[发明专利]同步机的磁极位置检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种不使用位置检测器就能够简易、可靠、且高精度地检测同步电动机/同步发电机的磁极位置的同步机的磁极位置检测装置。

背景技术

在检测该同步机的磁极位置的情况下，有使用编码器等位置检测器来直接检测转子的电角度（磁极位置）的方法。但是，为了直接检测转子的旋转角而需要将位置检测器等的磁极位置检测专用的传感器附加于同步机，带来装置结构的规模变大、并且经济性差这样的缺点。因此，提出了不使用位置检测器而检测同步机的磁极位置的装置。

作为不使用位置检测器而检测同步机的磁极位置的方式，例如有利用了同步机的感应电压的方式、利用了同步机的凸极性（saliency）的方式等。

利用了感应电压的无位置传感器控制由于在速度为零时感应电压也是零，因此无法正确地推定转子位置。另外，在利用了凸极性的方式中，由于用于磁极位置推定的凸极性以磁极位置的2倍的周期而变化，因此推定位置也成为磁极位置的2倍的周期。即，在同步机的磁极位置为0~180度和180~360度中推定位置成为相同的值，在可靠地检测磁极位置这点上是不够充分的。

因而，至少在将同步机从速度为零附近起动时，除了利用了凸极性的方式以外，需要其它的推定同步机的磁极位置信息的方式。作为该方式，例如有利用了如专利文献1那样的同步机的磁饱和的方式。

该方式在将振幅相等且等间隔的相位的2n（n为相数，为3以上的自然数）个电压矢量施加于同步机时，根据将相位相差180度的各一对电压矢量施加时所流过的电流检测值相加而得的相加电流值而检测磁极位置，所以前提是通过该电压矢量的施加而同步机成为磁饱和状态。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4271397号公报（10页18行~13页50行、段落0045~0065、图1~5、7）

发明内容

发明所要解决的技术问题

在使用了专利文献1的磁极位置检测方法的情况下，如前所述，为了同步机的磁饱和而需要流过足够的电流。这是因为利用了如下原理：当没有产生磁饱和时，当施加了离磁极位置近的相位的电压矢量时所流过的电流、与当施加了相对于离磁极位置近的相位相差180度相位的电压矢量时所流过的电流相等，但是当产生磁饱和时，前者变得比后者大，能够根据该差电流来进行磁极位置的检测。

为此，需要预先调整设定施加于同步机的电压矢量指令的施加时间，使得能够获得补偿所需的磁极位置检测精度的磁饱和状态。

另外，在直流电压源向产生该电压矢量的电力变换器的电压值不是恒定的产品用途中，有时设定该电压矢量施加时间变得困难。例如，在电气铁路用电力变换器的情况下，该直流电压经由设置在轨道上的架线、和车辆上的受电弓（pantograph）来提供。在这种情况下，直流电压非常依赖于在同一架线区间所存在的车辆的行驶状态和变电站容量，而随时在变动。

在直流电压低的情况下，存在如下问题：基于电压矢量施加的通电变得不足够，对同步机不能施与足够的磁饱和状态，包含在电流值的磁极位置信息变小，磁极位置检测精度劣化。为了避免这种状况，需要加长电压矢量施加时间，但是相反地当直流电压过度变大时，磁饱和波及大的范围，有磁极位置检测精度反而下降的倾向。

本发明是为了解决如上述那样的问题而作出的，目的在于获得一种不论所述直流电压源的直流电压的变动如何，都能够获得所期望的磁极位置检测精度的同步机的磁极位置检测装置。

解决技术问题的技术手段

本发明所涉及的同步机的磁极位置检测装置，具备：电路单元，将直流电压源的直流电压变换为基于电压矢量指令的电压矢量来向具有n（n为3以上的自然数）相的绕组的同步机施加；

电流检测单元，检测流过所述同步机的各相绕组的电流；以及

计算单元，作为所述电压矢量指令而计算2n个电压矢量并输出给所述电路单元，并且在基于所述电压矢量指令的规定的采样定时获取来自所述电流检测单元的电流检测值，该2n个电压矢量具有以直流电压源的直流电压所确定的相等的振幅，且在1周期（360度）内具有等间隔的相位、相等的规定的脉冲宽度，

而且，计算单元在将基于电压矢量指令的各电压矢量施加于同步机时，计算将相位相差180度的各一对电压矢量施加时的采样定时的电流检测值相加的n个相加电流值，并根据所述n个相加电流值来检测同步机的停止时的磁极位置，

该同步机的磁极位置检测装置的特征在于，具备：

直流电压检测单元，检测直流电压源的直流电压，