同步電機(jī)控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及包括對(duì)同步電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的功率轉(zhuǎn)換單元的同步電機(jī)的控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，利用具有逆變器等功率轉(zhuǎn)換單元的同步電機(jī)控制裝置對(duì)具有勵(lì)磁永磁 體的同步電機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，隨著對(duì)同步電機(jī)的電樞繞組的通電、同步電機(jī)本身的鐵損耗等 引起的溫度上升，會(huì)發(fā)生勵(lì)磁永磁體的磁化強(qiáng)度、即磁通減少的所謂"退磁"的現(xiàn)象，若進(jìn)一 步超過(guò)允許溫度，則即便溫度下降到常溫，磁通也無(wú)法回到退磁發(fā)生前的狀態(tài)，產(chǎn)生所謂的 "不可逆退磁"現(xiàn)象。 因此，對(duì)具有勵(lì)磁永磁體的同步電機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，需要進(jìn)行如下控制：即，至少將永磁 體的溫度控制為發(fā)生不可逆退磁的允許溫度W下。然而，由于同步電機(jī)結(jié)構(gòu)上的空間問(wèn)題、 利用外殼來(lái)保護(hù)周圍等原因，難W直接將溫度檢測(cè)器安裝于永磁鐵，此外，具有勵(lì)磁永磁體 的同步電機(jī)大多在轉(zhuǎn)子一側(cè)的內(nèi)部具有永磁體，該成為對(duì)于安裝溫度檢測(cè)器的更大的阻礙 原因。因此，正在尋求W某種方法來(lái)間接測(cè)定或推定永磁體的溫度或與永磁體的溫度相關(guān) 的磁通的技術(shù)。
[0003] 作為力圖解決該種問(wèn)題的同步電機(jī)控制裝置的一個(gè)示例，存在如下現(xiàn)有裝置：其 基于從電流傳感器、溫度傳感器、磁極位置傳感器的各傳感器得到的電流、溫度、轉(zhuǎn)速的各 信息，利用由同步電機(jī)（旋轉(zhuǎn)電機(jī)）的模型和比例積分器構(gòu)成的磁通觀測(cè)器從勵(lì)磁的永磁 體獲取與電樞繞組進(jìn)行交鏈的磁通，其中，電流傳感器對(duì)在逆變器與電樞繞組之間交換的 電流進(jìn)行檢測(cè)，溫度傳感器用于對(duì)電樞繞組的溫度進(jìn)行檢測(cè)并對(duì)電樞繞組的電阻值進(jìn)行校 正，磁極位置傳感器用于對(duì)勵(lì)磁的磁極位置進(jìn)行檢測(cè)。（例如專利文獻(xiàn)1) 作為相同的控制裝置的另一示例，存在如下現(xiàn)有裝置：具有對(duì)永磁體形成的感應(yīng)電壓 和端子電壓的相差角5值進(jìn)行檢測(cè)的單元，對(duì)基準(zhǔn)溫度下的相差角5和檢測(cè)出的相差角 5進(jìn)行參照，并基于磁體溫度表來(lái)輸出磁體溫度信息。（例如專利文獻(xiàn)2)
[0004] 另外，作為相同的控制裝置的另一示例，存在如下現(xiàn)有裝置；在利用旋轉(zhuǎn)二軸坐標(biāo) (d-q軸）轉(zhuǎn)換的控制中，預(yù)先將永磁體中未產(chǎn)生退磁時(shí)的q軸電壓操作量作為映射來(lái)保持， 并基于利用比例積分（PI)控制對(duì)同步電機(jī)進(jìn)行電流控制時(shí)的PI控制部輸出即q軸電壓操 作量、保持于所述映射中的（永磁體中未產(chǎn)生退磁時(shí)的）q軸的電壓操作量、W及旋轉(zhuǎn)角速 度《來(lái)對(duì)退磁量進(jìn)行運(yùn)算。（例如專利文獻(xiàn)3) 此外，在專利文獻(xiàn)4和專利文獻(xiàn)5中公開(kāi)了基于對(duì)同步電機(jī)的電壓指令、電樞電流等通 過(guò)運(yùn)算對(duì)同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行推定的技術(shù)的示例。 