CN103166559A - 控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在低速区域中准确地推定IPM电动机磁极位置的控制装置。控制装置具有：校正单元，其校正d轴电流指令；电流检测单元，其检测流过IPM电动机的电流；位置推定单元，其基于检测出的电流推定IPM电动机磁极位置；控制单元，其基于校正后的d轴电流指令、q轴电流指令及推定出的磁极位置生成电压指令；脉宽调制单元，其基于生成的电压指令、脉宽调制控制中使用的开关周期生成脉宽调制后的逻辑信号；及电压施加单元，其基于生成的逻辑信号，向IPM电动机施加驱动用交流电压，由控制单元生成的电压指令是如下生成的：在m为3以上的整数时，向IPM电动机的驱动用基本波电压，叠加周期为开关周期的m倍、且各相间相位不同的位置检测用电压，校正单元对d轴电流指令进行校正，以使IPM电动机的凸极比维持在阈值以上。

Description

控制装置

技术领域

本发明涉及一种控制装置。

背景技术

当前，存在下述控制装置，即，不使用旋转位置传感器，基于流过IPM（Interior Permanent Magnet）电动机的电流，推定IPM电动机的磁极位置。

在专利文献1中记载了下述内容，即，在旋转电动机的控制装置中，使高频的位置检测用电压与旋转电动机的驱动用的基本波电压叠加，对流过旋转电动机的电流进行检测，从检测出的电流中提取高频的位置检测用电流，基于该位置检测用电流，推定旋转电动机的转子位置。由此，根据专利文献1，即使旋转电动机的旋转速度为零速度或低速区域，也可以推定旋转电动机的转子位置。

专利文献1：国际公开第2009/040965号

发明内容

在专利文献1所记载的控制装置中，认为存在下述前提，即，旋转电动机（IPM电动机）的凸极比只要大于1，即具有凸极性，就可以准确地推定旋转电动机的旋转位置（磁极位置）。

另一方面，本发明人在进行研究后发现：为了准确地推定IPM电动机的磁极位置，仅凸极比大于1是不够的，需要IPM电动机的凸极比大于或等于比1大的规定阈值（例如，1.2）。另外，本发明人在进行研究后发现：即使是正常运转时的IPM电动机的凸极比大于或等于规定阈值的IPM电动机，由于有时在高负载时凸极比会变得小于规定阈值，所以在低速区域中可能无法准确地推定IPM电动机的磁极位置。另外，发现：在正常运转时的IPM电动机的凸极比原本就小于规定阈值的IPM电动机中，无论负载如何，都可能在低速区域中无法准确地推定IPM电动机的磁极位置。如果无法准确地推定IPM电动机的磁极位置，则可能限制低速区域中的输出扭矩。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，得到一种可以在低速区域中准确地推定IPM电动机的磁极位置的控制装置。

为了解决上述课题，实现目的，本发明的1个侧面所涉及的控制装置接收d轴电流指令以及q轴电流指令，对IPM电动机进行控制，其特征在于，具有：校正单元，其对所述d轴电流指令进行校正；电流检测单元，其对流过所述IPM电动机的电流进行检测；位置推定单元，其基于所述检测出的电流，求出依赖于所述IPM电动机的凸极比的参数，使用所求出的参数，推定所述IPM电动机中的磁极位置；控制单元，其基于所述校正后的d轴电流指令、所述q轴电流指令、以及所述推定出的磁极位置，生成电压指令；脉宽调制单元，其基于所述生成的电压指令、脉宽调制控制中使用的开关周期，生成脉宽调制后的逻辑信号；以及电压施加单元，其基于所述生成的逻辑信号，向所述IPM电动机施加驱动用的交流电压，由所述控制单元生成的电压指令以下述方式形成：在将m设为大于或等于3的整数时，相对于所述IPM电动机的驱动用的基本波电压，叠加有周期为所述开关周期的m倍、且在各相之间相位不同的位置检测用电压，所述校正单元对所述d轴电流指令进行校正，以使所述IPM电动机的凸极比维持在大于或等于阈值。

发明的效果

根据本发明，由于可以抑制IPM电动机的凸极比的降低，所以可以在低速区域中准确地推定IPM电动机的磁极位置。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的控制装置的结构的图。

