马达转子控制装置及方法与流程

本发明涉及马达转子控制方法及装置，更详细地，涉及马达转子控制装置及方法，即，减少因马达转子的整列所引起的噪音，并可确保马达启动的稳定性。

背景技术：

为了驱动马达而需要转子的位置信息。为了获取上述转子的位置信息而使用孔传感器、编码器、解析器等传感器类。驱动电压压缩机的转子马达难安装位置传感器，从而利用无传感器算法来推定转子的位置。这种无传感器算法利用当马达旋转时所发生的反电动势来获取转子的位置信息。因此，在马达处于停止状态的情况下，不会发生反电动势，从而存在无法获取转子的位置的缺点。因此，无传感器算法按转子整列≥强制驱动≥无传感器控制的顺序执行马达的驱动控制。

若发生推定或检测马达的初始位置的逻辑的错误动作，则在不准确的转子的位置进行启动，由此，当马达启动时，会引起电流的不稳定变动和振动的问题。

为了解决这种问题，提出了推定静止状态的转子的位置，而并非推定预先指定的整列位置，以此整列转子的方法。此时，在静止状态中，为了推定转子的位置而施加微细电压，并利用电流响应来推定转子的位置。

即使推定转子的初始位置也无法区分磁铁的n极和s极，为了区分磁铁的n极和s极而需要追加施加高电压。即，可以推定转子的初始位置，但是无法准确地区分n极和s极。若发生n极和s极的推定误差，则发生180[deg]左右的位置误差，在转子的整列过程中发生大电流的不稳定变动和物理振动及噪音。

技术实现要素：

技术问题

用于解决上述问题的本发明的目的在于，提供马达转子控制装置及方法，即，减少因马达转子的整列所引起的噪音并可确保马达启动的稳定性。

用于解决上述问题的本发明的目的在于，提供马达转子控制装置及方法，即，考虑到马达转子的初始位置推定的误差来从推定位置以+90[deg]或90[deg]整列转子。

解决问题的手段

用于实现上述目的的本发明实施例的马达转子控制装置包括：马达，设置有转子；逆变器，用于向上述马达供给三相交流电压；以及控制部，当上述马达初始驱动时，推定上述转子的初始位置，在从所推定的初始位置对上述转子的位置校正已设定的角度之后驱动上述马达。

并且，上述控制部考虑到上述转子的初始位置推定的误差来从推定位置以+90[deg]或90[deg]对上述转子的位置进行整列。

并且，上述控制部通过上述逆变器向上述马达供给微细电流并检测出微细电流的响应来推定上述转子的初始位置。

并且，上述控制部以上述马达转子的初始位置值为基础来确定转子的整列位置，以使上述转子位于所确定的整列位置的方式向上述逆变器供给控制信号。

并且，上述控制部在达到已设定电流大小的期间内对向上述马达的旋转轴供给的电流的大小进行控制来控制转子的整列位置。

用于实现上述目的的本发明实施例的马达转子控制方法包括：当马达初始启动时推定马达转子的初始位置的步骤；从上述转子的初始位置对上述转子的位置校正已设定的角度的步骤；以及在整列上述转子之后使马达进行加速的步骤。

并且，本发明实施例的马达转子控制方法考虑到上述转子的初始位置推定的误差，从推定位置以+90[deg]或90[deg]对上述转子的位置进行整列。

并且，本发明实施例的马达转子控制方法向上述马达供给微细电流，并检测出微细电流的响应来推定上述转子的初始位置。

并且，本发明实施例的马达转子控制方法以上述马达转子的初始位置值为基础来确定转子的整列位置，以使转子位于所确定的整列位置的方式向逆变器供给控制信号。

并且，本发明实施例的马达转子控制方法在达到已设定电流大小的期间内对向上述马达的旋转轴供给的电流的大小进行控制来控制上述转子的整列位置。

发明的效果

本发明实施例的马达转子控制装置及方法具有如下效果，即，考虑到马达转子的初始位置推定误差来从推定位置以+90[deg]或90[deg]整列转子，以此减少因转子的整列所引起的噪音并可确保马达启动的稳定性。

附图说明

图1为示出本发明实施例的马达转子控制装置的主要结构的结构图。

图2为示出对本发明实施例的逆变器以3相开关元件构成的例的图。

图3为用于说明因转子的位置推定误差而发生物理振动及噪音，当马达启动时，发生电流的不稳定变动的图。

图4为示出本发明实施例的控制部的图。

图5为示出考虑到马达转子的初始位置推定的误差来从推定位置以+90[deg]或90[deg]整列转子的图。

图6为示出本发明实施例的马达转子控制方法的图。

图7为示出通过本发明实施例的马达转子控制装置及方法减少转子的振动及噪音的效果的图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明，以使本发明所属技术领域的普通技术人员简单实施本发明。本发明可体现为不同的多种形态，而并非局限于在此说明的实施例。

为了明确说明本发明而省略与说明无关的部分，通过整篇说明书，对相同或类似的结构要素赋予相同的附图标记。

在说明书整体中，当一个部分与另一部分“相连接”时，这包括“直接连接”的情况，并包括在中间隔着其他元件“电连接”的情况。并且，当一个部分“包括”其他结构要素时，只要没有特殊反对的记载，意味着包括其他结构要素，而并非意味着排除其他结构要素。

在一个部分位于其他部分“上方”的情况下，这可以为直接位于上方，或者在之间隔着其他部分。对比地，在一个部分位于其他部分的“直接上方”的情况下，中间并不隔着其他部分。

第一、第二及第三等的术语为了多种部分、成分、区域、层和/或部而使用，但并不局限于此。这些术语仅用于区分一个部分、成分、区域、层或部和其他部分、成分、区域、层或部。因此，以下说明的第一部分、成分、区域、层或部在不超出本发明范围的范围内也被提及为第二部分、成分、区域、层或部。

在此使用的专业术语仅用于提及特定实施例，而并非用于限定本发明。只要并未表示与此相反的含义，在此使用的单数形态的文句包括复数形态。在说明书中所使用的“包括”的含义是特定特性、区域、正数、步骤、动作、要素和/或成分具体化，而并非排除其他特性、区域、正数、步骤、动作、要素和/或成分的存在附加。

表示“下方”、“上方”等的相对空间的术语为了更加简单说明图中示出的一部分与其他部分的关系。这种术语包括与图中的含义一同包含使用中的装置的其他含义或动作。例如，若翻转图中的装置，则其他部分的“下方”部分为其他部分的“上方”。因此，“下方”例示性术语均包括上方和下方方向。装置可旋转90°或其他角度，表示相对空间的术语也由此解释。

只要并未明确定义，包括在此使用的技术术语及科学术语的所有术语具有与本发明所属技术英语的普通技术人员一般理解的含义相同的含义。一般使用的预先定义的术语具有符合相关技术文献和当前揭示的内容的含义，只要并未定义，理解为异常或官方含义。

以下，参照附图，详细说明本发明，以使本发明所属技术领域的普通技术人员可简单实施本发明。但是，本发明可体现为多种不同的形态，而并非局限于在此说明的实施例。

图1为示出本发明实施例的马达转子控制装置的主要结构的结构图。图2为示出对本发明实施例的逆变器以3相开关元件构成的例的图。

参照图1及图2，本发明的马达转子控制装置包括马达110、逆变器120及控制部130。

马达110(例如，无刷直流马达)包括转子，从逆变器120接收电源来使转子进行旋转并提供旋转力。其中，马达110包括将发生电感成分的线圈作为三相的卷线。即，马达110呈没有如用于传递电力的碳刷的绝缘导体的结构，在马达轴设置磁铁，在马达外壳内部壁面配置线圈。随着向附着于未旋转的转子内部壁的线圈供电，可以没有碳刷地进行旋转。

逆变器120将直流电压变为三相交流电压来向马达110供给。此时，逆变器120的三相(u、v、w)绕组分别与电力用开关元件s1-s6相连接。即，逆变器120包括三相开关元件，例如，包括上端的三相场效应晶体管(fet，fieldeffecttransistor)和下端的三相场效应晶体管。

控制部130当马达110的初始驱动时推定转子的初始位置并从推定的位置将上述转子的位置校正已设定的角度。之后，马达110以确定的速度加速。此时，控制部130以使马达110的转子沿着已设定的整列方向旋转(正旋转或逆旋转)的方式控制逆变器120。

并且，控制部130在马达110处于静止状态的情况下，通过将转子向预先确定的特定位置移动的整列过程、在转子整列的马达生成旋转磁场来强制驱动马达的强制驱动过程及若在强制驱动的马达发生反电动势，则利用反电动势来获取转子的位置信息并以无传感器控制马达的过程控制马达110的动作。

当控制部130通过逆变器120向马达施加用于整列的电流来使转子向整列方向旋转时，以减少马达的转子的旋转速度的方式控制旋转速度来使转子停在整列位置。

本发明的逆变器120的三相(u、v、w)的绕组分别与店里用开关元件场效应晶体管s1-s6相连接。此时，逆变器120和马达110的三相绕组之间的连接线分别与功率因数补偿电容器210并联。即，功率因数补偿电容器210在逆变器120的输出端的3相中，分别与u相和v相之间、v相和w相之间、w相和u相之间并联。而且，功率因数补偿电容器210的容量大小与马达110的电感成分的大小相同地维持。

控制部130向逆变器120施加电力用开关元件s1-s6的开关驱动信号。即，控制部130根据用户操作控制逆变器120的各个开关元件s1-s6的开关动作来控制马达110的启动、运行及速度，并生成用于开关各个开关元件s1-s6的开关驱动信号来向逆变器120施加。

图3为用于说明因转子的位置推定误差而发生物理振动及噪音，当马达启动时，发生电流的不稳定变动的图。

参照图3(a)，在无传感器方式中，因马达转子的停止状态的位置和预先确定的整列位置的差异，在转子的整列过程中，发生电流的不稳定变动和物理振动/噪音。

参照图3(b)，初始位置推定算法无法区分转子的n极和s极，因此，在发生这种极性推定误差的情况下，当转子的整列时发生180[deg]的位置误差。由此，整列过程中，发生电流的不稳定变动和物理振动及噪音。

为了解决这种问题，本发明实施例的马大转子控制装置及方法考虑到马达转子的初始位置推定误差来从推定位置使转子以+90[deg]或90[deg]整列，以此减少因转子的阵列所引起的噪音并确保马达启动的稳定性。

图4为示出本发明实施例的控制部的图。

参照图4，本发明实施例的控制部130包括整列位置确定部132及整列控制部134。

控制部130通过逆变器120向马达110供电，检测出微细电流的响应来推定转子的初始位置。此时，推动马达转子的s极和n极的位置来生成马达转子的初始位置值。

整列位置控制部132以输入的马达转子的初始位置值为基础来确定转子的整列位置。此时，在推定的位置将+90[deg]或90[deg]位置确定为整列位置。

整列控制部134生成用于在确定的整列位置设置转子的控制信号，向逆变器120供给生成的控制信号来使转子进行旋转并设置于确定的整列位置。此时，在达到已设定的电流大小的期间内，控制旋转轴的所供给的电流的大小来控制转子的整列位置。

之后，控制部130以指定的速度时马达的转子加速来驱动车辆的电动压缩机。与此同时，以已设定的旋转速度控制马达转子的速度。

图5为示出考虑到马达转子的初始位置推定的误差来从推定位置以+90[deg]或90[deg]整列转子的图。

参照图5，通过初始转子的位置推定逻辑来准确地推定转子的n极位置，将n极的位置错误推定为s极。

这种转子的电极推定结果，若将转子整列在+90[deg]或90[deg]位置，则在整列过程中，可确保与规定90[deg]相对应的转子的移动。

即，无法准确地推定转子的n极及s极的位置，当初始位置推定时，为了改善因180[deg]的推定误差所引起的振动、噪音及启动不稳定的问题而将转子的位置推定误差减少为90[deg]。

如上所述，若整列马达转子的位置，则当电动压缩机启动时，与马达转子的初始位置推定误差无关，在整列过程中，规定地呈现与规定90[deg]相对应的移动。由此，始终维持校正规定水平的误差来在整列过程中减少大电流的不稳定和振动及噪音的发生，从而可确保稳定的启动。

图6为示出本发明实施例的马达转子控制方法的图。

参照图6，向马达110供给微细电流，检测出微细电流的响应来推定马达转子的初始位置(步骤s10)。此时，推定马达转子的s极和n极的位置来生成马达转子的初始位置值。

接着，以马达转子初始位置值为基础确定转子的整列位置。此时，在推定的位置中，以+90[deg]或90[deg]的位置确定整列位置。而且，生成用于在确定的整列位置设置转子的控制信号并向逆变器120供给生成的控制信号来使转子进行旋转并设置于确定的整列位置(步骤s20)。此时，在已设定的时间内达到已设定的电流大小的期间，控制确定的整列位置的旋转轴的所供给的电流的大小来控制整列位置。

接着，控制部130以指定的速度时马达110的转子进行加速来驱动车辆的电动压缩机(步骤s30)。

接着，控制部130按已设定的旋转速度控制马达转子的速度(步骤s40)。

图7为示出通过本发明实施例的马达转子控制装置及方法减少转子的振动及噪音的效果的图。

参照图7，当电动压缩机启动时，实施对于在马达转子的整列过程中所发生的噪音改善效果的nvh实验并在图7中示出实验结果。在电动压缩机音响评价实验室中，比较现有技术和基于本发明的适用的噪音水平评价的结果来示出。实验条件在pd/ps14barg/2barg、转子旋转速度1000rpm在10sec期间反复on/off来评价噪音发生。

如图7所示，在现有技术中，因马达转子的初始位置推定误差而持续发生50dba以上的大噪音，当适用本发明时，与马达转子的初始位置推定误差无关，50dba以上的噪音很大程度减少。转子的噪音和振动成比例关系，因此，通过噪音实验结果，与因马达转子的初始位置推定误差一同减少。

本发明所属技术领域的普通技术人员在不变更本发明的技术思想或必要特征的情况下可实施为其他具体形态，因此，以上技术的实施例在所有方面均是例示性实施例，而并非用于限定本发明。本发明的范围通过后述的发明要求保护范围呈现，而并非通过详细说明呈现，尤其，从发明要去保护范围的含义及范围及与此等同的概念导出的所有变更或变形的形态均属于本发明的范围。