专利名称：永磁同步电动机的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测同步电动机的磁极位置的永磁同步电动机的控制装置。
背景技术：
专利文献1特开2003-143894号公报(第1页、图1)在采用了永磁同步电动机的电梯用曳引机上，一般具有用于检测电动机的转子磁极位置的传感器，并大多采取将此功能嵌入到与电动机的旋转轴直接连接的速度检测器中的方式。转子磁极位置的检测精度决定了电动机转距的控制性能，如果电气角偏移60度则转距减半，而如果偏移90度或90度以上则产生反方向的转距。
因此，不仅传感器自身的检测精度很重要，而且曳引机的安装工序中的传感器基准位置和转子磁极位置的定位精度也很重要。为了提高该定位精度，采用在电梯的安装调整过程中，一边运行一边校正磁极位置的方法。
另一方面，还有可利用磁极位置推测单元高精度地推测同步电动机起动时的磁极位置的同步电动机磁极位置推测方法(例如，参照专利文献1)。该方法通过进行磁极位置推测值的收敛运算，来推测出在起动时同步电动机的磁极位置，而无需磁极位置检测器。
然而，现有技术中存在如下问题。在电梯等要求低转速大转距的应用中，大多采用磁极数多达数十个的多极设计。这种情况下，即使是很小的机械角偏移，在换算成电气角时也会是很大的偏移。因此，为了使电相角正确地表示转子的励磁相位，必须充分确保绝对位置检测器的安装精度。
例如，在40极的电动机的情况下，机械角偏移5度，相当于电气角偏移100度。因此，容易出现产生与指令相反方向的转距、或者转距不够等问题。在这种情况下，由于不能使电梯正常地运行，存在不适合应用以往那样的一边运行一边进行励磁校正的方法的问题。
然而，考虑到制造成本，安装绝对位置检测器来确保为几度量级的电气角精度是不现实的。因此，在多极永磁同步电动机中使用绝对位置检测器的情况下，电相角的校正是个大问题。而且，与通常用于感应电动机的增强型编码器相比，存在绝对位置检测器价格过高的问题。
此外，专利文献1的磁极位置推测方法，由于在进行初始值设定时必须进行轴判别和极判别，并且还要进行收敛运算，所以可能在磁极位置推测方面要花费时间，在实际起动前要花费时间。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的是提供一种不使用绝对位置检测器而使用增强型编码器等位置检测器，在短时间内实现平稳起动的永磁同步电动机的控制装置。
本发明的永磁同步电动机的控制装置，具有位置检测器，检测永磁同步电动机的磁极位置；相位运算单元，根据检测出的磁极位置计算电相角；功率转换器，根据电压指令将电压可变、频率可变的交流电提供给永磁同步电动机；电流检测器，检测从功率转换器输出的各相电流；控制部，根据电相角、电流指令、和来自电流检测器的检测电流算出电压指令，并将其输出到功率转换部，在进行永磁同步电动机的速度控制的永磁同步电动机的控制装置中，还具有检测模式设定单元，输出用于检测永磁同步电动机的磁极位置的磁极检测指令；磁极检测用电流指令单元，根据来自检测模式设定单元的磁极检测指令，输出多个不同的值作为初始磁极相位检测用的电相角和电流指令；信号切换部，进行信号处理的切换，使得在正常运转时，将根据位置检测器的位置输出求得的电相角和根据来自外部的速度指令生成的电流指令输出到控制部，在输入来自检测模式设定单元的磁极检测指令时，将从磁极检测用电流指令单元输出的初始磁极相位检测用的电相角和电流指令输出到控制部；磁极相位判定单元，根据来自检测模式设定单元的磁极检测指令，从来自电流检测器的反馈电流的检测值中提取出电流的高频分量，并检测出振荡现象，并将振荡程度最大的电相角确定为初始磁极相位，对相位运算单元进行初始磁极相位的设定，其中所述反馈电流的检测值与从磁极检测用电流指令单元输出的多个不同值相对应。
根据本发明，能够实现下述的永磁同步电动机的控制装置通过对电流控制系统附加检测模式设定单元、磁极检测用电流指令单元、磁极相位判定单元、开关，可以利用增强型编码器等位置检测器而不使用绝对位置检测器，在停止时在短时间内进行磁极位置的检测，可以实现迅速且平稳的起动。
