電動機控制裝置、電動機的磁通估計裝置及磁通估計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 公開的實施方式設及電動機控制裝置、電動機的磁通估計裝置及磁通估計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 公知有不利用位置傳感器來驅(qū)動同步機或感應機等電動機的控制裝置。例如，公 知有根據(jù)電動機的電流W及電壓來估計電動機的定子磁通并根據(jù)所估計的定子磁通來控 制電動機的技術(shù)（例如參照專利文獻1)。
[0003] 專利文獻1 :日本特開2012-228083號公報
[0004] 但是，在采用積分器進行定子磁通估計的情況下，當檢測電動機的電流的電流檢 測器存在偏移誤差時，可能在定子磁通的估計值中產(chǎn)生偏移。因此，可能在根據(jù)定子磁通的 估計值求出的速度或相位中包含與電動機的驅(qū)動頻率對應的振動，而無法高精度地進行電 動機的控制。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽〇化]實施方式的一個方式是鑒于上述情況而完成的，其目的是提供能夠高精度地檢測 定子磁通的電動機控制裝置、電動機的磁通估計裝置W及電動機的磁通估計方法。
[0006] 實施方式中的一方式的電動機控制裝置具備電力轉(zhuǎn)換部、磁通估計器和相位估計 器。上述電力轉(zhuǎn)換部對電動機施加與電壓指令相應的輸出電壓。上述磁通估計器根據(jù)上述 輸出電壓與由上述電動機的繞組電阻產(chǎn)生的電壓降低量之間的差分，來估計上述電動機的 定子磁通的矢量。上述相位估計器根據(jù)由上述磁通估計器估計出的上述定子磁通的矢量， 來估計上述定子磁通的相位。上述磁通估計器具備可變低通濾波器和相位調(diào)整器。上述 可變低通濾波器在與上述輸出電壓的頻率相應的截止頻率下，對上述差分進行低通濾波處 理。上述相位調(diào)整器使上述可變低通濾波器的輸出相位或向上述可變低通濾波器輸入前的 上述差分的相位滯后。
[0007] 發(fā)明的效果
[0008] 根據(jù)實施方式的一方式，可提供能夠高精度地檢測定子磁通的電動機控制裝置、 電動機的磁通估計裝置W及電動機的磁通估計方法。
【附圖說明】
[0009] 圖1是示出實施方式的電動機控制裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0010] 圖2是示出相位/速度估計器的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0011] 圖3是示出電流分配器的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0012] 圖4是示出最佳相位估計器的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0013] 圖5是示出磁通估計器的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0014] 圖6是示出使截止頻率成為mz時的可變低通濾波器的特性的圖。
[0015] 圖7是示出速度指令與相位調(diào)整量的關(guān)系的圖。
[0016] 圖8是示出速度指令與輸出值的關(guān)系的一例的圖。
[0017] 圖9是示出磁通估計器的結(jié)構(gòu)的其它例的圖。
[0018] 圖10是示出磁通估計器的結(jié)構(gòu)的另一例的圖。
[0019] 圖11是示出速度指令與調(diào)整器的輸出值的關(guān)系的一例的圖。
[0020] 圖12是示出磁通估計器的控制處理流程的一例的流程圖。 陽OW 標號說明 陽02引 1控制裝置；3電動機；10電力轉(zhuǎn)換部；11電流檢測部；12控制部；20固定坐標轉(zhuǎn) 換器；21旋轉(zhuǎn)坐標轉(zhuǎn)換器；22磁通估計器；23相位/速度估計器；24、27、31、32、62減法器； 25速度控制器；26電流分配器；28電流控制器；29非干擾控制器；30、74加法器；33PWM控 制器；34電壓誤差補償器；35最佳相位估計器；60頻率輸出器；61乘法器；64模擬LPF;65 放大器；66相位調(diào)整器；70可變低通濾波器；71除法器；73調(diào)整器；75坐標轉(zhuǎn)換器。
【具體實施方式】
[0023] W下，參照附圖來詳細說明本申請公開的電動機控制裝置、電動機的磁通估計裝 置W及電動機的磁通估計方法的實施方式。此外，本發(fā)明不限于W下所示的實施方式。
[0024] [1.電動機控制裝置]
[0025] 圖1是示出實施方式的電動機控制裝置1的結(jié)構(gòu)例的圖。如圖1所示，控制裝置 1具備電力轉(zhuǎn)換部10、電流檢測部11和控制部12。
