電機控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及控制無傳感器電機的電機控制裝置。
【背景技術】
[0002]日本專利公開N0.2012-130100公開了一種用于無傳感器電機的電機控制裝置，其中在電機控制中不使用檢測轉子的相位的諸如霍爾傳感器的相位傳感器。用于無傳感器電機的電機控制裝置根據(jù)施加到電機的電壓和線圈電流得到轉子的相位。
[0003]因為在無傳感器電機中根據(jù)施加到電機的電壓和線圈電流得到轉子的相位，所以，例如當轉子停止時，不可以檢測轉子的相位。因而，在無傳感器電機中，使用預先確定頻率的同步信號執(zhí)行驅動電機的強制驅動，直到可以檢測轉子的相位為止，并且然后驅動切換到正常的無傳感器驅動，或者換言之，穩(wěn)態(tài)驅動。在無傳感器電機中，在這種轉變期間，需要轉子旋轉穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，矢量控制無傳感器電機的電機控制裝置，包括:估計單元，被配置為通過估計無傳感器電機中轉子的相位，獲得估計的相位值；和生成單元，被配置為根據(jù)估計的相位值和轉子的相位命令值，生成相位轉換值，該相位轉換值是矢量控制中旋轉坐標系和靜態(tài)坐標系之間的相位差。該生成單元還被配置為當轉子開始旋轉時，輸出該相位命令值作為相位轉換值，并且自轉子開始旋轉后的預定時間起，改變該相位轉換值，以使得該相位轉換值接近估計的相位值。
[0005]根據(jù)以下參考附圖對示例性實施例的描述，本發(fā)明的其它特征將變得清楚。
【附圖說明】
[0006]圖1是示出根據(jù)一個實施例的電機控制裝置的示意圖。
[0007]圖2是示出根據(jù)一個實施例的估計計算單元的示意圖。
[0008]圖3是示出根據(jù)一個實施例的轉換相位生成單元的示意圖。
[0009]圖4是示出根據(jù)一個實施例，電機啟動時的操作的流程圖。
[0010]圖5是示出根據(jù)一個實施例，坐標轉換相位的變化的圖。
[0011]圖6是不出根據(jù)一個實施例，電機啟動時的操作的流程圖。
[0012]圖7是示出根據(jù)一個實施例的電機控制裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0013]以下將參考附圖描述本發(fā)明的示例實施例。注意，下列實施例僅被作為示例，并且本發(fā)明不旨在由這些實施例限制。另外注意，在附圖中省略了對于實施例的描述來說不必要的組成元件。
[0014]第一實施例
[0015]圖1是示出了根據(jù)本實施例的矢量控制無傳感器電機的電機控制裝置100的示意圖。電機控制裝置100響應于已經(jīng)輸入的速度命令值ω\e，將用于驅動DC無刷電機101 (以下被簡單地稱為“電機101”)的電壓施加到電機101。電流檢測單元104測量流過電機101的U相、V相和W相的電流，并且向電機控制單元102輸出作為電流測量結果值的U相電流值iu、V相電流值乜和W相電流值i w。基于速度命令值ω I和從電流檢測單元104輸出的U相電流值iu、V相電流值1和W相電流值i w，電機控制單元102向電壓施加單元103輸出U相電流操作量V*U、V相電流操作量V*v和W相電流操作量V V注意，在下列描述中，“電流操作量”指的是指示將被施加的電壓的電壓命令值。電壓施加單元103基于各個相電流操作量，向電機101施加電壓。注意電流檢測單元104可以被配置為檢測兩個給定相位的電流，并且通過計算處理計算其余相位的電流值?？梢酝ㄟ^使得處理器(CPU)執(zhí)行對應的程序，實現(xiàn)電機控制單元102。然而，電機控制單元102還可以由使用FPGA、定制LSI等實現(xiàn)，并且還可以通過組合處理器、FPGA，定制LSI等中的兩個或更多來實現(xiàn)。
[0016]接著將描述電機控制單元102的配置。管理單元108管理電機控制單元102的序列，并且控制速度控制器105、電流控制單元106和估計計算單元107的操作。電流控制單元106的三相到兩相轉換器110對由電流檢測單元104檢測的U相電流值iu、V相電流值乜和W相電流值1?執(zhí)行坐標轉換處理，并且獲得α軸電流值i α和β軸電流值i ρ。注意，α -β軸是靜態(tài)坐標系。例如，α軸可以取為一個相位方向，諸如U相方向，并且β軸可以取為與α軸正交的方向。旋轉坐標轉換器111通過執(zhí)行坐標轉換處理，根據(jù)α軸電流值i α和β軸電流值i P得到d軸電流值i jP q軸電流值i q。注意，d_q軸是旋轉坐標系。例如，d軸可以取為轉子的預定方向，諸如N極方向，并且q軸可以取為與d軸正交的方向。注意，在坐標轉換處理中，旋轉坐標轉換器111使用由估計計算單元107輸出的相位轉換值，或者換言之，指示α軸和d軸之間的相位差的坐標轉換相位0。&1。
