三相同步电动机驱动装置制造方法及图纸

三相同步电动机驱动装置具有：三相逆变器(3)，具备三相量的开关元件，驱动作为三相同步电动机的马达(4)；作为控制部的控制器(2)，从表示三相量的开关元件的接通断开状态的多个开关状态，选择4个开关状态，在4个开关状态下，依次控制三相逆变器；以及作为中性点电位检测部的中性点电位放大器(13)，在4个开关状态下，分别检测马达(4)的定子绕组(Lu、Lv、Lw)的中性点电位(Vn0)，根据在4个开关状态下检测到的4个的中性点电位的至少3个，在电角的一个周期的范围内推测三相同步电动机的转子位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三相同步电动机驱动装置
本专利技术涉及三相同步电动机驱动装置、以及具备该三相同步电动机驱动装置的一体型三相同步电动机、定位装置以及泵装置等。
技术介绍
在工业设备、家电产品、汽车等各种领域中，广泛使用了小型/高效的永磁马达(三相同步电动机)。但是，为了驱动永磁马达，需要马达的转子的位置信息，需要为此的位置传感器。近年来，排除该位置传感器，而进行永磁马达的转速、转矩控制的无传感器控制得到了广泛普及。通过无传感器控制的实用化，能够实现位置传感器所花费的费用(传感器自身的成本、传感器的布线所花费的成本等)的削减、装置的小型化。另外，由于不需要传感器，具有能够在恶劣的环境下使用等优点。当前，在永磁马达的无传感器控制中，采用了直接检测通过永磁马达的转子旋转而产生的感应电压(速度电动势)作为转子的位置信息进行永磁马达的驱动的方法、根据成为对象的马达的公式模型对转子位置进行推测运算的位置推测技术等。在这些无传感器控制中也存在大的课题。它就是低速运转时的位置检测方法。当前实用化的过半的无传感器控制基于永磁马达发生的感应电压。因此，在停止时、感应电压小的低速域中，灵敏度降低，而有位置信息被噪声淹没的可能性。针对该问题提出了各种解决对策。在专利文献1记载的专利技术中，检测作为三相定子绕组的连接点的电位的“中性点电位”，得到位置信息。通过与从逆变器向马达施加的脉冲电压同步地检测该中性点电位，能够检测电感的失衡所致的电动势，能够得到依赖于转子位置的电位变化。因此，具有作为向马达的施加电压，通过通常的正弦波调制时的PWM(脉冲宽度调制)得到位置信息这样的特征。此处，转子位置意味着嵌入到转子的永磁铁的位置。现有技术文献专利文献1：日本特开2010-74898号公报
技术实现思路
但是，如果想要按照上述专利文献1记载的方式推测马达的转子位置，则针对电角的一个周期，仅能够进行半周期相当量(±90deg)的位置推测，无法判别磁铁磁通的磁极性。因此，当想要在使逆变器的电源刚刚接通之后就起动马达的情况下，在推测了的转子位置有包含180deg的误差的可能性，存在以1/2的概率向逆向旋转的担心。根据本专利技术的第1方式，提供一种三相同步电动机驱动装置，其特征在于，具备：三相逆变器，具备三相量的开关元件，驱动三相同步电动机；控制部，从表示三相量的开关元件的接通断开状态的多个开关状态中选择4个开关状态，在4个开关状态下，依次控制三相逆变器；中性点电位检测部，在4个开关状态下，分别检测三相同步电动机的定子绕组的中性点电位；以及第1转子位置推测部，根据在4个开关状态下检测到的4个的中性点电位的至少3个，在电角的一个周期的范围内推测三相同步电动机的转子位置，表示4个开关状态的4个开关矢量由相互反向的第1开关矢量以及第2开关矢量、和相互反向的第3开关矢量以及第4开关矢量构成。根据本专利技术的第2方式，在第1方式的三相同步电动机驱动装置中，控制部具有电压指令输出部，该电压指令输出部在三相同步电动机的旋转启动时输出指示4个开关状态的初始位置推测用的第1三相电压指令，第1转子位置推测部根据在从电压指令输出部输出了第1三相电压指令时检测的中性点电位，推测旋转启动时的转子位置。根据本专利技术的第3方式，在第2方式的三相同步电动机驱动装置中，电压指令生成部在第1三相电压指令的输出之后，还输出基于由第1转子位置推测部推测到的转子位置的第2三相电压指令，第2三相电压指令是指示4个开关矢量成为夹着转子磁通矢量的正方向的2个矢量、以及夹着转子磁通矢量的负方向的2个矢量那样的4个开关状态的三相电压指令。