同步机的控制装置和同步机的控制方法

专利名称：同步机的控制装置和同步机的控制方法
技术领域：
本发明涉及即使同步机是空转状态也能不使用位置传感器就可 起动的同步机的控制装置和同步机的控制方法。
背景技术：
在同步机的控制装置中，为了降低成本，使用不检测同步机的旋 转位置而驱动同步机的无位置传感器控制的机会增加。 一般的同步机 的无位置传感器控制是根据同步机的电压和电流，推测旋转位置。同 步机的电压是能使用电压检测器检测，而同步机常常与电力转换单元 (逆变器)直接连接，可以认为同步机的电压等于电力转换单元的输 出电压。因此，电力转换单元的输出电压值能视为是指令值时，就把 向电力转换单元的输出电压指令值置换为同步机的电压，进行同步机 的旋转位置的推测。因此，不需要用于检测端子电压的电压检测器， 必要的检测量只是同步机的电枢电流。
然而，在电力转换单元停止时，即电力转换单元的半导体开关元 件全部为断开时，不存在对于同步机的电压指令，所以完全无法取得 关于旋转位置的信息。因此，在电力转换单元停止、同步机空转时， 无法知道旋转位置，所以经由电力转换单元的同步机再起动变为不可 能。因此，为了进行在电力转换单元停止、同步机空转的状态下的无 位置传感器控制下的起动，例如瞬间停止再起动或从由于外部风而风 机空转的状态开始的起动，而例如必须等到风停止、同步机的旋转停 止，极其不便。
为了解决该问题，专利文献l中记栽的以往的同步机的控制装置 检测同步机的电压，生成与该电压相同相位的电压，向同步机施加， 从而没有位置传感器的情况下进行同步机的起动。
此外，专利文献2中记载的以往的同步机的控制装置在同步机空 转时，使电力转换单元的半导体开关元件中的至少一个导通，使旋转 机的线圏短路，测定这时由于同步机的空转而产生的线圏电流，根据 该线圏电流，推测同步机的旋转位置，再起动同步机。，在从(第二时刻t2)到(第三时刻 t3)的期间，相位运算器34内部的开关46输出的co也与50[rad/s] 一致。PWM调制器36对所述三相电压指令vu、 vv*、 vw力分别进行 PWM调制，作为用于电力转换单元2的各相选择Hi或Low的逻辑 信号而输出。开关38选择PWM调制器36的输出，向电力转换单元 2输出。
所述"最大电流振幅"的大小比给定值还小时，所述遮断信号是断 开，所以电力转换单元2根据所述PWM调制器36的输出，对同步 机1施加与所述三相电压指令vu*、 vv*、 vw六一致的电压。这里，d轴电流指令1(1*和9轴电流指令19*是0，电流控制器33控制为d轴 电流id与d轴电流指令i^ (=0) —致，所以同步机1的d轴电流id 是0，此外，电流控制器33控制为q轴电流iq与q轴电流指令iqA (=0)—致，所以同步机l的q轴电流iq也变为0，所以同步机l不 产生扭矩，据此，空转的旋转速度也不变化。
(第三时刻t3)以后的期间相位运算器34内部的积分器45 如果是时刻t为第三时刻t3以前，就保持所述ol作为积分值，如果 时刻t为第三时刻t3以后，就输出对增益运算器44的输出进行积分 后的结果作为角频率w2。所述运算器44使减法器43的输出成为1/T0 倍后的结果向所述积分器45输出。开关46如果从定时器31取得的 时刻t为第三时刻t3以后，就输出从积分器45取得的角频率co2。在 图4的例子中，目标的角频率(0*为10[rad/s，T0设定为2[秒，角频 率w按时间常数T0 ( =2 )秒从时刻t3的50[rad/s向co* ( =10rad/s) 变化。在图4中，电流指令发生器32在时刻t为第三时刻t3以后时， 使q轴电流指令iqA保持0的同时把d轴电流指令idMt为给定值 (3[A)而输出。在角频率o从时刻t3的50[rad/s向co*( =10[rad/sl) 变化时，对于同步机l的磁通相位使d-q轴的d轴偏移。这时，按d 轴电流的轴偏移量而同步机1的磁通量与d轴一致地在该方向产生扭 矩，结果，同步机1的旋转速度也从时刻t3的50[rad/s]向co* (=10[rad/s)变化。
