[发明专利]同步机的无传感器控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种同步机的无传感器控制装置。 

背景技术

在转子中使用了永磁体的同步机的控制中，为了驱动控制同步机(电动机、发电机)，需要检测转子的旋转相位角的传感器。但是，在使用用于检测旋转相位角的传感器来控制同步机的控制装置的情况下，存在以下所列出那样的问题点。 

第一，存在用于检测旋转相位角的传感器，从而增大驱动系统整体的容积。由此，阻碍在有限的设置空间内扩大同步机的输出。 

第二，需要对用于检测旋转相位角的传感器自身进行保养检查作业。由此，保养检查效率变差。 

第三，来自用于检测旋转相位角的传感器的信号线上叠加有噪声等，从而干扰检测值，控制性能变差。 

第四，用于检测旋转相位角的传感器几乎都需要用于驱动该传感器的电源，需要设置与同步机驱动不同系统的电源。这在电源设置空间、电力供给线、成本等中成为负担增加的主要原因。 

根据如上所述的理由，开发了不使用传感器而推定旋转相位角并根据所推定的旋转相位角来进行驱动控制的控制方式。将它称作“无传感器控制”。 

作为进行这种同步机的无传感器控制的、特别是在停止/低速状态下有效的无传感器控制装置，已知有如专利第3168967号公报中所记载的控制装置，该控制装置在利用PWM变流器(inverter)来驱动同步机的系统中，在控制变流器的指令中叠加频率远高于同步机运行频率的高频电压指令，并从因此产生的高频电流响应中检测与所叠 加的高频指令相对应的分量并进行处理，从而得到旋转相位角的误差，使用该误差来推定旋转相位角。 

在上述现有的同步机的无传感器控制装置中，不使用旋转相位角传感器而能够控制同步机，具有以低成本来提高维护性能等的优点。但是，如上述专利文献所记载的无传感器控制装置那样，在检测高频电流响应中与高频电压指令相对应的分量的控制方式中，需要基本流过所期望的高频电流，与使用旋转相位角传感器的控制装置相比，存在损耗、噪声极度增大的问题点。并且，其次为了稳定地推定旋转相位角，需要微调所叠加的高频指令的振幅、频率、高频叠加方法，实际上为了将马达和控制装置进行组合并进行稳定的运行，需要进行复杂且费时的调整，这是实情。具体地说，马达的特性由于由马达绕组的饱和所引起的电感的变动而发生变动，因此需要进行与马达的转矩电流相应的高频叠加方法的变更、高频电流检测方法的微调等。 

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术的课题而作出的，其目的在于提供一种抑制由于无传感器控制而产生的损耗、噪声的增大、且能够以简单的调整来实现稳定的运行的同步机的无传感器控制装置。 

本发明的特征在于，同步机的无传感器控制装置具备：变流器，相互变换直流电力和交流电力；同步机，该同步机的转子具有磁凸极性，对该同步机的定子由上述变流器提供电力并驱动；PWM调制单元，根据用于控制上述同步机的指令来决定上述变流器中的输出电压；电流检测单元，检测流经上述同步机的电流；高频分量运算单元，运算根据在上述PWM调制单元中决定并从上述变流器输出的电压而产生的电流变化的高频分量；以及旋转相位角推定单元，根据上述高频分量在与上述同步机的旋转同步的旋转坐标轴上的空间分布来推定上述同步机的旋转相位角。 

根据本发明的同步机的无传感器控制装置，运算流经同步机的电流变化的高频分量，根据与同步机的旋转同步的dq轴坐标系中的高频电流变化的空间分布，无需旋转相位角传感器而推定马达转子的相位角从而控制同步机，因此能够抑制由于无传感器控制而产生的同步机的损耗、噪声的增大，并且能够以简单的调整来实现稳定的运行。 

附图说明

图1是表示一般的永磁体同步机模型和坐标的定义的框图。 

图2是表示上述永磁体同步机的电压向量的定义的框图。 

图3是本发明的第1实施方式的同步机的无传感器控制装置的框图。 

图4是表示永磁体同步机的dq坐标轴上的电流变化的高频分量分布的曲线图。 

图5是表示永磁体同步机的dq坐标轴上的电流变化的误差是-30°的情况下的高频分量分布的曲线图。 

图6是表示永磁体同步机的dq轴坐标上的转矩100％输出、电流变化的误差是0°的状态下的高频分量分布的曲线图。 

图7是表示永磁体同步机的dq轴坐标上的转矩100％输出、电流变化的误差是-30°的状态下的高频分量分布的曲线图。