电动机控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电动机控制装置。
【背景技术】
[0002] 在高速地、高精度地对电动机进行控制的情况下，需要与转子的磁极位置相对应 地产生旋转磁通。但是，在磁极位置的检测中使用位置传感器的情况下，随之产生高成本、 对振动及热的脆弱性、电动机尺寸的大型化、配线的增加、配线长度的限制等各种问题。
[0003] 因此，以往开发出了不使用位置传感器而检测磁极位置的方法，利用由永磁体的 磁通产生的旋转时的感应电压而推定转子的磁极位置的方法（无传感器矢量控制）已被公 知。但是，在该方法中，在感应电压较小的低速时，感应电压的检测或推定变得困难，存在转 子的磁极位置检测精度以及速度推定精度变差的难点。
[0004] 作为解决该问题的方法，在低速时使用同步电流控制，在速度指令达到足以进行 感应电压的检测或推定的值时从同步电流控制向无传感器矢量控制切换的方法已被公知， 其中，同步电流控制是下述的方法，即，在任意的控制相位上使规定的电流矢量流过，作为 控制相位而提供通过对速度指令进行积分而得到的同步相位，由此使电动机的速度追随速 度指令（例如，参照专利文献1)。
[0005] 此外，对于具有磁凸极性的电动机，已知下述方法，S卩，在低速区域中，利用施加位 置推定用的高频电压指令并通过检测电流对转子的磁极位置进行推定的方法（高频叠加 方式），对无传感器矢量控制的相位推定误差进行校正，在速度指令或推定速度达到足以进 行感应电压的检测或推定的值时，转换为仅进行无传感器矢量控制（例如，参照专利文献 2、专利文献3)。
[0006] 另外，利用了磁阻扭矩的最大扭矩控制、考虑了铁损等的最大效率控制等高效控 制已被公知（关于最大扭矩控制，例如参照专利文献4,关于最大效率控制，例如参照专利 文献5)。
[0007] 专利文献1 :日本特开2012 - 19626号公报
[0008] 专利文献2 :国际公开第2010/109528号
[0009] 专利文献3 :日本特开2008 - 11616号公报
[0010] 专利文献4 :日本特开2003 - 88157号公报
[0011] 专利文献5 :日本特开平8 - 266099号公报
【发明内容】
[0012] 另外，在无传感器矢量控制下进行使用了磁阻扭矩的最大扭矩控制、最大效率控 制的情况下，由于使与扭矩电流相应的励磁电流流过，所以根据扭矩电流的大小不同，需要 使励磁电流向负向流过。
[0013] 另一方面，在低速区域控制的情况下，在同步电流控制下使较强的励磁电流流过 而将扭矩电流固定为零（专利文献1)，或者使恒定的扭矩电流流过而将励磁电流固定为零 (专利文献3)等，需要使励磁电流为零或者使励磁电流向正向流过。
[0014] 另外，在高频叠加方式下，由于流过高频电流，所以与不施加高频电压的情况相比 损耗较多，电动机参数也发生变化，因而难以进行最大扭矩控制等控制。因此，在施加高频 电压的速度区域中，将高频电压施加前的励磁电流指令设为零附近的恒定的值。
[0015] 总之，存在下述问题，S卩，如果在施加了一定程度的负载的状态下对低速区域控制 与无传感器矢量控制进行切换，则在控制切换的前后，励磁电流急剧变化，速度、扭矩发生 变动。
[0016] 本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种电动机控制装置，该电 动机控制装置能够抑制施加负载时的控制切换前后的励磁电流的急剧变化，顺利地进行控 制切换而不会使速度、扭矩发生变动。
[0017] 为了解决上述课题，实现目的，本发明所涉及的电动机控制装置的特征在于，具 备：电压施加单元，其基于驱动电压指令向电动机施加交流电压；电流检测单元，其检测流 过所述电动机的电动机电流；推定单元，其基于所述驱动电压指令以及所述电动机电流，对 推定相位以及推定速度进行运算并输出，其中，所述推定相位是所述电动机的转子位置的 推定值，所述推定速度是所述电动机的转速的推定值；以及控制单元，其输出所述驱动电压 指令，以使将所述电动机电流向任意的控制相位上进行坐标变换后得到的控制电流矢量与 所述任意的控制相位上的控制电流矢量指令一致，所述控制单元基于所述控制相位、所述 推定相位、所述速度指令、预先设定的控制电流矢量、以使从外部输入的速度指令与所述推 定速度一致的方式进行控制而得到的控制电流矢量指令，生成所述任意的控制相位上的控 制电流矢量指令，并且在任意设定的同步相位与所述推定相位之间相互切换而作为所述任 意的控制相位。
