[发明专利]同步电动机的旋转位置推定装置、空调机以及洗衣机

说明书

实施方式的同步电动机的旋转位置推定装置具备：倒相电路，将直流转换为三相交流来驱动同步电动机；电流检测部，检测同步电动机的相电流；PWM生成部，以追随同步电动机的旋转位置的方式生成三相PWM信号图案；检测定时信号生成部，基于PWM信号的载波生成检测定时信号；电流变化量检测部，根据检测定时信号求出由电流检测部检测出的相电流的变化量；旋转位置推定部，基于相电流的变化量来推定同步电动机的旋转位置。PWM生成部将载波的频率切换设定为二种以上，电流检测部在设定有频率最低的载波的期间检测相电流。PWM生成部生成三相PWM信号图案，以便电流变化量检测部能够根据在载波的一个周期内由检测定时信号生成部生成的固定的至少四点的检测定时信号来检测与至少二种电压矢量期间对应的相电流变化量。

技术领域

本发明的实施方式涉及推定同步电动机的旋转位置的装置，以及具备此装置的空调机及洗衣机。

背景技术

以往，作为推定同步电动机的旋转位置的方法，例如广泛使用根据向同步电动机的输入电压和电流来计算与同步电动机的速度成比例的感应电压，并基于此感应电压来进行推定的方法。但是，该方法存在的问题是：在同步电动机高速运转的区域能够获得足够的精度，但在感应电压信息变少的极低速运转的区域，无法进行准确的推定。

此外，还提出将用于与驱动频率无关的传感检测的交流信号施加于同步电动机，并根据电压电流的关系来推定旋转位置的方法。但是，在交流信号的频率为载波频率以下的数100Hz～数kHz左右的情况下，马达的电流脉动频率进入人的可听域，因此，马达的驱动噪声恶化。与此相对，在日本专利第3454212号公报中，提出通过按载波周期的半周期控制各相PWM信号的脉冲宽度来产生与载波频率相同频率的高频电流，一边抑制噪声一边推定旋转位置的方法。

此外，在日本专利第4670045号公报中，提出如下的方法：使用以载波的一个周期为基准将相位各错开120度所得的三种三角波载波来生成三相的PWM信号，由此，等效地产生与专利文献1相同的与载波频率相同频率的高频电流，通过其电流微分来推定旋转位置。

在利用倒相输出中所含的高频成分、载波频率成分的高频电流来推定旋转位置的方法中，与高频电压相应地流动的高频电流对倒相输出的基本波成分的电压形成干扰。但是，由于载波频率相对于同步电动机的旋转速度来说足够高，因此，不会形成对转矩的干扰。此外，该方法在旋转位置推定中无需将电流反馈值附加于低通滤波器等，具有作为控制系统的响应性良好的优点。

但是，从实用化的观点来看，与载波频率对应的高频电流的大小由同步电动机的参数决定，因此，其影响根据所使用的同步电动机而有所不同，无法广泛地应用于各种系统。具体地讲，在凸极性小或者电感大的电动机中，存在载波频率的电流脉动成分小、旋转位置推定的SN比降低的问题。此外，为了以进行高精度的旋转位置推定的目的而增大载波频率的电流脉动成分，需要将频率设定得较低。此情况下，马达的驱动噪声增加。

附图说明

图1为表示第一实施方式中马达驱动控制装置的构成的功能框图。

图2为通过空间矢量表示构成倒相电路的开关元件的打开状态的图。

图3为表示各相的电流变化量与旋转位置的关系的图。

图4为表示旋转位置推定部的构成的功能框图。

图5为表示各相的PWM载波以及脉冲信号与电流检测定时的图。

图6为表示载波生成部的构成的功能框图。

图7为对切换载波频率的状态进行说明的图。

图8为对马达转速与插入电流变化量检测载波频率的上限频率的关系进行说明的图。

图9为表示向基准载波频率16kHz插入一次电流变化量检测用载波频率8kHz的情况下的三相的PWM信号波形的图。