[0017]速度控制器105基于速度命令值ω和由估計計算單元107輸出的電機101的轉子的估計速度，確定并且輸出用于調整電機101的速度的q軸電流命令值fV基于q軸電流命令值i*q、d軸電流值、和q軸電流值i q和來自管理單元108的d軸電流命令值i*d，電流控制器109得到d軸電流操作量V*# q軸電流操作量V* q，并且將這些量輸出到靜態(tài)坐標轉換器112。靜態(tài)坐標轉換器112通過基于來自估計計算單元107的坐標轉換相位Θ執(zhí)行坐標轉換處理，根據(jù)d軸電流操作量V* jP q軸電流操作量V* q，獲得α軸電流操作量V*。和β軸電流操作量V* e。兩相到三相轉換器113通過對α軸電流操作量V* α和β軸電流操作量V* P執(zhí)行坐標轉換處理，得到U相電流操作量V V V相電流操作量V、和W相電流操作量V V并且將這些輸出到電壓施加單元103。
[0018]估計計算單元107根據(jù)α軸電流操作量V*。、β軸電流操作量V*p、a軸電流值ia和β軸電流值i e，得到并且輸出坐標轉換相位和估計的速度ω eD圖2是示出估計計算單元107的方框圖。相位估計單元201根據(jù)α軸電流操作量ν*α、β軸電流操作量ν*Ρ、α軸電流值ia和β軸電流值i e，計算沿電機101的α軸和β軸產(chǎn)生的感應電壓的估計值。然后基于該感應電壓的估計值計算電機101中的轉子的旋轉相位的估計的相位值，或者換言之，作為α軸和d軸之間的相位差的估計值的估計的相位ΘΜ。注意相位估計單元201可以被配置為根據(jù)d-q坐標系中的而不是a-β坐標系中的各個值，計算估計的相位ΘΜ。此外，可以估計磁通密度并且然后可以根據(jù)估計的磁通密度計算估計的相位，而不是根據(jù)電機101中產(chǎn)生的感應電壓的估計值估計相位。
[0019]圖3是示出圖2所示的轉換相位生成單元202的框圖。通過來自管理單元108的信號SW控制轉換相位生成單元202的開關305的通/斷。如圖3所示，開關305充當選擇是否使得來自乘法器302的輸出能夠輸入到加法器304的選擇單元。在本實施例中，當電機101處于停止狀態(tài)時，開關305斷開，并且當電機101開始進行從強制驅動狀態(tài)到穩(wěn)態(tài)驅動狀態(tài)的轉變時，開關305接通。當開關305斷開時，轉換相位生成單元202使用通過使用積分器301對速度命令值ω I積分獲得的值作為坐標轉換相位Θ，并且輸出速度命令值?I作為估計的速度ω reD換言之，通過下列公式分別計算坐標轉換相位0。&1和估計的速度《re。
[0020]0ctrl= ω Vs (I)
[0021]core= ω *re (2)
[0022]注意上述公式中的s是拉普拉斯算子。
[0023]通過對速度命令值積分獲得的值也是用于電機101的相位命令值。因此，當開關305斷開時，坐標轉換相位0。&1與該相位命令值匹配。在本實施例中，減法器303和乘法器302做為誤差計算單元，并且輸出通過以預先確定的系數(shù)乘以估計的相位誤差Θ reCTr獲得的值，該估計的相位誤差Q 是估計的相位Q ?3和坐標轉換相位Q ctrl之間的差。具體地，減法器303得到并且輸出估計的相位誤差Θ _，估計的相位誤差Θ _是估計的相位9?和坐標轉換相位Θ之間的差。乘法器302輸出通過以增益K乘以估計的相位誤差θ?—獲得的值。注意增益K由管理單元108設置。因此，當開關305接通時，加法器304將速度命令值與通過以預先確定的增益K乘以估計的相位誤差Θ 獲得的值相加。在這種情況下，轉換相位生成單元202通過積分器301對速度命令值和通過以預先確定的增益K乘以估計的相位誤差Θ _獲得的值的和進行積分，并且輸出積分值作為坐標轉換相位0。&1。因此，當開關305接通時，轉換相位生成單元202起作用，以便使得坐標轉換相位與估計的相位Θ 匹配。分別通過下列公式計算開關305接通時的坐標轉換相位Θ和估計的速度ω ?。
[0024]0ctrl= K.Θ re/(s+K) + (s/(s+K)).(co*re/s) (3)
[0025]Ore= sK.Θ rJ (s+K) + (s/ (s+K)).(ω *re/s) (4)
[0026]注意上述公式中的s是拉普拉斯算子。
[0027]以這種方式，當開關305接通時，坐標轉換相位Θ以基于增益K的速度逐漸接近估計的相位注意，在增益K是I的情況下，可以忽略乘法器302。同時，可以通過對估計的相位Θ 進行微分得到估計的速度ω re0
[0028]圖4是示出開始驅動電機101時，由電機控制單元102執(zhí)行的控制的流程圖。在S10,電機控制單元102待機，直到接收來自管理單元108的驅動指令為止。在接收到該驅動指令之后，電機控制單元102向電機控制單元102中的各個單元發(fā)出驅動指令