通过这样的动作，同步机1能从空转状态(=50[rad/s)起动为 以给定的旋转速度(0* (=10[rad/s)旋转的状态。
如上所述，根据本实施例l的结构，即使同步机是空转状态，所 述电压指令运算单元6也根据从所述电流检测单元3取得的电流，输 出使所述同步机l的电流成为0的电压指令，驱动所述电力转换单元， 所以不会变为过电流，具有能可靠地起动同步机的效果。
此外，在从第二时刻到第三时刻的期间，以电流成为0的方式输 出电压指令，根据该电压指令运算同步机l的相位，所以存在与以往 的从短路电流推测旋转位置的装置相比，在相位运算上能花费更长的时间，充分确保采样次数，从而通过利用除去电流检测引起的噪声的滤波器，能提高对电流检测噪声的耐力的效果。
此外，同步机l是空转状态，所述遮断信号发生单元5在从所述电流振幅存储单元4取得的电流振幅最大值比给定值还大时，在所述 第二时刻以后也在给定时间内使遮断信号为导通，所以具有防止电力 转换单元成为过电流或过电压的效果。
实施例2
在所述的实施例1中，电压指令运算单元6内部的相位运算器34在第二时刻t2到第三时刻t3的期间，根据同步机l的电流成为0的电压指令，输出同步机l的磁通相位和d-q轴的d轴一致的相位θ。
该相位运算器在从第二时刻t2到第三时刻t3的期间，根据流过同步机l的电流、电流成为0的电压指令，输出同步机l的磁通相位和d-q轴的d轴一致的相位θ。在本实施例2中，说明该形态。
图5是表示包含本发明的实施例2的同步机的控制装置的整体结构的框图，与

图1不同的是相位运算器34置换为相位运算器34a。相位运算器34a根据d轴电流id、q轴电流iq、d轴电压指令vd*、q 轴电压指令vqA和从定时器31取得的时刻，输出相位θ。其他结构与 实施例1的图1相同，省略其说明。
图6是表示相位运算器34a的内部结构的框图。增益运算器50 在d轴电流id上乘以电枢电阻R，增益运算器51在q轴电流iq上乘以电枢电阻R。减法器52从d轴电压指令vd*减去增益运算器50的输出，把该值向一次延迟运算器40输出。减法器53从q轴电压指令 vqA减去增益运算器51的输出，把该值向除法器41输出。
在同步机1的磁通相位和d-q轴的d轴一致时，表达式U)、(5)成立。在所述的实施例1中，在同步机1的电流成为0的状态 下，id=iq=0成立，所以根据把该关系代入表达式(4) 、(5)后的表达式(6) 、(7)，构成相位运算器34。
图6所示的相位运算器34a为了即使在过渡性地id=iq=0不成立时也能运算正确的相位θ，不是表达式(6)、(7)，而是根据表达式U)、 (5),进行相位e的运算。即，代替表达式(4) 、 (5) 的电压vd、 vq，用电压指令vd、 V9*提供，代替表达式(4)的积分 器，用一次延迟运算器40进行一次延迟运算，用除法器41进行表达 式(5)的除法，把角频率份的运算结果作为wl而取得。
根据以上的结构，相位运算器34a根据同步机1的电流成为θ
的电压指令和检测电流，输出相位e，所以具有即使由于电流控制器
33的控制延迟等而过渡性地id-iq-O不成立时，在从第二时刻到第三 时刻的期间，使同步机l的磁通相位和d-q轴的d轴一致的效果，结 果，具有能更可靠地起动同步机的控制装置的效果。
实施例3