图1是本发明的实施方式1的永磁同步电动机的控制装置的结构图。
图2是表示本发明的实施方式1的d轴电流控制系统的方框线图。
图3是表示本发明的实施方式1的电动机的电枢电流和磁通的关系的曲线图。
图4是表示本发明的实施方式1的d轴电流控制系统的开环传递函数的伯德图。
图5是表示本发明的实施方式1的初始磁极位置检测的顺序处理的流程图。
图6表示本发明的实施方式1的初始磁极位置检测动作中的各相电流Iu、Iv、Iw和电相角θph、d轴电流Id的关系。
图7是表示本发明的实施方式2的包含了延迟要素和开关的d轴电流控制系统的方框线图。
符号说明2位置检测器；3角速度运算单元；4减法器；5速度控制单元；6相位运算单元；7电流检测器；8三相二相转换器；9二相三相转换器；10、11减法器；12d轴电流控制单元；13q轴电流控制单元；14非干扰控制单元；15、16加法器；17功率转换器；18检测模式设定单元；19磁极检测用电流指令单元；20磁极相位判定单元；21a～21c开关(信号切换部)；23延迟要素；24开关(第二信号切换部)；100速度控制系统；101d-q轴非干扰控制系统。
具体实施例方式
下面，利用附图对本发明的永磁同步电动机的控制装置的优选实施方式进行说明。本发明的永磁同步电动机的控制装置，其特征在于，提供一种利用增强型编码器等位置检测器，能够在起动前的停止时间在短时间内容易地进行磁极位置的检测，可以迅速且平稳地起动永磁同步电动机的价格便宜的控制装置。
实施方式1图1是本发明实施方式1的永磁同步电动机的控制装置的结构图。该永磁同步电动机的控制装置，被构成为包含通常被用作电流控制系统的d-q轴非干扰控制系统101(相当于图1的虚线所示部分)的速度控制系统100(相当于图1的单点划线所示部分)，还进一步附加了检测模式设定单元18、磁极检测用电流指令单元19、磁极相位判定单元20、开关21a～21c。
首先，对速度控制系统100的结构进行说明。d-q轴非干扰控制系统是以往就有的，用来进行永磁同步电动机1的电流控制，是还包含速度控制的一般控制方式。该速度控制系统100由位置检测器2、角速度运算单元3、减法器4、速度控制单元5、相位运算单元6、电流检测器7、三相二相转换器8、二相三相转换器9、减法器10和11、d轴电流控制单元12、q轴电流控制单元13、非干扰控制单元14、加法器15和16、功率转换器17构成。
位置检测器2检测随着永磁同步电动机1的转子的旋转转子的位置，相当于编码器等。角速度运算单元3，根据位置检测器2的位置输出利用差分等方法计算永磁同步电动机1的旋转角速度ωr。减法器4计算永磁同步电动机1的旋转角速度指令ωrcom和旋转角速度ωr的偏差。
速度控制单元5根据由减法器4计算出的偏差，将永磁同步电动机1应产生的转距作为电流指令进行计算，并进行速度控制，以使得旋转角速度ωr随动于旋转角速度指令ωrcom。而且，在为了改善控制性能，而除了偏差之外，还将旋转角速度ωr和旋转角速度指令ωrcom作为速度控制单元5的输入的结构中，下述内容也同样成立。
在三相交流电动机的控制中，一般大多进行将三相的电流、电压转换为2轴的处理。这里，将α轴与三相的U相轴重合的静止2轴上的坐标系称为α-β坐标系。另外，将d轴与转子的励磁方向重合的旋转2轴上的坐标系称为d-q轴坐标系。图1中的d-q轴非干扰控制系统101，相当于该d-q轴坐标系的控制系统。
相位运算单元6根据位置检测器2的位置输出来计算永磁同步电动机1的转子的电气角相位θre。该电气角相位θre表示从α-β坐标系观察到的d-q轴坐标系的旋转角度。电流检测器7检测流过永磁同步电动机1的定子绕组(线圈)的三相交流电流(Iu、Iv、Iw)。
