电机控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及控制无传感器电机的电机控制装置。
【背景技术】
[0002]日本专利公开N0.2012-130100公开了一种用于无传感器电机的电机控制装置，其中在电机控制中不使用检测转子的相位的诸如霍尔传感器的相位传感器。用于无传感器电机的电机控制装置根据施加到电机的电压和线圈电流得到转子的相位。
[0003]因为在无传感器电机中根据施加到电机的电压和线圈电流得到转子的相位，所以，例如当转子停止时，不可以检测转子的相位。因而，在无传感器电机中，使用预先确定频率的同步信号执行驱动电机的强制驱动，直到可以检测转子的相位为止，并且然后驱动切换到正常的无传感器驱动，或者换言之，稳态驱动。在无传感器电机中，在这种转变期间，需要转子旋转稳定。
【发明内容】
[0004]根据本发明的一个方面，矢量控制无传感器电机的电机控制装置，包括:估计单元，被配置为通过估计无传感器电机中转子的相位，获得估计的相位值；和生成单元，被配置为根据估计的相位值和转子的相位命令值，生成相位转换值，该相位转换值是矢量控制中旋转坐标系和静态坐标系之间的相位差。该生成单元还被配置为当转子开始旋转时，输出该相位命令值作为相位转换值，并且自转子开始旋转后的预定时间起，改变该相位转换值，以使得该相位转换值接近估计的相位值。
[0005]根据以下参考附图对示例性实施例的描述，本发明的其它特征将变得清楚。
【附图说明】
[0006]图1是示出根据一个实施例的电机控制装置的示意图。
[0007]图2是示出根据一个实施例的估计计算单元的示意图。
[0008]图3是示出根据一个实施例的转换相位生成单元的示意图。
[0009]图4是示出根据一个实施例，电机启动时的操作的流程图。
[0010]图5是示出根据一个实施例，坐标转换相位的变化的图。
[0011]图6是不出根据一个实施例，电机启动时的操作的流程图。
[0012]图7是示出根据一个实施例的电机控制装置的示意图。
【具体实施方式】
[0013]以下将参考附图描述本发明的示例实施例。注意，下列实施例仅被作为示例，并且本发明不旨在由这些实施例限制。另外注意，在附图中省略了对于实施例的描述来说不必要的组成元件。
[0014]第一实施例
[0015]图1是示出了根据本实施例的矢量控制无传感器电机的电机控制装置100的示意图。电机控制装置100响应于已经输入的速度命令值ω\e，将用于驱动DC无刷电机101 (以下被简单地称为“电机101”)的电压施加到电机101。电流检测单元104测量流过电机101的U相、V相和W相的电流，并且向电机控制单元102输出作为电流测量结果值的U相电流值iu、V相电流值乜和W相电流值i w。基于速度命令值ω I和从电流检测单元104输出的U相电流值iu、V相电流值1和W相电流值i w，电机控制单元102向电压施加单元103输出U相电流操作量V*U、V相电流操作量V*v和W相电流操作量V V注意，在下列描述中，“电流操作量”指的是指示将被施加的电压的电压命令值。电压施加单元103基于各个相电流操作量，向电机101施加电压。注意电流检测单元104可以被配置为检测两个给定相位的电流，并且通过计算处理计算其余相位的电流值。可以通过使得处理器(CPU)执行对应的程序，实现电机控制单元102。然而，电机控制单元102还可以由使用FPGA、定制LSI等实现，并且还可以通过组合处理器、FPGA，定制LSI等中的两个或更多来实现。
[0016]接着将描述电机控制单元102的配置。管理单元108管理电机控制单元102的序列，并且控制速度控制器105、电流控制单元106和估计计算单元107的操作。电流控制单元106的三相到两相转换器110对由电流检测单元104检测的U相电流值iu、V相电流值乜和W相电流值1?执行坐标转换处理，并且获得α轴电流值i α和β轴电流值i ρ。注意，α -β轴是静态坐标系。例如，α轴可以取为一个相位方向，诸如U相方向，并且β轴可以取为与α轴正交的方向。旋转坐标转换器111通过执行坐标转换处理，根据α轴电流值i α和β轴电流值i P得到d轴电流值i jP q轴电流值i q。注意，d_q轴是旋转坐标系。例如，d轴可以取为转子的预定方向，诸如N极方向，并且q轴可以取为与d轴正交的方向。注意，在坐标转换处理中，旋转坐标转换器111使用由估计计算单元107输出的相位转换值，或者换言之，指示α轴和d轴之间的相位差的坐标转换相位0。&1。
[0017]速度控制器105基于速度命令值ω和由估计计算单元107输出的电机101的转子的估计速度，确定并且输出用于调整电机101的速度的q轴电流命令值fV基于q轴电流命令值i*q、d轴电流值、和q轴电流值i q和来自管理单元108的d轴电流命令值i*d，电流控制器109得到d轴电流操作量V*# q轴电流操作量V* q，并且将这些量输出到静态坐标转换器112。静态坐标转换器112通过基于来自估计计算单元107的坐标转换相位Θ执行坐标转换处理，根据d轴电流操作量V* jP q轴电流操作量V* q，获得α轴电流操作量V*。和β轴电流操作量V* e。两相到三相转换器113通过对α轴电流操作量V* α和β轴电流操作量V* P执行坐标转换处理，得到U相电流操作量V V V相电流操作量V、和W相电流操作量V V并且将这些输出到电压施加单元103。
[0018]估计计算单元107根据α轴电流操作量V*。、β轴电流操作量V*p、a轴电流值ia和β轴电流值i e，得到并且输出坐标转换相位和估计的速度ω eD图2是示出估计计算单元107的方框图。相位估计单元201根据α轴电流操作量ν*α、β轴电流操作量ν*Ρ、α轴电流值ia和β轴电流值i e，计算沿电机101的α轴和β轴产生的感应电压的估计值。然后基于该感应电压的估计值计算电机101中的转子的旋转相位的估计的相位值，或者换言之，作为α轴和d轴之间的相位差的估计值的估计的相位ΘΜ。注意相位估计单元201可以被配置为根据d-q坐标系中的而不是a-β坐标系中的各个值，计算估计的相位ΘΜ。此外，可以估计磁通密度并且然后可以根据估计的磁通密度计算估计的相位，而不是根据电机101中产生的感应电压的估计值估计相位。
[0019]图3是示出图2所示的转换相位生成单元202的框图。通过来自管理单元108的信号SW控制转换相位生成单元202的开关305的通/断。如图3所示，开关305充当选择是否使得来自乘法器302的输出能够输入到加法器304的选择单元。在本实施例中，当电机101处于停止状态时，开关305断开，并且当电机101开始进行从强制驱动状态到稳态驱动状态的转变时，开关305接通。当开关305断开时，转换相位生成单元202使用通过使用积分器301对速度命令值ω I积分获得的值作为坐标转换相位Θ，并且输出速度命令值?I作为估计的速度ω reD换言之，通过下列公式分别计算坐标转换相位0。&1和估计的速度《re。
[0020]0ctrl= ω Vs (I)
[0021]core= ω *re (2)
[0022]注意上述公式中的s是拉普拉斯算子。
[0023]通过对速度命令值积分获得的值也是用于电机101的相位命令值。因此，当开关305断开时，坐标转换相位0。&1与该相位命令值匹配。在本实施例中，减法器303和乘法器302做为误差计算单元，并且输出通过以预先确定的系数乘以估计的相位误差Θ reCTr获得的值，该估计的相位误差Q 是估计的相位Q ?3和坐标转换相位Q ctrl之间的差。具体地，减法器303得到并且输出估计的相位误差Θ _，估计的相位误差Θ _是估计的相位9?和坐标转换相位Θ之间的差。乘法器302输出通过以增益K乘以估计的相位误差θ?—获得的值。注意增益K由管理单元108设置。因此，当开关305接通时，加法器304将速度命令值与通过以预先确定的增益K乘以估计的相位误差Θ 获得的值相加。在这种情况下，转换相位生成单元202通过积分器301对速度命令值和通过以预先确定的增益K乘以估计的相位误差Θ _获得的值的和进行积分，并且输出积分值作为坐标转换相位0。&1。因此，当开关305接通时，转换相位生成单元202起作用，以便使得坐标转换相位与估计的相位Θ 匹配。分别通过下列公式计算开关305接通时的坐标转换相位Θ和估计的速度ω ?。
[0024]0ctrl= K.Θ re/(s+K) + (s/(s+K)).(co*re/s) (3)
[0025]Ore= sK.Θ rJ (s+K) + (s/ (s+K)).(ω *re/s) (4)
[0026]注意上述公式中的s是拉普拉斯算子。
[0027]以这种方式，当开关305接通时，坐标转换相位Θ以基于增益K的速度逐渐接近估计的相位注意，在增益K是I的情况下，可以忽略乘法器302。同时，可以通过对估计的相位Θ 进行微分得到估计的速度ω re0
[0028]图4是示出开始驱动电机101时，由电机控制单元102执行的控制的流程图。在S10,电机控制单元102待机，直到接收来自管理单元108的驱动指令为止。在接收到该驱动指令之后，电机控制单元102向电机控制单元102中的各个单元发出驱动指令