旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置、旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制方法及控制圖像生成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置、旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制方法、以及控制圖像生成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在日本特開(kāi)2013-090552號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī) 控制裝置對(duì)具有凸極性轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)施加高頻電流，并基于作為針對(duì)高頻電流的響應(yīng)成 分而包含在電壓指令中的高頻成分來(lái)估計(jì)轉(zhuǎn)子的磁極方向，并且計(jì)算因 dq軸磁通干擾而 發(fā)生的磁極方向的估計(jì)值的誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的問(wèn)題
[0004] 本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了以下情況，因 dq軸磁通干擾而發(fā)生的磁極方向的估計(jì)值 的誤差，不僅包括記載在日本特開(kāi)2013-090552號(hào)公報(bào)中的穩(wěn)態(tài)誤差，而且也有可能因?yàn)?轉(zhuǎn)子的磁極位置而發(fā)生。
[0005] 本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而完成的，其目的是提供一種能夠抑制與轉(zhuǎn)子的磁極位置 相對(duì)應(yīng)的估計(jì)值的誤差的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置、旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制方法、以及控制圖像生成方法。
[0006] 用于解決問(wèn)題的方法
[0007] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置包括：疊加部，其對(duì)具有凸極性的 旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電壓和電流的一方疊加高頻成分；估計(jì)部，其基于所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電壓和電流 的另一方中所出現(xiàn)的高頻成分，計(jì)算出所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)所具有的轉(zhuǎn)子的磁極位置的估計(jì)值； 保持部，其保持與所述轉(zhuǎn)子的磁極位置相對(duì)應(yīng)的與修正量相關(guān)的信息；以及修正部，基于所 述與修正量相關(guān)的信息，修正所述轉(zhuǎn)子的磁極位置的估計(jì)值。
[0008] 另外，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制方法包括以下步驟：對(duì)具有凸極性的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電 壓和電流的一方疊加高頻成分；基于所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電壓和電流的另一方中所出現(xiàn)的高頻 成分，計(jì)算出所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)所具有的轉(zhuǎn)子的磁極位置的估計(jì)值；保持與所述轉(zhuǎn)子的磁極位 置相對(duì)應(yīng)的與修正量相關(guān)的信息；以及基于所述與修正量相關(guān)的信息，修正所述轉(zhuǎn)子的磁 極位置的估計(jì)值。
[0009] 另外，本發(fā)明的控制圖像生成方法，是一種保持在旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置中的控制圖 像的生成方法，其特征在于，針對(duì)轉(zhuǎn)子的磁極位置的兩個(gè)以上的點(diǎn)，分別生成與所述轉(zhuǎn)子的 磁極位置相對(duì)應(yīng)的與修正量相關(guān)的信息，其中，所述與修正量相關(guān)的信息是基于對(duì)具有凸 極性的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電壓和電流的一方疊加高頻成分時(shí)出現(xiàn)在所述電壓和電流的另一方中 的高頻成分而計(jì)算出的，且用于修正所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)所具有的所述轉(zhuǎn)子的磁極位置的估計(jì) 值，在所述控制圖像中，使所述轉(zhuǎn)子的磁極位置的兩個(gè)以上的點(diǎn)與針對(duì)所述兩個(gè)以上的點(diǎn) 分別生成的與修正量相關(guān)的信息相互對(duì)應(yīng)。
