專利名稱：同步電動機的磁極位置估計裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種同步電動機的磁極位置估計裝置，其不使用編碼器等位置檢測器即可估計同步電動機的磁極位置。
背景技術：
公知有如下的同步電動機的磁極位置估計裝置在同步電動機中，根據(jù)與施加了脈沖電壓時的磁飽和相伴隨的電流峰值的大小關系，以電角度60度的幅度估計轉子的初始磁極位置(例如，參照專利文獻1)。由此，能使同步電動機不失步地起動，且在速度上升后進行基于感應電壓的磁極校正，能實現(xiàn)穩(wěn)定的運轉。但是，在專利文獻1記載的同步電動機的磁極位置估計裝置中，僅能以電角度60 度的幅度來估計轉子的初始磁極位置。因此，在電梯等從同步電動機起動時起就要求精密的轉矩控制和/或足夠的加速轉矩的用途中，存在轉子的初始磁極位置的估計精度低的問題。因此，為了解決上述問題，提出有以下的同步電動機的磁極位置估計裝置。圖3是表示以往的同步電動機的磁極位置估計裝置的結構框圖。在圖3中，該同步電動機的磁極位置估計裝置具備同步電動機51、電路單元 52 (電壓施加單元)、電流檢測單元53和運算單元M。同步電動機51的轉子(未圖示)由永磁鐵構成。此外，同步電動機51具有多個相。具體而言，同步電動機51具有U相、V相、W相這3個相。這些各相連接于電路單元52。 電路單元52根據(jù)來自運算單元M的電壓指令，將脈沖電壓施加于同步電動機51的各相。 此時，與施加的電壓相應的電流流過同步電動機51的各相。電流檢測單元53檢測在同步電動機51的各相中流過的電流并輸出到運算單元54。運算單元M根據(jù)來自電流檢測單元 53的檢測電流值來運算轉子的磁極位置。通過上述控制，在根據(jù)來自運算單元M的電壓指令而被施加了脈沖電壓的同步電動機51中，在轉子的磁極的相位和施加電壓的相位彼此同向時，因施加電壓產(chǎn)生的電流引起的磁通和轉子的磁鐵磁通同向。其結果，這些磁通的總計值變大，在電動機鐵芯處產(chǎn)生磁飽和。而且，在磁飽和時，同步電動機51的相的繞組電感變小。因此，在同步電動機51 的相中流過的電流的振幅表現(xiàn)得較大。另一方面，當轉子的磁極的相位和施加電壓的相位彼此方向相反時，因施加電壓產(chǎn)生的電流引起的磁通和轉子的磁鐵磁通也成為彼此反向。其結果，這些磁通的總計值變小，在電動機鐵芯處不產(chǎn)生磁飽和。而且，在非磁飽和時，同步電動機51的相的繞組電感變大。因此，在同步電動機51的相中流過的電流的振幅表現(xiàn)得較小。S卩，由于轉子的磁極的相位和施加電壓的相位之間的關系，電動機鐵芯的磁飽和程度不同，在同步電動機51的相中流過的電流的振幅不同。以往的同步電動機的磁極位置估計裝置利用這種現(xiàn)象來估計轉子的初始磁極位置。此外，在圖3中，運算單元M具有存儲單元61、電壓控制單元62和估計單元63。存儲單元61存儲具有等分了 360度的相位差的相同振幅的多個電壓指令矢量。電壓控制單元62在轉子的旋轉起動時，根據(jù)轉換電壓指令矢量而得到的電壓指令，使得電路單元52依次切換多個磁極位置估計用脈沖電壓并將其施加于同步電動機51 的各相。此時，電壓控制單元62將電壓指令輸出到電路單元52，并且將與該電壓指令同步的觸發(fā)信號輸出到電流檢測單元53。由此，電流檢測單元53檢測與脈沖電壓同步地流過同步電動機51的各相的脈沖電流。估計單元63根據(jù)脈沖電流的振幅運算電流矢量。其后，估計單元63根據(jù)平均矢量的相位來估計轉子的初始磁極位置，該平均矢量是對分別與多個電壓指令矢量對應的多個電流矢量進行平均而得到的矢量。