[发明专利]交流电动机控制装置及具备该装置的驱动系统

说明书

交流电动机控制装置控制逆变器，该逆变器向作为三相永磁体同步电动机的交流电动机提供交流电流。交流电动机控制装置包括：脉宽调制信号生成单元，该脉宽调制信号生成单元向所述逆变器提供脉宽调制信号，以向所述交流电动机施加包含用于检测所述交流电动机的转子位置的位置检测电压矢量在内的多种电压矢量；电流微分值检测单元，该电流微分值检测单元对所述位置检测电压矢量被施加到所述交流电动机上所产生的所述交流电动机的电流的微分值即电流微分值进行检测；转子位置运算单元，该转子位置运算单元基于所述电流微分值检测单元检测出的电流微分值，计算所述交流电动机的转子的推定位置；转子位置校正单元，该转子位置校正单元根据q轴电流值对所述推定位置进行校正；以及驱动控制单元，该驱动控制单元根据所述转子位置校正单元校正后的推定位置，控制所述脉宽调制信号生成单元以驱动所述交流电动机。

相关申请

本申请基于2020年11月27日向日本专利局提出的日本专利申请2020-196803号主张优先权，并将该申请的所有内容援引入本申请。

技术领域

本发明涉及交流电动机控制装置及具备该装置的驱动系统。

背景技术

交流电动机是构成为接受交流电流的供给来进行工作的电动机，包括无刷直流电动机、感应电动机、步进电动机等。简而言之，接受直流电流的供给并使用整流元件来改变绕组电流的方向这样的结构以外的电动机均包含在交流电动机的范畴内。

用于交流电动机的典型的电动机控制装置具备将直流转换为交流的逆变器，并利用该逆变器向电动机提供交流电流。为了恰当地控制逆变器，需要转子位置的信息。因此，使用检测转子的旋转位置的转子位置检测器的输出来控制逆变器。

而作为使用转子位置检测器的替代,已知有推定转子位置，并基于推定出的转子位置来控制逆变器从而驱动交流电动机的方式。这种控制方式被称为“无位置传感器控制”，或者简单地称之为“无传感器控制”。通过省去转子位置检测器，不再需要考虑转子位置检测器的安装位置精度及与转子位置检测器相关的布线。而且，无传感器控制具有也能够应用于在物理上无法配置转子位置检测器的电动机、用途为转子位置检测器对使用环境不耐受的电动机等的优点。

在无传感器控制中推定转子位置的典型方法有感应电压法。感应电压法是指使用电压指令和电流检测值，基于电动机模型进行运算来求出感应电压，并使用该感应电压来推定转子位置的方法。

然而，在感应电压较小的低速区域，由于实际施加电压相对于电压指令的误差、电流检测的误差、电流检测分辨率的限制等，很难检测出转子位置。

专利文献1、2中公开了在包含零速度的低速区域内进行无传感器控制的示例。

专利文献1的无传感器控制中，在驱动电压波形上叠加频率比用于驱动电动机的励磁频率要高的交变电压。由于交变电压的施加，电动机电感发生变化，随之能够在电动机旋转坐标系的dq轴上得到高频交变电流的响应。基于此来推定转子位置。

专利文献2的无传感器控制中，利用每个PWM控制周期所产生的在电动机固定坐标系的αβ轴上的电流纹波量会受到电感影响的现象。具体而言，在每个PWM控制周期求出电压矢量施加过程中的相电流变化量，利用它们的相间差分值来推定转子位置。相比于前者，后者的位置推定周期更短，因此，更容易实现高响应性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平7－245981号公报

专利文献2：日本专利特开2018-153028号公报

专利文献3：日本专利特开2011－050168号公报

专利文献4：日本专利特开2010-154598号公报

专利文献5：日本专利特开2020－005404号公报