专利名称：旋转无传感器控制装置的制作方法
技术领域：
本发明的实施方式涉及同步电动机的旋转无传感器控制装置。
背景技术：
在同步电动机的旋转无传感器控制装置中，作为从空转状态起的再起动方法，提出了多种方法。所谓的空转状态，是指来自操纵台的多级指令(V 〃 +指令)为空挡(0)，在驱动发电机的变换器的开关元件门指令全部为截止(Off)的状态下惰走(惰性走行)的状态。作为车辆速度为高速域时所用的方法，提出了利用感应电压的方法即零电流控制的方法、利用短路电流的方法等。或者，作为在低速域所用的方法，提出了利用电感”夕>>)的方法。并且，还提出了根据发电机角速度从这两者中选择恰当的手法的方法。通过这些方法，能够实现从空转的状态起动。现有技术文献(专利文献)专利文献1:日本特开2008-017690号公报专利文献2 日本专利3636340号公报专利文献3 日本特开平7-177788号公报专利文献4 日本专利3486326号公报
发明内容
发明所要解决的课题通过上述手法能够从空转的状态起动，但若仅以单一的手法，都无法在整个速度域起动，为了尝试以多种手法起动，在最坏的情况下，存在再起动所需的时间(转矩(电流)指令产生之后发电机转子的实际角度与推定角度一致从而发电机上转矩产生为止的时间)显著变长、或者起动顺序由于利用多种手法而变得复杂等问题。特别是，再起动所需的时间大幅影响赋予转矩指令之后的响应性，因此通常相应于最坏的情况进行电流指令的上升沿(立6上#)，使最坏的情况下的时间缩短与响应性的提高有关。另外，在负载接触器存在于变换器与同步电动机之间的系统中，通过断开负载接触器，即使无负载感应电压在变换器的直流侧的电压以上的区域(以下，将该区域称为高电压区域)也能够空转，但在从该状态起的再起动时，变换器的直流侧的电压由于无负载感应电压可能变为过电压。因此，需要实现能够在高电压区域稳定的起动。因此，本发明的目的在于，提供同步电动机的旋转无传感器控制，在包含无负载感应电压比变换器的直流侧的电压大的区域的整个区域实现从空转再起动。用于解决课题的手段为了解决上述问题，本实施方式所涉及的旋转无传感器控制装置由下面的结构构成。即，一种旋转无传感器控制装置，对驱动同步器的变换器进行控制，具备相位角及角速度推定部，使用上述同步器的电感及感应电压这两者推定转子的相位角及角速度；以及控制部，在上述变换器及电动机从空转起动时，利用仅选择非零电压向量的PWM，生成电压指令值，并且对上述变换器的输出电流进行控制，上述相位角及角速度推定部利用上述电压指令值及变换器输出电流，推定上述旋转相位角及角速度。
图I是表示本发明的第I实施例的系统结构的框图。图2是表示一实施例所涉及的电压向量选择方法的向量图。图3是表示一实施例所涉及的电压向量选择方法的框图。
图4是表示本发明的第2实施例的系统结构的框图。图5是表示起动时控制部21的结构的框图。图6是表示通常时控制部23的结构的框图。图7是表示第2实施例的动作的流程图。图8是表示第3实施例的动作的流程图。图9是采用第二 NS判别法的系统的框结构图。图10是表示PLL9的结构的框图。图11是表示无负载感应电压的向量图。图12是用于说明其他NS判别方法的向量图。图13是表示对NS判别的必要性进行判断的结构的框图。图14是表示NS判别的动作的流程图。图15是表示第4实施例的结构的框图。
具体实施例方式本发明的实施例涉及旋转无传感器控制中的从空转起的再起动法。以下，参照附图对本发明所涉及的旋转无传感器控制装置及从空转起的再起动法的实施例进行说明。实施例I图I是表示本发明所涉及的旋转无传感器控制装置的第I实施例的结构的框图。变换器I以用于驱动变换器I的门指令为输入，通过切换内置于变换器I的主电路开关元件的导通/截止(0N/0FF)来使交流/直流电力进行相互变换。发电机2是PMSM(Permanent Magnet SynchronousMotor :永久磁铁同步电动机),通过在各励磁相中流动的三相交流电流产生磁场，通过与转子的磁性相互作用而产生转矩。电流检测部3对在PMSM中流动的三相交流电流中的两相或三相的电流响应值进行检测。在图I中，示出了检测两相的电流的结构。坐标变换单元4进行发电机3的U、V、w三相固定坐标系与α β轴固定坐标系的坐标变换。α轴表示发电机3的u相绕组轴(卷線轴)，β轴是与α轴正交的轴。旋转相位推定部5a根据上述电流检测部检测到的电流响应值ia、ie,推定发电机3的旋转相位角(详细情况在后阐述)。
