交流旋转电机的控制装置、具备交流旋转电机的控制装置的交流旋转电机驱动系统及电 ...的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及不使用位置传感器而能推定交流旋转电机的旋转位置的交流旋转电 机的控制装置、具备交流旋转电机的控制装置的交流旋转电机驱动系统W及电动助力转向 系统。
【背景技术】
[0002] W往，在控制交流旋转电机的情况下，为了W与转子的旋转位置相对应的适当相 位来提供电流，需要编码器、分解器化及霍尔元件（化11element)该样的位置传感器。然 而，在使用上述位置传感器的情况下，存在价格方面、传感器的可靠性、布线的繁琐性等问 题点。
[0003] 因此，为了解决上述问题点，提出了如下控制装置；不使用位置传感器，而通过推 定转子的旋转位置来控制交流旋转电机。
[0004] 作为该种现有的交流旋转电机的控制装置的具体示例，具有如下控制装置：利用 自适应观测器基于交流旋转电机的感应电压来推定交流旋转电机的转速，利用积分器对推 定得到的转速进行积分，从而推定旋转位置（例如，参照专利文献1)。
[0005] 此外，具有如下控制装置：通过利用因在具有电突极性的交流旋转电机的任意两 个旋转轴上施加高频电压时所发生的因突极性而引起的两个旋转轴上各分量的电感差异， 来推定旋转位置（例如，参照专利文献2)。
[0006] 此外，具有如下控制装置：通过利用因在交流旋转电机的任意两个旋转轴上施加 高频电压时所发生的因磁饱和而引起的电感差异，来推定旋转位置（例如，参照专利文献 3)。 现有技术文献 专利文献
[0007] 专利文献1 ;日本专利第4672236号公报 专利文献2 ;日本专利第3312472号公报 专利文献3 ;日本专利第4632157号公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题 [000引然而，现有技术存在W下问题。 专利文献1所记载的现有技术中，基于交流旋转电机的感应电压来推定转速及旋转位 置，与交流旋转电机的转速成比例地产生交流旋转电机的感应电压。因此，存在如下问题： 在转速较低的区域中，感应电压较小，因此不能高精度地推定旋转位置，此外，在交流旋转 电机停止的情况下，由于不产生感应电压，因此，原理上来说无法推定旋转位置。
[0009] 此外，在专利文献2所记载的现有技术中，基于具有电突极性的交流旋转电机的 电感差异来推定旋转位置。因此，具有在不具有突极性的非突极交流旋转电机的情况下，无 法推定旋转位置的问题。
[0010] 此外，在专利文献3所记载的现有技术中，基于因磁饱和而产生的交流旋转电机 的电感差异来推定旋转位置。因此，存在如下问题；需要向交流旋转电机提供足够大的电流 W发生磁饱和，在处于不发生磁饱和的供电状态的情况下，无法推定旋转位置。并且还存在 如下问题；在发生磁饱和的区域中，旋转磁通相对于电流变化而发生的变化为非线性，因此 交流旋转电机的控制并不容易。
[0011] 本发明是用于解决上述问题而完成的，其目的在于，获得一种不受交流旋转电机 的转速、是否有电突极性W及是否发生磁饱和该些情况的制约，能推定交流旋转电机的旋 转位置的交流旋转电机的控制装置、具备交流旋转电机的控制装置的交流旋转电机驱动系 统W及电动助力转向系统。 解决技术问题所采用的技术手段
[0012] 本发明所设及的交流旋转电机的控制装置包括；交流旋转电机；向交流旋转电机 提供功率的功率提供部；对交流旋转电机的输出转矩进行检测的转矩检测部；W及推定交 流旋转电机的旋转位置的旋转位置推定部，功率提供部对希望提供给交流旋转电机的功率 叠加规定的高频功率，旋转位置推定部基于输出转矩所包含的高频分量和与高频功率相对 应的高频分量，来推定旋转位置。 发明效果
[0013] 根据本发明，能将叠加有与输入至自身的高频信号相对应的高频分量的高频功率 提供给交流旋转电机，并且基于交流旋转电机的输出转矩所包含的输出转矩高频和高频信 号之间的相位差，来计算交流旋转电机的旋转位置。由此，能获得一种不受交流旋转电机的 转速、是否有电突极性W及是否发射磁饱和该些情况的制约，而能推定交流旋转电机的旋 转位置的交流旋转电机的控制装置、具备交流旋转电机的控制装置的交流旋转电机驱动系 统W及电动助力转向系统。
【附图说明】
[0014] 图1是本发明的实施方式1的交流旋转电机的控制装置的结构图。 图2是表示本发明的实施方式1中、实际的d-q轴及推定d-q轴与高频电流的合成矢 量之间的相位关系的说明图。 图3是本发明的实施方式2的交流旋转电机的控制装置的结构图。 图4是本发明的实施方式3的电动助力转向系统的结构图。 图5是表示本发明的实施方式3中、分别施加于交流旋转电机、方向盘、W及传动轴的 转矩的关系的说明图。 图6是表示本实施方式3中、与施加于交流旋转电机的输出轴的转矩相对应的输出转 矩高频和与转矩检测部所检测出的转矩相对应的输出转矩高频之间的相位关系的说明图。
【具体实施方式】
[0015] W下，使用附图，对本发明的交流旋转电机的控制装置、具备交流旋转电机的控制 装置的交流旋转电机驱动系统及电动助力转向系统的优选实施方式进行说明。另外，在附 图的说明中，对相同要素标注相同的标号，并省略重复说明。
[0016] 实施方式1. 图1是本发明的实施方式1的交流旋转电机的控制装置的结构图。该图1中，除了交 流旋转电机的控制装置W外，还一并示出了作为控制对象的交流旋转电机1及转矩检测部 2。
[0017] 本实施方式1的交流旋转电机的控制装置包括功率提供部10W及旋转位置推定 部20。交流旋转电机1中，由功率提供部10提供高频功率，转矩检测部2对交流旋转电机 1输出的输出转矩Tm进行检测。另外，在发明的详细说明中使用的该"高频功率"是指在不 会对交流旋转电机1的旋转控制产生影响的范围内，对从功率提供部10提供给交流旋转电 机1的功率叠加高频分量后得到的功率。
[0018] 另外，下面对于交流旋转电机1的两个旋转轴上的第1轴和第2轴，如W下方式来 表示说明。目P，第1轴与交流旋转电机1的转子磁通的相位方向相同，表示为d轴，第2轴 在与第1轴正交的方向上，表示为q轴。
[0019] 此处，本实施方式1具有W下技术特征。 (特征1)功率提供部10基于基准指令信号、高频信号W及旋转位置推定部20运算得 到的旋转位置，将叠加有与高频信号相对应的高频分量的高频功率提供给交流旋转电机1。 (特征2)旋转位置推定部20从提供高频功率的交流旋转电机1的输出转矩提取出高 频分量，W作为输出转矩高频，基于输出转矩高频及高频信号对旋转位置进行计算。
[0020] W下，对上述技术特征的详细情况进行说明 首先，对功率提供部10进行说明。此处，为了进行具体的例示并进行说明，假设W下的 情况。目P，从外部输入至功率提供部10的基准指令信号中，作为d轴基准指令信号为d轴 电流指令idl*，作为q轴基准指令信号为q轴电流指令iql*。此外，输入至功率提供部10 的高频信号中，作为d轴高频信号为d轴高频电流Aid、作为q轴高频信号为q轴高频电流 Aiq。并且，假设作为由功率提供部10提供的高频功率，向交流旋转电机1施加叠加有与高 频信号相对应的高频分量的=相交流电压的情况。
[0021] d轴电流指令idl*及q轴电流指令iql*表示d-q轴上的电流指令中的d轴分量 和q轴分量。同样地，d轴高频电流Aid及q轴高频电流Aiq表示d-q轴上的高频电流中 的d轴分量和q轴分量。
[0022] 从基准指令信号发生部（未图示）向功率提供部10输入d轴电流指令idl*及q 轴电流指令iql*，从高频信号发生部（未图示）向功率提供部10输入d轴高频电流Aid及 q轴高频电流Aiq。
[0023] 功率提供部10向交流旋转电机1施加基于d轴电流指令idl*及q轴电流指令 iql*、d轴高频电流Aid及q轴高频电流Aiq、旋转位置推定部20计算得到的旋转位置0 而生成的=相交流电压。另外，此处所说的"旋转位置0"是指交流旋转电机1的转子的旋 转位置。
[0024] 功率提供部10包括高频叠加部11、电流控制部12、坐标转换部13、功率转换部14 W及电流检测部15。
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