在所述的实施例1中，电流振幅存储单元4关于从电流检测单元 3取得的电流振幅，存储在从起动时刻到第一时刻的期间各相电流值 的成为最大的值作为电流振幅最大值。
然而，通过把电流振幅存储单元4置换为电流振幅存储单元4b， 存储在从起动时刻到第 一时刻的期间的相电流有效值的最大值作为 电流振幅最大值，并输出。在本实施例3中，说明该形态。
图7是表示本发明的实施例3的电流振幅存储单元4b的内部结 构的图，通过平方值运算器60分别运算U相电流iu的平方、V相电 流iv的平方、W相电流iw的平方，由加法器61相加，由l/2次方运 算器62求1/2次方，与相电流有效值成比例的值向增益运算器63输 出。在增益运算器63乘以给定的系数，输出相电流有效值。具体而 言，增益运算器63利用1/2次方运算器求加法器61的输出的1/2次 方，使该1/2次方运算器的输出成为lW3倍。向最大值运算器12b输 入相电流有效值代替最大值运算器12的各相电流绝对值。其他结构 与实施例l的图l相同，省略其说明。
通过这一系列的动作，电流振幅存储单元4b保持从(起动时刻) 到(第一时刻)的期间中的相电流有效值的最大值作为"最大电流振 幅，，，能把该结果在(第一时刻)以后的期间输出。同步机1为空转 状态时，如果把所述实施例的各相电流的最大值保持为"最大电流振
幅"，则即使是相同的旋转速度，根据旋转位置有时该值也不同，但
是根据本实施例3的结构，具有同步机1空转时的旋转速度和"最大 电流振幅"的关系不依存于旋转位置，唯一地被确定，遮断信号发生 单元5能更正确地判断只在比给定速度还小时同步机的电流成为0的 电压指令输出的效果。
实施例4
在所述的实施例1中，在遮断信号发生单元5输出的遮断信号为 断开时，根据电压指令运算单元6输出的三相电压指令vu0、 vvO*、 vwO*，对同步机l施加电压，使这时的角频率成为(0*，从而对于同 步机l的磁通相位使d-q轴的d轴偏移。这时，以按d轴电流的轴偏 移量而同步机1的磁通量与d轴一致地在该方向产生扭矩从而同步机1的旋转速度也保持在(0*的方式进行控制。
然而，同步机1的旋转速度保持在(0*后，利用众所周知的无位 置传感器控制手法，对于同步机l进行稳定性或响应性高的控制。在 实施例4中，说明该形态。
图8是表示本发明的实施例4的同步机的控制装置的框图，速度 指令发生器70按定时器31输出的时刻，产生旋转速度指令。无传感 器控制器71根据从电流检测单元3取得的相电流iu、 iv和从速度指 令发生器70取得的旋转速度指令，输出同步机1的旋转速度与所述 旋转速度指令一致的三相电压指令。无传感器控制器71能用特愿 2001-518922号公报或特愿2002-565151号公才艮等中记载的众所周知 的手法构成。与这样的控制相比，即按d轴电流的轴偏移量而同步机 1的磁通量与d轴一致地在该方向产生扭矩从而把同步机的旋转速度 保持在(0*上这样的控制，在这些手法中能进行稳定性或响应性高的 控制。开关72按定时器31输出的时刻，作为三相电压指令vu*、 vv*、 vw*，选择从所述坐标转换器35取得的三相电压指令或从无传感器控 制器71取得的三相电压指令中的任意一个，对PWM调制器36输出。 具体而言，在作为第三时刻t3以后的给定时刻而定义第四时刻t4时， 开关72在定时器31输出的时刻t为第四时刻t4以前时，选择从所述坐标转换器35取得的三相电压指令，作为三相电压指令vu、 vv*、 ，*对PWM调制器36输出，定时器31输出的时刻t为第四时刻t4 以后时，选择从无传感器控制器71取得的三相电压指令，作为三相 电压指令vu、 vv*、 vv^对PWM调制器36输出。