角速度推定部6根据由旋转相位推定部5推定出的相位Θ est推定角速度ω#。例如有基于推定相位Θ#的时间微分来计算的单元、将推定相位0est与运算的相位之差作为输入并通过PLL (Phase LockedLoop)推定角速度Qest的单兀等 。电压指令生成部7利用通过坐标变换单元4从电流检测部3得到的电流响应值ia、ie及电流指令值来确定并输出门信号(详细情况在后阐述)。在此，用固定坐标系推定相位及角速度，但也可以用旋转坐标系推定。接着，对旋转相位推定部5a的相位推定方法进行详细地说明。算式(I)示出了如电动机(发电机)2的突极式PMSM的d_q轴上的一般的电压方程式。其中，将转子的磁通量方向作为d轴，将从d轴前进90度的方向作为q轴。
[004权利要求
1.一种旋转无传感器控制装置，对驱动同步器的变换器进行控制，具备 相位角及角速度推定部，使用上述同步器的电感及感应电压这两者，推定转子的相位角及角速度；以及 控制部，在上述变换器及电动机从空转起动时，利用仅选择非零电压向量的PWM，计算电压指令值，并且对上述变换器的输出电流进行控制， 上述相位角及角速度推定部利用上述电压指令值及变换器输出电流，推定上述旋转相位角及角速度。
2.一种旋转无传感器控制装置，对驱动同步器的变换器进行控制，具备 相位角及角速度推定部，推定上述同步器的转子的相位角及角速度；以及 控制部，利用PWM，对上述变换器的输出电流进行控制， 上述控制部在上述变换器及电动机从空转起动时，控制上述变换器，以在转矩指令为零的状态下电流在上述转子的磁通量方向上流动。
3.一种旋转无传感器控制装置，对驱动同步器的变换器进行控制，具备 相位角及角速度推定部，推定上述同步器的转子的相位角及角速度；以及 控制部，利用PWM，对上述变换器的输出电流进行控制， 上述控制部在上述变换器及电动机从空转起动时，与通常时相比提高电流控制响应性，并控制上述变换器。
4.如权利要求3所述的旋转无传感器控制装置，其中， 上述控制部具备电流追踪式PWM方式控制部以及电压调制式PWM方式控制部， 在上述起动时，利用电流追踪式PWM控制部，对上述变换器的输出电流进行控制，在起动后，利用电压调制式PWM控制部，对上述变换器的输出电流进行控制。
5.如权利要求I至4中任一项所述的旋转无传感器控制装置，还具备 NS判定单元，判断上述电动机的转子磁通量的方向是N极还是S极。
6.如权利要求2所述的旋转无传感器控制装置，其中， 具备电压判定部该电压判定部判定上述电动机的无负载感应电压和上述变换器的直流侧电压的大小， 上述控制部在上述从空转起动时，在通过上述电压判定部判定为上述无负载感应电压比变换器的直流侧的电压大时，控制上述变换器，以在上述同步器的转子磁通量方向上流动负的电流。
7.如权利要求6所述的旋转无传感器控制装置，其中， 在上述变换器与上述同步器之间具备负载接触器， 上述控制部在上述负载接触器从断开的状态起闭合后，在通过上述电压判定部判定为无负载感应电压比直流电压大时，控制上述变换器，以使上述变换器的电流绝对值变大。
全文摘要
本发明提供的旋转无传感器控制装置，对驱动同步器(2)的变换器(1)进行控制，具备相位角及角速度推定部(5，6)，使用上述同步器的电感及感应电压这两者推定转子的相位角及角速度；以及控制部(24，26)，在上述变换器(1)及电动机(2)从空转起动时，利用仅选择非零电压向量的PWM，生成电压指令值，并且对上述变换器(1)的输出电流进行控制，上述相位角及角速度推定部(5，6)利用上述电压指令值及变换器输出电流，推定上述旋转相位角及角速度。
文档编号H02P21/00GK102986133SQ20118002505
公开日2013年3月20日 申请日期2011年5月17日 优先权日2010年5月20日
发明者谷口峻, 安井和也, 结城和明, 中沢洋介 申请人:株式会社东芝