同步电机控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术的同步电机控制装置包括磁体状态输出单元(7)，其推定出构成同步电机(1)的励磁的永磁体磁通，磁体状态输出单元(7)包括：磁体状态推定器(8)，其在磁体状态校正值运算模式中，对磁体状态校正值ΔΦm1进行运算，在磁体状态推定模式中，对所提供的磁通指令Φ1和δ轴电流指令i1的条件下的永磁体磁通推定值Φm1’进行运算；以及磁体状态校正单元(9)，其利用磁体状态校正值ΔΦm1对磁体状态推定器(8)所获得的永磁体磁通推定值Φm1’进行校正。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】同步电机控制装置
本专利技术涉及包括对同步电机进行驱动的功率转换单元的同步电机的控制装置。
技术介绍
众所周知，利用具有逆变器等功率转换单元的同步电机控制装置对具有励磁永磁体的同步电机进行控制时，随着对同步电机的电枢绕组的通电、同步电机本身的铁损耗等引起的温度上升，会发生励磁永磁体的磁化强度、即磁通减少的所谓“退磁”的现象，若进一步超过允许温度，则即便温度下降到常温，磁通也无法回到退磁发生前的状态，产生所谓的“不可逆退磁”现象。因此，对具有励磁永磁体的同步电机进行控制时，需要进行如下控制：即，至少将永磁体的温度控制为发生不可逆退磁的允许温度以下。然而，由于同步电机结构上的空间问题、利用外壳来保护周围等原因，难以直接将温度检测器安装于永磁铁，此外，具有励磁永磁体的同步电机大多在转子一侧的内部具有永磁体，这成为对于安装温度检测器的更大的阻碍原因。因此，正在寻求以某种方法来间接测定或推定永磁体的温度或与永磁体的温度相关的磁通的技术。作为力图解决这种问题的同步电机控制装置的一个示例，存在如下现有装置：其基于从电流传感器、温度传感器、磁极位置传感器的各传感器得到的电流、温度、转速的各信息，利用由同步电机(旋转电机)的模型和比例积分器构成的磁通观测器从励磁的永磁体获取与电枢绕组进行交链的磁通，其中，电流传感器对在逆变器与电枢绕组之间交换的电流进行检测，温度传感器用于对电枢绕组的温度进行检测并对电枢绕组的电阻值进行校正，磁极位置传感器用于对励磁的磁极位置进行检测。(例如专利文献1)作为相同的控制装置的另一示例，存在如下现有装置：具有对永磁体形成的感应电压和端子电压的相差角δ值进行检测的单元，对基准温度下的相差角δ和检测出的相差角δ进行参照，并基于磁体温度表来输出磁体温度信息。(例如专利文献2)另外，作为相同的控制装置的另一示例，存在如下现有装置：在利用旋转二轴坐标(d-q轴)转换的控制中，预先将永磁体中未产生退磁时的q轴电压操作量作为映射来保持，并基于利用比例积分(PI)控制对同步电机进行电流控制时的PI控制部输出即q轴电压操作量、保持于所述映射中的(永磁体中未产生退磁时的)q轴的电压操作量、以及旋转角速度ω来对退磁量进行运算。(例如专利文献3)此外，在专利文献4和专利文献5中公开了基于对同步电机的电压指令、电枢电流等通过运算对同步电机的转子位置进行推定的技术的示例。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2010-110141号公报专利文献2：日本专利特开平11-69900号公报专利文献3：日本专利第4223880号公报专利文献4：日本专利第4672236号公报专利文献5:国际公开WO2010/109528号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题在上述专利文献1所示出的现有装置中，存在如下问题：利用磁通观测器从励磁的永磁体获取与电枢绕组交链的磁通时，使用基于检测出电枢绕组的温度的温度传感器进行校正后的电枢绕组的电阻值，因此需要用于检测出电枢绕组的温度的温度传感器，控制装置的结构部件必然增加。