[0018] 发明的效果
[0019] 根据本发明，其具有下述效果，即，能够抑制在施加负载时的控制切换前后的励磁 电流的急剧变化，顺利地进行控制切换而不会使速度、扭矩发生变动。
【附图说明】
[0020] 图1是表示本发明的实施方式1所涉及的电动机控制装置的结构的框图。
[0021] 图2是说明图1所示的控制单元所选择的3个控制区域的各相位的特性图。
[0022] 图3是表示图1所示的速度指令与Y轴电流指令运算部计算出的Y轴控制 电流矢量指令之间的关系例（其1)的特性图。
[0023] 图4是表示图1所示的速度指令与Y轴电流指令运算部计算出的Y轴控制 电流矢量指令之间的关系例（其2)的特性图。
[0024] 图5是表示本发明的实施方式2所涉及的电动机控制装置的结构的框图。
[0025] 图6是说明图5所示的控制单元所选择的3个控制区域的各相位的特性图。
【具体实施方式】
[0026] 下面，基于附图，对本发明所涉及的电动机控制装置的实施方式进行详细说明。此 外，本发明并不由该实施方式所限定。
[0027] 实施方式1
[0028] 图1是表示本发明的实施方式1所涉及的电动机控制装置的结构的框图。在本实 施方式1中，对下述情况进行说明，即，从同步电流控制经过切换控制而向无传感器矢量控 制进行切换的情况，或者从无传感器矢量控制经过切换控制而向同步电流控制进行切换的 情况。
[0029] 此外，所谓无传感器矢量控制是指下述方法，S卩，不在电动机中安装位置传感器， 或者即使在电动机中安装有位置传感器也不使用该位置传感器，根据电动机的感应电压推 定电动机的转速，对电动机速度进行控制以使推定速度与速度指令一致。另外，所谓同步 电流控制是指下述方法，即，通过在任意的控制相位上使规定的电流矢量流过，作为控制相 位而提供任意设定的同步相位，从而对电动机速度进行控制以使电动机的转速追随速度指 令，是在感应电压的检测或推定较为困难的低速区域中适用的方法。
[0030] 在图1中，电动机Ia例如是三相交流永磁体同步机，将转子的磁极所产生的磁通 的方向（永磁体的中心轴）作为d轴，将在电、磁上与该d轴正交的轴（永磁体间的轴）作 为q轴。并且，将与d轴及q轴相对应的控制上的推定轴作为Y轴及S轴。此外，d轴也 称为磁通轴，q轴也称为扭矩轴。
[0031 ] 对该电动机Ia进行驱动控制的、实施方式1所涉及的电动机控制装置2a具备电 压施加单元3、电流检测单元4、推定单元5a、以及控制单元6a。该电动机控制装置2a构成 为，将与d轴及q轴相对应的控制上的推定轴作为Y轴及S轴，使用该Y轴及S轴对电 动机Ia进行控制。
[0032] 电压施加单元3是PffM(PulseWidthModulation:脉宽调制）方式逆变器等半导 体电力变换器，基于控制单元6a的输出即驱动电压指令Vu*、Vv*、Vw*，将直流电压向进行 PffM调制后的三相交流电压变换，并将其施加于电动机la。
[0033] 电流检测单元4是在连结电动机Ia与电压施加单元3的电力线上安装的例如变 流器，检测从该电力线在电动机Ia与电压施加单元3之间流过的三相的电动机电流iu、iv、 iw，并向控制单元6a输出。此外，在图1中，对3相的电流进行了检测，但也可以仅对任意的 2相的电流进行检测，利用电动机电流处于3相平衡这一点，通过运算求出剩余相的电流。
[0034] 推定单元5a基于电流检测单元4的输出即电动机电流iu、iw、以及控制单元6a的 输出即驱动电压指令Vu*、Vw*，对电动机Ia的转子位置的推定值即推定相位（推定位置） 9〇、以及电动机Ia的转速的推定值即推定速度〇r0进行运算，并向控制单元6a输出。在 此，推定相位Q〇上的电流矢量是与d轴上及q轴上的控制电流矢量id、iq-致的电流矢 量。此外，在推定运算中，既可以使用适当组合的2相的驱动电压指令以及电动机电流，也 可以使用全部3相的驱动电压指令以及电动机电流。
[0035] 推定单元5a的推定方法是利用了感应电压的方法，因此在低速区域中推定相位 的运算精度较差。因此，可以在从外部输入的速度指令的绝对值II小于预先设定的 基准值wlvl的情况下使推定单元5a停止，在绝对值I〇*|变得大于或等于基准值olvl 时使推定单元5a进行动作。另外，可以将基准值〇Ivl设定为推定相位0 0、推定速度〇r0 的运算精度达