[发明专利]永磁体同步电动机的控制装置及运转方法、微型计算机、电动机系统

说明书

控制装置具备：电流变化量运算部，对向定子通电的电流的变化量进行运算磁极位置推断部，推断转子的磁极位置；位置校正部，校正推断出的磁极位置；坐标转换部，将所述电流转换为dq轴上的电流；电流控制部，以基于d、q轴电流指令值与d、q轴电流的各差分生成d、q轴电压指令值的方式进行电流控制；调制控制部，基于d、q轴电压指令值与推断出的磁极位置生成多个相的PWM信号指令值；低速侧误差运算部，基于dq轴上的电流变化量运算低速侧的位置误差；高速侧误差运算部，根据感应电压或转子磁通输出高速侧的位置误差；以及加法部，分别以规定的比例对低速侧、高速侧的位置误差进行加权相加，磁极位置推断部基于加法部的相加结果推断转子的速度。

技术领域

本发明的实施方式涉及永磁体同步电动机的控制装置、具备该装置的微型计算机、以及由永磁体同步电动机以及所述装置构成的系统、和永磁体同步电动机的运转方法。

背景技术

对于永磁体同步电动机，由于需要根据转子的磁极位置切换逆变器的通电信号而使电流流动，因此一般使用旋转变压器、编码器这样的位置传感器。但是，出于系统的小型化、低成本化、节省维护性等要求，期望一种在没有位置传感器的情况下驱动同步电动机的磁极位置推断方式。

以往，作为推断永磁体同步电动机的磁极位置的方法，从停止状态起到中速区域中使用了基于dq轴电感的差异、即凸极性来推断位置的方法。另一方面，从中速区域到高速区域中，广泛使用了例如通过向电动机的输入电压以及电流而运算出与电动机的速度成比例的感应电压、转子磁通并基于感应电压来推断的方法。

由于这两种推断方式所适用的速度区域不同，因此在驱动电动机的系统中，需要根据旋转速度来切换这些推断方式。在日本特开2002－51580号公报中，提出了在低速用与高速用中分别运算与磁极位置相应的误差量、并基于将它们加权相加后的值来推断磁极位置以及速度的方式。在日本特开2003－299381号公报中，也同样提出了一种以频率的混合器这一名称将低速用与高速用的推断误差量进行加权相加来推断旋转速度的方式。

如上述那样组合两个推断方式的方法中，在各个推断方式理想地动作的情况下，可以毫无问题地推断位置。在专利文献1中，关于将以低速、高速各自的推断方式求出的推断角度进行加权相加的情况下产生的问题进行了论述。作为其对策，提出了不是将推断出的角度加权相加、而是在计算角度之前的误差量的时刻进行加权相加的方法。但是即使在该情况下，如果各自的误差量不是理想的特性，则也有产生问题的可能性。

作为一个例子，理想的是低速用磁极位置推断的误差量Err_low由(1)式表示，高速用磁极位置推断的误差量Err_high由(2)式表示。Δθ是电动机的真正磁极位置θ与推断磁极位置的轴误差。

Err_low＝sin(2Δθ)…(1)

Err_high＝sin(Δθ)…(2)

若将它们各以例如权重0.5相加，则成为(3)式那样。

Err_sum＝0.5sin(2Δθ)+0.5sin(Δθ)…(3)

该误差量Err_sum如图13所示，在轴误差Δθ为零的点成为零。因此，例如若使用PI控制器以误差量Err_sum成为零的方式推断位置，则能够高精度地推断磁极位置。

这里，考虑误差量Err_low、Err_high自身相对于真正磁极位置而言包含误差的情况。例如，设为误差量Err_low比轴误差Δθ仅偏离π/6地被检测出。

Err_low＝sin(2Δθ+π/6)…(4)

Err_sum＝0.5sin(2Δθ+π/6)+0.5sinΔθ…(5)