專利名稱：電動機(jī)控制裝置、洗衣機(jī)、空調(diào)及電動油泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及穩(wěn)定地驅(qū)動永磁體電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
為了起動永磁體電動機(jī)，一般的方法采用·定位模式，其在特定的相上通以電流，進(jìn)行轉(zhuǎn)子的定位。
·其次，同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式，其不使用永磁體電動機(jī)的轉(zhuǎn)動角度位置的信息(不進(jìn)行位置反饋)驅(qū)動同步電動機(jī)，慢慢地提高逆變器的輸出頻率，從上述定位狀態(tài)加速到某一轉(zhuǎn)速。
·再次，在其轉(zhuǎn)速以上，進(jìn)入位置反饋運(yùn)轉(zhuǎn)模式，其利用磁極位置的推測值或由磁極位置傳感器得到的轉(zhuǎn)角位置信息進(jìn)行轉(zhuǎn)動。
在這種方法中，在上述的某一轉(zhuǎn)速切換運(yùn)轉(zhuǎn)模式時(shí)，在同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式狀態(tài)下生成控制系統(tǒng)的假設(shè)的轉(zhuǎn)動位置和實(shí)際的轉(zhuǎn)子位置差別很大，當(dāng)切換的前后不能保持電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的連續(xù)性時(shí)，剛切換后轉(zhuǎn)速會變得異常高速或相反異常低速，產(chǎn)生轉(zhuǎn)速變化很大的切換沖擊(chock)。切換沖擊的程度根據(jù)切換方法、切換時(shí)的負(fù)載條件而變化。
作為運(yùn)轉(zhuǎn)模式切換時(shí)的其他的沖擊之一，還存在電流增大的峰值電流的問題。關(guān)于將其抑制為低值的技術(shù)，例如特開2004-222382號公報(bào)上記載的方法。在此以往技術(shù)中，作為同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式的電壓的決定方法，根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩越大、永磁體電動機(jī)上流過的電流越小的關(guān)系，推測負(fù)載轉(zhuǎn)矩，將對應(yīng)推測的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的電壓施加到永磁體電動機(jī)上。其后，當(dāng)3相的相位和轉(zhuǎn)動角度位置間的相位差在規(guī)定相位差范圍內(nèi)時(shí)，切換到采用轉(zhuǎn)角位置信息的模式。
專利文獻(xiàn)1特開2004-222382號公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
在上述的以往技術(shù)中，還沒有記載在同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式下，為了決定電壓，根據(jù)流過永磁體電動機(jī)的電流的變化推測負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化，另一方面，運(yùn)轉(zhuǎn)模式的切換是3相相位和轉(zhuǎn)角位置間的相位差達(dá)到規(guī)定相位差范圍內(nèi)時(shí)進(jìn)行的構(gòu)成，切換時(shí)利用同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式下推測的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方法。另外，也沒有記載對于切換后的很大速度變動的對策法。
本發(fā)明的目的在于，抑制從同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式向位置反饋運(yùn)轉(zhuǎn)模式切換時(shí)產(chǎn)生的很大的速度變化，實(shí)現(xiàn)不依賴負(fù)載轉(zhuǎn)矩的同樣的加速特性。
本發(fā)明的特征之一在于，在電動機(jī)控制裝置中，具備電流控制器，其以電流指令值作為輸入；電壓指令值生成器，其以上述電流控制器的輸出作為輸入；電力變換電路，其按照上述電壓指令值生成器的輸出，向永磁體電動機(jī)施加電壓，在該電動機(jī)控制裝置中，具備不進(jìn)行位置反饋的同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式和由位置反饋構(gòu)成的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，在同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式中進(jìn)行與永磁體電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩成比例的值的推測運(yùn)算，以與上述轉(zhuǎn)矩成比例的值為基礎(chǔ)，設(shè)定與速度控制器、上述電流控制器或上述電壓指令值生成器有關(guān)的控制常數(shù)，轉(zhuǎn)移到上述位置反饋的運(yùn)轉(zhuǎn)模式。
還有，本發(fā)明的其他特征按照本申請權(quán)利要求的范圍記載。
(有益效果)根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制從同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式向位置反饋運(yùn)轉(zhuǎn)模式切換時(shí)所產(chǎn)生的很大的速度變化。


圖1是關(guān)于本發(fā)明的一實(shí)施例的電動機(jī)控制裝置的全體構(gòu)成圖。
圖2是電力變換電路的一構(gòu)成例。
圖3是d軸電流控制器的一例。
圖4是q軸電流控制器的一例。
圖5是速度控制器的一例。
圖6是用于向各運(yùn)轉(zhuǎn)模式轉(zhuǎn)移和特征的簡略圖的一例。
圖7是ASR的初始值為0時(shí)的輕負(fù)載時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果的一例。
圖8是ASR的初始值為0時(shí)的重負(fù)載時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果的一例。
圖9是ASR的初始值相當(dāng)于加速轉(zhuǎn)矩部分和負(fù)載轉(zhuǎn)矩部分的值時(shí)的輕負(fù)載時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果的一例。
圖10是ASR的ASR的初始值相當(dāng)于加速轉(zhuǎn)矩部分和負(fù)載轉(zhuǎn)矩部分的值時(shí)的重負(fù)載時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果的一例。
圖11是用于說明Δθc的矢量圖。
圖12是用于說明在同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式之間，設(shè)置逆變器頻率指令值ω1*為一定的區(qū)間時(shí)的各指令值的變化的簡略圖的一例。
圖13是在本發(fā)明的第2實(shí)施例中的電流檢測機(jī)構(gòu)構(gòu)成圖的一例。
圖14是在本發(fā)明的第2實(shí)施例中的逆變器輸入直流電流IDC檢測機(jī)構(gòu)的構(gòu)成圖的一例。
圖15是用于說明從直流電流再現(xiàn)電動機(jī)電流的方法的波形圖的一例。