再者，作为本实施例的速度指令发生器70示出按定时器31输出 的时刻产生旋转速度指令的单元，但是也可以是根据设定温度或外部 气温等时刻以外的要素而产生旋转速度指令的单元。
根据以上的结构，第四时刻t4以后，对于同步机l利用利用众 所周知的无位置传感器控制手法，所以具有能进行稳定性或响应性高 的控制的效果。
实施例5
所述电力转换单元2也可使用如下构成的电力转换单元，即，如 特开平5-137349号公报中众所周知的那样，具有对于直流电源桥状 地连接MOSFET、 IGBT等具有绝缘栅极输入的半导体开关元件并且 驱动所述半导体开关元件的驱动电路、连接在所述直流电源的负极一侧的半导体开关元件为导通状态时把成为连接在所述直流电源的正 极一侧的半导体开关元件的驱动电路的电源的电容器充电的充电泵 电路。
图9是表示电力转换单元2d的内部结构的图。在图9中，电力 转换单元2d把直流电源90的直流电压电力转换为U相、V相、W相 的交流电压。直流电源91成为对于直流电源90连接为桥状的半导体 开关元件92 97中的连接在负极一侧的半导体开关元件93、 95、 97 的驱动电路的电源。此外，连接在直流电源90的正极一侧的半导体 开关元件92、 94、 96的驱动电路的电源分别4吏用电容器98、 99、 100。 U相充电泵电路由直流电源91、 二极管101、电容器98、半导体开关 元件93构成。同样，V相充电泵电路由直流电源91、 二极管102、 电容器99、半导体开关元件95构成，W相充电泵电路由直流电源91、 二极管103、电容器100、半导体开关元件97构成。NOR电路104 在逻辑信号即遮断信号为断开(Low)并且逻辑信号即三相电压指令vu0*为Low时，输出Hi,此以外的情况下，输出Low。同样，NOR 电路105在逻辑信号即遮断信号为断开(Low)并且逻辑信号即三相 电压指令vv0*为Low时，输出Hi,此以外的情况下，输出Low, NOR 电路106在逻辑信号即遮断信号为断开(Low)并且逻辑信号即三相 电压指令vw(^为Low时，输出Hi,此以外的情况下，输出Low。 AND电路107在在逻辑信号即遮断信号为断开(Low )并且逻辑信号 即三相电压指令vu0*为Hi时，输出Hi,此以外的情况下，输出Low. AND电路108在在逻辑信号即遮断信号为断开(Low )并且逻辑信号 即三相电压指令矽0*为Hi时，输出Hi,此以外的情况下，输出Low, AND电路109在在逻辑信号即遮断信号为断开(Low )并且逻辑信号 即三相电压指令vw0*为Hi时，输出Hi,此以外的情况下，输出Low。 根据该结构，在遮断信号为导通(Hi)时，对半导体开关元件92 97 输入的逻辑信号全部变为断开。半导体开关元件92 97在输入的逻辑 信号为Hi时导通，在Low时进行断开的动作。U相充电泵电路在半 导体开关元件93导通时能从直流电源91把电容器98充电。同样，V 相充电泵电路在半导体开关元件95导通时能从直流电源91把电容器 99充电，W相充电泵电路在半导体开关元件97导通时能从直流电源 91把电容器100充电。如果使用该结构，就能用电容器实现连接在直 流电源的正极一侧的开关元件的驱动电路的电源，所以具有能使电力 转换单元的成本变为廉价的效果。
这里，如果所述电压运算单元在从起动时刻到第一时刻的期间， 输出至少一次使连接在直流电源卯的负极一侧的半导体开关元件93、 95、 97导通短路的电压命令vu0*、 vv0*、 vw0*，充电泵电路的电容 器98、 99、 100就充电，在波形输出开始时，无论先提供下臂(半导 体开关元件93、 95、 97)或上臂(半导体开关元件92、 94、 96)的 哪个的导通信号，按照所提供的电压指令，电力转换单元2d动作， 能使半导体开关元件导通/断开，取得在第二时刻t2以后还能输出没 有紊乱的电压波形的效果。特别在半导体开关元件93、 95、 97同时 导通时，同步机l的U相-V相-W相之间短路，并且能把充电泵电路
