電動(dòng)機(jī)控制裝置、電動(dòng)機(jī)的磁通估計(jì)裝置及磁通估計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 公開的實(shí)施方式設(shè)及電動(dòng)機(jī)控制裝置、電動(dòng)機(jī)的磁通估計(jì)裝置及磁通估計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 公知有不利用位置傳感器來驅(qū)動(dòng)同步機(jī)或感應(yīng)機(jī)等電動(dòng)機(jī)的控制裝置。例如，公 知有根據(jù)電動(dòng)機(jī)的電流W及電壓來估計(jì)電動(dòng)機(jī)的定子磁通并根據(jù)所估計(jì)的定子磁通來控 制電動(dòng)機(jī)的技術(shù)（例如參照專利文獻(xiàn)1)。
[0003] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2012-228083號(hào)公報(bào)
[0004] 但是，在采用積分器進(jìn)行定子磁通估計(jì)的情況下，當(dāng)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的電流的電流檢 測(cè)器存在偏移誤差時(shí)，可能在定子磁通的估計(jì)值中產(chǎn)生偏移。因此，可能在根據(jù)定子磁通的 估計(jì)值求出的速度或相位中包含與電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)頻率對(duì)應(yīng)的振動(dòng)，而無法高精度地進(jìn)行電 動(dòng)機(jī)的控制。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽(yáng)〇化]實(shí)施方式的一個(gè)方式是鑒于上述情況而完成的，其目的是提供能夠高精度地檢測(cè) 定子磁通的電動(dòng)機(jī)控制裝置、電動(dòng)機(jī)的磁通估計(jì)裝置W及電動(dòng)機(jī)的磁通估計(jì)方法。
[0006] 實(shí)施方式中的一方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置具備電力轉(zhuǎn)換部、磁通估計(jì)器和相位估計(jì) 器。上述電力轉(zhuǎn)換部對(duì)電動(dòng)機(jī)施加與電壓指令相應(yīng)的輸出電壓。上述磁通估計(jì)器根據(jù)上述 輸出電壓與由上述電動(dòng)機(jī)的繞組電阻產(chǎn)生的電壓降低量之間的差分，來估計(jì)上述電動(dòng)機(jī)的 定子磁通的矢量。上述相位估計(jì)器根據(jù)由上述磁通估計(jì)器估計(jì)出的上述定子磁通的矢量， 來估計(jì)上述定子磁通的相位。上述磁通估計(jì)器具備可變低通濾波器和相位調(diào)整器。上述 可變低通濾波器在與上述輸出電壓的頻率相應(yīng)的截止頻率下，對(duì)上述差分進(jìn)行低通濾波處 理。上述相位調(diào)整器使上述可變低通濾波器的輸出相位或向上述可變低通濾波器輸入前的 上述差分的相位滯后。
[0007] 發(fā)明的效果
[0008] 根據(jù)實(shí)施方式的一方式，可提供能夠高精度地檢測(cè)定子磁通的電動(dòng)機(jī)控制裝置、 電動(dòng)機(jī)的磁通估計(jì)裝置W及電動(dòng)機(jī)的磁通估計(jì)方法。
【附圖說明】
[0009] 圖1是示出實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0010] 圖2是示出相位/速度估計(jì)器的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0011] 圖3是示出電流分配器的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0012] 圖4是示出最佳相位估計(jì)器的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0013] 圖5是示出磁通估計(jì)器的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0014] 圖6是示出使截止頻率成為mz時(shí)的可變低通濾波器的特性的圖。