接著，參照圖4 9，列舉具體例子來詳細說明轉子的初始磁極位置的估計方法。圖4是表示以往的同步電動機的磁極位置估計裝置的電路單元52施加的脈沖電壓的說明圖。圖4中示出電壓指令矢量Vl V6。在圖4中，這些電壓指令矢量具有6等分了 360度的相位差。具體而言，電壓指令矢量VI、V3、V5被設定為，分別對準同步電動機51的U相、V相、W相的相位。此外，電壓指令矢量V2、V4、V6被設定為對準這些相中鄰接的相間的中間相位。而且，與這些電壓指令矢量相應的脈沖電壓被施加于同步電動機51的各相。圖5是表示通過以往的同步電動機的磁極位置估計裝置的電流檢測單元53檢測出的相電流響應波形的說明圖。在圖5中，橫軸表示時間，縱軸表示電流值。此外，在圖5中示出在同步電動機51 的U相流過的電流值Iu(參考虛線)以及在V相中流過的電流值Iv(參考實線)。另外，分別針對各個電動機設定脈沖電壓的接通(ON)時間，以便獲得能產(chǎn)生磁飽和的電流。在圖5 中表示脈沖電壓的接通時間被設定為400 μ sec的情況。此外，鄰接的脈沖電壓間的斷開(OFF)時間在鄰接脈沖電壓間的電流波形不重復的范圍內被任意地設定。另外，脈沖電壓的切換時的零電壓是通過對同步電動機51的各相的開關元件的全部柵極進行截止而產(chǎn)生的。在圖5中表示鄰接的脈沖電壓間的斷開時間被設定為2. 4msec的情況。并且，轉子的初始磁極位置的估計時間被設定為滿足預定的條件。例如，當在電梯中利用同步電動機51時，以使得轉子的初始磁極位置的估計在制動器釋放之前結束的方式來設定估計時間。具體而言，在圖5中表示轉子的初始磁極位置的估計時間被設定為 20msec的情況。這里，與電壓指令矢量Vl對應的電流在大約0. 003sec的時刻，表現(xiàn)為具有預定的極性以及峰值的波形。同樣地，分別與電壓指令矢量V2 V6對應的電流在預定的時刻，也表現(xiàn)為具有預定的極性以及峰值的波形。圖6是表示以往的同步電動機的磁極位置估計裝置中的α相電流響應波形的說明圖。此外，圖7是表示以往的同步電動機的磁極位置估計裝置中的β相電流響應波形的說明圖。在圖6、7中，橫軸表示時間，縱軸表示電流值。
此外，圖6中示出從流過同步電動機51的U相的電流值Iu以及流過V相的電流值Iv變換到α-β坐標系(固定坐標系)而得到的電流值Ia。圖7中示出從流過同步電動機51的U相的電流值Iu以及流過V相的電流值Iv變換到α-β坐標系(固定坐標系) 而得到的電流值Ie。如圖6、7所示，電流值込、10表示為與電流值Iu、Iv在相同時間點具有峰值的值。 該峰值作為施加了脈沖電壓時的電流的振幅而被檢測出。圖8是表示通過以往的同步電動機的磁極位置估計裝置的估計單元63運算出的電流矢量的軌跡的說明圖。在圖8中，橫軸表示電流值I α、縱軸表示電流值I e。在此，與各脈沖電壓對應的電流矢量的前端用方塊進行表示。此外，這些電流矢量的累計值即平均矢量的前端用三角進行表示。在圖8中，d-q坐標系(電動機坐標系)的d軸方向上的電流矢量伸長、平均矢量也表示d軸的方向。圖9是用于說明以往的同步電動機的磁極位置估計裝置進行的磁極估計值的收斂運算的說明圖。在圖9中，橫軸表示時間，縱軸表示電流值Iu以及初始磁極位置的估計值。此夕卜， 在圖9中示出電流值Iu和平均矢量的相位θ *的收斂運算結果。如圖9所示，可知在0.02kec以后、稍超出60度(60度強)的值時，平均矢量的相位收斂。另外，在確認到收斂狀態(tài)的基礎上，收斂運算時間被設定為任意的時間。然后，參照圖10的流程圖，說明以往的同步電動機的磁極位置估計裝置的動作。 