專利名稱：同步電機控制方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種同步電機控制方法及其裝置，具體而言，涉及一種使用電機模塊來檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，即使在負(fù)載變動、速度指令值、轉(zhuǎn)矩指令變動的情況下，也可高精度控制同步電機的新的同步電機控制方法及裝置。
背景技術(shù)：
以前，雖采用同步電機來作為各種設(shè)備的驅(qū)動源，但在要求提高該同步電機電壓利用率即通過過調(diào)制來擴大運轉(zhuǎn)范圍和提高效率、提高控制性、降低噪聲的同時，還要求通過不使用檢測轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置的傳感器來提高可靠性、降低成本和提高無傳感器控制的細(xì)致程度。
另外，作為滿足這種要求的同步電機控制方法，有(1)如“IPMモ一タのセンサレス制御(IPM電機的無傳感器控制)”、モ一タ技術(shù)シンポジウム(電機技術(shù)論叢)B-5、1999/3所述，提議使用將感應(yīng)電壓當(dāng)作干擾的干擾觀察器的無傳感器轉(zhuǎn)矩控制。該無傳感器轉(zhuǎn)矩控制是使用干擾觀察器、和不伴有過調(diào)制的電流控制的控制方法。
(2)提議通過將向同步電機的定子繞組中通電的期間設(shè)定為120°，觀測電機的未通電相的感應(yīng)電壓，根據(jù)電機感應(yīng)電壓來檢測轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置的同時進行電壓相位控制以控制同步電機的方法。
但是，在采用方法(1)的情況下，因為使用電流控制的關(guān)系，不能提高電壓利用率，所以必需減少電機繞組來降低感應(yīng)電壓，導(dǎo)致存在效率降低等缺陷。并且，因為在電機運轉(zhuǎn)狀態(tài)下位置發(fā)生偏移，所以即使進行抑制1次旋轉(zhuǎn)中速度變動的轉(zhuǎn)矩控制，也得不到充分的減震效果。
在采用方法(2)的情況下，由于觀測未通電相的感應(yīng)電壓，不能擴大通電寬度，存在不能提高電壓利用率等缺陷。另外，還存在電壓相位的控制范圍小、不能高效地運轉(zhuǎn)IPM(具有埋入磁鐵結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子的無刷DC電機)的缺陷。并且，因為要盡可能進行每60°的旋轉(zhuǎn)位置檢測，所以還存在難以細(xì)致化控制的缺陷。
鑒于上述問題做出本發(fā)明，其目的在于提供一種基本不受電機特性的影響可實現(xiàn)控制性的提高、電壓利用率的提高、噪聲降低、充分減震、效率提高的同步電機控制方法及裝置。
發(fā)明內(nèi)容
權(quán)利要求1的同步電機控制方法，使用驅(qū)動具有周期性轉(zhuǎn)矩變動的負(fù)載的同步電機的輸入端子電壓、電流和該同步電機的設(shè)備常數(shù)，檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，并根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，控制逆變器的輸出電流或輸出電壓，以抵消周期性轉(zhuǎn)矩變動引起的同步電機的速度變動，將逆變器的輸出電壓或輸出電流提供給同步電機。
權(quán)利要求2的同步電機控制方法，使用驅(qū)動具有周期性轉(zhuǎn)矩變動的負(fù)載的同步電機的輸入端子電壓高次諧波、電流高次諧波和該同步電機的電感分布，檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，并根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，控制逆變器的輸出電流或輸出電壓，以抵消周期性轉(zhuǎn)矩變動引起的同步電機的速度變動，將逆變器的輸出電壓或輸出電流提供給同步電機。
權(quán)利要求3的同步電機控制方法，在(Ld-Lq)id+φ＞0的電流相位范圍內(nèi)控制同步電機，其中Ld是d軸電感，Lq是q軸電感、id是d軸電流、φ是電樞交鏈磁通。
權(quán)利要求4的同步電機控制方法，使用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)電機模塊來檢測旋轉(zhuǎn)位置。
權(quán)利要求5的同步電機控制方法，控制|Ld-Lq|小的電機。
權(quán)利要求6的同步電機控制方法，使用固定坐標(biāo)電機模塊來檢測旋轉(zhuǎn)位置。
權(quán)利要求7的同步電機控制方法，控制|Ld-Lq|大的電機。
權(quán)利要求8的同步電機控制方法，將相對于轉(zhuǎn)速變動的頻率分量的反饋增益設(shè)定為無限大，進行轉(zhuǎn)矩控制。
權(quán)利要求9的同步電機控制方法，事先存儲對應(yīng)于負(fù)載變動的電流或電壓圖形，對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，輸出相應(yīng)的電流或電壓圖形，降低負(fù)載變動引起的速度變動。
權(quán)利要求10的同步電機控制方法，將電流相位和電流振幅相關(guān)聯(lián)，進行轉(zhuǎn)矩控制。
權(quán)利要求11的同步電機控制方法，通過保持電流相位恒定，使電流振幅變化，進行轉(zhuǎn)矩控制。
權(quán)利要求12的同步電機控制方法，由同步電機來驅(qū)動空調(diào)機用壓縮機。
權(quán)利要求13的同步電機控制方法，在速度指令值、轉(zhuǎn)矩指令或負(fù)載時刻變化的條件下控制同步電機，其中，使用同步電機的輸入端子電壓、電流和該同步電機的設(shè)備常數(shù)，檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，并根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，由濾波器得到旋轉(zhuǎn)位置校正結(jié)果，刪除以旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果為輸入的濾波器的延遲或旋轉(zhuǎn)位置檢測的反應(yīng)速度引起的延遲，并根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置校正結(jié)果或刪除延遲后的值，控制逆變器的輸出電流或輸出電壓，并將逆變器的輸出電壓或輸出電流提供給同步電機。
權(quán)利要求14的同步電機控制方法，在速度指令值、轉(zhuǎn)矩指令或負(fù)載時刻變化的條件下控制同步電機，其中，使用同步電機的輸入端子電壓、電流和該同步電機的設(shè)備常數(shù)，算出轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，并根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置算出結(jié)果，控制逆變器的輸出電流或輸出電壓，并將逆變器的輸出電壓或輸出電流提供給同步電機。
權(quán)利要求15的同步電機控制方法，使用固定坐標(biāo)電機模塊，積分電機電壓，求出磁通，根據(jù)磁通中包含的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置信息來算出旋轉(zhuǎn)位置。
權(quán)利要求16的同步電機控制方法，采用顯磁極性電機作為同步電機，使用輸入電壓高次諧波和電流高次諧波來算出旋轉(zhuǎn)位置。
權(quán)利要求17的同步電機控制方法，由同步電機來驅(qū)動空調(diào)機用壓縮機。
權(quán)利要求18的同步電機控制裝置，包含旋轉(zhuǎn)位置檢測單元，使用驅(qū)動具有周期性轉(zhuǎn)矩變動的負(fù)載的同步電機輸入端子電壓、電流和該同步電機的設(shè)備常數(shù)，檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置；和逆變器控制單元，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，控制逆變器的輸出電流或輸出電壓，以抵消周期性轉(zhuǎn)矩變動引起的同步電機的速度變動。
權(quán)利要求19的同步電機控制裝置，包含旋轉(zhuǎn)位置檢測單元，使用驅(qū)動具有周期性轉(zhuǎn)矩變動的負(fù)載的同步電機輸入端子電壓高次諧波、電流高次諧波和該同步電機的電感分布，檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置；和逆變器控制單元，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，控制逆變器的輸出電流或輸出電壓，以抵消周期性轉(zhuǎn)矩變動引起的同步電機的速度變動。
權(quán)利要求20的同步電機控制裝置，作為上述逆變器控制單元，采用在(Ld-Lq)id+φ＞0的電流相位范圍內(nèi)控制同步電機的單元，其中Ld是d軸電感，Lq是q軸電感、id是d軸電流、φ是電樞交鏈磁通。
權(quán)利要求21的同步電機控制裝置，作為上述旋轉(zhuǎn)位置檢測單元，采用使用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)電機模塊來檢測旋轉(zhuǎn)位置的單元。
權(quán)利要求22的同步電機控制裝置，作為同步電機，采用|Ld-Lq|小的電機。
權(quán)利要求23的同步電機控制裝置，作為上述旋轉(zhuǎn)位置檢測單元，采用使用固定坐標(biāo)電機模塊來檢測旋轉(zhuǎn)位置的單元。
權(quán)利要求24的同步電機控制裝置，作為同步電機，采用|Ld-Lq|大的電機。
權(quán)利要求25的同步電機控制裝置，作為上述逆變器控制單元，采用將相對于轉(zhuǎn)速變動的頻率分量的反饋增益設(shè)定為無限大，進行轉(zhuǎn)矩控制的單元。
權(quán)利要求26的同步電機控制裝置，作為上述逆變器控制單元，采用事先存儲對應(yīng)于負(fù)載變動的電流或電壓圖形，對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，輸出相應(yīng)的電流或電壓圖形，降低負(fù)載變動引起的速度變動的單元。
權(quán)利要求27的同步電機控制裝置，作為上述逆變器控制單元，采用將電流相位和電流振幅相關(guān)聯(lián)，進行轉(zhuǎn)矩控制的單元。
權(quán)利要求28的同步電機控制裝置，作為上述逆變器控制單元，采用通過保持電流相位恒定，使電流振幅變化，進行轉(zhuǎn)矩控制的單元。
權(quán)利要求29的同步電機控制裝置，作為上述同步電機，采用驅(qū)動空調(diào)機用壓縮機的電機。
權(quán)利要求30的同步電機控制裝置，在速度指令值、轉(zhuǎn)矩指令或負(fù)載時刻變化的條件下控制同步電機，其中，包含旋轉(zhuǎn)位置檢測單元，使用同步電機的輸入端子電壓、電流和該同步電機的設(shè)備常數(shù)，檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置；濾波單元，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，由濾波器得到旋轉(zhuǎn)位置校正結(jié)果；刪除單元，刪除以旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果為輸入的濾波器的延遲或旋轉(zhuǎn)位置檢測的反應(yīng)速度引起的延遲；和逆變器控制單元，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置校正結(jié)果或刪除延遲后的值，控制逆變器的輸出電流或輸出電壓。
權(quán)利要求31的同步電機控制裝置，在速度指令值、轉(zhuǎn)矩指令或負(fù)載時刻變化的條件下控制同步電機，其中，包含旋轉(zhuǎn)位置算出單元，使用同步電機的輸入端子電壓、電流和該同步電機的設(shè)備常數(shù)，算出轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置；和逆變器控制單元，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置算出結(jié)果，控制逆變器的輸出電流或輸出電壓。
權(quán)利要求32的同步電機控制裝置，作為上述旋轉(zhuǎn)位置算出單元，采用使用固定坐標(biāo)電機模塊，積分電機電壓，求出磁通，根據(jù)磁通中包含的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置信息來算出旋轉(zhuǎn)位置的單元。
權(quán)利要求33的同步電機控制裝置，作為上述同步電機，采用具有顯磁極性的電機，作為上述旋轉(zhuǎn)位置算出單元，采用使用輸入電壓高次諧波和電流高次諧波來算出旋轉(zhuǎn)位置的單元。
權(quán)利要求34的同步電機控制裝置，作為上述同步電機，采用驅(qū)動空調(diào)機用壓縮機的電機。
根據(jù)權(quán)利要求1的同步電機控制方法，使用驅(qū)動具有周期性轉(zhuǎn)矩變動的負(fù)載的同步電機輸入端子電壓、電流和該同步電機的設(shè)備常數(shù)，檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，并根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，控制逆變器的輸出電流或輸出電壓，以抵消周期性轉(zhuǎn)矩變動引起的同步電機的速度變動，將逆變器的輸出電壓或輸出電流提供給同步電機，所以，即使負(fù)載具有周期性的轉(zhuǎn)矩變動，也可防止或大幅度抑制同步電機的速度變動。結(jié)果，基本不受電機特性的影響可實現(xiàn)控制性的提高、電壓利用率的提高、噪聲降低、充分減震、效率提高。
根據(jù)權(quán)利要求2的同步電機控制方法，使用驅(qū)動具有周期性轉(zhuǎn)矩變動的負(fù)載的同步電機的輸入端子電壓高次諧波、電流高次諧波和該同步電機的電感分布，檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，并根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，控制逆變器的輸出電流或輸出電壓，以抵消周期性轉(zhuǎn)矩變動引起的同步電機的速度變動，將逆變器的輸出電壓或輸出電流提供給同步電機，所以，即使負(fù)載具有周期性轉(zhuǎn)矩變動，也可降低誤差，并充分防止或大幅度抑制同步電機的速度變動。結(jié)果，基本不受電機特性的影響可實現(xiàn)控制性的提高、電壓利用率的提高、噪聲降低、充分減震、效率提高。
根據(jù)權(quán)利要求3的同步電機控制方法，在(Ld-Lq)id+φ＞0的電流相位范圍內(nèi)控制同步電機，其中Ld是d軸電感，Lq是q軸電感、id是d軸電流、φ是電樞交鏈磁通，所以，除權(quán)利要求1的作用外，還可確實檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置。
根據(jù)權(quán)利要求4的同步電機控制方法，使用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)電機模塊來檢測旋轉(zhuǎn)位置，所以，可實現(xiàn)與權(quán)利要求1或權(quán)利要求3一樣的作用。
根據(jù)權(quán)利要求5的同步電機控制方法，控制|Ld-Lq|小的電機，所以，除權(quán)利要求4的作用外，還可防止發(fā)生旋轉(zhuǎn)位置檢測誤差。
根據(jù)權(quán)利要求6的同步電機控制方法，使用固定坐標(biāo)電機模塊來檢測旋轉(zhuǎn)位置，所以，可通過簡單處理來實現(xiàn)與權(quán)利要求1或權(quán)利要求3一樣的作用。
根據(jù)權(quán)利要求7的同步電機控制方法，控制|Ld-Lq|大的電機，所以通過應(yīng)用于在使用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)電機模塊的情況下不能應(yīng)用的顯極比大的電機，可實現(xiàn)與權(quán)利要求6一樣的作用。
根據(jù)權(quán)利要求8的同步電機控制方法，將相對于轉(zhuǎn)速變動的頻率分量的反饋增益設(shè)定為無限大，進行轉(zhuǎn)矩控制，所以，除權(quán)利要求1至權(quán)利要求7任何之一的作用外，可確實抑制轉(zhuǎn)速變動。
根據(jù)權(quán)利要求9的同步電機控制方法，事先存儲對應(yīng)于負(fù)載變動的電流或電壓圖形，對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，輸出相應(yīng)的電流或電壓圖形，降低負(fù)載變動引起的速度變動，所以，可實現(xiàn)與權(quán)利要求1至權(quán)利要求7任何之一同樣的作用。
根據(jù)權(quán)利要求10的同步電機控制方法，將電流相位和電流振幅相關(guān)聯(lián)，進行轉(zhuǎn)矩控制，所以，除權(quán)利要求1至權(quán)利要求9任何之一的作用外，可實現(xiàn)效率提高。
根據(jù)權(quán)利要求11的同步電機控制方法，通過保持電流相位恒定，使電流振幅變化，進行轉(zhuǎn)矩控制，所以，除權(quán)利要求1至權(quán)利要求9任何之一的作用外，可簡化控制。
根據(jù)權(quán)利要求12的同步電機控制方法，由同步電機來驅(qū)動空調(diào)機用壓縮機，所以，除權(quán)利要求1至權(quán)利要求11任何之一的作用外，可穩(wěn)定驅(qū)動負(fù)載變動大、且必需高速動作的空調(diào)機用壓縮機。
根據(jù)權(quán)利要求13的同步電機控制方法，在速度指令值、轉(zhuǎn)矩指令或負(fù)載時刻變化的條件下控制同步電機時，使用同步電機的輸入端子電壓、電流和該同步電機的設(shè)備常數(shù)，檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，并根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，由濾波器得到旋轉(zhuǎn)位置校正結(jié)果，刪除以旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果為輸入的濾波器的延遲或旋轉(zhuǎn)位置檢測的反應(yīng)速度引起的延遲，并根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置校正結(jié)果或刪除延遲后的值，控制逆變器的輸出電流或輸出電壓，并將逆變器的輸出電壓或輸出電流提供給同步電機，所以，在延遲小的情況、大的情況下都可應(yīng)對，可防止或大幅度抑制同步電機的速度變動。結(jié)果，基本不受電機特性的影響可實現(xiàn)控制性的提高、電壓利用率的提高、噪聲降低、充分減震、效率提高。
根據(jù)權(quán)利要求14的同步電機控制方法，在速度指令值、轉(zhuǎn)矩指令或負(fù)載時刻變化的條件下控制同步電機時，使用同步電機的輸入端子電壓、電流和該同步電機的設(shè)備常數(shù)，算出轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，并根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置算出結(jié)果，控制逆變器的輸出電流或輸出電壓，并將逆變器的輸出電壓或輸出電流提供給同步電機，所以，可充分跟蹤高速變化，可防止或大幅度抑制同步電機的速度變動。結(jié)果，基本不受電機特性的影響可實現(xiàn)控制性的提高、電壓利用率的提高、噪聲降低、充分減震、效率提高。
根據(jù)權(quán)利要求15的同步電機控制方法，使用固定坐標(biāo)電機模塊，積分電機電壓，求出磁通，根據(jù)磁通中包含的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置信息來算出旋轉(zhuǎn)位置，所以，可充分跟蹤高速變化，可防止或大幅度抑制同步電機的速度變動。結(jié)果，基本不受電機特性的影響可實現(xiàn)控制性的提高、電壓利用率的提高、噪聲降低、充分減震、效率提高。
根據(jù)權(quán)利要求16的同步電機控制方法，采用顯磁極性電機作為同步電機，使用輸入電壓高次諧波和電流高次諧波來算出旋轉(zhuǎn)位置，所以除權(quán)利要求13至權(quán)利要求15任何之一的作用外，即使對于劇烈的負(fù)載變動，也可進行無誤差的旋轉(zhuǎn)位置檢測。
根據(jù)權(quán)利要求17的同步電機控制方法，由同步電機來驅(qū)動空調(diào)機用壓縮機，所以，除權(quán)利要求13至權(quán)利要求16任何之一的作用外，可穩(wěn)定驅(qū)動負(fù)載變動大、且必需高速動作的空調(diào)機用壓縮機。
根據(jù)權(quán)利要求18的同步電機控制裝置，通過旋轉(zhuǎn)位置檢測單元，使用驅(qū)動具有周期性轉(zhuǎn)矩變動的負(fù)載的同步電機的輸入端子電壓、電流和該同步電機的設(shè)備常數(shù)，檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，通過逆變器控制單元，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，控制逆變器的輸出電流或輸出電壓，以抵消周期性轉(zhuǎn)矩變動引起的同步電機的速度變動。
因此，即使負(fù)載具有周期性轉(zhuǎn)矩變動，也可防止或大幅度抑制同步電機的速度變動。結(jié)果，基本不受電機特性的影響可實現(xiàn)控制性的提高、電壓利用率的提高、噪聲降低、充分減震、效率提高。
根據(jù)權(quán)利要求19的同步電機控制裝置，通過旋轉(zhuǎn)位置檢測單元，使用驅(qū)動具有周期性轉(zhuǎn)矩變動的負(fù)載的同步電機的輸入端子電壓高次諧波、電流高次諧波和該同步電機的電感分布，檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，通過逆變器控制單元，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，控制逆變器的輸出電流或輸出電壓，以抵消周期性轉(zhuǎn)矩變動引起的同步電機的速度變動。
因此，即使負(fù)載具有周期轉(zhuǎn)矩變動，也可降低誤差，充分防止或大幅度抑制同步電機的速度變動。結(jié)果，基本不受電機特性的影響可實現(xiàn)控制性的提高、電壓利用率的提高、噪聲降低、充分減震、效率提高。
根據(jù)權(quán)利要求20的同步電機控制裝置，作為上述逆變器控制單元，采用在(Ld-Lq)id+φ＞0的電流相位范圍內(nèi)控制同步電機，其中Ld是d軸電感，Lq是q軸電感、id是d軸電流、φ是電樞交鏈磁通，所以，除權(quán)利要求18的作用外，還可確實檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置。
根據(jù)權(quán)利要求21的同步電機控制裝置，作為上述旋轉(zhuǎn)位置檢測單元，采用使用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)電機模塊來檢測旋轉(zhuǎn)位置的單元，所以，可實現(xiàn)與權(quán)利要求18或權(quán)利要求20一樣的作用。
根據(jù)權(quán)利要求22的同步電機控制裝置，作為同步電機，采用|Ld-Lq|小的電機，所以，除權(quán)利要求21的作用外，還可防止發(fā)生旋轉(zhuǎn)位置檢測誤差。
根據(jù)權(quán)利要求23的同步電機控制裝置，作為上述旋轉(zhuǎn)位置檢測單元，采用使用固定坐標(biāo)電機模塊來檢測旋轉(zhuǎn)位置的單元，所以，可通過簡單處理來實現(xiàn)與權(quán)利要求18或權(quán)利要求20一樣的作用。
根據(jù)權(quán)利要求24的同步電機控制裝置，作為同步電機，采用|Ld-Lq|大的電機，所以通過應(yīng)用于在使用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)電機模塊的情況下不能應(yīng)用的顯極比大的電機，可實現(xiàn)與權(quán)利要求23一樣的作用。
根據(jù)權(quán)利要求25的同步電機控制裝置，作為上述逆變器控制單元，采用將相對于轉(zhuǎn)速變動的頻率分量的反饋增益設(shè)定為無限大，進行轉(zhuǎn)矩控制的單元，所以，除權(quán)利要求18至權(quán)利要求24任何之一的作用外，可確實抑制轉(zhuǎn)速變動。
根據(jù)權(quán)利要求26的同步電機控制裝置，作為上述逆變器控制單元，采用事先存儲對應(yīng)于負(fù)載變動的電流或電壓圖形，對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，輸出相應(yīng)的電流或電壓圖形，降低負(fù)載變動引起的速度變動的單元，所以，可實現(xiàn)與權(quán)利要求18至權(quán)利要求24任何之一同樣的作用。
根據(jù)權(quán)利要求27的同步電機控制裝置，作為上述逆變器控制單元，采用將電流相位和電流振幅相關(guān)聯(lián)，進行轉(zhuǎn)矩控制的單元，所以，除權(quán)利要求18至權(quán)利要求26任何之一的作用外，可實現(xiàn)效率提高。
根據(jù)權(quán)利要求28的同步電機控制裝置，作為上述逆變器控制單元，采用通過保持電流相位恒定，使電流振幅變化，進行轉(zhuǎn)矩控制的單元，所以，除權(quán)利要求18至權(quán)利要求26任何之一的作用外，可簡化控制。
根據(jù)權(quán)利要求29的同步電機控制裝置，作為上述同步電機，采用驅(qū)動空調(diào)機用壓縮機的電機，所以，除權(quán)利要求18至權(quán)利要求28任何之一的作用外，可穩(wěn)定驅(qū)動負(fù)載變動大、且必需高速動作的空調(diào)機用壓縮機。
根據(jù)權(quán)利要求30的同步電機控制裝置，在速度指令值、轉(zhuǎn)矩指令或負(fù)載時刻變化的條件下控制同步電機時，通過旋轉(zhuǎn)位置檢測單元，使用同步電機的輸入端子電壓、電流和該同步電機的設(shè)備常數(shù)，檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，通過濾波單元，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，由濾波器得到旋轉(zhuǎn)位置校正結(jié)果，通過刪除單元，刪除以旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果為輸入的濾波器的延遲或旋轉(zhuǎn)位置檢測的反應(yīng)速度引起的延遲，通過逆變器控制單元，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置校正結(jié)果或刪除延遲后的值，控制逆變器的輸出電流或輸出電壓。
因此，在延遲小的情況、大的情況下都可應(yīng)對，可防止或大幅度抑制同步電機的速度變動。結(jié)果，基本不受電機特性的影響可實現(xiàn)控制性的提高、電壓利用率的提高、噪聲降低、充分減震、效率提高。
根據(jù)權(quán)利要求31的同步電機控制裝置，在速度指令值、轉(zhuǎn)矩指令或負(fù)載時刻變化的條件下控制同步電機時，通過旋轉(zhuǎn)位置算出單元，使用同步電機的輸入端子電壓、電流和該同步電機的設(shè)備常數(shù)，算出轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，通過逆變器控制單元，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置算出結(jié)果，控制逆變器的輸出電流或輸出電壓。
因此，可充分跟蹤高速變化，可防止或大幅度抑制同步電機的速度變動。結(jié)果，基本不受電機特性的影響可實現(xiàn)控制性的提高、電壓利用率的提高、噪聲降低、充分減震、效率提高。
根據(jù)權(quán)利要求32的同步電機控制裝置，作為上述旋轉(zhuǎn)位置算出單元，采用使用固定坐標(biāo)電機模塊，積分電機電壓，求出磁通，根據(jù)磁通中包含的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置信息來算出旋轉(zhuǎn)位置，所以，可充分跟蹤高速變化，可防止或大幅度抑制同步電機的速度變動。結(jié)果，基本不受電機特性的影響可實現(xiàn)控制性的提高、電壓利用率的提高、噪聲降低、充分減震、效率提高。
根據(jù)權(quán)利要求33的同步電機控制裝置，作為上述同步電機，采用具有顯磁極性的電機，作為上述旋轉(zhuǎn)位置算出單元，采用使用輸入電壓高次諧波和電流高次諧波來算出旋轉(zhuǎn)位置的單元，所以除權(quán)利要求30至權(quán)利要求32任何之一的作用外，即使對于劇烈的負(fù)載變動，也可進行無誤差的旋轉(zhuǎn)位置檢測。
根據(jù)權(quán)利要求34的同步電機控制裝置，作為上述同步電機，采用驅(qū)動空調(diào)機用壓縮機的電機，所以，除權(quán)利要求30至權(quán)利要求33任何之一的作用外，可穩(wěn)定驅(qū)動負(fù)載變動大、且必需高速動作的空調(diào)機用壓縮機。
圖1是表示本發(fā)明同步電機控制裝置一實施方式的框圖。
圖2是表示位置速度檢測部的結(jié)構(gòu)的一例的框圖。
圖3是表示位置速度檢測部的結(jié)構(gòu)的另一例的框圖。
圖4是表示有無轉(zhuǎn)矩控制下的速度變動改善效果的模擬結(jié)果的圖。
圖5是表示本發(fā)明同步電機控制裝置另一實施方式的框圖。
圖6是表示本發(fā)明同步電機控制裝置再一實施方式的框圖。
圖7是表示基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)電機模塊的位置檢測器的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖8是表示線性近似圖7位置檢測器的位置檢測器的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖9是表示基于固定坐標(biāo)電機模塊的位置檢測器的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖10是表示以d軸為基準(zhǔn)的電流相位與相對于2相變換后電流值的(Ld-Lq)id+φ的圖。
圖11是表示使用轉(zhuǎn)矩控制器的控制系統(tǒng)的框圖。
圖12是表示轉(zhuǎn)矩控制器的增益特性的圖。
圖13是表示本發(fā)明同步電機控制裝置又一實施方式的框圖。
圖14是表示本發(fā)明同步電機控制裝置又一實施方式的框圖。
圖15是表示埋入磁鐵結(jié)構(gòu)同步電機的電流相位特性的圖。
圖16是表示空調(diào)機用壓縮機的轉(zhuǎn)矩圖形的圖。
圖17是表示本發(fā)明同步電機控制裝置又一實施方式的框圖。
圖18是表示圖17的同步電機控制裝置引起的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的經(jīng)時變化的模擬結(jié)果的圖。
圖19是表示圖17的同步電機控制裝置引起的轉(zhuǎn)速的經(jīng)時變化的模擬結(jié)果的圖。
圖20是表示圖17的同步電機控制裝置引起的推定角度誤差的經(jīng)時變化的模擬結(jié)果的圖。
圖21是表示圖17的同步電機控制裝置引起的電流相位的經(jīng)時變化的模擬結(jié)果的圖。
圖22是表示圖17的同步電機控制裝置引起的控制器內(nèi)部的電流相位推定值的經(jīng)時變化的模擬結(jié)果的圖。
圖23是表示不具有刪除單元的同步電機控制裝置引起的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的經(jīng)時變化的模擬結(jié)果的圖。
圖24是表示不具有刪除單元的同步電機控制裝置引起的轉(zhuǎn)速的經(jīng)時變化的模擬結(jié)果的圖。
圖25是表示不具有刪除單元的同步電機控制裝置引起的推定角度誤差的經(jīng)時變化的模擬結(jié)果的圖。
圖26是表示不具有刪除單元的同步電機控制裝置引起的電流相位的經(jīng)時變化的模擬結(jié)果的圖。
圖27是表示不具有刪除單元的同步電機控制裝置引起的控制器內(nèi)部電流相位推定值的經(jīng)時變化的模擬結(jié)果的圖。
圖28是表示用于根據(jù)濾波后的位置信息來校正速度突變引起的位置偏移的結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的同步控制方法及其裝置的實施方式。以下各實方式例中說明控制逆變器輸出電壓的情況，但也可控制逆變器的輸出電流。
圖1是表示本發(fā)明同步電機控制裝置一實施方式的框圖。
同步電機控制裝置具有變流器2，將交流電源1作為輸入，得到直流電；逆變器3，將該直流電作為輸入，得到交流電，并提供給作為同步電機一種的同步電機4；電流檢測部5a，檢測提供給同步電機4的電機電流；電壓檢測單元5b，檢測同步電機4的端子電壓；位置速度檢測部6，設(shè)有電機模塊，并且將電機電流和電壓作為輸入，進行規(guī)定運算，檢測轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速(下面簡稱為速度)和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置(下面簡稱為轉(zhuǎn)子位置)；速度差算出部7a，算出檢測的速度與從外部提供的速度指令之差；速度控制部7b，將速度差作為輸入，進行速度控制運算，輸出電流指令，使平均速度為指令速度；轉(zhuǎn)矩控制部7c，將速度差作為輸入，進行轉(zhuǎn)矩控制運算，輸出應(yīng)校正電流指令的電流振幅調(diào)制信號；乘法部7d，將電流指令與電流振幅調(diào)制信號相乘來算出轉(zhuǎn)矩控制電流指令；相位控制部8，將轉(zhuǎn)矩控制電流指令和從外部提供的相位指令作為輸入，進行相位控制運算，輸出最終電流指令；和電流控制部9，將檢測到的轉(zhuǎn)子位置、電機電流和最終電流指令作為輸入，進行電流控制運算，輸出電壓指令，并提供給逆變器3。
圖2是表示上述位置速度檢測部6的結(jié)構(gòu)的一例的框圖。位置速度檢測部6具有3相→γδ變換部61，對應(yīng)于轉(zhuǎn)子位置(^θ)，將3相電壓作為輸入，進行γδ變換(從3相電壓變換到d-q軸電壓，并且，對d-q軸電壓乘以式(1)，從d-q軸變換到與旋轉(zhuǎn)方向僅存在-θe電角度偏差的推定軸γ-δ軸電壓)，輸出γδ電壓矢量；3相→γδ變換部62，對應(yīng)于轉(zhuǎn)子位置(^θ)，將3相電流作為輸入，進行γδ變換，輸出γδ電流矢量；電機逆模塊部63，將γδ電流矢量作為輸入，輸出電壓矢量；差算出部64，算出從電機逆模塊部62輸出的電壓矢量與從3相→γδ變換部61輸出的電壓矢量之差；濾波器65，將從差算出部部64輸出的差作為輸入；位置檢測部66，將來自濾波器的輸出作為輸入，檢測轉(zhuǎn)子位置(θ)；和微分部67，將轉(zhuǎn)子位置(^θ)作為輸入，進行微分處理，輸出速度。
式(1)cosθe-sinθesinθecosθe]]>圖2中，如式(2)所示定義各量。
各量的定義式(2)θ電角度I≡1001]]>T(θe)≡cosθe-sinθesinθecosθe]]>ω電角度速度vγ，vδγδ軸電壓 vγδ≡(vγ，vδ)Tα1≡αγ00αδ]]>iγ，iδγδ軸電流 iγδ≡(iγ，iδ)Tεγ，εδγδ軸感應(yīng)電壓εγδ≡(εγ，εδ)Tβ1≡βγ00βδ]]>φ電樞交鏈磁通L1≡Ld00Lq]]>R電樞電阻Ld，Lqdq軸電感LJ≡0-LqLd0]]>S為微分算子θe＝θ-^θ上標(biāo)^為推定值此時，可使用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)電機模塊檢測轉(zhuǎn)子位置(^θ)。
另外，此時，最好采用|Ld-Lq|小的電機(在轉(zhuǎn)子表面安裝永久磁鐵的所謂表面磁鐵結(jié)構(gòu)同步電機)作為同步電機4，可防止發(fā)生誤差。對這點進一步說明。
如圖8所示，在使用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)電機模塊的情況下，在實際的轉(zhuǎn)子角度(轉(zhuǎn)子位置)θ與推定轉(zhuǎn)子角度(轉(zhuǎn)子位置)θ有差θe、且顯極比大(|Ld-Lq|大)的情況下，差θe與Idq、ω相乘，傳到后級。因此，在由于負(fù)載變動等總是發(fā)生差θe，將其反饋除去誤差而運轉(zhuǎn)的情況下，由于Idq變動(因為變換為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)，所以基波分量變?yōu)橹绷?，而在電機逆模塊輸出中產(chǎn)生誤差，進而在推定結(jié)果自身中產(chǎn)生誤差。
上述轉(zhuǎn)矩控制部7c根據(jù)速度差，制作周期性轉(zhuǎn)矩變動波形(電流振幅調(diào)制信號)，以抑制周期速度變動。通過將該周期性轉(zhuǎn)矩變動波形重疊在電流指令上，得到轉(zhuǎn)矩控制電流指令。
對應(yīng)于最高效率、最大轉(zhuǎn)矩、弱磁場控制等控制目的來時刻提供上述相位指令。
上述構(gòu)成的同步電機控制裝置的作用如下。
通過檢測電機電流和電壓并提供給位置速度檢測部6，可檢測轉(zhuǎn)子位置(θ)和速度。
另外，通過向速度控制部7提供檢測出的速度和速度指令的速度差，可得到電流指令。
通過向轉(zhuǎn)矩控制部7c提供速度差，可產(chǎn)生周期性轉(zhuǎn)矩變動波形。
通過將如此得到的電流指令和波形信號重疊后提供給相位控制部8，可得到實施了相位控制的電流指令(最終電流指令)，將該最終電流指令提供給電流控制部10的同時，還將電機電流和轉(zhuǎn)子位置(θ)提供給電流控制部10，得到電壓指令，控制逆變器3，通過提供來自逆變器3的輸出，控制同步電機4。
因此，可提高電壓利用率，大幅度降低電機特性的影響，細(xì)致化旋轉(zhuǎn)位置的檢測，提高精度并提高控制性，還可實現(xiàn)噪聲的降低、效率的提高。另外，通過進行轉(zhuǎn)矩控制，即使負(fù)載具有周期性轉(zhuǎn)矩變動，也可無速度變動地驅(qū)動同步電機4，可實現(xiàn)充分的減震效果。
另外，在本實施方式中，直接檢測電壓，但也可從驅(qū)動逆變器3用的PWM圖形等中檢測電壓。
作為轉(zhuǎn)矩控制部7c，可以采用根據(jù)轉(zhuǎn)子位置(θ)來讀取預(yù)定的轉(zhuǎn)矩變動圖形的單元。
并可省略電流控制部9，由速度控制系統(tǒng)直接制作電壓指令。
圖3是表示位置速度檢測部6的結(jié)構(gòu)的另一例的框圖。
位置速度檢測部6與圖2的位置速度檢測部6大的不相同之處在于采用固定坐標(biāo)電機模塊來取代旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)電機模塊。
位置速度檢測部6具有3相→2相變換部71，將3相電壓作為輸入，乘以式(3)，從而輸出2相垂直固定子坐標(biāo)下的αβ電壓矢量；3相→2相變換部72，將3相電流作為輸入，輸出αβ電流矢量；電機逆模塊部73，將αβ電流矢量作為輸入，得到電壓矢量，算出與從3相→2相變換部71輸出的電壓矢量的差，在積分后，算出與基于αβ電流矢量和q軸電感Lq的處理結(jié)果之差；電機位置算出部74，對來自電機逆模塊部73的輸出，進行tan-1處理，輸出轉(zhuǎn)子位置(^θ)；和微分部75，將轉(zhuǎn)子位置(^θ)作為輸入，進行微分處理，輸出速度。
式(3)231-12-12032-32]]>圖3中，按式(4)提供各量。
式(4)vα，vβαβ軸電壓vαβ≡(vα，vβ)Tiα，iβαβ軸電流iαβ≡(iα，iβ)T此時，與圖2的位置速度檢測部6一樣，可檢測轉(zhuǎn)子位置(^θ)和速度。另外，因為不必進行旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換等，所以與圖2相比，可簡化結(jié)構(gòu)和處理。
另外，此時由于不存在圖8的誤差傳輸路徑，所以可采用顯極比大的電機(在轉(zhuǎn)子內(nèi)部安裝永久磁鐵的所謂嵌入磁鐵結(jié)構(gòu)同步電機)作為同步電機4。
圖4是表示有無轉(zhuǎn)矩控制下的速度變動改善效果的模擬結(jié)果的圖。電機常數(shù)R＝0.2992(Ω)、Ld＝5.5(mH)、Lq-12.7(mH)、φ＝0.1746(wb)。圖4中，(A)表示無轉(zhuǎn)矩控制下的速度(rps)的經(jīng)時變化，(B)表示有轉(zhuǎn)矩控制時的速度(rps)的經(jīng)時變化。另外，圖4中，(C)表示有轉(zhuǎn)矩控制時的電機轉(zhuǎn)矩(Nm)，(D)表示有轉(zhuǎn)矩控制時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩(Nm)。
從圖4可知，通過進行轉(zhuǎn)矩控制，可大幅度抑制速度變動。
與圖2的位置速度檢測部6等進行對比，說明圖3的位置速度檢測部6。
圖2的位置速度檢測部6中，因為具有推定轉(zhuǎn)子位置的反饋，所以由于推定轉(zhuǎn)子位置的坐標(biāo)變換，存在在顯極比大的同步電機中產(chǎn)生誤差的缺陷。另外，在“突極型ブラシレスDCモ一タのセンサレス制御たあの拡張誘起電壓オブザ一バ(顯極型無刷DC電機的無傳感器控制用擴展感應(yīng)電壓觀察器)”、陳志謙等在平成11年電學(xué)會全國大會中所示的具有推定速度反饋的單元中，由于位置推定結(jié)果隨推定速度變化，所以在推定速度變化的情況下，產(chǎn)生誤差。
在求轉(zhuǎn)子位置中，利用推定轉(zhuǎn)子位置、推定速度的反饋的情況下，無法對應(yīng)于指令值、轉(zhuǎn)矩指令、負(fù)載等的高速變化。
但是，通過根據(jù)同步電機的輸入端子電壓、電流和同步電機的設(shè)備常數(shù)直接求轉(zhuǎn)子位置，可使其對于指令值、轉(zhuǎn)矩指令、負(fù)載等的高速度化不產(chǎn)生誤差。
具體而言，通過采用圖3的位置速度檢測部6，可使推定轉(zhuǎn)子位置與電機模塊無關(guān)，可通過磁通的維數(shù)來使推定速度與電機模塊無關(guān)。即，將電機輸入電流、電壓變換成垂直坐標(biāo)，并積分電壓，變換成磁通的維數(shù)后，算出推定轉(zhuǎn)子位置。因此，不需要推定轉(zhuǎn)子位置、推定速度的反饋，可通過不直接利用推定轉(zhuǎn)子位置、推定速度的運算，根據(jù)電機輸入來直接求出轉(zhuǎn)子位置。結(jié)果，可快速跟蹤速度、電壓、電流、轉(zhuǎn)矩等的突變。
再說明圖1的同步電機控制裝置。
根據(jù)輸入端子電壓、電流和同步電機的設(shè)備常數(shù)來檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的現(xiàn)有方法由于可進行細(xì)致的位置檢測，所以可提高控制精度，但由于由電機逆模塊和濾波器構(gòu)成，所以對變動負(fù)載產(chǎn)生延遲，未必能充分提高控制精度。
相反，在周期性負(fù)載變動的情況下，通過轉(zhuǎn)矩控制，抑制速度變動，由此抑制延遲的影響。
因此，在將根據(jù)輸入端子電壓、電流和同步電機的設(shè)備常數(shù)來檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的方法應(yīng)用于周期性負(fù)載變動中的情況下，通過兼用轉(zhuǎn)矩控制(這種兼用是本領(lǐng)域技術(shù)人員完全想不到的)，消除延遲等產(chǎn)生的位置檢測誤差，所以可提高位置檢測精度。另外，因為可通過精密的位置檢測來實現(xiàn)更精密的轉(zhuǎn)矩控制，所以還可實現(xiàn)可提高檢測精度的良性循環(huán)。
圖5是表示本發(fā)明同步電機控制裝置另一實施方式的框圖。
同步電機控制裝置與圖1的同步電機控制裝置不同之處僅在于采用將電機電流和從電流控制部9輸出的PWM矢量作為輸入來檢測旋轉(zhuǎn)位置和速度的位置速度檢測部6’，取代位置速度檢測部6，省略電壓檢測部5b，并設(shè)置根據(jù)算出的旋轉(zhuǎn)位置和速度去除噪聲的濾波器10。
上述位置速度檢測部6’例如通過應(yīng)用“突極性に基づく位置推定法を用いた位置センサレスIPMモ一タ驅(qū)動シスデム(使用基于顯極性的位置推定法的無位置傳感器IPM電機驅(qū)動系統(tǒng))”、小笠原、松澤、赤木、T.IEE Japan，Vol.118-D，No.5，’98，根據(jù)同步電機4的輸入端子電壓高次諧波和電流高次諧波及同步電機4的電感分布來檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，同時，還可檢測速度。
因此，在采用這種結(jié)構(gòu)的同步電機控制裝置的情況下，在由濾波器10去除噪聲的同時，可提高旋轉(zhuǎn)位置和速度的檢測精度。另外，可提高電壓利用率，大幅度降低電機特性的影響，細(xì)致化旋轉(zhuǎn)位置檢測，同時，提高精度，并提高控制性，還可降低噪聲、提高效率。另外，還通過進行轉(zhuǎn)矩控制，即使負(fù)載具有周期性轉(zhuǎn)矩變動，也可無速度變動地驅(qū)動同步電機4，實現(xiàn)充分的減震效果。
圖6是表示本發(fā)明同步電機控制裝置再一實施方式的框圖。
該同步電機控制裝置與圖1的同步電機控制裝置的不同之處僅在于除轉(zhuǎn)子位置、速度外，還從位置速度檢測部6輸出磁通Ψ＝(Ld-Lq)id+φ，并設(shè)置將檢測出的磁通Ψ作為輸入、檢測磁通Ψ0輸出進相指令的Ψ0檢測部11，采用不僅將轉(zhuǎn)矩控制電流指令、而且還將進相指令作為輸入、輸出最終電流指令的單元，作為相位控制部8。
在采用該結(jié)構(gòu)的同步電機控制裝置的情況下，除圖1的同步電機控制裝置的作用外，還可避免Ψ0。
進一步說明如下。
將坐標(biāo)變換式(10)代入在“IPMモ一タのセンサレス制御(IPM電機的無傳感器控制)”、モ一タ技術(shù)シンポジウム(電機技術(shù)論叢)B-5、99/3月刊中記載的式子、式(5)、式(6)、式(7)、式(8)、式(9)中，使用dq軸上的電壓Vdq、電流idq和實際旋轉(zhuǎn)角度θ，更改為使用電機逆模塊和反饋的系統(tǒng)時，如圖7所示。
式(5)ddtidiq=-RsLdLqLdωR-LqLdωR-RsLqIdIq+1Ldvd1Lqvq+1Lq0φmagωR]]>式(6)ddt^iγ^iδ^ϵγ^ϵδ=-RsLdLqLdωR1Lq0-LdLqωR-RsLd01Lq00000000^iγ^iδ^ϵγ^ϵδ1Ld001Lq0000vγ*vδ*+k01k02k03k04k05k06k07k08iγ-^iγiδ-^iδ]]>式(7)^ωRφ(k+1)=1φm0·sign(^ϵδ(k+1))·^ϵγ*2(k+1)+^ϵδ2(k+1)]]>式(8)^ωRφ(k+1)＝^ωRφ(k+1)+·sign(^εδ(k+1))·Kθ·^εγ(k+1)式(9)^θx(k+1)＝θx(k)+^ωR(K+1)·Ts式(10)dα+θqα+θ=cosθ-sinθsinθcosθdαqα]]>在圖7中，θ表示電角度，ω表示電角度速度，vγ、vδ表示γδ軸電壓，iγ、iδ表示γδ電流，εγ、εδ表示γδ軸感應(yīng)電壓，φ表示永久磁鐵的電樞交鏈磁通，R表示電樞電阻，Ld、Lq表示dq軸電感，s表示微分算子，^表示推定值。另外，圖7中的I、vγδ、 iγδ、εγδ、LI、LJ、θe、T(θe)、α1、β1、idq、vdq如式(11)所示。
式(11)I≡1001]]>Vγδ≡(Vγ，Vδ)TT(θe)≡cosθe-sinθesinθecosθe]]>iγδ≡(iγ，iδ)TL1≡Ld00Lq]]>α1≡αγ00αδ]]>Lj≡0-LdLd0]]>β1≡βγ00βδ]]>^θ≡θ-^θ idq≡(id，iq)Tvdq＝(vd，vq)T若線性化反饋環(huán)中的非線性要素(假設(shè)cosθe→l、sinθe→θe、^ω→ω)，則得到圖8所示的功能塊結(jié)構(gòu)。
使用圖8的功能塊結(jié)構(gòu)，考慮idq在周期情況下的收斂性。根據(jù)線性近似功能塊線圖，由式(12)提供xγ。
式(12)Xy＝{φω+(Ld-Lq)[ω1-S]idq}θe其中，考慮式(12)的{ }內(nèi)為a0+α1ssinθ1+α1ccosθ1、θe＝e0+e1ssinθ1+e1ccosθ1+e2ssin2θ1+e2ccos2θ1的情況。xγ變?yōu)槭?13)。式(13)XY＝a0e0+(a1se1s+21ce)/2←DC分量+(a0e1s+a1se0+(-a1ce2c+a1ce2s)/2)sinθ1←1次分量+(a0e1c+a1ce0+(a1se2s+a1ce2c)/2)cosθ1+((a1se1c-a1ce1s)/2+a0e2s)sin2θ1←2次分量+((a1ce1c-a1se1s)/2+a0e2c)cos2θ1+((a1se2c+a1ce2s)/2sin3θ1+(a1ce2c-a1se2s)/2)cos3θ1←3次分量因為不能檢測到θe，所以若代之以將xγ的DC分量和1次分量控制成0(必需kθ→∞)，則調(diào)整e0、e1s、e1c，使式(12)中的虛線部分變?yōu)?。為了由式(12)來達到目的(e0＝e1s＝e1c＝0)，只要a0≠0、且a1s＝a1c＝0即可。另外，前者等價于{φ+(Ld-Lq)id}ω的平均值不是0，后者等價于{φω+(Ld-Lq)[ωs-s]idq}的1次分量、2次分量為0。這等價于ω恒定、且Ld＝Lq或id、iq恒定。
結(jié)果，^θ→θ的充分條件是穩(wěn)定、且滿足(1)θe小(cosθe→l、sinθe→θe)、(2)除φ以外，沒有設(shè)備常數(shù)(R、Ld、Lq)的偏移、(3)kθ→∞、(4)^ω＝ω＝恒定、(5)Ld＝Lq或id、iq恒定、(6){φ+(Ld-Lq)id)ω的平均值不是0。此時，尤其是(Ld-Lq)id+φ≠0和確保穩(wěn)定性是檢測位置用的絕對條件，其它是縮小誤差的條件。
另外，圖9中示出使用電機逆模塊且不使用傳感器來進行位置檢測用的其它功能塊結(jié)構(gòu)。
圖9中，θ表示電角度，ω表示電角度速度，γδ坐標(biāo)表示^θ旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)，αβ坐標(biāo)表示2相垂直固定子坐標(biāo)，vγ、vδ表示γδ軸電壓，vα、vβ表示αβ軸電壓，iα、iβ表示αβ軸電流，φ表示電樞交鏈磁通，R表示電樞電阻，Ld、Lq表示dq軸電感，s表示微分算子，^表示推定值。另外，圖9中的vγδ、vαβ、iαβ、φαβ、f(θ)如式(14)所示。
式(14)Vγδ≡(Vγ，Vδ)TVαβ≡(Vα，Vβ)Tiαβ≡(iα，iβ)Tφαβ≡(cosθ，sinθ)Tf(θ)≡cos2θsinθsinθ-cosθ]]>=2cos2θsinθcosθsinθcosθsin2θ]]>-1001]]>=2φαβTφαβ-12×2]]>從而可知，在采用這種功能塊結(jié)構(gòu)的情況下，{(Ld-Lq)φαβTiαβ+φ}＝(Ld-Lq)id+φ≠0也是位置檢測用條件。
圖10表示以d軸為基準(zhǔn)的電流相位與相對2相變換后的電流值Ia的Ψ＝(Ld-Lq)id+φ的曲線。
在電流相位從-50°至-130°、Ia＞7A的區(qū)域中，認(rèn)為Ψ＝0，可知在該區(qū)域中可能不能進行位置檢測。Ia是3相電機中相電流峰值的(3/2)1/2。
在圖6的同步電機控制裝置中，由位置速度檢測部6來檢測磁通Ψ，但除了可由電流相位和電流值來推定磁通Ψ0外，還可另外設(shè)置算出磁通Ψ的磁通算出部。
另外，在以上各實施例中，對于轉(zhuǎn)速變動的頻率分量，可將反饋增益設(shè)為無限大來實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制。
進一步說明如下。
若用s表示拉普拉斯變換的復(fù)數(shù)變量，用ω表示速度，用ω*表示速度指令，用TL表示干擾，用K(s)表示轉(zhuǎn)矩控制器，用G(s)表示從轉(zhuǎn)矩控制器輸出到輸入的傳遞函數(shù)，用C(s)表示作為K(s)構(gòu)成要素的有理函數(shù)，用ω1表示想抑制的頻率，則使用轉(zhuǎn)矩控制器的控制系統(tǒng)的功能塊圖如圖11所示，轉(zhuǎn)矩控制器的增益特性(輸出/輸入)如圖12所示。
從圖12可知，頻率ω1時的增益為∞。因此，為式(15)K(jω1)＝∞另外，根據(jù)圖11的功能塊圖，由下式表示速度ω。
式(16)ω＝[{G(s)K(s)}/{1+G(s)K(s)}]ω*+[G(s)/{1+G(s)K(s)}]T·L通常，上式穩(wěn)定的條件是有理函數(shù){1+G(s)K(s)}的分母多項式的實根全部為負(fù)。另外，K(s)包含可自由設(shè)計的有理函數(shù)C(s)。因此，若設(shè)計C(s)，使{1+G(s)K(s)}的分母多項式的實根全部為負(fù)，則可實現(xiàn)穩(wěn)定化。
另外，控制系統(tǒng)穩(wěn)定時，考察頻率ω1時的速度。
將式(15)代入式(16)，得到式(17)。
式(17)ω＝[{G(jω1)K(jω1)}/{1+G(jω1)K(jω1)}]ω*+[G(jω1)/{1+G(jω1)K(jω1)}]Tl＝[G(jω1)/{1/K(jω1)G(jω1)}]ω*+[{G(jω1)/K(jω1)}/{1/K(jω1)+G(jω1)}]TL＝[G(jω1)/{1/∞+G(jω1)}]ω*+[{G(jω1)/∞}/{1/∞+G(jω1)}]TL＝[G(jω1)/{0+G(jω1)}]ω*+
TL＝1×ω*+0×TL＝ω*從式(17)可知，干擾TL的頻率ω1的分量未傳遞到速度ω，速度指令ω*的頻率ω1的分量與速度ω一致。
圖13是表示本發(fā)明同步電機控制裝置又一實施方式的框圖。
該同步電機控制裝置與圖1的同步電機控制裝置的不同之處僅在于采用將來自速度控制部7b的電流指令和轉(zhuǎn)子位置作為輸入并輸出電流振幅調(diào)制信號的單元來作為轉(zhuǎn)矩控制部7c。
轉(zhuǎn)矩控制部7b事先存儲保持對應(yīng)于負(fù)載變動的電流圖形，將電流指令和轉(zhuǎn)子位置作為輸入，將對應(yīng)的電流圖形輸出作為電流振幅調(diào)制信號。為了簡化，也可以僅將轉(zhuǎn)子位置作為輸入，輸出僅對應(yīng)于轉(zhuǎn)子位置的恒定圖形波形。
因此，此時可實現(xiàn)與圖1的實施方式一樣的作用。
圖14是表示本發(fā)明同步電機控制裝置又一實施方式的框圖。
該同步電機控制裝置與圖13的同步電機控制裝置的不同之處僅在于采用將檢測速度、來自速度控制部7b的電流指令和轉(zhuǎn)子位置作為輸入并且不僅輸出電流振幅調(diào)制信號、還輸出電流相位指令的單元來作為轉(zhuǎn)矩控制部7c。
在采用該結(jié)構(gòu)的同步電機控制裝置的情況下，例如如圖15所示，通過沿表示效率最高點的電流相位的線(參考圖15中的(A)、(B))輸出電流相位指令，可實現(xiàn)最大效率的轉(zhuǎn)矩控制。
輸出的電流相位指令也可對應(yīng)于最高效率、最大轉(zhuǎn)矩、弱磁場控制等動作模式來具有多個圖形，但也可通過自外部的指令控制電流相位指令的輸出。
在圖14的同步電機控制裝置中，可使從轉(zhuǎn)矩控制部7c輸出的電流相位指令為恒定值，此時，可簡化控制。
即使在采用這種結(jié)構(gòu)的情況下，因為表示圖15中效率最大點的電流相位的線基本為30度左右，所以例如通過設(shè)定電流相位指令為30度(恒定值)，可基本實現(xiàn)最高效率的轉(zhuǎn)矩控制。
圖16是表示空調(diào)機用壓縮機的轉(zhuǎn)矩圖形和平均轉(zhuǎn)矩的一例的圖。
從圖16可知，因為空調(diào)機用壓縮機中出現(xiàn)接近平均轉(zhuǎn)矩3倍的瞬時轉(zhuǎn)矩或負(fù)轉(zhuǎn)矩，所以一旦不進行同步電機的轉(zhuǎn)矩控制來驅(qū)動空調(diào)機用壓縮機，則發(fā)生產(chǎn)生大的振動等缺陷。并且，空調(diào)機用壓縮機中非常要求節(jié)能。
因此，作為控制驅(qū)動空調(diào)機用壓縮機的同步電機的同步電機控制裝置，最好采用上述任一同步電機控制裝置，穩(wěn)定驅(qū)動負(fù)載變動大、且必需高速動作的空調(diào)機用壓縮機。
圖17是表示本發(fā)明同步電機控制裝置又一實施方式的框圖。
本同步電機控制裝置具有變流器2，將交流電源1作為輸入，得到直流電；逆變器3，將該直流電作為輸入，得到交流電，并提供給作為同步電機一種的同步電機4；電流檢測部5a，檢測提供給同步電機4的電機電流；電壓檢測單元5b，檢測同步電機4的端子電壓；位置速度檢測部6，設(shè)有電機模塊，并且將電機電流和電壓作為輸入，進行規(guī)定運算，檢測轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置；速度控制部7b，將檢測的速度和從外部提供的速度指令作為輸入，進行速度控制運算，輸出電流指令，使平均速度為指令速度；相位控制部8，將電流指令作為輸入，進行相位控制運算，輸出最終電流指令；噪聲濾波器12，從檢測的轉(zhuǎn)子位置中去除噪聲；選擇部13，選擇檢測出的轉(zhuǎn)子位置或去除噪聲后的轉(zhuǎn)子位置；切換器14，比較檢測出的轉(zhuǎn)子位置和去除噪聲后的轉(zhuǎn)子位置之差與閾值，根據(jù)比較結(jié)果來控制選擇部13；和電流控制部9，將檢測到的轉(zhuǎn)子位置、電機電流和最終電流指令作為輸入，進行電流控制運算，輸出電壓指令，并提供給逆變器3。另外，由選擇部13和切換器14來構(gòu)成刪除單元。
在采用該結(jié)構(gòu)的同步電機控制裝置的情況下，在去除噪聲后的轉(zhuǎn)子位置偏移變大的情況下，可通過采用去除噪聲前的轉(zhuǎn)子位置來防止過電流或轉(zhuǎn)矩降低。
進一步說明如下。
為了排除檢測出的轉(zhuǎn)子位置信號中包含的噪聲影響而組裝有噪聲濾波器12。因為噪聲濾波器12中必然有延遲，所以在產(chǎn)生高速的速度變動的情況下，在轉(zhuǎn)子位置會產(chǎn)生偏移。但是，在該實施例中，將檢測出的轉(zhuǎn)子位置與去除噪聲后的轉(zhuǎn)子位置之差比閾值大作為條件，為了選擇檢測出的轉(zhuǎn)子位置，通過切換器14來控制選擇部13，可防止轉(zhuǎn)子位置延遲引起的過電流或轉(zhuǎn)矩降低。
下面，分別在圖18至圖22、圖23至圖27中示出圖17實施方式的同步電機控制裝置和不含刪除單元的同步電機控制裝置的模擬結(jié)果。圖18、圖23表示負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的經(jīng)時變化，圖19、圖24表示轉(zhuǎn)速W的經(jīng)時變化，圖20、圖25表示推定角度誤差THe的經(jīng)時變化，圖21、圖26表示電流相位beta的經(jīng)時變化，圖22、圖27表示控制器內(nèi)部的電流相位推定值betahat的經(jīng)時變化。
在采用不含刪除單元的同步電機控制裝置的情況下，伴隨負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增大，引起轉(zhuǎn)速變動，結(jié)果，推定角度發(fā)生大的偏差，因此，電流相位偏移大，最終轉(zhuǎn)矩消失，導(dǎo)致失速停止。相反，在采用圖17的同步電機控制裝置的情況下，雖伴隨負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增大產(chǎn)生速度變動，但可適當(dāng)處理，防失速停止于未然。
圖17表示噪聲濾波器12與位置速度檢測部6相分離的狀態(tài)。因此，在噪聲濾波器被組裝為不能與位置速度檢測部分離的情況下，不能采用圖17的結(jié)構(gòu)。
在這種情況下，如圖28所示，將檢測出的轉(zhuǎn)子位置提供給微分要素s來檢測速度，將該速度提供給延遲要素Δt，并使之延遲，將檢測出的速度和延遲后的速度提供給變動量檢測部15，檢測速度的變動量，將該變動量提供給校正量算出部16，算出校正轉(zhuǎn)子位置用的校正量，并將檢測出的轉(zhuǎn)子位置和校正量提供給加法部17，得到校正后的轉(zhuǎn)子位置，從而，可補償速度突變引起的位置偏移。
權(quán)利要求1的發(fā)明可實現(xiàn)如下特有效果即使負(fù)載具有周期性轉(zhuǎn)矩變動，也可防止或大幅度抑制同步電機的速度變動，進而，基本不受電機特性的影響可實現(xiàn)控制性的提高、電壓利用率的提高、噪聲降低、充分減震、效率提高。
權(quán)利要求2的發(fā)明可實現(xiàn)如下特有效果即使負(fù)載具有周期性轉(zhuǎn)矩變動，也可降低誤差，并充分防止或大幅度抑制同步電機的速度變動，進而，基本不受電機特性的影響可實現(xiàn)控制性的提高、電壓利用率的提高、噪聲降低、充分減震、效率提高。
權(quán)利要求3的發(fā)明除權(quán)利要求1的效果外，可實現(xiàn)如下特有效果還可確實檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置。
權(quán)利要求4的發(fā)明可實現(xiàn)與權(quán)利要求1或權(quán)利要求3一樣的效果。
權(quán)利要求5的發(fā)明除權(quán)利要求4的效果外，可實現(xiàn)如下特有效果還可防止發(fā)生旋轉(zhuǎn)位置檢測誤差。
權(quán)利要求6的發(fā)明可通過簡單處理來實現(xiàn)與權(quán)利要求1或權(quán)利要求3一樣的效果。
權(quán)利要求7的發(fā)明通過應(yīng)用于在使用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)電機模塊的情況下不能應(yīng)用的顯極比大的電機，可實現(xiàn)與權(quán)利要求6一樣的效果。
權(quán)利要求8的發(fā)明除權(quán)利要求1至權(quán)利要求7任何一個的效果外，可實現(xiàn)如下特有效果可確實抑制轉(zhuǎn)速變動。