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)1 ;日本專利特開(kāi)2010-110141號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2 ;日本專利特開(kāi)平11-69900號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)3 ;日本專利第4223880號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)4 ;日本專利第4672236號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)5:國(guó)際公開(kāi)W02010/109528號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0006] 在上述專利文獻(xiàn)1所示出的現(xiàn)有裝置中，存在如下問(wèn)題：利用磁通觀測(cè)器從勵(lì)磁 的永磁體獲取與電樞繞組交鏈的磁通時(shí)，使用基于檢測(cè)出電樞繞組的溫度的溫度傳感器進(jìn) 行校正后的電樞繞組的電阻值，因此需要用于檢測(cè)出電樞繞組的溫度的溫度傳感器，控制 裝置的結(jié)構(gòu)部件必然增加。 在上述專利文獻(xiàn)2所示出的現(xiàn)有裝置中，存在如下問(wèn)題；利用計(jì)算來(lái)求出輸出磁體溫 度信息所需的磁體溫度表的情況下，若無(wú)法準(zhǔn)確掌握同步電機(jī)的電感，則無(wú)法準(zhǔn)確求出相 差角5和磁體溫度之間的相關(guān)關(guān)系，由于電感誤差而使推定磁體溫度的精度降低。此外， 通過(guò)實(shí)際測(cè)量來(lái)求出上述磁體溫度表的情況下，必須利用某種方法一邊改變磁體溫度一邊 進(jìn)行測(cè)量從而生成映射數(shù)據(jù)，但構(gòu)建將磁體溫度調(diào)整為希望溫度的環(huán)境并非易事，存在映 射數(shù)據(jù)的生成需要很多勞力的問(wèn)題。
[0007] 在上述專利文獻(xiàn)3所示出的現(xiàn)有裝置中，盡管能判斷有沒(méi)有發(fā)生退磁，但對(duì)求出 磁體溫度或磁體磁通的絕對(duì)值（量）的方法未進(jìn)行公開(kāi)，此外，為了進(jìn)行退磁判斷，需要將 退磁發(fā)生前與退磁發(fā)生后的d-q軸上的電流指令設(shè)定為相同，因此，在發(fā)生退磁時(shí)對(duì)退磁 發(fā)生進(jìn)行判斷后，對(duì)退磁量進(jìn)行運(yùn)算、校正，從而能夠?qū)τ捎谕舜帕慷a(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩下降量進(jìn) 行修正，由此將產(chǎn)生如下問(wèn)題：到判斷退磁發(fā)生為止同步電機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩會(huì)相對(duì)于所希 望的轉(zhuǎn)矩（指令值）而有所下降。
[000引本發(fā)明為了解決現(xiàn)有同步電機(jī)控制裝置中的上述問(wèn)題而完成，其目的在于提供一 種同步電機(jī)控制裝置，一邊對(duì)具有勵(lì)磁永磁體的同步電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)一邊能W高精度來(lái)推定 出永磁體的溫度或磁通值，而無(wú)需直接對(duì)永磁體安裝溫度檢測(cè)器。 解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案
[0009] 本發(fā)明設(shè)及的同步電機(jī)控制裝置包括；功率轉(zhuǎn)換單元，該功率轉(zhuǎn)換單元基于電壓 指令，對(duì)具有構(gòu)成勵(lì)磁的永磁體的同步電機(jī)輸出電壓；電流檢測(cè)單元，該電流檢測(cè)單元檢測(cè) 出所述同步電機(jī)的電樞電流；電樞交鏈磁通推定器，該電樞交鏈磁通推定器基于所述電壓 指令來(lái)推定出所述同步電機(jī)的電樞交鏈磁通的大小和產(chǎn)生方向即丫軸，并且，基于同步電 機(jī)1的轉(zhuǎn)子位置、和推定出的所述丫軸，將所述電樞電流向由丫軸W及與丫軸正交的方 向即5軸構(gòu)成的丫-5軸上的電流進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；磁通控制器，該磁通控制器基于磁通指 令和所述電樞交鏈磁通的大小，生成丫軸電流指令，該丫軸電流指令用于將所述丫軸上 的電流控制成規(guī)定的值；電流控制器，該電流控制器基于將所述r軸電流指令與5軸電流 指令相加得到的丫 - 5軸上的電流指令和所述丫 - 5軸上的電流，生成所述電壓指令；W及 磁體狀態(tài)輸出單元，該磁體狀態(tài)輸出單元推定并輸出所述永磁體的磁通或溫度，所述磁體 狀態(tài)輸出單元具備磁體狀態(tài)推定器，該磁體狀態(tài)推定器基于丫軸電流、5軸電流指令和磁 通指令來(lái)推定出永磁體的磁通或溫度，并且所述磁體狀態(tài)輸出單元具有磁體狀態(tài)校正值運(yùn) 算模式和磁體狀態(tài)推定模式該2個(gè)動(dòng)作模式，在所述磁體狀態(tài)校正值運(yùn)算模式中，對(duì)所述 