的电容器98、 99、 100充电。如所述的实施例所述，如果电压运算单 元在从起动时刻到第 一时刻的期间，输出至少 一次使半导体开关元件 93、 95、 97同时导通的电压指令，则进行使同步机l短路的动作的同 时兼作把充电泵电路的电容器98、 99、 100充电的动作，所以能更高 效地起动。
这样构成的电力转换单元2d应用在所述实施例4中时的流程图 是图10。再者，在实施例5中，把图8的电力转换器2置换为所述电 力转换器2d。此外，在该结构中，通过微机也能实现电压指令运算单 元6的各功能，这时，未图示的CPU把在未图示的ROM内搭栽的 与各功能对应的软件读出到未图示的存储器上，并个别地执行，从而 在给定的定时能实现各功能。下面，参照图7和图8，说明实施例5。 图10从同步机1空转的状态(S101)开始说明。从起动时刻，起动 开始(S102)。遮断信号发生单元5使遮断信号断开，电压指令运算 单元6c把短路向量发生器37的输出作为电压指令而输出，电力转换 单元2d解除遮断状态，把连接在直流电源的负极一侧的半导体开关 元件导通短路(S103 )。通过S103的动作，能充电电力转换单元2d 的充电泵电路的电容器(S104)。这时，电流振幅存储单元4b从由 电流检测单元3取得的检测电流运算相电流有效值，保持电流振幅最 大值(S105 )。
在时刻t未到达第一时刻tl的时候(S106)，遮断信号发生单 元5使遮断信号在给定时间内导通，使电力转换单元2d成为遮断状 态，从而使同步机l中产生的短路电流为0 (S107)，然后，电力转 换单元2d解除遮断状态，重复短路的动作(S103)。
在时刻t到达第一时刻tl的时候(S106)，遮断信号发生单元5 使遮断信号导通，使电力转换单元2d变为遮断状态。在电流振幅存 储单元4b所保持的电流振幅最大值比给定值还大时(S109)，为了 从电力转换单元2d的过电流或过电压保护，中止起动处理(S110)。 在变为起动处理状态后经过了给定时间时，从S102的处理开始动作。
电流振幅存储单元4b所保持的电流振幅最大值比给定值还小时(S109),如果时刻t到达第二时刻t2 (Sill),使遮断信号发生单 元5的遮断信号断开(S112)。如果使遮断信号断开，电力转换单元 就产生初始值电压直到电压指令运算单元6c输出的电压指令更新。 该初始值电压可以为0，如果对于最大感应电压是足够小的范围，就 可以是给定的值.例如同步机1的最大感应电压是200V时，作为各 相的初始值电压的选择方法，可以在-2—2V的范围中选择。而且，电 流检测单元3检测到电流(S113)，电压指令运算单元6c以该电流 变为0的方式输出电压指令(S114)，并且相位运算器34运算同步 机1的磁通相位和d-q轴的d轴一致的相位e ( S115 )。在时刻t未 到达第三时刻t3时(S116),电压指令运算单元6c以电流变为0的方式输出电压指令，并且运算所述相位e。
时刻t到达第三时刻t3时(S116)，电流指令发生器32把q轴 电流指令iqA保持在O的同时，把d轴电流指令i^从0变更为给定值 (S117)，如果按时间常数T0使相位运算器34内部的开关46所输 出的角频率(0变为预先设定的角频率(S118)，则空转的同步机 l的转速也与此同步，以角频率(0*旋转。如果时刻t到达第三时刻t4 (S119)，电压指令运算单元6c就输出无传感器控制器71运算的三 相电压指令(S120)。
如这一系列的动作所示，具有在从起动时刻到第一时刻的期间把 成为最大的值作为电流振幅最大值而存储的电流振幅存储单元，在从 所述电流振幅存储单元取得的电流振幅最大值比给定值还大时，所述 遮断信号发生单元在所述第二时刻以后给定期间内也使遮断信号为 导通，从而通过从起动时刻到第一时刻的短路动作而能同时进行"充 电泵电路的电容器充电"和"同步机为空转状态，是否比给定速度还大 的判断"，所以与分别进行用于"充电泵电路的电容器充电"的短路和 "同步机为空转状态，是否比给定速度还大的判断"的短路的情形相 比，具有更能缩短起动处理时间的效果。
此外，如果使用电力转换单元4d的结构，用电容器就能实现连 接在直流电源的正极一侧的半导体开关元件的驱动电路的电源，所以具有能使电力转换单元的成本为廉价的效果。
此外，所述电源运算单元6c输出在从起动时刻到第一时刻的期 间，至少l次使连接在直流电源的负极一侧的多个半导体开关元件导 通短路的电压指令，从而依次把充电泵电路的电容器充电，在开始时 刻t2以后的波形输出时，无论先提供下臂或上臂的哪个导通信号，都 按照提供的电压指令使电力转换单元2工作，能使半导体开关元件导 通/断开，具有在第二时刻t2以后还能输出没有紊乱的电压波形的效 果。
权利要求
1.一种同步机的控制装置，其特征在于包括对同步机施加电压的电力转换单元；检测所述同步机的电流的电流检测单元；以及在由该电流检测单元检测出的所述同步机的电流的在给定时间内的振幅最大值比预先设定的基准值小时，以输出使从所述电流检测单元取得的所述同步机的电流成为零的电压指令以起动所述同步机的方式控制所述电力转换单元的电压指令运算单元。
2. 根据权利要求l所述的同步机的控制装置，其特征在于 所述电压指令运算单元根据使所述同步机的电流成为零的电压指令，运算所述同步机的相位。
3. —种同步机的控制装置，其特征在于包括 检测同步机的电流的电流检测单元；存储从该电流检测单元取得的所述同步机的电流的振幅成为最 大的值作为电流振幅最大值的电流振幅存储单元；输出要施加在所述同步机上的电压指令的电压指令运算单元；以及输出遮断信号的遮断信号发生单元，该遮断信号用于遮断向所述 同步机的电压的施加；在使所述遮断信号导通时，遮断向所述同步机的电压的施加，在 使所述遮断信号断开时，根据所述电压指令向所述同步机施加电压的 电力转换单元；所述遮断信号发生单元在从起动时刻到第 一时刻的期间，使遮断 信号断开；在从第一时刻到第二时刻的期间使遮断信号导通，并且把从所迷 电流振幅存储单元取得的电流振幅最大值与预先设定的基准值比较， 在所述电流振幅最大值比所述基准值小时，在从所述第二时刻到第三时刻的期间使遮断信号断开；所述电压指令运算单元在从所述起动时刻到笫 一时刻的期间，根 据来自所述遮断信号发生单元的遮断信号，至少输出 一次使所述同步 机的至少l相短路的电压指令以控制所述电力转换单元，把所述电流振幅最大值存储在所述电流振幅存储单元中；在从所述第二时刻到所述第三时刻的期间，使来自所述遮断信号 发生单元的遮断信号断开时，以输出从所述电流检测单元取得的所述同步机的电流成为零的电压指令以起动所述同步机的方式控制所述 电力转换单元。
4. 根据权利要求3所述的同步机的控制装置，其特征在于 所述电压指令运算单元根据在从所述第二时刻到所述第三时刻的期间使所输出的电流成为零的电压指令，运算所述同步机的相位。