在上述专利文献2所示出的现有装置中，存在如下问题：利用计算来求出输出磁体温度信息所需的磁体温度表的情况下，若无法准确掌握同步电机的电感，则无法准确求出相差角δ和磁体温度之间的相关关系，由于电感误差而使推定磁体温度的精度降低。此外，通过实际测量来求出上述磁体温度表的情况下，必须利用某种方法一边改变磁体温度一边进行测量从而生成映射数据，但构建将磁体温度调整为希望温度的环境并非易事，存在映射数据的生成需要很多劳力的问题。在上述专利文献3所示出的现有装置中，尽管能判断有没有发生退磁，但对求出磁体温度或磁体磁通的绝对值(量)的方法未进行公开，此外，为了进行退磁判断，需要将退磁发生前与退磁发生后的d-q轴上的电流指令设定为相同，因此，在发生退磁时对退磁发生进行判断后，对退磁量进行运算、校正，从而能够对由于退磁量而产生的转矩下降量进行修正，由此将产生如下问题：到判断退磁发生为止同步电机所产生的转矩会相对于所希望的转矩(指令值)而有所下降。本专利技术为了解决现有同步电机控制装置中的上述问题而完成，其目的在于提供一种同步电机控制装置，一边对具有励磁永磁体的同步电机进行驱动一边能以高精度来推定出永磁体的温度或磁通值，而无需直接对永磁体安装温度检测器。解决技术问题所采用的技术方案本专利技术涉及的同步电机控制装置包括：功率转换单元，该功率转换单元基于电压指令，对具有构成励磁的永磁体的同步电机输出电压；电流检测单元，该电流检测单元检测出所述同步电机的电枢电流；电枢交链磁通推定器，该电枢交链磁通推定器基于所述电压指令来推定出所述同步电机的电枢交链磁通的大小和产生方向即γ轴，并且，基于同步电机1的转子位置、和推定出的所述γ轴，将所述电枢电流向由γ轴以及与γ轴正交的方向即δ轴构成的γ-δ轴上的电流进行坐标转换；磁通控制器，该磁通控制器基于磁通指令和所述电枢交链磁通的大小，生成γ轴电流指令，该γ轴电流指令用于将所述γ轴上的电流控制成规定的值；电流控制器，该电流控制器基于将所述γ轴电流指令与δ轴电流指令相加得到的γ-δ轴上的电流指令和所述γ-δ轴上的电流，生成所述电压指令；以及磁体状态输出单元，该磁体状态输出单元推定并输出所述永磁体的磁通或温度，所述磁体状态输出单元具备磁体状态推定器，该磁体状态推定器基于γ轴电流、δ轴电流指令和磁通指令来推定出永磁体的磁通或温度，并且所述磁体状态输出单元具有磁体状态校正值运算模式和磁体状态推定模式这2个动作模式，在所述磁体状态校正值运算模式中，对所述磁体状态推定器提供零作为γ-δ轴上的各轴的电流指令，在该电流指令的条件下推定出所述电枢交链磁通的大小，对所述磁体状态推定器提供规定的磁通指令和δ轴电流指令的条件下由所述磁体状态推定器得到所述永磁体的磁通或温度推定值，且基于所述电枢交链磁通的大小、所述永磁体的磁通或温度推定值来运算出磁体状态校正值，所述磁体状态输出单元具备磁体状态校正单元，在所述磁体状态推定模式中，由所述磁体状态校正单元利用所述磁体状态校正值对提供所述规定的磁通指令和δ轴电流指令的条件下由所述磁体状态推定器获得的所述永磁体的磁通或温度推定值进行校正。专利技术效果根据本专利技术的同步电机控制装置，能对同步电机的个体偏差、电感误差所引起的永磁体的磁通或温度的推定误差进行校正，因此能提高永磁体的磁通或温度的推定精度。此外，能对与同步电机产生的转矩直接相关的电枢交链磁通和δ轴电流进行直接控制，因此，即便永磁体发生退磁也能控制成希望的转矩。关于本专利技术的上述及其他目的、特征、效果，可以从以下实施方式中的详细说明及附图的记载来进一步明确。附图说明图1是以包含同步电机的状态来表示本专利技术的实施方式1的同步电机控制装置的系统结构图。图2是具有励磁永磁体的同步电机的矢量图。图3是以包含同步电机的状态来表示本专利技术的实施方式1的同步电机控制装置的变形例的系统结构图。图4是表示本专利技术实施方式1的同步电机控制装置中磁体状态输出单元结构的一个示例的结构图。图5是表示本专利技术的实施方式1中的、规定的磁通指令Φ*、δ轴电流指令iδ*条件下的γ轴电流iγ和永磁体磁通Φm之间的关系的一个示例的示意图。