旋转电机控制装置、旋转电机控制方法及控制图像生成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种旋转电机控制装置、旋转电机控制方法、以及控制图像生成方法。
【背景技术】
[0002] 在日本特开2013-090552号公报中公开了一种旋转电机控制装置，所述旋转电机 控制装置对具有凸极性转子的旋转电机施加高频电流，并基于作为针对高频电流的响应成 分而包含在电压指令中的高频成分来估计转子的磁极方向，并且计算因 dq轴磁通干扰而 发生的磁极方向的估计值的误差。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的问题
[0004] 本申请的发明人发现了以下情况，因 dq轴磁通干扰而发生的磁极方向的估计值 的误差，不仅包括记载在日本特开2013-090552号公报中的稳态误差，而且也有可能因为 转子的磁极位置而发生。
[0005] 本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的是提供一种能够抑制与转子的磁极位置 相对应的估计值的误差的旋转电机控制装置、旋转电机控制方法、以及控制图像生成方法。
[0006] 用于解决问题的方法
[0007] 为了解决上述问题，本发明的旋转电机控制装置包括：叠加部，其对具有凸极性的 旋转电机的电压和电流的一方叠加高频成分；估计部，其基于所述旋转电机的电压和电流 的另一方中所出现的高频成分，计算出所述旋转电机所具有的转子的磁极位置的估计值； 保持部，其保持与所述转子的磁极位置相对应的与修正量相关的信息；以及修正部，基于所 述与修正量相关的信息，修正所述转子的磁极位置的估计值。
[0008] 另外，本发明的旋转电机控制方法包括以下步骤：对具有凸极性的旋转电机的电 压和电流的一方叠加高频成分；基于所述旋转电机的电压和电流的另一方中所出现的高频 成分，计算出所述旋转电机所具有的转子的磁极位置的估计值；保持与所述转子的磁极位 置相对应的与修正量相关的信息；以及基于所述与修正量相关的信息，修正所述转子的磁 极位置的估计值。
[0009] 另外，本发明的控制图像生成方法，是一种保持在旋转电机控制装置中的控制图 像的生成方法，其特征在于，针对转子的磁极位置的两个以上的点，分别生成与所述转子的 磁极位置相对应的与修正量相关的信息，其中，所述与修正量相关的信息是基于对具有凸 极性的旋转电机的电压和电流的一方叠加高频成分时出现在所述电压和电流的另一方中 的高频成分而计算出的，且用于修正所述旋转电机所具有的所述转子的磁极位置的估计 值，在所述控制图像中，使所述转子的磁极位置的两个以上的点与针对所述两个以上的点 分别生成的与修正量相关的信息相互对应。
[0010] 发明效果 toon] 根据本发明，能够抑制与转子的磁极位置相对应的估计值的误差。
【附图说明】
[0012] 图1是表示本发明的一个实施方式涉及的马达控制装置的结构例的图。
[0013] 图2是用于说明坐标系的图。
[0014] 图3是表示磁极位置修正器的结构例的图。
[0015] 图4是表示控制图像的内容例的图。
[0016] 图5是表不1?频电感的关系的图。
[0017] 图6是表示马达控制装置的动作例的图。
[0018] 图7A是表示在Id = 0[A]、Iq = 0[A]的情况下与磁极位置相对应的Δ Θ和λ的 关系的图。
[0019] 图7Β是表示在Id = 2[A]、Iq = 0[Α]的情况下与磁极位置相对应的Δ Θ和λ的 关系的图。
[0020] 图7C是表示在Id = 0[A]、Iq = 7[Α]的情况下与磁极位置相对应的Δ Θ和λ的 关系的图。
[0021] 图7D是表示在Id = 2 [A]、Iq = 7 [Α]的情况下与磁极位置相对应的Δ Θ和λ的 关系的图。
[0022] 图8是用于说明根据实际测量的控制图像生成方法的图。
【具体实施方式】
[0023] 以下参照【附图说明】本发明的实施方式。
[0024] 图1是表示本发明的一个实施方式涉及的马达控制装置1的结构例的图。马达控 制装置1是旋转电机控制装置的一个例子。包含在马达控制装置1的各个模块，通过例如 由微处理器根据存储在存储器中的程序来执行信息处理而实现其功能。
[0025] 由马达控制装置1进行控制的马达9是旋转电机的一个例子，例如由同步马达构 成。马达9是不具有用于检测转子位置的检测器的无传感器马达，马达控制装置1利用马 达9具有凸极性的特点来估计转子的磁极位置。
[0026] 马达控制装置1具有用于控制马达9的旋转的模块，即减法器11、位置控制器13、 减法器15、速度控制器17、减法器19d、减法器19q、电流控制器21、加法器23、PWM控制器 25、3相/2相转换器31、dq转换器33、以及陷波滤波器35。
