[发明专利]同步电动机的驱动系统以及同步电动机

说明书

技术领域

本发明涉及同步电动机的驱动系统，特别是涉及适于不使用位置传感器来估计转子的磁极位置从而控制同步电动机的转速、转矩的同步电动机的驱动系统以及搭载了该驱动系统的同步电动机。

背景技术

在家电领域、产业设备领域、汽车领域等的技术领域，例如在风扇、泵、压缩机、传输机、升降机等的旋转速度控制、和转矩辅助控制、定位控制等中使用电动机驱动装置。

在这些领域的电动机驱动装置中，广泛使用其中利用了永久磁铁的小型且高效率的同步电动机。并且，为了驱动同步电动机，需要电动机的转子的磁极位置的信息，为此，需要检测磁极位置的解算仪和霍尔IC等的位置传感器。

然而，近年来，像这样不使用位置传感器地进行同步电动机的转速控制和转矩控制的被称作“无传感器控制”的技术不断普及。通过该无传感器控制的实用化，能削减设置位置传感器所需要的费用(位置传感器自身的费用和位置传感器布线所耗的费用)，另外，不需要位置传感器这一点能得到装置的小型化、在恶劣的环境中能够使用等较大的效果。

当前，同步电动机的无传感器控制采用如下等的方式：直接检测由于转子旋转而产生的感应电压(速度起电电压)来作为转子的位置信息，从而进行同步电动机的驱动的方式；根据成为对象的电动机的数学式模型来运算估计转子位置，从而求取的位置估计方式。

但是，无传感器控制虽然能削减位置传感器的设置所需的费用，且不需要位置传感器这一点能起到装置的小型化、能在恶劣的环境中使用这样的较大的效果，但在这些无传感器控制的低速运行时的位置检测方法中存在较大的课题。

具体地，存在如下的课题：由于当前实用化的大半的无传感器控制都是基于同步电动机产生的感应电压(速度起电电压)的控制，因此在感应电压较小的零速度附近(停止状态)或低速度区域中，感应电压的检测灵敏度降低，位置信息会被埋没在噪声中。

针对这样的课题，例如如JP特开2009-189176号公报(专利文献1)那样，提出了以同步电动机的120度通电控制为基础的低速度区域中的无传感器控制方式，即使在感应电压小的低速度区域，也能对同步电动机进行控制。

另外，作为基于同步电动机所产生的感应电压(速度起电电压)的无传感器控制方式，有JP特开平11-341869号公报(专利文献2)那样的基于感应电压的零交叉的方式、JP特开平7-123773号公报(专利文献3)那样的将用AD转换器直接读取感应电压的值，根据其变化率来估计转子位置的方式。

专利文献

专利文献1：JP特开2009-189176号公报

专利文献2：JP特开平11-341869号公报

专利文献3：JP特开平7-123773号公报

专利文献1所记载的技术方案中，虽然能在电动机停止、低速状态下得到良好的控制性能，但并未示出用于进行转子方位角的控制、旋转速度控制的具体的手法。专利文献2、专利文献3所记载的技术方案是与用于切换被120度通电驱动的同步电动机的通电相的定时相关的技术，与旋转速度和转子位置的控制系统不相关。

例如，作为以速度传感器来得到速度信息的方式，用计数器对通电相的切换定时间进行测量，根据该时间逆运算出转子每转一圈的时间，从而得到速度信息。因而，旋转速度越低，在速度检测中就越会伴有滞后，无法提高速度精度，有可能不能较高地设定速度控制响应。

发明内容

本发明目的在于提供一种同步电动机的驱动系统，能在不使用位置传感器的无传感器控制的同步电动机系统中，至少从零速度附近到低速度区域实现稳定的位置控制系统、速度控制系统。

本发明的代表性的特征在于，依次选择同步电动机的三相定子绕组中的2相来实施120度通电，此时，利用因转子位置不同而非通电相的起电电压发生变化的现象，来基于非通电相的起电电压得到瞬时的转子位置信息，另外，根据除此之外得到的位置信息的变化率来得到转子速度信息。

更为优选的是，将非通电相的起电电压与同步电动机的转子位置预先建立相关关系，根据检测出的起电电压来求取已建立了关联的转子位置信息，从而得到瞬时的转子位置信息。

发明的效果

根据本发明，由于从零速度附近到低速度区域，能得到位置信息或速度信息的瞬时的值，因此，能至少在零速度附近到低速度区域实现稳定的位置控制系统、速度控制系统。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施例的同步电动机的系统的构成图。

图2是对2相施加脉冲电压的情况下的说明图。