電動壓縮機的控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電動壓縮機的控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在控制電動壓縮機等的電動機時，通過使用傳感器(諸如位置傳感器或速度傳感器)檢測電動機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置或旋轉(zhuǎn)速度，來控制電動機。在這種情況下，因為引起了由高溫環(huán)境、斷開等所帶來的可靠性的降低，裝置尺寸(電動機外框架尺寸，尤其是軸向長度)的增加，成本增加等，所以目前采用無傳感器控制。因為無傳感器控制受到速度估計特性影響，所以難以抑制振蕩。因此，作為該問題的一個對策，已知專利文件I中公開的技術(shù)。
[0003]為了以無傳感器方式控制壓縮機的電動機，專利文件I中公開的電動壓縮機的傳統(tǒng)控制裝置具有:第一指令電流設(shè)定部分，其設(shè)定第一指令電流以減少目標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度和實際旋轉(zhuǎn)速度之間的旋轉(zhuǎn)速度偏差；第二電流設(shè)定部分，其基于根據(jù)壓縮機的機械波動因子設(shè)定的負(fù)載波動頻率，來設(shè)定電動機的第二指令電流；第三指令電流計算部分，其根據(jù)第一指令電流和第二指令電流，來設(shè)定電動機的第三指令電流；和逆變器切換模式產(chǎn)生部分，其至少根據(jù)第三指令電流和(從電動機逆變器估計出的)實際旋轉(zhuǎn)速度來產(chǎn)生用于電動機驅(qū)動的指令。
[0004]在第二指令電流設(shè)定部分中，將旋轉(zhuǎn)速度偏差輸入峰值濾波器，該峰值濾波器將負(fù)載波動頻率用作峰值頻率，以將利用以下表達式所表達的傳遞函數(shù)而得到的峰值濾波器的輸出設(shè)定為第二指令電流。
[0005]即，峰值濾波器的傳遞函數(shù)表達如下:
[0006]峰值濾波器(s)= k ω / (s2+ ω2)
[0007]這里，ω代表峰值頻率(rad/s)，并被確定為負(fù)載波動頻率。s代表拉普拉斯算子，k代表增益。
[0008]相關(guān)文件
[0009]專利文件
[0010]專利文件1:JP-A-2010-88200

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明要解決的問題
[0012]然而，電動壓縮機的傳統(tǒng)控制裝置具有如下描述的問題。
[0013]S卩，在傳統(tǒng)控制裝置中，通過使用峰值濾波器減小旋轉(zhuǎn)速度的波動，來減小壓縮機的振蕩。
[0014]但是，由于峰值濾波器可處理的頻率范圍狹窄，當(dāng)輸入此范圍之外的頻率時，就會產(chǎn)生估計誤差。因此，旋轉(zhuǎn)速度的估計精度降低。
[0015]實際負(fù)載波動具有多個頻率成分。相應(yīng)地，當(dāng)使用峰值濾波器時，有必要并聯(lián)連接并使用具有不同處理頻率的各峰值濾波器。但是，在這種情況下，調(diào)諧變得復(fù)雜而困難。
[0016]本發(fā)明針對該問題設(shè)計，并且其目的是為電動壓縮機提供控制裝置，即使在以無傳感器方式控制電動機時，該控制裝置仍能響應(yīng)于具有復(fù)雜頻率成分的負(fù)載波動，而很好地控制壓縮機的驅(qū)動電動機。
[0017]解決問題的手段
[0018]為此目的，根據(jù)本發(fā)明的電動壓縮機的控制裝置包括:目標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定部分，其設(shè)定對壓縮機進行驅(qū)動的電動機的目標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度；估計旋轉(zhuǎn)速度計算部分，其計算電動機的估計旋轉(zhuǎn)速度；驅(qū)動指令信號產(chǎn)生部分，其產(chǎn)生電動機的驅(qū)動指令信號，以去除目標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