失步檢測方法和電力轉(zhuǎn)換裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及不使用旋轉(zhuǎn)位置檢測器的同步電動機(jī)驅(qū)動控制中的失步檢測方法和電力轉(zhuǎn)換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以永磁體同步電動機(jī)為代表的同步電動機(jī)的驅(qū)動中，需要根據(jù)同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極位置控制電流，在該控制中使用電力轉(zhuǎn)換裝置。對于上述驅(qū)動控制而言轉(zhuǎn)子磁極位置信息不可或缺，一般使用位置檢測器檢測轉(zhuǎn)子磁極位置。但是，因位置檢測器的價格和環(huán)境耐性等問題，近年來，提出了根據(jù)同步電動機(jī)的電壓或電流等推算轉(zhuǎn)子磁極位置，驅(qū)動同步電動機(jī)的各種方法。
[0003]在同步電動機(jī)的驅(qū)動中，因急劇的負(fù)載變動等原因而發(fā)生控制軸與轉(zhuǎn)子磁極軸不同步旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)、即失步的情況下，陷入不能進(jìn)行驅(qū)動控制的狀態(tài)，因此要求使電力轉(zhuǎn)換裝置迅速停止。此時，使用位置檢測器的情況下，能夠進(jìn)行驅(qū)動控制來防止失步，能夠容易地檢測失步的發(fā)生。但是，未使用位置檢測器的情況下，難以進(jìn)行驅(qū)動控制來徹底防止失步，難以檢測失步的發(fā)生。
[0004]關(guān)于不使用位置檢測器而檢測失步的方法，例如有專利文獻(xiàn)I中記載的方法。在專利文獻(xiàn)I中，公開了“在用于進(jìn)行無傳感器控制的永磁體型同步電動機(jī)的控制裝置中，包括使用電動機(jī)的端子電壓等效值、與電樞電流成比例的電樞電阻電壓降運(yùn)算值和電樞反作用磁通運(yùn)算值、與電樞電流的時間微分值成比例的過渡電壓運(yùn)算值、以及速度運(yùn)算值來計算擴(kuò)展感應(yīng)電壓的擴(kuò)展感應(yīng)電壓運(yùn)算器；根據(jù)擴(kuò)展感應(yīng)電壓計算其角度的角度運(yùn)算器；對擴(kuò)展感應(yīng)電壓的角度進(jìn)行放大而求出速度運(yùn)算值的速度運(yùn)算器；對速度運(yùn)算值進(jìn)行放大而求出磁極位置運(yùn)算值的磁極位置運(yùn)算器；和根據(jù)擴(kuò)展感應(yīng)電壓的角度檢測失步的失步檢測器”(說明書摘要)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2008-278595號公報
[0008]非專利文獻(xiàn)
[0009]非專利文獻(xiàn)1:坂本潔、巖路善尚、遠(yuǎn)藤常博，“通過軸偏差的直接推算進(jìn)行的永磁體同步電動機(jī)的無位置傳感器控制”，平成12年日本電氣學(xué)會產(chǎn)業(yè)應(yīng)用部門全國大會論文集[III]，N0.97，p.963-966，日本平成12年8月(坂本潔、巖路善尚、遠(yuǎn)藤常博、「軸誤差?直接推定演算C dt §永久磁石同期? 一夕?位置七y+f- U只制御」、平成12年電気學(xué)會産業(yè)応用部門全國大會論文集[III]、N0.97、p.963 一 966、平成12年8月)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011]專利文獻(xiàn)I中公開的失步檢測方法，例如在因電樞電流檢測值上疊加的噪聲的影響，擴(kuò)展感應(yīng)電壓的角度瞬時地跳躍，超過了規(guī)定閾值的情況下誤檢測出失步。此外，為了排除上述噪聲的影響而使用低通濾波器等時，發(fā)生擴(kuò)展感應(yīng)電壓的角度高頻地脈動這樣的失步的情況下，存在不能檢測出失步的可能性。
[0012]于是，本發(fā)明的目的在于提供一種在進(jìn)行同步電動機(jī)的驅(qū)動控制的電力轉(zhuǎn)換裝置中，不使用位置檢測器的、不受噪聲影響的可靠性高的失步檢測方法和電力轉(zhuǎn)換裝置。
