[发明专利]永磁同步电机的控制装置、控制方法和图像形成装置

说明书

本发明涉及永磁同步电机的控制装置、图像形成装置、永磁同步电机的控制方法，可以防止起因于磁极的实际位置和估计的位置的偏差造成的失步。本发明的永磁同步电机(3)的控制装置(21)包括：驱动部(26)，在电枢(31)中流动电流而驱动转子；速度估计部，基于电枢(31)中流动的电流估计转子的转速；磁极位置估计部(24)，基于估计出的转速即估计速度估计转子的磁极位置；控制部(23)，基于从磁极位置估计部(24)输出的磁极位置的估计值即估计角度θm，控制驱动部(26)，使得生成以输入的速度指令S1所示的目标速度ω*旋转的旋转磁场；失步预测部(45)，基于目标速度ω*和估计速度ωm预测是否发生失步；以及校正部(46)，在由失步预测部(45)预测为发生失步的情况下，校正估计角度θm。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机的控制装置、控制方法和图像形成装置。

背景技术

一般地，永磁同步电机(PMSM：Permanent Magnet Synchronous Motor)包括具有绕组的定子和使用了永久磁铁的转子，通过在绕组中流动交流电流而产生旋转磁场，使转子与该旋转磁场同步地旋转。若基于将交流电流作为d－q坐标系的向量的分量进行控制的向量控制，则可以高效平稳地旋转。

近年来，无传感器型的永磁同步电机已广泛使用。无传感器型没有用于检测磁极位置的磁传感器和编码器。因此，在无传感器型的永磁同步电机的向量控制中，采用基于绕组中流动的电流或电压，通过诸如d－q轴模型的算式等规定的运算式，估计转子的转速(角速度)和磁极位置(角度)的方法。一般地，根据基于转速的积分运算，估计磁极位置。

转速的估计值(估计速度)用于决定绕组中流动的电流的大小的电流指令值的设定。即，一般进行这样的设定：在估计速度小于目标速度时增加电流指令值，若估计速度大于目标速度则减小电流指令值，使得估计速度接近目标速度。关于这样的设定，例如在专利文献1中，记载了在将磁通方向的d轴电流设为零的驱动状态中，在估计速度脱离了规定的限速范围时，增减产生旋转驱动的转矩的q轴电流的电流指令值。

磁极位置的估计值(估计角度)，一般地被用于诸如基于设定的电流指令值生成提供给永磁同步电机的控制信号的坐标转换运算、以及在向量控制中反馈绕组中流动的电流的测量值的坐标转换运算等。

作为用于提高磁极位置的估计精度的现有技术，有专利文献2中记载的技术。在专利文献2中，记载了基于由从电机驱动的促动器输入的位置检测信号Sa计算转速的实际值，基于该实际值和估计速度的差分来校正估计角度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012－062909号公报

专利文献2：日本特开2015－133872号公报

发明内容

以往，在永磁同步电机的控制中有时发生失步，特别是存在在使旋转加速的启动时容易发生失步的问题。

在旋转加速时，从估计转速至估计值被反映到驱动中为止转速增大。即，转速的估计相对转速的变化延迟。转速的估计的延迟在基于估计速度的磁极位置的估计中被累计。因此，在磁极位置的估计值即估计角度中容易产生较大的延迟。

在启动时，若估计角度的延迟较大，则转矩相对转子的实际的磁极位置减少。因此，转速下降而失步发生可能性升高。

作为补偿转矩的减少的方法，有加大绕组中流动的电流的方法。但是，在将电流的大小设定为按驱动电路的规格决定的可设定范围的上限的情况下，无法将电流加大到该上限以上。一般地，在启动时，由于被设定为接近可设定范围的上限，所以无法将电流加大到该上限以上。若变更驱动电路的部件而提高可设定范围的上限，则驱动电路的制造成本上升。