[发明专利]三相同步电动机的控制装置和使用其的电动助力转向装置

说明书

本发明提供一种三相同步电动机的控制装置，其在由多个系统的逆变器驱动一个三相同步电动机的情况下，能够提高转子的位置检测精度。三相同步电动机的控制装置(3)包括：具有第1三相绕(41)和第2三相绕组(42)的三相同步电动机；与第1三相绕组连接的第1逆变器(31)；与第2三相绕组连接的第2逆变器(32)；基于三相同步电动机的转子位置来控制第1逆变器的第1控制装置；和基于三相同步电动机的转子位置来控制第2逆变器的第2控制装置，第1控制装置基于第1三相绕组的中性点电位和第2三相绕组的中性点电位，推算转子位置。

技术领域

本发明涉及基于转子的位置来控制三相同步电动机的三相同步电动机的控制装置、以及使用其的电动助力转向装置。

背景技术

在工业、家电、汽车等多种领域中，广泛使用小型、高效的三相同步电动机(永磁同步电机)。特别是在电动助力转向装置等汽车设备领域中，大多使用小型化及高效化优异的永磁同步电机。

在永磁同步电机中，通常，用霍尔IC等磁检测元件检测具有磁铁的转子的旋转位置，并基于其检测结果，依次对定子侧的电枢线圈进行励磁，使转子旋转。此外，通过使用精密的旋转位置检测器即分解器或编码器、GMR传感器(GMR：Giant Magneto Resistivityeffect，巨磁阻效应)等，能够实现正弦波电流下的驱动，可降低转矩脉动等振动或噪音。近年来，不设置该旋转位置传感器即可进行电动机的转速或转矩控制的无旋转位置传感器控制广泛普及。

通过无旋转位置传感器控制的实用化，能够实现位置传感器的费用(传感器自身的成本、传感器的配线的成本等)的削减、装置的小型化。另外，由于不需要传感器，因此具有能够在对传感器而言的恶劣环境下进行电动机控制等优点。

当前，永磁同步电机的无旋转位置传感器控制采用如下方法和根据对象电动机的数学模型来推算运算转子位置的位置推算方式等，该方法是直接检测通过具有磁铁的转子旋转而产生的感应电压(速度起电压)作为转子的位置信息，进行永磁同步电机的驱动的方法。

这些无旋转位置传感器控制也存在许多问题。通常，被提及较多的问题是电动机的转速为低速时的位置检测方法。当前已被实用化的大多的无旋转位置传感器控制都是基于通过永磁同步电机旋转而产生的感应电压(速度电动势)的控制。因此，在感应电压较小的停止、低速域中，灵敏度降低，位置信息有可能被埋没于噪音中。作为该问题的解决方案，已知有专利文献1～4记载的技术。

在专利文献1记载的技术中，向永磁同步电机通以高频电流，根据此时产生的电流高次谐波和永磁同步电机的数学模型，检测转子位置。在该技术中，通过使用由永磁同步电机的转子的凸极性产生的电流高次谐波，能够进行位置检测。

在专利文献2记载的技术中，以从永磁同步电机的三相定子绕组中选择二相进行通电的120度通电方式为基础，基于在非通电相上产生的电动势(不是伴随速度而来的电动势，而是由电感的不平衡引起的电动势)，检测转子的位置。在该技术中，因为利用根据位置而产生的电动势，所以即使是完全的停止状态，也能够获取位置信息。

在专利文献3及专利文献4记载的技术中，检测三相定子绕组的接点的电位即“中性点电位”，得到位置信息。此时，通过与逆变器的PWM(脉冲宽度调制)波同步地检测中性点电位，能够与专利文献2的技术同样地，检测由电感的不平衡引起的电动势，结果是，能够得到转子的位置信息。进而，在专利文献3的技术中，能够将驱动波形制成理想的正弦波电流。

在专利文献1～4的技术中，专利文献3及专利文献4的技术作为无旋转位置传感器控制的问题之一即电动机的转速为低速时的位置检测单元是有用的。

另外，当以永磁同步电机的绕组和逆变器一对一地连接在一起的组合为一个系统，且相对于一个永磁同步电机将由绕组和逆变器的组合构成的系统的数量设为两个以上时，即使一个系统发生了故障，也能够使其他系统持续动作。但是，即使是多系统的永磁同步电机的驱动系统，也需要针对每个系统来得到永磁同步电机的转子的位置信息。

现有技术文献