图2是表示实施方式1中的校正单元的动作的图。

图3是表示实施方式1的变形例中的校正单元的动作的图。

图4是表示实施方式1的变形例中的校正单元的动作的图。

图5是表示实施方式2中的校正单元的动作的图。

图6是表示基本方式所涉及的控制装置的结构的图。

具体实施方式

下面，基于附图，详细说明本发明所涉及的控制装置的实施方式。此外，本发明并不受这些实施方式限定。

实施方式1

首先，在对实施方式1所涉及的控制装置进行说明之前，对与实施方式1所涉及的控制装置对应的基本方式进行说明。使用图6，说明基本方式所涉及的控制装置1的结构。

图6所示的控制装置1从外部（例如，上位控制器等）接收d轴电流指令id*以及q轴电流指令iq*。控制装置1使用d轴电流指令id*以及q轴电流指令iq*，对IPM电动机M进行控制。

IPM电动机M具有在转子的内部埋入永磁体的埋入磁体构造。d轴表示转子的磁极所产生的磁通的方向（永磁体的中心轴），也称为磁通轴。q轴表示与d轴以电、磁的方式正交的轴（永磁体之间的轴），也称为扭矩轴。虽然未进行图示，但对于由d轴电流id引起的磁链，由于导磁率较低的磁体位于中途而被限制，与此相对，对于由q轴电流iq引起的磁链，由于在导磁率比磁体高的材质（例如硅钢）中通过，所以变大。IPM电动机M在正常运转时，d轴的磁阻比q轴的磁阻大，d轴的电感Ld比q轴的电感Lq小。即，q轴的电感Lq相对于d轴的电感Ld的比、即凸极比Lq/Ld成为大于1的值。

对于控制装置1，利用正常运转时的IPM电动机M的凸极比为大于1的值这一点、即凸极性，来推定转子的磁极位置，使用推定出的磁极位置，对IPM电动机M的驱动进行控制。

如图6所示，控制装置1具有电流检测单元10、位置推定单元20、控制单元30、脉宽调制单元40以及电压施加单元50。

电流检测单元10对流过IPM电动机M的电流进行检测。具体地说，电流检测单元10具有电流传感器11以及电流传感器12。电流传感器11对流过IPM电动机M的例如U相电流iu进行检测，并向位置推定单元20以及控制单元30供给。电流传感器12对流过IPM电动机M的例如V相电流iv进行检测，并向位置推定单元20以及控制单元30供给。

位置推定单元20基于由电流检测单元10检测出的电流，求出依赖于IPM电动机M的凸极比Lq/Ld的参数（例如，后述的公式7的ΔIαβ）。对于依赖于IPM电动机M的凸极比的参数的详细内容，在后面记述。位置推定单元20使用求出的参数，推定IPM电动机M中的转子的磁极位置θp。位置推定单元20将推定出的磁极位置θp向控制单元30供给。

控制单元30从外部（例如，上位控制器等）接收d轴电流指令id*以及q轴电流指令iq*。控制单元30从位置推定单元20接收推定出的磁极位置θp。控制单元30基于d轴电流指令id*、q轴电流指令iq*、推定出的磁极位置θp，生成电压指令Vup*、Vvp*、Vwp*。

具体地说，控制单元30具有三相·二相变换器36、坐标变换器37、减法器31a、减法器31b、d轴电流控制器32a、q轴电流控制器32b、坐标变换器33、二相·三相变换器34、位置检测用电压产生器38、加法器35a、加法器35b以及加法器35c。

三相·二相变换器36从电流传感器11接收U相电流iu，从电流传感器12接收V相电流iv。三相·二相变换器36根据U相电流iu以及V相电流iv推定W相电流iw，将固定三轴（U－V－W轴）上的三相电流矢量（iu，iv，iw）变换为固定二轴（α－β轴）上的二相电流矢量（iα，iβ）。三相·二相变换器36将变换后的二相电流矢量（iα，iβ）向坐标变换器37供给。

坐标变换器37从三相·二相变换器36接收二相电流矢量（iα，iβ）。坐标变换器37从位置推定单元20接收推定出的磁极位置θp。坐标变换器37使用推定出的磁极位置θp，将固定二轴（α－β轴）上的二相电流矢量（iα，iβ）变换为旋转二轴（d－q轴）上的电流矢量（id，iq）。坐标变换器37将变换后的d轴电流id向减法器31a供给，将变换后的q轴电流iq向减法器31b供给。

