(57)【要約】【課題】複数の位相誤差演算手段を切り替える回転角周波数を決定する手法を提案する。【解決手段】  同期電動機の回転子の実際の位相と前記回転子の推定された位相との位相誤差を演算する手段を少なくとも２種類以上具備し、該位相誤差を演算する手段を前記同期電動機の回転子の回転角周波数で切り替えるように構成した同期電動機の位相推定装置において、前記切り替える回転角周波数を前記同期電動機の電機子巻線の抵抗と前記同期電動機の定格電流と前記同期電動機の定格周波数とに比例させ、前記同期電動機の定格電圧に反比例させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期電動機の回転子の実際の位相と前記回転子の推定された位相との位相誤差を演算する手段を少なくとも２種類以上具備し、該位相誤差を演算する手段を前記同期電動機の回転子の回転角周波数で切り替えるように構成した同期電動機の位相推定装置において、
前記切り替える回転角周波数を前記同期電動機の電機子巻線の抵抗と前記同期電動機の定格電流と前記同期電動機の定格周波数とに比例させ、前記同期電動機の定格電圧に反比例させることを特徴とする同期電動機の位相推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は同期電動機の回転子の位相推定に関するもので、特に位相誤差演算手段を同期電動機の回転子の回転角周波数により切り替える場合、その切り替える回転角周波数を決定する手法を提案するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２に一例として永久磁石同期電動機の位相推定装置を示し、この図に基づいて従来技術を説明する。
永久磁石同期電動機２の回転子の永久磁石の推定された位相θをγ軸とし、γ軸と直交する軸をδ軸とする。
電力変換器１は、永久磁石同期電動機２に電力を供給する。電流検出器３は、永久磁石同期電動機２に流れる一次電流ｉを検出する。電圧検出器４は、永久磁石同期電動機２に印加される一次電圧ｖを検出する。電流成分変換器６は、一次電流ｉを推定された位相θに基づいて回転座標変換して、γ軸成分電流ｉγとδ軸成分電流ｉδとに分けて出力される。電圧成分変換器７は、一次電圧ｖを推定された位相θに基づいて回転座標変換して、γ軸成分電圧ｖγとδ軸成分電圧ｖδとに分けて出力される。電流制御器５は、γ軸成分電流ｉγとδ軸成分電流ｉδとが、それぞれ所定のγ軸成分電流指令とδ軸成分電流指令とに追従するような制御信号を電力変換器１に出力する。
【０００３】
第１位相誤差演算器８は、ｉγ、ｉδ、ｖγ、ｖδと永久磁石同期電動機２の回転子の推定された回転角周波数ωとを入力して、
【０００４】
【数１】
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【０００５】
により、永久磁石同期電動機２の回転子の永久磁石の位相であるｄ軸の位相θＲから前記γ軸の位相θを引いた位相誤差ΔθＬを演算して出力する。ここで、Ｒは永久磁石同期電動機２の電機子巻線抵抗、Ｌｄは永久磁石同期電動機２のｄ軸インダクタンス、Ｌｑは永久磁石同期電動機２のｑ軸インダクタンス、φは永久磁石同期電動機２の回転子の永久磁石の磁束であり、ｐ（）は（）内の時間微分を意味する。（たとえば、特許文献１）
【０００６】
第２位相誤差演算器９は、ｉγ、ｉδ、ｖγ、ｖδと永久磁石同期電動機２の回転子の推定された回転角周波数ωとを入力して、
【０００７】
【数２】
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【０００８】
により、永久磁石同期電動機２の回転子の永久磁石の位相であるｄ軸の位相θＲから前記γ軸の位相θを引いた位相誤差ΔθＨを演算して出力する。
【０００９】
スイッチ１２は、永久磁石同期電動機２の回転子の推定された回転角周波数ωが所定値ωｃｈよりも大きければΔθＨを選択し、小さい時はΔθＬを選択して出力する。ΔθＬは（１）式より求めているが、分母が０となる可能性がある。そこで、高周波発生器１３により永久磁石同期電動機２に高周波の電流が流れるような信号を出力し、スイッチ１２と同様に、推定された回転角周波数ωが前記所定値ωｃｈよりも小さい時は高周波発生器１３の出力を選択し、大きければ０を選択して出力するスイッチ１４を設けている。また、永久磁石同期電動機２を高速で運転すると、電力変換器１の電圧飽和により高周波電流を流すことが不可能となるために、第１位相誤差演算器８と第２位相誤差演算器９とを設けている。
【００１０】
速度演算器１０は、一次電流ｉと一次電圧ｖと推定された位相θとスイッチ１２の出力とを入力して、永久磁石同期電動機２の回転子の回転角周波数ωを推定して出力する。位置推定器１１は、推定された回転角周波数ωを入力して、永久磁石同期電動機２の回転子の永久磁石の位相θを推定して出力する。
【００１１】
【特許文献１】特許第３５０９０１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