圖10示出圖3 圖9的一系列的動作。另外，步驟S71的動作主體是電路單元52，步驟S72 的動作主體是電流檢測單元53，步驟S73 S77的動作主體是估計單元63。首先，磁極位置估計用的脈沖電壓被施加于同步電動機51的各相(步驟S71)。接著，檢測流過同步電動機51的U相的電流值Iu以及流過V相的電流值Iv (步驟 S72)。然后，電流值Iu以及電流值Iv被轉換為α-β坐標系的電流值Ia以及電流值 Ie (步驟 S73)。然后，檢測電流值Ia的最大值Inq以及電流值I0的最大值In0 (步驟S74)。然后，判定6個脈沖的脈沖電壓是否全部被施加于同步電動機51的各相(步驟 S75)。在步驟S75中，當判定為6個脈沖的脈沖電壓未被全部施加于同步電動機51的各相時(即，“否”)，轉入步驟S71。另一方面，在步驟S75中，當判定為6個脈沖的脈沖電壓全部被施加于同步電動機 51的各相時(即，“是”)，對電流值Ia的最大值ΙΝα以及電流值I0的最大值In0的電流累計值I。(I。a、I。e)進行運算(步驟S76)。接著，通過收斂運算求出轉子的初始磁極位置的估計值(步驟S77)，圖10的處理結束。這樣，根據(jù)以往的同步電動機的磁極位置估計裝置，基于對與多個電壓指令矢量的各個矢量對應的多個電流矢量進行平均而得到的平均矢量的相位，來估計轉子的初始磁極位置。因此，就能以比電角度60度的幅度高的精度來估計轉子的初始磁極位置。
現(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本專利第3663937號公報

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的問題但是，在現(xiàn)有技術中存在以下問題。如上所述，對各個電動機設定脈沖電流的接通時間，使得獲得能產(chǎn)生磁飽和的電流，由估計單元63得到的估計結果能夠以高精度估計轉子的初始磁極位置。另一方面，當電流較小磁飽和不充分時，由與各電壓指令矢量Vl V6對應的脈沖電流的峰值引起的d軸方向的電流矢量的伸長，不再如圖8所示那樣顯著，從而存在轉子的初始磁極位置的估計精度降低的問題。在此，例如，在圖11中示出在以往的同步電動機的磁極位置估計裝置中，在母線電壓恒定的條件下，使脈沖電壓的接通時間變化時的電流矢量的軌跡。圖11 (a)表示脈沖電壓的接通時間為基準時間t時的電流矢量的軌跡。此外，圖 11(b)表示脈沖電壓的接通時間為0. 75t時的電流矢量的軌跡。此外，圖11 (c)表示脈沖電壓的接通時間為0. 5t時的電流矢量的軌跡。在圖11(a)以及(b)中，d軸方向上的電流矢量的伸長顯著，平均矢量的絕對值也是較大的值，因此，就能以高精度估計轉子的初始磁極位置。相對于此，在圖11(c)中，幾乎沒有d軸方向上的電流矢量的伸長，與6個脈沖的脈沖電壓對應的電流矢量幾乎成為圓形的軌跡，平均矢量的絕對值也是較小的值。因此，難以進行轉子的初始磁極位置的檢測，轉子的初始磁極位置的估計精度低。這樣，當無法獲得對磁飽和而言充分的電流時，轉子的初始磁極位置的估計精度降低。作為這樣的無法得到充分的獲得磁飽和的電流時的條件，考慮有電源電壓不穩(wěn)定的情況。在電源電壓不穩(wěn)定的狀況下，直流母線電壓降低，脈沖電壓(振幅)值自身比通常時的值小。因為對各個電動機設定的脈沖電壓的接通時間恒定，所以當脈沖電壓值自身變小時，無法得到充分的獲得磁飽和的電流，估計精度降低。由此，電動機無法適當?shù)仄饎?，有可能產(chǎn)生暫時的反轉或者產(chǎn)生起動失敗的情況。