减法器31a从外部接收d轴电流指令id*，从坐标变换器37接收d轴电流id。减法器31a从d轴电流指令id*中减去d轴电流id而求出偏差Δid，将求出的偏差Δid向d轴电流控制器32a供给。

减法器31b从外部接收q轴电流指令iq*，从坐标变换器37接收q轴电流iq。减法器31b从q轴电流指令iq*中减去q轴电流iq而求出偏差Δiq，将求出的偏差Δiq向q轴电流控制器32b供给。

d轴电流控制器32a从减法器31a接收偏差Δid。d轴电流控制器32a使用比例积分控制等，以使偏差Δid接近零的方式，生成d轴基本波电压Vd*。d轴电流控制器32a将生成的d轴基本波电压Vd*向坐标变换器33供给。

q轴电流控制器32b从减法器31b接收偏差Δiq。q轴电流控制器32b使用比例积分控制等，以使偏差Δiq接近零的方式，生成q轴基本波电压Vq*。q轴电流控制器32b将生成的q轴基本波电压Vq*向坐标变换器33供给。

坐标变换器33从d轴电流控制器32a接收d轴基本波电压Vd*，从q轴电流控制器32b接收q轴基本波电压Vq*。坐标变换器33将旋转二轴（d－q轴）上的基本波电压矢量（Vd*、Vq*）变换为固定二轴（α－β轴）上的基本波电压矢量（Vα*，Vβ*）。坐标变换器33将变换后的基本波电压矢量（Vα*，Vβ*）向二相·三相变换器34供给。

二相·三相变换器34从坐标变换器33接收基本波电压矢量（Vα*，Vβ*）。二相·三相变换器34将固定二轴（α－β轴）上的基本波电压矢量（Vα*，Vβ*）变换为固定三轴（U－V－W轴）上的基本波电压矢量（Vu*，Vv*，Vw*）。二相·三相变换器34将变换后的基本波电压Vu*向加法器35a供给，将变换后的基本波电压Vv*向加法器35b供给，将变换后的基本波电压Vw*向加法器35c供给。

位置检测用电压产生器38从脉宽调制单元40接收在脉宽调制控制中使用的开关周期Tc的值。开关周期Tc具有与三相的各基本波电压Vu*、Vv*、Vw*的周期相比足够短的周期。对于该开关周期Tc，考虑IPM电动机M的电气特性及由逆变器驱动产生的电磁噪音的频率等，而预先设定为最佳值。

位置检测用电压产生器38使用开关周期Tc，生成位置检测用电压Vuh、Vvh、Vwh。例如，位置检测用电压产生器38生成位置检测用电压Vuh、Vvh、Vwh，以使得位置检测用电压Vuh、Vvh、Vwh分别具有与开关周期Tc的m倍（m为大于或等于3的整数）相等的周期m·Tc，并且位置检测用电压Vuh、Vvh、Vwh的相位彼此不同。

如果将m设为1或2，则无法使与开关周期Tc的m倍的周期m·Tc相等的三相的位置检测用电压Vuh、Vvh、Vwh的各相具有相位差，进而难以利用位置推定单元20高精度地求出转子的磁极位置θp。

位置检测用电压产生器38将生成的位置检测用电压Vuh向加法器35a供给，将生成的位置检测用电压Vvh向加法器35b供给，将生成的位置检测用电压Vwh向加法器35c供给。

加法器35a从二相·三相变换器34接收基本波电压Vu*，从位置检测用电压产生器38接收位置检测用电压Vuh。加法器35a使位置检测用电压Vuh与基本波电压Vu*相加（叠加），生成电压指令Vup*。加法器35a将生成的电压指令Vup*向脉宽调制单元40供给。

加法器35b从二相·三相变换器34接收基本波电压Vv*，从位置检测用电压产生器38接收位置检测用电压Vvh。加法器35b使位置检测用电压Vvh与基本波电压Vv*相加（叠加），生成电压指令Vvp*。加法器35b将生成的电压指令Vvp*向脉宽调制单元40供给。

加法器35c从二相·三相变换器34接收基本波电压Vw*，从位置检测用电压产生器38接收位置检测用电压Vwh。加法器35c使位置检测用电压Vwh与基本波电压Vw*相加（叠加），生成电压指令Vwp*。加法器35c将生成的电压指令Vwp*向脉宽调制单元40供给。

脉宽调制单元40基于由控制单元30生成的电压指令Vup*、Vvp*、Vwp*以及在脉宽调制控制中使用的开关周期Tc，生成脉宽调制后的逻辑信号Vul、Vvl、Vwl。