三相二相转换器8将三相电流(Iu、Iv、Iw)转换为d-q轴坐标系中的电流(Id、Iq)。二相三相转换器9将在d-q轴坐标系的电压指令值(Vd、Vq)转换为三相的电压指令值(Vu、Vv、Vw)。减法器10和减法器11分别计算永磁同步电动机1的定子绕组电流的d轴分量的电流指令Idcom及其反馈电流值Id的偏差，以及q轴分量的电流指令Iqcom及其反馈电流值Iq的偏差。
d轴电流控制单元12和q轴电流控制单元13根据由减法器10和减法器11计算出的偏差，求出控制输出(Vd’、Vq’)，进行电流控制，使得各个反馈电流值随动于各自的电流指令。非干扰控制单元14进行使各个电流互不干扰的前馈补偿，使得可以独立控制d轴电流和q轴电流。
加法器15和加法器16将非干扰控制单元14的输出分别与d轴和q轴的控制输出(Vd’、Vq’)相加，计算各自的电压指令(Vd、Vq)。进而，功率转换器17根据三相的电压指令值(Vu、Vv、Vw)输出电压可变、频率可变的三相交流电压。
下面，对基于这些结构的一系列控制动作进行说明。由于该d-q轴非干扰控制系统101的控制方式是在与永磁同步电动机1的转子磁极的旋转同步的旋转坐标上进行的控制，所以对作为基准的转子磁极位置的检测就变得很重要。利用根据来自与永磁同步电动机1的转子连接的位置检测器2的信号，由相位运算单元6计算出的相位角θre来表示转子磁极位置。
根据由相位运算单元6计算出的相位角θre，由三相二相转换器8将由电流检测器7检测出的永磁同步电动机1的三相电流(Iu、Iv、Iw)转换为d-q轴的二相电流反馈值(Id、Iq)。然后，d轴电流控制单元12和q轴电流控制单元13根据该被转换为2相的电流反馈值(Id、Iq)与各轴的电流指令值(Idcom、Iqcom)的各自偏差进行反馈控制，输出控制输出(Vd’、Vq’)。
此时，为了实现d轴和q轴的控制的非干扰化，以便不受到来自其它轴的干扰电压的影响，非干扰控制单元14根据预先计算出的干扰电压，进行非干扰前馈补偿。这样，由于实现了非干扰化，各轴独立地进行反馈控制，所以d-q轴非干扰控制系统101被称为非干扰控制方式。
将非干扰控制单元14的输出与控制输出(Vd’、Vq’)相加而算出的电压指令(Vd、Vq)，根据相位运算单元6计算出的相位角θre，由二相三相转换器9转换为三相电压指令值(Vu、Vv、Vw)。然后，功率转换器17根据三相电压指令值(Vu、Vv、Vw)输出电压可变、频率可变的三相交流电压，由此来进行永磁同步电动机1的速度控制。
在图1的结构中，在永磁同步电动机1具有被称为非突极型的转子形状的情况下，一般在多数情况下使d轴电流指令Idcom为0。可是，在为了降低高速旋转时的电压而减弱磁场的情况下，或在逆突极型的永磁同步电动机1中使用磁阻转矩等的情况下，可以将d轴电流指令Idcom控制为适当的值。
下面，对速度控制系统100中新增加的检测模式设定单元18、磁极检测用电流指令单元19、磁极相位判定单元20、开关21a～21c进行说明。通过附加这些结构，在使用了不是绝对位置检测器的位置检测器2的情况下，可以容易地检测电源闭合后的初始磁极位置。
检测模式设定单元18具有存储磁极位置检测完成标志的设置/复位状态的存储部(未图示)，该磁极位置检测完成标志表示是否处于已检测出磁极位置的状态。在图1中，由于位置检测器2不是绝对位置检测器，所以在电源闭合时处于未检测出正确的磁极位置的状态。因此，检测模式设定单元18在电源闭合时复位存储于存储部中的磁极位置检测完成标志。
并且，检测模式设定单元18在永磁同步电动机1起动时，从存储部取出磁极位置检测完成标志，判断是否需要进行磁极检测动作。进而，在检测模式设定单元18根据磁极位置检测完成标志已复位的情况判断出需要进行磁极检测动作的情况下，输出用于检测永磁同步电动机1的磁极位置的磁极检测指令。
当磁极检测用电流指令单元19从检测模式设定单元18接收到磁极检测指令时，输出用于检测初始磁极相位的电相角和电流指令。磁极检测用电流指令单元19针对某个规定的d轴电流的电流指令，使电相角缓慢变化，输出初始磁极相位检测用的电相角和电流指令。而且，磁极检测用电流指令单元19针对不同的电流指令，也能使电相角缓慢变化生成输出信号，可以生成多个不同图案的输出值。
另外，磁极检测用电流指令单元19例如可以对电流指令值进行如下设定。即，磁极检测用电流指令单元19通过设定电流指令值，以使d轴电流产生的电枢反应磁通和永磁产生的励磁磁通的和，成为使永磁同步电动机1的定子铁芯等电动机磁回路的一部分达到磁饱和程度的值，由此能够设定成更容易产生振荡现象的状态。而且，该d轴始终是控制上的概念，由于在该阶段未检测出磁极位置，因此d轴相位和永磁的励磁磁通的方向未必一致。
当磁极相位判定单元20从检测模式设定单元18接收到磁极检测指令时，根据d轴的反馈电流Id判定磁极相位。具体地讲，磁极相位判定单元20从反馈电流Id的检测值中提取出电流的高频分量，检测出d-q轴非干扰控制系统101的电流控制系统的振荡现象。进而，磁极相位判定单元20判定转子磁极存在于检测到的振荡现象的振荡程度为最大的电相角上，将该电相角确定为初始磁极相位。
而且，磁极相位判定单元20对相位运算单元6进行将已确定的初始磁极相位作为初始相位的设定。相位运算单元6通过利用所设定的初始相位进行起动运转，可以使磁极位置不明确的永磁同步电动机1平稳起动。
而且，磁极相位判定单元20在可以确定初始磁极相位之后，设置磁极位置检测完成标志并存储到检测模式设定单元18的存储部。这样，在电源闭合后的首次起动时，可以确定初始磁极相位。在进行电源闭合后的第二次及第二次以后的起动时，检测模式设定单元18根据已设置了存储部的磁极位置检测完成标志的情况，可以判断为不需要进行磁极检测动作。由此，在电源闭合后的第二次及第二次以后的起动时，可以不进行磁极检测动作而直接进行平稳的起动运转。
开关21a～21c是根据来自检测模式设定单元18的磁极检测指令来切换输出信号的信号切换部。开关21a～21c在没有从检测模式设定单元18接收到磁极检测指令时(即相当于正常运转时)，根据位置检测器2的位置输出将利用相位运算单元6计算出的电相角θre和电流指令(Idcom、Iqcom)输出到d-q轴非干扰控制系统101。
另一方面，开关21a～21c在从检测模式设定单元18接收到磁极检测指令时，将提供给d-q轴非干扰控制系统101的电相角和电流指令值切换成从磁极检测用电流指令单元19输出的初始磁极相位检测用的电相角θph和电流指令(Idph、Iqph)。
下面，对利用本结构能够检测出初始磁极相位的原因进行说明。图2是表示本发明的实施方式1的d轴电流控制系统的方框线图。一次延迟方框22是表示从施加给电动机电枢的电压到电流的传递函数的方框。电流控制方框12a是表示d轴电流控制单元12中使用的控制运算的示例的方框。
该电流控制方框12a通常作为用于抑制电流的稳定偏差的比例积分(PI)控制。PI补偿器的设计由电动机常数的标称值和控制系统的设计响应频率ωc来决定。即，在使电枢线圈的电阻值Ra的标称值为R，感应系数La的标称值为L的情况下，通常将控制常数设计成使伯德图上的PI补偿器的拐点频率ωi等于电动机电枢线圈的时间常数的标称值(L/R)的倒数。
在这种情况下，已经公知的是电流控制系统的开环传递函数仅用积分系统ωc/s表示，相位始终为-90度，并能够进行稳定的控制。而且，虽然在图2中表示了d轴的情况，但是q轴也可以同样地进行电流控制系统的设计。
另一方面，经常有实际的电动机常数偏离标称值的情况，定子铁芯等的磁饱和也是引起该情况的重要原因之一。图3是表示本发明实施方式1的永磁同步电动机1的电枢电流和磁通的关系的曲线图。如图3所示，当电枢电流增大时，由于定子铁芯等的磁饱和的影响，曲线的斜率有变小的倾向。由于与永磁同步电动机1的电流控制相关的感应系数L与该曲线的斜率Δφ/ΔI相等，因此由于磁饱和的影响，感应系数La的值比标称值L小。
图4是表示本发明实施方式1的d轴电流控制系统的开环传递函数的伯德图。图4分别表示了感应系数与标称值相等的情况(相当于La＝L)，和由于磁饱和而小于标称值的情况(相当于La＜L)。