[0015] 圖7是示出速度指令與相位調(diào)整量的關(guān)系的圖。
[0016] 圖8是示出速度指令與輸出值的關(guān)系的一例的圖。
[0017] 圖9是示出磁通估計(jì)器的結(jié)構(gòu)的其它例的圖。
[0018] 圖10是示出磁通估計(jì)器的結(jié)構(gòu)的另一例的圖。
[0019] 圖11是示出速度指令與調(diào)整器的輸出值的關(guān)系的一例的圖。
[0020] 圖12是示出磁通估計(jì)器的控制處理流程的一例的流程圖。 陽(yáng)OW 標(biāo)號(hào)說明 陽(yáng)02引 1控制裝置；3電動(dòng)機(jī)；10電力轉(zhuǎn)換部；11電流檢測(cè)部；12控制部；20固定坐標(biāo)轉(zhuǎn) 換器；21旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器；22磁通估計(jì)器；23相位/速度估計(jì)器；24、27、31、32、62減法器； 25速度控制器；26電流分配器；28電流控制器；29非干擾控制器；30、74加法器；33PWM控 制器；34電壓誤差補(bǔ)償器；35最佳相位估計(jì)器；60頻率輸出器；61乘法器；64模擬LPF;65 放大器；66相位調(diào)整器；70可變低通濾波器；71除法器；73調(diào)整器；75坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器。
【具體實(shí)施方式】
[0023] W下，參照附圖來詳細(xì)說明本申請(qǐng)公開的電動(dòng)機(jī)控制裝置、電動(dòng)機(jī)的磁通估計(jì)裝 置W及電動(dòng)機(jī)的磁通估計(jì)方法的實(shí)施方式。此外，本發(fā)明不限于W下所示的實(shí)施方式。
[0024] [1.電動(dòng)機(jī)控制裝置]
[0025] 圖1是示出實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置1的結(jié)構(gòu)例的圖。如圖1所示，控制裝置 1具備電力轉(zhuǎn)換部10、電流檢測(cè)部11和控制部12。
[00%] 該控制裝置1通過公知的PWM(PulseWi化hMo化Iation:脈沖調(diào)制）控制將從直 流電源2供給的直流電壓轉(zhuǎn)換為期望的頻率W及電壓的3相交流電壓v。、vv、vw，輸出到電動(dòng) 機(jī)3。電動(dòng)機(jī)3例如是永磁同步電動(dòng)機(jī)（PMSM)、同步磁阻電動(dòng)機(jī)（SynRM)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（IM) 等。
[0027] 電力轉(zhuǎn)換部10例如具備3相逆變電路和口極（gate)驅(qū)動(dòng)電路，連接在直流電源2 與電動(dòng)機(jī)3之間。例如，對(duì)6個(gè)開關(guān)元件進(jìn)行3相橋式連接而構(gòu)成3相逆變電路?？跇O驅(qū) 動(dòng)電路例如放大從控制部12輸出的PWM信號(hào)，輸入到開關(guān)元件的口極。由此，構(gòu)成3相逆 變電路的開關(guān)元件根據(jù)控制部12的PWM信號(hào)進(jìn)行接通/關(guān)斷。此外，電力轉(zhuǎn)換部10例如 可W是3級(jí)W上的3相逆變電路或矩陣變換器。
[0028] 另外，直流電源2可W是將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓而輸出的結(jié)構(gòu)，例如可W是 組合基于二極管的整流電路W及使直流輸出電壓變得平滑的平滑用電容器而得到的結(jié)構(gòu)。 在此情況下，交流電源與整流電路的輸入側(cè)連接。
[0029] 電流檢測(cè)部11檢測(cè)流過電力轉(zhuǎn)換部10與電動(dòng)機(jī)3之間的電流。具體地說，電流 檢測(cè)部11檢測(cè)分別流過電力轉(zhuǎn)換部10與電動(dòng)機(jī)3的U相、V相、W相之間的電流的瞬時(shí)值 iu、iv、iw(W下，記載為輸出電流。此外，電流檢測(cè)部11例如利用作為磁電轉(zhuǎn)換元 件的霍爾元件來檢測(cè)電流。