[0027] 而且，马达控制装置1具有用于估计马达9的转子的磁极位置的模块，即高频叠加 器41、包络线抽出器43、磁极位置估计器45、磁极位置修正器51、带通滤波器53、图像保持 器55、以及位置速度运算器57。
[0028] 减法器11计算出例如来自上一级系统（未图示）的位置指令值K和来自位置速 度运算器57的位置估计值P的差分值，并输出到位置控制器13。
[0029] 位置控制器13计算出用于抑制来自减法器11的差分值的速度指令值ω%并输出 到减法器15。
[0030] 减法器15计算出来自位置控制器13的速度指令值ω *和来自位置速度运算器57 的速度估计值ω的差分值，并输出到速度控制器17。
[0031] 速度控制器17计算出用于抑制来自减法器15的差分值的q轴电流指令值I:，并 输出到减法器19q。
[0032] 减法器19d计算出例如来自上一级系统的d轴电流指令值I/和来自陷波滤波器 35的d轴电流检测值1/的差分值，并输出到电流控制器21。
[0033] 减法器19q计算出来自速度控制器17的q轴电流指令值I/和来自陷波滤波器35 的q轴电流检测值1/的差分值，并输出到电流控制器21。
[0034] 电流控制器21计算出用于抑制来自减法器19d、19q的差分值的d轴电压指令值 V/和q轴电压指令值V:，并将d轴电压指令值V/输出到加法器23,将q轴电压指令值V: 输出到PWM控制器25。
[0035] 加法器23对来自电流控制器21的d轴电压指令值V/加上来自高频叠加器41的 高频信号V sig，并将由此取得的d轴电压合计值输出到PWM控制器25。
[0036] PWM控制器25基于来自加法器23的d轴电压合计值和来自电流控制器21的q轴 电压指令值V/，生成用于驱动马达9的PWM信号，并输出到马达9。PWM控制器25在生成 PWM信号时，利用来自磁极位置修正器51的磁极位置（磁极相位）的修正值Qa。
[0037] 3相/2相转换器31将流过马达9的3相电流的电流检测值Iu、Iv、I w转换成固定 坐标系α-β的电流检测值Ia、I0，并将由此取得的电流检测值I a、I0输出到dq转换器 33和包络线抽出器43。在固定坐标系α-β中α轴和β轴是正交的，例如α轴固定在 U相的方向。
[0038] dq转换器33将来自3相/2相转换器31的固定坐标系α-β的电流检测值Ια、 Ie，转换成旋转坐标系d-q的电流检测值Id、Iq，并将所取得的电流检测值I d、Iq输出到陷波 滤波器35、磁极位置修正器51以及带通滤波器53。dq转换器33在进行dq转换时，利用来 自磁极位置修正器51的磁极位置的修正值Θ a。
[0039] 在旋转坐标系d_q中，d轴是马达9的转子的磁极方向，q轴是正交于d轴的轴。d 轴电流Id也被称之为励磁电流，q轴电流Iq也被称之为转矩电流。在后面详细说明旋转坐 标系d -q。
[0040] 陷波滤波器（带止滤波器）35抑制来自dq转换器33的电流检测值Id、I q的高频 成分，并将抑制了高频成分的电流检测值I/、1/输出到减法器19d、19q。
[0041] 以下说明用于估计马达9的转子的磁极位置的模块。
[0042] 高频叠加器41是叠加部的一个例子，通过将高频信号Vsig输出到加法器23,对来 自电流控制器21的d轴电压指令值V/叠加高频成分。高频信号V sig的频率远远大于施加 在马达9上的电压的基波频率。
[0043] 不限于仅对d轴电压指令值V/叠加高频成分的方式，既可以对q轴电压指令值V: 叠加高频成分，也可以对d轴电压指令值V/和q轴电压指令值V/这双方叠加高频成分。
[0044] 另外，也可以对d轴电流指令值1/和q轴电流指令值I:的一方或双方叠加高频 成分。在这种情况下，能够利用出现在施加于马达的电压中的响应成分来估计磁极位置。
[0045] 包络线抽出器43基于来自高频叠加器41的高频信号Vsig，抽出来自3相/2相转 换器31的电流检测值I α、I e的包络线，并将包络线检测值Isin、1_输出到磁极位置估计器 45。
[0046] 磁极位置估计器45是估计部的一个例子，其根据来自包络线抽出器43的包络线 检测值Isin、Ims计算出磁极位置的估计值θ ;，并输出到磁极位置修正器51中。
[0047] 磁极位置的估计值Θ丨的计算方法，不限于上述的对d轴电压指令值叠加高频成 分而抽出包络线的方式。例如，其还包括：根据通过施加交变电压（或交变电流）所产生的 马达电流的平行成分和正交成分而估计磁极位置的方法；通过使用载波频率成分，估计低 速情况的磁极位置的方法，所述低速情况包括停止情况；以及，在载波的每个预定周期内改 变施加电压而检测马达电流，并