根据本专利技术的第4方式，在第2或者3方式的三相同步电动机驱动装置中，还具备第1电压指令校正部，该第1电压指令校正部校正由控制部生成的旋转转矩用电压指令，以使得根据三相同步电动机的相电流信息生成的第3三相电压指令成为指示4个开关状态的电压指令、并且成为作为4个开关矢量指示相对于转子磁通矢量而言相邻的关系的矢量的电压指令，控制部根据由第1电压指令校正部校正了的旋转转矩用电压指令，控制三相逆变器。根据本专利技术的第5方式，在第2至4中的任意一个方式的三相同步电动机驱动装置中，具备第2电压指令校正部，该第2电压指令校正部校正由控制部生成的旋转转矩用电压指令，以使根据三相同步电动机的相电流信息生成的第3三相电压指令成为指示4个开关状态的电压指令、并且成为作为4个开关矢量指示相对于与转子磁通矢量正交的矢量而言相邻的关系的矢量的电压指令，控制部在旋转转矩用电压指令的大小小于规定值的情况下，根据由第2电压指令校正部校正了的旋转转矩用电压指令，控制三相逆变器，控制部在旋转转矩用电压指令的大小是规定值以上的情况下，根据由第1电压指令校正部校正了的旋转转矩用电压指令，控制三相逆变器。根据本专利技术的第6方式，在第4或者5的方式的三相同步电动机驱动装置中，具备第3电压指令校正部，该第3电压指令校正部进行校正，以使第3三相电压指令中的各相的电压指令之间的差分大于规定差分值。根据本专利技术的第7方式，在第4至6中的任意一个的方式的三相同步电动机驱动装置中，具备：第2转子位置推测部，根据4个的中性点电位内的2个中性点电位、或者在定子绕组中感应的感应电压，推测三相同步电动机的转子位置；以及旋转速度判定部，根据由第1转子位置推测部或者第2转子位置推测部推测了的转子位置，判定三相同步电动机的旋转速度是否大于规定旋转速度，如果判定为旋转速度大于规定旋转速度，则控制部通过4个开关状态，控制三相逆变器，如果旋转速度判定部判定为规定旋转速度以下，则控制部通过4个开关状态内的2个，控制三相逆变器。根据本专利技术的第8方式，在第4至6中的任意一个的方式的三相同步电动机驱动装置中，控制部在三相逆变器输出的电压是规定值以下时，通过4个开关状态，控制三相逆变器，在三相逆变器输出的电压大于规定值时，通过4个开关状态内的2个，控制三相逆变器。根据本专利技术的第9方式，在第2至8中的任意一个的方式的三相同步电动机驱动装置中，第1转子位置推测部计算在第1开关矢量以及第2开关矢量中被检测的中性点电位的和、及在第3开关矢量以及第4开关矢量中被检测的中性点电位的和，根据计算出的两个和，推测三相同步电动机的转子位置。根据本专利技术的第10方式，在第2至8中的任意一个的方式的三相同步电动机驱动装置中，第1转子位置推测部具备：第1位置信息取得部，求出在4个开关矢量中的、朝向相同方向的2个开关矢量中的中性点电位之间的差分，根据该差分取得第1转子位置信息；第2位置信息取得部，计算在第1开关矢量以及第2开关矢量中被检测的中性点电位的和、及在第3开关矢量以及第4开关矢量中被检测的中性点电位的和，根据计算出的两个和，取得第2转子位置信息；以及极性判别部，根据第1转子位置信息以及第2转子位置信息，判别三相同步电动机的转子位置的磁通极性，根据极性判别部的判别结果和第1转子位置信息，推测三相同步电动机的转子位置。根据本专利技术的第11方式，在第2至8中的任意一个的方式的三相同步电动机驱动装置中，第1转子位置推测部具备：第1位置信息取得部，求出在4个开关矢量中的、朝向相同方向的2个开关矢量中的中性点电位之间的差分，根据该差分取得第1转子位置信息；以及极性判别部，分别取得2个开关矢量的一个、以及与该一个开关矢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相同步电动机驱动装置，其特征在于，具备：三相逆变器，具备三相量的开关元件，驱动三相同步电动机；控制部，从表示所述三相量的开关元件的接通断开状态的多个开关状态中选择4个开关状态，在所述4个开关状态下，依次控制所述三相逆变器；中性点电位检测部，在所述4个开关状态下，分别检测所述三相同步电动机的定子绕组的中性点电位；以及第1转子位置推测部，根据在所述4个开关状态下检测到的4个的中性点电位的至少3个，在电角的一个周期的范围内推测所述三相同步