圖16是用于說明同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式中、變更電流相位θp時(shí)的各指令值的變化的簡略圖的一例。
圖17是本發(fā)明的第4實(shí)施例中的全體構(gòu)成圖的一例。
圖18是本發(fā)明應(yīng)用于洗衣機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)時(shí)的洗衣機(jī)的示意圖的一例。
圖19是本發(fā)明應(yīng)用于空調(diào)的驅(qū)動系統(tǒng)時(shí)的空調(diào)的示意圖的一例。
圖20是進(jìn)行本發(fā)明的動作驗(yàn)證時(shí)的構(gòu)成圖的一例。
圖21時(shí)本發(fā)明應(yīng)用于電動油泵時(shí)的示意圖的一例。
圖中符號說明1b-電動機(jī)控制裝置，2、2b-控制部，3-電壓指令值生成器，5-電力變換電路，6-永磁體電動機(jī)，7a、7b-電動機(jī)電流檢測機(jī)構(gòu)，7c-電流檢測電路，8、8a、8b-3φ/dq變換器，9-積分器，10-軸誤差運(yùn)算器，11a、11b、11c、11d-減法器，12、12a-電流檢測機(jī)構(gòu)，13-PLL控制器，14-速度控制器，14A-比例運(yùn)算部，14B-積分運(yùn)算部，15、15a-負(fù)載推測器，16a、16b-控制切換開關(guān)，17-積分項(xiàng)初始值運(yùn)算部，20-直流電壓源，21-逆變器，22a、22b、22c-PWM脈沖信號，23-驅(qū)動電路，41-電動機(jī)電流再現(xiàn)運(yùn)算器，42-d軸電流控制器，43-q軸電流控制器，44-運(yùn)算放大器，45-電流檢測阻抗，46-電流檢測電路，50-驗(yàn)證裝置，52-磁極位置傳感器，200-洗衣機(jī)，203-驅(qū)動用電動機(jī)，Idc-d軸電流，Iqc-q軸電流，Id*-d軸電流指令值，Iq*-q軸電流指令值，Iq^-q軸電流推測值，I0-積分項(xiàng)初始值，Vd*-d軸電壓指令值，Vq*-q軸電壓指令值，ω*-頻率指令值，ω1*-逆變器頻率指令值，ω1-檢測頻率，ωr-旋轉(zhuǎn)頻率，Δθc-軸誤差，θdc-推測磁極位置，θp-電流相位，IDC-逆變器輸入直流電流。
具體實(shí)施例方式
在本實(shí)施例中，位置反饋運(yùn)轉(zhuǎn)模式的位置信息是作為從電動機(jī)電壓指令和電動機(jī)電流信息得到的進(jìn)行無位置傳感控制的信息，以永磁體電動機(jī)轉(zhuǎn)子的磁束方向位置為d軸、和對于由此沿其旋轉(zhuǎn)方向超前90度的q軸方向組成的d-q實(shí)轉(zhuǎn)動坐標(biāo)系，以控制上的假想轉(zhuǎn)子位置dc軸和由此沿其旋轉(zhuǎn)方向上超前90度的控制上的位置qc軸組成的控制上的dc-qc控制轉(zhuǎn)動坐標(biāo)系內(nèi)的控制為基本。還有，在以下的說明中只有dc-qc坐標(biāo)軸稱為控制軸。
另外，永磁體電動機(jī)為非突極型，不發(fā)生磁阻轉(zhuǎn)矩的情況進(jìn)行說明。
(實(shí)施例1)以下，利用附圖，詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是關(guān)于本發(fā)明的電動機(jī)控制裝置的基本構(gòu)成圖。電動機(jī)控制裝置1粗略劃分的構(gòu)成包括電流檢測機(jī)構(gòu)12；控制部2，其以電流檢測機(jī)構(gòu)12輸出的d軸檢測電流Idc及q軸檢測電流Iqc為輸入進(jìn)行運(yùn)算，最終輸出施加給永磁體電動機(jī)(PM)6的3相電壓指令值(Vu*，Vv*，Vw*)；電力變換電路5，其將對應(yīng)3相電壓指令值(Vu*，Vv*，Vw*)的電壓施加到永磁體電動機(jī)6。
電流檢測機(jī)構(gòu)12的構(gòu)成包括電動機(jī)電流檢測機(jī)構(gòu)(7a及7b)，其檢測流過電動機(jī)的3相交流電流內(nèi)的流過U相及W相的電流Iu、Iw；3φ/dq變換器8，其利用推測磁極位置θdc，將檢測的電動機(jī)電流，從3相軸變換向控制軸進(jìn)行坐標(biāo)變換，求得d軸檢測電流Idc及q軸檢測電流Iqc。
電力變換電路5如圖2所示，由逆變器21、直流電壓源20、驅(qū)動電路23構(gòu)成。逆變器21由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、功率MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等的半導(dǎo)體元件構(gòu)成。這些半導(dǎo)體用于U相、V相、W相的上下橋臂，各個(gè)上下橋臂的連接點(diǎn)都布線連接到永磁體電動機(jī)6。逆變器21根據(jù)驅(qū)動電路23輸出的脈沖狀的PWM脈沖信號(22a，22b，22c)進(jìn)行開關(guān)動作。通過切換直流電壓源20，將任意頻率的交流電壓施加到永磁體電動機(jī)6上，驅(qū)動電動機(jī)。
控制部2的構(gòu)成包括軸誤差運(yùn)算器10，其輸入d軸檢測電流Idc及q軸檢測電流Iqc和d軸及q軸電壓指令值(Vd*及Vq*)，運(yùn)算永磁體電動機(jī)6的轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)動位置(實(shí)轉(zhuǎn)動坐標(biāo)軸)和假想轉(zhuǎn)動位置(控制軸)的位置誤差(Δθc)；PLL控制器13，其利用減法器11a求得軸誤差Δθc和軸誤差指令值Δθ*(通常為0)的差，為了使其變?yōu)?調(diào)整逆變器頻率指令值ω1*；控制切換開關(guān)(16a及16b)，其切換后述的定位模式及同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式和無位置傳感器模式；速度控制器14，其在無位置傳感器模式中，利用減法器11d求得頻率指令值ω*和逆變器頻率指令值ω1*的差，為了使其變?yōu)?，由用于調(diào)整q軸電流指令值(Iq*)的比例運(yùn)算部和積分運(yùn)算部組成；負(fù)載推測器15，其在同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式下，利用d軸檢測電流Idc及q軸檢測電流Iqc和軸誤差Δθc，求得q軸電流推測值Iq^；積分項(xiàng)初始值運(yùn)算部17，其根據(jù)q軸電流推測值Iq^，運(yùn)算速度控制器14的積分運(yùn)算部的積分項(xiàng)初始值I0；電流控制器42及43，其分別利用減法器11b、11c求得d軸及q軸電流指令值(Id*及Iq*)和d軸檢測電流Idc及q軸檢測電流Iqc的差，為了使其變?yōu)?，調(diào)整第2電流指令值(Id**及Iq**)；電壓指令值生成器3，其利用Id**及Iq**和逆變器頻率指令值ω1*，進(jìn)行矢量運(yùn)算，輸出Vd*及Vq*；dq/3φ變換器4，其從控制軸將Vd*及Vq*坐標(biāo)變換為3相軸，輸出施加給永磁體電動機(jī)6的3相電壓指令值(Vu*，Vv*，Vw*)；積分器9，其積分變頻器頻率指令值ω1*，輸出推測磁極位置θdc。
控制部2的大多數(shù)由個(gè)人計(jì)算機(jī)(微計(jì)算機(jī))、DSP(Digital SignalProcessor)等的半導(dǎo)體集成電路構(gòu)成。
下面，針對構(gòu)成控制部2的各部分進(jìn)行說明。
在電壓指令值生成器3中，如下式所示，利用d軸及q軸的第2電流指令值(Id**及Iq**)和逆變器頻率指令值ω1*和電動機(jī)常數(shù)，進(jìn)行矢量運(yùn)算，輸出Vd*及Vq*。

Vd*＝R×Id**-ω1*×Lq×Iq**Vq*＝R×Iq**+ω1*×Ld×Id**+ω1*×Ke…(式1)這里，在(式1)中，R是永磁體電動機(jī)6的一次繞組阻抗值，Ld是d軸的電感，Lq是q軸的電感，Ke是感應(yīng)電壓系數(shù)。