5. 根据权利要求3或4所述的同步机的控制装置，其特征在于 所述电压指令运算单元具有输出使至少l相短路的电压指令的短路向量发生器； 在从所述起动时刻到所述第 一时刻的期间，选择所述短路向量发生器的输出，向所述电力转换单元输出的切换开关；把所述电流检测单元的检测结果转换到与所述同步机的电枢的旋转同步地旋转的d-q轴坐标上，输出d轴电流和q轴电流的第一坐标转换器；在从所述起动时刻到所述第三时刻的期间，作为所述d-q轴坐标 系上的d轴电流指令和q轴电流指令，输出零电流的电流指令发生器；输出与从该电流指令发生器的输出一致地控制来自所述第一坐 标转换器的输出的所述d-q轴坐标上的d轴电压指令和q轴电压指令 的电流控制器；根据从该电流控制器的输出，运算使所述同步机的磁通相位与所 述d-q轴坐标上的d轴一致的旋转相位的相位运算器；根据该相位运算器的输出和所述电流控制器的输出，输出三相电 压指令的第二坐标转换器；以及根据该第二坐标转换器的输出，进行PWM调制的PWM调制器；所述切换开关在从所述第二时刻到所述第三时刻的期间，选择所述PWM调制器的输出，向所述电力转换单元输出。
6. 根据权利要求5所述的同步机的控制装置，其特征在于 所述相位运算器具有在从所述第二时刻到所述第三时刻的期间，对从所述电流控制器 输出的d轴电压指令进行一次延迟运算，输出d轴磁通量的一次延迟 运算器；在从所述第二时刻到所述第三时刻的期间，把所述一次延迟运算 器的输出用从所述电流控制器输出的q轴电压指令来除，输出第一角 频率的除法器；在从所述第二时刻到所述第三时刻的期间，选择从所述除法器输出的第一角频率的选择开关；对该选择开关的输出进行积分，输出相位的第一积分器；存储从所述除法器输出的第一角频率的第二积分器；在所述第三时刻以后的给定期间中，输出预先设定的角频率的信号发生器；在所述第三时刻以后的给定期间中，输出所述信号发生器的输出 和所述第二积分器所存储的第一角频率的偏差的一次延迟运算用减 法器；以及在所述第三时刻以后的给定期间中，在所述一次延迟运算用减法器的输出上乘以给定的时间常数的增益运算器；所述第二积分器在所述第三时刻以后的给定期间中，代替输出所述第一角频率，对所述增益运算器的乘法结果进行积分，输出积分结 果作为第二角频率；所述选择开关在所述第三时刻以后的给定期间中，选择从所述第 二积分器输出的第二角频率。
7. 根据权利要求6所述的同步机的控制装置，其特征在于具有 在从所述第一坐标转换器输出的d轴电流上乘以所述电枢的电阻值的第一乘法电路；在从所述第一坐标转换器输出的q轴电流上乘以所述电枢的电 阻值的第二乘法电路；输出从所述电流控制器输出的d轴电压指令和所述第一乘法电路的乘法结果的偏差的第一减法单元；以及输出从所述电流控制器输出的q轴电压指令和所述第二乘法电 路的乘法结果的偏差的第二减法单元；所述一次延迟运算器代替在从所述第二时刻到所述第三时刻的 期间对从所述电流控制器输出的d轴电压指令进行一次延迟运算并输 出d轴磁通量，而在从所述第二时刻到所述第三时刻的期间对所述第 一减法单元的输出进行一次延迟运算并输出d轴磁通量；所述除法器代替把所述一次延迟运算器的输出用从所述电流控 制器输出的d轴电压指令来除并输出角频率，而把所述一次延迟运算 器的输出用所述第二减法器的输出来除并输出角频率。
8. 根据权利要求5 7中任一项所述的同步机的控制装置，其特 征在于具有按时刻产生旋转速度指令的速度指令发生器；根据该速度指令发生器的输出和所述电流检测单元的输出，输出 使所述同步机的旋转速度与所述速度指令发生器所输出的旋转速度 指令一致的三相电压指令的无传感器控制器；以及在从所述第二时刻到所述第四时刻的期间，选择所述第二座标转 换器的输出，在所述第四时刻以后的给定期间内，选择所述无传感器 控制器的输出的相位速度切换器；所述切换开关代替在从所述第二时刻到所述第三时刻的期间选 择所述PWM调制器的输出并向所述电力转换单元输出，而在从所述 第二时刻到所述第三时刻的期间选择所述相位速度切换器的输出并 向所述电力转换单元输出。
