旋转位置检测装置、空气调节器以及旋转位置检测方法制造方法及图纸

一种旋转位置检测装置，将配置于永久磁铁电动机的转子的永久磁铁磁通方向的估计轴设定为dc轴，将与该dc轴正交的方向设定为qc轴，上述旋转位置检测装置具备位置估计运算部，该位置估计运算部对电动机的旋转位置进行估计运算，以使对dc轴的感应电压估计值和qc轴的感应电压误差估计值分别赋予权重后运算得到的差分值成为零，上述dc轴的感应电压估计值和qc轴的感应电压误差估计值是使用电动机旋转速度、电动机电流指令值、电动机施加电压指令值以及电动机等效电路常量进行了估计运算后得到的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施方式涉及对永久磁铁电动机的旋转位置进行检测的装置、方法、以及空气调节器。
技术介绍
以往，作为估计永久磁铁同步电动机的旋转位置的方法，广泛使用例如根据向电动机输入的输入电压和电流来对与电动机的速度成比例的感应电压尤其是d轴感应电压进行运算，并基于d轴感应电压进行估计的方法。此时，实际的d轴感应电压由于无法求出，因此，如图9所示，以磁铁的磁通方向的估计轴为dc，使用dc轴感应电压Edc进行估计。具体地讲，将永久磁铁的磁通方向定义为d轴方向，将与其正交的方向设定为q轴时通过电动机进行旋转而产生的反向电压Eq仅在q轴方向上产生。因此，以将转子位置估计正交坐标定义为dc－qc轴，dc轴方向的感应电压Edc成为零的方式，逐步修正转子位置估计角度。这样，d轴和dc轴一致，q轴和qc轴一致，能够估计真实的转子位置(例如参照专利文献1)。在这种情况下，dc轴方向的感应电压Edc不能够直接进行检测，因此，使用电动机常量和转子速度、dc－qc轴的电压·电流值通过运算来求出。另外，为了回避由噪声造成的影响，还提出在运算中不使用电流检测值而使用电流指令值的方法，在高速区域驱动电动机时，对d轴电流进行通电而削弱磁铁磁通的磁场削弱控制被广泛使用。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2003－250293号公报在此，如上述所示，将电动机的真实的旋转位置方向设定为d轴，将从该d轴延迟90度的方向设定为q轴，将d轴的位置设定为θ。进而，将旋转位置的估计方向设定为dc轴，将从该dc轴延迟90度的方向设定为qc轴，将dc轴的位置设定为θc，将d轴和dc轴的轴误差作为旋转位置检测误差Δθ，用(1)式进行表示。Δθ＝θ－θc…(1)当误差Δθ变为零时，估计轴＝d轴，基于估计轴的控制发挥作用。由于将误差Δθ控制为零，因此，存在各种各样的位置估计手法。另外，磁场削弱控制是以电动机的输出电压Vdq不超出直流电压的方式对d轴电流进行通电的控制方法，能够抑制电动机输出电压。(2)式是dq轴的稳定状态下的电压方程式，但是，通过使d轴电流Id向负方向连续增加，从而q轴电压Vq减少，(3)式所示的d轴电压Vd与q轴电压Vq的平方根即输出电压Vdq的抑制效果也在增加。然而，对于d轴电流Id，(4)式所示的Id＿Limit成为界限，即使想要增加d轴电流Id，也变得不能抑制输出电压。另一方面，在d轴电流Id变得比Id＿Limit小时，输出电压会增加，因此，用于电流控制的输出电压成为直流电压Vdc以上而不足。因此，有时在该界限点附近，实际的dq轴电流相对于dq轴的电流指令值的追踪性变差。即为指令值≠实际电流的状态。在这样的状态下，存在如下情况：在基于使用了电流指令值的dc轴感应电压的运算的旋转位置估计中，电流指令值和检测电流产生差异，dc轴感应电压与旋转位置之间的近似的比例关系崩溃。由此，不能正常地进行旋转位置估计，引起失序(日语：脱調)停止。
技术实现思路
于是，提供一种即使在磁场削弱控制下的界限附近的驱动范围中，也能够不使用位置传感器地检测旋转位置的旋转位置检测装置、以及具备上述装置的空气调节器及旋转位置检测方法。实施方式的旋转位置检测装置将配置于永久磁铁电动机的转子的永久磁铁磁通方向的估计轴设定为dc轴，将与该dc轴正交的方向设定为qc轴，上述旋转位置检测装置具备位置估计运算部，该位置估计运算部对电动机的旋转位置进行估计运算，以使对dc轴的感应电压估计值和qc轴的感应电压误差估计值分别赋予权重后运算得到的差分值成为零，上述dc轴的感应电压估计值和qc轴的感应电压误差估计值是使用电动机旋转速度、电动机电流指令值、电动机施加电压指令值以及电动机等效电路常量进行了估计运算后得到的。附图说明图1是一个实施方式，是表示向量控制部的构成的功能框图。图2是表示电动机控制装置的构成的功能框图。图3是表示空气调节器的构成的图。图4是表示dc轴感应电压Edc、感应电压误差ΔEqc以及加权差分值(wd·Edc－wq·ΔEqc)的波形的图。图5是表示在以往的控制中，电动机由于失序而停止紧前的dc轴感应电压Edc、位置估计误差Δθ以及估计速度ωc的波形的图。