[0030] 控制部12生成基于由電流檢測(cè)部11檢測(cè)的輸出電流i。、iv、i心及速度指令CO* 的PWM信號(hào)，輸出到電力轉(zhuǎn)換部10。電力轉(zhuǎn)換部10根據(jù)來自控制部12的PWM信號(hào)，向電動(dòng) 機(jī)3的U相、V相化及W相輸出3相交流電壓Vu、Vv、Vw(W下，有時(shí)記載為輸出電壓V。?)。
[0031] 控制部12將丫 5坐標(biāo)系作為控制軸，將電流分量分成5軸分量和丫軸分量進(jìn) 行矢量控制，在該T5坐標(biāo)系中，將對(duì)電動(dòng)機(jī)3的機(jī)械輸出有貢獻(xiàn)的分量設(shè)為5軸分量， 將對(duì)電動(dòng)機(jī)3的機(jī)械輸出沒有貢獻(xiàn)的分量設(shè)為r軸分量。W下，具體地說明控制部12的 結(jié)構(gòu)。 陽(yáng)03引 [2.控制部12]
[0033] 如圖1所示，控制部12具備：固定坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器20、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器21、磁通估計(jì)器 22、相位/速度估計(jì)器23、減法器24、27、31、32、速度控制器25、電流分配器26、電流控制器 28、非干擾控制器29、加法器30、PWM控制器33、電壓誤差補(bǔ)償器34W及最佳相位估計(jì)器 35〇
[0034] 固定坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器20將輸出電流iu、iv、i,轉(zhuǎn)換為靜止坐標(biāo)系（固定坐標(biāo)系）上的 正交的2軸的a0軸分量，求出將a軸電流i。和0軸電流iP作為矢量分量的a0坐 標(biāo)系的電流矢量iae。a0坐標(biāo)系是在電動(dòng)機(jī)3的定子3a上設(shè)定的正交坐標(biāo)系，還稱為定 子坐標(biāo)系。固定坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器20向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器21輸出電流矢量i"p。
[0035]旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器21根據(jù)從相位/速度估計(jì)器23輸出的估計(jì)相位0 ~，將a0坐 標(biāo)系的電流矢量iae轉(zhuǎn)換為丫 5坐標(biāo)系的電流矢量iyg。電流矢量iYe是運(yùn)樣的電流矢 量：將對(duì)電動(dòng)機(jī)3的機(jī)械輸出有貢獻(xiàn)的5軸分量ie和對(duì)電動(dòng)機(jī)3的機(jī)械輸出沒有貢獻(xiàn)的 丫軸分量i,作為矢量分量。此外，估計(jì)相位0 '是丫 5坐標(biāo)系中的定子磁通fs的矢量9姆 的相位，定子磁通恥是電動(dòng)機(jī)3的定子3a的磁通。
[0036] 磁通估計(jì)器22根據(jù)從電力轉(zhuǎn)換部10輸出到電動(dòng)機(jī)3的輸出電壓v?與由電動(dòng)機(jī) 3的繞組電阻Rs產(chǎn)生的電壓降低量之間的差分V壯f，來估計(jì)丫 5坐標(biāo)系中的定子磁通牧的 矢量(P訴。如后所述，該磁通估計(jì)器22具備可變低通濾波器和相位調(diào)整器，由此，能夠高精度 地檢測(cè)定子磁通輕:。^下，將丫 5坐標(biāo)系中的定子磁通恥的矢量9昨的估計(jì)值記載為定子估 計(jì)磁通化/'。
[0037] 相位/速度估計(jì)器23 (相位估計(jì)器的一例）根據(jù)定子估計(jì)磁通恥來估計(jì)電動(dòng)機(jī) 3的轉(zhuǎn)子3b的速度CO和定子磁通聰?shù)南辔?。W下，將轉(zhuǎn)子3b的速度CO的估計(jì)值記載 為估計(jì)速度
[0038] 圖2是示出相位/速度估計(jì)器23的結(jié)構(gòu)的一例的圖。如圖2所示，相位/速度估 計(jì)器23具備反正切運(yùn)算器40、減法器41、PI(比例積分）控制器42和積分器43。反正切 運(yùn)算器40例如采用下述式（1)的運(yùn)算式根據(jù)定子估計(jì)磁通斯8^運(yùn)算相位誤差A(yù)0 ~。
[0040] 減法器41從相位誤差A(yù)0 '減去預(yù)定值（例如零）。P