图6是表示本专利技术实施方式1的同步电机控制装置中磁体状态推定器结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步电机控制装置，其特征在于，包括：功率转换单元，该功率转换单元基于电压指令，对具有构成励磁的永磁体的同步电机输出电压；电流检测单元，该电流检测单元检测出所述同步电机的电枢电流；电枢交链磁通推定器，该电枢交链磁通推定器基于所述电压指令来推定出所述同步电机的电枢交链磁通的大小和产生方向即γ轴，并且，基于同步电机1的转子位置、和推定出的所述γ轴，将所述电枢电流向由γ轴以及与γ轴正交的方向即δ轴构成的γ‑δ轴上的电流进行坐标转换；磁通控制器，该磁通控制器基于磁通指令和所述电枢交链磁通的大小，生成γ轴电流指令，该γ轴电流指令用于将所述γ轴上的电流控制成规定的值；电流控制器，该电流控制器基于将所述γ轴电流指令与δ轴电流指令相加得到的γ‑δ轴上的电流指令和所述γ‑δ轴上的电流，生成所述电压指令；以及磁体状态输出单元，该磁体状态输出单元推定并输出所述永磁体的磁通或温度，所述磁体状态输出单元具备磁体状态推定器，该磁体状态推定器基于γ轴电流、δ轴电流指令和磁通指令来推定出永磁体的磁通或温度，并且所述磁体状态输出单元具有磁体状态校正值运算模式和磁体状态推定模式这2个动作模式，在所述磁体状态校正值运算模式中，对所述磁体状态推定器提供零作为γ‑δ轴上的各轴的电流指令，在该电流指令的条件下推定出所述电枢交链磁通的大小，对所述磁体状态推定器提供规定的磁通指令和δ轴电流指令的条件下由所述磁体状态推定器得到所述永磁体的磁通或温度推定值，且基于所述电枢交链磁通的大小、以及所述永磁体的磁通或温度推定值来运算出磁体状态校正值，所述磁体状态输出单元具备磁体状态校正单元，在所述磁体状态推定模式中，由所述磁体状态校正单元利用所述磁体状态校正值对提供所述规定的磁通指令和δ轴电流指令的条件下由所述磁体状态推定器获得的所述永磁体的磁通或温度推定值进行校正。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种同步电机控制装置，其特征在于，包括：功率转换单元，该功率转换单元基于电压指令，对具有构成励磁的永磁体的同步电机输出电压；电流检测单元，该电流检测单元检测出所述同步电机的电枢电流；电枢交链磁通推定器，该电枢交链磁通推定器基于所述电压指令来推定出所述同步电机的电枢交链磁通的大小和产生方向即γ轴，并且，基于同步电机的转子位置、和推定出的所述γ轴，将所述电枢电流向由γ轴以及与γ轴正交的方向即δ轴构成的γ-δ轴上的电流进行坐标转换；磁通控制器，该磁通控制器基于磁通指令和所述电枢交链磁通的大小，生成γ轴电流指令，该γ轴电流指令用于将所述γ轴上的电流控制成规定的值；电流控制器，该电流控制器基于将所述γ轴电流指令与δ轴电流指令相加得到的γ-δ轴上的电流指令和所述γ-δ轴上的电流，生成所述电压指令；以及磁体状态输出单元，该磁体状态输出单元推定并输出所述永磁体的磁通或温度，所述磁体状态输出单元具备磁体状态推定器，该磁体状态推定器基于γ轴上的电流、δ轴电流指令和磁通指令来推定出永磁体的磁通或温度，并且所述磁体状态输出单元具有磁体状态校正值运算模式和磁体状态推定模式这2个动作模式，在所述磁体状态校正值运算模式中，对所述磁体状态推定器提供零作为γ-δ轴上的各轴的电流指令，在该电流指令的条件下推定出所述电枢交链磁通的大小，对所述磁体状态推定器提供规定的磁通指令和δ轴电流指令的条件下由所述磁体状态推定器得到所述永磁体的磁通或温度推定值，且基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林贵彦，安西清治，和田典之，松浦大树，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP