电动机控制装置的制作方法

    专利查询2026-01-28  5


    本发明的实施方式涉及基于由逆变器电路驱动的电动机的各相电流推断电动机的磁极位置的装置。


    背景技术:

    1、以往以来,为了适当地控制在转子中使用了永磁体的永磁体电动机、dc无刷马达,进行磁极位置的检测。磁极位置的检测是指检测电动机的电角度坐标上的位置即电角度相位。在磁极位置的检测中,还有使用旋转编码器、旋转变压器、霍尔元件等位置传感器的方法。但是,由于成本、构造上的限制,有时不能设置位置传感器。例如在制冷循环用的压缩机马达的情况下,由于在由密闭容器构成的压缩机的内部的制冷剂填充空间内内置电动机,因此不能安装位置传感器。

    2、因此,有不使用位置传感器而根据电流、电压信息推断磁极位置的方法。这种方法例如有感应电压利用型与电感利用型。感应电压利用型是根据对电动机的输入电压以及电流来运算与电动机的速度成比例的感应电压、且基于该感应电压推断磁极位置的方法。该方法利用的是,因电动机的旋转而产生的感应电压根据作为磁极位置的电动机的电角度而变化。

    3、感应电压利用型在电动机的转速较高的高速区域可获得足够的精度。但是,在转速较低的低速区域中,感应电压的振幅变小或不产生,因此在停止时、低速时不能进行准确的推断。

    4、另一方面,电感利用型是根据电流、电压信息计算电动机的电感且推断磁极位置的方法。该方法利用的是电动机的电感根据电动机的电角度以2倍的周期变化。作为电感利用型的推断方法,例如提出了几种将用于与驱动频率无关的传感检测的交流电压信号施加到电动机、且根据电压与电流的关系推断磁极位置的方法。

    5、如此,为了求出电感而施加的交流电压信号的频率为载波频率以下的数100hz~数khz程度,但由于电动机的电流纹波频率进入人的可听区域,因此噪声将会增加。

    6、为了应对该问题,在日本特开2015-126565号公报中,提出了如下方法:对于三相的pwm信号模式中的一相,以载波周期的任意相位为基准,使占空在滞后侧、超前侧这两个方向上增减,对于其他一相,以载波周期的任意相位为基准,使占空在滞后侧、超前侧的一个方向上增减,对于剩余的一相,以载波周期的任意相位为基准,使占空在与所述方向相反的方向上增减,由此产生高次谐波电流振幅,在抑制噪声的同时推断磁极位置。

    7、在如上述那样生成三相的pwm信号模式的方法中,在载波周期内的固定的4点的定时分别将三相的电流检测两次,然后求出它们的差分值,基于电流变化量求出电动机的推断磁极位置。由此,该方法具有如下优点:不依赖于凸极比较小或者电感较大这一电动机的电特性,即使在包含零速度的极低速区域中,也能够通过无位置传感器的方式高精度地求出推断磁极位置,能够容易地应用于各种电动机。

    8、然而,在生成三相的pwm信号的处理中,由于在各相使用不同的波形的载波,变更了使各相的脉冲伸长的方向。例如v相载波为三角波,u相载波为下降的锯齿状波,w相载波为相对于u相为反相的上升的锯齿状波。而且以使u相载波的振幅电平最小、v相载波的振幅电平最大、w相载波的振幅电平最大的相位一致的方式输出这些相位,。

    9、因此,若设想实用化,则需要使用能够对于各相生成这些载波的微机。这在需要更新现有系统的软件、产品开发时选定微机时成为限制,难以通用地应用于各种系统。


    技术实现思路

    1、因此,提供能够在载波中仅使用三角波、且在充分地确保磁极位置推断的sn比的同时抑制噪声的电动机控制装置。

    2、根据本实施方式的电动机控制装置,具备:

    3、逆变器电路,驱动电动机,所述电动机通过按照规定的pwm信号模式对被三相桥式连接的多个开关元件进行接通断开控制,将直流转换为三相交流;

    4、电流检测元件,产生与该逆变器电路的电流值对应的信号;

    5、pwm信号生成部,以跟随所述电动机的磁极位置的方式生成三相的pwm信号模式;

    6、电流检测部,基于在所述电流检测元件产生的信号与所述pwm信号模式,检测所述电动机的相电流;

    7、电流变化量检测部,对于三相中的两相的每一个,输出两次检测出的电流值之差作为电流变化量;以及

    8、磁极位置推断部,基于所述电流变化量,推断所述电动机的磁极位置,

    9、所述pwm信号生成部将三角波用作载波,

    10、所述电流检测部以在所述pwm信号的载波周期内的4点的定时能够将两相的电流分别检测两次的方式生成三相的pwm信号模式,

    11、所述pwm信号生成部执行如下第一移位方法:在所述三相的pwm信号中的按照所述逆变器部的输出电压的每个扇区变化的各相占空比的大小关系中,关于占空比为最大的最大相,使其以所述载波周期的任意相位为基准向超前侧或者滞后侧的一个方向移位,关于占空比为中间的中间相,使其以所述载波周期的任意相位为基准向与所述最大相相反的方向移位。



    技术特征:

    1.一种电动机控制装置,其特征在于,具备:

    2.根据权利要求1所述的电动机控制装置,其特征在于,

    3.根据权利要求1或2所述的电动机控制装置,其特征在于,

    4.根据权利要求3所述的电动机控制装置,其特征在于,

    5.根据权利要求1或2所述的电动机控制装置,其特征在于,

    6.根据权利要求3所述的电动机控制装置,其特征在于,


    技术总结
    实施方式的电动机控制装置具备:跟随电动机的磁极位置地生成三相PWM信号模式的PWM信号生成部;基于电流检测元件产生的信号与PWM信号模式检测电动机的相电流的电流检测部;对于两相分别输出两次检测的电流值之差作为电流变化量的电流变化量检测部;基于电流变化量推断磁极位置的磁极位置推断部,PWM信号生成部将三角波用作载波,电流检测部以在PWM信号的载波周期内的4点的定时能够将两相电流分别检测两次地生成三相PWM信号模式,在按照逆变器部的输出电压的每个扇区变化的各相占空比的大小关系中,最大相以载波周期的任意相位为基准向超前侧或滞后侧的一方向移位,中间相以载波周期的任意相位为基准向与最大相相反的方向移位。

    技术研发人员:柴山武至,内山嘉隆
    受保护的技术使用者:株式会社东芝
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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