本發(fā)明是用于解決上述課題而提出的，其目的在于獲得一種同步電動機的磁極位置估計裝置，即使在電源電壓不穩(wěn)定的情況下，該同步電動機的磁極位置估計裝置也能高精度地估計轉子的初始磁極位置。用于解決課題的手段本發(fā)明的同步電動機的磁極位置估計裝置具備電壓施加單元，其根據(jù)電壓指令對同步電動機的各相施加電壓；電流檢測單元，其根據(jù)所施加的電壓檢測流過同步電動機的各相的電流；存儲單元，其存儲相同振幅的多個電壓指令矢量，該多個電壓指令矢量具有等分360度的相位差；電壓控制單元，其根據(jù)轉換上述電壓指令矢量而得到的電壓指令，使電壓施加單元依次切換多個磁極位置估計用脈沖電壓并將其施加于同步電動機的各相；以及估計單元，其根據(jù)與多個磁極位置估計用脈沖電壓同步流過同步電動機的各相 的電流的振幅，運算多個電流矢量，并且根據(jù)對與多個電壓指令矢量的各自對應的多個電流矢量進行了平均而得到的平均矢量的相位，來估計同步電動機的轉子的初始磁極位置，上述同步電動機的磁極位置估計裝置進一步具備估計值正誤判定單元，其根據(jù)由電流檢測單元檢測出的檢測電流值和預定的電流閾值，判定由估計單元估計出的初始磁極位置是正確還是錯誤；電流閾值存儲單元，其存儲預定的電流閾值；以及脈沖電壓施加條件變更單元，當估計值正誤判定單元判定為由上述估計單元估計出的初始磁極位置錯誤時，該脈沖電壓施加條件變更單元變更脈沖電壓的施加條件，使得產(chǎn)生期望的磁飽和。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的同步電動機的磁極位置估計裝置，估計值正誤判定單元根據(jù)由電流檢測單元檢測出的檢測電流值和預定的電流閾值，判定由估計單元估計出的初始磁極位置是正確還是錯誤。此外，電流閾值存儲單元存儲預定的電流閾值。此外，當估計值正誤判定單元判定為由估計單元估計出的初始磁極位置錯誤時，脈沖電壓施加條件變更單元變更脈沖電壓的施加條件，使得產(chǎn)生期望的磁飽和。因此，即使在電源電壓不穩(wěn)定的情況下，也能高精度地估計轉子的初始磁極位置。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式1中的同步電動機的磁極位置估計裝置的結構框圖。(實施例1)圖2是表示本發(fā)明的實施方式1的同步電動機的磁極位置估計裝置的動作的流程圖。(實施例1)圖3是表示以往的同步電動機的磁極位置估計裝置的結構框圖。圖4是表示以往的同步電動機的磁極位置估計裝置的電路單元施加的脈沖電壓的說明圖。圖5是表示由以往的同步電動機的磁極位置估計裝置的電流檢測單元檢測出的相電流響應波形的說明圖。圖6是表示以往的同步電動機的磁極位置估計裝置中的α相電流響應波形的說明圖。圖7是表示以往的同步電動機的磁極位置估計裝置中的β相電流響應波形的說明圖。圖8是表示由以往的同步電動機的磁極位置估計裝置的估計單元運算出的電流矢量的軌跡的說明圖。圖9是表示以往的同步電動機的磁極位置估計裝置進行的磁極估計值的收斂運算的說明圖。圖10是表示以往的同步電動機的磁極位置估計裝置的動作的流程圖。圖11(a) (c)是表示在以往的同步電動機的磁極位置估計裝置中，在母線電壓恒定的條件下，使脈沖電壓的接通時間變化時的電流矢量的軌跡的說明圖。
具體實施例方式以下，使用