电动机的转子位置，表示所述4个开关状态的4个开关矢量由相互反向的第1开关矢量以及第2开关矢量、和相互反向的第3开关矢量以及第4开关矢量构成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种三相同步电动机驱动装置，其特征在于，具备：三相逆变器，具备三相量的开关元件，驱动三相同步电动机；控制部，从表示所述三相量的开关元件的接通断开状态的多个开关状态中选择4个开关状态，在所述4个开关状态下，依次控制所述三相逆变器；中性点电位检测部，在所述4个开关状态下，分别检测所述三相同步电动机的定子绕组的中性点电位；以及第1转子位置推测部，根据在所述4个开关状态下检测到的4个的中性点电位的至少3个，在电角的一个周期的范围内推测所述三相同步电动机的转子位置，表示所述4个开关状态的4个开关矢量由相互反向的第1开关矢量以及第2开关矢量、和相互反向的第3开关矢量以及第4开关矢量构成。2.根据权利要求1所述的三相同步电动机驱动装置，其特征在于，所述控制部具有电压指令输出部，该电压指令输出部在所述三相同步电动机的旋转启动时输出指示所述4个开关状态的初始位置推测用的第1三相电压指令，所述第1转子位置推测部根据在从所述电压指令输出部输出了所述第1三相电压指令时检测的中性点电位，推测旋转启动时的转子位置。3.根据权利要求2所述的三相同步电动机驱动装置，其特征在于，所述电压指令生成部在所述第1三相电压指令的输出之后，还输出基于由所述第1转子位置推测部推测到的转子位置的第2三相电压指令，所述第2三相电压指令是指示所述4个开关矢量成为夹着转子磁通矢量的正方向的2个矢量、以及夹着所述转子磁通矢量的负方向的2个矢量那样的4个开关状态的三相电压指令。4.根据权利要求2或者3所述的三相同步电动机驱动装置，其特征在于，所述三相同步电动机驱动装置还具备第1电压指令校正部，该第1电压指令校正部校正由所述控制部生成的旋转转矩用电压指令，以使得根据所述三相同步电动机的相电流信息生成的第3三相电压指令成为指示所述4个开关状态的电压指令、并且成为作为所述4个开关矢量指示相对于转子磁通矢量而言相邻的关系的矢量的电压指令，所述控制部根据由所述第1电压指令校正部校正了的旋转转矩用电压指令，控制所述三相逆变器。5.根据权利要求4所述的三相同步电动机驱动装置，其特征在于，所述三相同步电动机驱动装置具备第2电压指令校正部，该第2电压指令校正部校正由所述控制部生成的旋转转矩用电压指令，以使根据所述三相同步电动机的相电流信息生成的第3三相电压指令成为指示所述4个开关状态的电压指令、并且成为作为所述4个开关矢量指示相对于与转子磁通矢量正交的矢量而言相邻的关系的矢量的电压指令，所述控制部在所述旋转转矩用电压指令的大小小于规定值的情况下，根据由所述第2电压指令校正部校正了的旋转转矩用电压指令，控制所述三相逆变器，所述控制部在所述旋转转矩用电压指令的大小是规定值以上的情况下，根据由所述第1电压指令校正部校正了的旋转转矩用电压指令，控制所述三相逆变器。6.根据权利要求4所述的三相同步电动机驱动装置，其特征在于，所述三相同步电动机驱动装置具备第3电压指令校正部，该第3电压指令校正部进行校正，以使所述第3三相电压指令中的各相的电压指令之间的差分大于规定差分值。7.根据权利要求5所述的三相同步电动机驱动装置，其特征在于，所述三相同步电动机驱动装置具备第3电压指令校正部，该第3电压指令校正部进行校正，以使所述第3三相电压指令中的各相的电压指令之间的差分大于规定差分值。8.根据权利要求2或3所述的三相同步电动机驱动装置，其特征在于，具备：第2转子位置推测部，根据所述4个的中性点电位内的2个中性点电位、或者在所述定子绕组中感应的感应电压，推测所述三相同步电动机的转子位置；以及旋转速度判定部，根据由所述第1转子位置推测部或者第2转子位置推测部推测了的转子位置，判定所述三相同步电动机的旋转速度是否大于规定旋转速度，如果判定为所述旋转速度大于所述规定旋转速...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩路善尚，高畑良一，铃木尚礼，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP