正交二轴转换部的输出和二轴电流设定部的输出之差来计算误差量，并输出与每个二轴成分的误差量相应的振幅指令值。控制信号产生部根据二轴电流调节部的输出及积分运算部的相位角信号，生成用于控制功率变换器的控制信号。PWM控制器对控制信号进行PWM调制，并向功率变换器输出驱动信号。频率运算部为了决定功率变换器的运转频率，以便将作为二轴电流调节部的输出的振幅指令值之中对应于无效成分电流的振幅指令值引导为零，而将增益值KG和作为二轴电流调节部的输出的振幅指令值之中、对应于有效成分电流的振幅指令值相乘后得到的值，决定为功率变换器的运转频率，其中，增益值KG由根据对应于无效成分电流的振幅指令值求出的感应电压常数的倒数构成。

特别地，在本发明中，控制装置包括：根据速度指令来计算增益值KG的阈值的阈值计算部、和无传感器控制异常检测部。无传感器控制异常检测部对在频率运算部中使用的增益值KG和阈值进行比较，当增益值KG超过阈值达到预定的时间时，判定为控制异常并输出警报信号。由于本发明无传感器化而着眼于调整(改变)增益值KG，在增益值KG呈现出异常的值的情况下，通过输出警报信号，使PWM控制器停止来发挥保护功能。

附图说明

图1是表示以无传感器方式控制作为交流电动机的一种的同步电动机的本发明的无传感器交流电动机控制装置的一个实施方式的结构图。