同步电机控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及包括对同步电机进行驱动的功率转换单元的同步电机的控制装置。
【背景技术】
[0002] 众所周知，利用具有逆变器等功率转换单元的同步电机控制装置对具有励磁永磁 体的同步电机进行控制时，随着对同步电机的电枢绕组的通电、同步电机本身的铁损耗等 引起的温度上升，会发生励磁永磁体的磁化强度、即磁通减少的所谓"退磁"的现象，若进一 步超过允许温度，则即便温度下降到常温，磁通也无法回到退磁发生前的状态，产生所谓的 "不可逆退磁"现象。 因此，对具有励磁永磁体的同步电机进行控制时，需要进行如下控制：即，至少将永磁 体的温度控制为发生不可逆退磁的允许温度W下。然而，由于同步电机结构上的空间问题、 利用外壳来保护周围等原因，难W直接将温度检测器安装于永磁铁，此外，具有励磁永磁体 的同步电机大多在转子一侧的内部具有永磁体，该成为对于安装温度检测器的更大的阻碍 原因。因此，正在寻求W某种方法来间接测定或推定永磁体的温度或与永磁体的温度相关 的磁通的技术。
[0003] 作为力图解决该种问题的同步电机控制装置的一个示例，存在如下现有装置：其 基于从电流传感器、温度传感器、磁极位置传感器的各传感器得到的电流、温度、转速的各 信息，利用由同步电机（旋转电机）的模型和比例积分器构成的磁通观测器从励磁的永磁 体获取与电枢绕组进行交链的磁通，其中，电流传感器对在逆变器与电枢绕组之间交换的 电流进行检测，温度传感器用于对电枢绕组的温度进行检测并对电枢绕组的电阻值进行校 正，磁极位置传感器用于对励磁的磁极位置进行检测。（例如专利文献1) 作为相同的控制装置的另一示例，存在如下现有装置：具有对永磁体形成的感应电压 和端子电压的相差角5值进行检测的单元，对基准温度下的相差角5和检测出的相差角 5进行参照，并基于磁体温度表来输出磁体温度信息。（例如专利文献2)
[0004] 另外，作为相同的控制装置的另一示例，存在如下现有装置；在利用旋转二轴坐标 (d-q轴）转换的控制中，预先将永磁体中未产生退磁时的q轴电压操作量作为映射来保持， 并基于利用比例积分（PI)控制对同步电机进行电流控制时的PI控制部输出即q轴电压操 作量、保持于所述映射中的（永磁体中未产生退磁时的）q轴的电压操作量、W及旋转角速 度《来对退磁量进行运算。（例如专利文献3) 此外，在专利文献4和专利文献5中公开了基于对同步电机的电压指令、电枢电流等通 过运算对同步电机的转子位置进行推定的技术的示例。 现有技术文献 专利文献
[0005] 专利文献1 ;日本专利特开2010-110141号公报 专利文献2 ;日本专利特开平11-69900号公报 专利文献3 ;日本专利第4223880号公报 专利文献4 ;日本专利第4672236号公报 专利文献5:国际公开W02010/109528号公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0006] 在上述专利文献1所示出的现有装置中，存在如下问题：利用磁通观测器从励磁 的永磁体获取与电枢绕组交链的磁通时，使用基于检测出电枢绕组的温度的温度传感器进 行校正后的电枢绕组的电阻值，因此需要用于检测出电枢绕组的温度的温度传感器，控制 装置的结构部件必然增加。 在上述专利文献2所示出的现有装置中，存在如下问题；利用计算来求出输出磁体温 度信息所需的磁体温度表的情况下，若无法准确掌握同步电机的电感，则无法准确求出相 差角5和磁体温度之间的相关关系，由于电感误差而使推定磁体温度的精度降低。此外， 通过实际测量来求出上述磁体温度表的情况下，必须利用某种方法一边改变磁体温度一边 进行测量从而生成映射数据，但构建将磁体温度调整为希望温度的环境并非易事，存在映 射数据的生成需要很多劳力的问题。
[0007] 在上述专利文献3所示出的现有装置中，尽管能判断有没有发生退磁，但对求出 磁体温度或磁体磁通的绝对值（量）的方法未进行公开，此外，为了进行退磁判断，需要将 退磁发生前与退磁发生后的d-q轴上的电流指令设定为相同，因此，在发生退磁时对退磁 发生进行判断后，对退磁量进行运算、校正，从而能够对由于退磁量而产生的转矩下降量进 行修正，由此将产生如下问题：到判断退磁发生为止同步电机所产生的转矩会相对于所希 望的转矩（指令值）而有所下降。
[000引本发明为了解决现有同步电机控制装置中的上述问题而完成，其目的在于提供一 种同步电机控制装置，一边对具有励磁永磁体的同步电机进行驱动一边能W高精度来推定 出永磁体的温度或磁通值，而无需直接对永磁体安装温度检测器。 解决技术问题所采用的技术方案
[0009] 本发明设及的同步电机控制装置包括；功率转换单元，该功率转换单元基于电压 指令，对具有构成励磁的永磁体的同步电机输出电压；电流检测单元，该电流检测单元检测 出所述同步电机的电枢电流；电枢交链磁通推定器，该电枢交链磁通推定器基于所述电压 指令来推定出所述同步电机的电枢交链磁通的大小和产生方向即丫轴，并且，基于同步电 机1的转子位置、和推定出的所述丫轴，将所述电枢电流向由丫轴W及与丫轴正交的方 向即5轴构成的丫-5轴上的电流进行坐标转换；磁通控制器，该磁通控制器基于磁通指 令和所述电枢交链磁通的大小，生成丫轴电流指令，该丫轴电流指令用于将所述丫轴上 的电流控制成规定的值；电流控制器，该电流控制器基于将所述r轴电流指令与5轴电流 指令相加得到的丫 - 5轴上的电流指令和所述丫 - 5轴上的电流，生成所述电压指令；W及 磁体状态输出单元，该磁体状态输出单元推定并输出所述永磁体的磁通或温度，所述磁体 状态输出单元具备磁体状态推定器，该磁体状态推定器基于丫轴电流、5轴电流指令和磁 通指令来推定出永磁体的磁通或温度，并且所述磁体状态输出单元具有磁体状态校正值运 算模式和磁体状态推定模式该2个动作模式，在所述磁体状态校正值运算模式中，对所述 磁体状态推定器提供零作为r-5轴上的各轴的电流指令，在该电流指令的条件下推定出 所述电枢交链磁通的大小，对所述磁体状态推定器提供规定的磁通指令和5轴电流指令 的条件下由所述磁体状态推定器得到所述永磁体的磁通或温度推定值，且基于所述电枢交 链磁通的大小、所述永磁体的磁通或温度推定值来运算出磁体状态校正值， 所述磁体状态输出单元具备磁体状态校正单元，在所述磁体状态推定模式中，由所述 磁体状态校正单元利用所述磁体状态校正值对提供所述规定的磁通指令和5轴电流指令 的条件下由所述磁体状态推定器获得的所述永磁体的磁通或温度推定值进行校正。 发明效果
[0010] 根据本发明的同步电机控制装置，能对同步电机的个体偏差、电感误差所引起的 永磁体的磁通或温度的推定误差进行校正，因此能提高永磁体的磁通或温度的推定精度。 此外，能对与同步电机产生的转矩直接相关的电枢交链磁通和5轴电流进行直接控制，因 此，即便永磁体发生退磁也能控制成希望的转矩。
[0011] 关于本发明的上述及其他目的、特征、效果，可W从W下实施方式中的详细说明及 附图的记载来进一步明确。
【附图说明】
[0012] 图1是W包含同步电机的状态来表示本发明的实施方式1的同步电机控制装置的 系统结构图。 图2是具有励磁永磁体的同步电机的矢量图。 图3是W包含同步电机的状态来表示本发明的实施方式1的同步电机控制装置的变形 例的系统结构图。 图4是表示本发明实施方式1的同步电机控制装置中磁体状态输出单元结构的一个示 例的结构图。 图5是表示本发明的实施方式1中的、规定的磁通指令〇*、5轴电流指令i5 *条件 下的丫轴电流i丫和永磁体磁通〇111之间的关系的一个示例的示意图。 图6是表示本发明实施方式1的同步电机控制装置中磁体状态推定器结构的一个示例 的结构图。 图7是在具有励磁永磁体的同步电机矢量图中示出磁通指令〇*和5轴电流指令i5 *为一定的条件下、基准状态W及相对于基准状态发生退磁时的矢量图的差异的说明 图。 图8是表示本发明实施方式1的同步电机控制装置中电流控制器结构的一个示例的结 构图。 图9是表示本发明实施方式1的同步电机控制装置的、磁体状态校正值运算模式和磁 体状态推定模式的时序图的一个示例的图。 图10是表示本发明实施方式1的同步电机控制装置的、磁体状态校正值运算模式的时 序图的一个示例的图。 图11是W包含同步电机的状态来表示本发明的实施方式1的同步电机控制装置的、与 图3不同