9. 根据权利要求3 8中任一项所述的同步机的控制装置，其特 征在于在从所述电流振幅存储单元取得的电流振幅最大值比所述给定值大时，所述遮断信号发生单元在所述第二时刻以后给定期间内也使 遮断信号导通。
10. 根据权利要求3 9中任一项所述的同步机的控制装置，其特 征在于代替所述电流振幅存储单元，具有在从起动时刻到所述第 一时刻 的期间，根据从所述电流检测单元取得的电流振幅而运算相电流有效 值，存储该相电流有效值成为最大的值作为电流振幅最大值的电流振 幅存储部。
11. 根据权利要求3 10中任一项所述的同步机的控制装置，其 特征在于所述电力转换单元具有对于直流电源把半导体开关元件连接为桥状，驱动所述半导体开 关元件的驱动电路；以及在连接在所述直流电源的负极一侧的半导体开关元件为导通的 期间，把成为连接在所述直流电源的正极一侧的半导体开关元件的驱 动电路的电源的电容器充电的充电泵电路；所述电压指令运算单元在从所述起动时刻到所述第一时刻的期间，至少输出 一次使连接在所述电力转换单元的直流电源的负极一侧 的半导体开关元件的至少一相短路的电压指令。
12. —种同步机的控制方法，其特征在于包括 由电流检测单元检测同步机的电流的第 一步骤； 把该电流的给定时间内的振幅最大值与预先设定的基准值比较的第二步骤；以及在该第二步骤中，所述电流的振幅最大值比所述基准值小时，以指令以起动所述同步才l的方式控;'j所述电5力转换单元的第三步骤。
13. —种同步机的控制方法，其特征在于包括在从起动时刻到第 一时刻的期间，利用遮断信号发生单元使遮断 信号断开的第一步骤；根据该第 一步骤中的遮断信号的断开，在从所述起动时刻到所述 第一时刻的期间，利用电压指令运算单元至少输出一次使同步机的至少一相短路的电压指令以控制电力转换单元的第二步骤；在从所述起动时刻到所述第 一时刻的期间，利用电流检测单元检 测所述同步机的电流，利用电流振幅存储单元保存所检测出的电流的 振幅成为最大的值作为电流振幅最大值的第三步骤；以及在从所述第一时刻到第二时刻的期间，利用遮断信号发生单元使 遮断信号导通，并且把在所述第三步骤中保存的电流振幅最大值与预 先设定的基准值比较，在所述电流振幅最大值比所述基准值小时，在 从所述第二时刻到所述第三时刻的期间，使遮断信号断开的第四步，在该第四步骤中使遮断信号断开时，从所述第二时刻到所述第三 时刻的期间，以由所述电流检测单元检测所述同步机的电流、利用电 压指令运算单元输出使所述电流成为零的电压指令以起动所述同步 机的方式控制所述电力转换单元的步骤。
全文摘要
提供即使同步机为空转状态也能不使用位置传感器就可起动的同步机的控制装置和同步机的控制方法。在从起动时刻到第一时刻的期间电压指令运算单元(6)至少输出一次使同步机的至少一相短路的电压指令，电流检测单元(3)把检测的同步机(1)的电流的振幅最大值存储到电流振幅存储单元(4)，遮断信号发生单元(5)在从第一时刻到第二时刻的期间使遮断信号导通，在从第二时刻到第三时刻的期间在电流振幅存储单元(4)中保存的电流的振幅最大值比给定值小时，以电压指令运算单元(6)输出使从电流检测单元(3)取得的同步机(1)的电流成为零的要施加在同步机(1)上的电压指令以起动同步机(1)的方式控制电力转换单元(2)。
文档编号H02P1/16GK101202523SQ20071018690
公开日2008年6月18日 申请日期2007年11月13日 优先权日2006年11月14日
发明者金原义彦, 鹿岛美津夫 申请人:三菱电机株式会社