在La＝L的情况下，如前所述，用具有-20dB/dec的斜率、在设计响应频率ωc处增益为0的直线来表示增益，相位保持为-90度。另一方面，在La＜L的情况下，开环传递函数不仅仅是积分，而是在伯德图上形成表示前进延迟特性的、在高频区域增益大幅度隆起的形状。
在这种情况下，由于增益为零时的相位是-90度，所以在理论上控制是稳定的。可是，由于数字控制导致的控制延迟，或者传感器特性等的影响，在高频区域的相位容易产生延迟，所以实际上存在不稳定的倾向。因此，当电流产生的电枢反应磁通的相位和永磁产生的励磁磁通的相位一致，铁芯中流过很大的磁通，并且由于磁饱和导致感应系数小于标称值时，在控制系统的增益足够高的情况下，电流控制系统会产生振荡现象。
因此，通过从反馈电流中提取出振动分量，并检测出该振荡现象，可以确定励磁磁通和电枢反应磁通的相位关系，能够容易地找到初始磁极位置。而且，考虑到当振荡状态持续时，振动振幅会慢慢变大甚至使系统发生异常，但如后所述，通过使相位角变化和提供指令使得不产生过大的电流，来在系统异常之前抑制振幅。
下面，根据流程图，对连续的动作处理进行说明。图5是表示本发明实施方式1的初始磁极位置检测的顺序处理的流程图。首先，在步骤S501，当检测模式设定单元18从外部接收到永磁同步电动机1的起动指令时，从存储部取出磁极位置检测完成标志，根据已设置磁极位置检测完成标志还是已复位磁极位置检测完成标志来判断磁极检测是否完成。
在磁极位置检测完成标志已复位，并判断为磁极检测未完成的情况下，检测模式设定单元18输出磁极检测指令，然后，前进至步骤S502的处理。另外，在磁极位置检测完成标志已经设置，并判断为磁极检测已经完成的情况下，检测模式设定单元18不输出磁极检测指令，然后，前进至步骤S509的处理。
在步骤S502，磁极检测用电流指令单元19通过从检测模式设定单元18接收磁极检测指令，设定初始磁极检测动作所必需的d轴电流指令值Idph，并将q轴电流指令值Iqph设定为Iqph＝0。
在步骤S503，检测模式设定单元18通过输出磁极检测指令来切换开关21a～21c。由此，开关21a～21c将磁极检测用的电流指令(Idph、Iqph)和电相角θph输出到d-q轴非干扰控制系统101。
图1的开关21a～21c的状态，表示的是为了进行磁极检测而被切换成与来自磁极检测用电流指令单元19的输出信号相连接的状态。即，根据来自检测模式设定单元18的磁极检测指令，开关21a与d轴电流指令值Idph连接，开关21b与q轴电流指令值Iqph连接，开关21c与电相角θph连接。
然后，在步骤S504，磁极检测用电流指令单元19使电相角θph增加预先规定的量。接着在步骤S505，磁极相位判定单元20从在步骤S504设定的电相角θph的反馈电流的检测值中提取出电流的高频分量。
然后，在步骤S506，磁极检测用电流指令单元19判断电相角θph是否变化了一个或一个以上的周期，重复步骤S504～步骤S506的操作直至变化了一个或一个以上的周期。通过该重复处理，磁极相位判定单元20在一个周期的范围内从电相角θph变化时的各个反馈电流的检测值中提取出电流的高频分量的数据。
在步骤S506，当判断为电相角θph变化了一个或一个以上的周期时，在步骤S507，磁极相位判定单元20根据所提取出的高频分量数据，判断通过使电相角θph发生一个周期的变化，电流控制系统是否已产生振荡现象。而且，在磁极相位判定单元20判断为没有产生振荡现象的情况下，转移至步骤S512的处理。
另一方面，在磁极相位判定单元20判断为产生了振荡现象的情况下，判定为转子磁极存在于振荡程度最大的电相角处，确定电相角，并转移至步骤S508的处理。然后，在步骤S508，磁极相位判定单元20根据确定的电相角，更新相位运算单元6所保持的磁极相位。
图6表示本发明实施方式1的初始磁极检测动作中的各相电流Iu、Iv、Iw和电相角θph和d轴电流Id的关系。在该示例中，表示了在电相角θph超过180度的附近，各相电流和d轴电流上重叠高频振动的状态。磁极相位判定单元20可以判断为转子磁极存在于与这样的振荡状态相对应的电相角处，并可确定电相角。