[0010] 發(fā)明效果 toon] 根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制與轉(zhuǎn)子的磁極位置相對(duì)應(yīng)的估計(jì)值的誤差。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及的馬達(dá)控制裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0013] 圖2是用于說(shuō)明坐標(biāo)系的圖。
[0014] 圖3是表示磁極位置修正器的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0015] 圖4是表示控制圖像的內(nèi)容例的圖。
[0016] 圖5是表不1?頻電感的關(guān)系的圖。
[0017] 圖6是表示馬達(dá)控制裝置的動(dòng)作例的圖。
[0018] 圖7A是表示在Id = 0[A]、Iq = 0[A]的情況下與磁極位置相對(duì)應(yīng)的Δ Θ和λ的 關(guān)系的圖。
[0019] 圖7Β是表示在Id = 2[A]、Iq = 0[Α]的情況下與磁極位置相對(duì)應(yīng)的Δ Θ和λ的 關(guān)系的圖。
[0020] 圖7C是表示在Id = 0[A]、Iq = 7[Α]的情況下與磁極位置相對(duì)應(yīng)的Δ Θ和λ的 關(guān)系的圖。
[0021] 圖7D是表示在Id = 2 [A]、Iq = 7 [Α]的情況下與磁極位置相對(duì)應(yīng)的Δ Θ和λ的 關(guān)系的圖。
[0022] 圖8是用于說(shuō)明根據(jù)實(shí)際測(cè)量的控制圖像生成方法的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 以下參照【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0024] 圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及的馬達(dá)控制裝置1的結(jié)構(gòu)例的圖。馬達(dá)控 制裝置1是旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置的一個(gè)例子。包含在馬達(dá)控制裝置1的各個(gè)模塊，通過(guò)例如 由微處理器根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的程序來(lái)執(zhí)行信息處理而實(shí)現(xiàn)其功能。
[0025] 由馬達(dá)控制裝置1進(jìn)行控制的馬達(dá)9是旋轉(zhuǎn)電機(jī)的一個(gè)例子，例如由同步馬達(dá)構(gòu) 成。馬達(dá)9是不具有用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)器的無(wú)傳感器馬達(dá)，馬達(dá)控制裝置1利用馬 達(dá)9具有凸極性的特點(diǎn)來(lái)估計(jì)轉(zhuǎn)子的磁極位置。
[0026] 馬達(dá)控制裝置1具有用于控制馬達(dá)9的旋轉(zhuǎn)的模塊，即減法器11、位置控制器13、 減法器15、速度控制器17、減法器19d、減法器19q、電流控制器21、加法器23、PWM控制器 25、3相/2相轉(zhuǎn)換器31、dq轉(zhuǎn)換器33、以及陷波濾波器35。
[0027] 而且，馬達(dá)控制裝置1具有用于估計(jì)馬達(dá)9的轉(zhuǎn)子的磁極位置的模塊，即高頻疊加 器41、包絡(luò)線抽出器43、磁極位置估計(jì)器45、磁極位置修正器51、帶通濾波器53、圖像保持 器55、以及位置速度運(yùn)算器57。
[0028] 減法器11計(jì)算出例如來(lái)自上一級(jí)系統(tǒng)（未圖示）的位置指令值K和來(lái)自位置速 度運(yùn)算器57的位置估計(jì)值P的差分值，并輸出到位置控制器13。
[0029] 位置控制器13計(jì)算出用于抑制來(lái)自減法器11的差分值的速度指令值ω%并輸出 到減法器15。
[0030] 減法器15計(jì)算出來(lái)自位置控制器13的速度指令值ω *和來(lái)自位置速度運(yùn)算器57 的速度估計(jì)值ω的差分值，并輸出到速度控制器17。
[0031] 速度控制器17計(jì)算出用于抑制來(lái)自減法器15的差分值的q軸電流指令值I:，并 輸出到減法器19q。
[0032] 減法器19d計(jì)算出例如來(lái)自上一級(jí)系統(tǒng)的d軸電流指令值I/和來(lái)自陷波濾波器 35的d軸電流檢測(cè)值1/的差分值，并輸出到電流控制器21。
[0033] 減法器19q計(jì)算出來(lái)自速度控制器17的q軸電流指令值I/和來(lái)自陷波濾波器35 的q軸電流檢測(cè)值1/的差分值，并輸出到電流控制器21。
[0034] 電流控制器21計(jì)算出用于抑制來(lái)自減法器19d、19q的差分值的d軸電壓指令值 V/和q軸電壓指令值V:，并將d軸電壓指令值V/輸出到加法器23,將q軸電壓指令值V: 輸出到PWM控制器25。
[0035] 加法器23對(duì)來(lái)自電流控制器21的d軸電壓指令值V/加上來(lái)自高頻疊加器41的 高頻信號(hào)V sig，并將由此取得的d軸電壓合計(jì)值輸出到PWM控制器25。
[0036] PWM控制器25基于來(lái)自加法器23的d軸電壓合計(jì)值和來(lái)自電流控制器21的q軸 電壓指令值V/，生成用于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)9的PWM信號(hào)，并輸出到馬達(dá)9。PWM控制器25在生成 PWM信號(hào)時(shí)，利用來(lái)自磁極位置修正器51的磁極位置（磁極相位）的修正值Qa。
[0037] 3相/2相轉(zhuǎn)換器31將流過(guò)馬達(dá)9的3相電流的電流檢測(cè)值Iu、Iv、I w轉(zhuǎn)換成固定 坐標(biāo)系α-β的電流檢測(cè)值Ia、I0，并將由此取得的電流檢測(cè)值I a、I0輸出到dq轉(zhuǎn)換器 33和包絡(luò)線抽出器43。在固定坐標(biāo)系α-β中α軸和β軸是正交的，例如α軸固定在 U相的方向。
[0038] dq轉(zhuǎn)換器33將來(lái)自3相/2相轉(zhuǎn)換器31的固定坐標(biāo)系α-β的電流檢測(cè)值Ια、 Ie，轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d-q的電流檢測(cè)值Id、Iq，并將所取得的電流檢測(cè)值I d、Iq輸出到陷波 濾波器35、磁極位置修正器51以及帶通濾波器53。dq轉(zhuǎn)換器33在進(jìn)行dq轉(zhuǎn)換時(shí)，利用來(lái) 自磁極位置修正器51的磁極位置的修正值Θ a。
[0039] 在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d_q中，d軸是馬達(dá)9的轉(zhuǎn)子的磁極方向，q軸是正交于d軸的軸。d 軸電流Id也被稱之為勵(lì)磁電流，q軸電流Iq也被稱之為轉(zhuǎn)矩電流。在后面詳細(xì)說(shuō)明旋轉(zhuǎn)坐 標(biāo)系d -q。
[0040] 陷波濾波器（帶止濾波器）35抑制來(lái)自dq轉(zhuǎn)換器33的電流檢測(cè)值Id、I q的高頻 成分，并將抑制了高頻成分的電流檢測(cè)值I/、1/輸出到減法器19d、19q。
[0041] 以下說(shuō)明用于估計(jì)馬達(dá)9的轉(zhuǎn)子的磁極位置的模塊。
[0042] 高頻疊加器41是疊加部的一個(gè)例子，通過(guò)將高頻信號(hào)Vsig輸出到加法器23,對(duì)來(lái) 自電流控制器21的d軸電壓指令值V/疊加高頻成分。高頻信號(hào)V sig的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于施加 在馬達(dá)9上的電壓的基波頻率。
[0043] 不限于僅對(duì)d軸電壓指令值V/疊加高頻成分的方式，既可以對(duì)q軸電壓指令值V: 疊加高頻成分，也可以對(duì)d軸電壓指令值V/和q軸電壓指令值V/這雙方疊加高頻成分。
[0044] 另外，也可以對(duì)d軸電流指令值1/和q軸電流指令值I:的一方或雙方疊加高頻 成分。在這種情況下，能夠利用出現(xiàn)在施加于馬達(dá)的電壓中的響應(yīng)成分來(lái)估計(jì)磁極位置。
[0045] 包絡(luò)線抽出器43基于來(lái)自高頻疊加器41的高頻信號(hào)Vsig，抽出來(lái)自3相/2相轉(zhuǎn) 換器31的電流檢測(cè)值I α、I e的包絡(luò)線，并將包絡(luò)線檢測(cè)值Isin、1_輸出到磁極位置估計(jì)器 45。
[0046] 磁極位置估計(jì)器45是估計(jì)部的一個(gè)例子，其根據(jù)來(lái)自包絡(luò)線抽出器43的包絡(luò)線 檢測(cè)值Isin、Ims計(jì)算出磁極位置的估計(jì)值θ ;，并輸出到磁極位置修正器51中。
[0047] 磁極位置的估計(jì)值Θ丨的計(jì)算方法，不限于上述的對(duì)d軸電壓指令值疊加高頻成 分而抽出包絡(luò)線的方式。例如，其還包括：根據(jù)通過(guò)施加交變電壓（或交變電流）所產(chǎn)生的 馬達(dá)電流的平行成分和正交成分而估計(jì)磁極位置的方法；通過(guò)使用載波頻率成分，估計(jì)低 速情況的磁極位置的方法，所述低速情況包括停止情況；以及，在載波的每個(gè)預(yù)定周期內(nèi)改 變施加電壓而檢測(cè)馬達(dá)電流，并