[0013]用于解決課題的技術(shù)方案
[0014]電力轉(zhuǎn)換裝置包括:將直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力的轉(zhuǎn)換電路；PWM控制器，其基于電壓指令輸出用于控制所述轉(zhuǎn)換電路的接通、關(guān)斷的轉(zhuǎn)換控制信號；檢測同步電動機(jī)中流動的電流的電流檢測器；軸偏差推算器，其基于該電壓指令和所述電流檢測器檢測出的電流來推算控制軸與該同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極軸的軸偏差；頻率成分提取器，其提取所述軸偏差推算器推算出的軸偏差的任意的頻率成分；和失步判斷部，其基于所述頻率成分提取器提取的頻率成分判斷是否失步。
[0015]發(fā)明效果
[0016]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種在進(jìn)行同步電動機(jī)的驅(qū)動控制的電力轉(zhuǎn)換裝置中，不使用位置檢測器的、不受噪聲影響的可靠性高的失步檢測方法和電力轉(zhuǎn)換裝置。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的實施例1的電力轉(zhuǎn)換裝置的實施方式結(jié)構(gòu)的一例。
[0018]圖2是正常時和失步時的控制軸與轉(zhuǎn)子磁極軸的關(guān)系的一例。
[0019]圖3是正常時和失步時的軸偏差和軸偏差中的施加電壓頻率的整數(shù)倍成分波形的一例。
【具體實施方式】
[0020]以下使用【附圖說明】本發(fā)明的實施例。其中，在以下的說明中，對各圖中共用的構(gòu)成要素分別附加相同的符號，省略對它們的重復(fù)說明。
[0021]實施例1
[0022]圖1是實施例1的電力轉(zhuǎn)換裝置的實施方式結(jié)構(gòu)的一例。
[0023]從三相交流電源I輸入來的三相交流電壓被整流電路(switching circuit) 2整流，被平滑電路3平滑。
[0024]轉(zhuǎn)換電路4將被平滑電路3平滑后的電壓、即直流電壓轉(zhuǎn)換為三相交流電壓，對三相交流同步電動機(jī)6施加。
[0025]PWM控制器7輸出控制轉(zhuǎn)換電路4的接通、關(guān)斷的轉(zhuǎn)換控制信號來對三相交流同步電動機(jī)6施加基于電壓指令的電壓。
[0026]電流檢測器5檢測三相交流同步電動機(jī)6中流動的三相交流電流。也可以僅檢測兩相，因為三相交流的總和為零，所以計算出剩余的一相。此外，還可以在平滑電路3的正極側(cè)或負(fù)極側(cè)設(shè)置分流電阻，根據(jù)該分流電阻中流動的電流推算三相交流電流。
[0027]軸偏差推算器8根據(jù)電壓指令和檢測電流推算控制軸與三相交流同步電動機(jī)6的轉(zhuǎn)子磁極軸的軸偏差。關(guān)于根據(jù)電壓指令和檢測電流推算軸偏差的方法，例如有非專利文獻(xiàn)I中記載的方法。在非專利文獻(xiàn)I中，根據(jù)永磁體同步電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型直接求出感應(yīng)電壓，根據(jù)該感應(yīng)電壓推算軸偏差。
[0028]頻率成分提取器10提取推算軸偏差的任意的頻率成分。任意的頻率成分例如能夠通過傅立葉轉(zhuǎn)換而提取。提取的頻率成分也可以是多個頻段。此外，也可以使提取的頻率成分的頻段依賴于三相交流同步電動機(jī)6的驅(qū)動控制狀態(tài)、例如控制軸的旋轉(zhuǎn)頻率而變化。
[0029]失步判斷部9使用提取頻率成分和預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行失步的判斷，輸出失步信號。其中，也可以使閾值依賴于三相交流同步電動機(jī)6的驅(qū)動狀況、例如頻率或電壓、電流等而變化。而且，也可以根據(jù)從外部輸入來的信號和設(shè)定而變化。存在多個提取頻率成分的情況下，也可以對其分別設(shè)定閾值，根據(jù)至少一個以上的組合判斷為失步。
[0030]對PWM控制器7輸入