具体地说，脉宽调制单元40具有开关周期产生器41以及脉宽调制控制器42。开关周期产生器41产生开关周期Tc的值，向位置检测用电压产生器38以及脉宽调制控制器42供给。

脉宽调制控制器42从加法器35a接收电压指令Vup*，从加法器35b接收电压指令Vvp*，从加法器35c接收电压指令Vwp*。脉宽调制控制器42从开关周期产生器41接收开关周期Tc的值。脉宽调制控制器42基于电压指令Vup*、Vvp*、Vwp*和开关周期Tc的值，生成脉宽调制后的逻辑信号Vul、Vvl、Vwl。作为脉宽调制控制方法，也可以使用例如利用作为载波信号的三角波Cs的脉宽调制控制方法、利用作为载波信号的锯齿波Wst的脉宽调制控制方法、利用瞬间空间电压矢量Vs的脉宽调制控制方法等公知方法。脉宽调制控制器42将生成的逻辑信号Vul、Vvl、Vwl向电压施加单元50供给。

电压施加单元50从脉宽调制单元40接收逻辑信号Vul、Vvl、Vwl。电压施加单元50基于逻辑信号Vul、Vvl、Vwl，向IPM电动机M施加驱动用的交流电压。

具体地说，电压施加单元50具有逆变器51。逆变器51从脉宽调制单元40接收逻辑信号Vul、Vvl、Vwl。逆变器51具有未图示的多个开关元件，与逻辑信号Vul、Vvl、Vwl相对应，使多个开关元件分别以规定的定时（timing）进行开关动作。由此，逆变器51生成驱动用的交流电压并向IPM电动机M施加。

下面，详细说明利用位置推定单元20求出转子的磁极位置θp的处理内容。

对于IPM电动机M，固定正交坐标（α－β轴）下的电压方程式可以表示为下述公式1。

〔公式1〕

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{V\αs}\\ \mathrm{V\βs}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}R+\mathrm{PL\α}& \mathrm{PL\α\β}\\ \mathrm{PL\α\β}& R+\mathrm{PL\β}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{i\αs}\\ \mathrm{i\βs}\end{array}\right]+\mathrm{\ω\φ}\left[\begin{array}{c}-\sin \mathrm{\θ}\\ \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]$

···公式1

其中，[Vαs  Vβs]^T：固定正交坐标下的电压

[iαs  iβs]^T：固定正交坐标下的电流（二相电流）

R：定子电阻、P：微分算子

Ld：d轴电感、Lq：q轴电感

ω：旋转角速度（电角）、θ：α轴和磁极之间的相位差

$\left(\begin{array}{c}L=(\mathrm{Ld}+\mathrm{Lq})/2\\ 1=(\mathrm{Ld}-\mathrm{Lq})/2\end{array}\right.$ $\left(\begin{array}{c}\mathrm{L\α}=L+l\cos 2\mathrm{\θ}\\ \mathrm{L\β}=L-l\cos 2\mathrm{\θ}\\ \mathrm{L\α\β}=l\sin 2\mathrm{\θ}\end{array}\right.$

假定IPM电动机M已经停止或者在低速区域中运转，如果设为ω＝0，另外，将微分算子P置换为拉普拉斯算子s，则固定正交坐标下的电流iαs、iβs成为下述的公式2。

〔公式2〕

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{i\αs}\\ \mathrm{i\βs}\end{array}\right]\text{=}{\left[\begin{array}{cc}R+\mathrm{sL\α}& \mathrm{sL\α\β}\\ \mathrm{sL\α\β}& R+\mathrm{L\β}\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}\mathrm{v\αs}\\ \mathrm{v\βs}\end{array}\right]$

···公式2

现在，如果从位置检测用电压产生器38施加角频率ωh与用于驱动IPM电动机M的交流电压的角频率相比足够高的位置检测用电压Vuh、Vvh、Vwh，则R＜＜Lα·ωh以及R＜＜Lβ·ωh成立（s＝jωh(j为虚数单位)的情况下），如果忽略定子电阻R的影响，则上述公式2成为下述公式3。

〔公式3〕

$\left.\begin{array}{c}\left[\begin{array}{c}\mathrm{i\αs}\\ \mathrm{i\βs}\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}\mathrm{sL\α}& \mathrm{sL\α\β}\\ \mathrm{sL\α\β}& \mathrm{sL\β}\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}\mathrm{v\αs}\\ \mathrm{v\βs}\end{array}\right]\\ =\frac{1}{s^2(\mathrm{L\αL\β}-{\mathrm{L\α\β}}^2)}\left[\begin{array}{cc}\mathrm{sL\β}& -\mathrm{sL\α\β}\\ -\mathrm{sL\α\β}& \mathrm{sL\α}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{v\αs}\\ \mathrm{v\βs}\end{array}\right]\\ =\frac{1}{(L^2-l^2)s}\left[\begin{array}{cc}L-l\cos 2\mathrm{\θ}& -l\sin 2\mathrm{\θ}\\ -l\sin 2\mathrm{\θ}& L+l\cos 2\mathrm{\θ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{v\αs}\\ \mathrm{v\βs}\end{array}\right]\end{array}\right\}$ 公式3

另外，从位置检测用电压产生器38施加的位置检测用电压Vuh、Vvh、Vwh，在固定正交坐标下可以表示为下述公式4。

〔公式4〕

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{V\αsh}=\mathrm{V\α\βh}\·\sin \mathrm{\ωh}\·t\\ \mathrm{V\βsh}=\mathrm{V\α\βh}\·\cos \mathrm{\ωh}\·t\end{array}\right.$

···公式4

其中，[Vαsh  Vβsh]^T：固定正交坐标下的位置检测用电压

Vαβh：固定正交坐标下的位置检测用电压的振幅

ωh：位置检测用电压的角频率

公式4的固定正交坐标下的位置检测用电压，由下述公式5表示。

〔公式5〕

[Vαsh Vβsh]^T

···公式5

如果将上述公式5的位置检测用电压的值代入上述公式3中的固定正交坐标系的[Vαs Vβs]中，并设为s＝jωh（j为虚数单位），则成为下述公式6。

〔公式6〕

公式6

其中，

如上述公式6所示，可知在固定正交坐标下的电流iαs、iβs的振幅中包含转子的磁极位置θ（＝转子的磁极位置θp）。因此，利用傅里叶变换器（未图示）提取固定正交坐标下的电流iαs、iβs的振幅Iαs、Iβs。即，利用傅里叶变换器提取旋转电动机电流中的由位置检测用电压Vuh、Vvh、Vwh导致的高频电流iαs、iβs，且求出其振幅Iαs、Iβs。然后，通过基于提取出的振幅Iαs、Iβs，进行下述公式7所示的运算，从而可以提取仅包含转子的磁极位置θ的项。为了实现该运算，而使用如下减法器（未图示），其从将振幅Iαs、Iβs分别进行乘方运算的第1乘法器和第2乘法器（均未图示）的输出、即（Iβs·Iβs）中减去（Iαs·Iαs），输出仅包含转子的磁极位置θ的信息的ΔIαβ。

〔公式7〕

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{\ΔI\α\β}={\mathrm{I\βs}}^2-{\mathrm{I\αs}}^2={\{-j\frac{\mathrm{V\α\βh}}{(L^2-l^2)\mathrm{\ωh}}\sqrt{L^2+l^2+2\mathrm{Ll}\cos 2\mathrm{\θ}}\}}^2\\ {-\{-j\frac{\mathrm{V\α\βh}}{(L^2-l^2)\mathrm{\ωh}}\sqrt{L^2+l^2-2\mathrm{Ll}\cos 2\mathrm{\θ}}\}}^2\\ =\frac{{4\mathrm{V\α\βh}}^2\mathrm{Ll}}{{(L^2-l^2)}^2{\mathrm{\ωh}}^2}\cos 2\mathrm{\θ}\end{array}\right\}$ 公式7

在接收减法器的输出的位置运算器（未图示）中，通过使上述公式7的ΔIαβ除以下述公式8，从而仅提取cos2θ。然后，通过对cos2θ的反余弦进行运算，从而计算θ（转子的磁极位置θp）。此外，转子的磁极位置θp的运算也可以不是反余弦运算，而是准备存储有cos2θ的值的表（look－up table），基于存储在该存储装置中的cos2θ的值，求出转子的磁极位置θp。

