[发明专利]旋转机的控制装置

说明书

一种控制具有电感随转子位置而变化的电感交流分量的旋转机(1)的旋转机的控制装置(100)，具备：电流检测器(2)，检测流过旋转机(1)的旋转机电流；以及速度推定器(3)，基于由于电感随转子的位置而变化所产生的感应电压即运动电动势来运算转子的转速的推定值即推定转速。旋转机的控制装置(100)具备：位置运算器(4)，使用推定转速来运算转子位置的推定值即推定位置；以及控制器(5)，基于旋转机电流和推定位置输出用于驱动旋转机的旋转机电压指令。旋转机的控制装置(100)的特征在于，具备基于旋转机电压指令对旋转机施加电压的电压施加器(6)。

技术领域

本发明涉及一种旋转机的控制装置，该旋转机的控制装置不使用检测转子位置的位置传感器而获得转子位置信息从而控制电感随转子位置而变化的旋转机。

背景技术

为了充分发挥旋转机的性能地驱动旋转机，需要转子的位置信息。因此，以往的旋转机的控制装置使用由安装于旋转机的位置传感器检测的位置信息。然而，从进一步降低旋转机的制造成本、旋转机的小型化及提高旋转机的可靠性这样的观点出发，已经开发出以无位置传感器方式驱动旋转机的技术。旋转机的无位置传感器控制方法包括通过对旋转机施加高频电压来推定转子位置的方法和不施加高频电压而根据旋转机的感应电压、交链磁通等推定转子位置的方法。专利文献1公开了对旋转机施加高频电压来推定转子位置的方法。在专利文献1所公开的无位置传感器控制方法中，检测对旋转机施加了高频电压时的旋转机电流，提取与高频电压相同频率分量的高频电流。然后，利用旋转机的电感、即高频电流的振幅以转子位置电角度的2倍频率变化的特性来推定转子位置。在这样的利用高频电压的方式中，即使在旋转机为零速或接近零速的低速时也能够精确地推定转子位置，另一方面，由于叠加的高频电压而产生转矩脉动或噪声。另外，在利用高频电压的方式中，高频电压叠加于对旋转机的绕组施加的电压和在旋转机的绕组流过的电流，与之相应地旋转机的最大转矩或旋转机的转速变小。

专利文献2、专利文献3及非专利文献1中公开了不施加高频电压而推定转子位置的方法。在不施加高频电压而推定转子位置的方法中，通过从旋转机的交链磁通中减去转子的q轴或d轴的电感与旋转机电流的乘积，提取交链磁通(flux linkage)中的与转子位置同步地旋转的分量。该分量中包含d轴基准的有效磁通(Active Flux)和q轴基准的有效磁通。在此，将电感变得最大的转子的方向设为d轴，将电感变得最小的方向设为q轴。d轴为被称为磁通轴的轴，q轴为被称为转矩轴的轴。d轴及q轴彼此在矢量上为正交关系。在专利文献2中，通过由观测器(observer)推定有效磁通来推定转子位置。在专利文献3中，使用由有效磁通而产生的感应电压来推定转子位置。在非专利文献1中，旋转机的电压中的、由于电感在d轴与q轴上的不同而出现的分量被提取为扩展感应电压，根据其相位推定出转子位置。

在专利文献2、3所公开的无位置传感器控制方法中，在旋转机电流的d轴分量或q轴分量为零的情况下，有效磁通变为零，无法推定转子位置。非专利文献1所公开的无位置传感器控制方法也是同样地，在旋转机电流的d轴分量为零的情况下扩展感应电压为零，无法推定转子位置。即，在专利文献2、3及非专利文献1所公开的无位置传感器控制方法中，取决于旋转机的通电方向，无法推定转子位置。在专利文献4所公开的无位置传感器控制方法中，通过对d轴基准和q轴基准这两者的有效磁通进行基于旋转机电流或交链磁通的d轴分量和q轴分量的加权，用于推定转子位置，从而解决该问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5069306号公报

专利文献2：日本特许第4644010号公报

专利文献3：日本特许第3571698号公报

专利文献4：欧洲专利申请公开第2493067号说明书

非专利文献