軸誤差運(yùn)算器10利用d軸檢測電流Idc、q軸檢測電流Iqc、電壓指令值生成器3來的Vd*及Vq*，算出軸誤差Δθc。軸誤差Δθc在減法器11a中被預(yù)先設(shè)定的軸誤差指令值Δθ*(通常為0)進(jìn)行減法運(yùn)算，此差值(差分)通過PLL控制器13的比例積分控制，得到檢測頻率ω1。在后述的無位置傳感器模式中，將此檢測頻率ω1作為逆變器頻率指令值ω1*，通過用積分器9對其進(jìn)行積分，能夠推測出永磁體電動機(jī)6的磁極位置。據(jù)此推測的推測磁極位置θdc，被輸入到dq/3φ變換器4和3φ/dq變換器8中，用于各邏輯運(yùn)算。
也就是說，在本實(shí)施例的控制器2中，算出永磁體電動機(jī)6的轉(zhuǎn)子的實(shí)轉(zhuǎn)動坐標(biāo)軸和控制軸的軸誤差Δθc，以使其算出的軸誤差Δθc變?yōu)?，換而言之，為了控制軸變成和永磁體電動機(jī)6的轉(zhuǎn)子的實(shí)轉(zhuǎn)動坐標(biāo)軸相同，利用PLL(Phase Locked Loop)法修正逆變器頻率指令值ω1*，推測出磁極位置。
下面，針對電流控制器42及43的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖3表示d軸電流控制器42的構(gòu)成。通過減法器11b求出從上位裝置等得到的d軸電流指令值Id*和d軸電流檢測值Idc的偏差，將其乘以比例增益Kpd的比例運(yùn)算部42A的輸出信號、和乘以積分增益Kid進(jìn)行積分處理的積分運(yùn)算部42B的輸出信號進(jìn)行加法運(yùn)算，按照下式輸出第2的d軸電流指令值Id**。
Id**＝(Id*-Idc)×(Kpd+Kid/S)…(式2)圖4表示q軸電流控制器43的構(gòu)成。通過減法器11c求得由上位裝置等提供的或由速度控制器14得到的q軸電流指令值Iq*和d軸電流檢測值Idc的偏差，將其乘以比例增益Kpq的比例運(yùn)算部43A的輸出信號和乘以積分增益Kiq、進(jìn)行積分處理的積分運(yùn)算部43B的輸出信號進(jìn)行加法運(yùn)算，按照下式，輸出第2的q軸電流指令值Iq**。
Iq**＝(Iq*-Iqc)×(Kpq+Kiq/S)…(式3)最后，圖5表示速度控制器14的構(gòu)成圖。當(dāng)控制切換開關(guān)16a在B側(cè)時(shí)，利用減法器11d求得由上位裝置等提供的頻率指令值ω*和由PLL得到的逆變器頻率指令值ω1*的偏差，將其乘以比例增益Kpa的比例運(yùn)算部14A的輸出信號、和乘以積分增益Kia進(jìn)行積分處理的積分運(yùn)算部14B的輸出信號進(jìn)行加法運(yùn)算，按照下式，輸出q軸電流指令值Iq*。
Iq*＝(ω*-ω1*)×(Kda+Kia/S)…(式4)這里，控制切換開關(guān)16a切換到B側(cè)時(shí)刻的積分運(yùn)算部的積分項(xiàng)初始值I0變成了本發(fā)明的重要的控制常數(shù)。下面進(jìn)行詳細(xì)闡述。
針對起動永磁體電動機(jī)6時(shí)的基本動作進(jìn)行說明。圖6是表示起動永磁體電動機(jī)6時(shí)的各運(yùn)轉(zhuǎn)模式的轉(zhuǎn)移的簡略圖。運(yùn)轉(zhuǎn)模式有3種定位模式，其在任意相的電動機(jī)繞組中，緩慢地流過直流電流，使永磁體電動機(jī)6的轉(zhuǎn)子固定在某一位置；同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式，其按照d軸電流指令值Id*及q軸電流指令值Iq*和頻率指令ω*，決定施加到永磁體電動機(jī)6的電壓；無位置傳感器模式，其為了使軸誤差Δθc變?yōu)?，調(diào)整逆變器頻率指令值ω1*。
這些運(yùn)轉(zhuǎn)模式通過變更d軸電流指令值Id*、q軸電流指令值Iq*和頻率指令ω1*中的任何一個(gè)，或切換控制部2內(nèi)的控制切換開關(guān)(16a及16b)，轉(zhuǎn)移到其他的運(yùn)轉(zhuǎn)模式。還有，控制切換開關(guān)(16a及16b)，特別地盡量不間斷那樣2個(gè)同時(shí)切換。
在定位模式中，將控制切換開關(guān)(16a及16b)置于A側(cè)。即頻率指令ω*直接變?yōu)槟孀兤黝l率指令值ω1*，從上位控制器等以外提供的q軸電流指令值Iq0*直接地變?yōu)镮q*。為了在永磁體電動機(jī)6上流過直流，使逆變器頻率指令值ω1*為0。
定位模式結(jié)束后，轉(zhuǎn)移到同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式?？刂魄袚Q開關(guān)(16a及16b)仍在A側(cè)。在同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式中，d軸電流指令值Id*仍為一定值(此起動方法稱為Id起動)、使逆變器頻率指令值ω1*增加。由此，永磁體電動機(jī)6跟隨逆變器頻率指令值ω1*加速。
在到達(dá)可以無位置傳感的頻率的時(shí)刻，切換開關(guān)(16a及16b)位于B側(cè)，轉(zhuǎn)移到無位置傳感器模式。由此，為了使軸誤差Δθc和軸誤差指令值Δθ*(通常為0)的差為0，PLL控制器13在調(diào)整頻率指令值的同時(shí)，為了使頻率指令值ω*和逆變器頻率指令值ω1*的差變?yōu)?，速度控制器14調(diào)整q軸電流指令值(Iq*)。Iq*變?yōu)橄喈?dāng)于加速轉(zhuǎn)矩部分和負(fù)載轉(zhuǎn)矩部分的值，永磁體電動機(jī)6加速。其后，當(dāng)加速結(jié)束、達(dá)到一定速度時(shí)，利用相當(dāng)于負(fù)載轉(zhuǎn)矩部分的值變?yōu)橐欢?。另外，d軸電流指令值Id*，由于永磁體電動機(jī)為非突極型，所以在無位置傳感器模式之間設(shè)定為0。
對于圖6所示的簡略圖，實(shí)際根據(jù)永磁體電動機(jī)6的負(fù)載、PLL控制器13及電流控制器(42及43)及速度控制器14的響應(yīng)頻率而變化。
圖7及圖8表示各控制器的響應(yīng)頻率一定，永磁體電動機(jī)6的負(fù)載變化時(shí)的各指令值、永磁體電動機(jī)6的實(shí)際的旋轉(zhuǎn)頻率ωr及軸誤差Δθc的變化。圖7是輕負(fù)載、圖8是重負(fù)載的情況。
在圖7及圖8中，應(yīng)該注意的是軸誤差Δc和旋轉(zhuǎn)頻率ωr的變化。輕負(fù)載時(shí)(圖7)是軸誤差Δθc幾乎為0，旋轉(zhuǎn)頻率ωr幾乎跟隨逆變器頻率指令值ω1*。然而，在重負(fù)載時(shí)(圖8)，軸誤差Δc從同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式中變?yōu)樨?fù)的很大值，旋轉(zhuǎn)頻率ωr延遲跟隨逆變器頻率指令值ω1*。這是由于為了使速度控制器14的積分項(xiàng)初始值I0為0，直到Iq*達(dá)到加速轉(zhuǎn)矩部分和負(fù)載轉(zhuǎn)矩部分的值之前都存在時(shí)間延遲。當(dāng)軸誤差Δc大時(shí)，永磁體電動機(jī)6也有失調(diào)、停止的情況。
這里，以重負(fù)載時(shí)幾乎沒有時(shí)間延遲、使其跟隨逆變器頻率指令值為目的，在圖9及圖10中表示將相當(dāng)于加速轉(zhuǎn)矩部分和負(fù)載轉(zhuǎn)矩部分的值設(shè)定為速度控制器14的積分項(xiàng)初始值I0時(shí)的結(jié)果。圖9是輕負(fù)載的情況，圖10是重負(fù)載的情況。
如果和剛才一樣，注意軸誤差Δc和旋轉(zhuǎn)頻率ωr的變化，這次重負(fù)載時(shí)(圖10)，切換到無位置傳感器模式后的軸誤差Δθc幾乎為0，旋轉(zhuǎn)頻率ωr幾乎跟隨逆變器頻率指令值ω1*。與此相對，輕負(fù)載時(shí)(圖9)，軸誤差Δθc變?yōu)檎暮艽笾?，旋轉(zhuǎn)頻率ωr會產(chǎn)生過大的超調(diào)。也有旋轉(zhuǎn)頻率ωr的超調(diào)量過大，根據(jù)電動機(jī)控制裝置1的用途，超過設(shè)計(jì)的最大轉(zhuǎn)速的情況，變成了問題。
鑒于上述圖7～圖10的結(jié)果，如果速度控制器14的積分項(xiàng)初始值I0對應(yīng)負(fù)載為適當(dāng)?shù)闹禃r(shí)，幾乎時(shí)間不會延遲，旋轉(zhuǎn)頻率ωr能夠跟隨逆變器頻率指令值ω1*；如果初始值不適當(dāng)，會產(chǎn)生時(shí)間延遲。換而言之，在轉(zhuǎn)移到無位置傳感運(yùn)轉(zhuǎn)之前，有必要求得對應(yīng)負(fù)載的適當(dāng)?shù)乃俣瓤刂破鞯某跏贾怠?br> 還有，有必要使無位置傳感器運(yùn)轉(zhuǎn)模式切換時(shí)刻的軸誤差接近0極限。如上述例子所示，在同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式中，在d軸電流指令值Id*為一定的Id起動的情況下，在無負(fù)載時(shí)為0度、在可能起動的最大負(fù)載時(shí)會產(chǎn)生+90度的軸誤差。
為了解決這一問題，使速度控制器14的積分項(xiàng)初始值I0為對應(yīng)負(fù)載的適當(dāng)值，根據(jù)q軸電流推測值Iq^求取，及使無位置傳感器運(yùn)轉(zhuǎn)模式切換時(shí)刻的軸誤差接近0極限是本發(fā)明的目的。還有，代替q軸電流推測值Iq^，也可從與永磁體電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩成比例的值求得積分項(xiàng)初始值I0。另外，也可將與轉(zhuǎn)矩成比例的值直接輸入到速度控制器14、電流控制器、電壓指令值生成器13中。其原因在于，即使將與永磁體電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩成比例的值輸入到速凍控制器14、電流控制器、電壓指令生成器3中，控制器2b也能夠輸出滿足轉(zhuǎn)矩的控制指令，所以能夠抑制從作為本發(fā)明目的的同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式向位置反饋運(yùn)轉(zhuǎn)模式切換時(shí)產(chǎn)生的很大的速度變化。
在本實(shí)施例中，針對積分項(xiàng)初始值I0的求法進(jìn)行說明。
下面，針對用于實(shí)現(xiàn)上述目的之一的負(fù)載推測器進(jìn)行闡述。在本實(shí)施例中，所謂負(fù)載為電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，此電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩*τ和轉(zhuǎn)矩電流Iq存在如下式的關(guān)系。
τ＝{(3/2)×P×Ke}×Iq…(式5)這里，P是極對數(shù)，Ke是感應(yīng)電壓系數(shù)，由于任何一個(gè)都是常數(shù)，所以對應(yīng)電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩τ的推測，也可推測Iq。由此，在圖1所示的負(fù)載推測器15中，利用下式的d軸檢測電流Idc及q軸檢測電流Iqc和軸誤差Δθc，求得q軸電流推測值Iq^。
Iq^＝Iqc×cosΔθc+Idc×sinΔθc…(式6)如果用矢量圖表現(xiàn)(式6)，如圖11所示。(式6)的第1項(xiàng)是qc軸上的電流投影到q軸上時(shí)的大小。第2項(xiàng)是dc軸上的電流投影到q軸上時(shí)的大小。即利用檢測的控制軸上的電流，求得q軸電流Iq。這是應(yīng)用了在同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式中，對應(yīng)負(fù)載、電流相位自動錯(cuò)位，會流過相應(yīng)負(fù)載的Iq的原理。
利用(式6)得到的q軸電流推測值Iq^，相當(dāng)于運(yùn)算積分項(xiàng)初始值I0，有以下所示的多個(gè)運(yùn)算方法，根據(jù)用途，能夠帶來各種效果。
采用利用同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式的最終時(shí)刻的d軸檢測電流Idc、q軸檢測電流Iqc和軸誤差Δθc得到的q軸電流推測值Iq^。通過這種方法，能夠設(shè)定出適合運(yùn)轉(zhuǎn)模式切換時(shí)的負(fù)載狀態(tài)的積分項(xiàng)初始值I0。
采用利用同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式中的d軸檢測電流Idc、q軸檢測電流Iqc和軸誤差Δθc的某一區(qū)間的平均值運(yùn)算出的Iq^，或瞬時(shí)的各d軸檢測電流Idc、q軸檢測電流Iqc和軸誤差Δθc求得的Iq^的平均值。通過這種方法，即使存在負(fù)載脈動等、檢測值上存在偏差也可通過使用同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式中的平均值，將其影響限制在最小限。
如圖12所示，在同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式間設(shè)置逆變器的頻率指令值ω1*為一定的區(qū)間，采用利用其區(qū)間內(nèi)的d軸檢測電流Idc、q軸檢測電流Iqc和軸誤差Δθc求得的q軸電流推測值Iq^。在此區(qū)間內(nèi)，電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩由于加速轉(zhuǎn)矩部分消失、變成了和負(fù)載轉(zhuǎn)矩等相等，所以能夠設(shè)定相當(dāng)于負(fù)載轉(zhuǎn)矩的Iq^作為積分項(xiàng)初始值I0。還有，通過將逆變器頻率指令值ω1*為一定的區(qū)間作為永磁體電動機(jī)6的機(jī)械角的1轉(zhuǎn)或其以上轉(zhuǎn)數(shù)，能夠除去每個(gè)區(qū)間內(nèi)變動的周期的脈動轉(zhuǎn)矩成分。
根據(jù)上述運(yùn)算的積分項(xiàng)初始值I0，無論任何負(fù)載幾乎時(shí)間都不延遲或旋轉(zhuǎn)頻率ωr能夠跟隨逆變器頻率指令值ω1*，這一結(jié)果能夠大幅度地減低運(yùn)轉(zhuǎn)模式切換時(shí)的沖擊。其原因在于雖然大多數(shù)負(fù)載在機(jī)械角1轉(zhuǎn)內(nèi)周期的變動，但為了減少切換時(shí)的沖擊，其平均值是必要的。
然而，在比機(jī)械角1周期短的區(qū)間內(nèi)轉(zhuǎn)矩脈動時(shí)，如果在其脈動轉(zhuǎn)矩的1周期以上的區(qū)間，使頻率指令為一定，能夠得到同樣的效果。
針對關(guān)于本發(fā)明的電動機(jī)控制裝置1的第2實(shí)施方式，利用圖13～圖16進(jìn)行說明。和實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，求得流過電動機(jī)的d軸及q軸檢測電流的電流檢測機(jī)構(gòu)的構(gòu)成和同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式下的電流指令值的給予方法。
如圖13所示，電流檢測機(jī)構(gòu)12a，其構(gòu)成包括電動機(jī)電流再現(xiàn)運(yùn)算器41，其從電流檢測電路7c和電流檢測電路7c檢測的逆變器的輸入直流電流IDC中再現(xiàn)3相交流電流(Iu、Iv、Iw)；和3φ/dq變換器8a，其從3相軸變換為dq軸，求得d軸及q軸檢測電流(Idc及Iqc)。
在本實(shí)施例中，檢測電力變換裝置5a的逆變器輸入直流電流IDC的機(jī)構(gòu)變成了采用電流檢測阻抗45的構(gòu)成(圖14)。檢測逆變器輸入直流電流IDC的電流檢測電路46，將電流檢測阻抗45的兩端的電壓輸入到運(yùn)算放大器44中進(jìn)行檢測。運(yùn)算放大器44例如由運(yùn)算放大器等的IC構(gòu)成。當(dāng)逆變器21通過收納IPM(Intelligent Power Module)等的6個(gè)開關(guān)元件于一個(gè)封裝內(nèi)的模塊構(gòu)成時(shí)，則其封裝內(nèi)內(nèi)置保護(hù)開關(guān)元件用的分流器阻抗的情況居多。那時(shí)，不需要附加新的用于電流檢測的電流檢測阻抗，可使零件點(diǎn)數(shù)的削減、省空間。
下面，針對從電流檢測電路46檢測的逆變器輸入直流電流IDC中再現(xiàn)3相交流電流(Iu、Iv、Iw)的電動機(jī)電流再現(xiàn)運(yùn)算器41a，利用圖15進(jìn)行說明。
圖15表示基準(zhǔn)三角波100、各相電壓指令信號(101a、101b、101c)、各相逆變器驅(qū)動信號組成的PWM脈沖信號(22a、22b、22c)、各相的輸入電流(102a～d)及流入電流檢測阻抗45的逆變器輸入直流電流IDC。觀察圖15可知，電力變換裝置5a的逆變器輸入直流電流IDC，對應(yīng)各相的IGBT的開關(guān)狀態(tài)而變化。在圖15中，各相IGBT的驅(qū)動信號(22a、22b、22c)意味著在High電平時(shí)各相的上橋臂接通，Low電平時(shí)各相的下橋臂接通。實(shí)際上各相上橋臂及下橋臂都分別給予了獨(dú)立的PWM脈沖信號，控制開關(guān)動作，但在圖15中，只簡易地進(jìn)行了表示。另外，在圖15中，為了說明，是未設(shè)置死區(qū)時(shí)間的圖形，實(shí)際上為了不使各相的上下橋臂短路，都會設(shè)置死區(qū)時(shí)間。
在圖15中，在只W相下橋臂接通、U相和V相的上橋臂接通的區(qū)間A和D中，能夠觀測到逆極性的W相輸入電流。另外，在V相和W相的下橋臂接通、只U相上橋臂接通的區(qū)間B及C中，能夠觀測同極性的U相輸入電流。
電動機(jī)電流再現(xiàn)運(yùn)算器41a有采樣保持功能，按照表示圖15的區(qū)間A～D的采樣保持信號Tsamp，通過采樣保持電力變換裝置5a的逆變器輸入直流電流IDC、組合各區(qū)間的電力變換裝置5a的逆變器輸入直流電流IDC，輸出3相交流的電動機(jī)電流。
這樣，在A～D區(qū)間內(nèi)能夠觀測對應(yīng)各相IGBT的開關(guān)狀態(tài)變化的逆變器輸入直流電流IDC，組合各區(qū)間的電流變換裝置5a的逆變器輸入直流電流IDC，能夠再現(xiàn)3相交流電動機(jī)電流。
下面，針對同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式下的電流指令值的給予方法進(jìn)行說明。
定位模式和實(shí)施例1同樣，在d軸流過直流電流，固定在永磁體電動機(jī)6的d軸的位置。定位結(jié)束后，向同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式轉(zhuǎn)移，在本實(shí)施例中，通過下式求得同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式中的Id*及Iq*。
Id*＝Kpos1×Ipos×cosθpIq*＝Kpos2×Ipos×sinθp…(式7)θp＝ωpos×T這里，Ipos是定位模式的最終時(shí)刻流過的電流值，Kpos1及Kpos2是電流振幅調(diào)整增益，ωpos是相當(dāng)于單位時(shí)間的電流相位θp的變化量，T是轉(zhuǎn)移到同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式后的時(shí)間。
在前面的實(shí)施例中說明的只d軸流過電流的Id起動的情況下，如已闡述的那樣，軸誤差Δθc無負(fù)載時(shí)為0度，最大負(fù)載時(shí)為+90度。另一方面，雖然沒有詳細(xì)敘述，在相反的只q軸流過Iq起動的情況下，在切換到無位置傳感器模式時(shí)，無負(fù)載時(shí)為-90度，最大負(fù)載時(shí)為0度，哪種情況都是最大產(chǎn)生90度的軸誤差，其結(jié)果是如圖1所示的PLL控制器13，使其軸誤差應(yīng)該為0那樣動作，檢測頻率ω1變動很大，不能進(jìn)行正確的速度檢測。因此，切換沖擊變大。
在本實(shí)施例中，通過在同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式中變更電流相位θp，使只流過d軸的電流減低，也流過q軸。這樣，通過變更同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式中的電流相位，能夠減少軸誤差Δθc的最大值，減少切換沖擊。
這樣，通過電流振幅調(diào)整增益Kpos1及Kpos2的決定方法，有如下所示的多個(gè)運(yùn)算方法，能夠帶來對應(yīng)各自用途的效果。
Kpos1＝Kpos2＝1，無位置傳感器模式切換時(shí)電流相位θp為45度的方法。此種情況變?yōu)闊o位置傳感切換時(shí)Id*＝Iq*。最大負(fù)載條件下的情況如圖16所示。在同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式中電流相位θp從0度變化到45度，模式切換時(shí)，軸誤差Δθc變?yōu)?45度。另一方面，相反無負(fù)載時(shí)為-45度，對于全負(fù)載范圍，最大也就變?yōu)?5度。
Kpos1＝1，Kpos2＝Iq^/Ipos，無位置傳感器模式切換時(shí)電流相位θp＝90度的方法。在這種方法中，其特征在于，如圖1所示的負(fù)載推測器的輸出，即按照(式6)求得的Iq^作為Kpos2。而且，無位置傳感器模式切換時(shí)，由于電流相位θp＝90度，所以那一時(shí)刻Id*＝0，Iq*＝Iq^，軸誤差幾乎為0。
Kpos1＝Kpos2＝Iq^/Ipos，無位置傳感器模式切換時(shí)電流相位θp＝90度的方法。在這種方法中，其特征在于，如圖1所示的負(fù)載推測器的輸出，即按照(式6)求得的Iq^作為Kpos1及Kpos2。和方法2不同點(diǎn)在于在同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式期間中軸誤差幾乎總是為0。
同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式的初始階段，作為上述方法1，至少在結(jié)束階段中是進(jìn)行上述方式2或方式3的方法。此方法在同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式的初始階段，變成了在軸誤差Δθc包含很多推測誤差時(shí)的最佳方法。
以下針對關(guān)于本發(fā)明的電動機(jī)控制裝置的第3實(shí)施方式進(jìn)行說明。
本實(shí)施例中的電動機(jī)控制裝置1b的全體構(gòu)成圖如圖17所示。和前面所示的兩個(gè)實(shí)施例相比，負(fù)載推測器的構(gòu)成不同。負(fù)載推測器15a的構(gòu)成為輸入d軸及q軸電壓指令值(Vd*及Vq*)和d軸及q軸檢測電流(Idc及Iqc)，按照下式運(yùn)算永磁體電動機(jī)的有功功率和轉(zhuǎn)矩推測值(τ^)。
τ^＝(Wp-Wcu)/ωr＝(3/2)×(Vd*×Idc+Vq*×Iqc)-(3/2)×R×(Idc^2+Iqc^2)]/(ω*/P) …(式8)這里，在(式8)中，Wp是有功功率，Wcu是銅損，ωr是永磁體電動機(jī)的實(shí)際的旋轉(zhuǎn)頻率，另外R是永磁體電動機(jī)6的一次繞組阻抗值，ω*是頻率指令，P是永磁體電動機(jī)的極對數(shù)。
還有，利用(式8)運(yùn)算的τ^，按照下式推測q軸電流推測值(Iq^)。
Iq^＝τ^/{(3/2)×P×Ke}…(式9)這里，在(式9)中，τ^是推測轉(zhuǎn)矩，P是極對數(shù)，Ke是感應(yīng)電壓系數(shù)。
利用根據(jù)此(式8)及(式9)推測的Iq^，如前面的兩個(gè)實(shí)施例所示那樣，·運(yùn)算構(gòu)成在無位置傳感器模式切換時(shí)的速度控制器14的積分運(yùn)算部14B的積分項(xiàng)初始值I0。
·在同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式中，能夠應(yīng)用于(式7)所示的Kpos1及Kpos2，并利用于Id*、Iq*的生成。
在本實(shí)施例中，基于從有功功率中減去銅損求得電動機(jī)輸出，據(jù)此求得推測轉(zhuǎn)矩的思考方法。在(式8)中采用的值，其特征在于，由于不依賴于轉(zhuǎn)子位置，所以即使軸誤差Δc產(chǎn)生時(shí)也能夠求得，還有只需通過簡單的四則運(yùn)算即可求得。另外，還有有功功率和銅損相比越大，越能夠精度很好地推測出轉(zhuǎn)矩的特征。
利用圖18，針對關(guān)于本發(fā)明的電動機(jī)控制裝置的第4實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖18是本發(fā)明組成的電動機(jī)控制裝置201應(yīng)用于洗衣機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)時(shí)的示意圖。洗衣機(jī)200在接水槽208中具有洗滌槽206和攪拌葉(pulsator)205的構(gòu)成。利用驅(qū)動用電動機(jī)203驅(qū)動洗滌槽206和攪拌葉205。驅(qū)動洗滌槽206和攪拌葉205中的任一個(gè)，在洗滌過程中都通過離合器部204切換。還有，離合器204也可以是有減速機(jī)構(gòu)的構(gòu)成和無減速機(jī)構(gòu)的構(gòu)成。電動機(jī)控制裝置201通過電動機(jī)配線202，在驅(qū)動用電動機(jī)203上施加交流電壓進(jìn)行驅(qū)動。
洗衣機(jī)的洗滌工程粗略劃分為清洗、洗滌、脫水、干燥。在這些各工程中，其特征在于，根據(jù)頻率指令ω*、起動時(shí)間變化，還有洗滌物的數(shù)量、布質(zhì)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩、慣性力矩會大幅度地變化。特別是在清洗時(shí)的起動中，在洗滌物浸泡在水中的狀態(tài)下，由于利用驅(qū)動用電動機(jī)203驅(qū)動攪拌葉，所以從驅(qū)動用電動機(jī)203來看的負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)時(shí)刻刻都變化。所以說洗衣機(jī)沒有定常狀態(tài)決不為過。在這樣的用途下，特別是一味地決定速度控制器14的響應(yīng)頻率是非常困難的，符合某一負(fù)載的響應(yīng)頻率，在其他負(fù)載時(shí)可能會產(chǎn)生性能惡化的折中。然而，采用本發(fā)明的負(fù)載推測器15，起動時(shí)的特性幾乎一定，另外從電力變換電路5a的逆變器輸入直流電流IDC檢測d軸及q軸檢測電流，用于各種控制，還有為了使算出的軸誤差Δθc為0，通過采用PLL法修正逆變器頻率指令值ω1*，推測磁極位置θdc，能夠省略電動機(jī)電流檢測機(jī)構(gòu)(7a及7b)和位置傳感器，使洗滌槽更大。
利用圖19針對關(guān)于本發(fā)明的電動機(jī)控制裝置的第5實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖19是將本發(fā)明組成的電動機(jī)控制裝置301應(yīng)用于空調(diào)300時(shí)的示意圖?？照{(diào)由室內(nèi)機(jī)302和室外機(jī)303構(gòu)成，室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)用配管連接，配管內(nèi)流過制冷劑。室內(nèi)機(jī)由熱交換器305和送風(fēng)機(jī)306構(gòu)成，室外機(jī)由熱交換器307、壓縮機(jī)308、壓縮機(jī)用電動機(jī)309和電動機(jī)控制裝置301構(gòu)成。空調(diào)在室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)之間流過制冷劑，通過室內(nèi)機(jī)的熱交換器向室內(nèi)送入冷風(fēng)或暖風(fēng)。
在這樣的構(gòu)成中，其特征在于，壓縮機(jī)內(nèi)存在根據(jù)每轉(zhuǎn)動1個(gè)機(jī)械角或負(fù)載的特性產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動。另外，存在壓縮機(jī)的輸入和輸出側(cè)的壓力差幾乎沒有的均壓狀態(tài)、有壓力差的差壓狀態(tài)，從壓縮機(jī)驅(qū)動用電動機(jī)來看的負(fù)載轉(zhuǎn)矩在均壓狀態(tài)變輕，差壓狀態(tài)變重。在這些用途中，例如如果對應(yīng)均壓狀態(tài)起動電動機(jī)時(shí)，在差壓狀態(tài)下會產(chǎn)生無位置傳感器模式切換時(shí)的沖擊，起動性能惡化，相反對應(yīng)差壓狀態(tài)使電動機(jī)起動時(shí)，均壓狀態(tài)下的起動性能惡化。
因此，通過采用本發(fā)明的負(fù)載推測器15，能夠推測符合負(fù)載的轉(zhuǎn)矩，使其無論在哪種壓力狀態(tài)下都能夠?qū)崿F(xiàn)圓滑地起動。其結(jié)果是作為空調(diào)重要功能的[急速冷房](或[急速暖房])在哪種條件下都能夠?qū)崿F(xiàn)。
(實(shí)施例6)關(guān)于本發(fā)明的電動機(jī)控制裝置1的控制部2，采用微計(jì)算機(jī)、DSP等的半導(dǎo)體集成電路通過軟件構(gòu)成的情況很多。因此，存在驗(yàn)證控制部2能否正確地被構(gòu)成這個(gè)很難的缺點(diǎn)。于是，在本實(shí)施例中，針對驗(yàn)證關(guān)于發(fā)明的構(gòu)成能否正確地動作的方法，利用圖20進(jìn)行說明。
需要測定的值有電動機(jī)控制裝置1輸出的3相電壓值(Vu，Vv，Vw)、3相電流值(Iu，Iv，Iw)、永磁體電動機(jī)6的磁極位置θd。
3相電壓值可通過測量直流電壓源20的N側(cè)和各相端子(30a，30b，30c)間的電壓測定?；蛘咭部梢酝ㄟ^測定各相線間的電壓，然后由其算出。
3相電流值例如可用CT等測定。
永磁體電動機(jī)6的磁極位置θd，例如可通過安裝采用編碼器的磁極位置傳感器52來測定。θd作為永磁體電動機(jī)6的轉(zhuǎn)子的磁束方向位置，固定子側(cè)的U相流過電流時(shí)產(chǎn)生的繞組磁束的方向選擇為0°。3相電壓值及3相電流值分別代入3φ/dq變換器(8a及8b)，采用磁極位置θd，得到dq軸電壓值(Vd及Vq)及dq軸電流值(Id及Iq)。
在同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式，由于控制部2不進(jìn)行位置控制，所以會產(chǎn)生實(shí)轉(zhuǎn)動坐標(biāo)軸和控制軸的軸誤差。因此，對應(yīng)負(fù)載，dq軸電流會變化。所以注意dq軸電壓值(Vd及Vq)，確認(rèn)是否滿足(式1)的關(guān)系。例如，象實(shí)施例1那樣，當(dāng)同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式間Iq*為0時(shí)，Vd應(yīng)該輸出相當(dāng)于R×Id*的電壓。
在無位置傳感器模式中，要特別注意模式轉(zhuǎn)移時(shí)的各值的動作。如果負(fù)載推測器15正常動作，模式轉(zhuǎn)移時(shí)各值變化。通過負(fù)載觀測不連續(xù)的電流波形。其次，不變更定位模式及同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，只變更永磁體電動機(jī)6的負(fù)載，觀測模式轉(zhuǎn)移時(shí)的各值的變化。隨著負(fù)載的增加，如果轉(zhuǎn)移到無位置傳感器模式時(shí)的Vq變大，則能夠確認(rèn)正常地進(jìn)行負(fù)載推測。還有，將磁極位置θd輸入到微分器51中，求得永磁體電動機(jī)6的實(shí)際的旋轉(zhuǎn)頻率ωr。如果不通過負(fù)載，幾乎時(shí)間不會延遲，旋轉(zhuǎn)頻率ωr跟隨逆變器頻率指令值ω1*，則能夠確認(rèn)負(fù)載推測的最終的效果。
(實(shí)施例7)利用圖21，針對關(guān)于本發(fā)明的電動機(jī)控制裝置的第7實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖21是在電動油泵400中適用本發(fā)明組成的電動機(jī)控制裝置401時(shí)的示意圖的一例。
通過電動油泵400，進(jìn)行油壓電路402的吐出壓(壓力)的調(diào)整，當(dāng)從圖2所示的[同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式]轉(zhuǎn)移到[位置傳感器]模式時(shí)，沒有負(fù)載推測器15的情況下，電動機(jī)6會急加減速起動，伴隨著油壓不能保持一定的問題(或油壓到一定之前需要很長時(shí)間)。
因此，通過采用本發(fā)明的負(fù)載推測器15，使推測符合負(fù)載的轉(zhuǎn)矩成為可能，也能夠使油壓迅速地保持一定。
權(quán)利要求
1.一種電動機(jī)控制裝置，其包括電流控制器，其以電流指令值作為輸入；電壓指令值生成器，其以上述電流控制器的輸出作為輸入；和電力變換電路，其按照上述電壓指令值生成器的輸出，向永磁體電動機(jī)施加電壓，其特征在于，具備不進(jìn)行位置反饋的同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式和位置反饋的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，在同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式中進(jìn)行與永磁體電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩成比例的值的推測運(yùn)算，以上述與轉(zhuǎn)矩成比例的值為基礎(chǔ)，設(shè)定與速度控制器、上述電流控制器或上述電壓指令值生成器有關(guān)的控制常數(shù)，轉(zhuǎn)移到上述位置反饋的運(yùn)轉(zhuǎn)模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)控制裝置，其特征在于，控制常數(shù)是電流指令值或生成電流指令的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)控制裝置，其特征在于，利用電壓指令值、電動機(jī)電流信息和電動機(jī)常數(shù)，求得永磁體電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)動位置和控制上的假想轉(zhuǎn)動位置之間的位置誤差，利用上述位置誤差，進(jìn)行與上述永磁體電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩成比例的值的推測運(yùn)算。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)控制裝置，其特征在于，利用電壓指令值、電動機(jī)電流信息和電動機(jī)常數(shù)求得永磁體電動機(jī)的有功功率，利用上述有功功率進(jìn)行與上述永磁體電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩成比例的值的推測運(yùn)算。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)控制裝置，其特征在于，與上述永磁體電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩成比例的值是q軸電流推測值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動機(jī)控制裝置，其特征在于，與上述永磁體電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩成比例的值是q軸電流推測值；由電壓指令值和電動機(jī)電流求得電動機(jī)輸入有功功率，由電動機(jī)常數(shù)和電動機(jī)電流求得電動機(jī)損失；由上述電動機(jī)輸入有功功率和上述電動機(jī)損失求得電動機(jī)輸出；利用上述電動機(jī)輸出和電動機(jī)速度或電動機(jī)速度推測值，求得轉(zhuǎn)矩推測值；由上述轉(zhuǎn)矩推測值上述q軸電流推測值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電動機(jī)控制裝置，其特征在于，具備只在上述位置反饋的運(yùn)轉(zhuǎn)模式下動作，以速度指令和檢測速度或推測速度作為輸入，輸出電流指令的速度控制器，以q軸電流推測值為基礎(chǔ)，設(shè)定構(gòu)成上述速度控制器與電流指令有關(guān)的積分要素。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)控制裝置，其特征在于，在同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式中，設(shè)置頻率指令為一定的區(qū)間；采用上述期間中的電動機(jī)電流信息，進(jìn)行與上述永磁體電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩成比例的值的推測運(yùn)算。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電動機(jī)控制裝置，其特征在于，頻率指令為一定的期間為永磁體電動機(jī)的轉(zhuǎn)子的機(jī)械角轉(zhuǎn)動1轉(zhuǎn)以上大小。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電動機(jī)控制裝置，其特征在于，頻率指令為一定的期間為根據(jù)負(fù)載的特性產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動周期的1周期以上大小。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)控制裝置，其特征在于，以從同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式轉(zhuǎn)移到位置反饋的運(yùn)轉(zhuǎn)模式之前的電動機(jī)電流信息為基礎(chǔ)，進(jìn)行與上述永磁體電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩成比例的值的推測運(yùn)算。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)控制裝置，其特征在于，與上述永磁體電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩成比例的值的推測運(yùn)算是與同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式的一定期間內(nèi)的多個(gè)上述轉(zhuǎn)矩成比例的值的運(yùn)算結(jié)果的平均值。
13.一種電動機(jī)控制裝置，在具有在通過特定的相中通以電流，進(jìn)行轉(zhuǎn)子的定位的定位模式；流過交流電流，不進(jìn)行位置反饋的周期運(yùn)轉(zhuǎn)模式；以及位置反饋的運(yùn)轉(zhuǎn)模式而起動的永磁體電動機(jī)的控制裝置中，其特征在于，在同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式的期間，順次改變定位時(shí)的通電的電流相位的第1電流和旋轉(zhuǎn)方向超前90度相位處的第2電流的比率。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電動機(jī)控制裝置，其特征在于，上述第1電流是d軸電流，上述第2電流是q軸電流或上述第1電流是q軸電流，上述第2電流是d軸電流。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電動機(jī)控制裝置，其特征在于，從上述同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式向上述位置反饋的運(yùn)轉(zhuǎn)模式切換之前，第1電流和第2電流幾乎相等。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電動機(jī)控制裝置，其特征在于，在上述同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式中，進(jìn)行與上述永磁體電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩成比例的值的推測運(yùn)算；以與上述永磁體電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩成比例的值為基礎(chǔ)，將從同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式向位置反饋的運(yùn)轉(zhuǎn)模式切換之前的第1電流和第2電流的比率，變化成隨著轉(zhuǎn)矩的變大，第1電流向小的方向變化或第2電流向大的方向變化。
17.一種洗衣機(jī)，其包括電動機(jī)系統(tǒng)，該電動機(jī)系統(tǒng)具備永磁體電動機(jī)；以電流指令值作為輸入的電流控制器；以上述電流控制器的輸出作為輸入的電壓指令值生成器；及電力變換電路，其按照上述電壓指令值生成器的輸出，向永磁體電動機(jī)施加電壓，其特征在于，在該洗衣機(jī)中具備不進(jìn)行位置反饋的同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式和位置反饋的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，通過在同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式中進(jìn)行與永磁體電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩成比例的值的推測運(yùn)算，以與上述轉(zhuǎn)矩成比例的值為基礎(chǔ)，設(shè)定與速度控制器、上述電流控制器或上述電壓指令值生成器相關(guān)的控制常數(shù)，轉(zhuǎn)移到上述位置反饋的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，由此以上述永磁體電動機(jī)作為轉(zhuǎn)動驅(qū)動源，使通過直接連結(jié)或使轉(zhuǎn)軸連結(jié)或脫離的切換機(jī)構(gòu)連接的洗滌槽攪拌葉或在外槽內(nèi)以轉(zhuǎn)軸為中心、轉(zhuǎn)動自由地被軸支撐的洗滌脫水槽轉(zhuǎn)動，進(jìn)行洗滌或漂洗或脫水或干燥的過程。
18.一種空調(diào)，其包括電動機(jī)系統(tǒng)，該電動機(jī)系統(tǒng)具備永磁體電動機(jī)；以電流指令值作為輸入的電流控制器；以上述電流控制器的輸出作為輸入的電壓指令值生成器；及電力變換電路，其按照上述電壓指令值生成器的輸出，向永磁體電動機(jī)施加電壓，其特征在于，在空調(diào)中具備不進(jìn)行位置反饋的同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式和位置反饋的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，通過在同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式中進(jìn)行與永磁體電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩成比例的值的推測運(yùn)算，以與上述轉(zhuǎn)矩成比例的值為基礎(chǔ)，設(shè)定與速度控制器、上述電流控制器或上述電壓指令值生成器相關(guān)的控制常數(shù)，轉(zhuǎn)移到上述位置反饋的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，由此使上述永磁體電動機(jī)作為壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)動驅(qū)動源。
19.一種電動油泵，其包括電動機(jī)系統(tǒng)，該電動機(jī)系統(tǒng)具備永磁體電動機(jī)；以電流指令值作為輸入電流控制器；以上述電流控制器的輸出作為輸入的電壓指令值生成器；電力變換電路，其按照上述電壓指令值生成器的輸出，向永磁體電動機(jī)施加電壓，其特征在于，在電動油泵中具備不進(jìn)行位置反饋的同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式和位置反饋的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，通過在同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式中進(jìn)行與永磁體電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩成比例的值的推測運(yùn)算，以與上述轉(zhuǎn)矩成比例的值為基礎(chǔ)，設(shè)定與速度控制器、上述電流控制器或上述電壓指令值生成器相關(guān)的控制常數(shù)，轉(zhuǎn)移到上述位置反饋的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，由此驅(qū)動上述永磁體電動機(jī)。
全文摘要
一種電動機(jī)控制裝置，通過在驅(qū)動永磁體電動機(jī)的同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式中進(jìn)行永磁體電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩推測，通過以其轉(zhuǎn)矩推測值的信息為基礎(chǔ)設(shè)定無位置傳感器運(yùn)轉(zhuǎn)模式下的電流指令值的初始值，抑制從同步運(yùn)轉(zhuǎn)模式向位置反饋運(yùn)轉(zhuǎn)模式切換時(shí)產(chǎn)生的很大的速度變化，不通過負(fù)載轉(zhuǎn)矩的實(shí)現(xiàn)同樣的加速特性。
文檔編號H02P6/08GK1905351SQ20061010766
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月29日
發(fā)明者鈴木尚禮, 遠(yuǎn)藤常博, 戶張和明, 金子大吾, 前田大輔, 山崎明 申請人:株式會社日立制作所, 日立空調(diào)·家用電器株式會社, 株式會社日立產(chǎn)機(jī)系統(tǒng)