本發(fā)明的同步電動機的磁極位置估計裝置的優(yōu)選的實施方式，對于各圖中相同或者相當?shù)牟糠謽俗⑾嗤瑯颂栠M行說明。實施例1實施方式1圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的同步電動機的磁極位置估計裝置的結構框圖。在圖1中，該同步電動機的磁極位置估計裝置具備同步電動機1、電路單元2、電流檢測單元3和運算單元4。另外，同步電動機1、電路單元2以及電流檢測單元3分別與圖 3中所示的同步電動機51、電路單元52以及電流檢測單元53相同。運算單元4具有存儲單元11、電壓控制單元12、估計單元13、電流閾值存儲單元 14、估計值正誤判定單元15及脈沖電壓施加條件變更單元16。另外，存儲單元11、電壓控制單元12以及估計單元13分別與圖3示出的存儲單元61、電壓控制單元62以及估計單元 63相同。估計值正誤判定單元15根據(jù)存儲于電流閾值存儲單元14的磁飽和電流閾值來判定由估計單元13估計出的轉子的初始磁極位置是誤差小精度高、還是誤差大精度低。以下，雖然將對上述結構的運算單元4的各部位的功能進行說明，但是，省略與圖 3中示出的以往的運算單元M相同的功能的說明。電流閾值存儲單元14將脈沖電流峰值存儲為磁飽和電流閾值，該脈沖電流峰值是能夠得到為保證轉子初始磁極位置的估計精度的充分的磁飽和的脈沖電流峰值。在此， 電流閾值存儲單元14將U相、V相的脈沖電流轉換到α-β坐標系而得到的α相、β相的脈沖電流的峰值存儲為磁飽和電流閾值。估計值正誤判定單元15將由估計單元13運算出的脈沖電流振幅和存儲于電流閾值存儲單元14的磁飽和電流閾值進行比較。此外，當脈沖電流振幅比磁飽和電流閾值大時，估計值正誤判定單元15認為得到了為確保估計精度的充分的磁飽和，而將估計單元13 的轉子的初始磁極位置的估計結果判定為正確。另一方面，當脈沖電流振幅比磁飽和電流閾值小時，估計值正誤判定單元15認為未能得到為保證估計精度的充分的磁飽和，而將估計單元13的轉子的初始磁極位置的估計結果判定為錯誤。當估計值正誤判定單元15將轉子的初始磁極位置的估計結果判斷為錯誤時，脈沖電壓施加條件變更單元16將脈沖電流的接通時間設定成比預先對各個電動機設定的時間長，以便流過使磁飽和充分產(chǎn)生的電流量。然后，參照圖2的流程圖，說明實施方式1中的同步電動機的磁極位置估計裝置的動作。圖2中示出該同步電動機的磁極位置估計裝置的一系列動作。另外，圖2的步驟 S21 S25、步驟S28以及步驟S^分別與圖10所示的步驟S71 S77相同，所以省略說明。首先，當在步驟S25中判定為6個脈沖的脈沖電壓全部被施加于同步電動機51的各相時(即，“是”)，估計值正誤判定單元15根據(jù)步驟S24中的檢測結果來運算磁飽和判定電流值(步驟S26)。具體而言，估計值正誤判定單元15根據(jù)步驟S24中檢測出的電流值Ia的最大值 ΙΝα的6個脈沖和電流值I0的最大值In0的6個脈沖的合計12個脈沖來運算12個脈沖的絕對值，從該12個脈沖中提取出振幅最大的脈沖電流峰值，作為磁飽和判定電流值。接著，估計值正誤判定單元15判定步驟幻6中運算出的磁飽和判定電流值是否在存儲于電流閾值存儲單元14的磁飽和電流閾值以上(步驟S27)。
當在步驟S27中判定為磁飽和判定電流值在磁飽和電流閾值以上(即，“是”) 時，認為能得到充分的磁飽和、能得到正確的轉子初始磁極位置的估計結果，而轉移到步驟 S28。另一方面，當在步驟S27中判定為磁飽和判定電流值不是磁飽和電流閾值以上 (即，“否”)時，認為未能得到充分的磁飽和、未能得到正確的轉子初始磁極位置的估計結果，而轉移到步驟S30。此時，脈沖電壓施加條件變更單元16將脈沖電流的接通時間設定成比預先針對各個電動機設定的時間長(步驟S30)，以便流過使磁飽和充分產(chǎn)生的電流量。例如，脈沖電壓施加條件變更單元16將運算周期的1個周期的設定值設定得較長。