權(quán)利要求9的發(fā)明可實現(xiàn)與權(quán)利要求1至權(quán)利要求7任何一個同樣的效果。
權(quán)利要求10的發(fā)明除權(quán)利要求1至權(quán)利要求9任何一個的效果外，可實現(xiàn)如下特有效果可實現(xiàn)效率提高。
權(quán)利要求11的發(fā)明除權(quán)利要求1至權(quán)利要求9任何一個的效果外，可實現(xiàn)如下特有效果可簡化控制。
權(quán)利要求12的發(fā)明除權(quán)利要求1至權(quán)利要求11任何一個的效果外，可實現(xiàn)如下特有效果可穩(wěn)定驅(qū)動負(fù)載變動大、且必需高速動作的空調(diào)機用壓縮機。
權(quán)利要求13的發(fā)明可實現(xiàn)如下特有效果在延遲小的情況、大的情況下都可應(yīng)對，可防止或大幅度抑制同步電機的速度變動，進而，基本不受電機特性的影響可實現(xiàn)控制性的提高、電壓利用率的提高、噪聲降低、充分減震、效率提高。
權(quán)利要求14的發(fā)明可實現(xiàn)如下特有效果可充分跟蹤高速變化，可防止或大幅度抑制同步電機的速度變動，進而，基本不受電機特性的影響可實現(xiàn)控制性的提高、電壓利用率的提高、噪聲降低、充分減震、效率提高。
權(quán)利要求15的發(fā)明可實現(xiàn)如下特有效果可充分跟蹤高速變化，可防止或大幅度抑制同步電機的速度變動，進而，基本不受電機特性的影響可實現(xiàn)控制性的提高、電壓利用率的提高、噪聲降低、充分減震、效率提高。
權(quán)利要求16的發(fā)明除權(quán)利要求13至權(quán)利要求15任何一個的效果外，可實現(xiàn)如下特有效果即使對于劇烈的負(fù)載變動，也可進行無誤差的旋轉(zhuǎn)位置檢測。
權(quán)利要求17的發(fā)明除權(quán)利要求13至權(quán)利要求16任何一個的效果外，可實現(xiàn)如下特有效果可穩(wěn)定驅(qū)動負(fù)載變動大、且必需高速動作的空調(diào)機用壓縮機。
權(quán)利要求18的發(fā)明可實現(xiàn)如下特有效果即使負(fù)載具有周期性轉(zhuǎn)矩變動，也可防止或大幅度抑制同步電機的速度變動，進而，基本不受電機特性的影響可實現(xiàn)控制性的提高、電壓利用率的提高、噪聲降低、充分減震、效率提高。
權(quán)利要求19的發(fā)明可實現(xiàn)如下特有效果即使負(fù)載具有周期性轉(zhuǎn)矩變動，也可降低誤差，充分防止或大幅度抑制同步電機的速度變動，進而，基本不受電機特性的影響可實現(xiàn)控制性的提高、電壓利用率的提高、噪聲降低、充分減震、效率提高。
權(quán)利要求20的發(fā)明除權(quán)利要求18的效果外，可實現(xiàn)如下特有效果可確實檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置。
權(quán)利要求21的發(fā)明可實現(xiàn)與權(quán)利要求18或權(quán)利要求20一樣的效果。
權(quán)利要求22的發(fā)明除權(quán)利要求21的效果外，可實現(xiàn)如下特有效果還可防止發(fā)生旋轉(zhuǎn)位置檢測誤差。
權(quán)利要求23的發(fā)明可通過簡單處理來實現(xiàn)與權(quán)利要求18或權(quán)利要求20一樣的效果。
權(quán)利要求24的發(fā)明通過應(yīng)用于在使用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)電機模塊的情況下不能應(yīng)用的顯極比大的電機，可實現(xiàn)與權(quán)利要求23一樣的效果。
權(quán)利要求25的發(fā)明除權(quán)利要求18至權(quán)利要求24任何一個的效果外，可實現(xiàn)如下特有效果可確實抑制轉(zhuǎn)速變動。
權(quán)利要求26的發(fā)明可實現(xiàn)與權(quán)利要求18至權(quán)利要求24任何一個同樣的效果。
權(quán)利要求27的發(fā)明除權(quán)利要求18至權(quán)利要求26任何一個的效果外，可實現(xiàn)如下特有效果可實現(xiàn)效率提高。
權(quán)利要求28的發(fā)明除權(quán)利要求18至權(quán)利要求26任何一個的效果外，可實現(xiàn)如下特有效果可簡化控制。
權(quán)利要求29的發(fā)明除權(quán)利要求18至權(quán)利要求28任何一個的效果外，可實現(xiàn)如下特有效果可穩(wěn)定驅(qū)動負(fù)載變動大、且必需高速動作的空調(diào)機用壓縮機。
權(quán)利要求30發(fā)明可實現(xiàn)如下特有效果在延遲小的情況、大的情況下都可應(yīng)對，可防止或大幅度抑制同步電機的速度變動，進而，基本不受電機特性的影響可實現(xiàn)控制性的提高、電壓利用率的提高、噪聲降低、充分減震、效率提高。
權(quán)利要求31的發(fā)明可實現(xiàn)如下特有效果可充分跟蹤高速變化，可防止或大幅度抑制同步電機的速度變動，進而，基本不受電機特性的影響可實現(xiàn)控制性的提高、電壓利用率的提高、噪聲降低、充分減震、效率提高。
權(quán)利要求32的發(fā)明可實現(xiàn)如下特有效果可充分跟蹤高速變化，可防止或大幅度抑制同步電機的速度變動，進而，基本不受電機特性的影響可實現(xiàn)控制性的提高、電壓利用率的提高、噪聲降低、充分減震、效率提高。
權(quán)利要求33的發(fā)明除權(quán)利要求30至權(quán)利要求32任何一個的效果外，可實現(xiàn)如下特有效果即使對劇烈的負(fù)載變動，也可進行無誤差的旋轉(zhuǎn)位置檢測。
權(quán)利要求34的發(fā)明除權(quán)利要求30至權(quán)利要求33任何一個的效果外，可實現(xiàn)如下特有效果可穩(wěn)定驅(qū)動負(fù)載變動大、且必需高速動作的空調(diào)機用壓縮機。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性可應(yīng)用于將同步電機用作驅(qū)動源的各種領(lǐng)域，可基本不受電機特性的影響可實現(xiàn)控制性的提高、電壓利用率的提高、噪聲降低、充分減震、效率提高。
權(quán)利要求
1.一種同步電機控制方法，其特征在于使用驅(qū)動具有周期性轉(zhuǎn)矩變動的負(fù)載的同步電機(4)的輸入端子電壓、電流和該同步電機(4)的設(shè)備常數(shù)，檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置；根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，控制逆變器(3)的輸出電流或輸出電壓，以抵消周期性轉(zhuǎn)矩變動引起的同步電機(4)的速度變動；將逆變器(3)的輸出電壓或輸出電流提供給同步電機(4)。
2.一種同步電機控制方法，其特征在于使用驅(qū)動具有周期性轉(zhuǎn)矩變動的負(fù)載的同步電機(4)的輸入端子電壓高次諧波、電流高次諧波和該同步電機(4)的電感分布，檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置；根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，控制逆變器(3)的輸出電流或輸出電壓，以抵消周期性轉(zhuǎn)矩變動引起的同步電機(4)的速度變動；將逆變器(3)的輸出電壓或輸出電流提供給同步電機(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電機控制方法，其特征在于在(Ld-Lq)id+φ＞0的電流相位范圍內(nèi)控制同步電機(4)，其中Ld是d軸電感，Lq是q軸電感、id是d軸電流、φ是電樞交鏈磁通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的同步電機控制方法，其特征在于使用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)電機模塊來檢測旋轉(zhuǎn)位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的同步電機控制方法，其特征在于同步電機(4)是|Ld-Lq|小的電機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的同步電機控制方法，其特征在于使用固定坐標(biāo)電機模塊來檢測旋轉(zhuǎn)位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的同步電機控制方法，其特征在于同步電機(4)是|Ld-Lq|大的電機。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的同步電機控制方法，其特征在于將相對于轉(zhuǎn)速變動的頻率分量的反饋增益設(shè)定為無限大，進行轉(zhuǎn)矩控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的同步電機控制方法，其特征在于事先存儲對應(yīng)于負(fù)載變動的電流或電壓圖形，對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，輸出相應(yīng)的電流或電壓圖形，降低負(fù)載變動引起的速度變動。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的同步電機控制方法，其特征在于將電流相位和電流振幅相關(guān)聯(lián)，進行轉(zhuǎn)矩控制。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的同步電機控制方法，其特征在于通過保持電流相位恒定，使電流振幅變化，進行轉(zhuǎn)矩控制。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11之一所述的同步電機控制方法，其特征在于由同步電機(4)來驅(qū)動空調(diào)機用壓縮機。