電力変換器１が電圧飽和にならなければ第２位相誤差演算器９は必要ないが、第１位相誤差演算器８を用いると高周波電流を流すために損失と音の発生の問題が出る。そこで、出来るだけ低速で第２位相誤差演算器９に切り替えることが好ましい。しかし、第２位相誤差演算器９で演算するΔθＨは、（２）式の分母に推定された回転角周波数ωを使用しているため、ωが低いとΔθＨの演算が出来なくなる。よって、第１位相誤差演算器８と第２位相誤差演算器９とを切り替える回転角周波数ωｃｈは、ΔθＨの演算が可能な回転角周波数によって決まるが、ωｃｈを決定する方法は無く調整が必要となる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記問題点を解決するために、本発明は第１位相誤差演算器８と第２位相誤差演算器９とを切り替える回転角周波数ωｃｈを決定する方法を持ち合わせた同期電動機の位相推定装置を提供することにある。
【００１４】
前述した問題点を解決するために、同期電動機の回転子の実際の位相と前記回転子の推定された位相との位相誤差を演算する手段を少なくとも２種類以上具備し、該位相誤差を演算する手段を前記同期電動機の回転子の回転角周波数で切り替えるように構成した同期電動機の位相推定装置において、前記切り替える回転角周波数を前記同期電動機の電機子巻線の抵抗と前記同期電動機の定格電流と前記同期電動機の定格周波数とに比例させ、前記同期電動機の定格電圧に反比例させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、調整することなく広範囲な速度領域で永久磁石同期電動機の回転子の回転角周波数と回転子の永久磁石の位相を推定することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
位相誤差演算可能な回転角周波数を調整無しに決定することが出来た。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の１実施例のブロック図である。
図２の従来技術と異なるのはスイッチ１２’とスイッチ１４’とである。スイッチ１２’は永久磁石同期電動機２の回転子の推定された回転角周波数ωが所定値ωｃｈよりも大きければΔθＨを選択し、小さい時はΔθＬを選択して出力し、スイッチ１４’は推定された回転角周波数ωが前記所定値ωｃｈよりも小さい時は高周波発生器１３の出力を選択し、大きければ０を選択して出力しているが、前記所定値の回転角周波数ωｃｈを、
【００１８】
【数３】
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【００１９】
とする。ここで、Ｉｒは前記永久磁石同期電動機２の定格電流、Ｆｒは前記永久磁石同期電動機２の定格周波数、Ｖｒは前記同期電動機の定格電圧、Ｋは比例ゲインである。
【００２０】
以下に、切り替える回転角周波数ωｃｈについて説明する。
第２位相誤差演算器９は（２）式によりΔθＨを演算している。（２）式には様々な永久磁石同期電動機の電動機定数を用いているが、その中でも永久磁石同期電動機の電機子巻線の抵抗Ｒは、温度により大きく変化する。よって、特に回転角周波数が低い場合、Ｒの精度が悪いとΔθＨの演算に影響を及ぼし、永久磁石同期電動機の回転角周波数ωや位相θの推定精度が悪くなる。
Ｒは（２）式の分子に用いられており、さらに（２）式の分子は電圧である。よって、定格電圧に対するＲの電圧降下の割合を評価値として導入することで、出来るだけ低い回転角周波数かつ、Ｒ誤差がΔθＨの演算に影響しないような切り替え回転角周波数ωｃｈを（３）式で求めることが可能となる。
【００２１】
説明では永久磁石同期電動機を用いているが、同期電動機であれば同様な効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明により、調整無しで同期電動機の回転子の回転角周波数や位相を推定することが出来ることから、産業上の利用の可能性は大いにある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１を示した説明図である。
【図２】従来の技術の一例を示した説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１     電力変換器
２     永久磁石同期電動機
３     電流検出器
４     電圧検出器
５     電流制御器
６     電流成分変換器
７     電圧成分変換器
８     第1位相誤差演算器
９     第２位相誤差演算器
１０  速度推定器
１１  位置推定器
１２、１２’  スイッチ
１３  高周波発生器
１４、１４’  スイッチ
【図１】
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【図２】
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