图6是表示旋转位置估计部的构成的功能框图。图7是表示根据旋转速度ω使控制增益Kp、Ki变化的状态的图。图8是与应用了本实施方式的情况下的图5相当的图。图9是表示d－q轴以及dc－qc轴的关系的向量图。具体实施方式以下，参照图1～图8，对将旋转位置检测装置应用到对空气调节器的压缩机电动机进行驱动的电动机控制装置中的一个实施方式进行说明。在图3中，构成热泵系统1的压缩机(负载)2是将压缩部3和电动机4收纳于相同的铁制密闭容器5内而构成的，电动机4的转子轴与压缩部3连结。进而，压缩机2、四通阀6、室内侧热交换器7、减压装置8、室外侧热交换器9以通过成为热传递介质通路的管而构成闭合环路的方式被连接。另外，压缩机2例如是旋转式的压缩机，电动机4例如是3相IPM(InteriorPermanentMagnet，内置永磁型)电动机(无刷DC电动机，永久磁铁同步电动机)。空气调节器E具有上述的热泵系统1而构成。在供暖时，四通阀6处于以实线表示的状态，以压缩机2的压缩部3压缩的高温制冷剂从四通阀6向室内侧热交换器7供给并冷凝，之后，以减压装置8被减压，成为低温并向室外侧热交换器9流动，在此蒸发并向压缩机2返回。另一方面，在放冷气时，四通阀6切换成以虚线表示的状态。因此，以压缩机2的压缩部3压缩的高温制冷剂从四通阀6向室外侧热交换器9供给并冷凝，之后，以减压装置8减压，成为低温并向室内侧热交换器7流动，在此蒸发并向压缩机2返回。进而，构成为：分别通过风扇10、11向室内侧、室外侧的各热交换器7、9进行送风，通过该送风，效率良好地进行各热交换器7、9与室内空气、室外空气的热交换。图2是表示电动机控制装置的构成的功能框图。直流电源部21以直流电源的符号进行表示，但是在从商用交流电源生成直流电源的情况下，包括整流电路、平滑电容器等。直流电源部21经由正侧母线22a、负侧母线22b与转换器电路23连接。转换器电路23是例如作为切换元件而将N沟道型的功率MOSFET24(U+，V+，W+，U－，V－，W－)3相桥连接构成的，各相的输出端子分别与电动机4的各相绕组连接。在下侧的FET24U－、24V－、24W－的源极与负侧母线22b之间连接有分流(shunt)电阻(电流检测元件)25U、25V、25W，分流电阻25的端子电压由电流检测部26检测。电流检测部26对上述端子电压进行A/D转换并读入，检测U、V、W各相的电流Iu、Iv、Iw。电流检测部26检测出的各相电流被输入到向量运算部30。如图1所示，在向量控制部30中，被输入的各相电流Iu、Iv、Iw在3相/2相转换部41中被转换成dc轴电流Idc、qc轴电流Iqc。通过用于设定控制条件的微计算机等功能部分，速度控制部42中被输入电动机4的旋转速度指令ωref和由旋转位置估计部43估计出的电动机4的旋转速度ωc。速度控制部42基于旋转速度指令ωRef与旋转速度ωc之间的差分，生成qc轴电流指令Iqc＿Ref，并输出到电流控制部44。在电流控制部44中，由上述的微机输入dc轴电流指令本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转位置检测装置，其中，将配置于永久磁铁电动机的转子的永久磁铁磁通方向的估计轴设定为dc轴，将与该dc轴正交的方向设定为qc轴，上述旋转位置检测装置具备位置估计运算部，该位置估计运算部对电动机的旋转位置进行估计运算，以使对dc轴的感应电压估计值和qc轴的感应电压误差估计值分别赋予权重后运算得到的差分值成为零，上述dc轴的感应电压估计值和qc轴的感应电压误差估计值是使用电动机旋转速度、电动机电流指令值、电动机施加电压指令值以及电动机等效电路常量进行了估计运算后得到的。

【技术特征摘要】
2015.08.25 JP 2015-1657561.一种旋转位置检测装置，其中，将配置于永久磁铁电动机的转子的永久磁铁磁通方向的估计轴设定为dc轴，将与该dc轴正交的方向设定为qc轴，上述旋转位置检测装置具备位置估计运算部，该位置估计运算部对电动机的旋转位置进行估计运算，以使对dc轴的感应电压估计值和qc轴的感应电压误差估计值分别赋予权重后运算得到的差分值成为零，上述dc轴的感应电压估计值和qc轴的感应电压误差估计值是使用电动机旋转速度、电动机电流指令值、电动机施加电压指令值以及电动机等效电路常量进行了估计运算后得到的。2.如权利要求1所述的旋转位置检测装置，其中，上述位置估计运算部将上述dc轴的感应电压估计值的权重设定得比上述qc轴的感应电压误差估计值的权重大。3.如权利要求1或2所述的旋转位置检测装置，其中，上述位置估计运算部利用比例·积分运算来进行基于上述差分值的电动机的旋转位置的估计运算。4.如权利要求3所述的旋转位置检测装置，其中，上述位置估计运算部基于电动机...

【专利技术属性】
技术研发人员：前川佐理，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP