电动机控制装置、电动机的磁通估计装置及磁通估计方法
【技术领域】
[0001] 公开的实施方式设及电动机控制装置、电动机的磁通估计装置及磁通估计方法。
【背景技术】
[0002] 公知有不利用位置传感器来驱动同步机或感应机等电动机的控制装置。例如，公 知有根据电动机的电流W及电压来估计电动机的定子磁通并根据所估计的定子磁通来控 制电动机的技术（例如参照专利文献1)。
[0003] 专利文献1 :日本特开2012-228083号公报
[0004] 但是，在采用积分器进行定子磁通估计的情况下，当检测电动机的电流的电流检 测器存在偏移误差时，可能在定子磁通的估计值中产生偏移。因此，可能在根据定子磁通的 估计值求出的速度或相位中包含与电动机的驱动频率对应的振动，而无法高精度地进行电 动机的控制。
【发明内容】
阳〇化]实施方式的一个方式是鉴于上述情况而完成的，其目的是提供能够高精度地检测 定子磁通的电动机控制装置、电动机的磁通估计装置W及电动机的磁通估计方法。
[0006] 实施方式中的一方式的电动机控制装置具备电力转换部、磁通估计器和相位估计 器。上述电力转换部对电动机施加与电压指令相应的输出电压。上述磁通估计器根据上述 输出电压与由上述电动机的绕组电阻产生的电压降低量之间的差分，来估计上述电动机的 定子磁通的矢量。上述相位估计器根据由上述磁通估计器估计出的上述定子磁通的矢量， 来估计上述定子磁通的相位。上述磁通估计器具备可变低通滤波器和相位调整器。上述 可变低通滤波器在与上述输出电压的频率相应的截止频率下，对上述差分进行低通滤波处 理。上述相位调整器使上述可变低通滤波器的输出相位或向上述可变低通滤波器输入前的 上述差分的相位滞后。
[0007] 发明的效果
[0008] 根据实施方式的一方式，可提供能够高精度地检测定子磁通的电动机控制装置、 电动机的磁通估计装置W及电动机的磁通估计方法。
【附图说明】
[0009] 图1是示出实施方式的电动机控制装置的结构例的图。
[0010] 图2是示出相位/速度估计器的结构的一例的图。
[0011] 图3是示出电流分配器的结构的一例的图。
[0012] 图4是示出最佳相位估计器的结构的一例的图。
[0013] 图5是示出磁通估计器的结构的一例的图。
[0014] 图6是示出使截止频率成为mz时的可变低通滤波器的特性的图。
[0015] 图7是示出速度指令与相位调整量的关系的图。
[0016] 图8是示出速度指令与输出值的关系的一例的图。
[0017] 图9是示出磁通估计器的结构的其它例的图。
[0018] 图10是示出磁通估计器的结构的另一例的图。
[0019] 图11是示出速度指令与调整器的输出值的关系的一例的图。
[0020] 图12是示出磁通估计器的控制处理流程的一例的流程图。 阳OW 标号说明 阳02引 1控制装置；3电动机；10电力转换部；11电流检测部；12控制部；20固定坐标转 换器；21旋转坐标转换器；22磁通估计器；23相位/速度估计器；24、27、31、32、62减法器； 25速度控制器；26电流分配器；28电流控制器；29非干扰控制器；30、74加法器；33PWM控 制器；34电压误差补偿器；35最佳相位估计器；60频率输出器；61乘法器；64模拟LPF;65 放大器；66相位调整器；70可变低通滤波器；71除法器；73调整器；75坐标转换器。
【具体实施方式】
[0023] W下，参照附图来详细说明本申请公开的电动机控制装置、电动机的磁通估计装 置W及电动机的磁通估计方法的实施方式。此外，本发明不限于W下所示的实施方式。
[0024] [1.电动机控制装置]
[0025] 图1是示出实施方式的电动机控制装置1的结构例的图。如图1所示，控制装置 1具备电力转换部10、电流检测部11和控制部12。
[00%] 该控制装置1通过公知的PWM(PulseWi化hMo化Iation:脉冲调制）控制将从直 流电源2供给的直流电压转换为期望的频率W及电压的3相交流电压v。、vv、vw，输出到电动 机3。电动机3例如是永磁同步电动机（PMSM)、同步磁阻电动机（SynRM)、感应电动机（IM) 等。
[0027] 电力转换部10例如具备3相逆变电路和口极（gate)驱动电路，连接在直流电源2 与电动机3之间。例如，对6个开关元件进行3相桥式连接而构成3相逆变电路。口极驱 动电路例如放大从控制部12输出的PWM信号，输入到开关元件的口极。由此，构成3相逆 变电路的开关元件根据控制部12的PWM信号进行接通/关断。此外，电力转换部10例如 可W是3级W上的3相逆变电路或矩阵变换器。
[0028] 另外，直流电源2可W是将交流电压转换为直流电压而输出的结构，例如可W是 组合基于二极管的整流电路W及使直流输出电压变得平滑的平滑用电容器而得到的结构。 在此情况下，交流电源与整流电路的输入侧连接。
[0029] 电流检测部11检测流过电力转换部10与电动机3之间的电流。具体地说，电流 检测部11检测分别流过电力转换部10与电动机3的U相、V相、W相之间的电流的瞬时值 iu、iv、iw(W下，记载为输出电流。此外，电流检测部11例如利用作为磁电转换元 件的霍尔元件来检测电流。
[0030] 控制部12生成基于由电流检测部11检测的输出电流i。、iv、i心及速度指令CO* 的PWM信号，输出到电力转换部10。电力转换部10根据来自控制部12的PWM信号，向电动 机3的U相、V相化及W相输出3相交流电压Vu、Vv、Vw(W下，有时记载为输出电压V。?)。
[0031] 控制部12将丫 5坐标系作为控制轴，将电流分量分成5轴分量和丫轴分量进 行矢量控制，在该T5坐标系中，将对电动机3的机械输出有贡献的分量设为5轴分量， 将对电动机3的机械输出没有贡献的分量设为r轴分量。W下，具体地说明控制部12的 结构。 阳03引 [2.控制部12]
[0033] 如图1所示，控制部12具备：固定坐标转换器20、旋转坐标转换器21、磁通估计器 22、相位/速度估计器23、减法器24、27、31、32、速度控制器25、电流分配器26、电流控制器 28、非干扰控制器29、加法器30、PWM控制器33、电压误差补偿器34W及最佳相位估计器 35〇
[0034] 固定坐标转换器20将输出电流iu、iv、i,转换为静止坐标系（固定坐标系）上的 正交的2轴的a0轴分量，求出将a轴电流i。和0轴电流iP作为矢量分量的a0坐 标系的电流矢量iae。a0坐标系是在电动机3的定子3a上设定的正交坐标系，还称为定 子坐标系。固定坐标转换器20向旋转坐标转换器21输出电流矢量i"p。
[0035]旋转坐标转换器21根据从相位/速度估计器23输出的估计相位0 ~，将a0坐 标系的电流矢量iae转换为丫 5坐标系的电流矢量iyg。电流矢量iYe是运样的电流矢 量：将对电动机3的机械输出有贡献的5轴分量ie和对电动机3的机械输出没有贡献的 丫轴分量i,作为矢量分量。此外，估计相位0 '是丫 5坐标系中的定子磁通fs的矢量9姆 的相位，定子磁通恥是电动机3的定子3a的磁通。
[0036] 磁通估计器22根据从电力转换部10输出到电动机3的输出电压v?与由电动机 3的绕组电阻Rs产生的电压降低量之间的差分V壯f，来估计丫 5坐标系中的定子磁通牧的 矢量(P诉。如后所述，该磁通估计器22具备可变低通滤波器和相位调整器，由此，能够高精度 地检测定子磁通輕:。^下，将丫 5坐标系中的定子磁通恥的矢量9昨的估计值记载为定子估 计磁通化/'。
[0037] 相位/速度估计器23 (相位估计器的一例）根据定子估计磁通恥来估计电动机 3的转子3b的速度CO和定子磁通聪的相位0。W下，将转子3b的速度CO的估计值记载 为估计速度
[0038] 图2是示出相位/速度估计器23的结构的一例的图。如图2所示，相位/速度估 计器23具备反正切运算器40、减法器41、PI(比例积分）控制器42和积分器43。反正切 运算器40例如采用下述式（1)的运算式根据定子估计磁通斯8^运算相位误差A0 ~。
[0040] 减法器41从相位误差A0 '减去预定值（例如零）。P