13.一種同步電機控制方法，在速度指令值、轉(zhuǎn)矩指令或負(fù)載時刻變化的條件下控制同步電機(4)，其特征在于使用同步電機(4)的輸入端子電壓、電流和該同步電機(4)的設(shè)備常數(shù)，檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置；根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，由濾波器得到旋轉(zhuǎn)位置校正結(jié)果，刪除以旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果為輸入的濾波器的延遲或旋轉(zhuǎn)位置檢測的反應(yīng)速度引起的延遲；根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置校正結(jié)果或刪除延遲后的值，控制逆變器(3)的輸出電流或輸出電壓；將逆變器(3)的輸出電壓或輸出電流提供給同步電機(4)。
14.一種同步電機控制方法，在速度指令值、轉(zhuǎn)矩指令或負(fù)載時刻變化的條件下控制同步電機(4)，其特征在于使用同步電機(4)的輸入端子電壓、電流和該同步電機(4)的設(shè)備常數(shù)，算出轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置；根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置算出結(jié)果，控制逆變器(3)的輸出電流或輸出電壓；將逆變器(3)的輸出電壓或輸出電流提供給同步電機(4)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的同步電機控制方法，其特征在于使用固定坐標(biāo)電機模塊，積分電機電壓，求出磁通，根據(jù)磁通中包含的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置信息來算出旋轉(zhuǎn)位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15之一所述的同步電機控制方法，其特征在于同步電機(4)是具有顯磁極性的電機，使用輸入電壓高次諧波和電流高次諧波來算出旋轉(zhuǎn)位置。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16之一所述的同步電機控制方法，其特征在于由同步電機(4)來驅(qū)動空調(diào)機用壓縮機。
18.一種同步電機控制裝置，其特征在于包含旋轉(zhuǎn)位置檢測單元(6)(6’)，使用驅(qū)動具有周期性轉(zhuǎn)矩變動的負(fù)載的同步電機(4)的輸入端子電壓、電流和該同步電機(4)的設(shè)備常數(shù)，檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置；和逆變器控制單元(7b)(7c)(8)(9)(11)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，控制逆變器(3)的輸出電流或輸出電壓，以抵消周期性轉(zhuǎn)矩變動引起的同步電機(4)的速度變動。
19.一種同步電機控制裝置，其特征在于包含旋轉(zhuǎn)位置檢測單元(6)(6’)，使用驅(qū)動具有周期性轉(zhuǎn)矩變動的負(fù)載的同步電機(4)的輸入端子電壓高次諧波、電流高次諧波和該同步電機(4)的電感分布，檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置；和逆變器控制單元(7b)(7c)(8)(9)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，控制逆變器(3)的輸出電流或輸出電壓，以抵消周期性轉(zhuǎn)矩變動引起的同步電機(4)的速度變動。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的同步電機控制裝置，其特征在于上述逆變器控制單元(7b)(7c)(8)(9)(11)在(Ld-Lq)id+φ＞0的電流相位范圍內(nèi)控制同步電機(4)，其中Ld是d軸電感，Lq是q軸電感、id是d軸電流、φ是電樞交鏈磁通。
21.根據(jù)權(quán)利要求18或20所述的同步電機控制裝置，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)位置檢測單元(6)(6’)使用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)電機模塊來檢測旋轉(zhuǎn)位置。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的同步電機控制裝置，其特征在于同步電機(4)是|Ld-Lq|小的電機。
23.根據(jù)權(quán)利要求18或20所述的同步電機控制裝置，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)位置檢測單元(6)(6’)使用固定坐標(biāo)電機模塊來檢測旋轉(zhuǎn)位置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的同步電機控制裝置，其特征在于同步電機(4)是|Ld-Lq|大的電機。
25.根據(jù)權(quán)利要求18至24之一所述的同步電機控制裝置，其特征在于上述逆變器控制單元(7b)(7c)(8)(9)將相對于轉(zhuǎn)速變動的頻率分量的反饋增益設(shè)定為無限大，進行轉(zhuǎn)矩控制。
26.根據(jù)權(quán)利要求18至24之一所述的同步電機控制裝置，其特征在于上述逆變器控制單元(7b)(7c)(8)(9)事先存儲對應(yīng)于負(fù)載變動的電流或電壓圖形，對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，輸出相應(yīng)的電流或電壓圖形，降低負(fù)載變動引起的速度變動。
27.根據(jù)權(quán)利要求18至26之一所述的同步電機控制裝置，其特征在于上述逆變器控制單元(7b)(7c)(8)(9)將電流相位和電流振幅相關(guān)聯(lián)，進行轉(zhuǎn)矩控制。
28.根據(jù)權(quán)利要求18至26之一所述的同步電機控制裝置，其特征在于上述逆變器控制單元(7b)(7c)(8)(9)通過保持電流相位恒定，使電流振幅變化，進行轉(zhuǎn)矩控制。
29.根據(jù)權(quán)利要求18至28之一所述的同步電機控制裝置，其特征在于上述同步電機(4)驅(qū)動空調(diào)機用壓縮機。
30.一種同步電機控制裝置，在速度指令值、轉(zhuǎn)矩指令或負(fù)載時刻變化的條件下控制同步電機(4)，其特征在于包含旋轉(zhuǎn)位置檢測單元(6)(6’)，使用同步電機(4)的輸入端子電壓、電流和該同步電機(4)的設(shè)備常數(shù)，檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置；濾波單元(12)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果，得到旋轉(zhuǎn)位置校正結(jié)果；刪除單元(13)(14)，刪除以旋轉(zhuǎn)位置檢測結(jié)果為輸入的濾波器的延遲或旋轉(zhuǎn)位置檢測的反應(yīng)速度引起的延遲；和逆變器控制單元(7b)(8)(9)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置校正結(jié)果或刪除延遲后的值，控制逆變器(3)的輸出電流或輸出電壓。
31.一種同步電機控制裝置，在速度指令值、轉(zhuǎn)矩指令或負(fù)載時刻變化的條件下控制同步電機(4)，其特征在于包含旋轉(zhuǎn)位置算出單元(6)(6’)，使用同步電機(4)的輸入端子電壓、電流和該同步電機(4)的設(shè)備常數(shù)，算出轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置；和逆變器控制單元(7b)(8)(9)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置算出結(jié)果，控制逆變器的輸出電流或輸出電壓。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的同步電機控制裝置，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)位置算出單元(6)(6’)使用固定坐標(biāo)電機模塊，積分電機電壓，求出磁通，根據(jù)磁通中包含的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置信息來算出旋轉(zhuǎn)位置。
33.根據(jù)權(quán)利要求30至32之一所述的同步電機控制裝置，其特征在于上述同步電機(4)是具有顯磁極性的電機，上述旋轉(zhuǎn)位置算出單元(6)(6’)使用輸入電壓高次諧波和電流高次諧波來算出旋轉(zhuǎn)位置。
34.根據(jù)權(quán)利要求30至33之一所述的同步電機控制裝置，其特征在于上述同步電機(4)驅(qū)動空調(diào)機用壓縮機。
全文摘要
本發(fā)明提供一種同步電機控制方法及其裝置，該裝置具有電流檢測部，檢測同步電機的供給電流；電壓檢測單元，檢測端子電壓；位置速度檢測部，設(shè)有電機模塊，根據(jù)電機電流和電壓來運算轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)位置；速度差算出部，算出檢測速度與從外部提供的速度指令之差；速度控制部，根據(jù)速度差來運算電流指令，使平均速度為指令速度；轉(zhuǎn)矩控制部，根據(jù)速度差來運算用于校正電流指令的電流振幅調(diào)制信號；乘法部，將電流指令與電流振幅調(diào)制信號相乘后，算出轉(zhuǎn)矩控制電流指令；相位控制部，根據(jù)轉(zhuǎn)矩控制電流指令和從外部提供的相位指令，運算最終電流指令；和電流控制部，根據(jù)檢測出的轉(zhuǎn)子位置、電機電流和最終電流指令，運算電壓指令，并提供給逆變器。
文檔編號H02P6/08GK1479965SQ01820372
公開日2004年3月3日 申請日期2001年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月9日
發(fā)明者前田敏行, 小坂學(xué), 喜多正信, 信 申請人:大金工業(yè)株式會社