如上所述，根據(jù)實施方式1，估計值正誤判定單元根據(jù)由電流檢測單元檢測出的檢測電流值和預定的電流閾值，判定由估計單元估計出的初始磁極位置是正確還是錯誤。此外，電流閾值存儲單元存儲預定的電流閾值。此外，當估計值正誤判定單元判定為由估計單元估計出的初始磁極位置錯誤時，脈沖電壓施加條件變更單元變更脈沖電壓的施加條件， 以便產(chǎn)生期望的磁飽和。因此，即使在電源電壓不穩(wěn)定的情況下，也能高精度地估計轉子的初始磁極位置。此外，同步電動機具有3相，估計單元根據(jù)與磁極位置估計用脈沖電壓同步地流過同步電動機的3相中的2相的電流的振幅，來運算電流矢量，估計轉子的初始磁極位置。 因此，能夠沿用在通常的電動機控制中使用的運算單元，簡便且高精度地估計轉子的初始磁極位置。此外，由于不需要新的裝置，所以能使磁極位置估計裝置小型化。這里，當然還可以檢測流過3相的電流來運算電流矢量。另外，運算單元設定成使電壓指令矢量的3個相位與同步電動機的3相的相位對準，使電壓指令矢量的其他3個相位與同步電動機的3相中的鄰接的相間的中間相位對準。 因此，能夠簡化對電路單元的電壓指令。此外，運算單元設定成通過對同步電動機的各相的開關元件的全部柵極進行截止，來產(chǎn)生切換用于估計初始磁極位置的脈沖電壓時的零電壓。因此，就能縮短轉子的初始磁極位置的估計時間。另外，在上述實施方式1中列舉出了如下例子，電流閾值存儲單元14將能夠得到為保證轉子初始磁極位置的估計精度的充分的磁飽和的脈沖電流峰值存儲為磁飽和電流閾值，將由U相、V相的脈沖電流轉換到α-β坐標系而得到的α相、β相的脈沖電流的峰值存儲為磁飽和電流閾值。但是，不限于此，也可以將其他值存儲為磁飽和電流閾值。具體而言，也可以是例如在上述步驟S^中，當判定為6個脈沖的脈沖電壓全部被施加于同步電動機51的各相時，對步驟S26中檢測出的電流值Ia的最大值ΙΝα的6個脈沖的平均值和電流值Ie的最大值In0的6個脈沖的平均值進行運算，對各自的絕對值與閾值進行比較。此時，電流閾值存儲單元14將能夠獲得為確保轉子的初始磁極位置的估計精度的充分的磁飽和的、α-β軸的脈沖電流峰值的6個脈沖的平均值存儲為磁飽和電流閾值。如上述圖11(c)所示，當未產(chǎn)生磁飽和時，將平均矢量投影到α軸或β軸的值為 0附近的值。另一方面，如圖ll(a)、(b)所示，當產(chǎn)生磁飽和時，將平均矢量投影到α軸或 β軸的值不是0附近的值，而是在d軸方向上延伸的方向的值。
根據(jù)這樣的特征能判定有無磁飽和，而判定轉子的初始磁極位置的估計值的正誤。另外，能根據(jù)從零點起的平均矢量的大小判定有無磁飽和，而判定轉子的初始磁極位置的估計值的正誤。此外，也可以是，當在上述的步驟幻6中判定為6個脈沖的脈沖電壓全部被施加到同步電動機51的各相時，將步驟S26中檢測出的電流值Ia的最大值INa的6個脈沖的最大值和最小值的差分值、或電流值Ie的最大值In0的6個脈沖的最大值和最小值的差分值與閾值進行比較。此時，電流閾值存儲單元14將能夠獲得為保證轉子的初始磁極位置的估計精度的充分的磁飽和的、α-β軸的脈沖電流峰值的6個脈沖的最大值和最小值的差分值存儲為磁飽和電流閾值。如上述圖11(c) 一樣，當未產(chǎn)生磁飽和時，由于電流矢量的軌跡幾乎是圓形，所以電流矢量的最大值和最小值的差分值是0附近的值。另一方面，如圖11(a)、(b) —樣，當產(chǎn)生了磁飽和時，電流矢量的最大值和最小值的差分值由于電流的伸長而成為較大的值。根據(jù)這樣的特征，就能判定磁飽和的有無，而判定轉子的初始磁極位置的估計值的正誤。