磁體狀態(tài)推定器提供零作為r-5軸上的各軸的電流指令，在該電流指令的條件下推定出 所述電樞交鏈磁通的大小，對(duì)所述磁體狀態(tài)推定器提供規(guī)定的磁通指令和5軸電流指令 的條件下由所述磁體狀態(tài)推定器得到所述永磁體的磁通或溫度推定值，且基于所述電樞交 鏈磁通的大小、所述永磁體的磁通或溫度推定值來(lái)運(yùn)算出磁體狀態(tài)校正值， 所述磁體狀態(tài)輸出單元具備磁體狀態(tài)校正單元，在所述磁體狀態(tài)推定模式中，由所述 磁體狀態(tài)校正單元利用所述磁體狀態(tài)校正值對(duì)提供所述規(guī)定的磁通指令和5軸電流指令 的條件下由所述磁體狀態(tài)推定器獲得的所述永磁體的磁通或溫度推定值進(jìn)行校正。 發(fā)明效果
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的同步電機(jī)控制裝置，能對(duì)同步電機(jī)的個(gè)體偏差、電感誤差所引起的 永磁體的磁通或溫度的推定誤差進(jìn)行校正，因此能提高永磁體的磁通或溫度的推定精度。 此外，能對(duì)與同步電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩直接相關(guān)的電樞交鏈磁通和5軸電流進(jìn)行直接控制，因 此，即便永磁體發(fā)生退磁也能控制成希望的轉(zhuǎn)矩。
[0011] 關(guān)于本發(fā)明的上述及其他目的、特征、效果，可W從W下實(shí)施方式中的詳細(xì)說(shuō)明及 附圖的記載來(lái)進(jìn)一步明確。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是W包含同步電機(jī)的狀態(tài)來(lái)表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的同步電機(jī)控制裝置的 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 圖2是具有勵(lì)磁永磁體的同步電機(jī)的矢量圖。 圖3是W包含同步電機(jī)的狀態(tài)來(lái)表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的同步電機(jī)控制裝置的變形 例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 圖4是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的同步電機(jī)控制裝置中磁體狀態(tài)輸出單元結(jié)構(gòu)的一個(gè)示 例的結(jié)構(gòu)圖。 圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1中的、規(guī)定的磁通指令〇*、5軸電流指令i5 *條件 下的丫軸電流i丫和永磁體磁通〇111之間的關(guān)系的一個(gè)示例的示意圖。 圖6是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的同步電機(jī)控制裝置中磁體狀態(tài)推定器結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例 的結(jié)構(gòu)圖。 圖7是在具有勵(lì)磁永磁體的同步電機(jī)矢量圖中示出磁通指令〇*和5軸電流指令i5 *為一定的條件下、基準(zhǔn)狀態(tài)W及相對(duì)于基準(zhǔn)狀態(tài)發(fā)生退磁時(shí)的矢量圖的差異的說(shuō)明 圖。 圖8是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的同步電機(jī)控制裝置中電流控制器結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的結(jié) 構(gòu)圖。 圖9是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的同步電機(jī)控制裝置的、磁體狀態(tài)校正值運(yùn)算模式和磁 體狀態(tài)推定模式的時(shí)序圖的一個(gè)示例的圖。 圖10是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的同步電機(jī)控制裝置的、磁體狀態(tài)校正值運(yùn)算模式的時(shí) 序圖的一個(gè)示例的圖。 圖11是W包含同步電機(jī)的狀態(tài)來(lái)表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的同步電機(jī)控制裝置的、與 圖3不同