[00%] 該控制裝置1通過公知的PWM(PulseWi化hMo化Iation:脈沖調(diào)制）控制將從直 流電源2供給的直流電壓轉(zhuǎn)換為期望的頻率W及電壓的3相交流電壓v。、vv、vw，輸出到電動 機3。電動機3例如是永磁同步電動機（PMSM)、同步磁阻電動機（SynRM)、感應電動機（IM) 等。
[0027] 電力轉(zhuǎn)換部10例如具備3相逆變電路和口極（gate)驅(qū)動電路，連接在直流電源2 與電動機3之間。例如，對6個開關(guān)元件進行3相橋式連接而構(gòu)成3相逆變電路?？跇O驅(qū) 動電路例如放大從控制部12輸出的PWM信號，輸入到開關(guān)元件的口極。由此，構(gòu)成3相逆 變電路的開關(guān)元件根據(jù)控制部12的PWM信號進行接通/關(guān)斷。此外，電力轉(zhuǎn)換部10例如 可W是3級W上的3相逆變電路或矩陣變換器。
[0028] 另外，直流電源2可W是將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓而輸出的結(jié)構(gòu)，例如可W是 組合基于二極管的整流電路W及使直流輸出電壓變得平滑的平滑用電容器而得到的結(jié)構(gòu)。 在此情況下，交流電源與整流電路的輸入側(cè)連接。
[0029] 電流檢測部11檢測流過電力轉(zhuǎn)換部10與電動機3之間的電流。具體地說，電流 檢測部11檢測分別流過電力轉(zhuǎn)換部10與電動機3的U相、V相、W相之間的電流的瞬時值 iu、iv、iw(W下，記載為輸出電流。此外，電流檢測部11例如利用作為磁電轉(zhuǎn)換元 件的霍爾元件來檢測電流。
[0030] 控制部12生成基于由電流檢測部11檢測的輸出電流i。、iv、i心及速度指令CO* 的PWM信號，輸出到電力轉(zhuǎn)換部10。電力轉(zhuǎn)換部10根據(jù)來自控制部12的PWM信號，向電動 機3的U相、V相化及W相輸出3相交流電壓Vu、Vv、Vw(W下，有時記載為輸出電壓V。?)。
[0031] 控制部12將丫 5坐標系作為控制軸，將電流分量分成5軸分量和丫軸分量進 行矢量控制，在該T5坐標系中，將對電動機3的機械輸出有貢獻的分量設為5軸分量， 將對電動機3的機械輸出沒有貢獻的分量設為r軸分量。W下，具體地說明控制部12的 結(jié)構(gòu)。 陽03引 [2.控制部12]
[0033] 如圖1所示，控制部12具備：固定坐標轉(zhuǎn)換器20、旋轉(zhuǎn)坐標轉(zhuǎn)換器21、磁通估計器 22、相位/速度估計器23、減法器24、27、31、32、速度控制器25、電流分配器26、電流控制器 28、非干擾控制器29、加法器30、PWM控制器33、電壓誤差補償器34W及最佳相位估計器 35〇
[0034] 固定坐標轉(zhuǎn)換器20將輸出電流iu、iv、i,轉(zhuǎn)換為靜止坐標系（固定坐標系）上的 正交的2軸的a0軸分量，求出將a軸電流i。和0軸電流iP作為矢量分量的a0坐 標系的電流矢量iae。a0坐標系是在電動機3的定子3a上設定的正交坐標系，還稱為定 子坐標系。固定坐標轉(zhuǎn)換器20向旋轉(zhuǎn)坐標轉(zhuǎn)換器21輸出電流矢量i"p。
[0035]旋轉(zhuǎn)坐標轉(zhuǎn)換器21根據(jù)從相位/速度估計器23輸出的估計相位0 ~，將a0坐 標系的電流矢量iae轉(zhuǎn)換為丫 5坐標系的電流矢量iyg。電流矢量iYe是運樣的電流矢 量：將對電動機3的機械輸出有貢獻的5軸分量ie和對電動機3的機械輸出沒有貢獻的 丫軸分量i,作為矢量分量。此外，估計相位0 '是丫 5坐標系中的定子磁通fs的矢量9姆 的相位，定子磁通恥是電動機3的定子3a的磁通。
[0036] 磁通估計器22根據(jù)從電力轉(zhuǎn)換部10輸出到電動機3的輸出電壓v?與由電動機 3的繞組電阻Rs產(chǎn)生的電壓降低量之間的差分V壯f，來估計丫 5坐標系中的定子磁通牧的 矢量(P訴。如后所述，該磁通估計器22具備可變低通濾波器和相位調(diào)整器，由此，能夠高精度 地檢測定子磁通輕:。^下，將丫 5坐標系中的定子磁通恥的矢量9昨的估計值記載為定子估 計磁通化/'。
[0037] 相位/速度估計器23 (相位估計器的一例）根據(jù)定子估計磁通恥來估計電動機 3的轉(zhuǎn)子3b的速度CO和定子磁通聰?shù)南辔?。W下，將轉(zhuǎn)子3b的速度CO的估計值記載 為估計速度
[0038] 圖2是示出相位/速度估計器23的結(jié)構(gòu)的一例的圖。如圖2所示，相位/速度估 計器23具備反正切運算器40、減法器41、PI(比例積分）控制器42和積分器43。反正切 運算器40例如采用下述式（1)的運算式根據(jù)定子估計磁通斯8^運算相位誤差A0 ~。
[0040] 減法器41從相位誤差A0 '減去預定值（例如零）。P