此外，在上述實施方式1中說明了如下內容電流閾值存儲單元14存儲將3相(U、 V、w)電流轉換為2相(α、β)電流而得到的電流值，作為磁飽和電流閾值，但是不限于此， 也可以直接以3相電流進行存儲。具體而言，例如當在上述步驟S26中判定為6個脈沖的脈沖電壓全被施加于同步電動機51的各相時，還能將步驟S22中檢測出的3相電流的電流值Iu的最大值Inu的6個脈沖、電流值Iv的最大值Inv的6個脈沖、電流值Iw的最大值Inw的6個脈沖的總計18個脈沖中的絕對值振幅最大的脈沖電流值與閾值進行比較。另外，當磁飽和判定電流值比磁飽和電流閾值稍小、且無法將脈沖電壓的接通時間設定得更長時，判斷為轉子的初始磁極位置的估計精度低、同步電動機1不能起動時，反復多次圖2的流程圖的步驟S21 S27，將該估計值的平均值判定為磁極位置而使同步電動機起動，由此能夠極力避免電動機無法起動的問題。這還能適用于例如電梯等的救援運轉等，能夠使對乘坐舒適度的影響抑制為最小限度地來救出乘客，因此，能夠提高電梯的可靠性。另外，這僅限于實驗上知曉了磁飽和判定電流值和磁飽和電流閾值的差并不是導致起動失敗程度的較大的值的情況。此外，應用之前說明的內容，能夠實現(xiàn)以下效果。在直流母線電壓不穩(wěn)定且電壓上升時，在對各個電動機設定的脈沖電壓的接通時間中，會產(chǎn)生脈沖電流過大的現(xiàn)象。當脈沖電壓上升到必要程度以上時，就有可能產(chǎn)生永磁鐵的退磁，所以需要避免這種情況。因此，通過對存儲于電流閾值存儲單元14的磁飽和電流閾值設定脈沖電流的上限閾值，由此，當電流過大(脈沖電流過大)時，通過縮短脈沖電壓的接通時間而設為適當?shù)臅r間，就能得到對轉子的初始磁極位置的估計而言適當?shù)碾娏鳎軌蚍乐闺妱訖C的永磁鐵的退磁。這樣，通過設定脈沖電流的磁飽和判定用閾值和電動機的避免永磁鐵退磁判定用上限閾值，就能設定對于轉子的初始磁極位置的估計而言最合適的脈沖電壓的接通時間。因此，作為因電動機的制造個體差異而導致的磁飽和的容易性不同的情況的應對措施，能自動優(yōu)化為適當?shù)碾娏鳌?此外，一般而言，磁飽和的容易性因電動機而不同。通常，脈沖電壓的接通時間需要針對每個電動機進行實驗性的設定，設計者需要針對每個電動機進行微調(timing)，但通過設為可自動進行微調，能夠實現(xiàn)設計上的勞力節(jié)省。
權利要求
1.一種同步電動機的磁極位置估計裝置，其具備電壓施加單元，其根據(jù)電壓指令，對同步電動機的各相施加電壓； 電流檢測單元，其根據(jù)所施加的電壓，檢測流過上述同步電動機的各相的電流； 存儲單元，其存儲相同振幅的多個電壓指令矢量，該多個電壓指令矢量具有等分360 度的相位差；電壓控制單元，其根據(jù)轉換上述電壓指令矢量而得到的電壓指令，使上述電壓施加單元依次切換多個磁極位置估計用脈沖電壓并將其施加于上述同步電動機的各相；以及估計單元，其根據(jù)與上述多個磁極位置估計用脈沖電壓同步流過上述同步電動機的各相的電流的振幅，運算多個電流矢量，并且根據(jù)對與上述多個電壓指令矢量的各自對應的上述多個電流矢量進行平均而得到的平均矢量的相位，估計上述同步電動機的轉子的初始磁極位置，其中，上述同步電動機的磁極位置估計裝置進一步具備估計值正誤判定單元，其根據(jù)由上述電流檢測單元檢測出的檢測電流值和預定的電流閾值，判定由上述估計單元估計出的上述初始磁極位置是正確還是錯誤； 電流閾值存儲單元，其存儲上述預定的電流閾值；以及脈沖電壓施加條件變更單元，當上述估計值正誤判定單元判定為由上述估計單元估計出的上述初始磁極位置錯誤時，變更上述脈沖電壓的施加條件，以便產(chǎn)生期望的磁飽和。