而且，在图1中，磁极相位判定单元20作为取入d轴电流Id，检测与d轴电流Id重叠的振动的结构，但根据与各相电流重叠的振动也同样可以检测出转子磁极。另外，由于电相角θph的变化速度，而比实际的磁极相位稍迟地来观测振荡现象，所以取与使电相角θph朝相反方向变化时的平均值，可以进行更高精度的检测。
在先前的步骤S507，在判断为没有产生振荡现象的情况下，在步骤S512，磁极检测用电流指令单元19使d轴电流指令值Idph增加，使得容易产生定子的磁饱和，然后，重复步骤S504～步骤S507的处理，进行磁极位置的判定处理。
而且，根据本实施方式1的磁极检测，可以在起动时在短时间内检测出磁极位置，使永磁同步电动机1平稳起动。起动后，对于要求高精度的转距控制的情况，如上所述，在确定电相角的初始值并起动后，通过进行以往提出的磁极校正运转(例如，特开平10-80188)，能够进一步提高磁极的检测精度。图5的步骤S509～步骤S511，就是表示用于进行该磁极校正运转的流程图。
根据实施方式1，通过对电流控制系统附加检测模式设定单元、磁极检测用电流指令单元、磁极相位判定单元、开关，可以利用增强型编码器等位置检测器，在停止时在短时间内进行磁极位置的检测，可以在短时间内平稳起动永磁同步电动机。
还有，如果将用于初始磁极相位检测的电相角和电流指令的初始值设定为容易使电流控制系统产生振荡现象的值，则能够在短时间内容易地进行磁极位置检测。
而且，以上对电源闭合后首次起动时进行磁极位置检测的情况进行了说明，但不限于此。可以在每次起动时进行该磁极位置检测，也可以根据来自外部的磁极检测指令来进行。
实施方式2在实施方式1中，作为容易产生振荡现象的方法，对使d轴电流指令值Idph增加的情况进行了说明。在本实施方式2中，对容易产生振荡现象的其他方法进行说明。
如图4的伯德图所示，通过使高频区域的相位延迟也可以使振荡现象容易产生。由此，在图5的步骤S512的处理中，可以向电流控制环中插入延迟要素(冗余时间要素)以替代使d轴电流指令值Idph增加。
图7是表示本发明实施方式2的包含了延迟要素23和开关24的d轴电流控制系统的方框线图。延迟要素23输出具有相对电流控制系统的反馈电流值Id的时间延迟的反馈电流值Id’。另外，开关24是根据来自磁极相位判定单元20的延迟要素插入指令来切换输出信号的第二信号切换部。
在正常运转时，或者在进行实施方式1中所说明的磁极位置检测时，磁极相位判定单元20不生成延迟要素插入指令。但是，在进行磁极位置检测时，在即使将d轴电流指令值Idph增加也被判断为不产生振荡现象的情况下，磁极相位判定单元20可以输出延迟要素插入指令。
在没有来自磁极相位判定单元20的延迟要素插入指令的情况下，开关24将反馈电流Id作为反馈电流值输出。另一方面，开关24在接收到来自磁极相位判定单元20的延迟要素插入指令的情况下，将具有相对反馈电流Id的由延迟要素23引起的时间延迟的反馈电流Id’作为反馈电流值输出。
根据实施方式2，通过根据延迟要素插入指令将延迟要素插入到电流反馈环，可以使磁极位置检测时的反馈电流容易产生振荡现象。由此，在仅仅增加电流指令值，反馈电流不能产生振荡现象，而不能确定磁极位置的情况下，可以通过插入延迟要素来产生振荡现象，能够容易地检测出磁极位置。
而且，由于通过插入延迟要素可以使反馈电流容易产生振荡现象，所以反而无需增加电流指令值。因此，可以在将电流指令值抑制为较低的状态下进行磁极位置检测，并且可以抑制磁极位置检测时的永磁同步电动机的发热。
权利要求