度和估計旋轉(zhuǎn)速度之間的旋轉(zhuǎn)速度差；重復(fù)控制部分，其被輸入旋轉(zhuǎn)速度差，以利用壓縮機的前一周期的旋轉(zhuǎn)速度差來執(zhí)行重復(fù)操作，從而減小旋轉(zhuǎn)速度差；壓力檢測部分，其檢測壓縮機的壓力值；和復(fù)位信號產(chǎn)生部分，其被輸入壓縮機的壓力值，以基于該壓力值，通過對壓縮機的負(fù)載波動的預(yù)定部分的數(shù)量進行計數(shù)，來計算壓縮機的一次旋轉(zhuǎn)的定時，從而根據(jù)該定時將復(fù)位信號輸出到重復(fù)控制部分。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點
[0020]在本發(fā)明的電動壓縮機的控制裝置中，重復(fù)控制部分利用前一周期的目標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度和估計旋轉(zhuǎn)速度之間的旋轉(zhuǎn)速度差，來執(zhí)行重復(fù)操作，以減小旋轉(zhuǎn)速度差，從而抑制干擾。但是，在這種情況下，因為重復(fù)控制部分中的周期切換定時是根據(jù)壓縮機的壓力波動來確定的，所以即使在以無傳感器方式來控制電動機時，對于具有復(fù)雜頻率成分的負(fù)載波動，壓縮機的驅(qū)動電動機仍可被很好地控制。
【附圖說明】
[0021]圖1為示出了本發(fā)明示例I的電動壓縮機的控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0022]圖2為示出了示例I的電動壓縮機的控制裝置的重復(fù)控制部分的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0023]圖3為示出了由重復(fù)控制部分執(zhí)行的重復(fù)控制過程的流程的示圖。
[0024]圖4為示出了重復(fù)控制部分中一個周期的數(shù)據(jù)值d的存儲方法的示圖。
[0025]圖5為示出了周期的數(shù)量多于I時重復(fù)控制部分中數(shù)據(jù)值d的存儲方法的示圖。
[0026]圖6為示出了在i = O的情況下重復(fù)控制部分中信號V和數(shù)據(jù)值d之間的關(guān)系的示圖。
[0027]圖7為示出了在i = I的情況下重復(fù)控制部分中信號V和數(shù)據(jù)值d之間的關(guān)系的示圖。
[0028]圖8為示出了在i = 2的情況下重復(fù)控制部分中信號V和數(shù)據(jù)值d之間的關(guān)系的示圖。
[0029]圖9為示出了重復(fù)控制部分中的存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)值d和存儲位置之間的關(guān)系的示圖。
[0030]圖10的(a)至⑷示出了各個示圖，這些示圖示出了重復(fù)控制部分中用于切換周期的復(fù)位信號的產(chǎn)生方法。
[0031]圖11為示出了使用傳統(tǒng)普通重復(fù)控制的干擾仿真的結(jié)果的示圖。
[0032]圖12為示出了使用示例I的重復(fù)控制的干擾仿真的結(jié)果的示圖。
[0033]圖13為以對比方式示出了傳統(tǒng)普通重復(fù)控制和示例I的重復(fù)控制的干擾仿真的結(jié)果的示圖。
[0034]圖14為示出了重復(fù)控制中為每次旋轉(zhuǎn)精確地設(shè)定復(fù)位時間的推理的示圖。
【具體實施方式】
[0035]以下，將基于圖中示出的示例來具體描述本發(fā)明的實施例。
[0036]示例I
[0037]示例I的電動壓縮機的控制裝置以無傳感器方式來對內(nèi)置式永磁同步電動機(IPMSM)進行控制，該內(nèi)置式永磁同步電動機驅(qū)動車載空調(diào)裝置的壓縮機。
[0038]這里，在上述控制中，因為壓縮機的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致信號是周期性的，所以使用利于抑制周期性干擾的重復(fù)控制。
[0039]在此示例的重復(fù)控制中，在旋轉(zhuǎn)速度差干擾的抑制中，用于切換重復(fù)操作的周期的復(fù)位信號不同于傳統(tǒng)普通方法中的復(fù)位信號。即，在本發(fā)明(示例I)中，利用壓縮機的壓力信號來產(chǎn)生復(fù)位信號。
[0040]以下將描述示例I的電動壓縮機的控制裝置的整體結(jié)構(gòu)。
[0041]如圖1所示，示例I的電動壓縮機的控制裝置具有壓縮機壓力檢測部分1，目標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定部分2，減法器3，復(fù)位信號產(chǎn)生部分4，重復(fù)控制部分5，低通濾波器6，和估計旋轉(zhuǎn)速度計算部分7。
[0042]壓縮機壓力檢測部分I檢測壓縮機(未示出)的壓力大小，并且將在此檢測到的具有壓力波形的壓力值輸出到復(fù)位信號產(chǎn)生部分4。
[0043]目標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定部分2計算并設(shè)定作為控制目標(biāo)的電動機的目標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度
ω ref °
[0044]S卩，將檢測到的實際空氣溫度和目標(biāo)空氣溫度進行比較，以通過比例積分(PI)控制來設(shè)定電動機的目標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度ωΜ?，從而使得通過車載空調(diào)裝置的蒸發(fā)器(圖中未示出)后的空氣的溫度達到期望值。將目標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度ωΜ?輸入到減法器3。
[0045]通過從由目標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定部分2輸入的目標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度減去由估計旋轉(zhuǎn)速度計算部分7計算出的估計旋轉(zhuǎn)速度ω est，減法器3計算出旋轉(zhuǎn)速度差作為控制偏差。
[0046]基于由壓縮機壓力檢測部分I輸入的壓力值，復(fù)位信號產(chǎn)生部分4通過根據(jù)與壓縮機的壓力波動有關(guān)的進氣壓力或排氣壓力來對預(yù)定部分的數(shù)量進行計數(shù)，來確定壓縮機一次旋轉(zhuǎn)(對應(yīng)于重復(fù)控制部分5中重復(fù)操作的一個周期)的定時，并且根據(jù)該定時輸出復(fù)位信號到重復(fù)控制部分5。
[0047]稍后將會具體描述復(fù)位信號的產(chǎn)生。
[0048]作為一種延時系統(tǒng)的重復(fù)控制部分5利用前一周期的設(shè)定控制偏差來執(zhí)行重復(fù)操作，以跟隨周期性的目標(biāo)輸入。
[0049]S卩，當(dāng)WrefJiiin代表執(zhí)行重復(fù)控制的最小轉(zhuǎn)數(shù)，并且Ts代表采樣周期時，重復(fù)控制部分5具有由2 /(WrefjninXTs)確定的η個延時裝置5a(圖2中的Z為Z變換)、加法器5b和系數(shù)乘法器5c，如圖2所示。
[0050]這η個延時裝置5a串聯(lián)連接并且從位于后端的延時裝置向加法器5b輸出信號V。。如圖2所示，信號乂1^至V。以與從前端延時裝置5a的上游側(cè)到后端延時裝置5a的下游側(cè)的延時裝置的位置相對應(yīng)的順序定義。
[0051]加法器5b將減法器3計算出的旋轉(zhuǎn)速度差和信號Vtl的值相加，并且將結(jié)果輸出到位于前端的延時裝置5a。
[0052]將信號Va輸入到系數(shù)乘法器5c，并且將它的值乘以系數(shù)β。將結(jié)果作為重復(fù)控制部分5的輸出u輸出到LPF 6。如圖2所示，信號乂。是位于從后端延時裝置5a往上游側(cè)數(shù)的第α個延時裝置5a和第α+l個延時裝置5a之間的信號。
[0053]在重復(fù)控制部分5中，執(zhí)行如圖3所示的流程圖。
[0054]首先，在步驟SI中，對每個采樣周期Ts，觀測偏差e (示例I中轉(zhuǎn)數(shù)的差)。