2.根據(jù)權利要求1所述的同步電動機的磁極位置估計裝置，其中， 上述脈沖電壓施加條件變更單元對上述脈沖電壓的接通時間進行可變設定。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的同步電動機的磁極位置估計裝置，其中，上述電流閾值存儲單元將由U相、V相的脈沖電流轉換到α-β坐標系而得到的α相、 β相的脈沖電流的峰值存儲為上述預定的電流閾值。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的同步電動機的磁極位置估計裝置，其中，上述電流閾值存儲單元將α-β軸的脈沖電流峰值的6個脈沖的平均值存儲為上述預定的電流閾值。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的同步電動機的磁極位置估計裝置，其中，上述電流閾值存儲單元將α-β軸的脈沖電流峰值的6個脈沖的最大值和最小值的差分值存儲為上述預定的電流閾值。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的同步電動機的磁極位置估計裝置，其中，上述電流閾值存儲單元將3相電流的電流值的峰值電流值存儲為上述預定的電流閾值。
7.根據(jù)權利要求1 6中任意一項所述的同步電動機的磁極位置估計裝置，其中，上述估計單元反復執(zhí)行多次上述初始磁極位置的估計，將其估計值的平均值設為上述初始磁極位置。
8.根據(jù)權利要求1 7中任意一項所述的同步電動機的磁極位置估計裝置，其中， 上述電流閾值存儲單元針對上述預定的電流閾值設定上限閾值以及下限閾值。
9.根據(jù)權利要求1 8中任意一項所述的同步電動機的磁極位置估計裝置，其中， 上述同步電動機具有3相，上述估計單元根據(jù)與上述磁極位置估計用脈沖電壓同步流過上述3相中的2相的電流的振幅，通過坐標變換來運算上述電流矢量。
10.根據(jù)權利要求9所述的同步電動機的磁極位置估計裝置，其中，上述存儲單元存儲相同振幅的多個電壓指令矢量，該多個電壓指令矢量具有將360度 6等分的相位差，上述電壓控制單元使上述電壓指令矢量的3個相位對準上述3相的相位，使上述電壓指令矢量的其他3個相位對準上述3相中的鄰接的相間的中間相位。
11.根據(jù)權利要求1 10中任意一項所述的同步電動機的磁極位置估計裝置，其中， 上述電壓控制單元在上述磁極位置估計用脈沖電壓切換時，使上述各相的開關元件的全部柵極截止來產(chǎn)生零電壓。
全文摘要
得到一種同步電動機的磁極位置估計裝置，即使在電源電壓不穩(wěn)定的情況下，也能高精度地估計轉子的初始磁極位置。該同步電動機的磁極位置估計裝置具備估計值正誤判定單元(15)，其根據(jù)由電流檢測單元(3)檢測出的檢測電流值和預定的電流閾值，判定由估計單元(13)估計出的初始磁極位置是正確還是錯誤；電流閾值存儲單元(14)，其存儲預定的電流閾值；以及脈沖電壓施加條件變更單元(16)，當估計值正誤判定單元(15)判定為由估計單元(13)估計出的初始磁極位置錯誤時，該脈沖電壓施加條件變更單元變更脈沖電壓的施加條件，使得產(chǎn)生期望的磁飽和。
文檔編號H02P27/06GK102414979SQ200980158978
公開日2012年4月11日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權日2009年5月27日
發(fā)明者安江正德, 馬場俊行 申請人:三菱電機株式會社