1.一种永磁同步电动机的控制装置，用于进行永磁同步电动机的速度控制，其具有位置检测器，检测永磁同步电动机的磁极位置；相位运算单元，根据检测出的所述磁极位置计算出电相角；功率转换器，根据电压指令将电压可变、频率可变的交流电提供给所述永磁同步电动机；电流检测器，检测从所述功率转换器输出的各相电流；控制部，根据电相角、电流指令、和来自所述电流检测器的检测电流来计算出电压指令，并将其输出到所述功率转换部；其特征在于，还具有检测模式设定单元，输出用于检测所述永磁同步电动机的磁极位置的磁极检测指令；磁极检测用电流指令单元，根据来自所述检测模式设定单元的所述磁极检测指令，输出多个不同的值作为用于初始磁极相位检测的电相角和电流指令；信号切换部，进行信号处理的转换，使得在正常运转时，将根据所述位置检测器的位置输出求得的电相角和根据来自外部的速度指令生成的电流指令输出到所述控制部，在输入来自所述检测模式设定单元的所述磁极检测指令时，将从所述磁极检测用电流指令单元输出的用于初始磁极相位检测的电相角和电流指令输出到所述控制部；磁极相位判定单元，根据来自所述检测模式设定单元的所述磁极检测指令，从来自所述电流检测器的反馈电流的检测值中提取出电流的高频分量并检测出振荡现象，将振荡最大的电相角确定为初始磁极相位，对所述相位运算单元进行所述初始磁极相位的设定，所述反馈电流与从所述磁极检测用电流指令单元输出的多个不同值相对应。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电动机的控制装置，其特征在于，所述磁极检测用电流指令单元在一个电相角周期内将所述初始磁极相位检测用的电相角设定为多个值。
3.根据权利要求1或2所述的永磁同步电动机的控制装置，其特征在于，所述磁极检测用电流指令单元将用于初始磁极相位检测的电流指令值设定在某值的附近，该某值使得电枢反应磁通和由永磁引起的励磁磁通之和使所述永磁同步电动机的磁路的一部分磁饱和。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的永磁同步电动机的控制装置，其特征在于，所述检测模式设定单元具有存储磁极位置检测完成标志的存储部，在电源闭合时复位磁极位置检测完成标志并将其存储到所述存储部，在起动时从所述存储部取出所述磁极位置检测完成标志，在所述磁极位置检测完成标志已被复位的情况下，输出用于检测所述永磁同步电动机的磁极位置的磁极检测指令；在可以确定所述初始磁极相位之后，所述磁极相位判定单元设置磁极位置检测完成标志并将其存储到所述检测模式设定单元的存储部。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的永磁同步电动机的控制装置，其特征在于，所述控制部还具有延迟要素部，输入来自所述电流检测器的检测电流，输出具有时间延迟的信号；第二信号切换部，进行信号处理的切换，使得在正常运转时，输出来自所述电流检测器的检测电流，作为在所述控制部使用的反馈电流，而在输入延迟要素插入指令时，输出来自所述延迟要素部的信号，作为在所述控制部使用的反馈电流；所述磁极相位判定单元，在根据来自所述检测模式设定单元的所述磁极检测指令进行初始磁极相位的确定时，根据需要向所述第二信号切换部输出延迟要素插入指令。
全文摘要
本发明提供了一种不用绝对位置检测器，而能在短时间内实现平稳起动的永磁电动机的控制装置。其具有检测模式设定单元(18)，输出用于检测永磁同步电动机的磁极位置的磁极检测指令；磁极检测用电流指令单元(19)，根据磁极检测指令，输出多个不同的值作为用于初始磁极相位检测的电相角和电流指令；信号切换部(21a～21c)，输入磁极检测指令时，将从磁极检测用电流指令单元输出的用于初始磁极相位检测的电相角以及电流指令输出到控制部；磁极相位判定单元(20)，根据磁极检测指令，从反馈电流中提取出电流的高频分量并检测出振荡现象，该反馈电流与从磁极检测用电流指令单元(19)输出的多个不同值相对应，并将振荡最大的电相角确定为初始磁极相位。
文档编号H02P6/20GK1794560SQ20051007742
公开日2006年6月28日 申请日期2005年6月16日 优先权日2004年12月20日
发明者安江正德 申请人:三菱电机株式会社