〔公式8〕

$\frac{{4\mathrm{V\α\βh}}^2\mathrm{Ll}}{{(L^2-l^2)}^2{\mathrm{\ωh}}^2}$

···公式8

在这里，如公式1～7所示，ΔIαβ成为依赖于IPM电动机M的凸极比Lq/Ld的参数。并且，在图6所示的控制装置1中，认为存在下述前提，即，只要IPM电动机M的凸极比大于1，即具有凸极性，就可以准确地推定IPM电动机M的磁极位置。

另一方面，本发明人在对凸极比和磁极位置的推定精度进行比较研究后发现：为了准确地推定IPM电动机M的磁极位置，仅凸极比大于1是不够的，需要IPM电动机M的凸极比大于或等于比1大的规定阈值（例如，1.2）。并且，本发明人在进行研究后发现：即使是正常运转时的IPM电动机M的凸极比Lq/Ld大于或等于规定阈值（例如，1.2）的IPM电动机M，由于有时在高负载时凸极比Lq/Ld会变得比规定阈值低，所以可能在低速区域中无法准确地推定IPM电动机M的磁极位置。即，发现下述情况：如果负载变大，则q轴电流指令iq*增加。如果q轴电流指令iq*增加，则有时由于磁饱和而使q轴电感Lq衰减，使凸极比Lq/Ld降低，因此可能在低速区域中无法准确地推定IPM电动机M的磁极位置。如果无法准确地推定IPM电动机M的磁极位置，则可能限制低速区域中的输出扭矩。

下面，使用图1，对实施方式1所涉及的控制装置100进行说明。下面，以与基本方式所涉及的控制装置1不同的部分为中心进行说明。

控制装置100还具有校正单元160。校正单元160从外部（例如，上位控制器等）接收d轴电流指令id*以及q轴电流指令iq*。校正单元160对d轴电流指令id*进行校正，以使IPM电动机M的凸极比大于或等于阈值TH。阈值TH是预先通过实验而确定的值，可以使IPM电动机M的低速区域中的位置推定单元20的磁极位置推定精度满足所要求的精度。阈值TH为例如1.2。校正单元160将校正后的d轴电流指令id**向控制单元30供给，并且将接收到的q轴电流指令iq*直接向控制单元30供给。

具体地说，校正单元160具有运算器161以及加法器162。运算器161从外部接收q轴电流指令iq*。运算器161与q轴电流指令iq*相对应，对针对d轴电流指令id*的校正量Δid*进行运算。例如，在运算器161中预先设定有如图2所示的校正信息。运算器161使用该校正信息，与q轴电流指令iq*的大小超过第2阈值iq*1这一情况相对应，使d轴电流指令与正的校正量Δid*相加。即，与推定为q轴电流指令iq*的大小超过第2阈值iq*1而负载变高（即，成为高负载时）这一情况相对应，使d轴电流指令id*的值增加。

更具体地说，如果q轴电流指令iq*的大小小于或等于第2阈值iq*1，则运算器161将校正量Δid*设为零。运算器161随着q轴电流指令iq*的大小超过第2阈值iq*1并逐渐接近第3阈值iq*2，而使校正量Δid*从零逐渐地向正方向增加。并且，运算器161在q轴电流指令iq*的大小超过第3阈值iq*2后，使校正量Δid*成为最大值Δid*max。

第3阈值iq*2是通过以实验的方式取得不利用校正单元160进行校正的情况下的IPM电动机M的凸极比Lq/Ld和q轴电流指令iq*之间的关系而确定的值。例如，第3阈值iq*2是与IPM电动机M的凸极比开始比规定阈值TH（例如，1.2）小的q轴电流指令iq*的值相比低规定裕量（margin）的值。

另外，第3阈值iq*2具有比第2阈值iq*1大规定量的值。由此，可以在抑制d轴电流的急剧变化的同时进行校正处理。

并且，运算器161将求出的校正量Δid*向加法器162（例如随时）供给。

加法器162从外部接收d轴电流指令id*，从运算器161接收校正量Δid*。加法器162使d轴电流指令id*与校正量Δid*相加，将相加结果作为校正后的d轴电流指令id**向控制单元30供给。由此，控制单元30基于校正后的d轴电流指令id**、q轴电流指令iq*、推定出的磁极位置θp，生成电压指令Vup*、Vvp*、Vwp*。

如上述所示，在实施方式1中，校正单元160对d轴电流指令id*进行校正，以使IPM电动机M的凸极比Lq/Ld维持在大于或等于阈值（例如，1.2）。由此，可以抑制IPM电动机M的凸极比Lq/Ld的降低，因此，可以在低速区域中准确地推定IPM电动机M的磁极位置。因此，可以在低速区域中稳定地进行无传感器控制，可以确保低速区域中的输出扭矩。

另外，在实施方式1中，校正单元160与q轴电流指令iq*的大小超过第2阈值iq*1这一情况相对应，使d轴电流指令id*与正的校正量Δid*相加。由此，在高负载时，即在担心q轴电流指令iq*增加，因磁饱和的影响使q轴电感Lq衰减而使IPM电动机M的凸极比Lq/Ld减小的状况下，可以使d轴电流指令id*增加，利用磁饱和的影响使d轴电感Ld也衰减，因此，可以将IPM电动机M的凸极比Lq/Ld维持在大于或等于阈值（例如，1.2）。

此外，在实施方式1中，对在运算器161中设定有1个校正信息（参照图2）的情况进行了例示说明，但也可以在运算器161中设定多个校正信息。

例如，也可以在运算器161中，除了图2所示的校正信息之外，还设定图3所示的校正信息。在图3所示的校正信息中，校正量Δid*的最大值Δid*max2与图2所示的校正信息中的校正量Δid*的最大值Δid*max不同。例如，图3的最大值Δid*max2比图2的最大值Δid*max大。在此情况下，运算器161取得当前成为控制对象的IPM电动机M的电动机常数等特性值，基于取得的特性值，选择图2所示的校正信息和图3所示的校正信息中的某个校正信息。例如，在图3的最大值Δid*max2比图2的最大值Δid*max大的情况下，运算器161在根据取得的特性值，判断为与q轴电流指令iq*的增加相对应的q轴电感Lq的衰减程度小于或等于第4阈值的情况下，选择图2所示的校正信息，在判断为与q轴电流指令iq*的增加相对应的q轴电感Lq的衰减程度大于第4阈值的情况下，选择图3所示的校正信息。然后，运算器161使用所选择的校正信息，对校正量Δid*进行运算。由此，即使在控制装置100的控制对象更换为与q轴电流指令iq*的增加相对应的q轴电感Lq的衰减程度不同的IPM电动机M的情况下，也可以将IPM电动机M的凸极比Lq/Ld维持在大于或等于阈值（例如，1.2）。

或者，例如也可以在运算器161中除了图2所示的校正信息之外，还设定图4所示的校正信息。在图4所示的校正信息中，第2阈值iq*3与图2所示的校正信息中的第2阈值iq*1不同，并且第3阈值iq*4与图2所示的校正信息中的第3阈值iq*2不同。例如，图4的第2阈值iq*3比图2的第2阈值iq*1小，图4的第3阈值iq*4比图2的第3阈值iq*2小。在此情况下，运算器161取得当前成为控制对象的IPM电动机M的电动机常数等特性值，基于取得的特性值，选择图2所示的校正信息和图4所示的校正信息中的某个校正信息。例如，在图4的第2阈值iq*3比图2的第2阈值iq*1小，图4的第3阈值iq*4比图2的第3阈值iq*2小的情况下，运算器161在根据取得的特性值，判断为使q轴电感Lq开始衰减的q轴电流指令iq*的值小于或等于第5阈值的情况下，选择图4所示的校正信息，在判断为使q轴电感Lq开始衰减的q轴电流指令iq*的值大于第5阈值的情况下，选择图2所示的校正信息。然后，运算器161使用所选择的校正信息，对校正量Δid*进行运算。由此，即使在控制装置100的控制对象更换为使q轴电感Lq开始衰减的q轴电流指令iq*的值不同的IPM电动机M的情况下，也可以将IPM电动机M的凸极比Lq/Ld维持在大于或等于阈值（例如，1.2）。

实施方式2

下面，对实施方式2所涉及的控制装置100进行说明。下面，以与实施方式1不同的部分为中心进行说明。

在实施方式1中，控制装置100的控制对象为，正常运转时的IPM电动机M的凸极比Lq/Ld大于或等于规定的阈值TH（例如，1.2）的IPM电动机M。与此相对，在实施方式2中，控制装置100的控制对象为，正常运转时的IPM电动机M的凸极比Lq/Ld大于1且小于规定的阈值TH（例如，1.2）的IPM电动机M。

针对这一点，本发明人进行研究后发现：在正常运转时的IPM电动机M的凸极比Lq/Ld原本就小于规定的阈值TH（例如，1.2）的IPM电动机M中，无论负载如何，都可能在低速区域中无法准确地推定IPM电动机M的磁极位置。如果无法准确地推定IPM电动机M的磁极位置，则可能限制低速区域中的输出扭矩。

针对这一点，在实施方式2中，校正单元160对d轴电流指令id*进行校正，以使IPM电动机M的凸极比Lq/Ld维持在大于或等于阈值TH（例如，1.2）。具体地说，运算器161无论q轴电流指令iq*的大小如何，都使d轴电流指令与正的校正量Δid*相加。例如，在运算器161中预先设定有如图5所示的校正信息。运算器161使用该校正信息，无论q轴电流指令iq*的大小如何，都使d轴电流指令与正的校正量Δid*相加。即，与负载的大小无关地，使d轴电流指令id*的值增加。

更具体地说，运算器161不依赖于q轴电流指令iq*的大小，而将校正量Δid*设为最大值Δid*max。然后，运算器161将求出的校正量Δid*向加法器162（例如随时）供给。

如上述所示，在实施方式2中，校正单元160无论q轴电流指令iq*的大小如何，都使d轴电流指令id*与正的校正量Δid*相加。由此，在控制装置100的控制对象为，正常运转时的IPM电动机M的凸极比Lq/Ld小于规定的阈值TH（例如，1.2）的IPM电动机M的情况下，可以与负载无关地使d轴电流指令id*增加，可以利用磁饱和的影响使d轴电感Ld衰减，因此，可以将IPM电动机M的凸极比Lq/Ld维持在大于或等于阈值TH（例如，1.2）。

此外，在实施方式2中，对在运算器161中设定有1个校正信息（参照图5）的情况进行了例示说明，但也可以在运算器161中设定多个校正信息。

例如，也可以在运算器161中除了图5所示的校正信息之外，还设定有图2所示的校正信息。在此情况下，运算器161取得当前成为控制对象的IPM电动机M的电动机常数等特性值，基于取得的特性值，选择图2所示的校正信息和图5所示的校正信息中的某个校正信息。例如，运算器161在根据取得的特性值，判断为正常运转时的IPM电动机M的凸极比Lq/Ld小于规定的阈值TH（例如，1.2）的情况下，选择图5所示的校正信息，在判断为正常运转时的IPM电动机M的凸极比Lq/Ld大于或等于规定的阈值TH（例如，1.2）的情况下，选择图2所示的校正信息。然后，运算器161使用所选择的校正信息，对校正量Δid*进行运算。由此，即使在控制装置100的控制对象在正常运转时的IPM电动机M的凸极比Lq/Ld小于规定的阈值TH的IPM电动机M和大于或等于规定的阈值TH的IPM电动机M之间更换的情况下，也可以将IPM电动机M的凸极比Lq/Ld维持在大于或等于阈值TH（例如，1.2）。

工业实用性

如上述所示，本发明所涉及的控制装置适用于IPM电动机的控制。

Claims (3)

1.一种控制装置，其接收d轴电流指令以及q轴电流指令，对IPM电动机进行控制，

其特征在于，具有：

校正单元，其对所述d轴电流指令进行校正；

电流检测单元，其对流过所述IPM电动机的电流进行检测；

位置推定单元，其基于所述检测出的电流，求出依赖于所述IPM电动机的凸极比的参数，使用所求出的参数，推定所述IPM电动机中的磁极位置；

控制单元，其基于所述校正后的d轴电流指令、所述q轴电流指令、以及所述推定出的磁极位置，生成电压指令；

脉宽调制单元，其基于所述生成的电压指令、脉宽调制控制中使用的开关周期，生成脉宽调制后的逻辑信号；以及

电压施加单元，其基于所述生成的逻辑信号，向所述IPM电动机施加驱动用的交流电压，

由所述控制单元生成的电压指令以下述方式形成：在将m设为大于或等于3的整数时，相对于所述IPM电动机的驱动用的基本波电压，叠加有周期为所述开关周期的m倍、且在各相之间相位不同的位置检测用电压，

所述校正单元对所述d轴电流指令进行校正，以使所述IPM电动机的凸极比维持在大于或等于阈值。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述校正单元与所述q轴电流指令的大小超过第2阈值这一情况相对应，而使所述d轴电流指令与正的校正量相加。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述校正单元无论所述q轴电流指令的大小如何，都使所述d轴电流指令与正的校正量相加。

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